氧化铝复合磨粒对硬盘NiP/Al基板CMP的研究

在Al2O3表面改性的基础上,制备了以氧化铝、水、双氧水、氢氧化钠溶液为主要成分的抛光液,研究了计算机NiP/Al硬盘盘基片的化学机械抛光(chemical mechanical polishing,简称CMP)特性.通过螺旋测微仪测量了NiP/Al硬盘盘基片表面在不同抛光压力、抛光盘转速、时间、pH值下的材料去除率,利用原子力显微镜AFM表征了抛光后的硬盘盘基片表面粗糙度及形貌,并分析研究了Al2O3抛光液的CMP机理.最终得到最佳抛光工艺参数:抛光盘速率为30r/min、抛光压力2.1kPa、抛光时间为60min、抛光液pH值为9,此时表面粗糙度Ra为4.67nm.     

KDP晶体潮解抛光表面质量的模拟分析

通过运动学分析,得到了KDP晶体表面上一点相对于抛光垫的运动方程。分别绘制了载样盘转数、载样盘圆心与抛光垫圆心之间的水平距离、载样盘圆心与其摆动圆心之间的水平距离、摆动周期取不同值时KDP晶体表面上一点相对于抛光垫的运动轨迹仿真图形,得到了这些参数对KDP晶体抛光表面质量的影响规律,并据此确定了这些参数的优化方向。     

氮化铝基板抛光工艺的正交实验研究

为解决氮化铝基板抛光工艺的问题,采用正交实验方法系统研究了抛光工艺参数、抛光液平均粒度、抛光液PH值、抛光盘转速、抛光头压力对氮化铝基板微表面粗糙度的影响规律。通过确定较佳的工艺参数,能够批量化生产出满足Al N薄膜材料的抛光基板,成品率达90%。正交实验表明,各因素对氮化铝基板微表面粗糙度的影响因素由大至小顺序为:抛光液平均粒度、抛光液PH值、抛光盘转速、抛光头压力;探索出批量化生产氮化铝抛光基板抛光工艺条件是:抛光液平均粒度为75nm、抛光液PH值为11、抛光盘转速为40RPM、抛光头压力为0.55MPa。     

无磨料低温抛光中的振动分析及消除

针对无磨料低温抛光中冰盘会出现倾斜、引起加工过程的振动问题,对冰盘与工件盘的水平面内的相对运动进行了分析。对冰盘倾斜时,工件盘的纵向运动进行了建模,得到了冰盘与工件盘的偏心及冰盘的倾角越大,振动的幅值越大的影响规律,提出了抛光前对冰盘进行修整来消除振动的解决方案。通过对石英晶体的抛光实验,证实了这种方法的可行性,最终达到了粗糙度为0.53nm的超光滑表面。     

KDP晶体潮解抛光中抛光行程的研究

对KDP晶体潮解抛光过程进行了运动学分析,得到了KDP晶体表面上一点相对于抛光垫的抛光行程的表达式.分别计算了KDP晶体表面上一点到载样盘圆心的水平距离、抛光垫转数、摆动周期取不同值时KDP晶体表面上一点相对于抛光垫的抛光行程,并绘制了抛光行程曲线,得到了这些参数对抛光行程的影响规律.     

衬底基片表面加工变形问题研究

在分析衬底基片加工工艺和衬底基片加工试验的基础上,得出导致衬底基片表面变形的因素有：支承盘精度、粘片的方法、衬底基片的表层应力、抛光垫的材质。提出采用较高刚度和硬度的陶瓷支承盘和及时修整,使支承盘保持较高的表面形状精度。采用真空粘片,使衬底基片紧密贴合支承盘。通过双面研磨、双面抛光以及基片表面处理使得衬底基片两面应力一致。根据不同的衬底基片选择硬度适当的抛光垫,从而有效解决衬底基片表面加工变形问题。实现了衬底基片平面度小于5μm。     

内窥镜中透镜的准球心加工工艺改进

为了改进内窥镜中透镜的生产工艺,采用三片不胶盘夹具代替传统的刚性盘和弹性盘对透镜的大面进行精磨和抛光,缩短了工艺流程;运用直压治具解决了因零件边缘过薄、夹具夹持难度大的问题;通过对传统工艺流程的调整,避免了因机械定心磨边产生的压痕及划痕对抛光表面质量的影响;采用电木代替聚氨酯抛光皮对小面进行抛光,提高了光圈的稳定性。测试结果表明,三片不胶盘加工的成品率为94%,相对较低,如何进一步提高三片加工的成品率成为提高总体成品率的关键。     

抛光转速对砷化镓双面抛光片表面平整度的影响

砷化镓双面抛光片的平整度不仅影响光刻过程中的对焦精度,而且双抛过程中的边缘过抛现象,即砷化镓晶片边缘去除速率增加,使得在后续应用过程中晶片边缘需去除2~3,mm,造成材料及生产成本的浪费。实验主要设计对抛光盘转速和内外齿圈转速影响双抛片表面平整度情况进行验证,结果显示抛光盘转速对抛光去除速率的影响较内外齿圈转速更为显著,而晶片的运动轨迹主要集中在抛光布中部的环状范围内,当抛光盘转速增加就造成抛光布中部的集中磨损,影响晶片的连续抛光稳定性,使晶片中心去除速率降低,而边缘过抛,增加双抛片的表面平整度。     

环形抛光盘几何参数对去除函数的影响

为获得与理想去除函数更为接近的去除函数,采用中心开孔的环形抛光盘作为抛光工具,推导环形抛光盘在行星运动方式下的去除函数模型,探究环形抛光盘偏心率m及中心孔径r1对去除函数形状及误差修正能力的影响。研究表明:当0<06时,去除函数的中心区域出现较大程度的“凹陷”,不具备理想去除函数特性;中心开孔孔径r1主要影响去除函数的峰值区域大小及边缘去除量,随着r1增大,去除函数中心峰值区域越窄,边缘去除量减小,去除函数呈现出“脉冲特性”,有利于中频误差的修正;与应用较为广泛的圆形抛光盘去除函数相比,在相同偏心率m下,环形抛光盘的中频误差控制能力优于圆形抛光盘。>     

超光滑表面抛光技术

超光滑表面抛光技术是超精密加工体系的一个重要组成部分，超光滑表面在国防和民用等领域都有着广泛的应用．文中介绍了超光滑表面的物理特征和应用，并根据抛光过程中工件与抛光盘之间的接触状态，将各种抛光方法分为直接接触、准接触和非接触3类，对每一种抛光方法作了总体的描述，详细地介绍了近年来发展的激光抛光技术和化学机械抛光技术及其超光滑表面抛光的加工机理，介绍了超光滑表面的测量和评价方法．     

超声振动辅助抛光BK7过程中聚氨酯抛光垫磨损行为

抛光光学玻璃等硬脆材料时常选用聚氨酯抛光垫,其微观形貌和磨损直接影响抛光精度和效率.本文对不同抛光时长下聚氨酯抛光垫微观形貌和磨损行为及其对材料去除率和表面粗糙度的影响进行了实验研究.结果表明：当主轴转速为8 000 r/min,进给速度为0.015 0 mm/s,轴向超声振幅为5μm时,材料去除率和表面粗糙度分别为0.977μm/min和153.67 nm.聚氨酯抛光垫在30 min内磨损量较小,随着抛光时长的增加,抛光垫表面孔隙逐渐被磨粒和玻璃碎屑填充,破坏抛光垫表面的疏松多孔结构,导致抛光垫表面硬化,失去弹性.同时,侵入抛光垫表面的磨粒会阻止抛光接触区域内的磨粒更新,导致抛光质量降低.     

雾化施液CMP工艺及实验设备

针对传统化学机械抛光的平坦化制程中抛光液使用量大和环保等问题,提出了一种利用超声波雾化抛光液进行抛光的工艺方法。介绍了试验台架搭建、工艺处理方法、工作原理和抛光工艺,并与传统化学机械抛光效果进行了比较。研究表明,在表面质量上,雾化工艺能够达到传统化学机械抛光的量级,其使用量是传统化学机械抛光的1／10。     

小振幅兆声对硅片化学机械抛光效果的影响

为了改善硅片化学机械抛光效果,提高硅片表面质量,一小振幅兆声振子引入化学机械抛光系统,通过对比表面粗糙度大小和分布,发现该振子对改善硅片化学机械抛光效果有明显促进作用。测试表明:振子频率为1.7 MHz,中心最大振幅约为70 nm;硅片表面振动频率为1.7 MHz,中心最大振幅小于10 nm;该振子独立抛光时,未发现硅片表面粗糙度明显降低,但它能引起抛光液微流动,使储存在抛光垫窠室中更多的抛光液进入接触区参与抛光。无振动抛光时,硅片中心区域抛光液供给不足,造成该区抛光效果较差;兆声致微流动能有效缓解这种不足,改善硅片中心区域抛光效果,不仅如此,它还能有效降低其他区域的表面粗糙度。与无振动抛光的硅片相比,经过兆声辅助抛光的硅片,表面粗糙度更小,分布更均匀。     

光学元件磁性复合流体抛光特性研究

采用磁性复合流体(MCF)对BK7玻璃进行定点抛光实验,对抛光斑进行三维模型重构,并对磁场空间分布进行仿真与实验分析,阐明抛光材料去除机理,确定材料去除率、表面粗糙度及硬度随抛光时间的变化规律,建立了材料去除量与磁通密度的关系曲线。实验结果表明:抛光形成的抛光斑表面轮廓为蝶形,其沿抛光轮轴向的截面轮廓呈"W"形;材料去除量与磁场强弱及抛光时间密切相关,抛光深度去除率最高可达553 nm/min;表面粗糙度随抛光时间的增加先上升后下降,MCF抛光可获得表面粗糙度Ra6 nm的光滑表面,且粗糙度与硬度呈现一定的正相关关系。     

蓝宝石衬底铜抛-CMP加工技术

针对蓝宝石衬底超精密加工存在的抛光表面不稳定问题,对蓝宝石衬底铜抛-化学机械抛光(CMP)加工技术进行研究,系统探讨铜抛与CMP的抛光压力、转速和抛光时间对蓝宝石衬底表面质量及加工效率的影响.综合评价各表面质量指标,结果表明:在满足表面质量对抛光工艺要求的前提下,采用铜抛的最佳工艺参数为铜抛压力98.0 kPa,转速55 r·min^-1,铜抛时间30 min;化学机械抛光的最佳工艺参数为抛光压力215.6 kPa,转速60 r·min^-1,抛光时间120 min,由此可获得高质量、无损伤的蓝宝石衬底抛光表面.     

不规则小工件自动抛光研究

提出了一种不规则小工件产品表面抛光自动化新方案,实现了一次装夹工件多工位抛光．以门把手为例,利用直角坐标空间插值方法进行抛光机械手的轨迹规划,并计算出预期的运动轨迹,仿真实验证实门把手的自动化抛光过程符合要求．     

大面积CVD金刚石膜的热铁板抛光

研制成功国内第1台大面积CVD金刚石膜热铁板抛光机,它可以在10^-3pa真空条件下,加热到1100℃;抛光台可以在0－10r/min间实现无级调速,一次完成3片φ110mm的金刚石膜的抛光,金刚石膜在980℃,2h抛光的结果表明该装置有良好的抛光效果。金刚石膜在980℃抛光不同时间的Raman谱表明,金刚石热铁板抛光是金刚石石墨化和C原子不断扩散的过程。     

聚氨酯微孔抛光衬垫

研制的抛光衬垫,是一种微孔弹—塑性聚氨酯泡沫制品,在其结构中含有固体的磨料或抛光剂,用快速三步法制备,在机床加工成为图片。 这类抛光村片,成功地用于精密光学镜片和眼镜片的抛光,亦用于合金和其它材料的抛光和精加工。 聚氨酯基体材料和其它聚合物互穿网络,能提高衬片的承载性能。     

纯镍金相腐蚀中化学抛光方法的研究

对纯镍化学抛光方法中抛光剂的组成、抛光温度和抛光时间进行了研究.结果表明：用正交试验方法确定金属的抛光配方可行,此方法可以用于其他金属或合金;纯镍抛光的较佳腐蚀液配方的体积分数为正磷酸4.8%、硫酸66.7%和盐酸28.5%,腐蚀时间为15 min;该方法可以一次进行多组试样的化学抛光.     

具有公自转运动形式的可更新磁流变抛光工具

在光学自由曲面的成形抛光加工当中,加工去除的稳定性对工件加工质量具有重要的影响,而抛光液的更新是保证去除稳定的关键。该文提出了一种具有公自转运动形式的可更新磁流变抛光工具,能够完成磁流变抛光液内部磁链的重组更新,使得加工去除稳定。针对此抛光工具,使用刚体润滑理论获得理论去除轮廓,通过实验获得其在单自转状态下的去除轮廓,与理论分析吻合。峰值去除量时间的实验表明,该抛光头的去除效果受时间的影响很小,抛光去除稳定。