利用化学和机械协同作用的CVD金刚石抛光机理与技术

正金刚石是集多种优越的物理、化学、光学和热学性能于一身的材料极品。它不但是自然界已知材料中硬度最大、摩擦因数最小、导热性能最好的材料,而且具有优良的电绝缘性、较宽的透光波段、优秀的半导体特性和化学惰性,被视为21世纪最有发展前途的工程材料,具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力。化学气相沉积(CVD)金刚石的出现打破了天然金刚石数量稀少、尺寸过小及价格昂贵等限制,使金刚石的应用不再局限于传统的刀具和模具领域,逐渐向光学、热学、电子半导体及声学等高科技领域发展。然而由于其生长机制的限制,CVD金刚石晶粒粗大,表面粗糙度和精度较差,无法满足上述领域对金刚石超光滑、高精度和低损伤的表面质量要求。平坦化技术已经成为CVD金刚石应用于高新技术领域的关键技术之一。     

多级粗糙表面对抛光液微流动影响的数值分析

由于特征线宽的进一步细微化,超大规模集成电路的进一步发展受到平坦化技术发展水平的制约.抛光液流动性能是影响平坦化加工性能和效率的重要因素之一,为增强抛光液的流动性,在抛光垫表面增加沟槽是有效的技术手段.以带沟槽抛光垫多级粗糙表面的抛光液微流动为研究对象,采用多级粗糙表面计算机模拟生成技术和计算流体动力学新方法格子Bol...     

Model analysis and experimental investigation of the friction torque during the CMP process

A model for calculating friction torque during the chemical mechanical polishing(CMP) process is presented,and the friction force and torque detection experiments during the CMP process are carried out to verify the model.The results show that the model can well describe the feature of friction torque during CMP processing. The research results provide a theoretical foundation for the CMP endpoint detection method based on the change of the torque of the polishing head rotational spindle.     

CVD金刚石膜高效超精密抛光技术

CVD金刚石膜作为光学透射窗口和新一代计算机芯片的材料,其表面必须得到高质量抛光,但是现存方法难以满足既高效又超精密的加工要求.本文提出机械抛光与化学机械抛光相结合的方法.首先,采用固结金刚石磨料抛光盘和游离金刚石磨料两种机械抛光方法对CVD金刚石膜进行粗加工,然后采用化学机械抛光的方法对CVD金刚石膜进行精加工.结果表明,采用游离磨料抛光时材料去除率远比固结磨料高,表面粗糙度最低达到42.2 nm.化学机械抛光方法在CVD金刚石膜的超精密抛光中表现出较大的优势,CVD金刚石膜的表面粗糙度为4.551 nm.     

电解加工小孔方案优化及实验研究

小孔法是工程中残余应力测量最常用的方法,传统机械加工小孔会引入塑性变形与附加应力,影响测量结果的准确性.采用无应力产生的电解加工方法进行小孔加工在残余应力测试方面具有显著优势.利用不受加工结构限制的3D打印技术制造中空循环电极,搭建动液电解加工小孔装置;利用Fluent软件进行流场仿真,以电解加工表面电解液流速大小和流场均匀性为评价标准,优化中空循环电极内部流道结构;根据流场与电场仿真结果表明中空循环电极环形隔板壁角β对电解加工精度有较大影响.以纯铁(DT4E)为实验材料,进行不同壁角β下电解加工小孔实验,壁角β为60°时小孔孔形最佳.     

摩擦化学反应活化能在SiO_2-CMP中的作用

基于摩擦化学反应动力学,在修正阿伦尼乌斯公式的基础上,建立了考虑摩擦效应在内的化学反应速率方程,并建立SiO2介质膜化学机械抛光总材料去除率模型;同时,通过浸泡、变温抛光试验确定了材料去除模型.研究结果表明,在化学机械抛光（CMP）过程中,因为反应速率对温度的依赖程度降低,摩擦产生的机械能除了部分转化为热能等其他形式的能,绝大部分直接转化为化学能,即直接降低了化学反应活化能,从而提高了反应速率;纯化学作用和纯机械作用在整个CMP去除量中所占比重很小,可以忽略不计;不同浓度通过对摩擦力和活化能降低量的影响,从而影响了温度和抛光效果的相关性,活化能降低量与摩擦力基本呈线性关系.     

Nd:YAG激光焊接殷钢材料的工艺研究

利用Nd:YAG脉冲激光作为焊接热源,对殷钢材料Invar36进行了对焊实验,分析了工艺参数(激光功率、焊接速度、脉冲宽度和离焦量)变化对焊缝的表面形貌、熔宽以及熔透性的影响.对2 mm厚度的殷钢对焊接头的硬度变化进行了检测,同时对比分析了焊缝和基体的金相组织.结果表明,激光功率和脉宽是影响焊缝熔深、熔宽和热影响区大小的主要因素,激光焊接速度的选择范围相对较小,离焦量主要影响焊缝的宽度和熔透性,焊缝的组织成分没有发生明显变化,显微硬度略低于基体,焊缝处的金相组织为奥氏体柱状晶,并且呈现奥氏体晶粒粗化现象.     

磁力研磨加工技术

阐述了磁力研磨加工的原理、装置及特点 ,概述了磁性磨料的特性和制作方法 ,论述了各种因素对磁力研磨加工的影响规律 ,介绍了国内外研究状况及应用现状 ,探讨了磁力研磨加工技术的发展趋势     

自由曲面磁粒光整加工的研究

磁粒的加工能力不仅受加工间隙、磁场强度、磁粒的成分和粒度、磁极的旋转速度和进给速度、加工材料的导磁性能以及磨料液等因素的影响，而且受磁极形状的影响。本文在介绍自由曲面磁粒光整加工原理的基础上，通过实验对采用球头磁极加工曲面存在的问题进行了研究分析，并找到了具体解决的办法。实验表明工具磁极表面开槽可以大幅度地提高磁粒加工的能力和使用范围     

大尺寸硅片自旋转磨削的试验研究

利用基于自旋转磨削原理的硅片超精密磨床，通过试验研究了砂轮粒度、砂轮转速、工件转速及砂轮进给速度等主要因素对材料去除率、砂轮主轴电机电流以及磨削后硅片表面粗糙度的影响关系。研究结果表明，增大砂轮轴向进给速度和减小工件转速，采用粗粒度砂轮有利于提高磨削硅片的材料去除率，砂轮轴向进给速度对材料去除率的影响最为显著；适当增大砂轮转速，减小砂轮轴向进给速度，采用细粒度砂轮可以减小磨削表面粗糙度；在其它条件一定的情况下，砂轮速度超过一定值会导致材料去除率减小，主轴电机电流急剧增大，表面粗糙度变差；采用比#2000粒度更细的砂轮磨削时，材料去除率减小，硅片表面粗糙度没有明显改善。