精细雾化抛光TC4钛合金抛光液优化研究*

配制适用于TC4钛合金雾化施液抛光的特种抛光液,通过抛光实验获得纳米级的光滑钛合金表面。研究不同磨料、氧化剂和络合剂含量对钛合金材料去除率和表面粗糙度的影响,通过正交试验优化抛光液组成及配比。优化后的抛光液由质量分数20%的SiO2磨料、0.1%的柠檬酸、1%的聚乙二醇-400、2%的H2O2组成,pH值为4。抛光试验结果表明,优化后抛光液的抛光效果较好,材料去除率及试件表面质量均有所提升,其中材料去除率为549.87nm/min,表面粗糙度为0.678 nm。XPS分析表明,抛光过程中钛合金表层在酸性环境下与H2O2和柠檬酸反应,生成了易于通过机械作用去除的氧化层。     

不锈钢CMP抛光液的研制

简单介绍了不锈钢材料表面的几种加工工艺的优缺点,介绍了化学机械抛光(CMP)工艺的机理。介绍了抛光液的各成分及其作用机理,同时列举了一些常用的药品种类。针对不锈钢材料,通过理论分析或者实验对比,合理选择各个成分的药品种类,确定了二氧化硅、柠檬酸、过氧化氢、烷基酚聚氧乙烯醚和苯并三氮唑作为抛光液的主要成分。通过正交实验的方法确定了每个成分的最佳含量。最后采用优化后的CMP抛光液进行不锈钢的CMP实验,并对比不锈钢抛光前后表面质量验证抛光液的有效性。     

叶序结构抛光垫表面的抛光液流场分析

为了解决在化学机械抛光过程中抛光接触区域内抛光液的分布均匀性问题,基于生物学的叶序理论,设计葵花籽粒结构的仿生抛光垫,建市化学机械抛光抛光液流场的运动方程和边界条件,利用流体力学软件(Fluent)对抛光液的流动状态进行仿真,并获得叶序参数对抛光液流动状态的影响规律.结果表明:抛光液在基于葵花籽粒的仿生抛光垫的流动是均匀的,抛光液沿着逆时针和顺时针叶列斜线沟槽流动,有利于流体向四周发散.     

纳米SiO2粒子抛光液的制备及其抛光性能

随着计算机磁头与磁盘间间隙的不断减小，硬盘表面要求超光滑，制备了一种纳米SiO2抛光液，并研究了镍磷敷镀的硬盘基片在其中的抛光性能，Chapman MP2000^ 表面形貌仪测得抛光后表面的平均粗糙度（Rα)和波纹度（Wα)分别为0.052nm及0.063nm，为迄今报道的硬盘抛光的的最低值。原子力显微镜（AFM）发现获得的基片表面非常光滑平整，表面无划痕，凹坑，点蚀等表面缺陷。     

软性粒子抛光石英玻璃的材料去除机理

基于阿伦尼乌斯原理和分子振动理论,分析了软性抛光粒子、石英玻璃和抛光垫之间的弹性与超弹性接触,研究了用软性粒子抛光石英玻璃的材料去除机理。基于理论研究进行了大量的抛光试验,建立了软性粒子抛光石英玻璃的材料去除率模型。理论计算与试验结果表明:在石英玻璃化学机械抛光中,材料的去除主要由抛光粒子与石英玻璃的界面摩擦化学腐蚀作用来实现;单个抛光粒子压入石英玻璃的深度约为0.05nm,且材料去除为分子量级;石英玻璃表层的分子更易获得足够振动能量而发生化学反应实现材料的去除;抛光压力、抛光液中化学试剂种类和浓度以及石英玻璃试件与抛光盘的相对运动速度决定了软性粒子抛光石英玻璃的材料去除率大小。     

静电层层自组装复合磨粒及抛光液的抛光性能研究

利用静电层层自组装原理,通过PDADMAC在聚合物粒子表面改性和吸附不同层数的SiO2磨粒,制备n-SiO2/BGF复合磨粒及其抛光液。分析了交替吸附PDADMAC和SiO2磨粒的BGF微球表面Zeta电位的变化,利用TEM表征了不同层数的n-SiO2/BGF复合磨粒SiO2磨粒的吸附情况。分析了聚合物表面磨粒的吸附层数、游离磨粒浓度、聚合物粒径对复合磨粒抛光液抛光的影响。抛光实验表明:3-SiO2/BGF复合磨粒抛光液的材料去除率最高,为368.8nm/min;复合磨粒抛光液中的聚合物粒子为1～2μm、游离磨料SiO2的质量分数为5%时,材料去除率取得较大值。经3-SiO2/BGF复合磨粒抛光液抛光后的硅表面,在10μm×10μm范围内,表面粗糙度从0.3μm降至0.9nm,峰谷值小于10nm,表明复合磨粒抛光液对硅片具有良好的抛光效果。     

石英玻璃的化学机械磨削加工

为了实现石英玻璃基板的高效、高质量加工,进一步改善光掩模设备的性能,进行了石英玻璃化学机械磨削(CMG)加工技术的研究。通过在磨削过程中主动增强磨粒、结合剂以及磨削液与工件的化学反应,并使化学反应与机械去除作用形成动态平衡,从而消除因材料脆性去除而造成的表面损伤等,实现了大口径玻璃工件的高表面质量、高形状精度的加工。针对石英玻璃CMG加工的特点,开发了CMG专用砂轮及磨削液,利用正交实验法优化了石英玻璃CMG加工工艺参数,分析了CMG加工过程中磨削压力、砂轮转速、磨削液流量、pH值等因素对加工表面粗糙度及加工效率的影响,并利用优化后的工艺参数加工得到了Ra为0.795nm的石英玻璃表面。加工后基板的光学性能和化学机械抛光(CMP)加工基板的光学性能相同,能够满足光掩模设备的性能需求。     

基于正交试验的碲锌镉晶片CMP参数优化及抛光机制分析

碲锌镉(CZT)晶片是目前制造室温下高能射线探测器最理想的半导体材料,获得高质量的CZT晶片对探测性能的提高具有十分重要的意义.基于化学机械抛光(CMP)工艺,采用绿色环保的抛光液配方,设计并进行磨粒粒径、磨粒质量分数、抛光液pH值和抛光压力的4因素3水平正交CMP试验,实现200μm×200μm范围内平均粗糙度最低为...     

抛光垫特性对抛光中流体运动的影响分析

抛光垫表面特性能可大大改变抛光液的流动情况,从而影响化学机械抛光的抛光性能。考虑抛光垫粗糙度和孔隙等对抛光液流动的影响,提出了一个初步的晶片级流动模型,并用数值模拟方法研究了不同参数条件(载荷和速度的变化等)下抛光液的流动特征。计算结果表明增加外载荷将导致粗糙峰的磨损概率增加,增加剪切速率则提高了剪切应力,均可导致高材料去除率。模型能较好理解材料去除机制和输运,从而有助于对化学机械抛光机制的了解。     

阴离子表面活性剂及复配对阻挡层抛光液性能的影响

为提高铜互连化学机械抛光(CMP)后表面质量，在抛光液中需引入适当的表面活性剂以改善磨料的稳定性以及CMP后铜的表面粗糙度。研究了十二烷基硫酸铵(ADSA)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵(AESA)、直链烷基苯磺酸(LABSA)3种不同阴离子表面活性剂，以及非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)和LABSA复配表面活性剂对钽阻挡层抛光液润湿性、分散性以及对材料去除速率的影响。通过接触角测量仪、纳米粒度仪、扫描电镜和原子力显微镜测试表面张力、接触角、大颗粒数、粒径分布以及CMP后铜的表面粗糙度，并分析复配表面活性剂的作用机制。结果表明：抛光液中加入LABSA后，因其具有直链型结构，抛光液的润湿性和分散性效果最好，抛光后铜表面的粗糙度最低；AEO-9和LABSA进行复配，相较于单一的LABSA,抛光液的润湿性、分散性、稳定性和抛光后铜表面粗糙度均有所改善，体积分数0.1%LABSA+0.1%AEO-9的复配表面活性剂性能最优，CMP后铜表面粗糙度降至0.7 nm。     

用于光学玻璃CMP的高效稀土抛光液研究

以纳米二氧化铈(CeO₂)为磨料,使用球磨与不同化学试剂(如pH值调节剂乙酸、丙酸、植酸和分散剂离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂)的协同分散方法制备纳米CeO₂抛光液,研究酸性体系下不同抛光液的分散性能与抛光性能。研究表明,球磨时以乙酸为pH值调节剂,调节溶液pH值为3,料球比为1∶4,球磨时间为6 h,球磨后纳米CeO₂悬浮液分散效果较好。采用制备的纳米CeO₂抛光液对石英玻璃进行抛光实验。结果表明：在磨料质量分数为1%、pH为4的条件下,石英玻璃的材料去除速率最高为409 nm/min,粗糙度仅为0.03 nm;阳离子、非离子型表面活性剂均有助于提升酸性体系下CeO₂悬浮液的分散稳定性,而加入非离子表面活性剂AEO-9(脂肪醇聚氧乙烯醚)效果最佳,其能够在提高分散稳定性的基础上改善石英玻璃的表面质量。     

纳米氧化硅在玻璃基片表面亚纳米级抛光中的应用

为满足先进电子产品对玻璃基片表面超光滑的要求,制备了一种纳米氧化硅抛光液,并研究了氧化硅粒子大小、抛光时间等参数对玻璃基片抛光后表面粗糙度、材料去除速率的影响。ZYGO形貌仪表明,采用纳米氧化硅抛光液,可以使玻璃表面粗糙度达到0.5 nm左右。AFM表明,抛光后的玻璃基片表面超光滑且无划痕等微观缺陷。     

基于LS-DYNA的石英玻璃旋转超声铣削仿真研究

基于LS-DYNA有限元仿真平台对石英玻璃旋转超声铣削过程进行了建模仿真,分析了材料去除过程中刀—工作用区应力场分布特性,研究了金刚石刀具高频往复冲击时复合作用导致的裂纹萌生与扩展以及材料去除机理。对比超声辅助端面铣削试验结果,在一定程度上验证了有限元仿真模型的有效性。     

抛光液pH值等对硬盘玻璃盘基片化学机械抛光的影响

随着硬盘存储密度的增大、转速的提高、磁头飞行高度的降低,对硬盘基板材料及基板表面质量提出了更高的要求。采用纳米SiO2作为抛光磨料,在不同抛光液条件下(pH值、表面活性剂、润滑剂等),对玻璃基片化学机械抛光去除速率和表面质量的变化规律进行了研究,并利用原子力显微镜(AFM)和光学显微镜观察了抛光表面的微观形貌。结果表明,玻璃基片去除速率在酸性、碱性条件下变化趋势相近,即随着pH值的升高,材料去除速率先增大后减小。加入一定量的表面活性剂和润滑剂使得去除速率有一定程度的下降,但是表面粗糙度明显降低,并且表面没有出现颗粒吸附现象。     

超声振动辅助微铣削石英玻璃铣削力的研究

根据超声加工硬脆材料的特点,结合实验室设备,设计了一套采用工件振动的高速微铣削实验平台,通过超声振动铣削和常规铣削透明石英玻璃,研究选用不同的主轴转速、进给速度、切深、主轴倾角等铣削因素对铣削力的影响。实验结果表明,在两种铣削加工方式下,铣削力发生不同的变化,在超声铣削情况下,铣削力普遍低于常规铣削力。     

水煤浆雾化技术与应用研究

评述了目前国内外水煤浆的雾化技术与应用研究的现状及存在问题.针对水煤浆不同于一般的牛顿流体的特性,就水煤浆雾化机理、雾化方式、雾化喷嘴的结构与雾化特性、雾炬流场的数值模拟及测试技术等方面进行了分析与总结.在此基础上,给出了水煤浆雾化喷嘴的设计思路,提高雾化细度的途径及完善数值模型的方向.     

光源类石英管材分拣实验系统

论文介绍了一种用于光源类石英玻管外径和壁厚的非接触检测分拣系统.本系统基于激光扫描原理和双光路壁厚检测方法,采用旋转检测方式,辅以上料、输送、分拣及存管装置,实现了该类玻管管身特定位置外径和壁厚的高精度检测以及高效、自动化分档.     

机器人超声研抛自由曲面的精加工系统

论述自由曲面精密加工领域内机器人的应用背景,介绍机器人超声弹性研抛系统的构成及工作原理,建立面向自由曲面的机器人加工系统的控制模型,实验证实该系统方案的可行性和技术的先进性。