抛光介质对固结磨料化学机械抛光水晶的影响

在固结磨料化学机械抛光中,工件表面与抛光介质易发生水解反应,产生软化层,而软化层厚度直接影响材料去除速率及表面质量.本文采用显微硬度计测量了不同介质条件下水晶表面的变质层厚度,并基于CP-4研磨抛光平台研究了不同抛光介质及温度对材料去除速率的影响,进而在线测量了抛光过程中声发射信号及抛光垫与工件之间摩擦系数的变化.结果表明:六偏磷酸钠的加入可促进水晶玻璃表层网络结构断裂,软化表层,软化层厚度随着浸泡时间、温度升高而增加,进而提高了水晶玻璃的去除率;而且随着温度升高,水解作用更加明显.实验显示,声发射信号及摩擦系数实时测量对抛光工艺参数的优化具有指导意义.     

固结磨料化学机械研抛K9玻璃的材料去除机理

采用失重法对固结磨料研抛K9玻璃材料去除过程中的机械与化学作用进行了分离,采用显微硬度方法分析了研抛液对K9玻璃工件表层硬度的影响.研究结果表明:研抛液能与K9玻璃发生化学反应并在其表面形成一层较基质材料软的变质层,变质层厚度随浸泡时间的延长而增加；单纯研抛液的化学作用对K9玻璃的材料去除作用有限,固结磨料研抛垫对K9玻璃的机械去除作用主要以脆性去除为主,化学与机械的交互作用是K9玻璃影响材料去除的主要方式:当研抛盘转速为200r/min时,化学作用与机械作用达到平衡,交互作用最为强烈,材料去除率达到最大值.     

固结磨料研磨中去除机理探索

结合目前实验室的实际加工条件建立了用FAP(fixed abrasive pad,固结磨料抛光垫)研磨抛光时磨粒嵌入工件表面的切深数学模型,提出了当不考虑抛光垫的弹性变形且FAP中添加的磨粒粒径范围在10～14μm之间时,磨粒压入工件的最大深度值在0.4μm左右。当考虑抛光垫的弹性变形时,磨粒嵌入工件的深度普遍减小,从而使得加工后工件的表面质量得到明显提高,主要表现在加工后工件表面划痕数量和划痕深度大大减小,表面粗糙度值降低。为了验证模型的正确性,在研磨抛光实验过程中收集了大量磨屑并对其拍摄大量SEM照片,通过图像处理和分析证明了在加工产生的磨屑中,91%以上(均值96.5%)的磨屑厚度小于0.3μm,非常好地吻合了本文中所建立的切深数学模型。     

金刚石丸片与固结磨料抛光垫研磨硅片的比较研究

采用金刚石丸片和固结磨料抛光垫两种方式研磨加工硅片,以硅片的材料去除率(MRR)和表面粗糙度(Sa)为指标对金刚石丸片和固结磨料抛光垫的研磨性能进行了评价.结果表明:固结磨料抛光垫研磨硅片的材料去除率高于金刚石丸片;研磨后硅片的表面粗糙度也优于金刚石丸片,且表面粗糙度(Sa)在中部和边缘相差不大.最后分析了研磨硅片的产物-磨屑的形状特征,得出固结磨料抛光垫研磨硅片时的塑性去除量远高于金刚石丸片.