銅的固結(jié)磨料化學(xué)機械研拋工藝.pdf

1、銅因其延展性,磨削、研磨過程中極易粘附在工具表面,減小了容屑空間,是一種典型的難磨削(研磨)材料。固結(jié)磨料化學(xué)機械拋光由于其諸多優(yōu)勢成為超精密加工領(lǐng)域的研究熱點,眾多學(xué)者對其進行了研究,并用于光學(xué)玻璃、IC芯片、LED襯底芯片等材料的超精密加工。本文利用親水性固結(jié)磨料研磨拋光墊(FAP)對紫銅片進行高效研磨和粗拋加工,最后用游離磨料的方式對紫銅片進行精拋加工,實現(xiàn)紫銅片的超精密加工。主要完成的工作如下:
　　1、利用數(shù)學(xué)建模的方式

2、建立了單顆磨粒靜態(tài)切入工件深度的模型,理論分析了影響磨粒切入深度的影響因素。通過理論與實驗相結(jié)合,選定了合適的研磨銅片的加工工藝參數(shù)。加工過程中,帶溝槽FAP使用壽命要優(yōu)于不帶溝槽FAP;20~30μm粒徑的FAP較30~40μm粒徑的FAP釉化更為嚴重,材料去除速率較低,表面粗糙度較大;隨著研磨壓力的增大,30~40μm粒徑的FAP材料去除速率增大,表面粗糙度減小。
　　2、親水性FAP自修整過程的實現(xiàn)。利用雙因素的試驗方法研究

3、了樹脂基體及研磨墊表面孔隙率對銅片加工性能的影響,并在此基礎(chǔ)上選定合適的樹脂基體和孔隙率對孔隙的結(jié)構(gòu)分布進行進一步的優(yōu)化。研究了不同加工參數(shù)下FAP研磨銅片時的材料去除速率、摩擦系數(shù)、表面形貌及磨屑特征。結(jié)果表明,僅含170目硫酸鎂的FAP與含8目和500目硫酸鎂質(zhì)量分數(shù)分別為10％和5%的FAP在研磨過程中出現(xiàn)了不同程度的鈍化,而含8目和500目硫酸鎂質(zhì)量分數(shù)分別為5%和10%的FAP則表現(xiàn)出良好的自修整性能,研磨過程摩擦系數(shù)較大且保

4、持平穩(wěn);后者在研磨液流量為60ml/min時,材料去除速率達到4.46μm/min,表面粗糙度Ra達到159nm。
　　3、優(yōu)化了固結(jié)磨料拋光銅片的堿性拋光液。在試驗濃度范圍內(nèi),隨著雙氧水體積分數(shù)的增大,材料去除速率減小,表面粗糙度增大;乙二胺可顯著提高材料的去除速率,但表面粗糙度增大;BTA減小了拋光后工件的表面粗糙度,材料去除速率也相應(yīng)減小。雙氧水體積分數(shù)為5%,乙二胺體積分數(shù)為0.8%,BTA質(zhì)量分數(shù)為0.1%時,拋光效果最

5、佳,拋光后工件表面粗糙度Sa為4.41nm,材料去除速率達到2.932μm/min。
　　4、開展了游離磨料拋光銅片的加工工藝參數(shù)優(yōu)化。通過正交試驗的方法優(yōu)化了硅溶膠濃度、拋光壓力、工作臺轉(zhuǎn)速、乙二胺濃度對材料去除速率和表面粗糙度的影響。材料去除速率隨著硅溶膠濃度的增大而減小,隨著拋光壓力和乙二胺濃度的增大而增大,隨著工作臺轉(zhuǎn)速的增大先減小后增大;表面粗糙度隨著硅溶膠濃度、拋光壓力、乙二胺濃度增大而減小,隨著工作臺轉(zhuǎn)速的增大先減小