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铝合金化学机械抛光工艺技术的总结与展望

发表时间:2014-11-29

  铝合金化学机械抛光工艺技术的总结

  CMP 技术是一种能够实现全局平坦化,并得到极高精度、表面几乎没有缺陷的超精密平面化加工技术。铝合金的 CMP 技术克服了单纯化学抛光产生的过度腐蚀、麻点等表面缺陷及机械抛光产生的表面裂纹、划伤等。而且 CMP 过程操作简单、污染小、效率高、易于产业化。铝合金 CMP 技术在表面全局平坦化实现其镜面效果方面有着广阔的发展前景,因此有必要对铝合金 CMP 加工工艺进行研究。

  本文对铝合金 CMP 抛光工艺的研究主要完成了以下工作:

  (1) 对铝合金表面处理技术的现状进行了分析。通过查阅大量的表面处理技术的相关文献,分析了目前铝合金的市场前景,铝合金 CMP 技术的优势及研究的必要性,对国内外铝合金 CMP 技术研究的现状进行了简要阐述,明确了铝合金抛光工艺研究所进行需要完成的内容。进一步概述了铝合金 CMP 的优势及存在的问题,说明了铝合金 CMP 技术研究的迫切性和重要性。

  (2) 阐述了铝合金 CMP 过程的加工机理。通过对传统抛光技术的分析对比,阐述了 CMP 的基本抛光原理,并对抛光过程的两方面原理,即化学作用和机械作用进行了详细的分析。分别从阐述了国内外对于 CMP 抛光机理模型的研究。

  (3) 研究了铝合金 CMP 粗抛加工工艺参数。通过试验对比研究了 CMP 过程中化学作用及机械作用对材料去除率的影响程度。采用正交实验法对铝合金粗抛试验工艺参数对抛光过程的影响进行了分析,得出了粗抛过程中工艺参数对铝合金表面粗糙度影响程度依次为抛光压力、抛光液流量、抛光时间和抛光盘转速,对材料去除率影响程度依次为抛光压力、抛光盘转速、抛光时间和抛光液流量。确定的最优粗抛工艺参数为抛光压力 28Kpa 、抛光盘转速 70r/min 、抛光液流量 40ml/min 、抛光时间为 15min 。并对其进行了实验验证。

  (4) 研究了铝合金 CMP 精抛加工工艺参数。依据铝合金精抛加工特点对抛光垫的属性进行分析,选择合适的抛光垫。通过单因素法研究了各工艺参数与材料去除率的关系,并分析了各工艺参数对铝合金表面质量的影响。得出了抛光压力为 20KPa ,抛光盘转速为 60r/min 时表面粗糙度最低, H 2 O 2 含量在 2% 时能够很大程度上提高材料去除率同时对表面粗糙度影响不大。 (5) 研究了铝合金抛光过程中抛光温度的影响。理论分析了抛光温度产生的原因及影响因素,明确了试验研究的目标。通过单因素试验研究了各工艺参数对抛工程硕士学位论文 49 光温度的影响。分析了抛光温度对材料去除率的影响。探讨了抛光温度对铝合金表面质量的影响。得出了 41ºC 时材料的去除率最大,抛光温度在 47ºC 时表面出现大量的腐蚀坑,表面质量严重恶化。

  存在的不足及今后的工作方向

  由于本文作者水平有限,加上时间和客观条件的限制,研究存在着不足之处。通过对研究结论的总结分析,针对目前存在的不足和试验面临的实际问题,可以在以下几个方面做进一步的研究和分析:

  (1) 铝合金材质对 CMP 抛光效果的影响,本文采用的铝合金为 6063 铝合金,试验发现不同的合金元素对 CMP 效果也有影响。分析不同的合金元素对抛光效果的影响,得出较为准确的合金元素的 CMP 关系,对于研究合金类 CMP 工艺有着重要的意义。

  (2) 对铝合金抛光液性能及成分进行研究,得出满足加工要求的抛光液,提高抛光过程中的稳定性。

  (3) 通过对比其他材料的 CMP 效果,研究分析 CMP 的加工机理。 (4) 针对抛光过程中的材料去除的不确定性,研究抛光垫固着磨料的抛光原理及工艺。

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