SG抛光膜水合抛光氮化铝的实验研究

发布时间：2020-05-12 07:52

【摘要】：氮化铝所具有的高热导率、无毒且耐高温、热膨胀系数与硅接近等特点使其成为电子工业理想的结构封装材料,但在氮化铝表面实现高效超光滑加工难度大。固结磨料加工对氮化铝加工表面损伤大,磨具磨损较大且超细磨料分散不均匀,游离磨料加工浪费磨料,超细磨料容易团聚,导致加工效率较低,抛光液污染环境。本文利用氮化铝与水能够发生水合反应这一特点,采用一种半固结磨料抛光工具溶胶凝胶抛光膜(简称SG抛光膜)对氮化铝进行加工。本文设计一种自动旋转刮膜装置来制备SG抛光膜。利用SG抛光膜干法抛光和湿法抛光加工氮化铝基片,从表面质量变化和材料去除率两个方面研究SG抛光膜抛光氮化铝的加工效果。研究SG抛光膜干法抛光和湿法抛光对氮化铝多晶和单晶的加工效果,探讨了氮化铝水合反应的影响因素和测量SG抛光膜与氮化铝加工过程中的动摩擦系数,收集并检测氮化铝基片加工磨屑。观察干法抛光和湿法抛光前后的SG抛光膜形貌变化。本文设计的自动旋转刮膜装置能够精确地控制SG抛光膜的厚度,提高成膜效率。从SG抛光膜干法抛光和湿法抛光氮化铝的表面质量变化可以得出,半固结磨料抛光工具SG抛光膜具有加工氮化铝的可行性。氮化铝基片粗抛光阶段追求是高的材料去除率,快速实现氮化铝基片表面平坦化,氮化铝基片粗抛光阶段宜选用SG抛光膜干法抛光进行加工,干法抛光的材料去除率高达14.456um/h;氮化铝基片精抛光阶段追求是高的表面质量,氮化铝精抛光宜选用SG抛光膜湿法抛光进行加工。综合分析SG抛光膜和氮化铝之间的动摩擦系数和加工过程中的氮化铝磨屑尺度,粗抛光阶段机械作用力占主导作用,氮化铝精抛光阶段水合作用占主导作用。SG抛光膜干法抛光过程中,膜片会产生开裂,影响膜片的可持续加工性能,而SG抛光膜湿法抛光过程中不会开裂。在没有外界额外提供去离子水的干法抛光条件下,氮化铝也会与SG抛光膜中的去离子水发生水合反应,生成非晶态的铝氧化合物。说明氮化铝基片发生水合作用的水既可以来自于SG抛光膜片中的结合水,也可以是外界提供的去离子水。
【图文】：

图 1.1 氮化铝晶体结构1.1.2 氮化铝的物理化学性能（1）氮化铝的物理性能。氮化铝具有良好的导热性能，低电导率、高介电常数和低介电损耗，可以作为高温、高频和大功率集成电路基板和封装的理想材料。其主要性能如表 1.1 所示[3]。表 1.1 氮化铝的物理性能性能 类型 数值基本性能密度（g/cm3）莫氏硬度热分解温度（℃）3.2682200～2250力学性能弹性模量（G Pa）抗弯强度（M Pa）31035热力学性能热导率 25℃（W/m·K）270

以对工件表面进行抛光加工[16-18]。白振伟[19]使用碳化硅中的抛光磨粒，，分析了磁流变工艺参数对加工表面质量抛光之后，氮化铝基片表面粗糙度Ra从1.7302um降低到流变抛光可以在氮化铝基片表面获得较光滑的加工表面高，磁流变抛光技术的示意图如图 1.2 所示。
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ133.1

【参考文献】

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本文编号：2659896