纯铜电化学机械抛光工艺研究

发布时间：2023-02-07 17:03

　　用于精密物理实验的大径厚比纯铜平面构件具有刚性差、对力和热载荷敏感、塑性强、切削加工性差等特点;这些特点导致使用普通的机械方法加工纯铜构件时会产生工件变形、残余应力和表面损伤等缺陷。电化学机械抛光(ECMP)主要利用电化学溶解作用去除材料,不受材料的机械性能和力学性能限制、不存在加工应力。然而目前对纯铜材料的ECMP的研究局限于集成电路用铜或径厚比很小的纯铜工件,研究内容多是表面粗糙度或材料去除率。将现有的ECMP工艺用于加工大径厚比纯铜平面构件,会出现片内材料去除不均匀导致的工件平面度恶化等问题,无法满足精密物理实验对工件高面型精度的需求。因此本文对Φ100 mm×3 mm的纯铜平面构件的ECMP工艺进行研究,以验证该工艺加工大径厚比纯铜平面构件的可行性。本文的主要研究内容如下:筛选ECMP用抛光液配方。通过查阅文献,选择5种酸性抛光液和5种碱性抛光液,并通过极化曲线筛选出一种生成阻挡膜电位区间宽的抛光液,通过能谱仪(EDS)分析该配方生成阻挡膜的元素组成。抛光液配方为:0.5 mol/L甘氨酸+0.1 mol/L硫代水杨酸(TSA)+1 wt.%聚乙二醇+0.4 mol/L KOH...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 化学机械抛光
        1.2.2 电化学机械抛光
    1.3 本文研究内容
2 ECMP用抛光液的筛选
    2.1 ECMP用抛光液的筛选依据
        2.1.1 平衡电位与过电位
        2.1.2 极化曲线
    2.2 ECMP用抛光液筛选实验
        2.2.1 极化曲线测量
        2.2.2 极化曲线分析
    2.3 硫代水杨酸-甘氨酸基抛光液的静态腐蚀实验
    2.4 硫代水杨酸-甘氨酸基抛光液作用机理的初步研究
    2.5 本章小结
3 ECMP的工艺参数研究
    3.1 ECMP实验装置
    3.2 ECMP材料去除非均匀性模型
        3.2.1 ECMP材料去除非均匀性与抛光轨迹的关系
        3.2.2 抛光垫上孔在工件表面的运动轨迹方程
        3.2.3 不考虑孔面积时材料去除非均匀性仿真
        3.2.4 考虑孔面积时材料去除非均匀性仿真
    3.3 ECMP材料去除非均匀性实验
        3.3.1 抛光垫孔的分布对材料去除非均匀性的影响
        3.3.2 偏心距e对材料去除非均匀性的影响
    3.4 ECMP阳极电位对材料去除率的影响
        3.4.1 实验参数
        3.4.2 实验结果与讨论
    3.5 本章小结
4 ECMP后工件的表面完整性
    4.1 ECMP后工件的残余应力
        4.1.1 残余应力的测量方法综述
        4.1.2 残余应力测量步骤
        4.1.3 残余应力测量结果与讨论
    4.2 ECMP后工件的显微硬度和损伤层
        4.2.1 显微硬度和损伤层的测量步骤
        4.2.2 显微硬度和损伤层测量结果与讨论
    4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3737159