化学机械抛光机理及磁头/磁盘系统静态特性的研究

发布时间：2021-02-25 10:42

　　随着计算机技术的快速发展,作为计算机数据存储的主要部件的硬盘相应朝着大容量、高转速、小体积和高安全性的方向发展。为了减小磁盘盘片的最小记录面积、提高硬盘存储密度,要求磁头与磁盘盘片之间的距离进一步减小。在如此小的间隙间,磁盘盘片的表面波纹度、粗糙度以及纳米划痕对磁头的飞行稳定性的影响日益明显,因此研究磁盘盘片的表面质量对硬盘的磁头/磁盘系统的静态特性的影响有重要意义。化学机械抛光是磁盘盘片获得光滑表面质量的最终精加工手段,它是迄今为止唯一个能实现全局平坦化的技术,但是该技术是从实际生产中发展起来的,理论上尚缺乏深入的研究。本文建立了抛光垫凸起变形为塑性变形和弹性变形时的化学机械抛光的机械作用材料去除机理模型,并通过数值模拟获得了抛光压力、抛光液中的磨粒浓度、抛光垫与磁盘盘片的相对运动速度这三个变量对材料去除速率的影响。随着磁头滑块和盘片间的距离持续减小,硬盘表面粗糙度的影响也日益突出。本文采用LSFD法求解了考虑气体稀薄效应的雷诺方程的,并研究了盘片表面粗糙度呈正弦曲线变化时粗糙度方向及粗糙度模式对硬盘的磁头/磁盘系统超低飞高气膜静态特性的影响。数值模拟得到了盘片表面粗糙度沿滑块长度方... 

【文章来源】：山东建筑大学山东省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 论文选题背景
    1.2 硬盘结构和磁盘盘片的平坦化需求
        1.2.1 硬盘的工作原理
        1.2.2 磁盘盘片表面质量的平坦化需求
    1.3 化学机械抛光及研究现状
        1.3.1 化学机械抛光基本原理及特点
        1.3.2 化学机械抛光技术的三要素
        1.3.3 化学机械抛光的研究现状
    1.4 磁盘盘片表面质量要求及现状
        1.4.1 磁盘盘片表面质量
        1.4.2 磁盘盘片表面质量要求
        1.4.3 表面粗糙度的研究现状
        1.4.4 表面容纳系数及研究现状
    1.5 主要研究内容
    1.6 研究意义
第2章 化学机械抛光去除机理及模型
    2.1 化学机械抛光去除机理
        2.1.1 CMP的机械作用机理模型分类
    2.2 材料去除机理典型模型
        2.2.1 唯象学模型
        2.2.2 基于流体动力学理论的非接触模型
        2.2.3 基于接触力学理论的全接触模型
        2.2.4 基于接触力学和流体力学理论的半接触模型
    2.3 CMP机械作用机理模型的研究现状
    2.4 基于机械的接触理论的CMP去除机理的研究
        2.4.1 机械接触理论
        2.4.2 磁盘盘片与抛光垫之间的接触面积和压力
        2.4.3 单个颗粒的体积去除速率
        2.4.4 与磁盘盘片实际接触的抛光垫表面磨粒浓度
        2.4.5 总的去除速率的计算
    2.5 模拟结果和结论
        2.5.1 模拟结果
        2.5.2 结论
    2.6 本章小结
第3章 最小二乘有限差分法及应用
    3.1 最小二乘有限差分法
        3.1.1 一维泰勒级数
        3.1.2 二维泰勒级数
    3.2 考虑气体稀薄效应的雷诺方程
        3.2.1 雷诺方程
        3.2.2 考虑气体稀薄效应的雷诺方程
    3.3 运用最小二乘法求解雷诺方程
    3.4 本章小结
第4章 盘片表面粗糙度对磁头/磁盘系统静态特性的影响
    4.1 基本方程
    4.2 数值求解
    4.3 盘片表面粗糙度沿滑块长度方向呈正弦分布的影响
        4.3.1 盘片表面粗糙度幅值的影响
        4.3.2 盘片表面粗糙度波长的影响
    4.4 盘片表面粗糙度沿滑块宽度方向呈正弦分布的影响
        4.4.1 盘片表面粗糙度幅值的影响
        4.4.2 盘片表面粗糙度波长的影响
    4.5 盘片表面粗糙度模式影响
        4.5.1 各向同性表面粗糙度结构的影响
        4.5.2 横向表面粗糙度结构的影响
        4.5.3 纵向表面粗糙度结构的影响
    4.6 本章小结
第5章 容纳系数对磁头/磁盘系统静态特性的影响
    5.1 容纳系数
    5.2 自由分子区域的MGL方程及剪力方程
    5.3 数值求解
    5.4 数值模拟结果与讨论
    5.5 本章小结
第6章 总结和展望
    6.1 全文总结
    6.2 全文展望
参考文献
后记
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]化学机械抛光技术研究现状与展望[J]. 张健,史宝军,杜运东,杨廷毅.  山东建筑大学学报. 2009(02)
[2]镁合金抛光机理与CMP工艺研究[J]. 陈景,刘玉岭,王晓云,王立发,马振国,武亚红.  微纳电子技术. 2008(02)
[3]氧化铝复合磨粒的抛光特性研究[J]. 雷红,卢海参,严琼林,褚风灵,丘海能.  润滑与密封. 2007(11)
[4]ULSI制备中多层布线导体铜的抛光液与抛光技术的研究[J]. 刘玉岭,李嘉席,檀柏梅,梁存龙.  电子工业专用设备. 2007(10)
[5]超细氧化铝表面改性及其抛光特性[J]. 卢海参,雷红,张泽芳,肖保其.  润滑与密封. 2007(02)
[6]计算机硬盘基板及其CMP技术分析研究[J]. 刘长宇,刘玉岭,王娟,牛新环.  半导体技术. 2006(08)
[7]超细氧化铝抛光液的制备及其抛光特性研究[J]. 雷红,褚于良,屠锡富,丘海能,方亮,罗桂海.  功能材料. 2005(09)
[8]化学机械抛光中的纳米级薄膜流动[J]. 张朝辉,雒建斌,雷红.  中国机械工程. 2005(14)
[9]微/纳米制造技术的摩擦学挑战[J]. 雒建斌,何雨,温诗铸,钟掘.  摩擦学学报. 2005(03)
[10]计算机硬盘基片的亚纳米级抛光技术研究[J]. 雷红,雒建斌,屠锡富,方亮.  机械工程学报. 2005(03)



本文编号：3050847