冰粒型固结磨料抛光垫及其研抛性能基础研究

发布时间：2017-04-29 23:11

  本文关键词：冰粒型固结磨料抛光垫及其研抛性能基础研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着生产和科技的发展,硬脆晶体特别是半导体材料,在电子、光学、仪器仪表等诸多领域应用越来越广。目前,应用于硬脆晶体的超精密加工方法主要是化学机械抛光。传统的游离磨料CMP存在一定的不足,如抛光中存在的工件变形大、抛光效率低等问题。本文针对这些不足,创新性地提出采用磨料均布冰粒型固结磨具实现超薄硬脆晶体的高品质加工,开展了冰粒型固结磨料抛光垫的设计和研抛效果验证方面的研究,为硬脆晶体精密超精密加工提供新型抛光工具。本文主要完成的工作和取得的成果如下:1.研究了水相体系中微、纳米α-Al2O3粉体的分散工艺采用机械分散与化学分散剂分散相结合的方法,研究了球磨时间、超声时间、分散剂种类、分散剂浓度和pH值对分散体系中特征参数的影响。探讨了配制稳定的微、纳米α-Al2O3抛光液的最佳工艺条件,为制备性能良好的抛光垫奠定了一定的基础。2.研究了冰粒的成型机理通过分析冰粒的基本物理属性和力学性能,结合经典成核理论,从均质成核和异质成核两个方面对成核过程进行了分析和计算,探讨了冰粒的成型机理,为制备冰粒型固结磨料抛光垫所需的冰粒提供了理论依据。3.制备了冰粒型固结磨料抛光垫并验证其抛光性能通过分析抛光液冻结过程中的热传递,设计出冰粒快速制备系统,最终制备出冰粒型固结磨料抛光垫,并与相同抛光液制备的冰冻固结磨料抛光垫在同等条件下对锗片进行研磨抛光,开展了冰粒型固结磨料抛光垫的抛光性能实验验证,实验证明该冰粒型固结磨料抛光垫可以有效地提高抛光效率和降低表面粗糙度。
【关键词】：硬脆晶体 冰粒型固结磨料抛光垫 微细颗粒分散 去除率 表面粗糙度 冰粒成型机理
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN305.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 注释表11-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 引言12
• 1.2 化学机械抛光概述12-17
• 1.2.1 化学机械抛光原理12-13
• 1.2.2 固结磨料化学机械抛光技术13-15
• 1.2.3 低温抛光技术国内外研究现状15-17
• 1.3 超细粉体在水相介质中分散的国内外研究现状17-18
• 1.4 冰粒制备技术国内外研究现状18-20
• 1.5 本文研究的目的、意义与主要内容20-22
• 1.5.1 本文研究的目的与意义20
• 1.5.2 本文研究的主要内容20-22
• 第二章 α-Al_2O_3粉体在水相介质中的分散工艺研究22-40
• 2.1 引言22
• 2.2 微细颗粒在液相介质中的分散原理及方法22-24
• 2.2.1 微细颗粒在液相介质中的分散原理22-24
• 2.2.2 几种常用分散方法24
• 2.3 机械化学复合法研究 α-Al_2O_3在水相介质中的分散性能24-39
• 2.3.1 实验材料与仪器24-25
• 2.3.2 实验设计25-27
• 2.3.3 实验结果与分析27-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第三章 冰粒的特性及成型机理40-52
• 3.1 引言40
• 3.2 冰粒的物理属性及力学性能40-43
• 3.2.1 水的相图40-41
• 3.2.2 冰粒的密度41
• 3.2.3 冰粒的导热系数和热扩散系数41-42
• 3.2.4 冰粒的硬度42-43
• 3.2.5 冰粒的粘结43
• 3.3 冰粒成形机理43-48
• 3.3.1 水滴冻结生成冰粒过程43-45
• 3.3.2 液滴成核过程45-48
• 3.4 冰粒制备过程的温度场仿真48-51
• 3.4.1 换热器的设计48-49
• 3.4.2 换热器内部网格划分49
• 3.4.3 边界条件的设置49-50
• 3.4.4 计算结果与分析50-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第四章 冰粒型固结磨料抛光垫的制备及其研抛性能研究52-70
• 4.1 引言52
• 4.2 冰粒型固结磨料抛光垫的制备52-58
• 4.2.1 冰粒的制备52-56
• 4.2.2 冰粒型固结磨料抛光垫的制备56-58
• 4.3 冰粒型固结磨料抛光垫中磨料分布均匀性实验58-61
• 4.3.1 实验目的、仪器与材料58-59
• 4.3.2 实验过程59
• 4.3.3 实验结果与分析59-61
• 4.4 冰粒型固结磨料抛光垫研抛性能实验61-69
• 4.4.1 实验仪器与材料61-62
• 4.4.2 锗片的表面预处理62-63
• 4.4.3 锗片的粘结63-64
• 4.4.4 冰冻固结磨料抛光垫的制备64-65
• 4.4.5 对比实验设计65-66
• 4.4.6 实验结果与分析66-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第五章 总结与展望70-72
• 5.1 总结70-71
• 5.2 展望71-72
• 参考文献72-77
• 致谢77-78
• 在校期间的研究成果及发表的学术论文78

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