本文關(guān)鍵詞：高端塑料模具鋼S136表面CMP精細(xì)加工工藝研究

  更多相關(guān)文章： S136鋼 化學(xué)機(jī)械拋光 工藝參數(shù)優(yōu)化 去除機(jī)制 化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

【摘要】：模具型腔表面粗糙度不僅影響成型器件美觀,且對(duì)產(chǎn)品性能有很大影響。隨著高端塑料模具鋼對(duì)表面質(zhì)量要求越來(lái)越嚴(yán)苛,當(dāng)前拋光技術(shù)局限性越來(lái)越大已難以滿足其要求。探索一種新拋光技術(shù)使高端塑料模具鋼在獲得超光滑表面的同時(shí)獲得全局平坦化很迫切并具有重大現(xiàn)實(shí)意義�；瘜W(xué)機(jī)械拋光(CMP)作為當(dāng)前能獲得全局平坦化技術(shù),在超大規(guī)模集成電路中廣泛應(yīng)用且拋光材料能獲得理想拋光性能。本文以應(yīng)用最廣泛的高端塑料模具鋼S136鋼為例,來(lái)探討采用CMP技術(shù)使其獲得優(yōu)良拋光性能的工藝參數(shù)組合并分析其材料去除機(jī)制和化學(xué)拋光機(jī)理。本文采用X射線衍射,掃描電子顯微鏡,原子力顯微鏡等檢測(cè)手段來(lái)表征拋‘光性能,以均方根粗糙度(RMS)和材料去除速率(MRR)評(píng)價(jià)拋光性能。文中研究了影響CMP性能最重要的參數(shù),包括拋光液酸堿性、下壓力、拋光機(jī)轉(zhuǎn)速、磨料粒子種類。首先以單因素變量法來(lái)確定上述參數(shù)的大致分布水平。結(jié)果表明,壓力與轉(zhuǎn)速對(duì)S136鋼拋光性能的影響呈現(xiàn)相似規(guī)律,隨著壓力轉(zhuǎn)速的增大,MRR均增大,在參數(shù)值較小范圍內(nèi),MRR對(duì)壓力和轉(zhuǎn)速的關(guān)系都可用改進(jìn)的Preston方程來(lái)表達(dá)且由此方程預(yù)測(cè)的數(shù)值與實(shí)驗(yàn)測(cè)定值的誤差在2%以內(nèi),當(dāng)壓力轉(zhuǎn)速值進(jìn)一步增大時(shí),Preston方程失效；拋光液酸堿性對(duì)拋光性能有巨大影響,在酸性拋光液體系中,S136鋼能獲得更好的拋光性能；針對(duì)不同的磨料種類,最大的MRR和最小的RMS不能在同一個(gè)磨料中獲得,經(jīng)過(guò)綜合考慮,選取Si02作為最佳磨粒。確定了各參數(shù)的大致分布水平后,采用正交實(shí)驗(yàn)法提出最佳拋光工藝參數(shù),并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。分別以MRR和RMS為評(píng)價(jià)指標(biāo),通過(guò)XRD分析、SEM分析、AFM分析進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證。結(jié)果表明,原始S136鋼RMS值為68.31nm,經(jīng)最佳工藝參數(shù)拋光后,其RMS值為2.87nm. MRR值為173.26nm/min,與其他參數(shù)組合相比較, 最佳工藝參數(shù)在獲得最小表面粗糙度同時(shí)獲得了最大的材料去除速率,這證實(shí)了以上正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果所得出數(shù)據(jù)的有效性和可靠性。由指標(biāo)關(guān)系圖分析了各因素對(duì)拋光性能的影響程度大小。最后,本文詳細(xì)探討S136鋼CMP過(guò)程材料的去除機(jī)制和化學(xué)拋光機(jī)理,并對(duì)拋光缺陷的形成原因進(jìn)行分析。對(duì)于S136鋼的CMP過(guò)程,最為關(guān)鍵和核心的是使化學(xué)作用和機(jī)械作用之間取得平衡,所有參數(shù)變化和組合的本質(zhì)是影響機(jī)械作用和化學(xué)作用的匹配平衡程度。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG580.6

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 雷淑梅;肖艷艷;匡同春;陳麗鳳;尹詩(shī)衡;張美英;;S136鋼塑料模具開(kāi)裂失效的電子探針?lè)治鯷J];電子顯微學(xué)報(bào);2010年06期

2 張峰,余景池,張學(xué)軍,王權(quán)陡;磁流變拋光技術(shù)[J];光學(xué)精密工程;1999年05期

3 康桂文,張飛虎,董申;磁流變技術(shù)研究及其在光學(xué)加工中的應(yīng)用[J];光學(xué)技術(shù);2004年03期

4 趙昌勝;;國(guó)內(nèi)模具鋼的選用及發(fā)展[J];金屬加工(熱加工);2012年03期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 余劍峰;新型化學(xué)機(jī)械拋光墊和拋光液的研究[D];華南理工大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王振華;塑料模具鋼的激光相變硬化模擬研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2008年

，

本文編號(hào)：1158740