【摘要】：極端制造是指在極端條件下,制造具有極端尺寸或極高性能的零件和功能系統(tǒng),且所制造的產(chǎn)品能在多種極端強(qiáng)化的能場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)環(huán)境中工作。精密物理實(shí)驗(yàn)需要極高制造精度和表面質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)樣品來研究極端條件下材料表/界面特性以及進(jìn)行高能量密度物理實(shí)驗(yàn)等,要求試驗(yàn)樣品具有較高面形精度與良好的表面質(zhì)量,其中對(duì)薄壁平面、曲面等弱剛性零件的極端制造需求緊迫。但以純銅作為弱剛性零件的制造材料,使用機(jī)械拋光等傳統(tǒng)加工方式進(jìn)行加工時(shí),存在機(jī)械加工性差、工件變形嚴(yán)重問題,因此需要一種低應(yīng)力的精密加工方式,使零件獲得高面形精度與表面質(zhì)量,以滿足精密物理實(shí)驗(yàn)需求。在當(dāng)前精密加工工藝之中,化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)全局平坦化的成熟加工技術(shù),但在目前純銅材料相關(guān)的化學(xué)機(jī)械拋光研究中,研究對(duì)象僅限于IC電路銅互連或小徑厚比(低于25)純銅零件,如果將現(xiàn)有CMP工藝應(yīng)用到大徑厚比(高于25)純銅零件中,零件會(huì)產(chǎn)生面形精度惡化等問題,無法滿足精密物理實(shí)驗(yàn)對(duì)零件高面形精度與良好表面質(zhì)量的需求。因此本文對(duì)大徑厚比純銅零件進(jìn)行了CMP試驗(yàn)研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)篩選了大徑厚比純銅零件的CMP拋光液配方。通過正交試驗(yàn),初步篩選出數(shù)種拋光效果較好的拋光液配方。進(jìn)一步通過單因素試驗(yàn)對(duì)篩選結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化,根據(jù)平面度與表面粗糙度的改善效果進(jìn)行評(píng)價(jià),確定最佳的拋光液配方成分為:次氯酸鈉、六偏磷酸鈉、乳化劑OP-10,磨料為硅溶膠,余量為去離子水。最后通過重復(fù)性試驗(yàn)驗(yàn)證其效果。(2)優(yōu)化了大徑厚比純銅零件的化學(xué)機(jī)械拋光的工藝參數(shù)。在無外加載荷條件下通過單因素試驗(yàn)篩選確定最佳工藝參數(shù)及試驗(yàn)條件。在該工藝條件下對(duì)大徑厚比純銅零件進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光,零件的平面度PV值由拋光前的4.813μm改善至拋光后的2.917μm,表面粗糙度R_a值由拋光前的31.373 nm改善至拋光后的3.776 nm。(3)研究了大徑厚比純銅零件化學(xué)機(jī)械拋光的去除機(jī)理。通過能譜分析檢測(cè)加工工件表面元素成分,并通過分光光度法檢測(cè)拋光廢液中的離子成分,總結(jié)了反應(yīng)方程式,驗(yàn)證了化學(xué)作用與機(jī)械作協(xié)同進(jìn)行的材料去除模型,并分析了化學(xué)機(jī)械拋光后腐蝕缺陷的產(chǎn)生原因。(4)研究了大徑厚比純銅零件的CMP加工殘余應(yīng)力。分別使用本文提出的CMP工藝、傳統(tǒng)機(jī)械拋光工藝以及現(xiàn)有研究提出的CMP工藝對(duì)大徑厚比純銅零件進(jìn)行加工,發(fā)現(xiàn)本文提出的CMP工藝所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力小于傳統(tǒng)機(jī)械拋光工藝與現(xiàn)有研究所提出的CMP工藝。通過CMP加工時(shí)間的單因素試驗(yàn),初步研究了拋光時(shí)間對(duì)本文提出的CMP工藝所產(chǎn)生殘余應(yīng)力的影響。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG175

【參考文獻(xiàn)】

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1 秦圓圓;;化學(xué)機(jī)械拋光簡(jiǎn)介[J];化工管理;2015年24期

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6 王同慶;韓桂全;趙德文;何永勇;路新春;;拋光墊特性及其對(duì)300mm晶圓銅化學(xué)機(jī)械拋光效果的影響研究[J];摩擦學(xué)學(xué)報(bào);2013年04期

7 張宏遠(yuǎn);劉玉嶺;王辰偉;李海龍;陳蕊;曹陽;;65nm多層銅布線的堿性化學(xué)機(jī)械平坦化工藝[J];微納電子技術(shù);2013年07期

8 鄭偉艷;劉玉嶺;王辰偉;串利偉;魏文浩;岳紅維;曹冠龍;;低壓下堿性銅拋光液對(duì)300mm多層銅布線平坦化的研究[J];功能材料;2012年24期

9 馬忠臣;;極端制造開辟制造業(yè)藍(lán)海[J];機(jī)械工程師;2012年06期

10 呂玉山;張遼遠(yuǎn);王軍;王武剛;;拋光墊提高化學(xué)機(jī)械拋光接觸壓強(qiáng)分布均勻性研究[J];兵工學(xué)報(bào);2012年05期

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本文編號(hào)：2647117