精密数控抛光碳化硅表面去除特性研究

计算机数控精密机械抛光技术是制造高精度、高质量光学元件表面的主要技术之一。然而,对于碳化硅材料表面去除特性方面的研究却相对较少。在航天航空领域中,陶瓷类材料碳化硅的应用较为广泛。针对计算机数控精密机械抛光技术,根据一系列的抛光实验,研究并总结出碳化硅材料表面的去除机理。基于选择不同等级的四种变量参数:抛光磨头转速、抛光压力、磨头补偿量和抛光头角度,分析碳化硅材料表面的去除趋势。采用Taguchi方法可以有效优化实验设计参数、减少实验整体次数。结果表明:文中总结出对应的抛光参数组合和材料表面的去除特性,确保加工出高质量表面的碳化硅材料。     

超精密抛光自由曲面光学的表面生成

超精密抛光是一种新兴的用于制造高精度、高品质的自由曲面光学加工技术.该技术可突破其他自由曲面加工技术的限制.如飞刀铣削和快刀伺服加工的低效、非铁材料的局限等.然而,对超精密抛光中表面生成机理的理解,目前还不完善.探讨了超精密抛光过程中加工策略对表面生成的影响.进行了一系列抛光实验.研究结果表明:抛光表面的质量很大程度上依赖于加工过程条件及抛光策略的适当选择.抛光加工不仅可用于去除其他加工方式所产生的不利性刀纹,还可以产生功能性应用的结构性表面.该研究结果为深入理解超精密抛光自由曲面光学的表面生成机理,以及优化超精密抛光的表面质量,提供了重要依据和方法.     

大口径导光板抛光及其功率谱密度分析

光学技术对于现代科学尤其是航天科学的发展起着越来越重要的作用。而具有高精度大口径光学元器件的跨尺度加工一直是现代光学技术的难点。超精密气囊抛光技术是基于计算机控制光学表面成形技术。其采用充气的柔性抛光气囊作为抛光工具,解决了传统数控抛光方法中抛光头不能很好地和工件吻合的缺点。以Preston方程为基础,研究了超精密气囊抛光的理论材料去除特性,建立了气囊抛光中进动运动方式下的材料去除模型,并针对气囊抛光工具的物理特性,按照Hertz接触理论对去除模型进行了修正。在理论分析的基础上完成了一块口径为570 mm的平面楔形工件的抛光,使得工件的面形精度P-V值达到了1/8 ,RMS值达到1/75 。并分析了该元件的功率谱密度（PSD）曲线,窄带噪声及其产生原因。     

光学玻璃超精密抛光加工中材料去除机理研究综述

光学玻璃以其优异的物理性能被广泛应用于航天、信息、能源、化工、微电子等领域。随着这些领域的不断发展,传统技术已无法满足日新月异的光学元件超光滑表面加工的要求。为此,需要针对光学玻璃表面的超精密抛光加工展开深入且广泛的研究。在诸多有关超精密抛光加工技术的研究中,光学玻璃材料的抛光去除机理始终是人们的研究重点。为此,本文从超抛加工涉及的基本组件、材料去除的物理机理、材料去除的化学机理三个方面入手,对光学玻璃超精密抛光加工中材料去除机理进行综述,目的是掌握国内外学术界对于该问题的认识,并据此提出若干问题的思考,以期指导工程实践,进一步提升超光滑表面的成形能力。     

碳化硅光学表面数控抛光工艺参数的优化与选择

随着空间应用技术和激光技术的迅猛发展,对光学系统提出了更高的要求;碳化硅材料以其一系列优秀的物理性质,成为一种特别具有应用前景的反射镜材料;碳化硅反射镜光学表面的光学加工研究也在国内外广泛开展。对碳化硅光学表面的抛光机理进行简要讨论;对实验方法、步骤和条件进行了介绍;定性地对碳化硅材料的抛光过程进行了讨论;通过大量的工艺实验和理论分析了对抛光盘转数、磨料粒度、抛光盘材料、抛光盘压力、抛光盘转速、抛光液酸碱度等工艺参数对碳化硅光学表面抛光效果的影响进行了讨论,并对工艺参数进行了优化和选择。     

高精度离轴非球面透镜的制造与检测

针对强激光系统所需大口径非球面元件高精度、批量化的加工需求,提出了一种气囊抛光技术与柔性沥青小工具抛光技术相结合的大口径非球面元件高效制造方法。采用气囊抛光技术进行非球面保形抛光和快速修正抛光,实现磨削缺陷层快速去除以及低频误差快速修正。采用柔性沥青工具匀滑抛光技术,在低频误差不被恶化的情况下,控制元件中高频误差。在抛光过程中,利用球面干涉仪搭建的自准直波前干涉检测系统和粗糙度仪对非球面元件进行全频段误差检测。基于上述加工与检测方法完成了430 mm430 mm口径离轴非球面透镜样件实验加工,实验结果为元件通光口径内透射波前PV=0.1,GRMS=5.7 nm/cm,PSD1 RMS=1.76 nm,PSD2 RMS=1 nm,Rq=0.61 nm,并且中频段功率谱密度曲线均在要求的评判曲线之下。实验结果表明,离轴非球面透镜样件全频段指标均达到了合格指标要求。所述制造方法也适用于其他类型大口径非球面光学元件的高精度加工。     

金刚石薄膜抛光技术

各种化学气相沉积和金刚石薄膜技术的发展,为金刚石薄膜在光学、超硬工具涂层等领域提供了广阔的应用前景。而这些应用需要对沉积获得的金刚石膜粗糙表面进行抛光。本文介绍了新近发展的金刚石薄膜抛光技术。并对其发展前景进行了探讨。     

21世纪初光学零件加工技术的发展趋势

从研磨抛光技术、金刚石车削技术、精密模压技术和超光滑表面加工等方面回顾了20世纪光学加工技术的重要进展．接着列举了21世纪初光电仪器及器件所具有的主要特征,并结合我国的情况,指出了21世纪初光学零件加工的六个发展趋势．     

21世纪初光学零件加工技术的发展趋势

从研磨抛光技术、金刚石车削技术、精密模压技术和超光滑表面加工等方面回顾了２０世纪光学加工技术的重要进展。接着列举了２１世纪初光电仪器及器件所具的主要特征，并结合我国的情况，指出了２１世纪初光学零件加工的六个发展趋势。     

碳化硅反射镜表面粗糙度的优化

空间光学技术的迅猛发展对空间光学系统提出了更高的要求;碳化硅材料以其优秀的物理性质,成为广泛应用的反射镜材料;碳化硅反射镜的光学加工研究也在国内外广泛开展。简要讨论了碳化硅反射镜的抛光机理;介绍了碳化硅材料抛光的实验方法;定性分析了碳化硅材料的抛光过程;通过大量的工艺实验和理论分析,讨论磨料粒度、抛光盘材料、抛光盘压力、抛光盘转速、抛光液酸碱度等工艺参数对碳化硅反射镜表面粗糙度的影响,并对各个参数加以优化,得到了优良的实验结果。     

碱性条件下硬盘基板两步抛光法的实验研究

在对硬盘基板CMP机理进行分析后,采用河北工业大学研制的计算机硬盘抛光专用碱性抛光液,选择氧化剂添加量、抛光压力两个重要参数分别进行实验,讨论它们在两步抛光方法中的重要作用。总结实验结果后,得出了上述两个参数在两步抛光方法中的影响规律,提出粗抛光中,应该采用较高氧化剂添加量和抛光压力以得到较高的去除速率和一定的表面质量;精抛光中,应该采用低氧化剂含量、低抛光压力以得到较完美的表面质量。用此方法抛光,较好地解决了当前硬盘基板加工中抛光速率与表面质量之间的矛盾。     

阴离子对铜化学机械抛光的影响

在化学机械抛光过程中,抛光液的组成对抛光速率和表面质量有重要影响。利用自制抛光液,研究了在过硫酸铵体系抛光液中不同阴离子(硝酸根离子、溴离子、氯离子)对抛光速率的影响;采用动电位极化扫描技术对各抛光液在金属表面的成膜性能进行分析。结果表明,硝酸根离子的加入加快了阳极溶解反应,低浓度硝酸根离子的加入对抛光速率影响的波动性较大,随着浓度的增加抛光速率逐渐趋于初始值;随着氯离子(≥1mmol/L)或溴离子浓度的增加,抛光液的氧化性能降低,抛光速率不断降低;当溴离子浓度为0.1mmol/L时,Icorr值最小,抛光时对金属铜表面腐蚀程度较小。     

CZT晶体用化学机械抛光液的制备及其性能研究

化学机械抛光工艺是碲锌镉(Cadmium Zinc Telluride,CZT)晶体表面处理的关键技术之一.其中,化学机械抛光液是影响晶片表面质量的重要因素.目前用于CZT晶片的抛光液主要是依靠进口的碱性抛光液,这严重制约了我国CZT晶体研究的发展.采用硅溶胶和次氯酸钠(NaClO)溶液作为主要原料,制备了碱性化学机械抛光液.然后采用该抛光液对CZT晶片表面进行了化学机械抛光,并对抛光表面进行了表征.实验结果表明,抛光后晶片表面的粗糙度小于2 nm,因此采用硅溶胶-次氯酸钠碱性抛光液可制备出高质量的CZT抛光表面.     

硅通孔抛光液的研究进展

硅通孔(TSV)技术是一种先进的封装技术,化学机械抛光(CMP)是集成电路TSV制作过程中的重要步骤之一,是可兼顾材料表面局部和全局平坦化的技术。抛光液是影响抛光表面质量和加工效率的关键因素,是CMP工艺中消耗品成本最大的部分。TSV抛光液主要包括铜膜抛光液和阻挡层抛光液,依据抛光速率和抛光质量(表面粗糙度、碟形坑修正等)的要求对其进行了分类讨论,概述了近年来TSV抛光液的研究进展,对其今后的研究重点和发展趋势进行了分析和预测,认为TSV抛光液应朝着抛光速率和抛光质量的优化、低成本、环境友好的方向发展。     

电化学抛光对血管内支架血液相容性的影响

为了提高血管内支架的血液相容性，研究了经过预处理的血管内支架的电化学抛光工艺。讨论了抛光液配方和抛光操作条件对支架表面质量的影响，并利用光学显微镜和原子力显微镜（AFM）分析了支架表面形貌及粗糙度，得到了优化的工艺参数。对抛光和未抛光的支架进行了体外潜血和凝血实验，结果表明：经过优化工艺抛光后，支架的血液相容性符合临床应用的要求。     

碲锌镉衬底的化学机械抛光液研究

作为碲锌镉衬底表面加工的重要工序，化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing, CMP）的加工效果决定了碲锌镉衬底的表面质量和生产效率。抛光液是CMP的关键影响因素之一，直接影响衬底抛光后的表面质量。对碲锌镉衬底CMP工艺使用的抛光液进行了研究，探究了以二氧化硅溶胶和过氧化氢为主体的抛光液体系在不同pH值、不同磨料浓度下对衬底抛光表面质量和去除速率的影响。结果表明，使用改进后的抛光液体系对碲锌镉衬底进行CMP，能够在获得超光滑表面的同时实现高效率加工，为批量化制备高表面质量的碲锌镉衬底奠定了良好基础。     

Chemical polishing of CdZnTe substrates fabricated from crystals grown by the vertical-gradient freezing method

Chemical polishing is a process of crucial importance in the manufacture of epiready substrates for molecular beam epitaxy (MBE) of high-quality HgCdTe layers. With the aim of fabrication of (211) CdZnTe substrates, we focused on the fundamental research of polishing processes with respect to reducing subsurface damage. Wafers of the orientation (211) were prepared from the as-grown crystals by a process flow including oriented slicing, several steps of mechanical polishing, and finally chemical polishing. In the prechemical polishing process, several free and bound abrasives were applied to reach the surface roughness close to 1 nm. The surface polishing treatment included testing of the surface quality after each polishing step. We used an interferometer profiler, which yields detailed surface maps. Within chemical polishing processing, we have looked for an optimum composition of etchant based on the bromine-methanol/ethylene glycol solution and adequate polishing pad. We studied the substrate surface quality dependence on the rotation speed of the plate, sample loading weights, and duration of polishing. Correlation between the final surface roughness and layer thickness removed was established. The chemical polishing with a very low concentration of Br-methanol/ethylene glycol solution was found to yield very good CdZnTe surfaces with a perfect flatness.     

不同抛光方式下InSb晶片表面质量的对比研究

本文分别以加双氧水的化学机械抛光和未加双氧水的纯机械抛光方式对InSb晶片进行表面处理,通过分析氧化膜的生成,以及对InSb晶片的表面划痕、表面粗糙度和表面损伤的表征,开展了两种不同抛光方式下InSb晶片的表面质量对比研究.结果表明,在化学机械抛光过程中,InSb晶片表面有氧化层生成,该氧化层能保护材料表面免受损伤;并...     

A novel polishing technology for epoxy resin based on 355 nm UV laser

The electromagnetic shielding film has drawn much attention due to its wide applications in the integrated circuit package, which demands a high surface quality of epoxy resin. However, gaseous Cu will splash and adhere to epoxy resin surface when the Cu layer in PCB receives enough energy in the process of laser cutting, which has a negative effect on the quality of the shielding film. Laser polishing technology can solve this problem and it can effectively improve the quality of epoxy resin surface. The paper studies the mechanism of Cu powder spraying on the compound surface by 355 nm ultraviolet (UV) laser, including the parameters of laser polishing process and the remains of Cu content on compound surface. The results show that minimal Cu content can be realized with a scanning speed of 700 mm/s, a laser frequency of 50 kHz and the distance between laser focus and product top surface of -1.3 mm. This result is important to obtain an epoxy resin surface with high quality.     

Chemical mechanical polishing of freestanding GaN substrates

Chemical mechanical polishing (CMP) has been used to produce smooth and scratch-free surfaces for GaN. In the aqueous solution of KOH, GaN is subjected to etching. At the same time, all surface irregularities, including etch pyramids, roughness after mechanical polishing and so on will be removed by a polishing pad. The experiments had been performed under the condition of different abrasive particle sizes of the polishing pad. Also the polishing results for different polishing times are analyzed, and chemical mechanical polishing resulted in an average root mean square (RMS) surface roughness of 0.565 nm, as measured by atomic force microscopy.