6063铝合金CMP中络合剂构效关系研究

6063铝合金因其独特的性能,在各个行业有着广泛的应用。化学机械抛光(CMP)作为一种超精密加工技术可以实现平面全局平坦化,得到超光滑的镜面效果。为了提高6063铝合金的抛光效率,研究了不同基团(氨基、羧基)络合剂对铝合金抛光速率、表面粗糙度的影响及作用机理,利用电化学工作站及X射线光电子能谱仪(XPS)分析了不同基团络合剂对6063铝合金CMP加工影响机制。研究发现:在含双氧水的抛光液体系中,羧酸类络合剂对6063铝合金抛光性能的提高程度要大于胺类及氨基酸类络合剂,同时随着羧酸类和胺类络合剂的碳链增长,材料去除速率和表面质量均得到提高;氨基酸类络合剂表现出不同于羧酸类和胺类络合剂的规律,即随着碳链的增长,材料去除速率呈现下降的趋势。由XPS和电化学分析可知,两种不同基团络合剂的加入会在铝合金表面形成吸附层,保护铝合金表面,且长碳链的羧酸类及胺类络合剂有助于铝合金表面的腐蚀溶解,进而提高抛光速率。

铝合金环保型无烟化学抛光工艺的研究

为了消除传统的三酸抛光对环境和人体健康的危害，开发了以磷酸一硫酸为基础液，并加入添加剂的无烟化学抛光工艺。首先研究了不合添加剂时各种因素对抛光质量的影响，并在此基础上选出最佳工艺参数，确定复合添加剂的质量浓度。结果表明：在H3PO4（体积分数为85％）：H2SO4（体积分数为98％）-2：1，Al^38～10g／L，WYZ-1型复合添加剂10g／L，95～110℃，1～2min工艺条件下，可以提高抛光质量，抑制点蚀，获得较好的抛光效果，成功地解决了化学抛光中的黄烟污染问题，满足工业生产的需要。

铝合金表面的直接光学抛光实验

单点金刚石车削铝合金表面具有较好的表面质量和精度,但车削"纹路"会产生散射现象,难以满足高品质光学系统要求。对铝合金表面进行直接光学抛光可以去掉表面产生的车削"纹路",提高反射表面的光学性能,分析酸性条件下和碱性条件下的铝镜抛光原理,采用新型抛光盘与抛光液对单点金刚石车削后铝合金表面进行抛光实验。实验结果表明:通过合理控制工艺参数,能够消除铝合金表面残留的周期性车削刀纹,并且不会产生新的表面划痕,得到较好的铝镜光学表面质量,测得的铝镜表面粗糙度Ra=2.6nm。

铝及铝合金高亮度无黄烟化学抛光工艺

从化学抛光机理入手 ,通过大量试验得到高亮度的无黄烟化学抛光添加剂及相应的抛光工艺 ,在消除黄烟污染的前提下提高了无烟化学抛光的亮度 ,同时用电化学方法对添加剂机理进行了分析。

铝和铝合金碱性化学抛光液及工艺的研究

主要研究了适合铝及铝合金的碱性化学抛光液及抛光工艺 .该抛光液的稳定性和抛光性能可以与酸性抛光液相媲美 ,但它所造成的环境污染却要小得多 .另外 ,该抛光液具有抛光光亮度高、铝及铝合金损失少、成本低廉等优点 ,且具有工艺流程短、设备简单、易于操作等特点 ,在灯具、光学仪器、日用五金、工艺品等方面具有广阔的应用前景 .

Al合金在碱性条件下CMP研究

Al化学机械抛光是实现28 nm高k金属栅器件集成电路的关键制程,采用田口方法设计正交实验,主要研究了碱性抛光液对Al合金抛光特性的作用。围绕抛光液组分进行实验。结果表明,有机胺碱体积分数为1.5%,螯合剂体积分数为0.5%,硅溶胶磨料体积分数为15%,活性剂体积分数为0.3%,氧化剂H2O2体积分数为1%时表面粗糙度最低,同时抛光液组分中活性剂体积分数在化学机械抛光过程中对Al合金表面粗糙度影响最为显著。通过优化抛光液组分配比,化学机械抛光后Al合金表面粗糙度可降到1.81 nm(10μm×10μm)。在最佳配比,即pH值为10.51时的抛光液与传统三酸抛光液进行对比实验,Al表面粗糙度明显低于传统三酸抛光液,抛光后Al表面无划伤、无蚀坑,达到了较好的抛光效果。

铝合金无黄烟化学抛光机理的研究

为了消除传统的三酸抛光对环境和人体健康的危害,开发了以磷酸-硫酸为基础液加入添加剂的无烟化学抛光技术。通过正交实验确定复合添加剂的组成,并对其作用机理进行分析。

失效磷酸基化学抛光液的再生

采用氟铝酸钠沉淀法去除失效磷酸基化学抛光液中的铝杂质,并对溶液再生利用的工艺条件进行了研究。实验结果表明,在氢氧化钠和氢氟酸加入量与理论值的比均为1.2(即n(氢氧化钠):n(Al^(3+))=2:1、n(氢氟酸):n(Al^(3+))=28:5)的条件下,采用二步法过滤后,抛光液中磷酸质量分数大于50%,磷酸回收率为79.5%,Al^(3+)去除率为97.1%,剩余Al^(3+)质量分数为0.05%。滤渣经处理后成为新的有价物质,滤液在补加磷酸和其他有效成分后可再生循环使用。

铝和铝合金的碱性抛光及着色工艺研究

通过试验找到一种碱性化学抛光工艺，介绍了影响抛光质量的各种因素。还提出了８种颜色的化学着色配方与封闭处理的工艺。

Mg^(2+)、Cu^(2+)对铝无烟化学抛光的协同效应

根据金属化学抛光的黏液膜或凹凸理论,在磷酸-硫酸基础液中加入组合添加剂,对工业纯铝进行无烟化学抛光,以改善抛光效果,并与传统三酸抛光效果进行对比。传统的无烟抛光剂中采用的Cu、Ni等重金属添加剂有利于氧化膜的生成,并具有明显的整平效果。抛光试验结果表明,当添加等量的Mg2+后,能够和Cu2+发生协同效应,有利于抛光过程的进行,改善抛光质量。其最佳加入量为:1.2~1.8 g/L Cu2+,Cu2+、Mg2+最佳比例为1∶1。

磷酸—硫酸体系抛光液对铝型材化学抛光的研究

用光反射法和重量法研究了化学抛光液组成和操作条件对抛光的影响，讨论了抛光机理，最佳抛光液组成和操作条件如下：磷酸－硫酸体积比８０：２０，硫酸镍，１．０ｇ／Ｌ，ＹＧ０５添加剂０．６ｇ／Ｌ，水含量小于等于１５ｇ／Ｌ，温７５℃，抛光时间４ｍｉｎ。生产应用表明，磷酸－硫酸体系抛光液及其抛光工艺具有铝合金表面光亮度高，反应温芳低和无黄烟等优点，完全可以代替用磷酸－硫酸－硝酸体系抛光液对铝合金的化学抛光。

铝合金化学抛光机理及无磷工艺的研究现状

较为全面地总结了酸性化学抛光及碱性无磷抛光的机理,对铝合金无磷化学抛光工艺进行了综述,并指出今后的研究方向。

双氧水体系抛光液中7003铝合金的化学机械抛光

在碱性抛光液条件下,研究了过氧化氢抛光液体系下7003铝合金化学机械抛光行为。采用电化学分析方法分析了过氧化氢和十二烷基硫酸钠的协同作用机制,利用原子力显微镜观察抛光后的表面微观形貌。结果表明,低浓度H_2O_2能够加速铝合金表面氧化速度,促进材料的去除,同时能够减轻抛光后的表面橘皮缺陷;较高浓度H_2O_2能够在铝合金表面生成致密氧化膜,降低抛光速率。阴离子表面活性剂SDS能够通过吸附成膜减缓铝合金在H_2O_2介质下的腐蚀速率,当SDS的含量为1%时,缓蚀率达到88.56%,有效降低了抛光后的表面腐蚀,通过AFM检测抛光后的表面粗糙度降至13.9nm。

高硅铝合金无烟化学抛光剂的研制

目前以H3PO4、H2SO4为基础的两酸无烟化学抛光体系对高硅铝合金的抛光效果不理想。在磷酸+硫酸+双氧水的基础液中,添加一定量的硫酸铁、三氧化二铬以及过硫酸铵,考察了不同质量的添加物对6063高硅铝合金化学抛光效果的影响。采用简单正交试验方式,以试样的反光率及麻点数量表征试样的抛光效果,优选了较优的抛光液成分。结果表明:按硫酸(85%)10 m L、磷酸(95%)20 m L、双氧水2 m L、硫酸铁0.1 g、三氧化二铬0.1 g、过硫酸铵0.1 g配制的抛光液抛光效果最佳。

新型铝合金化学抛光工艺研究

设计了硫酸体系化学抛光液,包含硫酸、铝盐、过硫酸钠和六次甲基四胺。通过正交试验确定了配方中各物质的最佳含量,并通过单因素试验获得了最佳的工艺条件。结果表明:最优工艺下,经过对6061铝合金抛光,发现试样表面平整、光亮、均匀,降低了样品的粗糙度,具有较高的光泽度和较低的溶蚀性。此抛光体系对6061铝合金具有较好的抛光效果。

6063铝合金的碱性化学抛光

传统的铝合金"三酸"化学抛光液中含有硝酸组分,在抛光过程中会产生大量的黄烟,造成环境污染,危害人体健康。对6063铝合金的碱性化学抛光液配方和工艺条件进行了试验研究。结果表明:抛光液配方中的NaOH是影响抛光光亮度的主要因素,NaOH浓度越高,抛光效果越好;其次是温度,温度越高效果越好;NaNO_3具有较好的辅助抛光作用。通过进一步试验优化出6063铝合金碱性化学抛光液配方为,NaOH 400 g/L,NaNO_3(150～200)g/L,NaH_2PO_410 g/L,Na F 60 g/L,Na_2SiO_3·9H_2O 20 g/L,CH_4N_2S 10 g/L。抛光温度110℃,抛光时间60 s。

铝合金反射镜磁流变抛光表面质量控制的参数优化

基于化学机械抛光(CMP)技术的基本原理,选取合适的抛光液,研究了铝合金反射镜磁流变抛光过程中材料的去除机理,分析了磁流变平坦化加工的可行性,并通过单因素实验确定了最优参数,最后研究了相应去除函数的稳定性.实验结果表明,铝镜经磁流变抛光后获得了较高的表面质量,表面粗糙度达到Ra=5.593 nm,且去除了车削时产生的纹路;铝镜磁流变去除函数稳定,去除效率较高.

氧化铝抛光液对铝合金化学机械抛光性能的研究（英文）

化学机械抛光(CMP)已成为金属合金最具潜力的平坦化技术.为了优化铝合金CMP工艺,研究了磨料粒度、分散剂浓度以及pH调节剂对铝合金CMP性能的影响.结果表明:随着磨料粒度的增加,材料去除率(MRR)和平均表面粗糙度(Ra)均增加,而表面光泽度(Gs)降低.分散剂(聚乙二醇,PEG-600)的质量分数达到0.5%时,可以获得最优的表面质量和最佳的光泽度.浆料中添加适量的柠檬酸作为pH调节剂可同时获得较优的表面质量和较高的抛光效率,柠檬酸对铝合金CMP性能的影响是腐蚀作用和螯合作用的综合效应.此外,简要讨论了氧化铝抛光液对铝合金的静态刻蚀机理和CMP机理.氧化铝抛光液的最优配方为Al2O3 3.3μm、H2O2 4%、PEG-600 0.5%和H3Cit 1.5%.

5083铝合金绿色化学机械抛光液对表面粗糙度的影响及机理分析

目的为提高5083铝合金的表面质量,研制一种环境友好型化学机械抛光液,并分析5083铝合金化学机械抛光液对表面粗糙度的影响及作用机理。方法使用绿色环保的化学机械抛光液对5083铝合金进行化学机械抛光。采用单因素控制变量法,分析不同的pH调节剂类型、pH值以及过氧化氢(H_(2)O_(2))浓度对铝合金化学机械抛光后表面粗糙度的影响规律。采用电化学工作站,分析5083铝合金在不同抛光液中的静态腐蚀特性。运用X射线光电子能谱仪(XPS)分析5083铝合金在不同抛光液下表面元素化学组分的变化。结果绿色环保抛光液的主要成分为去离子水、4%(质量分数)的二氧化硅磨粒、2.0%(质量分数)的H_(2)O_(2)和柠檬酸,并调节pH至3.0。5083铝合金进行化学机械抛光后,在70μm×50μm的扫描范围内铝合金表面粗糙度最低为0.929 nm。结论电化学试验和XPS测试的分析表明,柠檬酸可加快抛光液对铝合金的腐蚀,H_(2)O_(2)使铝合金表面形成氧化层,减缓抛光液对铝合金的腐蚀。氧化层的主要成分为Al_(2)O_(3)、AlOOH和Al(OH)3。

磨粒和抛光垫对铝合金化学机械抛光性能的影响

磨粒和抛光垫为化学机械抛光(CMP)提供了重要的机械磨削作用。为了探讨磨粒和抛光垫对铝合金化学机械抛光的磨削作用,研究了不同种类磨粒和抛光垫对材料去除率和表面形貌的影响。结果表明:在pH=12~13时,氧化铝抛光液去除率为910 nm/min,远大于二氧化硅与氧化铈抛光液,且获得较为理想的光滑表面。3种不同抛光垫抛光后的铝合金表面,阻尼布抛光垫表面将不会出现划痕与腐蚀点,表面粗糙度较低,为10.9 nm。随着氧化铝浓度的增大,材料去除率(MRR)和表面粗糙度(Ra)均增加。当氧化铝含量为4wt%时,抛光垫使用阻尼布抛光垫适宜铝合金化学机械抛光,在获得高去除率的同时铝合金表面精度高。