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在平面研磨抛光加工中,影响抛光精度的因素有哪些?

(2015-03-20 10:45:02)
分类: 研磨抛光加工
 在平面研磨抛光加工中,影响抛光精度的因素有哪些?

  在平面研磨抛光加工过程中,不同的抛光参数对平面研磨抛光加工的影响不同"如抛光速度,抛光压力,抛光轨迹,抛光液性质,抛光垫属性等加工参数各自影响着抛光效率(抛光效率也称作抛光去除率,以单位时间内材料去除层厚度来表示)以及表面粗糙度,而且抛光结果取决于各个因素的相互作用与配合(包括机械作用与化学作用)"目前这些因素对抛光质量的综合机理尚无深圳入了解,无法形成一个完整的学说。

  (1)平面研磨抛光加工中,抛光速度对抛光效率及表面粗糙度的影响

  抛光速度是指工件与抛光盘的相对速度"一般情况下,随着抛光速度的增大,抛光效率成正比地提高,这是因为,抛光速度越大,一方面,使得单位时间内磨料与试件接触面发生作用的次数增加;另一方面,磨粒与试件之间的摩擦速度加快,使得适应表面的磨损增加,宏观上反映为抛光量的增加"但当速度过高时,由于离心力作用,使抛光液甩出工作区,抛光运动平稳性降低,抛光器具磨损加快,从而影响抛光加工精度"抛光速度过大会造成表面质量下降(即表面粗糙度增大),甚至会引起脆性材料薄片破碎。

  (2)平面研磨抛光加工中,抛光轨迹对抛光去除率及表面粗糙度的影响

  在保证工件加工表面和抛光器具表面上各点均有相同或相近的被切削条件和切削条件下 (即保证工件走遍整个抛光盘表面,并使工件上各点具有相同或相近的抛光行程),并保证其它抛光参数不变的情况下,抛光轨迹总长度与总去除量成正比,有效控制抛光轨迹长度是控制抛光精度重要因素之一"抛光轨迹总长度不影响表面粗糙度。

  (3)平面研磨抛光加工中,抛光压力对抛光效率及表面粗糙度的影响

  压力的主要作用是影响液流层的分布,液流层模型有三种形式:直接接触、半接触、滑动接触。a、当压力过大时,属于直接接触,氧化层表面和抛光垫直接接触,两者之间几乎没有抛光液,属于固一固接触"摩擦力很大,机械作用很强,化学作用很弱,很容易造成表面划伤,b、半接触中,抛光液在中间起到了有效的润滑作用,既能有效的提供反应物又能将反应产物脱离表面,还能有效的传递压力,这种接触是最好的抛光模型,既能取得好的抛光质量,又能获得较高的抛光效率,c、滑动接触中,由于液流层较厚,表面上的摩擦力相对较小,虽然表面状况好,但是抛光速率较小!效率低,不适合批量生产,过高的压力作用在工件上时,使工件发生翘曲,局部过抛,使工件表面损伤层加大,由摩擦学理论可知,压力大时,磨料划过表面产生的划痕深,更容易造成表面划伤"摩擦力增大,产生大量的热,层间抛光液又少,不能起到很好的润滑作用!散热作用,产生局部温度梯度,化学作用增强,抛光速率加大,更容易产生橘皮等抛光缺陷"压力大,抛光后氧化层表面活性大,更容易吸附杂质颗粒使之难以清洗。

  (4)平面研磨抛光加工中,抛光液性质对抛光效率及表面粗糙度的影响

  磨料:磨料尺寸的分布影响表面的损伤程度,均匀的尺寸可产生效果好的抛光表面;磨料的硬度越大,表面损伤也越显著"磨料颗粒大小和聚集也对抛光效率有很大影响"

  温度:随着抛光液温度的升高,抛光液中抛光微粉活性增大,软质抛光盘的粘性增大,从而增大了抛光效率"但是随着抛光液温度的增大,抛光盘的弹性变形增加,抛光盘的弹性变形将会使试件产生塌边现象,使工件平面度变差"使用具有较大刚性的抛光盘可避免塌边现象此外,温度也是影响抛光过程中化学作用的重要因素"温度升高可以加快化学反应的速度,提高抛光效率;但是高温下,表面的择优腐蚀严重,抛光片表面易沉淀杂质!异物,边缘出现蚀坑!橘皮等缺陷,表面光洁度变差,很难得到符合要求的抛光片。.

  浓度:试验表明,随着浓度的增大,抛光效率逐步增大"当浓度达到某一数值时,抛光效率达到最大值,此后再增大抛光液浓度,抛光效率反而出现下降的趋势"这是因为,当浓度在临界点以下由小到大地逐渐增大时,作用在被加工表面的磨粒数也逐渐增大,故抛光效率提高"当浓度大于临界点以后,则磨料的滚动性变差,一方面不易进入抛光区,另一方面则由于液体量的减少使得切削不易排出,阻碍了磨料的有效切削作用,因此出现抛光效率反而下降的现象

  流量:随着抛光液流量的增大,去除率会随之缓慢上升,粗糙度也随之降低;但继续增大抛光液流量时,去除率反而下降,硅片表面粗糙度也变大"这是因为当抛光液流量过小时,加工区域的抛光液过少,不仅影响化学反应速率,而且因不能及时排除化学反应产物和机械去除产物而容易划伤表面;另外,抛光液流量过大时,由于抛光液带走大量的热量,表面温度下降,影响化学反应速率,因此去除率也会下降。

  (5)平面研磨抛光加工中,抛光垫属性对抛光效率及粗糙度的影响

  抛光垫按材质和结构的不同,主要分为聚氨酷抛光垫!无纺布抛光垫!带绒毛结构的无纺布抛光垫和两层符合体抛光垫"不同性质的抛光垫对抛光效率及粗糙度的影响不同。

  .硬度:硬度较大的抛光垫,抛光效率高!能够达到要求的平整度,但是抛光过程中可能引起硅片表面划伤,当压力较大时,可能带来更严重的表面损伤(如擦痕);压力较小时,可改善平整性,但片与片之间的非均匀性也增大"软的抛光垫能减少表面的擦痕,但平整度效果不好,相对的均匀性比较好。

  可压缩性:抛光垫的可压缩性决定抛光过程中抛光垫与工件表面的贴合程度,从而影响抛光效率和粗糙度"可压缩性大的抛光垫与工件的贴合面积小,材料去除率高"但为了使抛光垫与工件间有较大范围的均匀接触,以保证工件抛光表面的均匀性,抛光垫的可压缩性不宜过大"

  表面形貌:采用表面开槽的抛光垫抛光时,材料去除率比采用不开槽抛光垫时提高,表面的不均匀性降低"

  在实际抛光加工过程中,除了以上介绍的各因素外,还受到其他很多因素的影响如下图所示"抛光机本身设计!安装精度以及加工工件几何尺寸的精度偏差等,都会对抛光质量产生影响"且彼此间不是孤立的,它们相互制约,一项因素可以涉及几项因素或产生几项加工现象;相反,也有几项因素相互作用产生或促进一项加工现象。

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影响抛光精度的因素

     文章关健字:平面研磨抛光加工

    文章来源:http://www.shenzhenpaoguangji.com

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