電致化學(xué)拋光中的物料平衡問題研究.pdf

1、電致化學(xué)拋光（Electrogenerated Chemical Polishing，簡(jiǎn)稱EGCP）是一種新的超精密無應(yīng)力平坦化加工方法，該方法通過電化學(xué)氧化將拋光液中的電活性中介體氧化成刻蝕劑，對(duì)工件進(jìn)行刻蝕加工?；陔x子擴(kuò)散控制反應(yīng)原理，實(shí)現(xiàn)工件的拋光加工。EGCP加工方法具有距離敏感性，工作電極與工件表面之間的加工間隙越小，EGCP面形改善能力越好，加工效率越高。所以電極與工件表面之間的加工間隙通常為微納間隙。但是，在微納間隙內(nèi)難

2、以進(jìn)行有效的物料擴(kuò)散，會(huì)導(dǎo)致加工產(chǎn)生的物質(zhì)難以快速地?cái)U(kuò)散出加工區(qū)，而這些物質(zhì)的累積會(huì)對(duì)整個(gè)加工過程造成負(fù)面的影響。因此，研究這種影響并提出解決相應(yīng)方法是改善EGCP拋光能力的關(guān)鍵問題之一。
　　銅的電致化學(xué)拋光過程中，加工區(qū)域的刻蝕產(chǎn)物Cu2+的濃度對(duì)于加工效率和工件表面改善有著很大的影響。在加工過程中，由于Cu2+不能及時(shí)擴(kuò)散出加工區(qū)，會(huì)在加工區(qū)域逐漸累積。當(dāng)Cu2+的濃度累積到一定程度時(shí)，加工效率就會(huì)下降，同時(shí)，Cu2+濃度的

3、增大也會(huì)影響刻蝕后的銅工件表面粗糙度。針對(duì)這一問題，本文通過觀察Cu2+濃度變化對(duì)于銅的電致化學(xué)拋光過程的影響，分析了在EGCP中Cu2+濃度、物料擴(kuò)散條件對(duì)于加工效率和工件表面改善能力的影響機(jī)理，并通過這些研究來對(duì)加工過程進(jìn)行改善。
　　利用抬起電極方法和切槽電極可以對(duì)電致化學(xué)拋光加工過程中存在的物料擴(kuò)散困難問題進(jìn)行一定程度的改善。通過抬起電極的方法可以有效的提升物料擴(kuò)散效率，改善加工效率和刻蝕效果：提高電極抬起頻率，刻蝕效率可

4、以提升近一倍，表面粗糙度也有明顯的改善，加工過程中未抬起電極時(shí)加工后工件表面的Ra值為6.30 nm，而通過抬起電極可將工件表面Ra值改善為2.40 nm。與通過抬起電極來改善擴(kuò)散條件相比，利用切槽電極進(jìn)行拋光加工在減少實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜程度的情況下，同樣可以有效的改善刻蝕效率。
　　最后，面向?qū)嶋H加工需求，設(shè)計(jì)了大面積工件電致化學(xué)拋光加工試驗(yàn)平臺(tái)，并利用其進(jìn)行了加工試驗(yàn)，取得了較好的加工結(jié)果。加工后，工件表面粗糙度Ra值從46.75