金属材料加工工艺以及抛光液配方的设计与开发

影响化学机械抛光效果的一个很重要因素是抛光液的pH值，抛光液通常分为碱性和酸性两类。不同的pH值对化学抛光去除率和机械作用产生较大的影响。由于酸性抛光液会对抛光部件，如抛光盘、工作台等金属材料的部件有较强的腐蚀作用，因此每次抛光结束后必须对工作台和仪器做及时彻底的清洗，并时时刻刻做好防腐蚀工作。碱性抛光液对抛光部件的腐蚀作用较小，依次选择性好，而且稳定性较好不易凝胶。对氧化物、硅片等大多数材料的抛光通常选用碱性抛光液，常用的碱性pH调节剂有KOH、NaOH、氨水等。使用KOH、NaOH作为pH调节剂时注意防止强碱对人体的伤害；使用氨水作为pH调节剂时，抛光过程中会产生有毒的氨气，相关人员应佩戴防毒面罩。因此对于金属或合金材料的化学机械抛光，一般采用pH呈弱碱性的抛光液。

1、不锈钢LOGO的抛光

（1）抛光工艺和抛光液的配制

CMP抛光液原材料为国产硅溶胶，抛光试验在国产KIZI公司的平面研磨设备上进行，选用抛光垫为一款带PET背衬的白色阻尼布。抛光对象为苹果不锈钢LOGO，抛光基本参数：压力约为1.0 psi，转速为60 rpm，抛光液流速为60 mL/min，抛光温度在（30～40）℃。

抛光液配制是将一定量中值D50=70～90nm的硅溶胶和有机碱、抗结晶剂搅拌均匀混合在一起，硅溶胶是主要磨料，起抛光作用；有机碱用来调整pH值；抗结晶剂用来延缓抛光过程中的结晶现象。

使用有机碱调节pH值6.8、8.2、9.0、9.6，分别对应图1中的A、B、C、D，由图中可以看出，当pH值呈弱酸性时，表面有不规则的隆起，对应图1-A，当pH值呈碱性时，特别是当pH为9.0时，表面平整无麻点无凹坑，对应图1-C。

表1 ：抗结晶剂对于产品良率的影响

    由表1可知，抗结晶剂的加入在一定程度上能够大大提高产品良率，最优加入量为体系质量的5%，但加入量再加大的话会影响抛光液的抛光速率，导致在规定时间内不能有效去除上一道的缺陷。

（2）结果和讨论

通过有机碱调节pH值和加入抗结晶剂，可以有效使表面平坦化和提高产品良率。使用有机碱调节pH值，可以有效控制反应速度，使在反应时不那么剧烈，可以通过机械作用与化学作用匹配。抗结晶剂可以锁住抛光液中的水分，使不易挥发，也不易结晶，就不会出现二次划伤。

2、铝镁合金手机边框和电子烟壳的抛光

（1）抛光工艺和抛光液的配制

CMP抛光液原材料为国产硅溶胶，抛光试验在国产CC公司的五轴抛光设备上进行，选用抛光垫为一款带海绵背衬的黑色阻尼布。抛光对象为OPPO某款手机铝镁合金边框，抛光基本参数：压力约为2.0psi，转速为1800 rpm，抛光液流速为5 mL/min，抛光温度在（40～45）℃之间。

抛光液配制是将一定量中值D50=70～90nm的硅溶胶和有机碱、抗结晶剂搅拌均匀混合在一起，硅溶胶是主要磨料，起抛光作用；有机碱用来调整pH值；抗结晶剂用来延缓抛光过程中的结晶现象。

使用有机碱调整pH值6.8、8.2、9.0、9.6，分别对应图2中的A、B、C、D，由图中可以看出，当pH值呈弱酸性时，表面有不规则的隆起，对应图2-A，当pH值呈碱性时，特别是当pH为8.2时，表面平整无麻点无凹坑，对应图2-B。

表2：抗结晶剂对于产品良率的影响

由表2可知，抗结晶剂的加入在一定程度上能够大大提高产品良率，最优加入量为体系质量的5%，但加入量再加大的话会影响抛光液的抛光速率，导致在规定时间内不能有效去除上一道的缺陷。

（2）结果和讨论

通过有机碱调节pH值和加入抗结晶剂，可以有效使表面平坦化和提高产品良率。使用有机碱调节pH值，可以有效控制反应速度，使在反应时不那么剧烈，可以通过机械作用与化学作用匹配。抗结晶剂可以锁住抛光液中的水分，使不易挥发，也不易结晶，就不会出现二次划伤。