電致化學拋光中的物料平衡問題研究.pdf

1、電致化學拋光（Electrogenerated Chemical Polishing，簡稱EGCP）是一種新的超精密無應力平坦化加工方法，該方法通過電化學氧化將拋光液中的電活性中介體氧化成刻蝕劑，對工件進行刻蝕加工?；陔x子擴散控制反應原理，實現(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、以進行有效的物料擴散，會導致加工產(chǎn)生的物質(zhì)難以快速地擴散出加工區(qū)，而這些物質(zhì)的累積會對整個加工過程造成負面的影響。因此，研究這種影響并提出解決相應方法是改善EGCP拋光能力的關鍵問題之一。
　　銅的電致化學拋光過程中，加工區(qū)域的刻蝕產(chǎn)物Cu2+的濃度對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+不能及時擴散出加工區(qū)，會在加工區(qū)域逐漸累積。當Cu2+的濃度累積到一定程度時，加工效率就會下降，同時，Cu2+濃度的

3、增大也會影響刻蝕后的銅工件表面粗糙度。針對這一問題，本文通過觀察Cu2+濃度變化對于銅的電致化學拋光過程的影響，分析了在EGCP中Cu2+濃度、物料擴散條件對于加工效率和工件表面改善能力的影響機理，并通過這些研究來對加工過程進行改善。
　　利用抬起電極方法和切槽電極可以對電致化學拋光加工過程中存在的物料擴散困難問題進行一定程度的改善。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散條件相比，利用切槽電極進行拋光加工在減少實驗操作復雜程度的情況下，同樣可以有效的改善刻蝕效率。
　　最后，面向?qū)嶋H加工需求，設計了大面積工件電致化學拋光加工試驗平臺，并利用其進行了加工試驗，取得了較好的加工結果。加工后，工件表面粗糙度Ra值從46.75