電子納米拋光技術(shù)

大家都知道,目前在很多電子技術(shù)領(lǐng)域我國(guó)仍然依賴國(guó)外的相關(guān)技術(shù),很多重要的設(shè)備和技術(shù)專利都要從國(guó)外購(gòu)買，這不僅限制了我國(guó)電子技術(shù)行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也耗費(fèi)了成倍的錢(qián)力和物力。研磨和拋光技術(shù)就是影響電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)在很多研磨機(jī)和拋光機(jī)都是從德國(guó)，美國(guó)，日本進(jìn)口，但在國(guó)內(nèi)仍是供不應(yīng)求的狀態(tài)，而本身國(guó)內(nèi)的技術(shù)還處在研發(fā)改進(jìn)的階段，需要大力發(fā)展。

超精表面拋光、改性和測(cè)試技術(shù)是先進(jìn)電子制造中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它主要應(yīng)用于磁記錄領(lǐng)域中的計(jì)算機(jī)硬盤(pán)磁頭表面及硬盤(pán)盤(pán)基片表面的拋光，同時(shí)還應(yīng)用于集成電路領(lǐng)域的硅晶片加工和半導(dǎo)體領(lǐng)域的發(fā)光二極管(LED)藍(lán)寶石基片的加工。因此，這項(xiàng)技術(shù)的突破將對(duì)我國(guó)電子制造業(yè)走上自主創(chuàng)新的道路產(chǎn)生較大的推動(dòng)作用。

眾所周知，我們平常使用的計(jì)算機(jī)硬盤(pán)都有一個(gè)存儲(chǔ)量的限制，而存儲(chǔ)量又由它的存儲(chǔ)密度所決定。存儲(chǔ)密度越大，單張盤(pán)的存儲(chǔ)量也就越大。而存儲(chǔ)密度的影響因素較多，磁頭/磁盤(pán)的讀寫(xiě)能力、表面保護(hù)膜的性能和表面光滑度都是非常重要的因素。其中，磁頭的讀寫(xiě)能力除與材料性能和線寬密切相關(guān)外，主要受磁頭的飛行高度影響。磁頭好比手電筒，它發(fā)射出的電磁波不是平行的，而是存在一定的張角。磁頭距離磁盤(pán)越近，射出的電磁波在磁盤(pán)表面上覆蓋的面積越小，從而可增大存儲(chǔ)密度，提升硬盤(pán)存儲(chǔ)量。而磁頭表面保護(hù)膜則主要從兩個(gè)重要的方面保護(hù)磁頭:一是它必須具有良好的自潔性，避免磁頭吸附過(guò)多雜質(zhì)；二是它必須在磁頭與硬盤(pán)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)保護(hù)磁頭，避免靜摩擦力過(guò)大，磨損磁頭。因而，它還必須與磁頭具有良好的結(jié)合力，避免在磁頭高速剪切時(shí)致其脫離磁頭表面。

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隨著時(shí)代的發(fā)展、電子產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，對(duì)硬盤(pán)存儲(chǔ)密度的要求越來(lái)越高，使磁頭的飛行高度不斷降低，磁頭、磁盤(pán)碰撞的幾率在增加，而其保護(hù)膜的性能也必須得到相應(yīng)的提升。將摩擦學(xué)與電子制造相結(jié)合，從2000年開(kāi)始，瞄準(zhǔn)這一方向，集中力量研究硬盤(pán)制造中的表面改性、加工和測(cè)量問(wèn)題。在小小的磁頭上奮戰(zhàn)數(shù)年，一個(gè)納米一個(gè)納米地向前邁進(jìn)，常常是“山窮水復(fù)疑無(wú)路，柳暗花明又一村”。在計(jì)算機(jī)硬盤(pán)制造領(lǐng)域，飛行高度每降低一個(gè)納米，都要面臨一系列巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。以磁頭表面拋光為例，磁頭讀寫(xiě)區(qū)由鐵磁材料、導(dǎo)線(金)、基體(氧化鋁)等軟硬不同的材料組成，需要均勻去除；其次，鐵磁材料極易腐蝕，它要求加工液的陰離子濃度在10以下；再者，磁頭越接近磁盤(pán)表面，就越容易與其產(chǎn)生摩擦，這就要求磁盤(pán)表面必須更加光滑(粗糙度在0.1nm以下)。

另外，隨著磁頭飛行高度的降低，如何保護(hù)磁頭表面，使其不產(chǎn)生磨損也是一個(gè)難題。在研究過(guò)程中，課題組創(chuàng)造性地提出將納米金剛石顆粒引入磁頭表面拋光液中，利用含有超細(xì)金剛石顆粒的拋光液與磁頭的氧化鋁表面相互作用，從而使磁頭表面粗糙度得以大幅降低。讓人更高興的是，納米金剛石拋光液的運(yùn)用還能去除磁頭表面在拋光過(guò)程產(chǎn)生的劃痕和黑點(diǎn)，為磁頭讀寫(xiě)能力的提升作出了貢獻(xiàn)。在磁頭拋光液取得重大突破之后，課題組把他們的研究范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，取得了更加豐碩的成果:如集成電路領(lǐng)域的硅晶片拋光，其拋光速率、硅晶片表面粗糙度、拋光液循環(huán)使用壽命等關(guān)鍵指標(biāo)均超過(guò)國(guó)外同類先進(jìn)拋光液，達(dá)到了取代國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品的技術(shù)水平；半導(dǎo)體領(lǐng)域的發(fā)光二極管(LED)藍(lán)寶石基片拋光中，成功解決了藍(lán)寶石拋光過(guò)程中拋光速率低、表面劃痕多以及表面粗糙度大等問(wèn)題。

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