電子納米拋光技術

大家都知道,目前在很多電子技術領域我國仍然依賴國外的相關技術,很多重要的設備和技術專利都要從國外購買，這不僅限制了我國電子技術行業(yè)的發(fā)展，同時也耗費了成倍的錢力和物力。研磨和拋光技術就是影響電子技術發(fā)展的一個重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)在很多研磨機和拋光機都是從德國，美國，日本進口，但在國內仍是供不應求的狀態(tài)，而本身國內的技術還處在研發(fā)改進的階段，需要大力發(fā)展。

超精表面拋光、改性和測試技術是先進電子制造中的關鍵技術之一，它主要應用于磁記錄領域中的計算機硬盤磁頭表面及硬盤盤基片表面的拋光，同時還應用于集成電路領域的硅晶片加工和半導體領域的發(fā)光二極管(LED)藍寶石基片的加工。因此，這項技術的突破將對我國電子制造業(yè)走上自主創(chuàng)新的道路產(chǎn)生較大的推動作用。

眾所周知，我們平常使用的計算機硬盤都有一個存儲量的限制，而存儲量又由它的存儲密度所決定。存儲密度越大，單張盤的存儲量也就越大。而存儲密度的影響因素較多，磁頭/磁盤的讀寫能力、表面保護膜的性能和表面光滑度都是非常重要的因素。其中，磁頭的讀寫能力除與材料性能和線寬密切相關外，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。磁頭距離磁盤越近，射出的電磁波在磁盤表面上覆蓋的面積越小，從而可增大存儲密度，提升硬盤存儲量。而磁頭表面保護膜則主要從兩個重要的方面保護磁頭:一是它必須具有良好的自潔性，避免磁頭吸附過多雜質；二是它必須在磁頭與硬盤開始運轉時保護磁頭，避免靜摩擦力過大，磨損磁頭。因而，它還必須與磁頭具有良好的結合力，避免在磁頭高速剪切時致其脫離磁頭表面。

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隨著時代的發(fā)展、電子產(chǎn)業(yè)的進步，對硬盤存儲密度的要求越來越高，使磁頭的飛行高度不斷降低，磁頭、磁盤碰撞的幾率在增加，而其保護膜的性能也必須得到相應的提升。將摩擦學與電子制造相結合，從2000年開始，瞄準這一方向，集中力量研究硬盤制造中的表面改性、加工和測量問題。在小小的磁頭上奮戰(zhàn)數(shù)年，一個納米一個納米地向前邁進，常常是“山窮水復疑無路，柳暗花明又一村”。在計算機硬盤制造領域，飛行高度每降低一個納米，都要面臨一系列巨大的技術挑戰(zhàn)。以磁頭表面拋光為例，磁頭讀寫區(qū)由鐵磁材料、導線(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，磁頭越接近磁盤表面，就越容易與其產(chǎn)生摩擦，這就要求磁盤表面必須更加光滑(粗糙度在0.1nm以下)。

另外，隨著磁頭飛行高度的降低，如何保護磁頭表面，使其不產(chǎn)生磨損也是一個難題。在研究過程中，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用還能去除磁頭表面在拋光過程產(chǎn)生的劃痕和黑點，為磁頭讀寫能力的提升作出了貢獻。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一步擴大，取得了更加豐碩的成果:如集成電路領域的硅晶片拋光，其拋光速率、硅晶片表面粗糙度、拋光液循環(huán)使用壽命等關鍵指標均超過國外同類先進拋光液，達到了取代國外先進產(chǎn)品的技術水平；半導體領域的發(fā)光二極管(LED)藍寶石基片拋光中，成功解決了藍寶石拋光過程中拋光速率低、表面劃痕多以及表面粗糙度大等問題。

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