一种基于打磨机的聚合物表面改性的制备方法与流程

本发明涉及聚合物的改性，具体涉及一种基于打磨机的聚合物表面改性的制备方法。

背景技术：

1、随着集成电路产业的蓬勃发展，所用到的晶圆片得量也在急剧增加，晶圆片的化学清洗是贯穿整个芯片加工中的重要环节，由于晶圆的加工过程对洁净度要求非常高，所有与晶圆接触的媒介都有可能对晶圆造成污染，晶圆清洗的好坏对器件性能有直接的影响，这对于集成电路制造的时效性有极大的影响；对于晶圆片的清洗的载体，最好不能有润湿亲水的特性，这会影响到晶圆片的水渍问题，还有就是载体要具有耐磨、高机械强度等，可以更好地耐用，还不影响晶圆片的承载等，随之产生了聚四氟乙烯等材料作为清洗材料。

2、聚四氟乙烯的耐腐蚀性能好，是化学惰性的材料。它能够耐受大多数腐蚀性化学品、酸碱、有机溶剂的侵蚀，如浓硝酸、浓盐酸、浓硫酸、浓磷酸、浓氢氟酸、任何浓碱等，而且在高温下依然能够保持它的稳定性和优异的耐腐蚀性，但是不易熔化，熔化后不会流动，呈现一种“橡胶”状态，但是传统的聚四氟乙烯材料还存在一些不足之处：承载能力不强、不耐使用和疏水性不佳等。

3、因此，对于上述聚四氟乙烯材料问题需要进行改进。

技术实现思路

1、本发明选取聚四氟乙烯材质，经过多工序的切割、铣磨和沉积技术等，可以实现聚四氟乙烯的有效表面改性等。

2、一种基于打磨机的聚合物表面改性的制备方法，所述打磨机包括控制器、机架、主打磨器、辅助打磨器、载物盘和升降器，所述主打磨器、辅助打磨器和升降器均安装在所述机架上，所述载物盘安装在所述升降器上，所述升降器用于升降载物盘的运作，所述主打磨器和辅助打磨器设置在所述载物盘上方，且所述主打磨器和辅助打磨器的中心线与所述载物盘的中心线均位于垂直于载物盘面的平面上，所述主打磨器和辅助打磨器上均安装有高精度的定位传感器，所述定位传感器的信号端电连接所述控制器的信号采集端，所述控制器的控制端电连接所述主打磨器的控制端、辅助打磨器的控制端和升降器的控制端；

3、对于聚合物表面改性而言，其制备方法包括如下步骤：

4、步骤1：选胚料

5、选取聚四氟乙烯圆柱材，采用切割加工机床进行对聚四氟乙烯圆柱材进行规格尺寸的加工，并加工出对应的聚四氟乙烯胚材；

6、步骤2：快速定位

7、选取步骤1的聚四氟乙烯胚材和打磨机，将聚四氟乙烯胚材稳定放置在打磨机上的载物盘上，通过控制器进行控制升降器的升起，会带动载物盘升至工作位置，控制器控制主打磨器和辅助打磨器的定位传感器进行聚四氟乙烯胚材的位置信息采集，并反馈给控制器进行处理和控制主打磨器和辅助打磨器对聚四氟乙烯胚材进行打磨的定位；

8、步骤3：粗磨

9、选取步骤2的聚四氟乙烯胚材和打磨机，先启动主打磨器上的粗磨头进行聚四氟乙烯胚材的表面粗打磨，主打磨器在圆形的聚四氟乙烯胚材表面做螺旋式打磨，即为从聚四氟乙烯胚材的边缘先打磨环形然后以螺旋式打磨至聚四氟乙烯胚材的中心处，再以中心处螺旋式打磨至聚四氟乙烯胚材边缘，依次往复进行打磨，完成聚四氟乙烯胚材的表面粗打磨；先关闭退回主打磨器上的粗磨头，再启动辅助打磨器上的粗磨头进行聚四氟乙烯胚材的边缘倒角的粗打磨，辅助打磨器在圆形的聚四氟乙烯胚材的边缘倒角处做环形打磨，完成聚四氟乙烯胚材的边缘倒角的粗打磨，最终制备出粗磨的聚四氟乙烯胚材；

10、步骤4：精磨

11、选取步骤3的粗磨的聚四氟乙烯胚材和打磨机，先启动主打磨器上的细磨头进行聚四氟乙烯胚材的表面精磨打磨，主打磨器在圆形的聚四氟乙烯胚材表面做螺旋式打磨，即为从聚四氟乙烯胚材的边缘先打磨环形然后以螺旋式打磨至聚四氟乙烯胚材的中心处，再以中心处螺旋式打磨至聚四氟乙烯胚材边缘，依次往复进行打磨，完成聚四氟乙烯胚材的表面精磨打磨；先关闭退回主打磨器上的细磨头，再启动辅助打磨器上的细磨头进行聚四氟乙烯胚材的边缘倒角的精磨打磨，辅助打磨器在圆形的聚四氟乙烯胚材的边缘倒角处做环形打磨，完成聚四氟乙烯胚材的边缘倒角的精磨打磨，最终制备出精磨的聚四氟乙烯胚材；

12、步骤5：清洗

13、选取步骤4的精磨的聚四氟乙烯胚材，将其放入丙酮清洗液中进行表面油渍等有机物的清洗，然后放入无水乙醇中进行其表面丙酮的清洗，最后用纯净水冲洗其表面上的乙醇，制备出洁净的聚四氟乙烯胚材；

14、步骤6：烘干

15、选取步骤5的洁净的聚四氟乙烯胚材，将其放置在隔绝空气的洁净室内进行均衡降温烘干，并冷却至室温保存，制备出干燥的聚四氟乙烯胚材；

16、步骤7：碳蒸气环境

17、选取步骤6的干燥的聚四氟乙烯胚材，将其放置在充满碳蒸气的环境中，静置一段时间，获得碳入侵的聚四氟乙烯胚材；

18、步骤8：均匀升温

19、选取步骤7的碳入侵的聚四氟乙烯胚材和碳蒸气环境，并对聚四氟乙烯胚材进行均衡加热升温，在聚四氟乙烯胚材逐渐升温的过程中，碳蒸气会相继沉积在聚四氟乙烯胚材的表面上，待聚四氟乙烯胚材的升温至反应高温，完成聚四氟乙烯胚材的均匀升温；

20、步骤9：恒温成膜

21、选取步骤8的反应高温的恒温、碳蒸气环境和聚四氟乙烯胚材，在恒温条件下，聚四氟乙烯胚材与碳蒸气进行恒温反应一段时间，在此期间，碳蒸气也会逐渐在聚四氟乙烯胚材的表面上沉积一层碳膜，最终制备出附碳聚四氟乙烯胚材；

22、步骤10：隔绝空气冷却

23、选取步骤9中的附碳聚四氟乙烯胚材，将其快速放入隔绝空气的冷却室内，以一定的降温速度进行降温冷却，并冷却至低温，制备出降温的附碳聚四氟乙烯胚材；

24、步骤11：快速降温

25、选取步骤10的降温的附碳聚四氟乙烯胚材，将其放置在空气中进行自然冷却至室温，制备出表面改性的聚四氟乙烯材。

26、步骤12：品质检测

27、选取步骤11的表面改性的聚四氟乙烯材，对其进行亲水性、机械性能和表面形貌等检测。

28、进一步地，在步骤10中，所述低温的温度范围为60℃～80℃。

29、进一步地，在步骤8中，所述均匀升温的升温速度范围7℃/min～10℃/min。

30、进一步地，在步骤10中，所述降温速度范围为15℃/min～20℃/min。

31、进一步地，在步骤9中，所述恒温反应一段时间的时间范围为30min～50min。

32、进一步地，在步骤9中，所述恒温反应一段时间的时间为45min。

33、进一步地，在步骤8中，所述反应高温的温度范围选取360℃～375℃。

34、进一步地，在步骤8中，所述反应高温的温度为370℃。

35、进一步地，在步骤7中，所述碳蒸气环境选取饱和的碳蒸气环境。

36、进一步地，在步骤6中，所述均衡降温的降温速度范围为10℃/min～15℃/min。

37、有益效果

38、本发明选取聚四氟乙烯材质，经过多工序的切割、铣磨和沉积技术等，可以实现聚四氟乙烯的有效表面改性等。克服了现有的聚四氟乙烯的表面容易破损、不耐久使用和疏水性不佳等技术难题。通过对聚四氟乙烯的表面的粗磨和精磨，使其表面呈现均匀化微小颗粒，有助于热量的均匀聚集和均匀融入碳颗粒层；采用370℃的高温聚四氟乙烯沉积碳颗粒膜，可以通过碳膜进行改善聚四氟乙烯的表面等；该工艺沉积的聚四氟乙烯还具有疏水特性，可以实现疏水角137°。

39、附图说明

40、图1为本发明中打磨机的结构示意图。

41、图2为本发明一种基于打磨机的聚合物表面改性的加工流程图。

42、图3为本发明一种基于打磨机的聚合物表面改性的产品的ccd相机图。

43、图4为本发明一种基于打磨机的聚合物表面改性的ptfe和ptfe+c的冲击强度关系图。

44、图5为本发明一种基于打磨机的聚合物表面改性的ptfe和ptfe+c的硬度关系图。

45、图6为本发明一种基于打磨机的聚合物表面改性的ptfe和ptfe+c的sem图。

46、图7为本发明一种基于打磨机的聚合物表面改性的ptfe+c的截面sem图。

47、图8为本发明基于打磨机的聚合物表面改性的ptfe+c的接触角示意图。