功率放大器賦能：超聲化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備研究的高效驅(qū)動(dòng)力

　　固態(tài)照明作為高效節(jié)能途徑，隨著高亮度發(fā)光二極管（LED）的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了從指示燈到照明領(lǐng)域的重大變革。我國(guó)半導(dǎo)體照明工程的啟動(dòng)，更是推動(dòng)了LED產(chǎn)業(yè)邁向快速發(fā)展階段。在半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)中，襯底是技術(shù)發(fā)展的基石與核心材料。藍(lán)寶石（α-Al?O?）憑借其優(yōu)秀的物理、化學(xué)和光學(xué)特性，成為常用的襯底和窗口材料，如在LED襯底和紅外窗口中廣泛應(yīng)用。為提升藍(lán)寶石加工質(zhì)量，科研人員將超聲振動(dòng)引入CMP，開發(fā)出藍(lán)寶石超聲振動(dòng)輔助化學(xué)機(jī)械拋光（UV-CMP）工藝。該工藝將超聲振動(dòng)施加于旋轉(zhuǎn)拋光頭，為傳統(tǒng)CMP增添了超聲輔助功能。

　　此時(shí)，功率放大器發(fā)揮關(guān)鍵作用，它將接收到的超聲電信號(hào)進(jìn)行放大，使電信號(hào)達(dá)到超聲轉(zhuǎn)換裝置所需的工作電壓和功率。放大后的電信號(hào)傳輸至超聲轉(zhuǎn)換裝置，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成同頻率的機(jī)械振動(dòng)。至此，CMP拋光機(jī)升級(jí)為UV-CMP，傳統(tǒng)化學(xué)機(jī)械拋光升級(jí)為超聲振動(dòng)輔助化學(xué)機(jī)械拋光。關(guān)閉超聲信號(hào)發(fā)生器開關(guān)，設(shè)備又可轉(zhuǎn)換回傳統(tǒng)化學(xué)機(jī)械拋光工作模式。可見，功率放大器在整個(gè)UV-CMP技術(shù)流程中，起到了連接超聲信號(hào)發(fā)生器與超聲轉(zhuǎn)換裝置的橋梁作用，對(duì)實(shí)現(xiàn)超聲振動(dòng)輔助功能、提升藍(lán)寶石加工效率和質(zhì)量至關(guān)重要。

　　信號(hào)發(fā)生器輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)不足以使超聲轉(zhuǎn)換裝置正常工作。因此還需配置功率放大器，將電驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行放大。經(jīng)過放大的電信號(hào)可以使超聲轉(zhuǎn)換裝置正常工作。功率放大器選用Aigtek-ATA-68020，電壓是850Vp-p，最大輸出電流是2.12Ap。

　　實(shí)驗(yàn)名稱：超聲化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備

　　實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)設(shè)備中的超聲信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生特定頻率和波形的電信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)功率放大器放大后，傳輸給超聲轉(zhuǎn)換裝置。超聲轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)的壓電陶瓷片將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為同頻率的機(jī)械振動(dòng)，再通過喇叭形蓋板放大機(jī)械信號(hào)并傳遞給樣品托，使拋光頭在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生超聲振動(dòng)。這一振動(dòng)讓拋光液中的磨粒獲得額外能量，加速撞擊晶片表面，同時(shí)超聲釋放的熱量能加速拋光液與晶片表面的化學(xué)反應(yīng)。

　　實(shí)驗(yàn)框圖：

　　實(shí)驗(yàn)實(shí)拍圖：

　　實(shí)驗(yàn)過程：首先準(zhǔn)備好2英寸C(0001)向單面藍(lán)寶石晶片、聚氨酯墊、特定粒徑和濃度的硅溶膠以及各類化學(xué)添加劑等材料。接著配制拋光液，將不同劑量的化學(xué)添加劑溶解至去離子水，再加入硅溶膠并稀釋至二氧化硅磨粒濃度為15%，攪拌30分鐘。實(shí)驗(yàn)開始，把拋光墊粘在拋光盤上，設(shè)置好下壓、拋光頭/盤轉(zhuǎn)速、流速、時(shí)間和超聲振動(dòng)振幅等工藝參數(shù)，將配制好的含不同化學(xué)藥劑的拋光液放入供給泵。然后清洗初始藍(lán)寶石晶片并稱重，吸附在拋光頭樣品托上，用修正盤修整被去離子水潤(rùn)濕的拋光墊。此時(shí)，超聲信號(hào)發(fā)生器生成超聲電信號(hào)，該信號(hào)傳輸給功率放大器進(jìn)行放大，放大后的電信號(hào)傳輸給超聲轉(zhuǎn)換裝置，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)，帶動(dòng)拋光頭振動(dòng)，使拋光頭在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生超聲振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)超聲化學(xué)機(jī)械拋光。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取下工件清洗、稱重，計(jì)算材料去除率，利用原子力顯微鏡觀察表面形貌，并進(jìn)行XPS、SEM等檢測(cè)。

　　應(yīng)用方向：芯片封裝拋光，航空航天零部件拋光，醫(yī)療器械加工，反射鏡拋光等方向。

　　應(yīng)用場(chǎng)景：超聲化學(xué)機(jī)械拋光，藍(lán)寶石晶片，超聲化學(xué)機(jī)械拋光實(shí)驗(yàn)，硬脆性材料超聲拋光

　　產(chǎn)品推薦：ATA-4000、ATA-L系列功率放大器

圖：ATA-4000系列高壓功率放大器指標(biāo)參數(shù)

圖：ATA-L系列水聲功率放大器指標(biāo)參數(shù)

　　西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號(hào)源、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測(cè)量?jī)x器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)，為用戶提供具有競(jìng)爭(zhēng)力的測(cè)試方案。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。