本研究首先探討陰極電流密度及磨盤轉速對鎳基鑽石複合鍍層特性之影響。實驗結果發現，陰極電流密度與鍍層厚度幾乎呈線性關係。隨著陰極電流密度增大，使得鍍層厚度增加、同時更能有效地包覆鑽石磨粒。在一定的磨盤轉速20rpm，平均鍍層成長速率於電流密度5ASD下，約為2μm/min。當降低電流密度為2.5ASD時，約為1.08μm/min。在一定的電流密度5ASD下，鎳基鑽石複合鍍層中的鑽石磨粒面積覆蓋率在磨盤靜止時可達到60％，而在磨盤轉速增加到100rpm時，會因為鑽石粒子停在同一位置的機會降低，而使得面積覆蓋率下降至約24％。
其次探討使用新型超精密同時複合電鍍加工機來研磨CVD鑽石膜表面，主要探討陰極電流密度及加工負荷對CVD鑽石膜的研磨加工特性的影響。在CVD鑽石膜的研磨實驗中，在施加負荷4.2kg下，直接以複合電鍍層加工CVD鑽石膜的表面粗度Ra約為0.2μm。但在施加一定電流密度2.5ASD同時加工CVD鑽石膜可得到的Ra約為0.12μm，然而加工負荷增至6.3kg時， CVD鑽石膜的Ra約為0.16μm。

In the study, the effect of current density and rotation speed of grinding disk on characters of Ni-Diamond composite coating are investigated. Experimental results show that current density and film thickness are almost linearly depend. When the current density is increased, the film thickness is increased, too. And it can cover diamond particles much more efficiently. The rotation speed of grinding disk is 20 rpm, the average deposition rate is approx. 2μm/min in 5 ASD. When reduce the current density to 2.5ASD, the average deposition rate reduce to approx. 1.08μm/min. The current density is 5 ASD, the covered area of diamond particle in Ni-Diamond composite coating is 60% when the rotation speed of grinding disk is 0rpm. Increasing the rotation speed up to 100 rpm, the covered area of diamond particle in Ni-Diamond composite coating is down to 24% because diamond particle can`t stay in the same position in a long period.
Secondary, we use composite electroplating on grinder in process to grind CVD diamond films, the effect of current density and loads on grinding characters of CVD diamond films by using the composite electroplating on grinder in process are investigated. The load is 4.2 kg, the surface roughness Ra is about 0.2 μm when composite coating grind CVD diamond with no electroplating. But the current density is up to 2.5 ASD, Ra can down to 0.12μm. The load is increasing to 6.3 kg, the Ra of CVD diamond films is about 0.16μm.

目 錄
第一章　緒論 1
1-1　前言 1
1-2　研究動機 2
1-3　文獻回顧 3
1-3-1　鑽石拋光 3
1-3-2　電解線上削銳（Electrolytic In-Process Dressing） 9
1-3-3 同時複合電鍍拋光法(Continuous
composite electroplated polishing)..................12
1-4 本論文重點.................................................14
1-5 本論文架構.................................................14
第二章　理論基礎..............................................15
2-1 電鍍...........................................................15
2-1-1　電鍍液成分介紹 18
2-1-2　電解質離子在鍍液中之三種移動方式 21
2-1-3　電鍍的結晶過程 22
2-2　鎳金屬電鍍 24
2-2-1　鎳的基本性質 24
2-2-2　鎳鍍液的種類 25
2-3　複合電鍍 29
2-3-1　複合電鍍的形成機制 30
2-3-2　影響電鍍的原因 33
第三章　實驗流程規劃及實驗設備介紹 36
3-1　加工機 36
3-1-1　複合電鍍系統 37
3-1-2　循環攪拌系統 38
3-1-3　精密研磨系統 39
3-2　實驗程序 40
3-3　試片介紹及前處理方式 43
3-3-1　磨盤 43
3-3-2　CVD鑽石膜 45
3-4　量測儀器 48
3-5　複合電鍍實驗 49
3-5-1　電鍍參數規劃及電鍍條件 49
3-5-2　鍍層結構及成分分析的檢測方式 52
3-5-3　複合電鍍暨預鍍實驗步驟 54
3-5-4　CVD鑽石研磨實驗步驟 55
3-6　研磨加工參數及試片量測方式的設定 56
第四章　結果與討論 58
4-1　各電鍍條件下的鍍層特性分析 59
4-2　不同電流密度以及加工負荷對CVD鑽石膜研磨
加工的影響 78
4-2-1　在陰極電流密度0A/dm2情況下CVD鑽石膜之表面特性 79

4-2-2　在陰極電流密度2.5A/dm2情況下CVD鑽石膜之表面特性 83
4-3 不同加工參數對CVD鑽石膜表面粗度的影響 87
4-4 CVD鑽石膜峰端移除過程之探討 89
第五章　結論與未來研究方向 93
5-1　結論 93
5-2　未來研究方向 95
參考文獻 96











圖 目 錄
圖1-1　以機械法加工前後之CVD鑽石膜的表面型態 6
圖1-2　鑽石與鐵的反應模式圖 7
圖1-3　化學輔助式機械拋光法之加工示意圖 7
圖1-4　電解線上削銳加工法 8
圖1-5　鑽石與鐵的反應模式圖 8
圖1-6　化學輔助式機械拋光法之加工示意圖 9
圖1-7　電解線上削銳加工機制示意圖 8
圖1-8　ELID研磨機示意圖 8
圖2-1　電鍍基本元件與架構 17
圖2-2　電鍍原理示意圖 17
圖2-3　Guglielmi兩階段共沉機制示意圖 32
圖2-4　Celis五階段共沉機制示意圖 32
圖3-1　同時複合電鍍加工機實體圖 36
圖3-2　同時複合電鍍加工機之設備示意圖 37
圖3-3　操作參數一覽 41
圖3-4　實驗流程圖 42
圖3-5　純銅磨盤示意圖 43
圖3-6 CVD鑽石膜試片外觀 47
圖3-7 CVD鑽石膜表面SEM照片
（a）X1000（b）X5000 47
圖3-8　SEM觀察範圍示意圖 53
圖3-9　相同放大倍率下鎳基鑽石複合鍍層（a）二次電子影像，圖中灰色部分為鎳金屬，白色突起部分為鑽石粒子（b）背向散射電子影像，圖中的灰色部分為鎳金屬，而黑點即為鑽石粒子 53
圖4-1　複合電鍍實驗後之鑽石磨盤外觀以及微觀照
片 58
圖4-2　陰極電流密度2.5A/dm2 , 磨盤轉速0rpm ,電
鍍時間30min的鍍層表面結構 62
圖4-3　陰極電流密度2.5A/dm2 , 磨盤轉速20rpm ,
電鍍時間30min的鍍層表面結構 63
圖4-4　陰極電流密度2.5A/dm2 , 磨盤轉速50rpm ,
電鍍時間30min的鍍層表面結構 64
圖4-5 陰極電流密度5.0A/dm2 , 磨盤轉速100rpm ,
電鍍時間30min的鍍層表面結構 65
圖4-6　陰極電流密度5.0A/dm2 , 磨盤轉速0rpm ,電
鍍時間30min的鍍層表面結構 66
圖4-7　陰極電流密度5.0A/dm2 , 磨盤轉速20rpm ,
電鍍時間30min的鍍層表面結構 67
圖4-8　陰極電流密度5.0A/dm2 , 磨盤轉速50rpm ,
電鍍時間30min的鍍層表面結構 68
圖4-9 陰極電流密度5.0A/dm2 , 磨盤轉速100rpm ,
電鍍時間30min的鍍層表面結構 69

圖4-10 在2.5ASD時，不同電鍍條件下的內側鍍層厚
度比較 71
圖4-11 在2.5ASD時，不同電鍍條件下的外側鍍層厚
度比較 72
圖4-12 在5.0ASD時，不同電鍍條件下的內側鍍層厚
度比較 73
圖4-13 在5.0ASD時，不同電鍍條件下的外側鍍層厚
度比較 74
圖4-14 不同轉速對平均鍍層成長速率的比較 75
圖4-15 不同轉速電鍍條件下鍍層內鑽石粒子面積覆
蓋率的比較圖 77
圖4-16 陰極電流密度0 A/dm2下的鍍層
SEM觀察 80
圖4-17 陰極電流密度0 A/dm2下CVD鑽石膜之SEM
觀察 82
圖4-18 陰極電流密度2.5 A/dm2下的鍍層SEM
觀察 84
圖4-19 陰極電流密度2.5A/dm2下CVD鑽石膜之SEM
觀察 86
圖4-20 不同加工條件對CVD鑽石膜表面粗度的影響 88
圖4-21 CVD鑽石膜加工過程 91
圖4-22 CVD鑽石膜峰端移除示意圖 92


表 目 錄
表2-1　 鎳的基本性質 24
表2-2(a) 常見的鎳鍍浴之組成，操作條件與鍍層機械
性質（1） 27
表2-2(b) 常見的鎳鍍浴之組成，操作條件與鍍層機械
性質（2） 28
表3-1　 電鍍拋光液配方 38
表3-2　 酸洗液配方 45
表3-3　 晶圓試片暫黏膠之特性 46
表3-4　 複合電鍍時的電鍍條件 51
表3-5　 鑽石研磨加工之參數 56

參考文獻
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