[發明專利]基于熱引發固化的固結磨料研磨拋光墊及其制備方法

有效

• 申請號: 201010145260.X
• 申請日: 2010-04-12
• 公開（公告）號: CN101817172A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 朱永偉;左敦穩;李軍;葉劍鋒;樊吉龍;孫玉利
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B24D11/00
• 分類號: B24D11/00;B24D18/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

技術領域

本發明涉及一種超精密加工用拋光墊及其制備方法，尤其是一種可應用 于半導體、光學、人工晶體及計算機硬盤加工等行業的親水性固結磨料拋光 墊及其制備方法，具體地說是一種基于熱引發固化的固結磨料研磨拋光墊及 其制備方法。

背景技術

根據iSuppli公司研究，由于3G等標準的推廣、數字家電及網絡市場 的需求推動，2009年中國半導體市場為682億美元。在出口增長和內需拉動 的雙重作用下，預計中國半導體市場在2010年成長17.8％。LED的快速增長 導致其襯底材料藍寶石(Al₂O₃)的需求猛增。另外，激光晶體(如紅寶石、 鈦寶石、YVO₄晶體等)、非線性光學晶體(如KDP、KTP、BBO、LBO)、壓電晶 體(如水晶、鈮酸鋰)、計算機硬盤基片等的需求量不斷增加。上述材料及元 件大都采用研磨拋光作為其終加工的主要手段。

傳統的研磨拋光液由磨粒、pH調節劑、表面活性劑及氧化劑等組份等構 成。傳統的游離磨料研磨拋光存在一些系統固有的缺點：磨盤轉速快時，磨 料產生飛濺，造成磨料的浪費和加工效率的低下；廢液處理成本高；磨料在 磨盤上是隨機分布的，其分布密度不均，造成研磨切削量不均，工件面形精 度難以控制。固結磨料拋光技術在此背景下應運而生。固結磨料拋光是一個 二體系統，只有突起頂端的磨料與工件表面的突出部位才相互接觸，造成材 料的去除，與游離磨料的三體系統相比，達到平面化所需的材料去除量減小。 采用固結磨料研磨拋光，有較高的加工效率和工件表面質量，減少研磨拋光 廢液的處理量和研磨拋光后工件的清洗工作，大大減輕了環境污染。美國專 利Fixed?abrasive?polishing?pad(6672951)公開了一種固結磨料拋光墊， 其制備的固結磨料拋光墊上一部分突起高于另一部分突起，通過較高部分的 突起實現工件的研磨拋光加工。中國專利帶自修正功能均勻磨損性好的固結 磨料拋光墊(20081022741.4)公布了一種具有均勻磨損特征的優化突起圖案 的固結磨料拋光墊、固結磨料研磨拋光墊及其制備方法(200810244096.0) 公布了種采用圖形轉移法制備固結磨料拋光墊的方法、具有自修正功能的固 結磨料拋光墊及其制備方法(200710024821.9)公布了一種親水性固結磨料拋 光墊的組份及其制備方法。上述三個中國專利中拋光墊制備時均采用光固化 的方法。韓國J.Y.Choi等人在A?study?on?polishing?of?molds?using hydrophilic?fixed?abrasive?pad(Intl.J.Mach.Tool?Manufac.，2004， (44)：1143)一文中，提出了一種具有自修正作用的固結磨料拋光墊的制備方 法與加工性能，該方法也采用絲網印刷方法與光固化的方法制備拋光墊。光 固化法制作拋光墊時，由于固化機理特性所致，聚合物基體表層首先固化， 有可能導致紫外光不能很好地透過表層固化層到達基體深層引發固化反應， 使基體深層部分不能得到充分固化，使拋光墊的厚度與性能一致性受到一定 程度的限制。

發明內容

本發明的目的是針對目前精密超精密加工中研磨拋光大多采用游離研磨 拋光液進行加工存在的污染嚴重，現有的光固化法制備親水性固結磨料拋光 墊厚度太薄、性能不太穩定的問題，設計一種基于熱引發固化的固結磨料研 磨拋光墊，同時提供一種該拋光墊的制備方法，以滿足精密超精密研磨與拋 光加工的需要。

本發明的技術方案之一是：

一種基于熱引發固化的固結磨料研磨拋光墊，它主要依次由磨料層(1)、 粘結層(2)、剛性層(3)和彈性層(4)組成，其特征是所述的磨料層(1) 的組份及其質量百分比為：

粒度在50納米～40微米之間的磨料????????1～40％，

聚丙烯酸酯類的預聚物??????????????????10～60％，

自由基/陰離子/氧化-還原類熱引發劑?????0.5～7％，

金屬化合物/叔胺類/季胺類促進加速劑????0～5％，

磨料表面改性劑與分散劑?????????????0～4％，

體系交聯密度調節添加劑?????????????0～20％，

丙烯酸酯化的活性稀釋劑?????????????5～40％；