[發(fā)明專(zhuān)利]高效藍(lán)寶石精磨方法及精磨液

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510337637.4
• 申請(qǐng)日: 2015-06-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105038607B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱聯(lián)烽;田多勝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東莞市中微納米科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C09G1/02
• 分類(lèi)號(hào): C09G1/02;B24B37/00
• 代理公司: 廣州天河恒華智信專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙)44299
• 代理人: 姜宗華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及藍(lán)寶石研磨拋光技術(shù)領(lǐng)域，特別是用于藍(lán)寶石研磨的精磨液，以及采用該精磨液的高效藍(lán)寶石精磨方法。

背景技術(shù)

藍(lán)寶石是一種成分為a-Al₂O₃的單晶，其惰性強(qiáng)、具有良好的透光性和導(dǎo)熱性，莫氏硬度高達(dá)9，僅次于莫氏硬度為10.0的金剛石，是一種優(yōu)良的耐磨材料。由于這些技術(shù)特性，它被廣泛應(yīng)用于發(fā)光二極管LED的首選襯底材料。近年來(lái)，知名手機(jī)制造商蘋(píng)果公司提出以藍(lán)寶石單晶做為手機(jī)屏的方案，盡管由于藍(lán)寶石屏生產(chǎn)技術(shù)未成熟而無(wú)法大量使用，但這一概念引領(lǐng)了智能手機(jī)制造商蜂擁追趕。

拋光效率低是藍(lán)寶石屏產(chǎn)率小的主要原因之一。一般情況下藍(lán)寶石分為研磨、銅拋和精拋三個(gè)工段。由于銅拋工藝處理后晶片表面粗糙度較大，在精拋過(guò)程中往往需要處理2～4小時(shí)才能達(dá)到目標(biāo)粗糙度(Ra)和最小厚度差(TTV)。藍(lán)寶石晶片的精拋工段消耗了大量時(shí)間。一般行業(yè)內(nèi)銅拋工段使用的高硬度微粉有許多，例如規(guī)格型號(hào)為W10、W7和W5的碳化硼微粉，中位粒徑D50分別為6.1～8.3um、5.0～6.0um和3.5～4.2um；也或者規(guī)格型號(hào)為W2.5和W3.5的金剛石微粉，中位粒徑D50為1.6～1.8um和2.2～3.0um。將上述微粉配合適量的去離子水和懸浮劑，制成研磨液，輸入至研磨機(jī)內(nèi)對(duì)藍(lán)寶石進(jìn)行研磨。

一般來(lái)說(shuō)，用粒徑越小的高硬度微粉對(duì)藍(lán)寶石進(jìn)行研磨，獲得的表面粗糙度越小，越利于縮減精拋工段的處理時(shí)間。行業(yè)內(nèi)也有人嘗試使用粒徑更小的研磨砂，獲得更優(yōu)良的晶面表面質(zhì)量以簡(jiǎn)化后續(xù)拋光工藝。但粒徑越小，微粉的切削力度越小，輔料成本越高，導(dǎo)致加工工藝的產(chǎn)能效率低下和成本極高。有些小粒徑微粉配制的研磨液，切削效率甚至低于精拋工段的硅溶膠化拋液。另外，小粒徑磨料的使用壽命非常短，往往循環(huán)使用7～8盤(pán)晶片就失去研磨效力。總之，研磨效率低下和使用壽命短這兩個(gè)致命問(wèn)題限制了超細(xì)微粉在銅拋工段中的使用。

由于上述問(wèn)題的限制，在銅拋工段，或者說(shuō)化學(xué)精拋工段的上一道工段中，目前行業(yè)內(nèi)放棄使用規(guī)格粒徑在W2.4以下(中位粒徑D50＜1.8um)的超硬度微粉做為機(jī)械研磨材料。行業(yè)內(nèi)在銅拋工段中使用該粒徑范圍的超硬度微粉仍屬空白。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決目前針對(duì)藍(lán)寶石銅拋工段中，使用超細(xì)微粉配置的研磨液存在的研磨效率低、使用壽命短的問(wèn)題而提供的一種精磨液。

為達(dá)到上述功能，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種精磨液，所述精磨液由以下組分組成：

超細(xì)高硬度微粉：10～15wt％；

分散劑：0.1～1.5wt％；

粉末潤(rùn)滑劑：1～5wt％；

余量為去離子水；

所述粉末潤(rùn)滑劑為石墨或六方氮化硼。

優(yōu)選地，所述分散劑為羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸鈉、丙三醇、丙二醇、十二烷基苯磺酸鈉、十四烷基苯磺酸鈉、十六烷基苯磺酸鈉、十二烷基萘磺酸鈉、十四烷基萘磺酸鈉、三乙醇胺、硼酸酯中的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述超細(xì)高硬度微粉為碳化硼或碳化硅。

優(yōu)選地，所述超細(xì)高硬度微粉的中位粒徑D50為0.2～1.6μm。

優(yōu)選地，所述粉末潤(rùn)滑劑的中位粒徑D50為0.1～1μm。

本發(fā)明同時(shí)還提供了一種高效藍(lán)寶石精磨方法，使用上述的精磨液對(duì)藍(lán)寶石進(jìn)行精細(xì)研磨。

本發(fā)明的有益效果在于：針對(duì)現(xiàn)行的超細(xì)微粉的低切削力問(wèn)題，本發(fā)明使用分散劑，使微粉形成穩(wěn)定的懸浮體系，利于微粉的流動(dòng)和傳輸，使溶膠體系具有優(yōu)良的滲透和清洗功能，將研磨過(guò)程中產(chǎn)生的細(xì)屑以流體的形式帶走；針對(duì)低壽命的問(wèn)題，本發(fā)明在精磨液中混入粉末潤(rùn)滑劑，使研磨接觸面具有滑動(dòng)緩沖效應(yīng)，使粉體在高壓力下滾動(dòng)，避免超細(xì)高硬度微粉與藍(lán)寶石晶面形成硬接觸，損傷磨料，從而提高精磨液的使用壽命。

具體實(shí)施方式

一、配方

本實(shí)施例中，藍(lán)寶石精磨液包含超細(xì)高硬度微粉、粉末潤(rùn)滑劑、分散劑和去離子水。其中，超細(xì)高硬度微粉做為精磨液的磨料優(yōu)選碳化硼，粒徑優(yōu)選為W2.4、W1.5和W0.5標(biāo)準(zhǔn)的微粉，即中位粒徑D50分別為1.6～1.8um、0.5～0.6um和1.1～1.3um。按表1列表配方進(jìn)行配置。

表1.本發(fā)明提供的精磨液配方

二、研磨方法