[發(fā)明專利]一種拋光藍寶石用氧化鋁拋光液及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210042374.4
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114456716B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭陽峰;平富勤;趙月昌;楊筱瓊
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué);上海華明高納稀土新材料有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02
• 代理公司: 上海申浩律師事務(wù)所 31280
• 代理人: 陸懿

本發(fā)明公開了一種拋光藍寶石用的氧化鋁拋光液及其制備方法，每百份的重量份組分如下：氧化鋁5?15份，分散劑0.2?0.5份，無機離子添加劑1?5份，pH調(diào)節(jié)劑5?10份，氧化劑1?5份，聚氨酯增稠劑0.1?0.5份，水余量。采用上述原料制得懸浮分散性高，潤濕性好，并且拋光時具有高的研磨拋光速度和拋光精度的藍寶石拋光液。本發(fā)明適用于藍寶石表面拋光加工并且制備工藝簡單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于藍寶石表面拋光加工的氧化鋁漿料及其制備方法，屬于藍寶石拋光領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近些年，發(fā)光二極管(LED)在電子領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，特別是高分辨顯示器，芯片制造等高端領(lǐng)域需求正在逐步增大。其中，LED中最重要的材料就GaN,80％氮化鎵的制備中選用的襯底是藍寶石晶片，藍寶石的表面光潔度直接影響了GaN的質(zhì)量，所以對藍寶石的表面加工提出了更高的要求。藍寶石又稱剛玉，主要成分是Al₂O₃,其中含有少量的鐵(Fe),鈦(Ti)元素所以呈現(xiàn)淡藍色。藍寶石有著優(yōu)異的光電性能，機械性能，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在光電行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，特別作為GaN生長的襯底。藍寶石的表面加工最常用的方法是化學(xué)機械拋光法(CMP)，其中，拋光所用拋光粉主要以SiO₂為主，納米級SiO₂配制成一定濃度的硅溶膠作為CMP中的拋光液進行使用，可得到表面光潔度較高的藍寶石晶片，但是硅溶膠作為藍寶石的拋光液的拋光速度十分緩慢，這導(dǎo)致了藍寶石的加工時間成本大大增加，產(chǎn)量減少，限制了藍寶石的廣泛應(yīng)用。氧化鋁拋光液作為拋光藍寶石的拋光液使用，氧化鋁拋光液的拋光速度是SiO₂的3～4倍，這將會大大提高藍寶石的加工速度，節(jié)約成本。但Al₂O₃作為藍寶石的拋光液也存在著不足之處，由于Al₂O₃的粒度一般較大甚至達到微米級，所以在拋光中會對藍寶石的表面造成劃傷，導(dǎo)致拋光精度低。同時Al₂O₃的粒度較大，所以在水溶液容易形成沉淀，不能長時間穩(wěn)定在溶液中，不利于工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)中公開了部分拋光液，如CN108239484A“一種藍寶石拋光用氧化鋁拋光液及其制備方法”公布了一種藍寶石拋光液，它包含：粒徑大小為80～350nm的α-氧化鋁粉末12～26wt％，分散劑0.5～1.2wt％，潤滑劑0.04～1.2wt％，絡(luò)合劑0.05～0.7wt％，防腐劑0.08～0.4wt％和pH值調(diào)節(jié)劑2.4～5wt％；所述分散劑為聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一種或幾種，所述潤滑劑為聚乙二醇400、聚乙二醇600、甘油中的一種或幾種，所述絡(luò)合劑為葡萄糖酸鈉、乳酸鈉和檸檬酸鉀中的一種或幾種，所述防腐劑為苯并三氮唑、硼酸鉀和硼酸鈉中的一種或幾種。

上述拋光液雖然一定程度上解決拋光效率和良率低，表面粗糙度高的問題，但上述拋光液配方復(fù)雜，使用了有毒有害的危險化學(xué)品，同時固含量較高，拋光液流動性較差，對粉體使用量較大，造成成本增加。

CN110577800 A“一種藍寶石拋光劑及其制備方法”公布了一種藍寶石拋光液，它包括以下質(zhì)量份組分：硅80-120份、α-氧化鋁34-44份、三氧化二鋁22-35份、二氧化鈦22-34份、氧化鋯16-21份、磷酸氫二鈉14-18份、殼聚糖14-19份、三氯化鐵12-16份、二硼化鈦8-14份、炭黑5-9份、分散劑3-5份、去離子水120-150份。

上述拋光液中磨料粒子種類過多，制備過程復(fù)雜，在工業(yè)中配置麻煩。同時添加了一定的鐵離子等，使得漿料的穩(wěn)定性大大降低，在拋光中產(chǎn)生凹痕，并且拋光速率、拋光效果等評價指標也相對模糊。

CN110591565 A“一種藍寶石拋光用氧化鋁拋光液及其制備方法”中公開了一種藍寶石拋光液，它包括pH調(diào)節(jié)劑和以下重量份數(shù)的組分：球磨α-氧化鋁4.9～15份、分散劑0.005～0.6份、潤滑劑1～3份、有機溶劑3～10份、聚脲類增稠劑0.1～1份和水69～87.5份；所述藍寶石拋光用氧化鋁拋光液的pH值為11～14。