A向蓝宝石抛光用抛光液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及蓝宝石抛光技术领域，特别地，涉及一种A向蓝宝石抛光用的抛光液 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 蓝宝石（Sapphire)，又称白宝石，分子式为Al2O3,是一种多功能氧化物晶体，为六 方晶体结构，它具有优良的光学性能、物理性能和化学性能。与天然宝石相比，它具有硬度 高、熔点高、透光性好、热传导性和电绝缘性优异、耐磨损性能好、抗腐蚀性能稳定等特性， 因此被广泛应用于光电子、通讯、国防等领域。蓝宝石晶体U-Al 2O3)是一种六方晶系的简 单配位型氧化物晶体，很多特性便是由其晶向决定。若以晶体中心为原点建立一个四轴定 向的坐标系统，则三根a轴在同一水平面内呈120°角分布，对应晶体的六方体形横截面，c 轴垂直于三根a轴所在平面。A向蓝宝石因其结构特点相对于C向蓝宝石硬度更高。
[0003] CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光）技术是目前几乎唯一可以 达到全局平坦化的技术，其综合了化学、机械及流体力学等作用的优势。应用CMP技术既可 以得到高的抛光速率，又能获得光洁平整的表面。
[0004] 随着科学技术的不断发展，要求蓝宝石零件必须具有很高的表面质量，因此对蓝 宝石晶体的加工精度和表面完整性要求越来越高。但是，由于A向蓝宝石硬度高且脆性大， 机械加工困难，在加工A向蓝宝石工件过程中普遍存在抛光效率低、晶片表面粗糙度高、辅 材损耗过快的问题，限制了 A向蓝宝石行业的发展。
【发明内容】
[0005] 本发明目的在于提供一种A向蓝宝石抛光用抛光液，以解决加工A向蓝宝石工件 过程中普遍存在的抛光效率低、晶片表面粗糙度高、辅材损耗过快的技术问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种A向蓝宝石抛光用抛光液，包括以下重量份 的组分：
[0007] 硅溶胶92~97份、活性分散剂为0. 01~1份、润湿剂为0. 01~1份、助抛光剂 0. 01~2份、氧化剂为0. 01~1份、pH值调节剂0. 01~2份、余量为去离子水。
[0008] 优选的，所述硅溶胶的粒径大小为80~150nm，固含量为35~55%，胶体性质为 球状，较大的硅溶胶颗粒粒径能增大其对晶片的研磨作用，提高抛光效率。
[0009] 优选的，所述活性分散剂为乙醇胺、三乙醇胺、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙 烯醚中的一种或几种组合制备而成，活性分散剂能加强抛光液的均匀一致性，使颗粒在晶 体表面的吸附为物理吸附，便于后续清洗。
[0010] 优选的，所述润湿剂为聚乙二醇400、聚乙二醇600、甘油中的一种或几种组合制 备而成，润湿剂能有效地促进抛光液中各有效成分的溶解，并且在加工过程中起到抑制抛 光液结晶的作用。
[0011] 优选的，所述助抛光剂为氯化钠、氯化钾、溴化钠、溴化钾、EDTA二钠中的一种或几 种组合制备而成，助抛光剂能提高抛光液的耐磨性能，降低晶体表面粗糙度。
[0012] 优选的，所述氧化剂为过硫酸铵、双氧水、亚硝酸钠、高锰酸钾、次氯酸钠的一种或 几种组合制备而成，氧化剂在抛光过程中能将晶片表面氧化成较软的氧化层，有利于抛光 液中研磨颗粒对晶片的磨除作用，提高抛光效率。
[0013] 优选的，所述pH值调节剂为二乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、氢氧化 钾、氢氧化钠一种或几种组合制备而成，有机碱不仅作为PH调节剂，还能充当缓冲剂，使抛 光液保持稳定的pH值；氢氧化钾或氢氧化钠作为强碱，能够快速地与待加工晶片进行反 应，起到增强化学作用的目的。
[0014] 当抛光液pH值太低时，加工过程中抛光液对晶片的化学作用将减弱，降低抛光效 率；当抛光液pH值太高时，SiO 2胶粒将转化为可溶性水液，起不到研磨作用；因此，将抛光 液保持在9. 5~11的pH值区间内，对于提高抛光效率有重要作用。
[0015] 本发明还提供了一种A向蓝宝石抛光用的抛光液的制备方法，主要由以下步骤制 成：
[0016] A、采用500目筛网过滤系统去除硅溶胶原料中的杂质颗粒；
[0017] B、将上述过滤后的35~55wt%的娃溶胶在转速60~120rpm之间进行搅拌，依次 以0. 5~2. OL/min的流速加入活性分散剂、润湿剂和助抛光剂；
[0018] C、继续以0. 5~2. OL/min的流速加入氧化剂和pH值调节剂，并调节pH值至 9. 5~11，纯化后制得成品抛光液。
[0019] 本发明具有以下有益效果：
[0020] 本发明公开了一种A向蓝宝石抛光用抛光液及其制备方法，加工过程中移除速率 快，润滑效果优良，加工产品表面质量好，且加工制备方法简单、成本低，是一种高抛光效率 和低粗糙度的A向蓝宝石抛光液。
[0021] 相比于对比实施例和现有的Fujimi S20抛光液而言，本申请制得的抛光液进行产 品抛光时，使得产品的平均表观良率从57. 1~57. 9%提高到了 59. 2~62. 2%，平均切削 速率从1. 17~1. 24 μ m/h提高到了 1. 48~1. 91 μ m/h，表面粗糙度Ra从0. 589~0. 641nm 降低到了 0. 475~0. 522nm ;不仅完全满足A向蓝宝石抛光工艺制程中对于切削速率和表 观质量的要求，而且提高了抛光效率和抛光质量，节省了生产成本。
[0022] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。 下面将对本发明作进一步详细的说明。
【具体实施方式】
[0023] 以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖 的多种不同方式实施。
[0024] 实施例1 :
[0025] 配方（重量百分比）：
[0026] 硅溶胶92~97份、活性分散剂为0. 01~1份、润湿剂为0. 01~1份、助抛光剂 0. 01~2份、氧化剂为0. 01~1份、pH调节剂0. 01~2份、余量为去离子水。
[0027] 制备时由如下工艺步骤完成：
[0028] A、采用500目筛网过滤系统去除硅溶胶原料中的杂质颗粒；
[0029] B、将上述过滤后的35~55wt%的娃溶胶在转速60~120rpm之间进行搅拌，依次 以0. 5~2. OL/min的流速加入活性分散剂、润湿剂和助抛光剂；
[0030] C、继续以0. 5~2. OL/min的流速加入氧化剂和pH值调节剂，并调节pH值至 9. 5~11，纯化后制得成品抛光液。
[0031] 以下实施例采用与实施例1相同的制备方法，其配方中使用的具体物质和重量百 分比分别如下表所示：
[0036] 将上述实施例2-11和对比实施例1-2制备出的A向蓝宝石抛光液进行效果实验， 实验过程的抛光条件如下：
[0037] 抛光机：CJ四头单抛机
[0038] 被抛光的晶片：A向蓝宝石智能手表盖板
[0039] 被抛光晶片片数：100pcs
[0040] 抛光垫：聚氨酯（无槽）
[0041] 抛光压力：160kg
[0042] 下盘抛光转速：40rpm
[0043] PP 抛光转速：35rpm
[0044] 抛光时间：120min
[0045] 抛光后，对抛光蓝宝石晶片进行超声波清洗、干燥，然后测量晶片的厚度。用测厚 仪测量蓝宝石晶片的厚度差来求去除速率，对所有lOOpcs被抛光晶片进行测量，求平均值 得到去除速率；用粗糙度测试仪对IOOpcs被抛光晶片进行测量，求平均值得到晶片表面粗 糙度。
[0046] 上述各个实施例所得到的实验数据如下表所示：
[0047]
[0048] 由上述实验结果的对比表格可知，本发明抛光液相比于对比实施例和现有的 Fujimi S20抛光液而言，平均表观良率从57. 1~57. 9%提高到了 59. 2~62. 2%，平均 切削速率从1. 17~1. 24 μπι/h提高到了 1.48~1.91 μπι/h，表面粗糙度Ra从0. 589~ 0· 641nm降低到了 0· 475~0· 522nm ;不仅完全满足A向蓝宝石抛光工艺制程中对于切削速 率和表观质量的要求，而且提高了抛光效率和抛光质量，节省了生产成本。
[0049] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种A向蓝宝石抛光用抛光液，其特征在于，包括以下质量份的组分： 硅溶胶92~97份、活性分散剂为0. 01~1份、润湿剂为0. 01~1份、助抛光剂0. 01~ 2份、氧化剂为0. 01~1份、pH值调节剂0. 01~2份、余量为去离子水。2. 根据权利要求1所述的A向蓝宝石抛光用抛光液，其特征在于，所述硅溶胶的粒径大 小为80~150nm，固含量为35~55%，胶体性质为球状。3. 根据权利要求1所述的A向蓝宝石抛光用抛光液，其特征在于，所述活性分散剂为乙 醇胺、三乙醇胺、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种组合制备而成。4. 根据权利要求1所述的A向蓝宝石抛光用抛光液，其特征在于，润湿剂为聚乙二醇 400、聚乙二醇600、甘油中的一种或几种组合制备而成。5. 根据权利要求1所述的A向蓝宝石抛光用抛光液，其特征在于，助抛光剂为氯化钠、 氯化钾、溴化钠、溴化钾、EDTA二钠中的一种或几种组合制备而成。6. 根据权利要求1所述的A向蓝宝石抛光用抛光液，其特征在于，氧化剂为过硫酸铵、 双氧水、亚硝酸钠、高锰酸钾、次氯酸钠的一种或几种组合制备而成。7. 根据权利要求1所述的A向蓝宝石抛光用抛光液，其特征在于，所述pH值调节剂为 二乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或几种组合制 备而成。8. -种如权利要求1-7任一项所述的A向蓝宝石抛光用的抛光液的制备方法，其特征 在于，包括以下步骤： A、 采用500目筛网过滤系统去除硅溶胶原料中的杂质颗粒； B、 将上述过滤后的35~55wt%的娃溶胶在转速60~120rpm之间进行搅拌，以0. 5~ 2.OL/min的流速依次加入活性分散剂、润湿剂和助抛光剂； C、 继续以0. 5~2.OL/min的流速加入氧化剂和pH值调节剂，并调节pH值至9. 5~ 11，纯化后制得成品抛光液。
【专利摘要】本发明提供了一种A向蓝宝石抛光用抛光液及其制备方法，抛光液包括以下质量份的组分：硅溶胶92～97份、活性分散剂为0.01～1份、润湿剂为0.01～1份、助抛光剂0.01～2份、氧化剂为0.01～1份、pH调节剂0.01～2份、余量为去离子水。本申请制备得到的抛光液在A向蓝宝石抛光加工过程中移除速率快，润滑效果优良，加工产品表面质量好，且加工制备方法简单，利于工业化推广。
【IPC分类】C09G1/02
【公开号】CN105385357
【申请号】CN201510916851
【发明人】周群飞, 饶桥兵, 杨水莲
【申请人】蓝思科技（长沙）有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月11日