陶瓷粘接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 的，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。目前CMP抛光液的60%~95%以上都 是水，制造成本和运输费用高，且抛光液有着使用寿命的限制，其品质与性能会随时间而劣 化。因此，因地制宜地针对每个公司独特的加工工艺和对抛光产品的不同要求，有必要开发 本地化生产的CMP抛光液产品，既改善蓝宝石的抛光性能，降低生产成本，又能打破国际垄 断，取得巨大的社会效益和经济效益。
[0004] 中国专利201310009198. 5公开了一种蓝宝石衬底的抛光液，由下列重量百分比 的原料制备而成，组分为：硅溶胶90-95、抛光加速剂0. 05-2、络合剂0. 05-3、PH值调节剂 0. 05-3,余量为去离子水。该方案中的抛光液主要是用于蓝宝石衬底的抛光，仅适用于单种 材质的抛光。而对于陶瓷粘合蓝宝石，两种材质合并在一起进行的弧面产品抛光，国内鲜有 报道。
[0005] 陶瓷粘合蓝宝石产品由陶瓷和蓝宝石共同组成，陶瓷或蓝宝石的一种材料上设有 孔位，孔位上粘接有另外一种材料。通过研磨加工使蓝宝石、陶瓷两种材料交界处的界面台 阶消失，最后抛光使两种材质的表面完全位于同一弧面上，并使弧面表面光亮。
[0006] 目前弧面型产品对加工工艺要求较高，一般采用高转速条件加工，而此种条件下 普通抛光液存在材料移除量小、辅材损耗过快、产品良率低等问题，使产品的加工成本很 高。另外，蓝宝石、陶瓷两种材质的硬度差别较大，合并进行抛光时，需要在特定的工艺条 件下，在研磨抛光过程中保持材料去除速率一致，这样才能使抛光完成的产品的表面粗糙 度一致。且两种材质连接的界面无台阶，位于同一个弧面上，对抛光液提出了较高的要求。 现有的抛光液由于无法实现两种硬度差别较大的材质合并后，保持不同材料抛光速率的一 致。故开发出保持不同硬度材质合并一起进行抛光的抛光液，变得尤为重要。
【发明内容】
[0007] 本发明目的在于提供一种陶瓷粘接蓝宝石抛光用抛光液，以解决加工陶瓷粘接蓝 宝石工件过程中普遍存在的抛光效率低、晶片表面粗糙度高的技术问题。
[0008] 为实现上述目的，本发明提供了 一种陶瓷粘接蓝宝石抛光用抛光液，包括以下重 量份的组分：
[0009] 硅溶胶94~97份、分散剂为0. 4~0. 6份、润湿剂为0. 1~0. 25份、光亮剂0. 2~ 〇. 4份、氧化剂为0~0. 08份、pH值调节剂0. 04~0. 5份、余量为去离子水。
[0010] 优选的，所述硅溶胶的粒径大小为30~80nm，固含量为35~50%，胶体性质为球 状。
[0011] 优选的，所述分散剂为三乙醇胺、AE0-9、0P-10中的一种或几种组合制备而成，分 散剂能使溶液中的颗粒不结团，分散更均匀，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。
[0012] 优选的，所述润湿剂为PEG400、PPG400、PEG600、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。
[0013] 优选的，所述光亮剂为氯化钾、溴化钠、溴化钾、氟化钾中的一种或几种组合制备 而成，光壳剂能提尚抛光液的耐磨性能，降低晶体表面粗糖度。
[0014] 优选的，所述氧化剂为过硫酸铵、双氧水、高锰酸钾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，增大抛光液的材料去除效率，提高抛光效率。
[0015] 优选的，所述pH值调节剂包括至少一种有机碱和至少一种无机碱，有机碱包括二 乙醇胺、乙醇胺、四甲基氢氧化铵，无机碱包括氢氧化钾、氢氧化钠。有机碱不仅作为PH值 调节剂，还可起到缓冲剂、磨料稳定剂的作用，可生成大分子产物且溶于水，使反应产物在 微小的机械作用下即可脱离加工表面，使抛光液保持稳定的PH值；无机碱作为强碱，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。
[0016] 当抛光液pH值太低时，溶液中OH较少，不利于20H +A1203- 2A102 +H2O这一反应 的进行，起不到软化材料表面的作用，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。
[0017] 本发明还提供了一种陶瓷粘接蓝宝石抛光用的抛光液的制备方法，主要由以下步 骤制成：
[0018] A、称取适量的光亮剂溶解于少量水中，待充分溶解后，加入分散剂、润湿剂制作成 混合溶液，搅拌混合均匀后静置放置，获得试剂1 ;
[0019] B、称取适量的氧化剂，缓慢加入少量水中，搅拌使其充分溶解，然后静置放置，获 得试剂2 ;
[0020] C、采用500目筛网过滤系统去除硅溶胶原料中的杂质颗粒，随抽液设备加入清洗 好的反应釜中；
[0021] D、将上述过滤后的35~50wt%的娃溶胶在转速60~120rpm之间进行搅拌，以 0. 5~2. OL/min的流速依次加入试剂1和试剂2 ;
[0022] E、继续向密闭反应罐中以0. 5~2. OL/min的流速加入pH值调节剂，并调节pH值 至9. 5~11，制得成品抛光液。
[0023] 本发明具有以下有益效果：
[0024] 本发明公开了一种陶瓷粘接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 效率和低粗糙度的陶瓷粘接蓝宝石抛光液。
[0025] 相比于对比实施例和现有的Fujimi S20抛光液和专利201310009198. 5而言， 本申请抛光液抛光得到的陶瓷粘接蓝宝石产品的平均表观良率从68. 4-77. 9 %提高到了 82. 2-85. 8%，平均切削速率从 1. 04-1. 38 μ