微结晶蓝宝石抛光液制造技术

本发明专利技术涉及一种微结晶蓝宝石抛光液，其由下述重量百分比的原料组成：纳米二氧化硅20－40%；碱性化合物1－10%；分散剂0.1－3%；表面活性剂0.1－3%；保湿成分0.1－3%；吸湿成分0.1－5%；余量为去离子水。本发明专利技术抛光液在加入保湿成分的同时加入吸湿成分，这样可以在减少水分蒸发的基础上吸收空气中的水分，使抛光液不易凝结在机台上，同时不易风干在蓝宝石晶片表面，降低了后期清洗工艺的难度，提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
微结晶蓝宝石抛光液
本专利技术属于抛光液
，具体涉及一种微结晶蓝宝石抛光液及其制备方法，适用于蓝宝石衬底片和窗口片化学机械抛光用。
技术介绍
蓝宝石单晶（Sapphire），又称白宝石，分子式为Al2O3，透明，与天然蓝宝石一样具有相同的光学特性和力学性能，有良好的热特性、电气特性和介电特性，耐化学腐蚀，对红外线透过率高，有很好的耐磨性，硬度仅次于金刚石，达莫氏9级，在高温下仍具有较好的稳定性，熔点达2030℃，所以被广泛应用于工业、国防、科研等领域，而且越来越多地用作固体激光、红外窗口、半导体芯片的衬底片、精密耐磨轴承等高
中。当前市场上的蓝宝石表面超精密抛光，其抛光液磨料主要为纳米二氧化硅。在碱性条件下，纳米二氧化硅与蓝宝石表面形成硅酸铝，在机械力的作用下对蓝宝石进行磨削、抛光。现在市场上的蓝宝石抛光液磨料含量高，一方面在抛光工艺过程中容易干燥结晶，从而在抛光设备上结块，部分脱落后的残渣形成大颗粒，对蓝宝石晶片表面产生划痕，导致表面质量不合格，需要重新抛光，而部分返抛的蓝宝石晶片则容易因抛光过度而导致厚度过薄而报废，大大降低了蓝宝石晶片的成品率；另一方面大部分的结晶容易粘附积累在机台上，机台必须在一段时间后进行大规模清理，否则影响机台的运转，而清理机台往往需要投入过多的人力和时间，导致生产效率的降低。此外高浓度纳米二氧化硅组合物易在蓝宝石表面风干，不利于后续的清洗工艺。因此，研究一种不产生结晶或者结晶缓慢的抛光液就显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术缺陷，提供一种微结晶蓝宝石抛光液，其在抛光过程中不容易产生结晶，抛光效果好，生产效率高。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种微结晶蓝宝石抛光液，其由下述重量百分比的原料组成：纳米二氧化硅20－40%；碱性化合物1－10%；分散剂0.1－3%；表面活性剂0.1－3%；保湿成分0.1－3%；吸湿成分0.1－5%；余量为去离子水。具体的，所述纳米二氧化硅的直径在90－150nm。优选90－100nm。所述的碱性化合物可以为氢氧化钠、氢氧化钾、乙二胺、羟乙基乙二胺或四甲基氢氧化铵等。优选的，所述碱性化合物为氢氧化钠或乙二胺。所述的分散剂可以为六偏磷酸钠或聚乙二醇（PEG）。优选为聚乙二醇，如可以是PEG400、PEG2000、PEG6000、PEG12000等。所述的表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚。优选的，所述壬基酚聚氧乙烯醚的pH为6－7，HLB值为10－15。所述的保湿成分为聚乙烯醇（PVA）或羟乙基纤维素。优选为羟乙基纤维素。聚乙烯醇可以选用不同黏度的产品，如可以是平均分子量在16000－20000的低黏度产品、平均分子量在110000－130000的中黏度产品、以及平均分子量在180000－200000的高黏度产品等。所述的吸湿成分为碳酸钠或碳酸钾。优选为碳酸钾。一种上述微结晶蓝宝石抛光液的制备方法，其包括如下步骤：取纳米二氧化硅均匀分散在一定量的去离子水中，然后缓慢加入碱性化合物，混匀后加入分散剂和表面活性剂，再次混匀以形成稳定的胶体体系，最后再加入保湿成分、吸湿成分及余量的去离子水，混合均匀即得微结晶蓝宝石抛光液。本专利技术抛光液在保证正常去除速率和表面质量的前提下，大大降低了产生结晶的速度，减少了加工过程中由于结晶产生的划痕，提高了蓝宝石加工的一次合格率，且为后续清理机台节省了大量的时间投入，提高了生产效率。和现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术通过加入羟乙基纤维素或者聚乙烯醇等有很强成膜性能、锁水能力的水溶性高分子聚合物作为保湿成分，增加了抛光液的保水能力，在使用过程中成功的减少了水分的挥发，抑制了抛光液因水分蒸发而干燥结晶，同时加入了无机碳酸盐等吸湿成分，使抛光液可以吸收环境中的水分，弥补使用中水分的蒸发，从而降低了产生结晶的速度。本专利技术抛光液成功的减少了机台上结晶的积累，延长了机台的使用时间，提升了生产效率，节省了生产成本；同时很大程度上减少了纳米二氧化硅颗粒在蓝宝石晶片表面的风干，为后期清洗工艺降低了难度。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步地详细介绍，但本专利技术的保护范围并不局限于此。实施例1：一种微结晶蓝宝石抛光液，其由下述重量百分比的原料组成：1、纳米二氧化硅20%，其中纳米二氧化硅直径为90－100nm；2、氢氧化钠1%；3、六偏磷酸钠0.1%；4、壬基酚聚氧乙烯醚0.1%，pH=6~7，HLB值为13；5、聚乙烯醇0.1%，平均分子量在110000－130000的中黏度产品；6、碳酸钠0.1%；7、余量为去离子水。上述微结晶蓝宝石抛光液的制备方法，其包括如下步骤：取纳米二氧化硅均匀分散在一定量的去离子水中，然后缓慢加入氢氧化钠，搅拌5min后加入六偏磷酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚，再次搅拌5min以形成稳定的胶体体系，最后再加入聚乙烯醇、碳酸钠及余量的去离子水，搅拌30min即得微结晶蓝宝石抛光液。测试结果：将所得抛光液在单抛机上加工2英寸蓝宝石C向片，采用suba800抛光垫，压力13kg，转速80rpm，抛光液流量600ml/min，机台排液口套1微米过滤袋，收集结晶。加工结束后机台沟槽内结晶较少，滤袋中结晶较少，滤袋取下烘干后重量为50g。加工后晶片表面在300倍光学显微镜下观察：残留较少纳米二氧化硅颗粒，无划痕，无可见缺陷。实施例2：一种微结晶蓝宝石抛光液，其由下述重量百分比的原料组成：1、纳米二氧化硅30%，其中纳米二氧化硅直径为90－100nm；2、乙二胺2%；3、六偏磷酸钠0.5%；4、壬基酚聚氧乙烯醚0.5%；pH=6~7，HLB值为13；5、羟乙基纤维素1%；6、碳酸钠3%；7、余量为去离子水。上述微结晶蓝宝石抛光液的制备方法，其包括如下步骤：取纳米二氧化硅均匀分散在一定量的去离子水中，然后缓慢加入乙二胺，搅拌5min后加入六偏磷酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚，再次搅拌5min以形成稳定的胶体体系，最后再加入羟乙基纤维素、碳酸钠及余量的去离子水，搅拌30min即得微结晶蓝宝石抛光液。测试结果：将所得抛光液在单抛机上加工2英寸蓝宝石C向片，采用suba800抛光垫，压力13kg，转速80rpm，抛光液流量600ml/min，机台排液口套1微米过滤袋，收集结晶。加工结束后机台沟槽内结晶较少，滤袋中结晶较少，滤袋取下烘干后重量为50g。加工后晶片表面在300倍光学显微镜下观察：残留较少纳米二氧化硅颗粒，无划痕，无可见缺陷。实施例3：一种微结晶蓝宝石抛光液，其由下述重量百分比的原料组成：1、纳米二氧化硅30%，其中纳米二氧化硅粒子直径为90-100nm；2、氢氧化钠2%；3、PEG20000.5%；4、壬基酚聚氧乙烯醚0.5%；pH=6~7，HLB值为135、羟乙基纤维素1%；6、碳酸钾3%；7、余量为去离子水。上述微结晶蓝宝石抛光液的制备方法，其包括如下步骤：取纳米二氧化硅均匀分散在一定量的去离子水中，然后缓慢加入氢氧化钠，搅拌5min后加入PEG2000和壬基酚聚氧乙烯醚，再次搅拌5min以形成稳定的胶体体系，最后再加入羟乙基纤维素、碳酸钾及余量的去离子水，搅拌30min即得微结晶蓝宝石抛光液。测试结果：将所得抛光液在单抛机上加工2英寸蓝宝石C向片，采用suba800抛光垫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微结晶蓝宝石抛光液，其特征在于，由下述重量百分比的原料组成：纳米二氧化硅   20－40%；碱性化合物     1－10%；分散剂         0.1－3%；表面活性剂     0.1－3%；保湿成分       0.1－3%；吸湿成分       0.1－5%；余量为去离子水。

【技术特征摘要】
1.一种微结晶蓝宝石抛光液，其特征在于，由下述重量百分比的原料组成：纳米二氧化硅20－40%；碱性化合物1－10%；分散剂0.1－3%；表面活性剂0.1－3%；保湿成分0.1－3%；吸湿成分0.1－5%；余量为去离子水；所述纳米二氧化硅的直径在90－150nm；所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：代克，王乐军，徐明艳，周万里，
申请(专利权)人：郑州磨料磨具磨削研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41