一种水溶性高比重大尺寸磨料悬浮助剂、制备方法、用途及包含其的研磨液技术

本发明专利技术提供一种水溶性高比重大尺寸磨料悬浮助剂、制备方法、用途及包含其的研磨液。所述水溶性高比重大尺寸磨料悬浮助剂包括重量配比如下的各组分：流变剂1

【技术实现步骤摘要】
一种水溶性高比重大尺寸磨料悬浮助剂、制备方法、用途及包含其的研磨液


[0001]本专利技术涉及硬脆材料的精密加工技术，尤其涉及一种水溶性高比重大尺寸磨料悬浮助剂、制备方法、用途及包含其的研磨液。

技术介绍

[0002]近几年硬脆材料，如蓝宝石、碳化硅、氮化镓和单晶硅等衬底材料，正广泛应用于光学、LED、集成电路、航空航天等领域。硬脆材料的共性是具有化学稳定性好、耐高温、抗腐蚀、抗氧化及强度硬度高等特点，是一般金属材料无法比拟的。
[0003]为了提升衬底材料的加工效率和质量，目前其加工工艺一般有粗磨、精磨、粗抛和精抛工艺共同组成，其中粗磨工艺主要是采用大尺寸、高硬度和高比重的游离磨料进行双面研磨，主要使用碳化硼、碳化硅、金刚石和氧化铝等，为了提高粗磨加工效率和保证加工质量，游离磨料一般配制成浓度为40％以上的水性研磨液，如何保持磨料在研磨过程中均匀悬浮和分散是提高研磨效率和质量的技术关键。
[0004]蓝宝石晶体具有优异的光学性能、机械性能和化学稳定性，强度高、硬度大、耐冲刷，可在接近2000℃高温的恶劣条件下工作，其独特的晶格结构、优异的力学性能、良好的热学性能使蓝宝石晶体成为实际应用的半导体GaN/Al2O3发光二极管(LED)、大规模集成电路SOI和SOS及超导纳米结构薄膜等最为理想的衬底材料。对于蓝宝石基LED芯片，为了提升蓝光发射效率，蓝宝石背部必须具有一定的粗糙度(Ra)，粗糙度控制在1
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1.2μm之间，否则在后续蓝宝石基LED芯片制成中则会形成不良芯片。然而，在研磨减薄工艺中，由于磨料加工过程会出现破碎，颗粒尺寸变小，研磨液粘度和悬浮性不稳定，磨料沉淀，导致研磨液中磨料含量变低，造成研磨后蓝宝石衬底表面不平整、不均匀，出现局部粗糙度Ra偏低的问题。如何保证粗磨工艺中，蓝宝石衬底表面粗糙度始终维持在1μm，同时保持高移除率、低划伤率，具有较高的技术挑战。
[0005]现有技术公开了悬浮助剂的组分，例如：
[0006]CN113621346B公开了一种应用于大尺寸硅片研磨的悬浮助剂，该悬浮助剂包括重量配比如下的各组分：氢键触变剂0.5
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5份；悬浮增效剂0.5
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5份；电荷中和剂0.1
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1份；分散剂0.5
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10份；润滑剂10
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20份；防锈剂0.1
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0.5份；水50
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85份。所述悬浮助剂可以有效增加复合磨料的悬浮性能，同时对不同磨料具有良好的分散性，避免循环研磨中形成磨料团聚和磨料硬沉淀。
[0007]CN113913154A公开了一种高效悬浮助剂及其制备和应用，以重量份计，包括以下组分：改性聚脲溶液10
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20份、N
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甲基
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吡咯烷酮10
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20份、润湿剂5
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10份、三乙醇胺20
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40份、有机硅消泡剂5
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10份。该高效悬浮助剂产生优异的防沉降效果，有利于大颗粒研磨液体系的稳定存在。
[0008]目前，现有研磨体系仍存在磨料悬浮性差、研磨效率低、表面粗糙度高等问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于，针对目前含有大尺寸、高密度、高含量磨料的研磨液悬浮效果不佳、效率低、研磨后表面粗糙度不均匀的问题，提出一种水溶性高比重大尺寸磨料悬浮助剂，将含有该悬浮助剂的研磨液用于蓝宝石衬底粗磨工艺，能保持稳定高粘度状态和极佳的流动性，使得大尺寸磨料长时间、均匀、稳定悬浮，同时控制磨料颗粒均匀的分布状态，保持较高的研磨效率，使得加工后蓝宝石表面粗糙度(Ra)可控于0.95
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1.05μm之间，平整度好且无明显划痕，研磨后形成水性吸附保护膜，易于冲水清洗，适用于蓝宝石衬底双面减薄工艺。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种水溶性高比重大尺寸磨料悬浮助剂，包括重量配比如下的各组分：
[0011][0012][0013]进一步地，所述流变剂与流变调节剂的质量比为20:1
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2:1。
[0014]进一步地，所述流变剂与流变调节剂的优选质量比为20:1
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10:1。
[0015]进一步地，所述流变剂与流变调节剂的最优选质量比为10:1。
[0016]进一步地，所述流变剂为HLB值为15
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20、多亲水基团的流变剂。
[0017]进一步地，所述多亲水基团的流变剂中的亲水基团为羧基、羟基和醚基中的一种或多种。
[0018]进一步地，所述流变剂为多羧基聚丙烯酸酯高分子聚合物。
[0019]进一步地，所述多羧基聚丙烯酸酯高分子聚合物为季戊四醇聚丙烯酸酯、蔗糖聚丙烯酸酯，C10
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30烷基丙烯酸酯交联共聚物和非离子缔合型聚氨酯中的一种或几种。
[0020]进一步地，所述季戊四醇聚丙烯酸酯分子量为500
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5000。
[0021]进一步地，所述季戊四醇聚丙烯酸酯分子量优选为500
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5000。
[0022]进一步地，所述蔗糖聚丙烯酸酯分子量为1000
‑
5000。
[0023]进一步地，所述蔗糖聚丙烯酸酯优选为1000
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3000。
[0024]进一步地，所述C10
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30烷基丙烯酸酯分子量为1000
‑
10000。
[0025]进一步地，所述C10
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30烷基丙烯酸酯分子量优选为1000
‑
5000。
[0026]进一步地，所述非离子缔合型聚氨酯分子量为1000
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10000。
[0027]进一步地，所述非离子缔合型聚氨酯分子量优选为1000
‑
5000。
[0028]进一步地，所述流变剂优选蔗糖聚丙烯酸交联共聚物。
[0029]进一步地，所述流变剂优选5
‑
10份。
[0030]进一步地，所述流变调节剂为HLB值为3
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8、亲油性的流变调节剂。
[0031]进一步地，所述流变调节剂为癸酸甘油三酯、辛酸甘油三酯、聚丙二醇800、柠檬酸酯、山梨坦月桂酸酯、十三烷醇聚醚
‑
6、三油酸酯、C6
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C12烷基嵌段聚醚和十二烷基油酸酯中的一种或几种。
[0032]进一步地，所述C6
‑
C12烷基嵌段聚醚分子量为300
‑
1000。
[0033]进一步地，所述C6
‑
C12烷基嵌段聚醚分子量优选为300
‑
500。
[0034]进一步地，所述流变调节剂优选十二烷基油酸酯。
[0035]进一步地，所述流变调节剂优选0.5...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水溶性高比重大尺寸磨料悬浮助剂，其特征在于，包括重量配比如下的各组分：2.根据权利要求1所述水溶性高比重大尺寸磨料悬浮助剂，其特征在于，所述流变剂为HLB值为15
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20、多亲水基团的流变剂。3.根据权利要求1所述水溶性高比重大尺寸磨料悬浮助剂，其特征在于，所述流变调节剂为HLB值为3
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8、亲油性的流变调节剂。4.根据权利要求1所述水溶性高比重大尺寸磨料悬浮助剂，其特征在于，所述分散剂为低分子量阴离子聚合物分散剂。5.根据权利要求1所述水溶性高比重大尺寸磨料悬浮助剂，其特征在于，所述润湿剂为短碳醇聚氧乙烯醚。6.根据权利要求1所述水溶性高比重大尺寸磨料悬浮助剂，其特征在于，所述电荷调节剂为十六烷基三甲基氯化铵、双癸基二甲基氯化铵、双椰油烷基二甲基氯化铵、双辛基二甲基氯化铵、牛油烷基三甲基氯化铵、椰油基丙二胺、牛油烷基丙二胺、油烯基丙二胺、椰油烷基苄基二甲基氯化铵、十二烷基硫酸铵、月桂醇聚醚
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2硫酸钠和十二烷基硫酸三乙醇胺盐中的一种或几种。7.根据权利要求1所述水溶性高比重大尺寸磨料悬浮助剂，其特征在于，所述水溶性高比重大尺寸磨料悬浮...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯军，李传强，褚雨露，单晓倩，
申请(专利权)人：浙江奥首材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：