一种高效低损伤金刚石研磨液及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高效低损伤金刚石研磨液，由以下重量份数的原料组成：金刚石微粉0.5

【技术实现步骤摘要】
一种高效低损伤金刚石研磨液及其制备方法


[0001]本专利技术属于超精密研磨抛光
，具体涉及一种高效低损伤金刚石研磨液及其制备方法。

技术介绍

[0002]双面研磨因效率高、晶片几何参数好、适宜批量化生产等特点而被广泛应用于蓝宝石等各种材质工件的粗研磨加工；粗研磨加工后往往需要单面研磨进一步去除损伤层。
[0003]双面研磨通常使用大粒度、高含量的碳化硼、碳化硅等研磨液产品配合材质相对较硬的铸铁盘来实现加工；单面研磨则常用金刚石研磨液配合材质相对较软的铜盘或锡盘来实现加工。
[0004]随着三代半导体材料SiC、GaN等应用的逐步成熟，研磨工艺也不断升级，金刚石研磨液配合铸铁盘实现双面研磨加工，不但可以将粗磨、精磨合二为一，简化工艺步骤，提高生产效率，也可以有效管控晶片几何参数和表面粗糙度等质量指标，助力批量化生产的质效提升。
[0005]与单面研磨相比，双面研磨需要研磨液能配合硬度更高的铸铁盘使用，且研磨液的更新路径更长，对液的抗挤压研磨能力要求也更高。常规碳化硼、碳化硅等研磨液产品多以大粒径、高浓度来克服硬质盘、长路径、高挤压的工况条件。金刚石研磨液则通常具有粒度小、浓度低的特征，常规金刚石研磨液应用于双面研磨会伴随有如下问题发生：1）研磨液在研磨盘上分布不均，研磨液局部缺失，引起工件与研磨盘的局部干磨，造成严重划伤，且局部干磨也会带来摩擦阻力的突然增大，研磨盘温度的骤然升高，最终导致TTV等几何参数失控；2）研磨液存在断链返稀现象，破坏了研磨液支撑体系，也会带来严重划伤和几何参数失控，严重者会导致加工无法正常进行；3）研磨液粘度过高，在研磨盘面过度累积，造成打滑、烧伤、效率降低等问题出现；这就需要对研磨液体系有更加充分的研究和改善，如：增强研磨液的均匀分布性能、抗压研磨能力、摩擦润滑能力和流动更新能力等，以实现高效低损伤的加工目标。
[0006]本专利技术针对上述问题，开发出一种高效低损伤金刚石研磨液，其具有增稠、减粘、缓冲、润滑特性，可有效解决金刚石研磨液在铸铁盘上难以稳定均匀分布，常伴随有断链返稀和分布缺失等问题的发生；同时具有合理弹性液层厚度和适宜的更新能力，实现对硬质盘面软缓冲的同时可保障金刚石磨料颗粒的有效作用，获得更高的研磨效率；此外良好的润滑性能，也可有效管控研磨温度，降低盘耗，避免TTV等几何参数失控，整体实现高效低损伤的加工。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于克服现有技术缺陷，提供一种高效低损伤金刚石研磨液，其用于双面研磨时，可均匀分布于硬质研磨盘面，无返稀或分布缺失问题发生，可减少划伤产生，
避免局部温度过高造成几何参数失控；同时其增稠减粘特性，在形成软性缓冲层保障效率抑制划伤的同时，也可实现研磨液的及时更新，稳定研磨加工性能。
[0008]本专利技术还提供了上述高效低损伤金刚石研磨液的制备方法。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高效低损伤金刚石研磨液，其由以下重量份数的原料组成：金刚石微粉0.5
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15份；反应型增稠剂1
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10份；减粘流平剂0.1
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5份；润滑剂1
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20份；消泡剂0.001
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0.1份；水：10
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90份。
[0010]具体的，所述金刚石微粉为单晶金刚石微粉、类多晶金刚石微粉或多晶金刚石微粉中的一种或几种的混合，金刚石微粉粒度10nm
‑
40um。
[0011]进一步的，所述反应型增稠剂由羟基型增稠剂、羧基型增稠剂、功能助剂和水反应获得；具体制备过程为：在50
‑
100℃水浴中，将羟基型增稠剂溶于热水中获得浓度不高于10%的羟基型增稠剂溶液，然后加入羧基型增稠剂，溶解均匀，再加入功能助剂搅拌至发泡均匀，最后水浴中保温反应1
‑
12h，取出、冷却至室温，即得。
[0012]本专利技术中羟基型增稠剂和羧基型增稠剂均使用低粘度的小分子物质，经过化学反应形成稳定的化学结构，抑制断链返稀情况发生，不会引起局部不均、效率不稳定等问题的出现。具体的，所述羟基型增稠剂可以为聚乙烯醇、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、乙基羟乙基纤维素中的一种或两种以上的混合物。
[0013]进一步的，所述羧基型增稠剂可以为海藻酸盐类、聚丙烯酸类（如，聚丙烯酸PAA、聚丙烯酸钠PAAS等）中的一种或两种以上的混合物；所述羟基型增稠剂与羧基型增稠剂的质量比为10：1
‑
1：10。通过羟基型增稠剂、羧基型增稠剂在特定条件下反应形成类海绵状多孔结构，增强其吸水增稠能力，改善研磨液在研磨盘上形成的膜层，提升其软缓冲加工和均匀加工能力，避免划伤、升温、TTV偏高等问题发生，实现高效低损伤加工。
[0014]进一步的，所述功能助剂包含盐类和无机酸，所述盐类为碳酸盐和/或碳酸氢盐，所述无机酸为硫酸、硝酸、磷酸中的一种或两种以上的混合物。所述功能助剂中盐类与无机酸的质量比为1：5
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5：1，通过功能助剂的发泡作用，可以使增稠剂呈现类海绵状互穿网络多孔结构，增强其吸水增稠能力和抗挤压研磨的稳定性能。所述羟基型增稠剂、羧基型增稠剂的质量之和与功能助剂的质量比为1：10
‑
10：1。
[0015]具体的，所述减粘流平剂为烷醇酰胺类（如，二乙醇酰胺、硬脂酰二乙醇胺、PEG
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3 月桂酰胺、PEG
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4油酰胺等）、烷基酚聚氧乙烯醚（如，壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚等）、聚醚改性硅氧烷类中的一种或其混合物。减粘流平剂具有良好的铸铁盘润湿性能，可有效降低铸铁盘与研磨液之间界面的界面张力，使得研磨液在整个研磨盘上可以均匀流平分布，避免局部缺失引起的干磨划伤和局部升温造成的TTV等几何参数失控；同时也具有很好的减粘润滑作用，可以改善研磨液的流动性，有助于研磨液的及时更新，避免过度累积造成研磨性能的变化。
[0016]具体的，所述润滑剂为二甘醇、异丙醇、烯丙基乙二醇等中的一种或两种以上的混合物。所述消泡剂为聚醚改性有机硅类消泡剂。
[0017]本专利技术提供了上述高效低损伤金刚石研磨液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）将水与减粘流平剂均匀混合，形成分散液；
2）搅拌条件下，向分散液中加入金刚石微粉，并利用400
‑
600W超声波辅助分散10
‑
120min，形成金刚石微粉分散液；3）加入润滑剂和消泡剂，超声搅拌均匀；4）加入反应型增稠剂，搅拌均匀，即可。
[0018]本专利技术所述金刚石研磨液用于双面研磨抛光时，具有增稠、减粘、缓冲、润滑的特性，可实现研磨液在铸铁盘上的均匀分布和及时更新，同时类海绵结构的多孔型增稠剂也可以对硬质铸铁盘形成有效的软膜层缓冲，配合润滑剂的强润滑作用，整体减少不必要缺陷的产生。
[0019]和现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供了一种高效低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效低损伤金刚石研磨液，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：金刚石微粉0.5
‑
15份；反应型增稠剂1
‑
10份；减粘流平剂0.1
‑
5份；润滑剂1
‑
20份；消泡剂0.001
‑
0.1份；水：10
‑
90份。2.如权利要求1所述的高效低损伤金刚石研磨液，其特征在于，所述金刚石微粉为单晶金刚石微粉、类多晶金刚石微粉或多晶金刚石微粉中的一种或几种的混合，金刚石微粉粒度10nm
‑
40um。3.如权利要求1所述的高效低损伤金刚石研磨液，其特征在于，所述反应型增稠剂由羟基型增稠剂、羧基型增稠剂、功能助剂和水反应获得；具体制备过程为：在50
‑
100℃水浴中，将羟基型增稠剂溶于水中获得羟基型增稠剂溶液，然后加入羧基型增稠剂，溶解均匀，再加入功能助剂搅拌至发泡均匀，最后水浴中保温反应1
‑
12h，取出、冷却至室温，即得。4.如权利要求3所述的高效低损伤金刚石研磨液，其特征在于，所述羟基型增稠剂为聚乙烯醇、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、乙基羟乙基纤维素中的一种或两种以上的混合物。5.如权利要求3所述的高效低损伤金刚石研...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐明艳，代克，李玄峰，豁国燕，王艳，郝素叶，韩少星，
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：