一种陶瓷研磨片的表面处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于表面处理技术领域，为提高陶瓷研磨片的性能和金属化后产品可靠性，本发明专利技术提供了一种陶瓷研磨片的表面处理方法及装置，通过在纳米粉末环境下应用超声波进行打磨，有效去除陶瓷研磨片表面的毛刺和加工变质层，从而使得锐利区域钝化；随后，采用高压水冲洗和有机溶剂的超声清洗，彻底清除陶瓷研磨片表面的纳米粉末；通过热处理去除陶瓷研磨片表面的有机杂质，并促使陶瓷表面的晶粒在高温条件下逐渐致密化；最后通过快速降温处理防止晶粒异常长大

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷研磨片的表面处理方法及装置


[0001]本专利技术属于表面处理
，具体涉及陶瓷研磨片的表面处理方法及装置
。

技术介绍

[0002]陶瓷基片在电子
、
光电
、
通信和半导体等领域具有广泛的应用
。
其优异的机械
、
电气
、
光学和磁学性能，使其成为制造高性能电子器件和光学器件的理想材料选择
。
同时，陶瓷基片还具有耐高温
、
耐腐蚀和长寿命等优点，适用于各种苛刻的工作环境
。
[0003]陶瓷基片表面可能存在凹凸不平
、
毛刺和瑕疵等问题
。
这些表面瑕疵和不平坦会影响金属化薄膜的均匀性和稳定性，进而导致陶瓷基片表面金属化薄膜的厚度不均匀或出现局部缺陷，从而影响器件的性能和可靠性
。
此外，陶瓷基片的表面粗糙度会影响金属化薄膜的附着力和性能
。
如果表面粗糙度较高，金属化薄膜与基片界面容易产生缺陷，导致器件性能下降或失效
。
[0004]为了提高陶瓷基片的光洁度及降低表面粗糙度，通常需要对陶瓷基片进行研磨抛光加工处理，陶瓷基片经研磨抛光处理后得到陶瓷研磨片
。
然而，在这个过程中，陶瓷研磨片表面和边缘往往会吸附夹杂许多如灰尘
、
研磨砂
、
分散剂
、
油脂等污染物
。
这些污染物会影响后续金属化薄膜的附着和质量，甚至导致器件故障
。
[0005]由于陶瓷是硬脆材料，研磨过程中施加的力和摩擦会引起陶瓷正常晶粒区外侧的研磨界面处的晶粒破碎和细化，从而形成晶粒细化区
。
由于晶粒内的可移动位错数量有限，晶粒的细化会进一步促进塑性变形的发生；这些细小的晶粒在塑性变形的作用下，形成了陶瓷基片表面的塑性变形层
。
塑性变形层在陶瓷基片上的存在可能会引起以下一些问题：引入内部应力：塑性变形层的存在意味着陶瓷基片表面的晶粒结构已经发生了变化
。
这种变化会导致内部应力的聚集和积累，进而导致陶瓷基片的脆性增加
。
这可能会使陶瓷基片在使用过程中更容易发生裂纹扩展和破损
。
[0006]影响力学性能：塑性变形层会改变陶瓷基片的力学性能
。
晶粒细化和塑性变形层的形成会导致陶瓷基片的硬度和强度下降
。
这对陶瓷基片在高应力
、
高温或其他恶劣环境下的耐久性产生负面影响
。
[0007]影响化学稳定性：塑性变形层的形成会导致陶瓷基片表面的组织和组成发生变化
。
这可能使陶瓷基片表面更容易受到化学腐蚀，从而降低其化学稳定性和耐腐蚀性
。
[0008]影响金属化薄膜附着力：塑性变形层的存在会影响陶瓷基片上金属化薄膜的附着力
。
由于塑性变形层的存在，金属化薄膜与基片之间的界面可能会出现缺陷，降低附着力和稳定性，导致金属化薄膜脱落或发生失效
。
[0009]目前常用的表面处理方法包括机械清洗法
、
化学清洗法和离子清洗法
。
但由于陶瓷研磨片表面状态各异，传统方法难以完全去除污染物，甚至可能引入新的杂质
。
同时，这些方法也无法有效去除加工变质层，从而影响陶瓷金属化性能
。

技术实现思路

[0010]本专利技术的内容旨在解决陶瓷研磨片表面处理过程中的污染物清除
、
加工变质层和表面粗糙度技术问题，以提高陶瓷研磨片的性能和可靠性，满足电子
、
光电
、
半导体等领域对陶瓷研磨片的高要求应用
。
[0011]本专利技术提供了一种陶瓷研磨片的表面处理方法，其包括以下步骤：先将陶瓷研磨片放入超声装置中，以纳米粉末为超声处理的介质，进行超声处理，通过纳米粉末的振动去除陶瓷研磨片表面毛刺和加工变质层；超声处理后，对陶瓷研磨片进行清洗和甩干；在预设气氛下对陶瓷研磨片进行热处理，所述热处理的温度为
900℃
～
1300℃
，处理时间为
10min
～
60min
，使陶瓷研磨片表面的细晶粒逐渐致密化，通过物质扩散形成连续的孔隙网络；对陶瓷研磨片进行液氮冷却降温处理：通入液氮，在一分钟之内使陶瓷研磨片温度降为
300℃
，保温时间
1h
～
2h
；自然冷却降温至室温
。
[0012]优选的，所述预设气氛选用惰性气体气氛或还原性气体气氛之一
。
在高温环境下，选择惰性气体（如氩气）气氛或氮气气氛，以减少氧气的接触，这可以有效降低陶瓷研磨片表面氧化反应的风险；还原性气体如氢气，可以与氧气发生反应生成水，从而减少氧气的接触和氧化反应
。
[0013]超声装置是一种利用超声波来进行物质处理和清洁的设备，它主要由以下超声发生器
、
换能器
、
超声震荡器
、
处理槽
、
控制系统组成；超声发生器通过电缆与换能器相连接，电能从超声发生器传输到换能器，激励换能器产生机械振动；换能器通常通过螺纹连接或者钳口连接固定在超声震荡器上，机械振动从换能器传递到超声震荡器上，使其整体产生振动；超声震荡器通过螺纹连接或者夹持装置连接到处理槽的底部，超声震荡器的振动能有效传递到处理槽中的处理介质；控制系统用于控制处理槽中的超声波功率
、
频率等参数，并监测处理过程的温度
、
压力等关键参数；这些部件协同工作，利用超声波的机械振动和化学效应来实现对物质的处理和清洁
。
[0014]本申请提出的方案通过使用纳米粉末作为超声处理介质，超声波的机械振动能够引起纳米粉末的高频撞击和摩擦作用，从而对陶瓷研磨片表面进行处理
。
在超声处理过程中，主要存在以下微观层面的技术原理和效果：撞击和摩擦效应：超声波的机械振动使纳米粉末高频撞击和摩擦陶瓷研磨片表面
。
这种撞击和摩擦作用能够有效去除陶瓷研磨片表面的毛刺
、
凸脊以及加工变质层，使表面更加平整和光滑
。
[0015]表面变形效应：超声波的机械振动能够引起陶瓷研磨片表面的微小变形
。
这种表面变形效应可以促使陶瓷研磨片中表面的晶粒结构重新排列和调整，从而改善表面的光洁度和平整度
。
[0016]增加表面能效应：超声处理的撞击和摩擦作用能够增加陶瓷研磨片表面的能量状态，使表面能增加，从而提高后续金属化薄膜的附着力和稳定性
。
[0017]本申请中通过热处理去除陶瓷研磨片表面的有机杂质，随着温度升高，陶瓷研磨片中表面能较高的晶粒向降低表面能的方向变化，细晶粒相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种陶瓷研磨片的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：先将陶瓷研磨片放入超声装置中，以纳米粉末为超声处理的介质，进行超声处理，通过纳米粉末的振动去除陶瓷研磨片表面毛刺和加工变质层；超声处理后，对陶瓷研磨片进行清洗和甩干；在预设气氛下对陶瓷研磨片进行热处理，所述热处理的温度为
900℃
～
1300℃
，处理时间为
10min
～
60min
；对陶瓷研磨片进行液氮冷却降温处理：通入液氮，在一分钟之内使陶瓷研磨片温度降为
300℃
，保温时间
1h
～
2h
；自然冷却降温至室温
。2.
根据权利要求1所述的陶瓷研磨片的表面处理方法，其特征在于：超声处理选用的超声频率为
60kHz
～
120kHz。3.
根据权利要求1所述的陶瓷研磨片的表面处理方法，其特征在于：所述预设气氛选择惰性气体气氛或还原性气体气氛之一
。4.
根据权利要求1所述的陶瓷研磨片的表面处理方法，其特征在于：超声处理的介质选自：氧化铝纳米粉末
、
氧化锆纳米粉末
、
碳化硅纳米粉末或金刚石纳米粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳世旭，刘鑫，潘远志，
申请(专利权)人：苏州博志金钻科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：