本发明专利技术公开一种光通讯ZrO2陶瓷插芯表面CMP抛光液及其制备方法，抛光液组成为：铈的氧化物0.5～12%、氧化铝0.1～4%、润湿调节剂0.01～0.1%、分散剂0.05～2%、分散稳定剂0.01～4%、辅助表面活性剂0.005～0.5%，余量为去离子水。制备时将铈的氧化物和氧化铝加入到搅拌分散器中，加入部分去离子水、润湿调节剂，搅拌均匀，加入其余添加剂和余量去离子水，继续搅拌，调节pH值至2～5，经超声波分散后即可。本发明专利技术的抛光液解决了传统CMP技术中使用单一无机磨料抛光效率和抛光精度不协调的矛盾，达到单一磨料无法达到的抛光效果，不仅提高了抛光效率，同时提高了抛光精度，具有良好的应用性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种精密加工用的抛光液，特别是涉及一种光通讯陶瓷插芯精密加工用的抛光液及其制备方法。
技术介绍
近年来光通讯发展异常迅速，一方面朝着超高速、大容量、长距离的方向发展；另一方面，光纤局域网用户系统得到大力开发，全光通讯是光通讯发展的必然方向。现代光纤通讯行业中光纤连接器是用量最多、对光纤通讯的传输质量影响最大的光无源器件，其作用是把光纤的两个端面精密对接起来，使发射光纤输出的光能量最大限度地耦合到接收光纤中，并保证传输质量。光纤连接器的核心和基础器件为^O2陶瓷插芯，起着连接、转换、 数据传输的媒介作用。作为连接器的核心部分，陶瓷插芯的加工质量对连接器的影响很大，为了保证插芯的可靠性和获得较低的插入损耗，有效抑制通讯网内的光损失，保证光通信的传输质量，对光纤与&02陶瓷插芯端面的精加工的要求较高，特别是&02插芯的端面要求非常平坦、光滑、无划痕、无损伤，表面粗糙度Ra ^ 50nm，否则，会严重影响光通讯的传输质量，因此，必须对其端面进行超精抛光加工。ZrO2陶瓷插芯是一种由纳米级^O2材料经一系列加工而成的高精度特种陶瓷元件，制成的连接器是可拆卸、分类的光纤活动连接器，使光通道的连接、转换调度更加灵活。陶瓷插芯的制造技术难度大、工艺复杂，多年来该技术一直被美国、日本所垄断，特别是日本注射成型法生产的插芯，在国际范围内垄断着原材料、工艺和成型设备等技术。 国内主要^o2陶瓷插芯生产企业中，一部分企业是进口日本的原材料和成型设备生产^o2 陶瓷插芯，大部分企业是进口日本的&02陶瓷插芯毛坯，再进行一系列的精密加工，其中对陶瓷表面平坦化处理也是后续精密加工的重要环节。据文献报导，美、日等国在&02陶瓷插芯后续精密加工中，表面平坦化加工主要采用CMP技术，该技术最早是1992年由IBM公司开发的化学腐蚀和机械研磨相结合的抛光技术，简称CMP技术，目前已被公认为几乎是唯一的全局平面化技术，其应用范围正日益扩大。CMP工艺的基本原理是将待抛光的工件在一定压力和抛光液存在下，相对抛光垫作旋转运动，借助抛光液中磨料的机械磨削和化学氧化腐蚀作用完成对工件表面材料的去除，以获得平坦、光洁的表面。CMP技术中抛光液是最关键的要素之一，抛光液的性能直接影响到抛光后工件表面的质量。对于^O2陶瓷插芯表面精加工用抛光液的配方，国外一直作为商业秘密，公开发表的文献较少，公开的抛光液，其研磨剂主要是超细Si02、Al2O3、金刚石等微粉或核/壳型结构的复合磨粒等。目前，国内对于光纤接器^O2陶瓷插芯表面平坦化加工，主要采用机械研磨工艺， 这种加工方式以研磨颗粒切入被研磨材料，并促使其脆性崩裂的形式实现材料的去除，加工表面易形成微裂纹，表面质量不佳，不能满足用户的需要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题克服现有技术的不足，提供一种含有氧化铈和氧化铝微粉混合磨料的抛光液，解决了传统CMP技术中使用单一无机磨料抛光效率和抛光精度不协调的问题，达到单一磨料无法达到的抛光效果，本专利技术还提供了该抛光液的制备方法。本专利技术的构思方案方案一，选择价格低、莫氏硬度与^o2陶瓷硬度接近的Al2O3 (莫氏硬度为9)超细微粉作为抛光液的研磨剂，进行抛光试验。方案二 选择莫氏硬度相对较低的CeO2 (莫氏硬度为 6)超细微粉作为抛光液的研磨剂，进行抛光试验。通过对比试验，方案一的抛光效率较高，但是在^O2陶瓷插芯表面往往出现少量划痕；方案二的抛光精密度高，抛光后工件表面无划痕和损伤，但抛光效率较低。本专利技术为克服上述技术的不足，根据( 和Al2O3微粉的莫氏硬度和抛光特点不同，选用( 和Al2O3微粉，以一定的质量比进行混合，混合后的磨料作为抛光液的研磨剂， 添加润湿调节剂、分散剂、分散稳定剂、辅助表面活性剂和去离子水，经机械搅拌和超声分散，形成均勻的悬浮液，该悬浮液作为陶瓷插芯表面精密加用抛光液。本专利技术的技术方案一种光通讯陶瓷插芯精密加工用抛光液，以重量百分比表示，原料为铈的氧化物0. 5 12%、氧化铝0. 1 4%、润湿调节剂0. 01 0. 1%、分散剂0. 05 2%、分散稳定剂 0. 01 4%、辅助表面活性剂0. 005 0. 5%，余量为去离子水。所述原料优选为铈的氧化物1. 0 9 %、氧化铝0. 3 3%、润湿调节剂0. 01 0. 05%、分散剂0. 1 1. 5%、分散稳定剂0. 01 1. 5%、辅助表面活性剂0. 01 0. 1%，余量为去离子水。所述铈的氧化物为二氧化铈或三氧化二铈，氧化铝为α-氧化铝，铈的氧化物和氧化铝的重量比为5-1:1 ；铈的氧化物平均粒径为0. 1 6. OMm ；氧化铝平均粒径为0. 1 6. OMm0所述铈的氧化物优选二氧化铈，二氧化铈和氧化铝的重量比为3:1，二氧化铈的平均粒径为0. 5 4. OMm ；氧化铝的平均粒径为0. 5 3. OMm。所述润湿调节剂为硝酸铝、柠檬酸、醋酸、盐酸、丁二酸和硝酸中的一种，或其中两种以上；所述分散剂为三乙醇胺、丙三醇、丙二醇和1.4-丁二醇中的一种。所述分散稳定剂为聚丙二醇、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇和聚乙烯醇衍生物中的一种； 辅助表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚。所述抛光液的制备方法将铈的氧化物和氧化铝加入到搅拌分散器中，先加入部分去离子水和润湿调节剂，搅拌分散均勻后，再加入分散剂、分散稳定剂和辅助表面活性剂，搅拌均勻，再加入余量的去离子水，继续搅拌得到分散乳化均勻的浆料，然后加入PH值调节剂，调节浆料的PH值至2 5，经超声波分散后进行筛分，形成均勻的悬浮液，即得到所述陶瓷插芯表面精密加用抛光液。所述pH值调节剂为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种，部分去离子水的量是指低于去离子水总量的一半的水量。本专利技术的技术要求和说明1、在磨料配比选择试验中，当抛光磨料仅用CeO2时，抛光效率较低，但表面效果较好 (粗糙度Ra达到lOnm)；随着Al2O3用量增大，抛光效率随之提高，表面粗糙度随之增大；当抛光磨料仅用Al2O3时，抛光效率高，表面粗糙度也较高，达到50nm以上，即表面效果较差。 综合考虑，选用氧化铈和氧化铝的双组份混合磨料作为抛光液的研磨剂，CeOdnAl2O3的重量比在5-1 1之间，优选配比3 1。2、在磨料的粒径选择试验中，氧化铈微粉的平均粒径选用0. 1 6.0Mm，优选 0. 5 4. OMm ；氧化铝微粉的平均粒径选用0. 1 6. OMm,优选0. 5 3. OMm。粒径超出上述范围，抛光表面粗糙较大，会产生刮痕、凹陷等；若微粉粒径较小，则抛光效率太低，不能满足实际生产需要。3、在浓度选择试验中，发现抛光液的固含量过低，抛光效率就低；固含量过高，抛光液的分散体稳定性较差，分散不均勻，影响表面抛光精度。当抛光液的固含量>15%时， 抛光效率较好，达到^Onm/min以上，但表面粗糙度增大到50nm以上；当抛光液固含量 (0. 5%时，可获得较好的表面效果，但抛光效率降至20nm/min以下。综合考虑抛光效率和表面粗糙度指标，结合工艺要求，本专利技术选择抛光液的固含量在1% 15%之间，此时抛光效率在75nm/min以上，表面粗糙度小于50nm。这里的抛光液固含量主要是本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉林，梁遂芳，汪心想，
申请(专利权)人：刘玉林，
类型：发明
国别省市：
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