[发明专利]具有自修正功能的固结磨料研磨抛光垫及制备方法

说明书

技术领域：

本发明的具有自修正功能的固结磨料研磨抛光垫及制备方法，涉及超精密研磨与抛光加工技术领域。

背景技术：

由于TD-SCDMA等标准的推广、数字家电及网络市场的需求推动，中国的半导体市场在2008年将达到686亿美元的规模。LED高效、易于驱动、小巧、轻薄、坚固耐用、噪音低并且成本低等原因，成为便携式电子设备(手机等)的彩色显示屏和装饰灯照明提供照明的理想选择，因而，对其衬底材料蓝宝石(Al₂O₃)的需求猛增。互联网与移动通讯等高新技术的迅猛发展，对激光晶体(如红宝石、钛宝石、YVO₄晶体等)、非线性光学晶体(如KDP、KTP、BBO、LBO)、压电晶体(水晶、铌酸锂、钽酸锂晶体)、计算机硬盘基片等的需求量不断增加。由于硬盘存储密度和运转速度的不断提高，对其基片的磁头的加工精度和表面质量提出了越来越高的要求。上述材料及元件大都采用研磨抛光作为其终加工的唯一手段。传统的研磨抛光液由磨粒、pH调节剂、氧化剂等组份构成。然而，传统的游离磨料研磨抛光存在一些系统固有的缺点：磨盘转速快时，磨料产生飞溅，造成磨料的浪费和加工效率的低下；废液处理成本高；磨料在抛光盘上是随机分布的，其分布密度不均，造成研磨切削量的不均，工件面形精度难以控制。采用固结磨料研磨抛光，有较高的加工效率和工件表面质量，减少研磨抛光废液的处理量，减轻了环境污染。另外，对于研磨抛光垫，国内外研究的也较少。美国专利7217179及格7198544公开了2种化学机械抛光垫，前者抛光垫中含有水溶性粒子，后者在抛光上开有测量窗口，但均未提及自修正功能。韩国jae young choi等人在a study on polishing of molds using hydrophilic fixed abracie pad(Iitl.J.Mach.Tool Manufac.2004，(44)：1143)文章中提出了一种具有自修正功能的抛光垫，其中所用的磨料为1000目左右的大尺寸磨料，虽然研磨抛光垫不易堵塞，但加工后工件的表面粗糙度偏高，抛光垫中含有过多未参与光固化过程的聚合物，含导致光固化过程不彻底、影响抛光垫基体支持磨料的能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种研磨抛光性能稳定，具有自修正功能，适用于精密加工的具有自修正功能的固结磨料研磨抛光垫及制备方法。

一种具有自修正功能的固结磨料研磨抛光垫，由磨料层、刚性层组成，其特征在于所述的磨料层组份及质量百分比如下：

粒度在1纳米～40微米的磨料                1～20％

聚丙烯酸酯类的预聚物                     20～80％

自由基光引发剂                           1～3％

聚二甲基硅氧烷或丙烯酸聚合物             0～2％

体系交联密度性能调节添加剂               0～20％

丙烯酸酯化的活性稀释剂                   5～40％

粒度在1纳米～40微米之间的磨料是构成研磨抛光垫的重要组份，在研磨抛光过程中起到去除工件表面材料的作用。而工件表面材料的去除率与磨料的种类及粒度相关，本发明中选择粒度在1纳米～40微米之间的磨料的目的，就是控制其去除速率在合理的范围。本发明中的磨料为金刚石，二氧化硅、二氧化铈、三氧化二铝、碳化硅等中的一种或其中的二种或二种以上的组合。其中金刚石可以是负氧爆轰合成的纳米金刚石、爆炸合成的纳米金刚石，或静压法合成金刚石，经粉碎整形后得到，其粒度在1纳米～40微米之间，其它种类的磨料粒度均在10纳米～40微米之间。上述磨料，如预先经过机械化学表面改性，实现磨料表面从亲水性向亲油性的转变，使磨料与聚合物体系有更好的相容性，效果更佳。经表面后处理加入到上述基体中去，可改善磨粒与基体之间的相容性与界面结合强度，从而提高研磨抛光垫的性能。