[发明专利]LED衬底加工用研磨液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于精密研磨加工领域，具体应用于光电行业LED制造中硅、碳化硅、蓝宝石等衬底的精密高效研磨抛光。

背景技术

LED产品具有小型化、省电、低发热、耐震、使用寿命长、光电转换效能高、单色发光及反应速度快等优点，广泛见于日常生活中，如家用电器的指示灯，汽车后防雾灯、LED显示屏等。LED通常采用硅、碳化硅、蓝宝石作为衬底制造。LED制造过程中，必须对其衬底表面进行极其精密的研磨抛光，加工质量要求非常高，如表面粗糙度值Ra须达到纳米级且表面无微小划痕等，为了达到这种要求通常采用研磨液研磨的方法。

根据具体使用要求的不同，研磨液可以选取水性和油性溶剂做为研磨分散介质，针对要解决的技术问题，设计相对应的技术方案。

例如，北京国瑞升提出的中国专利申请200710177815.7揭示了一种水性金刚石研磨液及其制备方法，根据该专利申请，采用单一的金刚石作为磨料加工LED衬底、光学仪器、玻璃、陶瓷、宝石等硬脆材料。河北工业大学刘玉玲等提出的专利申请 200610013981.9揭示了一种蓝宝石衬底材料的抛光液，该专利申请应用硅溶胶作为磨料对蓝宝石衬底进行研磨抛光。

众所周知，金刚石是世界上硬度最高的物质，用其作为磨料研磨LED衬底可以实现高效的研磨抛光，但是往往会造成较高的表面粗糙度，表面出现细小划痕和微裂纹。在研磨加工过程中，一部分磨粒在研磨压力的作用下用露出的尖端刻划工件表面进行微切削加工；另—部分磨粒则产生滚轧效果。由于微米级金刚石硬度比LED衬底硬度值高，从而使得衬底表面在研磨加工过程中易产生脆性崩碎形成切屑，从而导致表面加工质量不高。

非金刚石纳米级抛光材料，如：氧化铝、氧化硅、氧化铈、氧化铬等，粒度细，且硬度值低，对工件表面的作用力很小，可以有效的减少金刚石在加工过程中所产生的加工缺陷问题，但加工效率却差强人意。因此，为了满足LED衬底的加工要求，还有必要寻求新的解决途径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种研磨液及其制备方法，通过在金刚石微粉中复合加入硬度比金刚石低的非金刚石纳米级抛光材料，实现微米级金刚石和非金刚石纳米级抛光材料在加工LED衬底材料方面的优势互补，从而解决目前微米级金刚石在加工LED衬底片过程中出现的工件表面粗糙度值较高、有细小划痕与微裂纹等表面加工缺陷，同时也解决仅应用非金刚石纳米级抛光材料作为磨料在加工LED衬底片过程中出现的材料去除速率低的问题。

为了解决上述技术问题采用以下技术方案：一种LED衬底加工用研磨液，包括溶剂、添加剂和研磨剂，研磨剂由金刚石微粉及非金刚石纳米级抛光材料组成；金刚石微粉，纯度为99%以上，粒度为：W0.5~ W20；非金刚石纳米级抛光材料为氧化铝、氧化硅、氧化铈、氧化铬中的任意一种或任意几种的混合物，粒度为10~100nm，纯度为99%以上。

一种水性研磨液由以下原料按重量比制备而成：金刚石微粉0.1～2份、润湿剂0.01～2份、分散剂1～6份、悬浮剂0.2～10份、非金刚石纳米级抛光材料0.5~5份、去离子水75～99份。

制备方法如下：1）按重量份选取原料备用；2）取润湿剂加入金刚石微粉中，搅拌并超声20～30min，充分润湿金刚石微粉颗粒表面；3）取去离子水、分散剂混合，并与润湿后的金刚石微粉混合，并用超声波分散10～30min；4）取上述金刚石混合液体，加入悬浮剂，搅拌并超声分散15～20min；5）取上述分散均匀的液体，加入所述的非金刚石纳米级抛光材料，并用超声波细胞粉碎机分散混合液体10～30min后即制备成水性研磨液。

所述的润湿剂、分散剂、悬浮剂为分析纯；所述的润湿剂为柠檬酸、草酸、丙三醇、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、N，N-二甲基十二烷基胺丙基磺酸内铵盐中的任意一种或任意几种的混合物；所述的分散剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、六偏磷酸钠、1，2-丙二醇、二甘醇、乙二醇、聚乙二醇、硅烷偶联剂、烷基酚与环氧乙烷的缩合物、烷基酚聚氧乙烯醚中的任意一种或任意几种的混合物；所述的悬浮剂为黄原胶、明胶、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、多聚磷酸钠中的任意一种或任意几种的混合物。

一种油性研磨液由以下原料按重量比制备而成：金刚石微粉0.1~3份、表面活性剂0.1~2份、非金刚石纳米级抛光材料0.2~3份、分散剂0.8~5份、低碳链烃类溶剂油或轻质矿物油87~99份。