[发明专利]一种蓝宝石衬底抛光液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及抛光液制备技术领域，特别是指一种蓝宝石衬底抛光液的制备方法。

背景技术

抛光液是一种不含任何硫、磷、氯添加剂的水溶性抛光剂，抛光液具有良好的去油污、防锈、清洗和增光性能，能使金属制品超出原有光泽。蓝宝石衬底抛光液是一种以高纯度硅粉为原料，经特殊工艺生产出的一种高纯度低金属离子型抛光产品，主要用于蓝宝石衬底的抛光，还可广泛用于多种材料纳米级的高平坦化抛光。

对于制作LED芯片来说，衬底材料的选用是首要考虑的问题。第三代半导体GaN基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。因此，大多数工艺一般都采用蓝宝石作为衬底。蓝宝石衬底表面需要满足超光滑的要求，器件的生长质量很大程度上依赖于蓝宝石衬底表面的加工。

随着光电技术的飞速发展，光电产品对蓝宝石衬底材料的需求量日益增加，为了满足蓝宝石光学器件发展的需要，蓝宝石化学机械抛光机理及技术成为亟待解决的重要问题。

蓝宝石衬底抛光液主要用于蓝宝石衬底的抛光。目前国内蓝宝石批量生产中所使用的抛光液大部分靠进口，原因之一就是国内传统抛光液制备方法带来的环境污染等负面影响太严重，传统复配和机械搅拌等制备方法容易导致有机物、金属离子、大颗粒等有害物质对环境的污染；另外，抛光液再利用率低、成本高、且易划伤抛光片、不易回收。

发明内容

本发明提出一种蓝宝石衬底抛光液的制备方法，解决了现有技术中抛光液杂质多、易划伤抛光片、再利用率低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种蓝宝石衬底抛光液的制备方法，其方法步骤如下：

(1)采用膜过滤设备去除硅溶胶原料中的金属离子和其他杂质；

(2)在真空负压状态下将上述过滤后的浓度为48％～50％的硅溶胶加入密闭反应罐中；

(3)在真空负压状态下将稳定剂加入密闭反应罐中；

(4)在真空负压状态下将PH值为8.0～8.5的增效剂加入密闭反应罐中；

(5)将密闭反应罐中的液体在负压翻滚状态下充分搅拌60分钟，混合均匀后进行灌装。

作为优选，所述密闭反应罐在使用前采用超纯水在真空负压翻滚状态下清洗六遍；所述密闭反应罐采用无污染的亚克力材料制成。

作为优选，所述步骤(1)中的膜过滤设备采用100纳米级陶瓷膜过滤系统。

作为优选，所述步骤(3)中加入的稳定剂重量占抛光液总重量的0.5％～0.8％。

作为优选，所述步骤(4)中加入的增效剂重量占抛光液总重量的0.2％～0.6％。

作为优选，所述稳定剂为碳酸胍。

作为优选，所述增效剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚、乳化剂OP-10和超纯水按质量比1:1:1的比例混合制备而成。

作为优选，所述步骤(2)中的硅溶胶是粒径为80nm～90nm、胶粒形状为球形、分散度小于0.001、莫氏硬度为6的二氧化硅溶胶。

本发明所述蓝宝石衬底抛光液的制备方法全程均在万级洁净间内进行，保证了产品的生产环境安全，避免外界灰尘、悬浮颗粒进入生产线。

本发明的有益效果为：

采用陶瓷膜过滤设备对硅溶胶原材料中的金属离子和其他杂质进行过滤，能避免有机物、金属离子、大颗粒等有害污染物混入反应罐内；

采用非金属80～90纳米折叠滤芯对硅溶胶进行过滤，避免了大于100纳米的硅溶胶进入最终抛光液产品中，从而避免了大粒径硅溶胶对抛光片的划伤；

通过加入稳定剂能够改善抛光液的稳定性，稳定剂可以包裹硅溶胶，加大硅溶胶之间的空位电阻，使胶体研磨料在适当提高PH值的情况下能长期稳定存在，避免了硅溶胶在PH值大于11时产生分解的情况；

通过加入增效剂，能够使生产出的抛光液产品流动性增大，使得抛光过程中抛光机与抛光垫之间充分接触，提高抛光片的良率；

选用亚克力材料生产密闭反应罐，能有效杜绝抛光液接触金属离子等有害污染物。

本发明所述方法制备的碱性蓝宝石衬底抛光液，对抛光设备无腐蚀作用，抛光液使用完毕经处理过后，还可用作建筑涂料添加剂使用，解决了传统酸性抛光液易凝胶、不易回收等诸多问题。