[发明专利]蓝宝石粗磨液

说明书

技术领域

本发明涉及蓝宝石研磨抛光技术领域，特别是一种蓝宝石粗磨液。

背景技术

蓝宝石是一种成分为a-Al₂O₃的单晶，其惰性强、具有良好的透光性和导热性，莫氏硬度高达9，仅次于莫氏硬度为10.0的金刚石，是一种优良的耐磨材料。由于这些技术特性，它被广泛应用于发光二极管LED的首选衬底材料。除此之外，其还应用于军工领域，用于导弹、潜艇、卫星、高能探测仪器、高功率激光仪器中的红外军用装置。在民用领域，蓝宝石还被用作于高档手表的屏面，使表盘清晰度更高、耐刮伤程度、耐碎屏能力更高。近年来，知名手机制造商苹果公司提出以蓝宝石单晶做为手机屏的方案，尽管由于蓝宝石屏生产技术未成熟而无法大量使用，但这一概念引领了智能手机制造商蜂拥追赶。

由于蓝宝石硬度高、化学特性稳定，其加工难，抛光效率低，加工成本高昂。为了实现对蓝宝石的抛光，初人们通过高硬度材料如金刚石粉、Al₂O₃粉等来去除材料表面的物质。专利CN 1289261 C中公布了一种光学蓝宝石晶体基片的研磨工艺。采用金刚石磨料对蓝宝石进行粗磨、精磨和抛光，但用金刚石磨料在抛光过程中很容易损伤蓝宝石的表面层，造成较深的划伤。

化学机械抛光(CMP)技术是目前实现蓝宝石晶片亚纳米级加工的最有效方法。专利CN 101544871 B公开一种微碱性蓝宝石抛光液，以硅溶胶作为蓝宝石抛光摩擦剂。在碱性料件下，硅溶胶的水和氧化硅与蓝宝石表面形成硅酸铝，在机械力的帮助下将坚硬的蓝宝石进行切削、抛光。专利CN 102358825 B中公开了一种蓝宝石晶片抛光组合物，以氧化硅、氧化铝、氧化铈或氧化锆中的一种或多种为磨料，配合抛光促进剂、合剂和抛光稳定剂。实现蓝宝石的高效无划痕抛光。专利CN 101544871 B公开了一种高效无划伤玻璃抛光液，以稀土氧化物、无定型硅酸盐作为磨料，配合高分子分散剂、多官能团加速剂，实现玻璃的高效无划伤抛光。

化学机械研磨利用极强的化学反应和高速质量传递实现蓝宝石研磨的高去除率，但处理的蓝宝石衬底材料表面去除率无法控制，过强的化学反应会在表面形成腐蚀坑。另外，抛光液中的强腐蚀剂会对设备、操作人员造成一定伤害。再者，强腐蚀抛光液的回收和后处理难度大，直接排放则污染环境。

发明内容

本发明为了解决目前蓝宝石在抛光研磨时，损伤蓝宝石的表面层，或者由于采用化学腐蚀剂造成宝石表面形成腐蚀坑，同时对操作人员的身体健康造成伤害的问题而提供的运用于机械研磨方案的一种蓝宝石粗磨液。

为达到上述功能，本发明提供的技术方案是：

一种蓝宝石粗磨液，所述粗磨液包括以下组分：

阻聚剂：0.3～1wt％；

分散剂：1～3wt％；

磨料：5～15wt％；

粉末润滑剂：1～2wt％；

余量为去离子水；

所述粉末润滑剂为石墨或六方氮化硼；所述磨料为高硬度粉末材料。

优选地，所述高硬度粉末材料为金刚石、立方氮化硼、碳化硼、碳化硅、氧化铝中的一种或几种。

优选地，所述阻聚剂为羧甲基纤维素钠、聚马来酸、聚环氧琥珀酸、聚氨基酸、马来酸酐-丙烯酸、聚丙烯酸钠、膦酸基羧酸、丙三醇、丙二醇中的一种或几种。

优选地，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十四烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十二烷基萘磺酸钠、十四烷基萘磺酸钠、三乙醇胺、硼酸酯中的一种或几种。

优选地，所述高硬度粉末材料的中位粒径D50为26～36μm。

优选地，所述粉末润滑剂的中位粒径D50为3～5μm。

优选地，所述高硬度粉末材料的含量为15wt％。

优选地，所述粉末润滑剂的含量为1.5wt％。

优选地，所述阻聚剂的含量为1wt％。

优选地，所述分散剂的含量为1wt％。