固结磨料研磨蓝宝石单晶过程中研磨液的作用

固结磨料研磨蓝宝石单晶过程中研磨液的作用

蓝宝石单晶因其优越的物理、光学性能，被广泛应用于发光二极管衬底材料和固态激光发光介质，并逐步成为下一代手机面板的首选，目前已在手机上试产。蓝宝石的普遍应用对它的超光滑无损伤表面加工提出了更高要求，但蓝宝石单晶因硬度高、化学性能稳定，属于典型的难加工材料。

目前，对于单晶蓝宝石的加工需采用切片、倒角、研磨、抛光等多道工序完成，其中研磨加工是工件获得良好平面度、保证抛光质量和效率的关键工序，也是专家学者研究的热点。单晶蓝宝石的研磨一般利 用 逐 级 减 小 研 磨 液 中 Ｂ４Ｃ 磨 料的粒径，控制研磨的进给量，来获得较好的表面粗糙度。由于研磨过程中，硬度较大的磨料在工件和研磨盘之间滚轧，容易造成较大的表面损伤层，增加了抛光时间；另外研磨液中磨料利用率低、耗费大、还污染环境。目前，固结磨料由于可依靠凸起的磨粒实现材料的微量切除而成为了高效低损伤 加 工 的 有 效 手 段。等采 用超 声 辅助的金刚石树脂砂轮对单晶蓝宝石进行磨削，获得了０．４～０．６μｍ的 表 面 粗 糙 度。Ｋｉｍ 等使用固结的金刚石研磨垫并在研磨液中加入氧化铝磨料双面研磨蓝宝石工件，利用氧化铝磨粒对研磨垫的修整 实 现 了的材料去除速率。固结磨料加工中，研磨抛光液的化学作用也不容忽视。等利用固结磨料抛光硅衬底，比较了不同抛光液对材料去除率和表面质量的影响，发现抛光液组份和ｐＨ 值的改变对抛光效果具有较大影响，从而推断抛光液与工件表面具有一定的化学作用。居 志 兰 等研究了固结磨料抛光水晶中，抛光液中的化学物质可以软化水晶玻璃表面表层，从而有利于材料去除速率的提高。但由于蓝宝石的高化学稳定性，蓝宝石晶片研磨过程中的研磨液的化学作用尚未见报道。

采用自制的金刚石固结磨料研磨垫对蓝宝石晶片进行研磨实验，通过改变研磨液的成份，探究研磨 液 在 固 结 磨 料 研 磨 蓝 宝 石 晶 体 中 的 作用，并借助光电子能谱仪分析研磨液对蓝宝石表面的化学作用，探索固结磨料研磨蓝宝石晶体的材料去除机理，为加工工艺的优化提供了理论指导。