[发明专利]一种复合磨粒抛光液及其制备方法

说明书

本发明提供了一种复合磨粒抛光液及其制备方法，所述抛光液包括质量分数为0.01％‑60％的复合磨粒、37％‑99.97％的水、0.01％‑2％的分散剂和0.01％‑1％的pH值调整剂；所述复合磨粒为核壳结构，所述复合磨粒的内核为聚苯乙烯微球，所述聚苯乙烯微球的表面负载有软质磨粒和硬质磨粒。制备上述抛光液的方法包括向聚苯乙烯微球分散液中加入软质磨粒溶液和硬质磨粒溶液，然后进行加热搅拌反应得到复合磨粒溶液，经洗涤，离心去除液相后，再加入去离子水、分散剂和pH值调整剂，调节组分含量，得到复合磨粒抛光液。上述制备方法步骤简单、原料易得，制备得到的抛光液抛光速率高，可极大提高亚纳米级尺度的表面平整度。

技术领域

本发明涉及表面处理技术领域，尤其涉及一种化学机械抛光领域，具体为复合磨粒抛光液及其制备方法。

背景技术

随着科技的进步，光学元器件、电子元器件日趋向高集成度、高精度发展，对材料的表面加工精度提出了更高的要求。各类光学玻璃、面板玻璃的表面精密加工是提高材料的精度、实现其高值化应用的基础和关键技术。目前，普遍采用化学机械抛光技术对器件表面进行精密抛光得到超精密表面。如将化学机械抛光技术用于电子元器件和陶瓷基衬底/面板材料，如硅晶圆、氧化锆面板、氧化物/氮化物等电路板、蓝宝石衬底等沉积、蚀刻和表面研抛工艺。化学机械抛光浆料有强烈的化学腐蚀性和物理研磨效果，是实现材料表面平坦化的有效手段。

研磨剂(磨粒)是化学机械抛光液中的主要成分，磨粒的组成和结构是影响材料抛光速率和表面品质的影响要素。氧化铈、氧化硅、氧化铝溶胶是材料表面平滑与修正常用的研磨材料，该类磨粒质地较软，有较强的氧化作用，用于研抛工序具有选择性较好、抛光速率较快、不易损伤抛光表面等优点。但是在加工硬脆材料时，该类抛光磨粒存在抛光速率较低的缺点。金刚石、碳化硼、碳化硅、立方氮化硼等硬质磨料质地硬，具有很好的物理研磨效果。但是，硬质磨料无法对一些比较复杂或者表面有较深磨痕的工件进行较好的抛光。而且，硬质磨粒的粒度的多分散性和颗粒团聚往往成为表面抛光品质恶化的主要原因，导致坏品率偏高。随着现代科技对硬质面板/衬底材料需求的增大，对该类材料的表面抛光成为摩擦学领域的研究重点课题，上述两类磨粒在处理该类材料时，都存在一定的技术问题。磨粒的复合使用，是克服单一磨料的不足的解决途径之一。通过复合使用柔性的聚苯乙烯微球、氧化铈、氧化硅、氧化铝溶胶等软质磨粒和金刚石、碳化硼、碳化硅、立方氮化硼等硬质磨料，可以综合利用硬质磨粒和软质磨粒的研抛性能，使得硬质磨料与软质磨粒复配作用于研抛表面，提高抛光效率，优化抛光品质，同时大粒径的柔性的聚苯乙烯微球还能使研磨剂流动更顺畅，磨粒更具弹性，提高表面精度。现有的复合磨料抛光液对硬质材料的抛光速率和抛光效果有待提高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种复合磨粒抛光液及其制备方法，其目的是为了提高复合磨料抛光液的抛光速率，提高复合磨料抛光液的抛光效果和适用范围。

为了达到上述目的，本发明的提供如下技术方案：

本发明提供一种复合磨粒抛光液，所述抛光液包括质量分数为0.01％-60％的复合磨粒、37％-99.97％的水、0.01％-2％的分散剂和0.01％-1％的pH值调整剂；所述复合磨粒为核壳结构，所述复合磨粒的内核为聚苯乙烯微球，所述聚苯乙烯微球表面负载有软质磨粒和硬质磨粒。

优选地，所述软质磨粒包括氧化铈、氧化硅和氧化铝中的一种或多种。

优选地，所述硬质磨粒包括纳米金刚石、碳化硼、碳化硅和立方氮化硼中的一种或多种。

优选地，所述复合磨粒中聚苯乙烯微球的质量分数为20％-98％；所述软质磨粒的质量分数为1％-40％；所述硬质磨粒的质量分数为1％-40％。

优选地，所述复合磨粒直径为110-1200nm；所述复合磨粒中聚苯乙烯微球的平均粒径为100-500nm；所述软质磨粒的平均粒径为5-100nm；所述硬质磨粒的平均粒径为10-150nm。