固結磨料研磨藍寶石單晶過程中研磨液的作用

藍寶石單晶因其優越的物理、光學性能，被廣泛應用于發光二極管襯底材料和固態激光發光介質，并逐步成為下一代手機面板的首選，目前已在手機上試產。藍寶石的普遍應用對它的超光滑無損傷表面加工提出了更高要求，但藍寶石單晶因硬度高、化學性能穩定，屬于典型的難加工材料。

目前，對于單晶藍寶石的加工需采用切片、倒角、研磨、拋光等多道工序完成，其中研磨加工是工件獲得良好平面度、保證拋光質量和效率的關鍵工序，也是專家學者研究的熱點。單晶藍寶石的研磨一般利 用 逐 級 減 小 研 磨 液 中 Ｂ４Ｃ 磨 料的粒徑，控制研磨的進給量，來獲得較好的表面粗糙度。由于研磨過程中，硬度較大的磨料在工件和研磨盤之間滾軋，容易造成較大的表面損傷層，增加了拋光時間；另外研磨液中磨料利用率低、耗費大、還污染環境。目前，固結磨料由于可依靠凸起的磨粒實現材料的微量切除而成為了高效低損傷 加 工 的 有 效 手 段。等采 用超 聲 輔助的金剛石樹脂砂輪對單晶藍寶石進行磨削，獲得了０．４～０．６μｍ的 表 面 粗 糙 度。Ｋｉｍ 等使用固結的金剛石研磨墊并在研磨液中加入氧化鋁磨料雙面研磨藍寶石工件，利用氧化鋁磨粒對研磨墊的修整 實 現 了的材料去除速率。固結磨料加工中，研磨拋光液的化學作用也不容忽視。等利用固結磨料拋光硅襯底，比較了不同拋光液對材料去除率和表面質量的影響，發現拋光液組份和ｐＨ 值的改變對拋光效果具有較大影響，從而推斷拋光液與工件表面具有一定的化學作用。居 志 蘭 等研究了固結磨料拋光水晶中，拋光液中的化學物質可以軟化水晶玻璃表面表層，從而有利于材料去除速率的提高。但由于藍寶石的高化學穩定性，藍寶石晶片研磨過程中的研磨液的化學作用尚未見報道。

采用自制的金剛石固結磨料研磨墊對藍寶石晶片進行研磨實驗，通過改變研磨液的成份，探究研磨 液 在 固 結 磨 料 研 磨 藍 寶 石 晶 體 中 的 作用，并借助光電子能譜儀分析研磨液對藍寶石表面的化學作用，探索固結磨料研磨藍寶石晶體的材料去除機理，為加工工藝的優化提供了理論指導。