一種適用于氧化鎵襯底的環保研磨膏及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種適用于氧化鎵襯底的環保研磨膏及其制備方法,該研磨膏由以下各質量分數的組分組成：主磨劑0.5?10%、助磨劑0.5?10%、賦形劑10?50%、表面活性劑0.5?30%、增稠劑0.3?5%、絡合劑0.3?5%、防腐劑0.1?0.3%、消泡劑0.05?0.3%、去離子水30?80%。制備方法：將去離子水、增稠劑，攪拌后升溫，加入賦形劑、絡合劑、助磨劑，攪拌，加入表面活性劑、消泡劑，攪拌均質，形成水相；將主磨劑粉碎，形成固相；將水相和固相攪拌均質后加入防腐劑，繼續攪拌均質即得。本發明專利技術制得的研磨膏對環境和操作者友好，同時能夠緩解氧化鎵表面的解理現象。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于研磨膏
，具體涉及一種適用于氧化鎵襯底的環保研磨膏及其制備方法。
技術介紹
2013年1月，在東京舉行的“日本第3屆LED及有機EL照明展”上，田村制作所及其子公司光波公司展出了其開發的使用氧化鎵單晶（β-Ga2O3）的白色LED，其與傳統使用在藍寶石基板上制作的普通藍色LED芯片時相比，具有容易提高光輸出功率的特點，因此備受業界的廣泛關注。因為氧化鎵單晶材料屬于新型晶體材料，目前的晶體生長、超精密加工工藝等相關技術并不成熟，所以與氧化鎵襯底相關的生產技術報道并不多，即使在日本也只是展示了氧化鎵襯底的成品及其制作的LED器件，而很少涉及氧化鎵襯底制備工藝技術。研磨膏是目前晶體材料加工過程中最常見的輔料耗材之一，但是研磨膏并不具備普適性。因為不同的晶體材料其物化特性并不相同，如軟脆性的鈮酸鋰、鉭酸鋰、高硬脆的碳化硅和藍寶石、易潮解的磷酸二氫鉀、脆性易解理的氧化鎵等，利用通用的研磨膏加工上述晶體可能會發生不適的現象，所以有必要開發更科學合理的專用拋光膏。此外，市面上或早期專利涉及的某些研磨膏內包含目前較少使用或避免使用的化學藥劑，這些化學藥劑往往給人或環境帶來危害，如壬基酚聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚類表面活性劑。
技術實現思路
為了克服以上現有技術的不足，本專利技術提供了一種適用于氧化鎵襯底的環保研磨膏及其制備方法，對環境和操作者友好，同時能夠緩解氧化鎵表面的解理現象。本專利技術采用的技術方案是：一種適用于氧化鎵襯底的環保研磨膏，由以下各質量分數的組分組成：主磨劑0.5-10%、助磨劑0.5-10%、賦形劑10-50%、表面活性劑0.5-30%、增稠劑0.3-5%、絡合劑0.3-5%、防腐劑0.1-0.3%、消泡劑0.05-0.3%、去離子水30-80%。優選的，上述主磨劑為剛玉、碳化硅、人造金剛石中一種或幾種的混合物，粒徑為0.25-5μm。優選的，上述助磨劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、二甲胺、三乙醇胺、二甲基乙胺、二乙烯三胺、環己胺、二正丁胺中一種或幾種的混合物。優選的，上述賦形劑為山梨糖醇、丙三醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚甘油10、脂肪酸單甘油酯中一種或幾種的混合物。優選的，上述表面活性劑為烷醇酰胺、脂肪酰胺磺基琥珀酸單酯、N-月桂酰基肌氨酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、月桂基硫酸鈉、月桂基硫酸鉀、木質素磺酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚中一種或幾種的混合物。優選的，上述增稠劑為羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、卡拉膠、黃原膠、羥丙基瓜爾膠、卡波姆、聚丙烯酸中一種或幾種的混合物。優選的，上述絡合劑為乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺四乙酸四鈉、葡萄糖酸鈉、檸檬酸鈉中一種或幾種的混合物。優選的，上述防腐劑為凱松防腐劑。優選的，上述消泡劑為聚醚型消泡劑、硅酮類消泡劑中的一種。一種適用于氧化鎵襯底的環保研磨膏制備方法，包括以下步驟：（1）向攪拌器中加入去離子水、增稠劑，攪拌溶解后升溫至60-80℃，依次加入賦形劑、絡合劑、助磨劑，攪拌溶解，再依次加入表面活性劑、消泡劑，攪拌，均質，形成水相；（2）將主磨劑置于粉料罐中粉碎，形成固相；（3）向真空制膏機中加入水相、固相，攪拌均質后加入防腐劑，繼續攪拌均質，即得所述適用于氧化鎵襯底的環保研磨膏。各組分作用如下：主磨劑：硬度比氧化鎵的硬度高，在壓力作用下剪切去除氧化鎵襯底晶面因上一道加工工序產生的表面和亞表面損傷層。助磨劑：具有腐蝕氧化鎵晶體表面的作用，使氧化鎵形成較軟的堿式化合物，遏制被加工晶面解理斷裂的發生，幫助主磨劑更快地研磨氧化鎵晶體。表面活性劑、絡合劑和增稠劑：吸附于磨料顆粒的表面，平衡和中和磨料顆粒的表面自由能，從而使得研磨膏在配制生產過程中主磨劑顆粒不再相互粘結團聚，起到研磨膏內磨料均勻分散和防止聚集的效果；在研磨過程中吸附于被研磨粉碎的氧化鎵微細廢屑表面，并將其分散和包裹，在研磨盤（或研磨墊）和水流的共同作用下將加工廢屑帶出研磨界面；在研磨膏配制生產、研磨襯底基片過程中，提高研磨膏的黏附性和流動性，更有利于研磨膏的配制生產和研磨應用；中和研磨過程中研磨盤（或研磨墊）和襯底表面摩擦產生的電荷，進而消除工件表面被加工環境中污染物黏附的現象，提高研磨晶面質量。賦形劑，用于提高研磨膏的保濕性，并在應用過程中起到增塑、潤滑、分散和助懸的作用，并可將不同規格用途的研磨膏進行著色處理，利于分類使用。防腐劑：防止研磨膏內藥劑成分因化學變化等原因引起腐敗變質。消泡劑：消除因表面活性劑的應用而在研磨過程中產生的泡沫，避免泡沫干擾研磨工藝的順利開展。本專利技術制得的研磨膏具有以下優點：（1）采用環保組分，不添加壬基酚聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚等表面活性劑，對環境和操作者友好；（2）適用于氧化鎵襯底，能夠緩解氧化鎵表面的解理現象，填補了現有技術的空白。附圖說明圖1是實施例5 研磨前晶片表面形貌圖；圖2是實施例5研磨后晶片表面形貌圖；圖3是實施例6 研磨前晶片表面形貌圖；圖4是實施例6 研磨后晶片表面形貌圖；圖5是實施例7 研磨前晶片表面形貌圖；圖6是實施例7 研磨后晶片表面形貌圖。具體實施方式下面通過具體實施方式對本專利技術作進一步詳細說明。實施例1一種適用于氧化鎵襯底的環保研磨膏，由以下各質量分數的組分組成：碳化硅0.5%（粒徑為0.5μm）、環己胺0.5%、丙三醇17.75%、木質素磺酸鹽0.5%、羥乙基纖維素0.3%、檸檬酸鈉0.3%、凱松防腐劑0.1%、硅酮二乙醇消泡劑0.05%、去離子水80%。制備方法，包括以下步驟：（1）向攪拌器中加入去離子水、羥乙基纖維素，以60r/min速率攪拌10分鐘，溶解后升溫至60℃，依次加入丙三醇、檸檬酸鈉、環己胺，以150r/min速率攪拌溶解，再依次加入木質素磺酸鹽、硅酮二乙醇消泡劑，以150r/min速率攪拌20分鐘，以1500r/min速率均質10分鐘，形成水相；（2）將碳化硅置于粉料罐中粉碎，形成固相；（3）向真空制膏機中加入水相、固相，30℃溫度下以300r/min速率攪拌20分鐘，再以1500r/min速率均質10分鐘，加入凱松防腐劑，1500r/min速率均質10分鐘，再以15r/min速率攪拌20分鐘，即得所述適用于氧化鎵襯底的環保研磨膏。采用本實施例制得的研磨膏，在精密研磨機上研磨氧化鎵襯底基片，晶片的表面粗糙度由65nm降至7nm，表面的解理現象得到明顯緩解。實施例2一種適用于氧化鎵襯底的環保研磨膏，由以下各質量分數的組分組成：剛玉10%（粒徑為5μm）、二甲胺10%、聚丙二醇10%、N-月桂酰基肌氨酸鈉29.4%、黃原膠2%、卡波姆3%、葡萄糖酸鈉5%、凱松防腐劑0.3%、硅酮二乙醇消泡劑0.3%、去離子水30%。制備方法，包括以下步驟：（1）向攪拌器中加入去離子水、黃原膠、卡波姆，以240r/min速率攪拌30分鐘，溶解后升溫至80℃，依次加入聚丙二醇、葡萄糖酸鈉、二甲胺，以300r/min速率攪拌溶解，再依次加入N-月桂酰基肌氨酸鈉、硅酮二乙醇消泡劑，以300r/min速率攪拌40分鐘，以15000r/min速率均質30分鐘，形成水相；（2）將剛玉置于粉料罐中粉碎，形成固相；（3）向真空制膏機中加入水相、固相，60℃溫度下以600 r/min速率攪拌40分鐘，再以15000r\本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種適用于氧化鎵襯底的環保研磨膏，其特征在于，由以下各質量分數的組分組成：主磨劑0.5?10%、助磨劑0.5?10%、賦形劑10?50%、表面活性劑0.5?30%、增稠劑0.3?5%、絡合劑0.3?5%、防腐劑0.1?0.3%、消泡劑0.05?0.3%、去離子水30?80%。

【技術特征摘要】
1.一種適用于氧化鎵襯底的環保研磨膏，其特征在于，由以下各質量分數的組分組成：主磨劑0.5-10%、助磨劑0.5-10%、賦形劑10-50%、表面活性劑0.5-30%、增稠劑0.3-5%、絡合劑0.3-5%、防腐劑0.1-0.3%、消泡劑0.05-0.3%、去離子水30-80%。2.根據權利要求1所述的一種適用于氧化鎵襯底的環保研磨膏，其特征在于：所述主磨劑為剛玉、碳化硅、人造金剛石中一種或幾種的混合物，粒徑為0.25-5μm。3.根據權利要求1所述的一種適用于氧化鎵襯底的環保研磨膏，其特征在于：所述助磨劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、二甲胺、三乙醇胺、二甲基乙胺、二乙烯三胺、環己胺、二正丁胺中一種或幾種的混合物。4.根據權利要求1所述的一種適用于氧化鎵襯底的環保研磨膏，其特征在于：所述賦形劑為山梨糖醇、丙三醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚甘油10、脂肪酸單甘油酯中一種或幾種的混合物。5.根據權利要求1所述的一種適用于氧化鎵襯底的環保研磨膏，其特征在于：所述表面活性劑為烷醇酰胺、脂肪酰胺磺基琥珀酸單酯、N-月桂酰基肌氨酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、月桂基硫酸鈉、月桂基硫酸鉀、木質素磺酸鹽、脂肪醇聚氧乙...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃傳錦，周海，顧斌，徐曉明，龔凱，
申請(專利權)人：鹽城工學院，
類型：發明
國別省市：江蘇;32