[发明专利]光学电子行业专用锆铝复合研磨微粉及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及研磨材料，即一种光学电子行业专用锆铝复合研磨微粉及其制作方法。

背景技术

研磨材料是工业领域应用较广泛的一类新材料，主要有氧化铝、碳化硅、金刚石等，据全国磨料磨具协会专家统计，近年来，随着工业领域的快速发展，磨料的需求不断增长。美国2012年市场销售 1.4亿美元，平均每年的增长率达20%；欧盟市场2012年的销售额达到了1.8亿欧元，增 长率也在15%以上；亚洲市场以中国、日本、韩国为主，2012年销售额折合人民币达15亿，全球市场折合人民币可达50亿。随着高科技领域的发展，对高性能的研磨材料的需求将不断增加，据不完全统计2012年仅精密研磨抛光微粉需求可达到10亿人民币，预计2013年增长10%以上，达到11亿元。

我国是研磨材料生产大国，一方面每年出口大量的中低档次的磨料微粉，另一方面，芯片所需的高性能磨料微粉需要进口。据海关统计，我国去年进口高性能磨料微粉约 6000吨左右，价值2亿元人民币。而出口中低档次磨料近5亿元，高端产品仅几千万人民币。国内生产厂家生产的产品大多以中低档的颗粒状刚玉材料为主。

随着光学电子行业的飞速发展，计算机芯片等的微观尺寸不断微细化，对抛光精度要求越来越高，芯片上极其微小的高度差异都可能使IC布线图案发生变形、扭曲，导致绝缘层绝缘能力降低，所以要求其具有光滑平整的表面形状，因此对研磨微粉的品质提出了更高的要求。以致高性能的研磨微粉的市场需求不断增加，在研磨材料中所占的比例不断扩大，特别是在硅片中后期的研磨抛光过程中，对表面质量要求非常高，不得有丝毫划痕，这就要求微粉粒度分布要均匀，颗粒形状要圆滑，不得有棱角尖状物。这些都对研磨微粉的技术指标提出了更高的要求。高级研磨微粉主要用于光学电子材料的研磨抛光，如：半导体材料、压电晶体材料、单晶硅、多晶硅、光学玻璃的精密研磨和抛光。电子材料在研磨抛光中对研磨微粉质量要求非常高，不得有丝毫划痕，同时还要保持一定的研磨效率，这就要求微粉颗粒分布要集中，均匀，颗粒形状要圆滑，润滑性要好，从而保证光学或电子元件的研磨抛光效果达到优良的表面质量。

目前此类高级研磨微粉产品的进口价格为3万元/吨，价格昂贵，市场无法接受，因此，如何制备磨削速度快、被抛表面精度高、生产成本较低的新型研磨抛光材料是当前半导体和微电子领域的重点研究内容之一。

锆铝复合研磨微粉主要应用于半导体、单晶硅、多晶硅、压电晶体、光学器件等的研 磨、抛光，具有抛光精度高、适应性强，研磨性能稳定等优点，使得研磨抛光过程中不易损伤工件、表面无明显划痕。其特殊的复混工艺使得该产品在国内一直是空白。

发明内容

    本发明的目的是提出一种光学电子行业专用锆铝复合研磨微粉及其制作方法。

本发明制作方法的步骤如下：

一、对电熔氧化铝、硅酸锆两种主要原材料，分别经进行精选，确保原料结晶好、颜色白、无杂质，电熔氧化铝原料中氧化铝的含量要大于99%，粒径小于300目，硅酸锆原料中硅酸锆的含量要大于98%，粒径小于350目；

二、球磨、圆化和水洗：A：氧化铝球磨：用不锈钢磨球；料球重量比为3:1，通过PLC控制，研磨-时间转速曲线为正弦曲线，球磨机最高转速为3-5转/每分钟，一个研磨周期为一小时；

圆化，圆化罐为上下都尖的双锥筒体，筒体内壁有弹性，弹性层上均匀分布有许多的凸起，筒体中装有许多小橡胶球，球磨好的微粉再放入圆化罐中研磨0.5小时，形成国标1200号以下的研磨微粉圆片状结构；最大可能的减少颗粒的棱角和尖角，形成比较圆润规整的结构，保证颗粒均匀，无异形，无大粒；圆化后放入酸洗池内加盐酸酸洗；

B: 硅酸锆球磨：采用氧化锆研磨球，料球重量比为3:1，通过PLC控制，研磨时间转速曲线为正弦曲线，球磨机最高转速为3-5转/每分钟，一个研磨周期为一小时，形成国标1200号以下的研磨微粉圆片状结构；最大可能的减少颗粒的棱角和尖角，形成比较圆润规整的结构，保证颗粒均匀，无异形，无大粒；磨完后放入酸洗池内加硫酸酸洗；

三、溢流分级，在分级溢流罐中进行，同时采取如下两项措施：