[发明专利]一种采用纳米聚集结构磨料的固定磨料抛光布

说明书

技术领域

本发明涉及硬脆性材料表面精密加工用抛光工具，特别是一种采用纳米聚集结构磨料的固定磨料抛光布及其加工方法。

背景技术

目前，各种微电子基板材料(如Si、SiC、玻璃等材料的基板)，SiO₂绝缘膜及微电子元器件的超精密加工普遍采用纳米磨料抛光液，最常用的为纳米氧化硅抛光液。但由于抛光液(游离磨料)的使用所带来一系列的环境问题，固定磨料的加工日益得到重视。在固定磨料工具中，固定磨料抛光布最容易实现超精密表面的加工。固定磨料抛光布主要由抛光布基材及固定于基材中的磨料构成，但目前的固定磨料抛光布的加工效率和表面加工质量，都不如现行的游离磨料加工。究其原因，与抛光布所采用的磨料有着直接的关系。由于纳米级磨料很难均匀添加到抛光布中，而且易陷入抛光布基材，加工效率低。目前采用的大多是由粉粹法制成的不规则形状的硬质的传统磨料。粒径通常在亚微米，与现行纳米抛光液的加工表面相比，容易划伤加工表面，影响表面加工质量。此外，为了提高化学去除作用，固定磨料抛光布通常需要与化学溶液并用，比如Si基板通常采用pH10的碱性水溶液，加工中容易与空气中的CO₂反应，pH值不易控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用纳米聚集结构磨料的固定磨料抛光布，其采用纳米聚集结构的微米级球形粒子作为固定磨料抛光布的磨料，纳米子粒子可以保证表面加工质量，微米级粒径既可以避免纳米子粒子陷入抛光布基材，保证加工效率，又有利于均匀抛光布的制备，功能性添加材料可以提高不同的被加工工件的材料的加工性能。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种采用纳米聚集结构磨料的固定磨料抛光布，其特征在于：由抛光布基材及均匀分布于抛光布基材中的磨料构成，该固定磨料为纳米聚集结构磨料，该纳米聚集结构磨料为由纳米子粒子聚集而成的微米级球形磨料。

而且，所述的抛光布基材为聚氨酯等粘弹性材料。

而且，所述的抛光布的固定磨料添加率为6voL％-50vol％，气孔率10vol％-50vol％。

而且，所述的纳米聚集结构磨料的纳米子粒子的粒径为1-80nm，以细孔容积为0.1-5cm³/g的聚集密度聚集成粒径为1-20um左右的微米级球形磨料。

而且，所述的纳米聚集结构磨料的超微细孔的孔径为1-80nm。

而且，所述的纳米聚集结构磨料为纳米聚集氧化硅、纳米聚集氧化铝、纳米聚集氧化铈或多晶金刚石等。

而且，所述的纳米聚集氧化硅磨料中还含有碱性纳米材料。

而且，所述的碱性纳米材料为KOH等无机碱，或对二氮己环或胺类化合物等的有机碱。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明的固定磨料抛光布，采用纳米聚集结构磨料，其为由纳米粒子聚集的微米级球形磨料，微米级球形磨料可以使纳米粒子不易陷入粘弹性材料的抛光布基材中，在保证良好的表面光洁度的同时，充分发挥加工作用，此外微米粒子附近的空间—容屑槽，可以保证磨屑的排除，有利于实现高效去除。

2、本发明的固定磨料抛光布，其纳米聚集结构磨料为含有1-80nm超微细孔结构的粒子，比同粒径的传统的实心结构的磨料的机械强度低，硬度小，所以通常机械去除作用低，有利于减小对被加工表面的划伤，和亚表面的机械损伤。

3、本发明的固定磨料抛光布，其纳米聚集结构磨料的粒子通常比传统磨料的比表面积大，表面活性强，具有较强的化学去除作用，有效的提高了加工效率。

4、本发明的固定磨料抛光布，还可向纳米聚集结构氧化硅磨料中加入纳米碱性材料，如KOH等无机碱或胺类化合物等有机碱，在Si基板的加工中，用去离子水代替碱性水溶液的抛光溶液，不仅可以提高Si基板的去除率，和表面光洁度，还能提高KOH的使用效率。减轻环境负担。能提高氧化硅磨料的化学去除作用。

附图说明

图1为本发明固定磨料抛光布的结构和加工原理示意图；

图2为本图1中纳米聚集磨料的放大图(结合工作原理示意图)；

图3为现行纳米氧化硅抛光液与纳米聚集氧化硅抛光液加工特性对比；

图4为现行天然氧化硅磨料和纳米聚集氧化硅的固定磨料抛光布的加工性能比较。

附图标记说明：