CN101428404A - 固结磨料研磨抛光垫及其制备方法 - Google Patents

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CN101428404A CNA2008102440960A CN200810244096A CN101428404A CN 101428404 A CN101428404 A CN 101428404A CN A2008102440960 A CNA2008102440960 A CN A2008102440960A CN 200810244096 A CN200810244096 A CN 200810244096A CN 101428404 A CN101428404 A CN 101428404A
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朱永伟
左敦稳
林魁
李茂�
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Abstract

一种固结磨料研磨抛光垫及其制备方法，它至少有三层组成，自底层往上依次为：弹性层(3)、刚性层(2)及磨料层(1)，其特征是所述的磨料层(1)组份及质量百分比如下：粒度在1纳米～40微米之间的磨料1～40％，聚丙烯酸酯类的预聚物20～80％，自由基光引发剂0.05～3％，聚二甲基硅氧烷/丙烯酸聚合物0～2％，性能调节添加剂0～20％，丙烯酸酯化的活性稀释剂5～40％。通过采用图形转移法制备而成，具有研磨抛光性能稳定，抛光效率高，加工后的工件表面质量高等一系列优点。

Description

固结磨料研磨抛光垫及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种超精密研磨与抛光加工技术，尤其是一种研磨抛光垫及其制备方法，具体地说是一种固结磨料研磨抛光垫及其制备方法。
背景技术
由于TD-SCDMA等标准的推广、数字家电及网络市场的需求推动，中国的半导体市场在2008年将达到686亿美元的规模。LED高效、易于驱动、小巧、轻薄、坚固耐用、噪音低并且成本低等原因，成为便携式电子设备(手机等)的彩色显示屏和装饰灯照明提供照明的理想选择，因而，对其衬底材料蓝宝石(Al2O3)的需求猛增。互联网与移动通讯等高新技术的迅猛发展，对激光晶体(如红宝石、钛宝石、YVO4晶体等)、非线性光学晶体(如KDP、KTP、BBO、LBO)、压电晶体(水晶、铌酸锂、钽酸锂晶体)、计算机硬盘基片等的需求量不断增加。由于硬盘存储密度和运转速度的不断提高，对其基片的磁头的加工精度和表面质量提出了越来越高的要求。上述材料及元件大都采用研磨抛光作为其终加工的唯一手段。传统的研磨抛光液由磨粒、pH调节剂、氧化剂等组份构成。然而，传统的游离磨料研磨抛光存在一些系统固有的缺点：磨盘转速快时，磨料产生飞溅，造成磨料的浪费和加工效率的低下；废液处理成本高；磨料在抛光盘上是随机分布的，其分布密度不均，造成研磨切削量的不均，工件面形精度难以控制。采用固结磨料研磨抛光，有较高的加工效率和工件表面质量，减少研磨抛光废液的处理量，减轻了环境污染。美国专利6672951公开了一种固结磨料抛光垫，但其固结磨料只是在一部分突起表面上。中国专利101096080也公布一种固结磨料抛光垫，但其制备是采用丝网印刷法。韩国Jae Young Choi等人在a study on polishing of moldsusing hydrophilic fixed abrasives pad(Int.J.Mach.Tool manufac.2004，(44)：1143)文章中提出一种固结磨料抛光垫，其制作方法也是印刷法。丝网印刷法不能完全转移所要印刷的形貌，而且在光固化过程中引起混合物的收缩，影响研磨抛光垫的材料去除能力。
发明内容
本发明的目的是针对目前精密超精密加工中研磨抛光大多采用游离研磨抛光液进行加工存在的污染严重，且现有的固结磨料表面形状无法满足使用要求而影响加工效率和精度的问题，提供一种研磨抛光性能稳定、加工效率高，加工后的工件表面质量高的，适用于精密超精密加工的固结磨料研磨抛光垫及其制备方法。
本发明的技术方案之一是：
一种固结磨料研磨抛光垫，它至少有三层组成，自底层往上依次为：弹性层(3)、刚性层(2)及磨料层(1)，其特征是所述的磨料层(1)组份及质量百分比如下：
粒度在1纳米～40微米之间的磨料                    1～40％
聚丙烯酸酯类的预聚物                             20～80％
自由基光引发剂                                   0.05～3％
聚二甲基硅氧烷/丙烯酸聚合物                      0～2％
性能调节添加剂                                   0～20％
丙烯酸酯化的活性稀释剂                           5～40％。
所述的磨料为金刚石、二氧化硅、二氧化铈、三氧化二铝、碳化硅、碳化硼、氧化锆中的一种、二种或二种以上的组合。
所述磨料为经过机械化学表面改性，实现了磨料表面从亲水性向亲油性转变的磨料。
所述的聚丙烯酯类预聚物是：双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯以及胺改性的环氧丙烯酸、利用油酸、亚油酸进行链改性的长脂肪环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸酯中的一种或几种的组合。
所述的自由基光引发剂是苯偶姻及其衍生物、α，α-二甲氧基-α苯基苯乙酮、二烷氧基苯乙酮、二苯甲酮、α-羟基烷基苯酮、2-甲基-1-2吗啉丙酮、2-苯基-2-二甲胺基-1-丁酮-1、双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化磷中的一种或几种的组合，在紫外光的照射下，上述自由基光引发剂发生裂解，形成能引发本发明中的丙烯酸酯化的活性稀释剂与聚丙酸酯类的预聚物聚合的活性自由基碎片。
所述的聚二甲基硅氧烷/丙烯酸聚合物是聚二甲基硅氧烷，丙烯酸或/和甲基丙烯酸的均聚物或共聚物中的一种或二种的组合。
所述的性能调节添加剂是聚甲基丙烯酸酯、丁腈树脂，聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙二醇中的一种或多种的组合。
所述的丙烯酸酯化的活性稀释剂是丙烯酸—β—羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基三乙基丙烯酸酯、β—羟乙基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸十三烷基酯、二缩/三缩乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧化双酚A双(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇双(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二乙氧基/丙氧基双丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯中的一种或多种的组合。
粒度在1纳米～40微米之间的磨料是构成研磨抛光垫的重要组份，在研磨抛光过程中起到去除工件表面材料的作用。而工件表面材料的去除率与磨料的种类及粒度相关，本发明中选择粒度在1纳米～40微米之间的磨料的目的，就是控制其去除速率在合理的范围。本发明中的磨料为金刚石、二氧化硅、二氧化铈、三氧化二铝、碳化硅、碳化硼、氧化锆等中的一种或其中的二种或二种以上的组合。其中金刚石可以是负氧爆轰合成的纳米金刚石、爆炸合成的纳米金刚石，或静压法合成金刚石，经粉碎整形后得到，其粒度在1纳米～40微米之间，其它种类的磨料粒度也均在1纳米～40微米之间。上述磨料，经过机械化学表面改性后加入到上述基体中去，可改善磨粒与基体之间的相容性与界面结合强度，从而提高研磨抛光垫的性能。
上述组份中的聚丙烯酸酯类预聚物是一类特殊的预聚物，是本发明中抛光垫的主体组份，其性能对抛光垫基体和抛光垫的性能其关键作用。此类预聚物的分子上含有丙烯酸基团，在紫外光作用下，自由基引发剂可引发其聚合固化，调节预聚物的种类与比例，可实现对研磨抛光垫基体性能的调控。本发明中的聚丙烯酸酯类预聚物是：双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯以及胺改性的环氧丙烯酸、利用油酸、亚油酸进行链改性的长脂肪环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸酯中的一种或几种的组合。
自由基光引发剂是一类特殊的光引发剂，虽然在研磨抛光中的含量不多，却是其关键组份之一。在适当的紫外光照射下，自由基光引发剂的分子发生裂解，生产活性自由基碎片，引发本发明中的聚丙烯酸酯类的预聚物及丙烯酸酯化的活性稀释剂单体的聚合固化。本发明中自由基光引发剂，是苯偶姻及其衍生物、α，α-二甲氧基-α苯基苯乙酮、二烷氧基苯乙酮、二苯甲酮、α-羟基烷基苯酮、2-甲基-1-2吗啉丙酮、2-苯基-2-二甲胺基-1-丁酮-1、双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化磷中的一种或几种的组合。
聚二甲基硅氧烷/丙烯酸聚合物是两种流动剂，本身具有较低的表面能，用来调节体系的表面能，改善体系的流动特性，消除因体系流动性不佳而导致的桔皮、刷痕和针孔等缺陷。本发明中聚二甲基硅氧烷/丙烯酸聚合物是聚二甲基硅氧烷，基于丙烯酸及/或甲基丙烯酸的均聚物或共聚物中的一种或二种的组合。
体系交联密度性能调节添加剂是一类不参与光固化过程的聚合物，适量加入可调节体系的交联密度、硬度和其它性能。本发明中体系交联密度性能调节剂是聚甲基丙烯酸酯、丁腈树脂，聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙二醇中的一种或多种的组合。
聚丙烯酸酯化的活性稀释剂与前述的聚丙烯酸酯类预聚物相类似，可在紫外光照射下，在自由基光引发剂的引发下，发生聚合固化。但与预聚物相比，聚丙烯酸酯化的活性稀释剂具有较低的粘度，可用来调节体系的粘度，使体系能更好地混合，具备适当的流动性，另外，控制活性稀释剂分子中官能团的数量，还可控制体系固化后的交联密度和其综合性能。
聚丙烯酸酯类的预聚物是一类特殊的预聚物，是本发明中抛光垫的主体组份，其性能对抛光垫基体和抛光垫的性能起关键作用。此类预聚物的分子上，含有丙烯酸基团，在紫外光作用下，自由基引发剂可引发其聚合固化，调节预聚物的种类与比例，可实现对研磨抛光垫基体性能的调控。丙烯酸酯化的活性稀释剂是丙烯酸—β—羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基三乙基丙烯酸酯、β—羟乙基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸十三烷基酯、二缩/三缩乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧化双酚A双(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇双(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二乙氧基/丙氧基双丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯中的一种或多种的组合。
本发明的技术方案之二是：
一种固结磨料研磨抛光垫的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)将磨料、聚丙烯酸酯类预聚物、丙烯酯酯化的活性稀释剂与自由基光引发剂、性能调节添加剂、聚二甲基硅氧烷/丙烯酸聚合物组份按比例充分混合均匀备用；
(2)准备一块处理干净的刚性聚合物基体作为刚性层；
(3)设计出所需的研磨抛光垫表面图案，并加工出与所设计的表面图案一致的模具；
(4)采用图形转移法将上述充分混合均匀的混合物按设计的图案转到上述刚性聚合物基体上；
(5)通过紫外光固化机，使上述混合物固化在基体上；
(6)必要时，再在刚性聚合物基体的部底粘贴一层弹性层。
上述第(6)步是根据一些应用场合的需要而增设的，这样即可形成一个完整的抛光垫。上述磨料在混合前如经过表面改性，实现磨料表面从亲水性向亲油性的转变，使磨料与聚合物体系有较好的相容性则效果更佳。机械化学改性的手段通常是高能球磨、搅拌磨、高速剪切或高频超声等。我们知道，绝大部分磨料是表面亲水性的，与高聚物体系是不相容的，会造成磨料在基体中的分布不均及磨料与基体的结合力低下，高能球磨、搅拌磨、高速剪切或高频超声过程中，磨料露出新鲜表面，由于新鲜表面上含有大量的悬挂键，加上改性过程中的局部高温，磨料与表面改性剂会产生化学反应，从而实现磨料的表面特性改变。
本发明的有益效果：
本发明的固结磨料研磨抛光垫用于半导体、LED、计算机硬盘基片及其磁头、光学部件及精密模具的超精密研磨抛光加工时，加工后的工件表面粗糙度最小可达到0.2纳米甚至以下。
本发明包括固结磨料研磨抛光垫及其制造方法，将本发明的研磨抛光垫用于研磨抛光加工时，与传统的游离磨料研磨抛光加工相比，只有表面突起中与工件相接触的磨粒才会起到切削作用，工件表面低洼处，因没有与磨料相接触而未被去除，而传统的游离磨料研磨抛光加工，因磨料可以到达工作表面的任何位置，因此，工件的所有表面都有一定的去除速率，所以，采用本发明的固结磨料研磨抛光垫进行研磨抛光加工时，可以达到更好的工件平面度与高的加工效率。本发明中采用图形转移法制备固结磨料研磨抛光垫，能够完全转移所设计的表面图案，研磨抛光时，可以提高并稳定维持抛光垫去除材料的能力，提高表面质量和加工效率。
以下是本发明的研磨抛光垫与传统游离磨料加工的对比数据。
由上表可知，选用磨料制备的固结磨料研磨抛光垫显著提高材料去除率和表面质量。所以，采用金刚石、二氧化硅、二氧化铈、三氧化二铝、碳化硅、碳化硼、氧化锆等磨料或磨料组合的效果均明显优于游离磨料的抛光效果。
附图说明
图1是本发明的抛光垫的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一。
如图1所示。
一种固结磨料抛光垫，由磨料层1、刚性层2和弹性层3组成，它由如下方法制造而成：
一、首先取下列组份充分均匀备用：
(1)粒度在1纳米～40微料的金刚石(或二氧化硅、二氧化铈、三氧化二铝、碳化硅、碳化硼、氧化锆，或者任意二种或二种以上组成，组合时各组份可采用等份配制，也可根据被加工件的性能酌性配制)20克；
(2)双酚A环氧丙烯酸酯(或酚醛环氧丙烯酸酯以及胺改性的环氧丙烯酸、利用油酸、亚油酸进行链改性的长脂肪环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸酯中的一种或几种的组合，组合时各组份可采用等份配制，也可根据被加工件的性能酌性配制)50克；
(3)苯偶姻及其衍生物(或α，α-二甲氧基-α苯基苯乙酮、二烷氧基苯乙酮、二苯甲酮、α-羟基烷基苯酮、2-甲基-1-2吗啉丙酮、2-苯基-2-二甲胺基-1-丁酮-1、双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化磷中的一种或几种的组合，组合时各组份可采用等份配制，也可根据被加工件的性能酌性配制)2克；
(4)聚二甲基硅氧烷(也可为丙烯酸或/和甲基丙烯酸的均聚物或共聚物中的一种或二种的组合，组合时各组份可采用等份配制，也可根据被加工件的性能酌性配制)1克；
(5)聚甲基丙烯酸酯(或丁腈树脂，聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙二醇中的一种或多种的组合，组合时各组份可采用等份配制，也可根据被加工件的性能酌性配制)10克；
(6)丙烯酸—β—羟乙酯(或甲基丙烯酸羟乙酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基三乙基丙烯酸酯、β—羟乙基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸十三烷基酯、二缩/三缩乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧化双酚A双(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇双(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二乙氧基/丙氧基双丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯中的一种或多种的组合，组合时各组份可采用等份配制，也可根据被加工件的性能酌性配制)20克；
二、准备一块处理干净的刚性聚合物基体作为刚性层2；
三、根据被加工材料的特点及要求，设计出所需的研磨抛光垫表面图案，并加工出与所设计的表面图案一致的模具；
四、采用图形转移法(可采用目前半导体制造业常用的图形转移法加以实现)将上述充分混合均匀的混合物按设计的图案转到上述刚性聚合物基体上；
五、通过紫外光固化机，使上述混合物固化在刚性层2上；
六、再在刚性聚合物基体的部底粘贴一层弹性层3即可制得本发明的固结磨料抛光垫。
上述磨料制备工艺中，在混合前经过表面改性，实现磨料表面从亲水性向亲油性的转变，使磨料与聚合物体系有较好的相容性则效果更佳。机械化学改性的手段通常是高能球磨、搅拌磨、高速剪切或高频超声等。我们知道，绝大部分磨料是表面亲水性的，与高聚物体系是不相容的，会造成磨料在基体中的分布不均及磨料与基体的结合力低下，高能球磨、搅拌磨、高速剪切或高频超声过程中，磨料露出新鲜表面，由于新鲜表面上含有大量的悬挂键，加上改性过程中的局部高温，磨料与表面改性剂会产生化学反应，从而实现磨料的表面特性改变。
实施例二。
一种固结磨料抛光垫，由磨料层1、刚性层2和弹性层3组成，它由如下方法制造而成：
一、首先取下列组份充分均匀备用：
(1)粒度在1纳米～40微料的金刚石(或二氧化硅、二氧化铈、三氧化二铝、碳化硅、碳化硼、氧化锆，或者任意二种或二种以上组成，组合时各组份可采用等份配制，也可根据被加工件的性能酌性配制)40克；
(2)双酚A环氧丙烯酸酯(或酚醛环氧丙烯酸酯以及胺改性的环氧丙烯酸、利用油酸、亚油酸进行链改性的长脂肪环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸酯中的一种或几种的组合，组合时各组份可采用等份配制，也可根据被加工件的性能酌性配制)80克；
(3)苯偶姻及其衍生物(或α，α-二甲氧基-α苯基苯乙酮、二烷氧基苯乙酮、二苯甲酮、α-羟基烷基苯酮、2-甲基-1-2吗啉丙酮、2-苯基-2-二甲胺基-1-丁酮-1、双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化磷中的一种或几种的组合，组合时各组份可采用等份配制，也可根据被加工件的性能酌性配制)3克；
(4)聚二甲基硅氧烷(也可为丙烯酸或/和甲基丙烯酸的均聚物或共聚物中的一种或二种的组合，组合时各组份可采用等份配制，也可根据被加工件的性能酌性配制)2克；
(5)聚甲基丙烯酸酯(或丁腈树脂，聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙二醇中的一种或多种的组合，组合时各组份可采用等份配制，也可根据被加工件的性能酌性配制)20克；
(6)丙烯酸—β—羟乙酯(或甲基丙烯酸羟乙酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基三乙基丙烯酸酯、β—羟乙基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸十三烷基酯、二缩/三缩乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧化双酚A双(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇双(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二乙氧基/丙氧基双丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯中的一种或多种的组合，组合时各组份可采用等份配制，也可根据被加工件的性能酌性配制)40克；
二、准备一块处理干净的刚性聚合物基体作为刚性层2；
三、根据被加工材料的特点及要求，设计出所需的研磨抛光垫表面图案，并加工出与所设计的表面图案一致的模具；
四、采用图形转移法(可采用目前半导体制造业常用的图形转移法加以实现)将上述充分混合均匀的混合物按设计的图案转到上述刚性聚合物基体上；
五、通过紫外光固化机，使上述混合物固化在刚性层2上；
六、再在刚性聚合物基体的部底粘贴一层弹性层3即可制得本发明的固结磨料抛光垫。
为了进一步提高加工性能，还可将上述制备所得的抛光垫的磨料表面进一步再经过表面改性，实现磨料表面从亲水性向亲油性的转变，使磨料与聚合物体系有较好的相容性则效果更佳。机械化学改性的手段通常是高能球磨、搅拌磨、高速剪切或高频超声等。我们知道，绝大部分磨料是表面亲水性的，与高聚物体系是不相容的，会造成磨料在基体中的分布不均及磨料与基体的结合力低下，高能球磨、搅拌磨、高速剪切或高频超声过程中，磨料露出新鲜表面，由于新鲜表面上含有大量的悬挂键，加上改性过程中的局部高温，磨料与表面改性剂会产生化学反应，从而实现磨料的表面特性改变。
实施例三。
一种固结磨料抛光垫，由磨料层1、刚性层2和弹性层3组成，它由如下方法制造而成：
一、首先取下列组份充分均匀备用：
(1)粒度在1纳米～40微料的金刚石(或二氧化硅、二氧化铈、三氧化二铝、碳化硅、碳化硼、氧化锆，或者任意二种或二种以上组成，组合时各组份可采用等份配制，也可根据被加工件的性能酌性配制)40克；
(2)双酚A环氧丙烯酸酯(或酚醛环氧丙烯酸酯以及胺改性的环氧丙烯酸、利用油酸、亚油酸进行链改性的长脂肪环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸酯中的一种或几种的组合，组合时各组份可采用等份配制，也可根据被加工件的性能酌性配制)80克；
(3)苯偶姻及其衍生物(或α，α-二甲氧基-α苯基苯乙酮、二烷氧基苯乙酮、二苯甲酮、α-羟基烷基苯酮、2-甲基-1-2吗啉丙酮、2-苯基-2-二甲胺基-1-丁酮-1、双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化磷中的一种或几种的组合，组合时各组份可采用等份配制，也可根据被加工件的性能酌性配制)3克；
(4)丙烯酸—β—羟乙酯(或甲基丙烯酸羟乙酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基三乙基丙烯酸酯、β—羟乙基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸十三烷基酯、二缩/三缩乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧化双酚A双(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇双(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二乙氧基/丙氧基双丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯中的一种或多种的组合，组合时各组份可采用等份配制，也可根据被加工件的性能酌性配制)40克；
二、准备一块处理干净的刚性聚合物基体作为刚性层2；
三、根据被加工材料的特点及要求，设计出所需的研磨抛光垫表面图案，并加工出与所设计的表面图案一致的模具；
四、采用图形转移法(可采用目前半导体制造业常用的图形转移法加以实现)将上述充分混合均匀的混合物按设计的图案转到上述刚性聚合物基体上；
五、通过紫外光固化机，使上述混合物固化在刚性层2上；
六、再在刚性聚合物基体的部底粘贴一层弹性层3即可制得本发明的固结磨料抛光垫。
为了进一步提高加工性能，还可将上述制备所得的抛光垫的磨料表面进一步再经过表面改性，实现磨料表面从亲水性向亲油性的转变，使磨料与聚合物体系有较好的相容性则效果更佳。机械化学改性的手段通常是高能球磨、搅拌磨、高速剪切或高频超声等。我们知道，绝大部分磨料是表面亲水性的，与高聚物体系是不相容的，会造成磨料在基体中的分布不均及磨料与基体的结合力低下，高能球磨、搅拌磨、高速剪切或高频超声过程中，磨料露出新鲜表面，由于新鲜表面上含有大量的悬挂键，加上改性过程中的局部高温，磨料与表面改性剂会产生化学反应，从而实现磨料的表面特性改变。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (9)

1、一种固结磨料研磨抛光垫，它至少有三层组成，自底层往上依次为：弹性层(3)、刚性层(2)及磨料层(1)，其特征是所述的磨料层(1)组份及质量百分比如下：
粒度在1纳米～40微米之间的磨料    1～40％
聚丙烯酸酯类的预聚物             20～80％
自由基光引发剂                   0.05～3％
聚二甲基硅氧烷/丙烯酸聚合物      0～2％
性能调节添加剂                   0～20％
丙烯酸酯化的活性稀释剂           5～40％。
2、根据权利要求1所述的固结磨料研磨抛光垫，其特征在于：所述的磨料为金刚石、二氧化硅、二氧化铈、三氧化二铝、碳化硅、碳化硼、氧化锆中的一种、二种或二种以上的组合。
3、根据权利要求1或2所述的固结磨料研磨抛光垫，其特征在于：所述磨料为经过机械化学表面改性，实现了磨料表面从亲水性向亲油性转变的磨料。
4、根据权利要求1所述的固结磨料研磨抛光垫，其特征在于：所述的聚丙烯酯类预聚物是：双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯以及胺改性的环氧丙烯酸、利用油酸、亚油酸进行链改性的长脂肪环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸酯中的一种或几种的组合。
5、根据权利要求1所述的固结磨料研磨抛光垫，其特征在于：所述的自由基光引发剂是苯偶姻及其衍生物、α，α-二甲氧基-α苯基苯乙酮、二烷氧基苯乙酮、二苯甲酮、α-羟基烷基苯酮、2-甲基-1-2吗啉丙酮、2-苯基-2-二甲胺基-1-丁酮-1、双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化磷中的一种或几种的组合，在紫外光的照射下，上述自由基光引发剂发生裂解，形成能引发本发明中的丙烯酸酯化的活性稀释剂与聚丙酸酯类的预聚物聚合的活性自由基碎片。
6、根据权利要求1所述的固结磨料研磨抛光垫，其特征在于：所述的聚二甲基硅氧烷/丙烯酸聚合物是聚二甲基硅氧烷，丙烯酸或/和甲基丙烯酸的均聚物或共聚物中的一种或二种的组合。
7、根据权利要求1所述的固结磨料研磨抛光垫，其特征在于：所述的性能调节添加剂是聚甲基丙烯酸酯、丁腈树脂，聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙二醇中的一种或多种的组合。
8、根据权利要求1所述的固结磨料研磨抛光垫，其特征在于：所述的丙烯酸酯化的活性稀释剂是丙烯酸—β—羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基三乙基丙烯酸酯、β—羟乙基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸十三烷基酯、二缩/三缩乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧化双酚A双(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇双(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二乙氧基/丙氧基双丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯中的一种或多种的组合。
9、一种权利要求1所述的固结磨料研磨抛光垫的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)将磨料、聚丙烯酸酯类预聚物、丙烯酯酯化的活性稀释剂与自由基光引发剂、性能调节添加剂、聚二甲基硅氧烷/丙烯酸聚合物组份按比例充分混合均匀备用；
(2)准备一块处理干净的刚性聚合物基体作为刚性层；
(3)设计出所需的研磨抛光垫表面图案，并加工出与所设计的表面图案一致的模具；
(4)采用图形转移法将上述充分混合均匀的混合物按设计的图案转到上述刚性聚合物基体上；
(5)通过紫外光固化机，使上述混合物固化在所述的刚性聚合物基体上即可；
(6)必要时，再在刚性聚合物基体的部底粘贴一层弹性层。
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