CN103937414B - 一种计算机硬盘盘基片的精抛光液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抛光液，具体的说是一种用于计算机硬盘盘基片的精抛光液，包括磨料、络合剂、氧化剂、表面活性剂和水，上述各组分的重量百分含量为：磨料1%‑10%，络合剂0.1%‑5%，氧化剂0.01%‑5%，表面活性剂0.001%‑1%，其余为水；所述表面活性剂为：具有协同增强效应的阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂的组合物，其中阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂的重量百分含量比例为1：1。本发明的计算机硬盘盘基片的精抛光液包含两种不同类型的表面活性剂，此不同类型表面活性剂产生协同增强效应，能更有效降低硬盘盘基片表面的粗糙度，去除划痕、凹坑等表面缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学机械抛光的抛光液，具体的说是一种计算机硬盘盘基片的精抛光液。
背景技术
在计算机硬盘盘基片的工业生产中，随着计算机向大容量、高转速、小体积以及高密度方向的发展，磁头与磁介质之间的距离的减小，对硬盘盘基片的表面质量要求也不断提高，要求硬盘盘基片表面更加光滑、表面粗糙度更小，并且盘基片表面没有任何缺陷。目前，化学机械抛光技术（CMP）是唯一可以实现计算机硬盘盘基片全局平坦化的抛光技术。
对于计算机硬盘盘基片抛光液的研究已有很多，例如US8404009B2公开了包括氧化铝颗粒、二氧化硅颗粒、柠檬酸和水的硬盘基片的抛光组合物，中国专利CN101463230公开了包含磨料、带羟基的一元或多元羟酸的抛光促进剂和润滑剂的硬盘片抛光组合物，中国专利CN1213118C公开了一种用于存储器硬盘的磁盘基片抛光浆料，含有磨料、氧化剂、水，磷酸酯类水溶性润滑剂和水溶性醇的抛光平衡剂，但这些抛光液在提高硬盘盘基片表面质量方面还存在不足，亟需改进。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种抛光速率高、抛光后硬盘盘基片表面光滑、平整的用于计算机硬盘盘基片的精抛光液。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种计算机硬盘盘基片的精抛光液，包括磨料、络合剂、氧化剂、表面活性剂和水，上述各组分的重量百分含量为：磨料1%-10%，络合剂0.1%-5%，氧化剂0.01%-5%，表面活性剂0.001%-1%，其余为水；所述表面活性剂为：具有协同增强效应的阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂的组合物。
作为最优的选择，上述阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠、仲烷基磺酸钠、α-烯基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、异辛醇磷酸酯、月桂醇磷酸酯中的一种或多种的组合物；非离子表面活性剂为吐温80、聚乙二醇400、聚乙烯吡络烷酮、椰油脂肪酸单乙醇酰胺、烷基糖苷、异丙醇胺中的一种或多种的组合物；阳离子中，具有与非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂混合产生协同增强效果的，同样均包括在内。
作为最优的选择，上述磨料为氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铈中的一种或多种的组合物，其粒径为15-50nm，其中优选氧化硅。
作为最优的选择，上述络合剂为乳酸、甘氨酸、柠檬酸、甲酸、乙酸中的一种或多种的组合物。
其所用的氧化剂为双氧水或过硫酸铵，所用的水优选为去离子水或蒸馏水。
上述抛光液在配制过程中还需要pH值调节剂，可以选盐酸、硝酸、硫酸、磷酸中的一种或几种的组合物，其含量确保抛光液的pH值维持在1.4-3.0之间。
有益效果：本发明的计算机硬盘盘基片的精抛光液采用新的配比，并同时采用能够产生协同增强效应的阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂的组合物，所制得的精抛光液，经试验发现，其效果要优于两种仅含有相应单独的表面活性剂的抛光液的效果，即产生了类似于1+1>2的效果，与传统现有的抛光液相比，本发明由于在抛光液中采用了具有协同增强效应的不同类型表面活性剂组合物，用其所制得的精抛光液抛光硬盘盘基片，抛光后的硬盘盘基片的表面光滑、平整、无划痕，且保证硬盘盘基片高的去除速率。
本发明的精抛光液适用于计算机硬盘盘基片包括镀镍磷的铝基片、玻璃基片以及其他表面镀镍磷材料的抛光。
附图说明
图1是没有加入表面活性剂配制的抛光液抛光硬盘基片后的三维AFM图；
图2是没有加入表面活性剂配制的抛光液抛光硬盘基片后的二维AFM图；
图3是加入一种表面活性剂配制的抛光液抛光硬盘基片后的三维AFM图；
图4是加入一种表面活性剂配制的抛光液抛光硬盘基片后的二维AFM图；
图5是使用本发明实施例四配制的抛光液抛光硬盘基片后的三维AFM图；
图6是使用本发明实施例四配制的抛光液抛光硬盘基片后的二维AFM图。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式，计算机硬盘盘基片的精抛光液，包括磨料、络合剂、氧化剂、表面活性剂和水，上述各组分的重量百分含量为：磨料1%-10%，络合剂0.1%-5%，氧化剂0.01%-5%，表面活性剂0.001%-1%，其余为水；表面活性剂选用具有协同增强效应的阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂的组合物。
阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠、仲烷基磺酸钠、α-烯基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、异辛醇磷酸酯、月桂醇磷酸酯中的一种或多种的组合物；非离子表面活性剂为吐温80、聚乙二醇400、聚乙烯吡络烷酮、椰油脂肪酸单乙醇酰胺、烷基糖苷、异丙醇胺中的一种或多种的组合物；阳离子中，具有与非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂混合产生协同增强效应的，同样均包括在内。
磨料为氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铈中的一种或多种的组合物，其粒径为15-50nm，其中最优选用氧化硅；络合剂为乳酸、甘氨酸、柠檬酸、甲酸、乙酸中的一种或多种的组合物；氧化剂为双氧水或过硫酸铵；所用的水最好为去离子水或蒸馏水。
在上述配好的溶液中加入pH值调节剂，该pH值调节剂可以选自盐酸、硝酸、硫酸、磷酸中的一种或几种的组合物，其含量确保抛光液的pH值维持在1.4-3.0之间。
为了叙述方便，以下对本发明简称为抛光液，或者省略一些简单的限定语。
实施例一、
计算机硬盘盘基片精抛光液，采用1%的磨料，0.1%的络合剂，0.01%的氧化剂，采用0.001%的十二烷基苯磺酸钠与烷基糖苷的组合物作为表面活性剂，其余为水，制备时选取上述比例的各原料，在容器中进行充分混合，然后加去离子水配制成溶液并搅拌均匀，加入适量硝酸，调节PH值为1.40。
其中所用的磨料为氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铈中的一种或多种的组合物，磨料的粒径为15nm，但优选氧化硅。
所选用的络合剂为乳酸、甘氨酸、柠檬酸、甲酸、乙酸中的一种或多种的组合物，所选用的氧化剂为双氧水或过硫酸铵。
实施例二、
计算机硬盘盘基片精抛光液，采用2%的磨料，1%的络合剂，1%的氧化剂，采用0.05%的十二烷基磺酸钠与吐温80的组合物作为表面活性剂，其余为水，制备时选取上述比例的各原料，在容器中进行充分混合，然后加去离子水配制成溶液并搅拌均匀，加入适量硝酸，调节PH值为1.52。
其中所用的磨料为氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铈中的一种或多种的组合物，磨料的粒径为20nm，但优选氧化硅。
所选用的络合剂为乳酸、甘氨酸、柠檬酸、甲酸、乙酸中的一种或多种的组合物，所选用的氧化剂为双氧水或过硫酸铵。
实施例三、
计算机硬盘盘基片精抛光液，采用3%的磨料，1.5%的络合剂，0.08%的氧化剂，采用0.09%的十二烷基苯磺酸钠与聚乙二醇400的组合物作为表面活性剂，其余为水，制备时选取上述比例的各原料，在容器中进行充分混合，然后加去离子水配制成溶液并搅拌均匀，加入适量硫酸，调节PH值为1.65。
其中所用的磨料为氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铈中的一种或多种的组合物，磨料的粒径为30nm，但优选氧化硅。
所选用的络合剂为乳酸、甘氨酸、柠檬酸、甲酸、乙酸中的一种或多种的组合物，所选用的氧化剂为双氧水或过硫酸铵。
实施例四、
计算机硬盘盘基片精抛光液，采用4%的磨料，2.0%的络合剂，1%的氧化剂，采用0.1%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠与聚乙二醇400组合物作为表面活性剂，其余为水，制备时选取上述比例的各原料，在容器中进行充分混合，然后加去离子水配制成溶液并搅拌均匀，加入适量磷酸，调节PH值为1.45。
其中所用的磨料为氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铈中的一种或多种的组合物，磨料的粒径为35nm，但优选氧化硅。
所选用的络合剂为乳酸、甘氨酸、柠檬酸、甲酸、乙酸中的一种或多种的组合物，所选用的氧化剂为双氧水或过硫酸铵。
实施例五、
计算机硬盘盘基片精抛光液，采用5%的磨料，2%的络合剂，2%的氧化剂，采用0.3%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠与吐温80的组合物作为表面活性剂，其余为水，制备时选取上述比例的各原料，在容器中进行充分混合，然后加去离子水配制成溶液并搅拌均匀，加入适量盐酸，调节PH值为1.85。
其中所用的磨料为氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铈中的一种或多种的组合物，磨料的粒径为40nm，但优选氧化硅。
所选用的络合剂为乳酸、甘氨酸、柠檬酸、甲酸、乙酸中的一种或多种的组合物，所选用的氧化剂为双氧水或过硫酸铵。
实施例六、
计算机硬盘盘基片精抛光液，采用7%的磨料，3%的络合剂，3%的氧化剂，采用0.5%的脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠与聚乙二醇400的组合物作为表面活性剂，其余为水，制备时选取上述比例的各原料，在容器中进行充分混合，然后加去离子水配制成溶液并搅拌均匀，加入适量硝酸，调节PH值为2.14。
其中所用的磨料为氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铈中的一种或多种的组合物，磨料的粒径为45nm，但优选氧化硅。
所选用的络合剂为乳酸、甘氨酸、柠檬酸、甲酸、乙酸中的一种或多种的组合物，所选用的氧化剂为双氧水或过硫酸铵。
实施例七、
计算机硬盘盘基片精抛光液，采用8%的磨料，3%的络合剂，4%的氧化剂，采用0.7%的月桂醇磷酸酯与椰油脂肪酸单乙醇酰胺的组合物作为表面活性剂，其余为水，制备时选取上述比例的各原料，在容器中进行充分混合，然后加去离子水配制成溶液并搅拌均匀，加入适量硝酸，调节PH值为2.36。
其中所用的磨料为氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铈中的一种或多种的组合物，磨料的粒径为45nm，但优选氧化硅。
所选用的络合剂为乳酸、甘氨酸、柠檬酸、甲酸、乙酸中的一种或多种的组合物，所选用的氧化剂为双氧水或过硫酸铵。
实施例八、
计算机硬盘盘基片精抛光液，采用9%的磨料，1%的络合剂，2%的氧化剂，采用0.8%的异辛醇磷酸酯与异丙醇胺的组合物作为表面活性剂，其余为水，制备时选取上述比例的各原料，在容器中进行充分混合，然后加去离子水配制成溶液并搅拌均匀，加入适量硝酸，调节PH值为2.58。
其中所用的磨料为氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铈中的一种或多种的组合物，磨料的粒径为50nm，但优选氧化硅。
所选用的络合剂为乳酸、甘氨酸、柠檬酸、甲酸、乙酸中的一种或多种的组合物，所选用的氧化剂为双氧水或过硫酸铵。
实施例九、
计算机硬盘盘基片精抛光液，采用9%的磨料，2%的络合剂，1%的氧化剂，采用0.8%的异辛醇磷酸酯与聚乙二醇400的组合物作为表面活性剂，其余为水，制备时选取上述比例的各原料，在容器中进行充分混合，然后加去离子水配制成溶液并搅拌均匀，加入适量硝酸，调节PH值为2.75。
其中所用的磨料为氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铈中的一种或多种的组合物，磨料的粒径为45nm，但优选氧化硅。
所选用的络合剂为乳酸、甘氨酸、柠檬酸、甲酸、乙酸中的一种或多种的组合物，所选用的氧化剂为双氧水或过硫酸铵。
实施例十、
计算机硬盘盘基片精抛光液，采用10%的磨料，5%的络合剂，5%的氧化剂，采用1%的仲烷基磺酸钠与聚乙烯吡络烷酮的组合物作为表面活性剂，其余为水，制备时选取上述比例的各原料，在容器中进行充分混合，然后加去离子水配制成溶液并搅拌均匀，加入适量硝酸，调节PH值为3.00。
其中所用的磨料为氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铈中的一种或多种的组合物，磨料的粒径为50nm，但优选氧化硅。
所选用的络合剂为乳酸、甘氨酸、柠檬酸、甲酸、乙酸中的一种或多种的组合物，所选用的氧化剂为双氧水或过硫酸铵。
上述实施例只是举例列出了本发明可以实施的几种组合，其它符合本发明权利要求书中界定的组合范围，例如采用的表面活性剂组合物中采用“伯烷基磺酸钠+吐温”“十二烷基磺酸钠+烷基糖苷”“十二烷基苯磺酸钠+异丙醇胺”“脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠+椰油脂肪酸单乙醇酰胺”，在此不再一一列出。
下面给出各个实施例中制备的抛光液抛光后的计算机硬盘基片的表面粗糙度Ra以及去除速率，与单种表面活性剂制备的抛光液抛光后的计算机硬盘基片的表面粗糙度的数据对比，实施例一到实施例十的实验数据依次分别对应表1到表10，使用本发明制备的抛光液抛光硬盘盘基片时的抛光条件如下：
抛光机:Speedfam9B；
被抛光的硬盘盘基片：95mm/50mil镍磷镀敷的铝合金基片；
被抛光的硬盘盘基片数：15片；
抛光垫：FK1_N抛光垫；
抛光压力：80公斤；
下盘转速：25转/分钟；
抛光时间：9分钟；
抛光液流量：300毫升/分钟；
抛光后，对抛光盘基片进行擦洗、甩干，然后测量盘基片表面质量和去除速率；用天平测量抛光前后基片的重量差来求出去除速率；表面粗糙度Ra、波纹度Wa用ChapmanMP2000+测定，对所有15片被抛光基片进行测量，由平均值得到去除速率、表面粗糙度，测试结果如下列表格所示：
| MRR(nm/min) | Ra(nm) | |
| 无表面活性剂 | 101 | 0.342 |
| 十二烷基苯磺酸钠 | 98 | 0.161 |
| 烷基糖苷 | 96 | 0.165 |
| 十二烷基苯磺酸钠+烷基糖苷 | 94 | 0.116 |
表1
| MRR(nm/min) | Ra(nm) | |
| 无表面活性剂 | 105 | 0.331 |
| 十二烷基磺酸钠 | 102 | 0.152 |
| 吐温80 | 99 | 0.159 |
| 十二烷基磺酸钠+吐温80 | 101 | 0.112 |
表2
| MRR(nm/min) | Ra(nm) | |
| 无表面活性剂 | 103 | 0.330 |
| 十二烷基苯磺酸钠 | 100 | 0.155 |
| 聚乙二醇400 | 99 | 0.161 |
| 十二烷基苯磺酸钠+聚乙二醇400 | 96 | 0.109 |
表3
表4
| MRR(nm/min) | Ra(nm) | |
| 无表面活性剂 | 114 | 0.324 |
| 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 | 110 | 0.152 |
| 吐温80 | 109 | 0.149 |
| 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠+吐温80 | 104 | 0.092 |
表5
表6
| MRR(nm/min) | Ra(nm) | |
| 无表面活性剂 | 118 | 0.335 |
| 月桂醇磷酸酯 | 108 | 0.162 |
| 椰油脂肪酸单乙醇酰胺 | 105 | 0.153 |
| 月桂醇磷酸酯+椰油脂肪酸单乙醇酰胺 | 100 | 0.112 |
表7
| MRR(nm/min) | Ra(nm) | |
| 无表面活性剂 | 114 | 0.325 |
| 异辛醇磷酸酯 | 104 | 0.158 |
| 异丙醇胺 | 102 | 0.162 |
| 异辛醇磷酸酯+异丙醇胺 | 99 | 0.116 |
表8
| MRR(nm/min) | Ra(nm) | |
| 无表面活性剂 | 120 | 0.323 |
| 异辛醇磷酸酯 | 112 | 0.164 |
| 聚乙二醇400 | 111 | 0.146 |
| 异辛醇磷酸酯+聚乙二醇400 | 95 | 0.102 |
表9
| MRR(nm/min) | Ra(nm) | |
| 无表面活性剂 | 118 | 0.334 |
| 仲烷基磺酸钠 | 104 | 0.157 |
| 聚乙烯吡络烷酮 | 100 | 0.159 |
| 仲烷基磺酸钠+聚乙烯吡络烷酮 | 98 | 0.106 |
表10
由上述实验结果可知，加入两种不同类型表面活性剂后有效低了硬盘盘基片表面的粗糙度，Ra最好可达0.089nm，且硬盘盘基片的去除速率达到了105nm/min，该抛光液可以获得高质量，高平整度的表面质量，同时达到高的去除速率，满足了下一次硬盘基片的要求。
图1是使用没有加入表面活性剂配制的抛光液抛光硬盘基片后的三维AFM图，图2是使用没有加入表面活性剂配制的抛光液抛光硬盘基片后的二维AFM图；图3是使用加入一种表面活性剂所配制的抛光液抛光硬盘基片后的三维AFM图，图4是使用加入一种表面活性剂所配制的抛光液抛光硬盘基片后的二维AFM图；图5是使用加入实施例四制备的抛光液抛光硬盘基片后的三维AFM图，图6是使用加入实施例四制备的抛光液抛光硬盘基片后的二维AFM图。对比三者可以看出，使用本发明所制成的抛光液抛光硬盘盘基片，其抛光后的表面质量要优于单独表面活性剂以及没有加入表面活性剂抛光后的表面质量。而且，从图片以及上述实验数据的分析能够明显看出，使用具有协同增强效应的表面活性剂组合物制备的抛光液，其抛光效果比使用一种表面活性剂有了明显的提升，表面粗糙度明显降低，本领域的技术人员从上述数据及图片分析能够得出本发明的结论，因此，本发明中不再对其它使用单一表面活性剂以及使用不具有协同增强效果的表面活性剂的组合物的抛光液的效果做一一列举。
本发明未叙述部分为现有技术，另外任何基于本发明的原理所做出的合乎本领域技术人员正常推理的变换均落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种计算机硬盘盘基片的精抛光液，包括磨料、络合剂、氧化剂、表面活性剂和水，其特征在于：上述各组分的重量百分含量为：磨料1％-10％，络合剂0.1％-5％，氧化剂0.01％-5％，表面活性剂0.001％-1％，其余为水；
所述表面活性剂为：具有协同增强效应的不同类型的阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂的组合物；
其中，所述阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠、仲烷基磺酸钠、α-烯基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、异辛醇磷酸酯、月桂醇磷酸酯中的一种或多种的组合物；
其中，所述非离子表面活性剂为吐温80、聚乙二醇400、聚乙烯吡咯烷酮、椰油脂肪酸单乙醇酰胺、烷基糖苷、异丙醇胺中的一种或多种的组合物；
其中，磨料为氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铈中的一种或多种的组合物，其粒径为15-50nm；
其中，所述络合剂为乳酸、甘氨酸、柠檬酸、甲酸、乙酸中的一种或多种的组合物；
其中，所述氧化剂为双氧水或过硫酸铵；所述精抛光液还包括pH值调节剂，其含量确保计算机硬盘盘基片的精抛光液的pH值维持在1.4-3.0之间。
2.如权利要求1所述的计算机硬盘盘基片的精抛光液，其特征在于：所述磨料为氧化硅。
3.如权利要求1所述的计算机硬盘盘基片的精抛光液，其特征在于：所述水为去离子水或蒸馏水。
4.如权利要求1所述的计算机硬盘盘基片的精抛光液，其特征在于：所述pH值调节剂为盐酸、硝酸、硫酸、磷酸中的一种或几种的组合物。
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