CN110744362A - 一种蓝宝石晶片研磨抛光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于宝石晶片加工技术领域，具体涉及一种蓝宝石晶片研磨抛光方法。包括以下步骤：对切割获得的蓝宝石晶片按厚度分组，使得同一组中多片蓝宝石晶片的厚度差在0.001mm以内；研磨阶段:采用粒度为1‑3um的高硬度微粉做为磨料，配合粗磨液，输入至研磨机进行研磨10‑15分钟；粗抛阶段：研磨结束后对所述蓝宝石晶片进行粗抛光；精抛阶段：将粗抛光后的蓝宝石晶片通过薄片状固定装置放置在双面抛光机的下抛光盘上，注入抛光液，所述上抛光盘和下抛光盘对蓝宝石晶片的上表面和下表面同时进行精抛光，其中所述抛光温度为45‑55℃，抛光时间为25‑35min。本发明的方法简单有效，适合工业化生产，所得的蓝宝石晶片的粗糙度低于0.3nm。

Description

一种蓝宝石晶片研磨抛光方法
技术领域
本发明属于宝石晶片加工技术领域，具体涉及一种蓝宝石晶片研磨抛光方法。
背景技术
蓝宝石是一种具有良好透光性和导热性的单晶材料，同时由于其具有优异的耐温性( 熔点高达2200℃)和超高的硬度(莫氏硬度高达9.0，仅次于硬度为10的金刚石)，蓝宝石单晶常用于军工中导弹的制导窗口，精密仪表盘面，高档手表表面等。最近蓝宝石单晶开始用作高端手机的屏面，引起广大商家和消费者的热烈关注，但由于蓝宝石单晶平面的抛光加工效率非常低，成本居高不下，低抛光效率是制约蓝宝石屏面发展的根本原因。开发一种高效的蓝宝石抛光技术具有极高的经济价值。蓝宝石晶片抛光分为A向抛光和C向抛光。从蓝宝石的晶面属性来看，A向晶面的硬度高于C向晶面的硬度。而手机屏面属于A 向蓝宝石晶面，其抛光难度最高。蓝宝石A向抛光一般分为研磨、铜抛和精抛三个阶段。第一道研磨工段的作用在于，降低蓝宝石原料片切削过程产生的表面阶梯性划痕深度，更主要的是使批量蓝宝石原料片的厚度尽量达到一致。同一盘蓝宝石晶片的来料厚度差有些高达10-20um，研磨后晶片厚度差可降至1-3um。第二道铜抛工段目的是使蓝宝石晶片的总厚度差(TTV)和表面粗糙度(Ra)进一步降低。铜抛工段后的蓝宝石晶面开始出现透光性。第三道精抛工段使晶面的表面粗糙度降至1nm以下，使蓝宝石表面平整，此时蓝宝石平片透明。研磨、铜抛、抛光三道工段，关键目的在于逐渐降低晶片的TTV和Ra值。前一道工艺制造出的晶面表面质量优劣会极大地影响后续加工的难易。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种蓝宝石晶片研磨抛光方法，本发明方法简单有效，适合工业化生产。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种蓝宝石晶片研磨抛光方法，包括以下步骤：
（1）对切割获得的蓝宝石晶片按厚度分组，使得同一组中多片蓝宝石晶片的厚度差在0.001mm以内；
（2）研磨阶段: 采用粒度为1-3um的高硬度微粉做为磨料，配合粗磨液，输入至研磨机进行研磨10-15分钟；
（3）粗抛阶段：研磨结束后对所述蓝宝石晶片进行粗抛光，其中，所述抛光温度为25-38℃，单面抛光25-35min；
（4）精抛阶段：将粗抛光后的蓝宝石晶片通过薄片状固定装置放置在双面抛光机的下抛光盘上，注入抛光液，所述上抛光盘和下抛光盘对蓝宝石晶片的上表面和下表面同时进行精抛光，其中所述抛光温度为45-55℃，抛光时间为25-35min，即得。
优选地，所述步骤（2）中粗磨液包括以下质量份组分：二氧化硅35-48份、碳化硅28-32份、三氧化二铝18-25份、氮化硼14-21份、壳聚糖8-15份、二硼化钛8-14份、甘油12-18份、聚乙二醇7-11份、炭黑6-9份、蛭石粉6-9份、表面活性剂4-7份、分散剂3-5份、去离子水150-180份。
优选地，所述步骤（2）中粗磨液包括以下质量份组分：二氧化硅38份、碳化硅30份、三氧化二铝22份、氮化硼18份、壳聚糖12份、二硼化钛11份、甘油15份、聚乙二醇9份、炭黑8份、蛭石粉8份、表面活性剂6份、分散剂4份、去离子水160份。
优选地，所述步骤（3）中抛光温度为32℃，单面抛光33min。
优选地，所述步骤（4）中抛光温度为50℃，抛光时间为32min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明的方法简单有效，适合工业化生产，所得的蓝宝石晶片的粗糙度低于0.3nm。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件按照说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
1.研磨条件：
研磨设备：18B 研磨机；
研磨压力：88g/cm2；
机头转速：22rpm。
2、检测设备
粗糙度：粗糙度测试仪；
厚度：旋钮式千分尺。
实施例1
一种蓝宝石晶片研磨抛光方法，包括以下步骤：
（1）对切割获得的蓝宝石晶片按厚度分组，使得同一组中多片蓝宝石晶片的厚度差在0.001mm以内；
（2）研磨阶段: 采用粒度为1-3um的高硬度微粉做为磨料，配合粗磨液，输入至研磨机进行研磨10分钟；
（3）粗抛阶段：研磨结束后对所述蓝宝石晶片进行粗抛光，其中，所述抛光温度为25℃，单面抛光25min；
（4）精抛阶段：将粗抛光后的蓝宝石晶片通过薄片状固定装置放置在双面抛光机的下抛光盘上，注入抛光液，所述上抛光盘和下抛光盘对蓝宝石晶片的上表面和下表面同时进行精抛光，其中所述抛光温度为45℃，抛光时间为25min，即得。
其中，所述步骤（2）中粗磨液包括以下质量份组分：二氧化硅35份、碳化硅28份、三氧化二铝18份、氮化硼14份、壳聚糖8份、二硼化钛8份、甘油12份、聚乙二醇7份、炭黑6份、蛭石粉6份、表面活性剂4份、分散剂3份、去离子水150份。
实施例2
一种蓝宝石晶片研磨抛光方法，包括以下步骤：
（1）对切割获得的蓝宝石晶片按厚度分组，使得同一组中多片蓝宝石晶片的厚度差在0.001mm以内；
（2）研磨阶段: 采用粒度为1-3um的高硬度微粉做为磨料，配合粗磨液，输入至研磨机进行研磨15分钟；
（3）粗抛阶段：研磨结束后对所述蓝宝石晶片进行粗抛光，其中，所述抛光温度为38℃，单面抛光35min；
（4）精抛阶段：将粗抛光后的蓝宝石晶片通过薄片状固定装置放置在双面抛光机的下抛光盘上，注入抛光液，所述上抛光盘和下抛光盘对蓝宝石晶片的上表面和下表面同时进行精抛光，其中所述抛光温度为55℃，抛光时间为35min，即得。
其中，所述步骤（2）中粗磨液包括以下质量份组分：二氧化硅35-48份、碳化硅32份、三氧化二铝25份、氮化硼21份、壳聚糖15份、二硼化钛14份、甘油18份、聚乙二醇11份、炭黑9份、蛭石粉9份、表面活性剂7份、分散剂5份、去离子水180份。
实施例3
一种蓝宝石晶片研磨抛光方法，包括以下步骤：
（1）对切割获得的蓝宝石晶片按厚度分组，使得同一组中多片蓝宝石晶片的厚度差在0.001mm以内；
（2）研磨阶段: 采用粒度为1-3um的高硬度微粉做为磨料，配合粗磨液，输入至研磨机进行研磨13分钟；
（3）粗抛阶段：研磨结束后对所述蓝宝石晶片进行粗抛光，其中，所述抛光温度为32℃，单面抛光33min；
（4）精抛阶段：将粗抛光后的蓝宝石晶片通过薄片状固定装置放置在双面抛光机的下抛光盘上，注入抛光液，所述上抛光盘和下抛光盘对蓝宝石晶片的上表面和下表面同时进行精抛光，其中所述抛光温度为50℃，抛光时间为32min，即得。
其中，所述步骤（2）中粗磨液包括以下质量份组分：二氧化硅38份、碳化硅30份、三氧化二铝22份、氮化硼18份、壳聚糖12份、二硼化钛11份、甘油15份、聚乙二醇9份、炭黑8份、蛭石粉8份、表面活性剂6份、分散剂4份、去离子水160份。
对比例1
步骤同实施例3，不同之处在于粗磨液。
一种蓝宝石晶片研磨抛光方法，包括以下步骤：
（1）对切割获得的蓝宝石晶片按厚度分组，使得同一组中多片蓝宝石晶片的厚度差在0.001mm以内；
（2）研磨阶段: 采用粒度为1-3um的高硬度微粉做为磨料，配合粗磨液，输入至研磨机进行研磨13分钟；
（3）粗抛阶段：研磨结束后对所述蓝宝石晶片进行粗抛光，其中，所述抛光温度为32℃，单面抛光33min；
（4）精抛阶段：将粗抛光后的蓝宝石晶片通过薄片状固定装置放置在双面抛光机的下抛光盘上，注入抛光液，所述上抛光盘和下抛光盘对蓝宝石晶片的上表面和下表面同时进行精抛光，其中所述抛光温度为50℃，抛光时间为32min，即得。
其中，所述步骤（2）中粗磨液为二氧化铝粗磨液。
将实施例1-3和对比例1所得蓝宝石晶体，测试效果如下：实施例1-3所得的蓝宝石晶片的粗糙度低于0.3nm，对比例1所得的蓝宝石晶片的粗糙度低于0.5nm。
以上所述，仅是本发明较佳的实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同变化和修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种蓝宝石晶片研磨抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）对切割获得的蓝宝石晶片按厚度分组，使得同一组中多片蓝宝石晶片的厚度差在0.001mm以内；
（2）研磨阶段: 采用粒度为1-3um的高硬度微粉做为磨料，配合粗磨液，输入至研磨机进行研磨10-15分钟；
（3）粗抛阶段：研磨结束后对所述蓝宝石晶片进行粗抛光，其中，所述抛光温度为25-38℃，单面抛光25-35min；
（4）精抛阶段：将粗抛光后的蓝宝石晶片通过薄片状固定装置放置在双面抛光机的下抛光盘上，注入抛光液，所述上抛光盘和下抛光盘对蓝宝石晶片的上表面和下表面同时进行精抛光，其中所述抛光温度为45-55℃，抛光时间为25-35min，即得。
2.根据权利要求1所述的一种蓝宝石晶片研磨抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：所述步骤（2）中粗磨液包括以下质量份组分：二氧化硅35-48份、碳化硅28-32份、三氧化二铝18-25份、氮化硼14-21份、壳聚糖8-15份、二硼化钛8-14份、甘油12-18份、聚乙二醇7-11份、炭黑6-9份、蛭石粉6-9份、表面活性剂4-7份、分散剂3-5份、去离子水150-180份。
3.根据权利要求1所述的一种蓝宝石晶片研磨抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：所述步骤（2）中粗磨液包括以下质量份组分：二氧化硅38份、碳化硅30份、三氧化二铝22份、氮化硼18份、壳聚糖12份、二硼化钛11份、甘油15份、聚乙二醇9份、炭黑8份、蛭石粉8份、表面活性剂6份、分散剂4份、去离子水160份。
4.根据权利要求1所述的一种蓝宝石晶片研磨抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：所述步骤（3）中抛光温度为32℃，单面抛光33min。
5.根据权利要求1所述的一种蓝宝石晶片研磨抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：所述步骤（4）中抛光温度为50℃，抛光时间为32min。
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