CN111702565B

CN111702565B - 一种大尺寸铁氧体基片及其抛光方法

Info

Publication number: CN111702565B
Application number: CN202010630260.2A
Authority: CN
Inventors: 孔伟; 任仕晶; 鲜聪; 廖杨; 陈建杰; 袁红兰; 冯涛; 王谦
Original assignee: CETC 9 Research Institute
Current assignee: CETC 9 Research Institute
Priority date: 2020-07-03
Filing date: 2020-07-03
Publication date: 2021-06-29
Anticipated expiration: 2040-07-03
Also published as: CN111702565A

Abstract

本发明公开了一种大尺寸铁氧体基片及其抛光方法，属于微波技术领域，包括以下步骤：（A）配置直径为的板状结晶氧化铝抛光液；（B）将步骤（A）得到的氧化铝抛光液配合压缩纤维抛光垫对待抛光铁氧体基片进行第一轮抛光，得到半成品；（C）配置球状结晶氧化铝抛光液；（D）用步骤（C）得到的氧化铝抛光液配合阻尼布抛光垫对步骤（B）得到的半成品进行第二轮抛光，得到表面粗糙度为10nm～20nm的产品；本发明所得的大尺寸铁氧体基片可以提高光刻的加工效率，达到一次加工多片成品，其生产效率提高了数倍；本加工方法能满足铁氧体基片对表面平面度和光洁度的要求，同时能够大幅缩短抛光时间，减少在加工过程中的不稳定因素导致的产品破损。

Description

一种大尺寸铁氧体基片及其抛光方法

技术领域

本发明涉及微波技术领域，尤其涉及一种大尺寸铁氧体基片及其抛光方法。

背景技术

小尺寸铁氧体基片，也称“小型铁氧体基片”，一般是指直径为16mm～100mm圆形或其他任意多边形(多边形外接圆直径为16mm～100mm)。

目前，对于这类小尺寸铁氧体基片的加工尤其是抛光方法为：采用粒径为3～6μm氧化铝抛光粉溶液或钻石溶液配合铸铁或聚氨酯进行一次加工，然后再使用粒径为1μm氧化铝、氧化铈配合阻尼布进行二次加工。

上述的小尺寸铁氧体基片抛光方法，至少存在以下缺点：

首先，小型铁氧体基片的光刻加工存在加工效率低的问题，光刻加工花费的时间主要受加工次数影响而不在于加工产品的尺寸。并且，在小型铁氧体基片的研磨加工和抛光加工过程中，摆放小型工件会消耗大量的人力和时间，同时由于工件小，一些工件会因为失误没有被夹具固定牢固，在研磨或抛光的时候工件离开夹具，从而导致其他工件产生划伤、裂纹，甚至将一整批工件全部破坏。

然后，器件对小型铁氧体基片的物理性能，如硬度、抗拉强度等有较高要求。

为了解决上述问题，本领域也尝试进行大尺寸铁氧体基片也称为大型铁氧体基片的抛光加工，本发明的大尺寸铁氧体基片，是指直径101.8mm～200mm圆形或其他任意多边形(多边形外接圆直径为101.8mm～200mm)。但是，目前针对大尺寸铁氧体基片的抛光加工往往存在表面粗糙度不均匀和平面度较差的问题,表面粗糙度不均匀主要体现在部分表面在光照下能看到类似白雾的痕迹，白雾上会有花纹。

而前述的目前用于小尺寸抛光加工的方法，如果用于大尺寸基片抛光，需要更多的抛光设备，增加了工作量；其次，聚氨酯和铸铁表面过硬，容易导致基片受损，表面非均匀性差。

发明内容

本发明的目的之一，就在于提供一种大尺寸铁氧体基片的抛光方法，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：

一种大尺寸铁氧体基片的抛光方法，包括以下步骤：

(A)配置直径为的板状结晶氧化铝抛光液；

(B)将步骤(A)得到的氧化铝抛光液配合压缩纤维抛光垫对待抛光铁氧体基片进行第一轮抛光，得到半成品；合适硬度的压缩纤维抛光垫配合步骤(A)中氧化铝抛光液去除精磨的加工变质层，使产品厚度符合要求、平面度小于2μm、粗糙度约为50nm；

(C)配置的球状结晶氧化铝抛光液；

(D)用步骤(C)得到的氧化铝抛光液配合阻尼布抛光垫对步骤(B)得到的半成品进行第二轮抛光，得到表面粗糙度为10nm～20nm的产品。使用合适硬度的阻尼布抛光垫配合步骤(C)中氧化铝抛光液加工铁氧体基片的表面，使其表面光洁度达到10nm～20nm。

本发明所述的板状氧化铝，也称板状刚玉，是一种纯净的、不添加任何添加剂而烧成的收缩彻底完成的烧结氧化铝。板状氧化铝是以氧化铝粉为原料，经磨细、成型、烘干后，在超高温窑内以稍低于刚玉熔点的温度，快速升温快速降温的条件下烧成，形成许多紧密结合的板柱状结晶，结晶粒大，中位径多在40～200微米，其晶体二维形貌呈平板状并相互穿插，晶体内部含有许多5～15微米的圆形封闭气孔，开口气孔较少，一般为2％～3。

本发明所述的球形氧化铝粉，是以火焰法将不规则角形颗粒的特定原料加工成球形而获得的一种比表面积小、流动性好的氧化铝粉体材料。

本发明可以得到具有较高物理性能，表面光洁度高和表面平面度好的大尺寸铁氧体基片，能够大幅提高光刻产品的生产效率。

本发明采用一次抛光几乎达到要求的粗糙度，减少二次抛光时间；使用压缩纤维布配合小颗粒抛光粉来进行一次抛光，相比于大颗粒抛光粉配合硬抛光布加工，减少设备投入，得到的一次抛光产品不易受损，表面均匀。

另外，本发明的方法中，抛光液不添加任何酸碱，所得产品的粗糙度与加入酸碱的抛光液近乎相当，但是，传统的化学加工过程会使加入酸碱的抛光液中酸碱度会不断变化，导致产品不稳定，而本发明由于不用加入酸碱，抛光液的酸碱度保持恒定，从而所获得的产品稳定，而且表面均匀性好，解决了传统方法会出现白雾痕迹和花纹的问题。

另外，目前行业普遍需求是尺寸为16mm*16mm的基片，传统加工16mm*16mm基片的方法为：一台盘面直径640mm的设备由工人摆放完成需要约30分钟；由于传统基片小，摆放过程的失误导致工件脱离夹具，或者由于加工过程受力不均匀破碎，这些都会使整批工件报废；

而对于相同的盘面直径640mm的设备，摆放本发明的φ100mm以上的大尺寸基片需要的时间仅5分钟，相对于传统的30分钟，大幅节约了时间；

而且，传统加工都是直接加工16mm*16mm基片然后光刻；而本发明可以生产φ100mm以上的基片，直接光刻本发明所得的大尺寸铁氧体基片再裁小，可一次光刻获得更多产品。

作为优选的技术方案，步骤(A)中板状结晶氧化铝的直径为1μm～3μm。

作为优选的技术方案，步骤(B)中，所述压缩纤维抛光垫的肖氏硬度为57～75。

作为优选的技术方案，步骤(B)中，所述半成品的厚度为0.3mm～4mm、平面度小于2μm、粗糙度50nm～80nm。

作为优选的技术方案，步骤(C)中球状结晶氧化铝的直径为0.5μm～1μm。

作为优选的技术方案，步骤(D)中，所述阻尼布抛光垫的肖氏硬度为35～43。

本发明的目的之二，在于提供上述的方法所制得的大尺寸铁氧体基片，所述大尺寸铁氧体基片外形尺寸为：直径101.8mm～200mm的圆形或其他任意多边形，所述任意多边形的外接接圆直径为101.8mm～200mm；厚度为0.3mm～4mm。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明所得的大尺寸铁氧体基片可以提高光刻的加工效率，达到一次加工多片成品，其生产效率提高了数倍；本加工方法能满足铁氧体基片对表面平面度和光洁度的要求，同时能够大幅缩短抛光时间，减少在加工过程中的不稳定因素导致的产品破损。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

4英寸铁氧体基片的抛光方法，包括以下步骤：

(A)用粒径为1μm的板状结晶氧化铝粉末、水、分散剂(乙二醇)混合配置抛光液；

(B)4英寸铁氧体基片按照其最佳烧结工艺进行烧结(此为现有的公知技术)，将得到的圆柱形毛坯外圆加工到φ101.8mm，然后切片得到厚度为0.5mm的基片，之后将基片精磨加工到厚度为0.42mm；在抛光机上贴好压缩纤维抛光垫(肖氏硬度为57)并修平，放好夹具，摆放工件，用循环给料的方式加入(A)步骤所得抛光液开始抛光，3小时后取出工件，得到厚度为0.4mm、平面度小于2μm、粗糙度约为50nm的产品；

(C)用1μm的球状结晶氧化铝粉末、水、分散剂(乙二醇)混合配置抛光液；

(D)在抛光机上贴好阻尼布抛光垫(肖氏硬度为43)并修平，放好夹具，摆放(B)步骤所得的4英寸铁氧体基片，用循环给料的方式加入(C)步骤所得抛光液开始抛光，1.5小时后取出工件，得到表面粗糙度为10nm～20nm的产品。

实施例2：

φ200*0.3mm铁氧体基片及其抛光方法，包括以下步骤：

(A)用1μm的板状结晶氧化铝粉末、水、分散剂(乙二醇)混合配置抛光液；

(B)φ200*0.3mm氧体基片按照其最佳烧结工艺进行烧结，将得到的圆柱形毛坯外圆加工到φ200mm，然后切片得到厚度为0.45mm的基片，之后将基片精磨加工到厚度为0.32mm；在抛光机上贴好压缩纤维抛光垫(肖氏硬度为57)并修平，放好夹具，摆放工件，用循环给料的方式加入(A)步骤所得抛光液开始抛光，3小时后取出工件，得到厚度为0.3mm、平面度小于2μm、粗糙度约为50nm的产品；

(C)用0.5μm的球状结晶氧化铝粉末、水和分散剂(乙二醇)混合配置抛光液；

(D)在抛光机上贴好阻尼布抛光垫(肖氏硬度为43)并修平，放好夹具，摆放(B)步骤所得的φ200mm铁氧体基片，用循环给料的方式加入(C)步骤所得抛光液开始抛光，2小时后取出工件，得到表面粗糙度为8nm～12nm的产品。

实施例3：

4英寸铁氧体基片的抛光方法，包括以下步骤：

(A)用粒径为3μm的板状结晶氧化铝粉末、水、分散剂(乙二醇)混合配置抛光液；

(B)4英寸铁氧体基片按照其最佳烧结工艺进行烧结(此为现有的公知技术)，将得到的圆柱形毛坯外圆加工到φ101.8mm，然后切片得到厚度为2.1mm的基片，之后将基片精磨加工到厚度为2mm；在抛光机上贴好压缩纤维抛光垫(肖氏硬度为75)并修平，放好夹具，摆放工件，用循环给料的方式加入(A)步骤所得抛光液开始抛光，1小时后取出工件，得到厚度为0.4mm、平面度小于2μm、粗糙度为80nm的产品；

(D)在抛光机上贴好阻尼布抛光垫(肖氏硬度为43)并修平，放好夹具，摆放(B)步骤所得的4英寸铁氧体基片，用循环给料的方式加入(C)步骤所得抛光液开始抛光，1.5小时后取出工件，得到表面粗糙度为20nm的产品。

(E)用0.5μm的硅溶胶、水、分散剂(乙二醇)混合配置抛光液；

(F)在抛光机上贴好阻尼布抛光垫(肖氏硬度为35)并修平，放好夹具，摆放(D)步骤所得的4英寸铁氧体基片，用循环给料的方式加入(E)步骤所得抛光液开始抛光，1.5小时后取出工件，得到表面粗糙度为8nm的产品。

φ200mm*0.3mm铁氧体基片的抛光过程中，要保证平面度和产品稳定性，不产生裂纹或缺口，需要精确计算工件抛光过程中所受的压力，然后严格控制抛光盘所加压力，先对φ200mm*0.3mm铁氧体基片所能承受最大压力进行测试，再根据极限压力逐渐降低，并测试平面度，直到得到平整的表面即可。

粗糙度(Ra)测试：

对实施例2、传统添加酸碱腐蚀剂以及一般研磨抛光所得的铁氧体基片的表面粗糙度进行测试，其结果见表1

表1粗糙度结果

加工项目	Ra
		添加腐蚀试剂(正)	22.7nm
添加腐蚀试剂(背)	46.7nm
		一般研磨抛光(正)	35.6nm
一般研磨抛光(背)	35nm
		实施例2方法(正)	9.1nm
实施例2方法(背)	12.2nm

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改，等同替换和改进，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims

1.一种大尺寸铁氧体基片的抛光方法，其特征在于：包括以下步骤：

（A）配置直径为1μm～3μm的板状结晶氧化铝抛光液；

（B）将步骤（A）得到的氧化铝抛光液配合压缩纤维抛光垫对待抛光铁氧体基片进行第一轮抛光，得到半成品；

（C）配置球状结晶氧化铝抛光液；

（D）用步骤（C）得到的氧化铝抛光液配合阻尼布抛光垫对步骤（B）得到的半成品进行第二轮抛光，得到表面粗糙度为10nm～20nm的产品。

2.根据权利要求1所述的一种大尺寸铁氧体基片的抛光方法，其特征在于，步骤（B）中，所述压缩纤维抛光垫的肖氏硬度为57～75。

3.根据权利要求1所述的一种大尺寸铁氧体基片的抛光方法，其特征在于，步骤（B）中，所述半成品的厚度为0.3mm～4mm、平面度小于2μm、粗糙度为50nm～80nm。

4.根据权利要求1所述的一种大尺寸铁氧体基片的抛光方法，其特征在于，步骤（C）中球状结晶氧化铝的直径为0.5μm～1μm。

5.根据权利要求1所述的一种大尺寸铁氧体基片的抛光方法，其特征在于，步骤（D）中，所述阻尼布抛光垫的肖氏硬度为35～43。

6.权利要求1-5任意一项的方法所制得的大尺寸铁氧体基片，其特征在于：所述大尺寸铁氧体基片外形尺寸为：直径101.8mm～200mm的圆形或其他任意多边形，所述任意多边形的外接圆直径为101.8mm～200mm；厚度为0.3mm～4mm。