CN115746711A - 一种铝合金镜面抛光液以及抛光方法 - Google Patents

一种铝合金镜面抛光液以及抛光方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及抛光的技术领域，尤其是涉及一种铝合金镜面抛光液以及抛光方法。所述铝合金镜面抛光液包含以下组分：硅溶胶抛光磨粒；增速剂；余量为水；所述铝合金镜面抛光液的pH范围为9‑11，所述增速剂为含有五元环和两个氮原子的化合物，所述化合物的辛醇‑水分配系数为负，所述化合物的
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，其中，
Figure 344631DEST_PATH_IMAGE002
为辛醇‑水分配系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为氢键供体数，

Description

一种铝合金镜面抛光液以及抛光方法
技术领域
本发明涉及抛光的技术领域，尤其是涉及一种铝合金镜面抛光液以及抛光方法。
背景技术
在集成电路铝合金薄膜抛光中，通常采用在抛光液中加入氧化剂和其他增速剂共同使用，例如公开号为CN101978019B的中国专利，公开了用于平坦化或抛光基材的组合物和方法，该组合物包含：由任选地经聚合物处理的氧化铝颗粒组成的研磨剂、α-羟基羧酸、使至少一种金属氧化的氧化剂、聚丙烯酸、任选的含钙化合物、任选的杀生物剂、任选的pH调节剂和水。
但是目前在消费者电子产品铝合金镜面抛光领域，制造商在抛光步骤通常不采用添加氧化剂的方法，因此为了增加铝合金的去除速率，就需要在没有氧化剂的情况下添加适当的增速剂如金属络合剂等，例如公开号为CN106661427B的中国专利公开了抛光铝表面的方法，该方法公开了使用包含酸性或中性pH的水性载剂的抛光组合物研磨所述表面的步骤，所述水性载剂包含：(a)氧化铝研磨剂颗粒，其包括在所述氧化铝颗粒的表面上的阴离子型聚合物，其中，所述氧化铝研磨剂以在0.01重量％至15重量％范围内的浓度存在于所述组合物中；和(b)抛光促进剂化合物，其中所述抛光促进剂化合物为1-羟基亚乙基-1,1-二膦酸，且其中所述抛光促进剂化合物的浓度在0.01重量％至5重量％范围内。
但是常用的金属络合剂在无氧化剂协同作用的情况下往往会使铝合金表面发白，镜面效果不佳。
发明内容
为了提高抛光速率并使铝合金表面不易发白，本发明提供一种铝合金镜面抛光液以及抛光方法。
第一方面，本发明提供一种铝合金镜面抛光液，采用如下的技术方案：
一种铝合金镜面抛光液，包含以下组分：
硅溶胶抛光磨粒；
增速剂；
余量为水；
其中，所述铝合金镜面抛光液pH值范围为9-11,所述增速剂为含有五元环和两个氮原子的化合物，所述化合物的辛醇-水分配系数为负，所述化合物的
Figure BDA0003932390810000011
其中，logP为辛醇-水分配系数，NHBD为氢键供体数，NHBA为氢键受体数。
更进一步的，所述铝合金镜面抛光液包含以下重量份的组分：
10-45％硅溶胶抛光磨粒；
0.1-5％增速剂；
余量为水；
更进一步的，所述铝合金镜面抛光液包含以下重量份的组分：
26％硅溶胶抛光磨粒；
0.5％增速剂；
余量为水。
更进一步的，所述硅溶胶抛光磨粒的中值粒径(D50)范围为50-120nm。
更进一步的，所述增速剂为1，3-二甲基-咪唑啉酮。
更进一步的，所述增速剂为咪唑啉啶-2，4-二酮。
第二方面，本发明提供一种铝合金镜面抛光方法，采用如下的技术方案：
一种铝合金镜面抛光方法，包括以下步骤，在铝合金被抛光表面存在抛光液的情况下，使用抛光工具的抛光面接触铝合金被抛光表面并相对移动。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
当添加剂结构式含两个氮原子的五元环且其辛醇-水分配系数(logP)为负，且其特征值小于3时，增速剂能大幅提高铝合金抛光速率，并保持抛光后的表面呈镜面效果，无发白现象。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
下述实施例的原料参数如表1所示：
表1
Figure BDA0003932390810000021
Figure BDA0003932390810000031
其中辛醇-水分配系数(logP)，由XlogP33.0程序计算得出；
氢键供体数(NHBD)由Cactvs3.4.8.18程序计算得出；
氢键受体数(NHBA)由Cactvs3.4.8.18程序计算得出；
Figure BDA0003932390810000032
实施例
实施例1
在搅拌条件下将1克的咪唑溶于999克硅溶胶抛光磨粒重量含量为45％的硅溶胶(硅溶胶为硅溶胶抛光磨粒在水中的分散液)，硅溶胶抛光磨粒的中值粒径(D50)为50nm，接着加入硝酸调节pH值至9，得到铝合金镜面抛光液。
使用380mm平面抛光机，抛光垫使用黑色阻尼布对6061铝合金圆片进行抛光，铝合金圆片直径50.0毫米，厚度1.4毫米，每次抛光同时抛5片，抛光压力为15公斤，抛光液流量为30ml/min，抛光时间10分钟，使用0.1mg精度的电子天平进行测量，记录铝合金圆片抛光去除的重量，重复实验6次。
实施例2
在搅拌条件下将50克咪唑溶于200克水，再加入750克硅溶胶抛光磨粒重量含量为40％的硅溶胶，硅溶胶抛光磨粒的中值粒径(D50)为85nm，接着加入氢氧化钠调节pH值至11，得到铝合金镜面抛光液。
使用380mm平面抛光机，抛光垫使用黑色阻尼布对6061铝合金圆片进行抛光，铝合金圆片直径50.0毫米，厚度1.4毫米，每次抛光同时抛5片，抛光压力为15公斤，抛光液流量为30ml/min，抛光时间10分钟，使用0.1mg精度的电子天平进行测量，记录铝合金圆片抛光去除的重量，重复实验6次。
实施例3
在搅拌条件下将25克咪唑溶于750克水，再加入250克硅溶胶抛光磨粒重量含量为40％的硅溶胶，硅溶胶抛光磨粒中值粒径(D50)为120nm，接着加入盐酸调节pH值至10，得到铝合金镜面抛光液。
使用380mm平面抛光机，抛光垫使用黑色阻尼布对6061铝合金圆片进行抛光，铝合金圆片直径50.0毫米，厚度1.4毫米，每次抛光同时抛5片，抛光压力为15公斤，抛光液流量为30ml/min，抛光时间10分钟，使用0.1mg精度的电子天平进行测量，记录铝合金圆片抛光去除的重量，重复实验6次。
实施例4
在搅拌条件下将5克咪唑溶于345克水，再加入650克硅溶胶抛光磨粒重量含量为40％的硅溶胶，硅溶胶抛光磨粒中值粒径(D50)为60nm，接着加入氢氧化钾调节pH值至10，得到铝合金镜面抛光液。
使用380mm平面抛光机，抛光垫使用黑色阻尼布对6061铝合金圆片进行抛光，铝合金圆片直径50.0毫米，厚度1.4毫米，每次抛光同时抛5片，抛光压力为15公斤，抛光液流量为30ml/min，抛光时间10分钟，使用0.1mg精度的电子天平进行测量，记录铝合金圆片抛光去除的重量，重复实验6次。
实施例5
在搅拌条件下将5克1，3-二甲基-咪唑啉酮溶于345克水，再加入650克硅溶胶抛光磨粒重量含量为40％的硅溶胶，硅溶胶抛光磨粒中值粒径(D50)为60nm，接着加入氢氧化钾调节pH值至10，得到铝合金镜面抛光液。
使用380mm平面抛光机，抛光垫使用黑色阻尼布对6061铝合金圆片进行抛光，铝合金圆片直径50.0毫米，厚度1.4毫米，每次抛光同时抛5片，抛光压力为15公斤，抛光液流量为30ml/min，抛光时间10分钟，使用0.1mg精度的电子天平进行测量，记录铝合金圆片抛光去除的重量，重复实验6次。
实施例6
在搅拌条件下将5克咪唑啉啶-2，4-二酮溶于345克水，再加入650克硅溶胶抛光磨粒重量含量为40％的硅溶胶，硅溶胶抛光磨粒中值粒径(D50)为60nm，接着加入氢氧化钾调节pH值至10，得到铝合金镜面抛光液。
使用380mm平面抛光机，抛光垫使用黑色阻尼布对6061铝合金圆片进行抛光，铝合金圆片直径50.0毫米，厚度1.4毫米，每次抛光同时抛5片，抛光压力为15公斤，抛光液流量为30ml/min，抛光时间10分钟，使用0.1mg精度的电子天平进行测量，记录铝合金圆片抛光去除的重量，重复实验6次。
实施例7
在搅拌条件下将5克乙烯硫脲溶于345克水，再加入650克硅溶胶抛光磨粒重量含量为40％的硅溶胶，硅溶胶抛光磨粒中值粒径(D50)为60nm，接着加入氢氧化钾调节pH值至10，得到铝合金镜面抛光液。
使用380mm平面抛光机，抛光垫使用黑色阻尼布对6061铝合金圆片进行抛光，铝合金圆片直径50.0毫米，厚度1.4毫米，每次抛光同时抛5片，抛光压力为15公斤，抛光液流量为30ml/min，抛光时间10分钟，使用0.1mg精度的电子天平进行测量，记录铝合金圆片抛光去除的重量，重复实验6次。
对比例
对比例1
在搅拌条件下将650克硅溶胶抛光磨粒重量含量为40％的硅溶胶与350克水混合，硅溶胶抛光磨粒中值粒径(D50)为60nm，接着加入氢氧化钾调节pH值至10，得到铝合金镜面抛光液。
使用380mm平面抛光机，抛光垫使用黑色阻尼布对6061铝合金圆片进行抛光，铝合金圆片直径50.0毫米，厚度1.4毫米，每次抛光同时抛5片，抛光压力为15公斤，抛光液流量为30ml/min，抛光时间10分钟，使用0.1mg精度的电子天平进行测量，记录铝合金圆片抛光去除的重量，重复实验6次。
对比例2
在搅拌条件下将5克咪唑烷酮溶于345克水，再加入650克硅溶胶抛光磨粒重量含量为40％的硅溶胶，硅溶胶抛光磨粒中值粒径(D50)为60nm，接着加入氢氧化钾调节pH值至10，得到铝合金镜面抛光液。
使用380mm平面抛光机，抛光垫使用黑色阻尼布对6061铝合金圆片进行抛光，铝合金圆片直径50.0毫米，厚度1.4毫米，每次抛光同时抛5片，抛光压力为15公斤，抛光液流量为30ml/min，抛光时间10分钟，使用0.1mg精度的电子天平进行测量，记录铝合金圆片抛光去除的重量，重复实验3次。
对比例3
在搅拌条件下将5克甘脲溶于345克水，再加入650克硅溶胶抛光磨粒重量含量为40％的硅溶胶，硅溶胶抛光磨粒中值粒径(D50)为60nm，接着加入氢氧化钾调节pH值至10，得到铝合金镜面抛光液。
使用380mm平面抛光机，抛光垫使用黑色阻尼布对6061铝合金圆片进行抛光，铝合金圆片直径50.0毫米，厚度1.4毫米，每次抛光同时抛5片，抛光压力为15公斤，抛光液流量为30ml/min，抛光时间10分钟，使用0.1mg精度的电子天平进行测量，记录铝合金圆片抛光去除的重量，重复实验3次。
对比例4
在搅拌条件下将5克咪唑啉溶于345克水，再加入650克硅溶胶抛光磨粒重量含量为40％的硅溶胶，硅溶胶抛光磨粒中值粒径(D50)为60nm，接着加入氢氧化钾调节pH值至10，得到铝合金镜面抛光液。
使用380mm平面抛光机，抛光垫使用黑色阻尼布对6061铝合金圆片进行抛光，铝合金圆片直径50.0毫米，厚度1.4毫米，每次抛光同时抛5片，抛光压力为15公斤，抛光液流量为30ml/min，抛光时间10分钟，使用0.1mg精度的电子天平进行测量，记录铝合金圆片抛光去除的重量，重复实验3次。
对比例5
在搅拌条件下将5克5，5-二苯基乙内酰脲溶于345克水，再加入650克硅溶胶抛光磨粒重量含量为40％的硅溶胶，硅溶胶抛光磨粒中值粒径(D50)为60nm，接着加入氢氧化钾调节pH值至10，得到铝合金镜面抛光液。
使用380mm平面抛光机，抛光垫使用黑色阻尼布对6061铝合金圆片进行抛光，铝合金圆片直径50.0毫米，厚度1.4毫米，每次抛光同时抛5片，抛光压力为15公斤，抛光液流量为30ml/min，抛光时间10分钟，使用0.1mg精度的电子天平进行测量，记录铝合金圆片抛光去除的重量，重复实验3次。
表2实施例1-6与对比例1-5中抛光液的组成成分
Figure BDA0003932390810000061
表3铝合金圆片抛光去除量及抛光效果
Figure BDA0003932390810000071
结合表2、表3、实施例1-7与对比例1来看，当抛光液中加入增速剂后，去除速率能大幅提高10％以上。
结合表1、表3、实施例1-7与对比例2-5来看，当添加剂结构式含两个氮原子的五元环且其辛醇-水分配系数(logP)为负，且其特征值小于3时，增速剂能提高铝合金抛光速率10％以上，并保持抛光后的表面呈镜面效果，无发白现象；而当辛醇-水分配系数(logP)为正，或其特征值大于3时，铝合金圆片去除速率增速最高只有3％。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种铝合金镜面抛光液，其特征在于，所述铝合金镜面抛光液包含以下组分：
硅溶胶抛光磨粒；
增速剂；
余量为水；
其中，所述铝合金镜面抛光液的pH范围为9-11，所述增速剂为含有五元环和两个氮原子的化合物，所述化合物的辛醇-水分配系数为负，所述化合物的
Figure FDA0003932390800000011
其中，logP为辛醇-水分配系数，NHBD为氢键供体数，NHBA为氢键受体数。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金镜面抛光液，其特征在于：所述铝合金镜面抛光液包含以下重量百分比的组分：
10-45％硅溶胶抛光磨粒；
0.1-5％增速剂；
余量为水。
3.根据权利要求2所述的一种铝合金镜面抛光液，其特征在于：所述铝合金镜面抛光液包含以下重量百分比的组分：
26％硅溶胶抛光磨粒；
0.5％增速剂；
余量为水。
4.根据权利要求3所述的一种铝合金镜面抛光液，其特征在于：所述硅溶胶抛光磨粒的中值粒径(D50)范围为50-120nm。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金镜面抛光液，其特征在于：所述增速剂为1，3-二甲基-咪唑啉酮。
6.根据权利要求1所述的一种铝合金镜面抛光液，其特征在于：所述增速剂为咪唑啉啶-2，4-二酮。
7.根据权利要求1所述的一种铝合金镜面抛光液，其特征在于：所述增速剂为乙烯硫脲。
8.根据权利要求1所述的一种铝合金镜面抛光液，其特征在于：所述增速剂为咪唑。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种铝合金镜面抛光方法，其特征在于：包括以下步骤，在铝合金被抛光表面存在抛光液的情况下，使用抛光工具的抛光面接触铝合金被抛光表面并相对移动。
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