一种CNTs-Al2O3复合磨料、其制备方法、应用及包含其的抛光液技术

本发明专利技术提供一种CNTs

【技术实现步骤摘要】
一种CNTs
‑
Al2O3复合磨料、其制备方法、应用及包含其的抛光液


[0001]本专利技术涉及抛光技术，尤其涉及一种CNTs
‑
Al2O3复合磨料、其制备方法、应用及包含其的抛光液。

技术介绍

[0002]蓝宝石由于其优异的光学性能、机械性能和化学稳定性，目前被广泛的应用于半导体芯片的衬底材料以及消费性电子智能终端等。但无论是何种用途，都对其加工质量有着非常高的要求。实际生产使用的蓝宝石晶片，大多由蓝宝石晶棒经过线切割、研磨和抛光制备而成。抛光步骤主要是为了去除研磨后晶片上的划痕以及损伤层。目前用于蓝宝石抛光的研磨材料主要有二氧化硅抛光液以及氧化铝抛光液。
[0003]二氧化硅抛光液抛光蓝宝石晶片是目前工业上常采用的方法，其具有抛光后晶片表面效果好，成本低等优点，但是其缺点也比较明显，如加工耗时长，加工效率低，加工过程中二氧化硅容易结晶等。氧化铝抛光液抛光蓝宝石晶片目前在消费性电子智能终端应用比较广泛，其主要优点为加工耗时短，加工效率高，其缺点为氧化铝抛光液中氧化铝粉容易产生团聚，悬浮分散性差，导致抛光后蓝宝石衬底表面质量差。例如有如下现有技术：
[0004]CN103897605A公开了一种单面抛光机用蓝宝石衬底抛光液，专门针对单面抛光机使用，该抛光液是一种含有几种不同粒径大小二氧化硅的抛光液，含有二氧化硅、碱性组合物、阴离子型表面活性剂及水。二氧化硅是胶体二氧化硅、气相二氧化硅或者沉淀法二氧化硅。碱性化合物是氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钠、氨水、乙二胺、三乙醇胺、氢氧化四甲基铵等有机碱类。阴离子表面活性剂是磺酸型表面活性剂、羧酸型表面活性剂及硫酸脂型表面活性剂中的至少一种。
[0005]CN104449403B公开了一种蓝宝石衬底材料的复合碱抛光液及其循环使用方法，包括重量浓度2
‑
50wt％以及粒径15
‑
150nm的纳米SiO2水溶胶10
‑
50％、活性剂0.05
‑
1％，螯合剂0.1
‑
1％，pH调节剂0.1
‑
2％，pH调节剂为无机碱和有机碱的混合物构成复合碱。循环使用步骤为，抛光液流量100g/min
‑
300g/min，抛光压力0
‑
0.2MPa，抛光转速40
‑
60rpm，抛光温度30
‑
40℃。
[0006]CN110591562A公开了一种用于蓝宝石研磨抛光工艺的抛光液及其制备方法，所述抛光液由以下原料按重量份组成：复合磨料35～63份、分散剂1～3份、增稠剂1～3份、碱性调节剂1～2份、去离子水62～85份；其中，所述复合磨料为氮化硅、碳化硅、氮化硼、碳化硼中的两种的混合物。
[0007]上述现有技术采用二氧化硅、纳米SiO2水溶胶或氮化硅、碳化硅、氮化硼、碳化硼复合磨料作为主要成分，均不同程度的存在抛光液悬浮分散性不佳、抛光质量不高、有划痕等问题，严重影响了蓝宝石的抛光质量。因此，亟需一种能满足蓝宝石、碳化硅及氮化镓等半导体材料高移除率和高表面质量要求，且悬浮分散性好的抛光液。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于，针对现有抛光液悬浮分散性不佳、抛光质量不高、有划痕等问题，提供一种CNTs
‑
Al2O3复合磨料，该复合磨料表面是碳纳米管，且磨料颗粒间分散良好。采用包含该复合磨料的抛光液，无需添加分散剂，即能提高抛光液的悬浮分散性稳定性，进而大大提高抛光表面质量，减少划伤，延长循环使用寿命，同时兼具蓝宝石衬底高移除速率的优点。
[0009]需要注意的是，在本专利技术中，除非另有规定，涉及组成限定和描述的“包括”的具体含义，既包含了开放式的“包括”、“包含”等及其类似含义，也包含了封闭式的“由
…
组成”、“由
…
构成”等及其类似含义。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种CNTs
‑
Al2O3复合磨料(也称碳纳米管/氧化铝复合磨料)，由多壁碳纳米管(CNTs)包覆氧化铝粉改性复合而成，即氧化铝粉末外面为CNTs。
[0011]进一步地，所述CNTs
‑
Al2O3复合磨料由以下方法制备而成：
[0012]步骤1)：将CNTs在乙醇和去离子水的混合溶剂中超声处理，随后加入盐酸溶液对CNTs进行酸化；继续超声处理后，过滤，蒸馏水水洗，烘干后得到酸化CNTs，该步骤能去除CNTs中的金属杂质以及对CNTs进行化学修饰，赋予其表面羟基、羧基等活性基团；
[0013]步骤2)：将粒径为0.7
‑
1μm氧化铝粉和酸化CNTs加入到甲醇溶液中，在25
‑
30℃条件下，将上述混合物水浴搅拌3
‑
5h，65
‑
90℃干燥制备得到CNTs
‑
Al2O3复合磨料；通过氧化铝粉表面富含的羟基同经过酸化的CNTs充分接触，从而利用化学键接枝的方式将CNTs修饰到普通的氧化铝粉表面，干燥制备得到CNTs
‑
Al2O3复合磨料。
[0014]进一步地，步骤1)所述将CNTs在乙醇和去离子水的混合溶剂中超声处理30
‑
40min。
[0015]进一步地，步骤1)所述继续超声处理30
‑
50min后，过滤。
[0016]进一步地，步骤1)所述烘干温度为65
‑
90℃。
[0017]进一步地，步骤1)所述CNTs的质量、乙醇的体积、去离子水的体积以及盐酸溶液的体积的比值为：1g
‑
1.5g:50mL
‑
80mL:50mL
‑
80mL:10mL
‑
30mL。
[0018]进一步地，步骤1)所述CNTs的质量、乙醇的体积、去离子水的体积以及盐酸溶液的体积的优选比值为：1.1g
‑
1.4g:55mL
‑
75mL:55mL
‑
75mL:15mL
‑
25mL。
[0019]进一步地，步骤1)所述CNTs的质量、乙醇的体积、去离子水的体积以及盐酸溶液的体积的优选比值为：1.1g
‑
1.3g:60mL
‑
70mL:60mL
‑
70mL:15mL
‑
20mL。
[0020]进一步地，步骤1)所述盐酸溶液的浓度为30
‑
50wt％。
[0021]进一步地，步骤1)所述盐酸溶液的浓度优选为35
‑
45wt％。
[0022]进一步地，步骤2)所述氧化铝粉的质量、酸化CNTs的质量以及甲醇溶液的体积之间的比值为100g
‑
150g:1g
‑
1.5g:200mL本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CNTs
‑
Al2O3复合磨料，其特征在于，由以下方法制备而成：步骤1)：将CNTs在乙醇和去离子水的混合溶剂中超声处理，随后加入盐酸溶液对CNTs进行酸化；继续超声处理后，过滤，蒸馏水水洗，65
‑
90℃烘干后得到酸化CNTs；步骤2)：将粒径为0.7
‑
1μm氧化铝粉和酸化CNTs加入到甲醇溶液中，在25
‑
30℃条件下，将上述混合物水浴搅拌3
‑
5h，65
‑
90℃干燥制备得到CNTs
‑
Al2O3复合磨料。2.根据权利要求1所述CNTs
‑
Al2O3复合磨料，其特征在于，步骤1)所述CNTs的质量、乙醇的体积、去离子水的体积以及盐酸溶液的体积的比值为：1g
‑
1.5g:50mL
‑
80mL:50mL
‑
80mL:10mL
‑
30mL。3.根据权利要求1所述CNTs
‑
Al2O3复合磨料，其特征在于，步骤2)所述氧化铝粉的质量、酸化CNTs的质量以及甲醇溶液的体积的比值为100g
‑
150g:1g

【专利技术属性】
技术研发人员：侯军，单晓倩，李传强，
申请(专利权)人：浙江奥首材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：