拋光是指利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)作用，降低工件的表面粗糙度，以獲得光亮光滑的表面。拋光技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要性，從應(yīng)用領(lǐng)域便可窺一斑而知全豹，包括集成電路制造、醫(yī)療器械、汽車配件、數(shù)碼配件、精密模具、航空航天等。

       除了工業(yè)需求外，鏡面金屬飾件也正成為潮流

       要拋出盡可能接近“絕對光滑”的表面，各種拋光技術(shù)是必不可少的，如機(jī)械拋光、CMP拋光、磁研磨拋光、流體拋光等。拋光加工質(zhì)量與使用的各類關(guān)鍵材料息息相關(guān)，陶瓷拋光液就是其最核心的材料之一，組分一般包括磨料、表面活性劑和分散劑等。

       在實(shí)際生產(chǎn)中，要得到理想的表面效果，就要根據(jù)被拋光材料的物理化學(xué)性質(zhì)及對拋光性能的要求來選擇所需的成分配置拋光液。以下是部分挑選要點(diǎn)：

       一、陶瓷磨料的材質(zhì)

需依據(jù)待磨物的硬度與研磨目標(biāo)（鏡面拋光/減薄/絲面拋光等），以及研磨工藝種類（機(jī)械/ CMP等）來挑選合適的材質(zhì)。陶瓷磨料的材質(zhì)除了是成分選擇外，還要注意陶瓷磨料的結(jié)晶相。此部分也要考量拋光墊的材質(zhì)搭配。

       以下是部分陶瓷拋光粉介紹：

       1金剛石

       金剛石拋光粉分為多晶金剛石微粉、單晶金剛石微粉、納米金剛石、鍍衣金剛石微粉。其中，多晶金剛石有很高的去除率、韌性和自銳性；單晶金剛石是優(yōu)質(zhì)金剛石經(jīng)過球磨、分級和凈化處理后所得；納米金剛石沒有棱角呈球形、單晶粒尺寸只有幾個納米。目前金剛石拋光液主要用于磁頭、硬盤、寶石、硬質(zhì)玻璃、陶瓷以及硬質(zhì)合金的超精密拋光。

多晶金剛石SEM圖

       2氧化鋁

       氧化鋁是用于拋光各種表面的最重要的研磨材料之一，一般使用高純納米α-氧化鋁拋光粉，主要應(yīng)用于光學(xué)玻璃、晶體和合金材料的拋光。但含Al2O3的拋光液具有選擇性低、分散穩(wěn)定性不好、易團(tuán)聚的問題，容易在拋光表面造成嚴(yán)重劃傷，一般需要配合各種添加劑使用才能獲得良好的拋光表面。

住友化學(xué)的AM21及A21氧化鋁磨料

       3氧化硅

       SiO2拋光料優(yōu)點(diǎn)是選擇性和分散性好，機(jī)械磨損性能較好，其缺點(diǎn)是硬度較高，易在被拋光物體表面造成不平整，且在拋光漿料中易產(chǎn)生凝膠現(xiàn)象。主要應(yīng)用于：硅晶圓片、鍺片、化合物半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷化銦，精密光學(xué)器件、藍(lán)寶石片等的拋光加工以及金屬鏡面拋光。

硅溶膠磨料

       4氧化鈰

       氧化鈰拋光粉具有切削力強(qiáng)、拋光時間短、使用壽命長、拋光精度高等優(yōu)點(diǎn)。氧化鈰拋光粉根據(jù)氧化鈰的含量分為低鈰、中鈰、高鈰拋光粉，其切削力和使用壽命也由低到高。主要應(yīng)用于光學(xué)玻璃器件、電視機(jī)顯像管、光學(xué)眼鏡片、示波管、平板玻璃、半導(dǎo)體晶片和金屬精密制品等的拋光。

       5氧化鋯

       納米二氧化鋯拋光粉顆粒為球型，具有晶相穩(wěn)定、硬度高、顆粒小且分布均勻；磨削力強(qiáng)、拋光快、光度亮、鏡面效果好；研磨效率高，拋光效果好，表面光潔度高，切削力強(qiáng)、出光快、能拋出均勻而明亮。主要應(yīng)用于：金屬拋光、寶石拋光等精密拋光領(lǐng)域。

       二、陶瓷磨料的固含量

       需依據(jù)移除率與移除時間的考量，挑選合適的陶瓷磨料的固含量。一般為了得到最佳拋光效果，都需要進(jìn)行固含量測試。如下圖為王光靈等測試拋光液中氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)對氧化鋯陶瓷拋光速率及摩擦系數(shù)的影響結(jié)果。

       三、陶瓷磨料的粒徑與粒徑分布

       陶瓷磨料的粒徑和粒徑分布也很關(guān)鍵，需依據(jù)待磨物的表面狀態(tài)與研磨目標(biāo)（鏡面拋光/減薄/絲面拋光等）及移除率的考量，挑選合適的陶瓷磨料的粒徑與粒徑分布。

       比如說α-氧化鋁，細(xì)且均勻的粒子更利于獲得優(yōu)秀的表面質(zhì)量，但一次粒子（原晶大小）的峰徑在0.3μm以下時，則會是研磨效率大大降低。另一方面，如果為0.5μm以上，則表面平滑度不佳，綜上0.3-0.5μm原晶大小，有力平衡工件的研磨效率及的表面平滑度。

       至于粒度分布，一般情況下會要求粒度分布越窄越好，以避免存在特別大的顆粒，對拋光物體產(chǎn)生劃痕。但某些情況下，也有研究人員嘗試將不同粒徑磨料組合到一起使用——例如，在大粒徑硅溶膠中加入小粒徑的硅溶膠能明顯提高拋光速率，且粒徑相差越大提升率越高，這是因?yàn)樵谀チ峡偟馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)不變的條件下，增大小粒徑磨料的占比能增加硅溶膠顆粒的總體數(shù)量，從而起到了提高拋光速率的作用。

       四、陶瓷磨料的形狀

       需依據(jù)待磨物的表面狀態(tài)與研磨目標(biāo)（鏡面拋光/減薄/絲面拋光等）及移除率的考量，挑選合適的陶瓷磨料的形狀。比如說對于硅晶圓拋光，最好將α氧化鋁粉制為平板狀，這樣研磨時顆粒就能貼合工件表面，產(chǎn)生滑動的研磨效果，避免了顆粒尖角對工件表面的劃傷，且研磨壓力均勻分布在顆粒表面，顆粒不易破碎，從而提高了研磨效率和表面光潔度，可以減少磨削時間，大幅提高研磨效率。

硅晶圓

       五、拋光液的pH值

       需依據(jù)待磨物的種類(耐酸鹼與否）與陶瓷磨料的分散（陶瓷磨料分散好壞與pH息息相關(guān)）的考量，挑選合適的拋光液的pH值，這一步可以加入PH調(diào)節(jié)劑用于調(diào)節(jié)拋光液的酸堿度。傳統(tǒng)的pH調(diào)節(jié)劑一般選擇KOH、NaOH、HCl、HNO3等，但其中的Na+、K+、Cl?及NO3?會造成芯片性能下降，甚至失效等問題，因此，越來越多的研究者選擇有機(jī)酸或有機(jī)堿來作為pH調(diào)節(jié)劑。

       六、其他

       除此之外還有存放時間以及可回收及可重復(fù)使用性。前者應(yīng)避免久放產(chǎn)生沉降，后發(fā)生硬凝團(tuán)的狀況；后者的選擇可有效降低成本。