藍(lán)寶石具有高硬度（莫氏硬度9）、優(yōu)異的耐腐蝕性以及良好的光學(xué)和機(jī)械性能,因此廣泛應(yīng)用于固態(tài)激光器,精密抗摩擦軸承,紅外窗口,半導(dǎo)體芯片基板等高科技領(lǐng)域。隨著科技迅猛的發(fā)展,對(duì)藍(lán)寶石表面平整度要求越來越高,而化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）是目前普遍的表面加工技術(shù),是公認(rèn)的可以實(shí)現(xiàn)全局平坦化拋光方法,所以用化學(xué)機(jī)械拋光對(duì)藍(lán)寶石表面的超精密拋光成為研究的熱點(diǎn)。在CMP中,拋光漿料和拋光磨料扮演著重要角色,對(duì)藍(lán)寶石的拋光質(zhì)量有直接的影響。本文研究了將氧化鋁磨料分散于硅溶膠中獲得了穩(wěn)定性及拋光性能均較好的拋光漿料。采用均相沉淀法制備出粒徑分別為320nm、500nm、1.0μm左右的球形氧化鋁磨料,采用直接沉淀法制備出粒徑320nm的不規(guī)則形貌的氧化鋁磨料,并將不同粒徑、形貌的氧化鋁對(duì)藍(lán)寶石進(jìn)行拋光,得出粒徑為1.0μm的球形氧化鋁具有較佳的拋光效果。通過掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）等手段對(duì)樣品的形貌、物象等進(jìn)行表征。通過Zeta電位對(duì)拋光漿料的分散穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè),通過原子力顯微鏡（AFM）對(duì)藍(lán)寶石拋光前后的表面粗糙度進(jìn)行檢測(cè)。主要結(jié)果如下:將氧化鋁磨料分散在硅溶膠中,體系的穩(wěn)定

采用不同粒徑的W28和W7碳化硼（B4C）磨料對(duì)藍(lán)寶石晶片進(jìn)行研磨和化學(xué)機(jī)械拋光。研究了不同粒徑的B4C磨料對(duì)藍(lán)寶石晶片研磨和化學(xué)機(jī)械拋光后的移除率、粗糙度、平坦度、彎曲度、翹曲度等參數(shù)的影響。結(jié)果表明:W28和W7的磨料有不同的研磨和拋光性能,在相同的加工條件下,使用W28的B4C磨料,移除速率較快,但研磨所得藍(lán)寶石晶片的損傷層較深,單面拋光20μm不足以去除其損傷層,拋光后表面劃痕較多,粗糙度較大（Ra=1.319 nm,Rt=2.584 nm）,表面有明顯起伏;而W7磨料的移除速率慢,研磨時(shí)間長(zhǎng),在單面拋光移除20μm后其損傷層全部移除,拋光所得藍(lán)寶石晶片平坦度略佳,拋光表面平整,粗糙度較?。≧a=0.194 nm,Rt=0.361 nm）,無(wú)明顯起伏,表面質(zhì)量相對(duì)較高,適于精修平坦度。

采用霧化施液化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）的方法,以材料去除速率和表面粗糙度為評(píng)價(jià)指標(biāo),選取適合硒化鋅拋光的磨料,通過單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)比CeO2、SiO2和Al2O3三種磨料的拋光效果。結(jié)果顯示:采用Al2O3拋光液可以獲得的材料去除率,為615.19nm/min,而CeO2和SiO2磨料的材料去除率分別只有184.92和78.56nm/min。進(jìn)一步分析磨料粒徑對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響規(guī)律,表明100nm Al2O3拋光后的表面質(zhì)量,粗糙度Ra僅為2.51nm,300nm Al2O3的去除速率,達(dá)到1 256.5nm/min,但表面存在嚴(yán)重缺陷,出現(xiàn)明顯劃痕和蝕坑。在相同工況條件下,與傳統(tǒng)化學(xué)機(jī)械拋光相比,精細(xì)霧化拋光的去除速率和表面粗糙度與傳統(tǒng)拋光相近,但所用拋光液量約為傳統(tǒng)拋光的1/8,大大提高了拋光液的利用率。

超聲復(fù)合磨料振動(dòng)拋光方法對(duì)工件表面材料去除量與工件表面粗糙度的影響,分析了超聲復(fù)合磨料振動(dòng)拋光方法;并利用ANSYS Workbench軟件分別分析了超聲振動(dòng)條件下和超聲復(fù)合磨料振動(dòng)條件下工件表面結(jié)構(gòu)與應(yīng)力變化情況,同時(shí)在超聲復(fù)合磨料振動(dòng)條件下通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證超聲復(fù)合磨料振動(dòng)拋光技術(shù)對(duì)工件表面材料去除量與工件表面粗糙度的影響程度。結(jié)果表明:超聲復(fù)合磨料振動(dòng)條件下工件表面位移小于超聲振動(dòng)條件下的工件表面位移,超聲復(fù)合磨料振動(dòng)條件下工件表面應(yīng)力大于超聲振動(dòng)條件下的工件表面應(yīng)力;在超聲復(fù)合磨料振動(dòng)條件下,影響工件表面粗糙度顯著的因素是磨料質(zhì)量分?jǐn)?shù),影響工件表面材料去除量顯著的因素是拋光時(shí)間,且磨料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%、拋光時(shí)間為4 h時(shí),拋光效果。