蓝宝石窗口片研磨抛光阶段的工艺流程为:粗磨(一致化)--精磨(平坦化)--抛光(镜面化)。其中,粗磨和精磨阶段都是采取磨料冲击破碎蓝宝石表面的方式进行,为纯物理作用,抛光一般采用碱性二氧化硅溶胶,一边对蓝宝石表面进行轻微腐蚀,一边通过抛光垫扫除的方式达到镜面效果,为CMP抛光,即化学物理抛光法。
由以上流程可知,蓝宝石抛光是一个腐蚀—扫除的过程,其中,腐蚀的厚度仅仅达到埃米级。蓝宝石抛光完结应该是镜片的所有部分都达到镜面效果。
在日常加工中,经常碰到蓝宝石抛光异常加长的现象,时间太长的表象为以下几点:
1、 长方形特别是长条形的四个角抛不透;
2、 表面有坑点;
3、 橘皮水纹等缺陷;
4、 表面发蒙,雾化。
以上现象,除第三点外,基本都由前道研磨所产生。
诚如前文所述,抛光是逐渐腐蚀的过程,而腐蚀的深度非常细微,蓝宝石抛光时间长,无非就是腐蚀还没达致全局,要想达致全局,只能延长抛光时间。
那么造成腐蚀难以短时间达致全局的原因是什么呢?毫无疑问是研磨过后的镜片的平坦度问题造成的。
我们来逐步分析以上几种现象。
1、 角不透。双面研磨是通过行星轮固定镜片并随着行星轮的运转方式在研磨机的研磨盘上运动,通过研磨盘对研磨砂的带动来进行冲击破碎表面,达到研磨目的。但是长方形特别是长条形的镜片在行星轮里是位置相对固定,无法自转,即使产生表面不平整,也无法像圆片一样通过阻力作用产生旋转,以达到一致化的结果。由于四个角特别是外侧两个角一直都在外圈运行,线速度相对较快,因而研磨去除量相对较大,造成角塌陷现象。抛光时,为了将塌陷区抛透,只能长时间的腐蚀和扫除,当全局平坦后才能完全抛透。
那么如何处理此现象呢?根据泰兴市合诚光电科技有限公司的加工经验,本人提出几个注意点以供参考。首先,如果仔细观察行星轮和晶片的放置方式,你会看到外侧晶片间隔相对较远,特别是接近正方形的晶片,也就是外侧部分研磨砂作用的面积较小,当然去除量就会相对较快。解决的办法就是在空隙间增加相同厚度的材料配片(最好是圆片)的方式。其次,内外侧去除率不一致,是因为不同的线速度造成,因此在研磨的过程中要多次对调内外侧,通过交换方向的方式达到去除量一致。在此期间,研磨操作人员一定要注意控制节奏,多次测量,不能怕烦。
2、表面坑点。表面坑点有两种基本现象,一个是个别坑点且全盘几乎每片都有,第二,单片上密布坑点。第一种现象产生的原因是研磨砂个别大颗粒挤压产生的坑点,采取的方式是卸压,即将上盘的压力降低,甚至可以利用反压(有很多公司为了提高研磨速度,采取加压或者上盘加重的方式,我不敢苟同,需知此阶段产生的缺陷一定会由抛光埋单,得不偿失),同时注意分析是否有碎屑、铁屑或其他大号砂通过环境传输混入,若有此现象,必须清洗机器并过滤砂液,一般来讲,混入少量的大颗粒研磨砂,通过研磨一定的时间后会消除。第二种现象及整面密布坑点见下一条分析。
3、表面雾化发蒙。前文说过,研磨分为粗磨和精磨。粗磨的目的是使进入精磨的晶片厚度及平坦度一致。为了快速达致此目的,一般使用W28以上砂号的粗砂进行研磨,目的仅仅是一致性和平整。但是,如果不考虑材料的加工方式,就会造成粗糙度过高等问题。比如,有些材料的加工方式是采用金刚线切片方式,还有的采用平面磨床研磨的方式,其中,磨床研磨的晶片在显微镜下观察,密布长条状深沟,如果粗磨时仅仅考虑产品的一致性而不考虑粗糙度的修复,那么到精磨阶段需要很长的时间来消除。我们一般认为,金刚线切片方式的材料,粗磨去除量不低于0.08-0.1mm,磨床方式加工的材料,粗磨去除量不低于0.2-0.3mm。到精磨阶段,去除量一般不超过0.05mm,即可流转到抛光环节。因此,表面发蒙雾化产生的根本原因是精磨后粗糙度太大造成的,为了消除雾化和发蒙,当然只能延长抛光时间。解决方案是一定要了解镜片材料的加工方式,并合理确定粗磨研磨量。
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