碳化硼是非氧化物陶瓷中非常重要的一個(gè)品種,其最大的特色就是硬度極高,位于最硬材料的行列內(nèi),僅次于金剛石和立方氮化硼。除此之外,碳化硼還具有熔點(diǎn)高、彈性模量高、密度小、熱穩(wěn)定性好、熱中子吸收橫截面高等優(yōu)點(diǎn)。
藍(lán)寶石加工工藝
在工業(yè)加工中,藍(lán)寶石表面從原料粗糙到鏡面光滑,需要經(jīng)歷三道加工工藝:粗磨、精磨和拋光。在粗磨工段中,藍(lán)寶石原料片表面的劃痕數(shù)量會(huì)減少,深度減小。在第二道工藝(精磨)中,藍(lán)寶石的總厚度偏差(TTV)和表面粗糙度(Ra)會(huì)進(jìn)一步減小。藍(lán)寶石表面開(kāi)始出現(xiàn)透光現(xiàn)象。在第三道工藝(拋光)中,藍(lán)寶石的表面粗糙度(Ra)會(huì)減小至0.5nm,此時(shí)藍(lán)寶石表面平滑,面板透亮。
在每一道加工工藝后,藍(lán)寶石晶片的總厚度偏差和表面粗糙度都會(huì)逐漸減小。但作為粗磨工段的第一道工序卻尤其重要,晶片在此階段最容易產(chǎn)生不可修復(fù)的深度劃傷。
藍(lán)寶石的硬度大,一般的磨料對(duì)藍(lán)寶石沒(méi)有切削力。從磨料硬度角度考慮,金剛石磨料最合適。但由于用金剛石磨料拋光的表面會(huì)被物理刮掉,因此會(huì)在表面留下劃痕和其他應(yīng)力。
目前生產(chǎn)藍(lán)寶石襯底片時(shí)產(chǎn)生裂痕和崩邊現(xiàn)象的比例比較高,占總數(shù)的5%~8%,并且加工后的藍(lán)寶石片表面劃痕較重,有20%左右的寶石片表面有粗深劃痕,需重新研磨拋光,這樣就大大提高了藍(lán)寶石襯底片加工的成本。因此,如何在提高藍(lán)寶石表面光潔度和全局平坦化質(zhì)量的同時(shí)并保證一定的藍(lán)寶石的拋光速率,是藍(lán)寶石加工處理中的一大難題。
碳化硼磨料具有硬度略低(莫氏硬度9.3)、價(jià)格便宜、磨削能力稍弱,且研磨后晶體表面劃傷的概率較小的特點(diǎn)。因此,采用碳化硼磨料進(jìn)行藍(lán)寶石晶體研磨有利于獲得較小的亞表面損傷。碳化硼除了在藍(lán)寶石粗磨中優(yōu)勢(shì)明顯,其與其他研磨粒子的復(fù)合粒子在提升提高藍(lán)寶石化學(xué)機(jī)械拋光表面質(zhì)量和加工效率也非常值得探索應(yīng)用。