拋光是指利用(yong)機械、化學或電化學作用(yong)，降(jiang)低工件的(de)表面粗(cu)糙度，以獲(huo)得光(guang)亮光(guang)滑(hua)的(de)表面。拋(pao)光(guang)技術在現代制造業中的(de)重(zhong)要(yao)性，從(cong)應用(yong)領域便(bian)可窺(kui)一斑而知全豹(bao)，包括(kuo)集成電路制造、醫療器械、汽車配件、數碼配件、精密模具、航(hang)空航(hang)天等。

       除了工業需求外，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，各種拋光技術是必不可少的，如機械拋光、CMP拋光、磁研磨拋光、流體拋光等。拋光加工質量與使用的各類關鍵材料息息相關，陶瓷就是其最核心的材料之一，組分一般包括磨料、表(biao)面活性劑和分(fen)散(san)劑等。

       在(zai)實際生(sheng)產中，要(yao)(yao)得到理想的表(biao)面效果，就要(yao)(yao)根據被拋(pao)光(guang)材料的物理化學性質(zhi)及對拋(pao)光(guang)性能的要(yao)(yao)求來(lai)選擇所需的成分配(pei)置拋(pao)光(guang)液。以下(xia)是(shi)部(bu)分挑(tiao)選要(yao)(yao)點：

       一、陶瓷磨料的材質

需依據(ju)待磨(mo)(mo)物(wu)的硬度與(yu)研磨(mo)(mo)目標（鏡面(mian)拋(pao)光(guang)/減薄/絲面(mian)拋(pao)光(guang)等），以及研磨(mo)(mo)工(gong)藝種類（機械/ CMP等）來挑(tiao)選合適的材(cai)質。陶瓷磨(mo)(mo)料的材(cai)質除了是成分選擇外，還要注(zhu)意陶瓷磨(mo)(mo)料的結晶相。此部分也要考量拋(pao)光(guang)墊的材(cai)質搭(da)配。

       以下是部分陶瓷拋光粉介(jie)紹：

       1金剛石

       金剛石拋光粉分為多晶金剛石微粉、單(dan)晶(jing)金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)微(wei)粉、納米(mi)金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)、鍍衣(yi)金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)微(wei)粉。其(qi)中，多晶(jing)金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)有很(hen)高的去除率、韌性和自(zi)銳性；單(dan)晶(jing)金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)是優(you)質(zhi)金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)經過球(qiu)磨(mo)、分級(ji)和凈化(hua)處理后所得；納米(mi)金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)沒(mei)有棱角呈球(qiu)形、單(dan)晶(jing)粒尺寸只(zhi)有幾個納米(mi)。目前金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)拋(pao)(pao)光液主要(yao)用于磁頭、硬盤、寶石(shi)、硬質(zhi)玻璃、陶瓷以及硬質(zhi)合(he)金(jin)(jin)的超精密(mi)拋(pao)(pao)光。

多晶金剛石SEM圖

       2氧化鋁

       氧化(hua)鋁是用于拋(pao)光各種(zhong)表(biao)面的最重(zhong)要的研磨(mo)材料(liao)之(zhi)一，一般使用高純納米α-氧化(hua)鋁拋(pao)光粉，主(zhu)要應用于光學玻(bo)璃、晶體和合金材料(liao)的拋(pao)光。但含Al2O3的拋(pao)光液具(ju)有選擇(ze)性低、分散穩定性不好、易團聚的問題，容易在拋(pao)光表(biao)面造(zao)成嚴重(zhong)劃傷，一般需要配合各種(zhong)添(tian)加劑(ji)使用才能(neng)獲得良好的拋(pao)光表(biao)面。

住友化(hua)學(xue)的AM21及A21氧化(hua)鋁磨料

       3氧化硅

       SiO2拋(pao)光(guang)(guang)料優點是選擇性和(he)分散性好，機械磨損性能較(jiao)好，其缺(que)點是硬度較(jiao)高，易(yi)在被拋(pao)光(guang)(guang)物(wu)(wu)體(ti)表面造成不平(ping)整，且在拋(pao)光(guang)(guang)漿料中易(yi)產生凝膠現象。主要應用(yong)于：硅晶(jing)圓片(pian)、鍺片(pian)、化(hua)(hua)合物(wu)(wu)半(ban)導體(ti)材料砷(shen)化(hua)(hua)鎵、磷化(hua)(hua)銦，精密光(guang)(guang)學(xue)器件、藍寶(bao)石片(pian)等(deng)的(de)拋(pao)光(guang)(guang)加工以(yi)及(ji)金屬鏡面拋(pao)光(guang)(guang)。

硅溶膠磨料

       4氧化鈰

       氧(yang)化(hua)鈰(shi)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)粉具(ju)有(you)切削力強、拋(pao)(pao)光(guang)(guang)時(shi)間短(duan)、使(shi)用壽(shou)命長(chang)、拋(pao)(pao)光(guang)(guang)精度(du)高等(deng)優點。氧(yang)化(hua)鈰(shi)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)粉根(gen)據氧(yang)化(hua)鈰(shi)的含量分為(wei)低鈰(shi)、中鈰(shi)、高鈰(shi)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)粉，其切削力和使(shi)用壽(shou)命也由(you)低到高。主要應用于光(guang)(guang)學玻璃器件、電視機顯像(xiang)管、光(guang)(guang)學眼鏡片、示波(bo)管、平(ping)板玻璃、半導體晶片和金屬精密制(zhi)品等(deng)的拋(pao)(pao)光(guang)(guang)。

       5氧化鋯

       納米二氧化鋯拋光粉顆粒為球型，具有晶相穩定、硬度高、顆粒小且分布均勻；磨削力(li)(li)強、拋(pao)光(guang)快、光(guang)度亮、鏡面(mian)效(xiao)果好(hao)；研磨效(xiao)率高，拋(pao)光(guang)效(xiao)果好(hao)，表(biao)面(mian)光(guang)潔度高，切(qie)削力(li)(li)強、出光(guang)快、能拋(pao)出均勻而明亮。主要應用于：金屬拋(pao)光(guang)、寶石拋(pao)光(guang)等精密拋(pao)光(guang)領域(yu)。

       二、陶瓷磨料的固含量

       需依據移(yi)除率與移(yi)除時間的(de)(de)考量(liang)，挑(tiao)選合適的(de)(de)陶(tao)瓷(ci)磨料的(de)(de)固含量(liang)。一般(ban)為了得到(dao)最佳拋光(guang)效果，都需要進行固含量(liang)測試。如下圖為王光(guang)靈等測試拋光(guang)液中氧(yang)化硅質量(liang)分數(shu)對(dui)氧(yang)化鋯陶(tao)瓷(ci)拋光(guang)速率及摩擦(ca)系數(shu)的(de)(de)影(ying)響結(jie)果。

       三、陶瓷磨料的粒徑與粒徑分布

       陶瓷磨(mo)料(liao)的粒(li)徑和粒(li)徑分布也很關鍵，需依據待磨(mo)物的表面狀態(tai)與研(yan)磨(mo)目標（鏡面拋(pao)(pao)光/減薄/絲面拋(pao)(pao)光等）及移(yi)除率的考量，挑選合適的陶瓷磨(mo)料(liao)的粒(li)徑與粒(li)徑分布。

       比如說α-氧化鋁，細且均勻的(de)粒(li)子(zi)更利(li)于(yu)獲得優(you)秀(xiu)的(de)表(biao)(biao)面(mian)質量，但一次(ci)粒(li)子(zi)（原晶大小(xiao)）的(de)峰徑在0.3μm以下時，則會是(shi)研磨效(xiao)率大大降低。另一方面(mian)，如果(guo)為(wei)0.5μm以上，則表(biao)(biao)面(mian)平(ping)滑度(du)(du)不(bu)佳，綜上0.3-0.5μm原晶大小(xiao)，有(you)力平(ping)衡工件的(de)研磨效(xiao)率及的(de)表(biao)(biao)面(mian)平(ping)滑度(du)(du)。

       至于粒(li)(li)(li)度(du)分布，一(yi)(yi)般情況(kuang)下會要求粒(li)(li)(li)度(du)分布越窄越好，以避免存在特別大(da)的顆(ke)粒(li)(li)(li)，對拋(pao)光物體(ti)產生劃(hua)痕(hen)。但某(mou)些情況(kuang)下，也有研究人員嘗試(shi)將不(bu)同粒(li)(li)(li)徑(jing)磨料(liao)(liao)組合到一(yi)(yi)起使(shi)用——例如，在大(da)粒(li)(li)(li)徑(jing)硅溶膠中加(jia)(jia)入小粒(li)(li)(li)徑(jing)的硅溶膠能明(ming)顯(xian)提高(gao)拋(pao)光速(su)率，且粒(li)(li)(li)徑(jing)相差(cha)越大(da)提升(sheng)率越高(gao)，這(zhe)是因為在磨料(liao)(liao)總(zong)的質量分數不(bu)變的條件下，增大(da)小粒(li)(li)(li)徑(jing)磨料(liao)(liao)的占比(bi)能增加(jia)(jia)硅溶膠顆(ke)粒(li)(li)(li)的總(zong)體(ti)數量，從而(er)起到了提高(gao)拋(pao)光速(su)率的作用。

       四、陶瓷磨料的形狀

       需依據待磨(mo)(mo)物(wu)的(de)(de)表面(mian)(mian)(mian)(mian)狀態與(yu)研(yan)(yan)磨(mo)(mo)目標（鏡面(mian)(mian)(mian)(mian)拋(pao)光/減薄/絲面(mian)(mian)(mian)(mian)拋(pao)光等）及(ji)移除率(lv)的(de)(de)考量，挑選合適的(de)(de)陶瓷磨(mo)(mo)料的(de)(de)形狀。比如(ru)說對于硅晶圓拋(pao)光，最(zui)好將(jiang)α氧化鋁(lv)粉制(zhi)為平板狀，這樣研(yan)(yan)磨(mo)(mo)時(shi)顆粒(li)(li)就能貼合工件表面(mian)(mian)(mian)(mian)，產(chan)生滑動的(de)(de)研(yan)(yan)磨(mo)(mo)效果(guo)，避免了顆粒(li)(li)尖角對工件表面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)劃傷，且(qie)研(yan)(yan)磨(mo)(mo)壓力(li)均(jun)勻分布在(zai)顆粒(li)(li)表面(mian)(mian)(mian)(mian)，顆粒(li)(li)不(bu)易破(po)碎，從而提高(gao)了研(yan)(yan)磨(mo)(mo)效率(lv)和表面(mian)(mian)(mian)(mian)光潔(jie)度，可以減少(shao)磨(mo)(mo)削時(shi)間(jian)，大幅提高(gao)研(yan)(yan)磨(mo)(mo)效率(lv)。

硅晶圓

       五、拋光液的pH值

       需(xu)依據待磨物(wu)的(de)(de)種類(耐酸(suan)鹼與否(fou)）與陶瓷磨料的(de)(de)分(fen)散(san)(san)（陶瓷磨料分(fen)散(san)(san)好壞與pH息息相關）的(de)(de)考量，挑選(xuan)合適的(de)(de)拋(pao)光液(ye)的(de)(de)pH值，這一步可以加入PH調(diao)節(jie)(jie)(jie)劑用于(yu)調(diao)節(jie)(jie)(jie)拋(pao)光液(ye)的(de)(de)酸(suan)堿(jian)度(du)。傳統(tong)的(de)(de)pH調(diao)節(jie)(jie)(jie)劑一般選(xuan)擇(ze)KOH、NaOH、HCl、HNO3等(deng)，但其(qi)中的(de)(de)Na+、K+、Cl?及(ji)NO3?會造成芯片(pian)性能下降，甚至失效等(deng)問題，因此，越(yue)來越(yue)多的(de)(de)研(yan)究者選(xuan)擇(ze)有(you)(you)機酸(suan)或有(you)(you)機堿(jian)來作為pH調(diao)節(jie)(jie)(jie)劑。

       六、其他

       除此之外(wai)還有(you)存放(fang)時間以及可回收及可重(zhong)復使用性。前(qian)者應避免(mian)久放(fang)產生(sheng)沉降，后發生(sheng)硬(ying)凝團的狀況(kuang)；后者的選擇可有(you)效(xiao)降低成(cheng)本。