碳化硼是非氧化物陶瓷中非常重要的一個品種,其最大的特色就是硬度極高,位于最硬材料的行列內,僅次于金剛石和立方氮化硼。除此之外,碳化硼還具有熔點高、彈性模量高、密度小、熱穩定性好、熱中子吸收橫截面高等優點。
藍寶石加工工藝
在工業加工中,藍寶石表面從原料粗糙到鏡面光滑,需要經歷三道加工工藝:粗磨、精磨和拋光。在粗磨工段中,藍寶石原料片表面的劃痕數量會減少,深度減小。在第二道工藝(精磨)中,藍寶石的總厚度偏差(TTV)和表面粗糙度(Ra)會進一步減小。藍寶石表面開始出現透光現象。在第三道工藝(拋光)中,藍寶石的表面粗糙度(Ra)會減小至0.5nm,此時藍寶石表面平滑,面板透亮。
在每一道加工工藝后,藍寶石晶片的總厚度偏差和表面粗糙度都會逐漸減小。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生不可修復的深度劃傷。
藍寶石的硬度大,一般的磨料對藍寶石沒有切削力。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被物理刮掉,因此會在表面留下劃痕和其他應力。
目前生產藍寶石襯底片時產生裂痕和崩邊現象的比例比較高,占總數的5%~8%,并且加工后的藍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寶石襯底片加工的成本。因此,如何在提高藍寶石表面光潔度和全局平坦化質量的同時并保證一定的藍寶石的拋光速率,是藍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。因此,采用碳化硼磨料進行藍寶石晶體研磨有利于獲得較小的亞表面損傷。碳化硼除了在藍寶石粗磨中優勢明顯,其與其他研磨粒子的復合粒子在提升提高藍寶石化學機械拋光表面質量和加工效率也非常值得探索應用。