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智能(neng)手(shou)机，作(zuo)为二(er)十一世纪(ji)最伟大(da)的(de)(de)发(fa)明之(zhi)一，它代表着人类科(ke)技的(de)(de)集(ji)大(da)成之(zhi)作(zuo)，为无数人提供了(le)各样的(de)(de)便利(li)，丰富了(le)我们的(de)(de)生活。 在(zai)小(xiao)编眼里，它更是一个(ge)行走的(de)(de)抛(pao)光工(gong)艺展览。无数大(da)师在(zai)抛(pao)光领域(yu)的(de)(de)奇思妙(miao)想在(zai)它身(shen)上体现的(de)(de)淋(lin)漓(li)尽致。

抛(pao)光(guang)是指利(li)用(yong)(yong)机械、化学(xue)或电化学(xue)的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)，使工(gong)件(jian)表(biao)面(mian)粗(cu)糙度降低，以获得光(guang)亮(liang)、平整表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)加工(gong)方(fang)法。 一部手(shou)机，从外壳到(dao)前触(chu)摸屏(ping)幕，从内部的(de)(de)(de)芯片到(dao)外部的(de)(de)(de)摄(she)像(xiang)头，均需做抛(pao)光(guang)处理。 尽(jin)管不(bu)同部件(jian)，其抛(pao)光(guang)的(de)(de)(de)具体的(de)(de)(de)步(bu)骤不(bu)尽(jin)相同的(de)(de)(de)，但相同点都是必须要(yao)用(yong)(yong)到(dao)研磨材料。

又称为刚玉，莫氏硬度9，硬度很(hen)大，十分适(shi)合当(dang)研磨材料。氧(yang)化铝粉体制(zhi)备工(gong)艺成(cheng)熟，通过(guo)控制(zhi)氧(yang)化铝的(de)形貌(mao)可将其制(zhi)为片状，其平整光滑的(de)片形表面对于被磨对象(xiang)(如半导体硅晶片，智能手机(ji)外壳等等)来(lai)说不易划伤，产品(pin)的(de)合格品(pin)率可因此提高10％至15％。 所(suo)以，片状氧(yang)化铝已经(jing)成(cheng)为了智能手机(ji)抛光领(ling)域的(de)新宠(chong)。

外(wai)壳(qiao)

一般的手机外壳材(cai)(cai)质(zhi)(zhi)有塑料(liao)材(cai)(cai)质(zhi)(zhi)、金(jin)(jin)属(shu)材(cai)(cai)质(zhi)(zhi)、3D玻璃材(cai)(cai)料(liao)、陶瓷材(cai)(cai)料(liao)等(deng)。其中(zhong)属(shu)陶瓷与金(jin)(jin)属(shu)材(cai)(cai)料(liao)运用较广泛。

对于金属外(wai)壳的抛光，将片状氧(yang)化铝作为(wei)主要磨料是较好的选择

以(yi)经典(dian)的(de)(de)iPhone 6的(de)(de)金(jin)属(shu)外壳抛(pao)光为例(li) ：

因为iPhone6手(shou)机(ji)铝合(he)金(jin)外(wai)壳(qiao)，是(shi)经过CNC精雕成型—研磨处理—高光—本(ben)色(se)电镀—遮盖—阳极—退(tui)遮成一(yi)个完整的手(shou)机(ji)外(wai)壳(qiao)面板，会留下CNC刀纹。

用白色(se)抛光(guang)皮+氧化(hua)铝粗抛液，就可将CNC刀纹(wen)去除(chu)干(gan)净，使表(biao)面形(xing)成一个亚(ya)光(guang)面。

前触摸(mo)屏幕

一般手机的外屏幕都是一层很薄的钢化玻璃，而玻璃的的主要成分是Sio2（莫氏硬度7）。对屏幕的抛光虽也可以用氧化铝作为磨料，但市面上更常用的为氧化铈（CeO2)。 究其原因是(shi)氧(yang)化(hua)(hua)铈与(yu)氧(yang)化(hua)(hua)硅会发(fa)生(sheng)化(hua)(hua)学反应，在(zai)玻(bo)璃表(biao)面产生(sheng)含水的(de)硅胶层、硅酸凝胶层，使得(de)玻(bo)璃表(biao)面软化(hua)(hua)，从而容(rong)易被抛光。 但考虑(lv)到氧(yang)化(hua)(hua)铝磨料是(shi)比氧(yang)化(hua)(hua)铈磨料更硬且更便(bian)宜的(de)存在(zai)，在(zai)一些情况下也(ye)将氧(yang)化(hua)(hua)铝配合氧(yang)化(hua)(hua)铈一起使用。

摄(she)像头

随着光(guang)(guang)学镜片及(ji)其光(guang)(guang)学系统技术的升(sheng)级和(he)功能(neng)的提(ti)升(sheng)，传统的研(yan)磨及(ji)抛光(guang)(guang)方(fang)法，从精度(du)和(he)效率方(fang)面(mian)已不适应。

常用的(de)光(guang)(guang)学(xue)镜片抛(pao)(pao)光(guang)(guang)法之一是(shi)浴法抛(pao)(pao)光(guang)(guang)：将(jiang)工件和抛(pao)(pao)光(guang)(guang)盘(pan)都(dou)淹没(mei)在抛(pao)(pao)光(guang)(guang)液(ye)10～15mm中(zhong)，通过搅拌器(qi)运作使抛(pao)(pao)光(guang)(guang)液(ye)处(chu)于悬浮状态，不产生沉淀。 其(qi)中(zhong)一般将(jiang)氧化铝和氧化铁作为抛(pao)(pao)光(guang)(guang)液(ye)的(de)磨料。

下面用该法进行一次抛光实验

超精密抛光(guang)前的熔融石英(ying)光(guang)学元件
	P-V（A)	RMS(A)	Ra(A)
平均	183.42	7.42	5.70
范(fan)围	2089.92	18.24	11.19
标(biao)准偏差	186.88	2.91	1.82

超(chao)精密抛光后的熔(rong)融石英光学元件
	P-V（A)	RMS(A)	Ra(A)
平(ping)均	14.24	0.91	0.77
范(fan)围(wei)	2.26	0.03	0.21
标准偏差(cha)	1.14	0.02	0.06

可以明显对比得出表面粗糙度降低了。

芯(xin)片

如果将(jiang)芯片(pian)看(kan)成一(yi)座大厦，晶圆就是这(zhei)座大厦的(de)地(di)基(ji)。而(er)这(zhei)座“地(di)基(ji)”也是需(xu)要经(jing)过一(yi)系列(lie)高精密抛光的(de)。

为什么常(chang)将(jiang)氧化(hua)铝作为抛光(guang)晶圆(yuan)时的磨(mo)料呢(ni)？

一(yi)方面(mian)因为可将氧化(hua)铝(lv)(lv)粉制为平板(ban)状(zhuang)，研(yan)(yan)磨(mo)(mo)时颗粒(li)贴合工件表面(mian)，产生滑动的研(yan)(yan)磨(mo)(mo)效果，研(yan)(yan)磨(mo)(mo)压力均(jun)匀(yun)分(fen)布在颗粒(li)表面(mian)，颗粒(li)不易破碎，从而提高了研(yan)(yan)磨(mo)(mo)效率和(he)(he)表面(mian)光洁度(du)，对于半(ban)导体材料如晶圆，片(pian)状(zhuang)氧化(hua)铝(lv)(lv)粉的应用(yong)，可以(yi)减少(shao)磨(mo)(mo)削时间，大幅提高研(yan)(yan)磨(mo)(mo)效率，减少(shao)磨(mo)(mo)片(pian)机的损耗(hao)，节省人工和(he)(he)磨(mo)(mo)削成本(ben)，将成品率提升在90%以(yi)上。

另一(yi)方面当被(bei)抛光对象是碳(tan)化硅晶圆（莫氏硬度(du)(du)9.2）时，就不能使用(yong)(yong)硅溶胶(jiao)抛光液(ye)或者较为柔(rou)软的(de)氧(yang)(yang)化铈抛光液(ye)。 此(ci)时使用(yong)(yong)氧(yang)(yang)化铝抛光液(ye)是一(yi)个较为理想的(de)选择(ze)：因为氧(yang)(yang)化铝经过特殊的(de)制备法(fa)可将硬度(du)(du)提高到9.2以上(shang)，在此(ci)基础上(shang)还能将粒径控制在100nm-150nm范围内，使得碳(tan)化硅晶圆得以抛光至埃级的(de)平整度(du)(du)。

片(pian)状(zhuang)氧化(hua)铝的制备(bei)方法(fa)

片(pian)状(zhuang)α-Al2O3常见(jian)的制备方(fang)法(fa)有水热法(fa)、高温(wen)固相(xiang)法(fa)、涂膜(mo)法(fa)和(he)熔盐(yan)(yan)(yan)法(fa)等(deng)[1-4]。 其中(zhong)(zhong)，熔盐(yan)(yan)(yan)法(fa)主(zhu)要(yao)是以(yi)硫酸(suan)铝、硫酸(suan)铝钾(jia)(jia)、氢(qing)氧化(hua)铝等(deng)铝盐(yan)(yan)(yan)作为(wei)(wei)(wei)铝源，以(yi)硫酸(suan)钠、硫酸(suan)钾(jia)(jia)、氯(lv)化(hua)钠和(he)氯(lv)化(hua)钾(jia)(jia)等(deng)一种(zhong)或几(ji)种(zhong)熔盐(yan)(yan)(yan)为(wei)(wei)(wei)反(fan)(fan)应介质(zhi)，通过高温(wen)煅烧来(lai)制备片(pian)状(zhuang) α-Al2O3，一些制备方(fang)法(fa)中(zhong)(zhong)还添加(jia)了磷(lin)酸(suan)盐(yan)(yan)(yan)、二氧化(hua)硅或二氧化(hua)钛等(deng)添加(jia)剂[5-6]，以(yi)加(jia)快反(fan)(fan)应速率或获得更(geng)好(hao)的形貌(mao)(mao)。熔盐(yan)(yan)(yan)法(fa)具有反(fan)(fan)应周(zhou)期短(duan)、晶体形貌(mao)(mao)可控、工(gong)(gong)艺简(jian)单等(deng)优点(dian)，但是目前(qian)采用熔盐(yan)(yan)(yan)法(fa)制备片(pian)状(zhuang)α-Al2O3 的煅烧温(wen)度一般(ban)为(wei)(wei)(wei) 1200 ℃，保温(wen)时间为(wei)(wei)(wei) 3~5 h，制备条件相(xiang)对苛刻(ke)，制备工(gong)(gong)艺需要(yao)进(jin)一步优化(hua)。

下面介绍(shao)一种优化(hua)后(hou)实验室中的(de)片状氧化(hua)铝制备法

分(fen)别称取(qu) 4.5 g 氯化(hua)(hua)钠和氯化(hua)(hua)钾(jia)、2 g 氢氧化(hua)(hua)铝和一(yi)(yi)定量的氟化(hua)(hua)铝于(yu)研钵中(zhong)，研磨混合均匀(yun)。然后(hou)(hou)，将(jiang)(jiang)样(yang)品(pin)(pin)放入鼓风(feng)干(gan)(gan)燥箱，于(yu) 120 ℃干(gan)(gan)燥 3 h，结束后(hou)(hou)取(qu)出(chu)样(yang)品(pin)(pin)并转移至(zhi)氧化(hua)(hua)铝坩(gan)埚(guo)，随后(hou)(hou)放入箱式电阻(zu)炉中(zhong)，以升(sheng)温速率为 9 ℃/min 升(sheng)至(zhi)设(she)置温度（700~1000 ℃）后(hou)(hou)保(bao)温一(yi)(yi)段(duan)时间（30~180 min）。待样(yang)品(pin)(pin)冷(leng)却至(zhi)室(shi)温，取(qu)出(chu)坩(gan)埚(guo)，将(jiang)(jiang)坩(gan)埚(guo)内的样(yang)品(pin)(pin)转移至(zhi)烧杯(bei)中(zhong)， 向烧杯(bei)中(zhong)加入水(shui)，放入超声波清洗机进行超声分(fen)散溶解(jie)，待完全溶解(jie)，静置 6~8 h 后(hou)(hou)去除上清液，如此反复 3 次。最后(hou)(hou)，将(jiang)(jiang)获得样(yang)品(pin)(pin)放入鼓风(feng)干(gan)(gan)燥箱进行干(gan)(gan)燥，干(gan)(gan)燥完成即得到(dao)片(pian)状α-Al2O3 样(yang)品(pin)(pin)。

多(duo)次实验结果(guo)表明，当氟化铝与氢氧(yang)化铝的(de)(de)(de)质量百分比为(wei) 5%、保(bao)温时间为(wei) 180 min、煅(duan)(duan)烧(shao)温度在 750 ℃及以(yi)上时，制(zhi)备出径(jing)向(xiang)尺(chi)寸约为(wei) 5.1 μm、厚(hou)(hou)度约为(wei) 280 nm、径(jing)厚(hou)(hou)比约为(wei) 18 的(de)(de)(de)多(duo)边形(xing)片状 α-Al2O3。 此反(fan)应(ying)体系中，氟化铝的(de)(de)(de)存(cun)在加速了(le)反(fan)应(ying)的(de)(de)(de)进行，在保(bao)温时间为(wei) 180 min 的(de)(de)(de)条(tiao)件下，使得片状 α-Al2O3 的(de)(de)(de)煅(duan)(duan)烧(shao)温度由 1200 ℃降低(di)至 750 ℃，优化了(le)熔(rong)盐法制(zhi)备片状氧(yang)化铝的(de)(de)(de)工艺，极(ji)大地降低(di)了(le)能耗，为(wei)片状 α-Al2O3 的(de)(de)(de)低(di)碳(tan)绿色制(zhi)备提供了(le)一条(tiao)新的(de)(de)(de)途径(jing)。[7]

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