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智(zhi)能手机，作(zuo)为(wei)(wei)二十一(yi)(yi)世纪(ji)最(zui)伟大(da)的(de)发(fa)明之一(yi)(yi)，它(ta)代表着人(ren)(ren)类科技的(de)集(ji)大(da)成之作(zuo)，为(wei)(wei)无数人(ren)(ren)提供了各样的(de)便利(li)，丰(feng)富了我们(men)的(de)生活。 在小编眼里，它(ta)更(geng)是一(yi)(yi)个(ge)行走的(de)抛(pao)光(guang)工艺展览。无数大(da)师在抛(pao)光(guang)领(ling)域(yu)的(de)奇思妙想在它(ta)身上体现的(de)淋漓尽致(zhi)。

抛光(guang)(guang)是指利用(yong)机(ji)械(xie)、化学或(huo)电化学的(de)作用(yong)，使(shi)工件表面粗糙度降低，以获(huo)得光(guang)(guang)亮、平整(zheng)表面的(de)加工方法(fa)。 一部(bu)手机(ji)，从(cong)外壳到前触摸屏幕，从(cong)内部(bu)的(de)芯片到外部(bu)的(de)摄像头，均(jun)需做抛光(guang)(guang)处理。 尽(jin)管不同(tong)部(bu)件，其抛光(guang)(guang)的(de)具(ju)体的(de)步(bu)骤(zhou)不尽(jin)相同(tong)的(de)，但相同(tong)点都是必须(xu)要用(yong)到研磨材(cai)料。

又称为(wei)(wei)刚玉，莫(mo)氏硬度9，硬度很(hen)大，十分(fen)适合当研(yan)磨(mo)材料。氧化铝(lv)粉体(ti)制(zhi)备工(gong)艺成(cheng)熟(shu)，通(tong)过控制(zhi)氧化铝(lv)的形貌可(ke)将其制(zhi)为(wei)(wei)片状(zhuang)，其平整(zheng)光(guang)滑的片形表(biao)面对于被磨(mo)对象(如半(ban)导(dao)体(ti)硅(gui)晶片，智能(neng)手机外(wai)壳等(deng)等(deng))来(lai)说不易划伤，产品(pin)的合格品(pin)率(lv)可(ke)因此(ci)提高10％至15％。 所(suo)以(yi)，片状(zhuang)氧化铝(lv)已经成(cheng)为(wei)(wei)了智能(neng)手机抛光(guang)领域的新宠。

外壳

一般(ban)的(de)手(shou)机(ji)外壳(qiao)材(cai)质有塑料(liao)材(cai)质、金属(shu)材(cai)质、3D玻璃材(cai)料(liao)、陶瓷(ci)材(cai)料(liao)等。其中属(shu)陶瓷(ci)与金属(shu)材(cai)料(liao)运用较广(guang)泛。

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

以经典(dian)的iPhone 6的金属(shu)外壳抛光为例 ：

因为iPhone6手机铝(lv)合(he)金外(wai)壳(qiao)，是经(jing)过CNC精雕成(cheng)型—研磨处(chu)理—高光(guang)—本色(se)电镀—遮(zhe)盖—阳极(ji)—退遮(zhe)成(cheng)一个(ge)完整的手机外(wai)壳(qiao)面板，会留下CNC刀(dao)纹。

用白(bai)色抛光皮+氧化铝(lv)粗抛液(ye)，就(jiu)可(ke)将(jiang)CNC刀纹(wen)去(qu)除干(gan)净，使表(biao)面形成一个亚光面。

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)。 究其原因是氧(yang)化(hua)铈与氧(yang)化(hua)硅(gui)会发生化(hua)学反应，在玻璃表面产(chan)生含水的硅(gui)胶层、硅(gui)酸凝胶层，使得(de)玻璃表面软化(hua)，从(cong)而容易被抛光。 但考(kao)虑到氧(yang)化(hua)铝(lv)磨料是比(bi)氧(yang)化(hua)铈磨料更(geng)硬且更(geng)便宜的存在，在一些情(qing)况下也将氧(yang)化(hua)铝(lv)配合氧(yang)化(hua)铈一起使用(yong)。

摄像头

随着光学镜片(pian)及其(qi)光学系(xi)统(tong)技术的(de)(de)升(sheng)级和功能(neng)的(de)(de)提升(sheng)，传统(tong)的(de)(de)研(yan)磨及抛光方法，从精度和效率方面(mian)已不适应。

常(chang)用(yong)的光(guang)学镜(jing)片(pian)抛(pao)光(guang)法之一是浴法抛(pao)光(guang)：将工件(jian)和(he)抛(pao)光(guang)盘都(dou)淹没在抛(pao)光(guang)液(ye)10～15mm中(zhong)，通过搅(jiao)拌器(qi)运作使抛(pao)光(guang)液(ye)处于悬(xuan)浮(fu)状态，不产生沉淀。 其中(zhong)一般将氧化(hua)(hua)铝和(he)氧化(hua)(hua)铁作为(wei)抛(pao)光(guang)液(ye)的磨料(liao)。

下面用该法(fa)进行一次(ci)抛光实验

超(chao)精密抛光(guang)前的熔融石英光(guang)学元件(jian)
	P-V（A)	RMS(A)	Ra(A)
平均	183.42	7.42	5.70
范(fan)围	2089.92	18.24	11.19
标准偏差	186.88	2.91	1.82

超(chao)精(jing)密抛(pao)光后的(de)熔融石英光学元件
	P-V（A)	RMS(A)	Ra(A)
平均(jun)	14.24	0.91	0.77
范围	2.26	0.03	0.21
标准偏差	1.14	0.02	0.06

可以明显对比得出表面粗糙度降低了。

芯片

如果将(jiang)芯片看成一座大厦(sha)，晶(jing)圆就(jiu)是这(zhei)座大厦(sha)的地(di)基(ji)。而这(zhei)座“地(di)基(ji)”也是需要经过一系列高(gao)精密抛光的。

为(wei)什(shen)么常将氧化铝(lv)作为(wei)抛光(guang)晶圆时的磨料呢？

一方面(mian)因为(wei)可将氧化(hua)铝(lv)粉(fen)制为(wei)平板状(zhuang)，研磨时颗(ke)粒贴(tie)合工(gong)件(jian)表(biao)(biao)面(mian)，产生滑动(dong)的研磨效果，研磨压(ya)力(li)均匀分布在(zai)颗(ke)粒表(biao)(biao)面(mian)，颗(ke)粒不易(yi)破碎，从而提高了研磨效率(lv)和表(biao)(biao)面(mian)光洁度，对于半导(dao)体材料如晶圆，片状(zhuang)氧化(hua)铝(lv)粉(fen)的应用，可以(yi)减(jian)少磨削时间，大幅提高研磨效率(lv)，减(jian)少磨片机的损耗，节省人工(gong)和磨削成(cheng)本，将成(cheng)品(pin)率(lv)提升在(zai)90%以(yi)上。

另一(yi)方面当(dang)被抛(pao)光(guang)(guang)对象是(shi)碳(tan)化(hua)硅晶圆（莫氏硬度9.2）时(shi)，就(jiu)不能使(shi)用硅溶胶抛(pao)光(guang)(guang)液(ye)或者较为(wei)柔软的(de)氧(yang)化(hua)铈抛(pao)光(guang)(guang)液(ye)。 此时(shi)使(shi)用氧(yang)化(hua)铝抛(pao)光(guang)(guang)液(ye)是(shi)一(yi)个较为(wei)理想的(de)选择：因为(wei)氧(yang)化(hua)铝经过(guo)特殊(shu)的(de)制(zhi)(zhi)备法可将硬度提高(gao)到9.2以上，在此基础上还能将粒径控(kong)制(zhi)(zhi)在100nm-150nm范围内，使(shi)得碳(tan)化(hua)硅晶圆得以抛(pao)光(guang)(guang)至(zhi)埃级的(de)平整度。

片状(zhuang)氧化铝(lv)的制备方法

片(pian)状(zhuang)α-Al2O3常见的制(zhi)(zhi)备方法(fa)(fa)(fa)(fa)有(you)(you)水热法(fa)(fa)(fa)(fa)、高温(wen)(wen)固相(xiang)法(fa)(fa)(fa)(fa)、涂膜法(fa)(fa)(fa)(fa)和熔(rong)盐(yan)法(fa)(fa)(fa)(fa)等(deng)[1-4]。 其(qi)中，熔(rong)盐(yan)法(fa)(fa)(fa)(fa)主要是以(yi)硫酸铝(lv)、硫酸铝(lv)钾、氢氧化(hua)铝(lv)等(deng)铝(lv)盐(yan)作为铝(lv)源，以(yi)硫酸钠、硫酸钾、氯化(hua)钠和氯化(hua)钾等(deng)一(yi)种或几(ji)种熔(rong)盐(yan)为反(fan)应介质，通(tong)过(guo)高温(wen)(wen)煅烧来(lai)制(zhi)(zhi)备片(pian)状(zhuang) α-Al2O3，一(yi)些制(zhi)(zhi)备方法(fa)(fa)(fa)(fa)中还添(tian)(tian)加了磷酸盐(yan)、二氧化(hua)硅或二氧化(hua)钛等(deng)添(tian)(tian)加剂[5-6]，以(yi)加快反(fan)应速率或获得更(geng)好的形貌。熔(rong)盐(yan)法(fa)(fa)(fa)(fa)具有(you)(you)反(fan)应周期短、晶(jing)体(ti)(ti)形貌可控(kong)、工艺(yi)简单等(deng)优点，但是目前(qian)采用熔(rong)盐(yan)法(fa)(fa)(fa)(fa)制(zhi)(zhi)备片(pian)状(zhuang)α-Al2O3 的煅烧温(wen)(wen)度(du)一(yi)般(ban)为 1200 ℃，保(bao)温(wen)(wen)时间为 3~5 h，制(zhi)(zhi)备条件相(xiang)对苛刻(ke)，制(zhi)(zhi)备工艺(yi)需要进(jin)一(yi)步优化(hua)。

下面介绍(shao)一种优化后(hou)实(shi)验室中(zhong)的(de)片状氧化铝制备法

分(fen)别(bie)称取(qu) 4.5 g 氯(lv)化(hua)(hua)钠和氯(lv)化(hua)(hua)钾(jia)、2 g 氢氧(yang)化(hua)(hua)铝和一(yi)(yi)定量的氟化(hua)(hua)铝于研钵中，研磨混合均(jun)匀。然后(hou)，将(jiang)样品放入(ru)(ru)鼓(gu)风干燥(zao)箱，于 120 ℃干燥(zao) 3 h，结束后(hou)取(qu)出样品并转移至(zhi)氧(yang)化(hua)(hua)铝坩埚，随后(hou)放入(ru)(ru)箱式电(dian)阻炉(lu)中，以(yi)升(sheng)温速率为(wei) 9 ℃/min 升(sheng)至(zhi)设(she)置温度(du)（700~1000 ℃）后(hou)保温一(yi)(yi)段时间（30~180 min）。待(dai)样品冷却至(zhi)室温，取(qu)出坩埚，将(jiang)坩埚内的样品转移至(zhi)烧(shao)杯中， 向烧(shao)杯中加入(ru)(ru)水(shui)，放入(ru)(ru)超(chao)声波清(qing)洗机(ji)进行(xing)超(chao)声分(fen)散溶解，待(dai)完(wan)(wan)全(quan)溶解，静置 6~8 h 后(hou)去除(chu)上清(qing)液，如(ru)此反(fan)复 3 次。最后(hou)，将(jiang)获得样品放入(ru)(ru)鼓(gu)风干燥(zao)箱进行(xing)干燥(zao)，干燥(zao)完(wan)(wan)成即得到片状α-Al2O3 样品。

多(duo)次实(shi)验结果(guo)表(biao)明，当氟化铝(lv)与氢氧(yang)化铝(lv)的质量百分比为(wei) 5%、保温时(shi)间为(wei) 180 min、煅烧温度(du)在 750 ℃及以上时(shi)，制备(bei)出径(jing)向尺寸约为(wei) 5.1 μm、厚度(du)约为(wei) 280 nm、径(jing)厚比约为(wei) 18 的多(duo)边形(xing)片状 α-Al2O3。 此反(fan)应(ying)体系中，氟化铝(lv)的存在加速了(le)反(fan)应(ying)的进(jin)行，在保温时(shi)间为(wei) 180 min 的条件下，使得片状 α-Al2O3 的煅烧温度(du)由(you) 1200 ℃降(jiang)低至 750 ℃，优(you)化了(le)熔盐(yan)法制备(bei)片状氧(yang)化铝(lv)的工艺，极(ji)大地降(jiang)低了(le)能耗，为(wei)片状 α-Al2O3 的低碳绿色制备(bei)提供了(le)一条新的途(tu)径(jing)。[7]

参考文献(xian)

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