碳化硼磨料在蓝宝石衬底抛光中有何优势？

碳化硼是非氧化物陶瓷中非常重要的一个品种，其最大的特色就是硬度极高，位于最硬材料的行列内，仅次于金刚石和立方氮化硼。除此之外，碳化硼还具有熔点高、弹性模量高、密度小、热稳定性好、热中子吸收横截面高等优点。

蓝宝石加工工艺

在工业加工中，蓝宝石表面从原料粗糙到镜面光滑，需要经历三道加工工艺：粗磨、精磨和抛光。在粗磨工段中，蓝宝石原料片表面的划痕数量会减少，深度减小。在第二道工艺（精磨）中，蓝宝石的总厚度偏差（TTV）和表面粗糙度（Ra）会进一步减小。蓝宝石表面开始出现透光现象。在第三道工艺（抛光）中，蓝宝石的表面粗糙度（Ra）会减小至0.5nm，此时蓝宝石表面平滑，面板透亮。

在每一道加工工艺后，蓝宝石晶片的总厚度偏差和表面粗糙度都会逐渐减小。但作为粗磨工段的第一道工序却尤其重要，晶片在此阶段最容易产生不可修复的深度划伤。

蓝宝石的硬度大，一般的磨料对蓝宝石没有切削力。从磨料硬度角度考虑，金刚石磨料最合适。但由于用金刚石磨料抛光的表面会被物理刮掉，因此会在表面留下划痕和其他应力。

目前生产蓝宝石衬底片时产生裂痕和崩边现象的比例比较高，占总数的5％~8％，并且加工后的蓝宝石片表面划痕较重，有20％左右的宝石片表面有粗深划痕，需重新研磨抛光，这样就大大提高了蓝宝石衬底片加工的成本。因此，如何在提高蓝宝石表面光洁度和全局平坦化质量的同时并保证一定的蓝宝石的抛光速率，是蓝宝石加工处理中的一大难题。

碳化硼磨料具有硬度略低（莫氏硬度9.3）、价格便宜、磨削能力稍弱，且研磨后晶体表面划伤的概率较小的特点。因此，采用碳化硼磨料进行蓝宝石晶体研磨有利于获得较小的亚表面损伤。碳化硼除了在蓝宝石粗磨中优势明显，其与其他研磨粒子的复合粒子在提升提高蓝宝石化学机械抛光表面质量和加工效率也非常值得探索应用。