本发明涉及一种蓝宝石灯丝晶片的化学抛光工艺，属LED衬底加工
技术领域：
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背景技术：
：LED(半导体照明)技术发展迅速、应用领域广泛、产业带动性强、节能潜力大，符合低碳与生态经济要求和当代高新技术产业发展趋势，被各国公认为最有发展前景的高效照明产业。而蓝宝石则成为LED技术发展中重要的主流衬底片，目前全世界90％以上的LED产品均由蓝宝石衬底片上外延生长得到。当前，LED灯丝灯将替代传统灯。其结构是在细长条形的蓝宝石晶片上安装LED芯片，利用蓝宝石高温热稳定性以及高透光率的特性，使得灯丝灯发光效率高，能耗低。预计2016年LED灯丝灯需求量约为2.2亿只，同比2015年增长367％，未来几年，LED灯丝灯需求量将快速增加。因此，低成本的LED灯丝灯将有助于该产品的应用普及。蓝宝石晶体是由高纯氧化铝在高温下熔化再结晶生长所得，当前，行业内对蓝宝石灯丝的加工流程是将晶体经开方加工成30mm*40mm的方形晶块，之后再经多道工序加工，包括：去头尾、定向磨面、多线切片、双面粗磨、清洗、双面精磨、清洗粗/精抛光、清洗制成方片，再将方片进行粘胶切割，形成30*0.8*0.4mm的蓝宝石灯丝片。加工工序较长，且多为刚性加工，晶片表面加工残余应力较大，粗精抛容易导致碎片等问题，且加工成本较高。因此，蓝宝石灯丝晶片加工方法及工艺技术有待进一步完善。技术实现要素：本发明公开了一种低成本、高效率的LED蓝宝石灯丝的制备技术方法，将取代传统加工方法中的双面粗磨、清洗、双面精磨、清洗、粗/精抛光及清洗等多道工序。其技术方案如下：一种蓝宝石灯丝晶片的化学抛光工艺，其特征在于，包括以下步骤：a.清洗切割方片，并风干；b.碱高温腐蚀；c.清洗；d.磷酸腐蚀；e.混合酸化学抛光；f.清洗。所述步骤a是清洗多线切割后的30mm*40mm*0.8mm的方片，采用5％-10％体积比的氢氟酸清洗剂，配合超声清洗，超声频率为40Hz，时间为4-10min，优选时间为5min；超声清洗后，用清水冲洗，并风干或用干燥空气吹干；该步骤是为了去除多线切割加工后晶片表面的残余金属离子、碱基络合物以及氧化铝粉末颗粒，配合超声，可以更加彻底的去除晶片表面的颗粒等污染物；为下一步工艺提供基础条件；清洗结束后，晶片表面必须用清水冲洗干净，再用烘干或干燥压缩气体吹干；所述步骤b是将干燥的晶片完全浸没在高温强碱中，优选NaOH强碱，加热温度为300-350℃，优选温度320℃，高温腐蚀时间为10-30min，优选时间12min；通过晶体择优腐蚀，C向切割线痕基本腐蚀，并呈现局部镜面反射。同时，去除晶体的生长应力、加工应力及加工损伤层；所述步骤c是采用清水浸泡后再喷淋冲洗晶片，去除晶片表面残余碱。浸泡时间1-8min，喷淋时间20-60s，优选时间分别为5min和30s；所述步骤d是用85％浓磷酸对晶片进行高温浸泡，浸泡温度为200-245℃，浸泡时间为1-12h，优选温度为238℃，优选时间为4h。通过高温浓磷酸进一步对晶体表面进行择优取向腐蚀，进一步去除亚损伤层，并使晶片C向表面呈现明显的镜面反射。所述步骤e是采用95％浓硫酸加85％的浓磷酸按照1:5至5:1比例混合，同时加入5％-30％的氢氟酸，制成混和酸化学抛光液，对晶片表面进行化学腐蚀抛光，抛光温度为120℃-240℃，抛光时间为15-45min。所述步骤f采用清水浸泡后再喷淋冲洗晶片，去除晶片表面残余抛光液。浸泡时间1-6min，喷淋时间20-60s，优选时间分别为2min和45s。利用纯碱高温腐蚀速度快的优势，将晶片表面切割线痕等突出部分进行加速腐蚀，去除晶片表面损伤层，降低晶片表面的粗糙度和残余应力；纯碱是初步快速去除损伤层；腐蚀结束后必须清洗干净，才能进入下一道酸洗工序；利用高浓度磷酸高温择优腐蚀的特性，进一步去除晶片C向表面的损伤层和残余应力，进一步降低晶片C向表面的粗糙度，为下道化学抛光工序提供准备条件。利用混和酸化学抛光剂，对晶片表面进行完全的择优取向抛光；利用高温电化学原理，对晶片C向表面突出部位高势能区进行加速腐蚀，进一步降低晶片C向表面粗糙度，以达到晶片表面抛光的效果；最后，进行清水浸泡清洗和喷淋清洗，去除残留抛光液。经混酸化学抛光剂抛光后的晶片，其C向表面粗糙度可达到1nm，完全能符合灯丝灯晶片的要求。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明公开了一种蓝宝石灯丝晶片的化学抛光工艺，针对蓝宝石晶片磨抛清洗等高成本、低效率的加工工艺流程，提出了一种能满足LED灯丝灯晶片表面要求的新的工艺流程；由于蓝宝石的硬度大，抗酸碱腐蚀能力强，本发明通过采用高温强碱腐蚀，加快了晶片表面的腐蚀速度，但在快速腐蚀的过程中，晶片表面微观上容易产生小的凹坑，因此，通过酸进一步腐蚀去除凹坑，增加晶片表面的光洁度，同时达到去除应力的目的，使得晶片的平整度、翘曲、弯曲等指标得到提升，增加了晶片的强度，以便使晶片在后续再加工过程中不容易开裂；利用混合酸化学抛光剂对晶片表面进行完全的择优取向抛光，不需要借助机械力，直接通过高温腐蚀，并通过控制抛光温度和抛光时间，严格控制腐蚀速率，达到晶片表面抛光的效果。该工艺方法能够有效的降低蓝宝石晶片的加工成本，大幅度提高生产效率，缩短加工工序，同时，最大程度的去除了晶片表面损伤层及其残余应力，且设备投资小，加工工序短，加工产量大，操作简便，适合推广使用。具体实施方式实施例1：下面通过实施例对本发明作进一步详细说明：本发明公开的蓝宝石灯丝晶片的化学抛光工艺，指的是蓝宝石多线切割后的灯丝方形晶片的新加工工艺，采用以下工艺流程：a.自制5％的氢氟酸清洗剂，配合超声，清洗多线切割后的30mm*40mm*0.8mm的方片，其中，超声频率：40Hz，超声时间：5min，再用清水冲洗；b.纯碱NaOH加热至高温320℃完全熔融，将晶片缓慢预热置于熔融的碱中，浸泡时间为12min；c.清水浸泡5min后，提出液面喷淋30s，去除残留碱；d.将85％的浓磷酸加热至238℃，晶片缓慢预热放置浓磷酸中浸泡4h，取出；e.将85％的浓磷酸、95％的浓硫酸按1:5的比例混合，同时加入10％的氢氟酸进行混合制成混合酸化学抛光剂，加热混合抛光剂至150℃，晶片置于其中浸泡20min，完成化学抛光；f.晶片置于清水中浸泡2min后提出液面，喷淋45s，去除表面残余抛光液。实施例2步骤e中将浓磷酸、浓硫酸按2:1的比例混合，同时加入15％的氢氟酸进行混合制成混合酸化学抛光剂，加热混合抛光剂至150℃，晶片置于其中浸泡20min，完成化学抛光；其它工艺不变。实施例3步骤e中将浓磷酸、浓硫酸按5:1的比例混合，同时加入氢氟酸10％进行混合制成混合酸化学抛光剂，加热混合抛光剂至150℃，晶片置于其中浸泡20min，完成化学抛光；其它工艺不变。表1经混合酸化学抛光剂抛光的蓝宝石灯丝晶片的表面粗糙度实施例1实施例2实施例3C向表面粗糙度1nm1nm1nm上述实施例仅为本发明的较佳的实施方式，除此之外，本发明还可以有其他实现方式。需要说明的是，在没有脱离本发明构思的前提下，任何显而易见的改进和修饰均应落入本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3