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鄒小姐：13326633089 -
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隨著科技的迅速發展，我們日常使用的一些平板顯示電子產品如智能手機、平板電腦、液晶顯示器等越來越普及并逐步向輕薄化、輕量化發展，尤其是可折疊智能手機、電子穿戴產品以及柔性顯示技術已經逐漸成為市場發展的主流。超薄玻璃因其良好的熱穩定性、化學穩定性和光學性能等優良特性，成為生產平板顯示產品所必須的基礎材料。
為了滿足高性能平板顯示器的使用要求，超薄玻璃的各項質量要求，尤其是表面粗糙度要求極其嚴格。如果超薄玻璃的表面粗糙精度不能保證，會直接影響到液晶顯示器中基板間的電場和像素，導致顯示器色彩不均勻，同時降低玻璃強度和透光率，造成產品缺陷，同時也會有化學強化后產生翹曲的現象，嚴重影響產品良率。
目前，通常采用表面拋光技術實現超薄玻璃表面質量和加工精度的要求，但由于超薄玻璃韋氏硬度高、加工易破碎，且拋光質量要求高，屬于難加工材料，對于工業生產是一項技術難點。
超薄玻璃簡介
根據相關標準及定義，按玻璃厚度可將玻璃分為超厚玻璃、厚玻璃、普通玻璃、薄玻璃、超薄玻璃、柔性玻璃。按照化學成分的不同，可將超薄玻璃分為無堿超薄玻璃和含堿超薄玻璃，無堿玻璃即玻璃組分中無堿金屬元素，主要為無堿硼鋁硅酸鹽玻璃體系，用作TFT-LCD、OLED等基板玻璃；含堿超薄玻璃主要為高鋁硅酸鹽玻璃體系，其可離子強化的特性常用作高強蓋板玻璃。
玻璃厚度分類
超薄玻璃生產方法主要包括浮法、溢流下拉法、垂直引上法等。
其中，浮法技術需精確控制拉邊機和牽引機的工藝參數，同時還要考慮滲錫、波紋度等缺陷的產生，因此對工藝控制和裝備要求極高，但生產玻璃尺寸大，產量高；
溢流下拉法生產的玻璃表面質量好，但受鉑金溢流槽尺寸限制，板寬窄、產量小；
溢流下拉法生產工藝示意圖
垂直引上法易操控、占地小，但是生產的玻璃平整度差、缺陷多，成品率低。
目前，國內超薄玻璃生產方法主要為浮法和溢流下拉法，隨著技術的不斷進步，國產超薄玻璃在高端電子市場占比逐步提升。
超薄玻璃的拋光技術
超薄玻璃屬于脆性材料，因此在拋光時不同于金屬材料的車削、磨削、銑削等傳統的塑性加工方式，在精密加工過程中極易破碎，很難實現玻璃表面的精密拋光。為此，超薄玻璃的拋光是以硬脆材料的脆塑轉變機理為出發點，根據拋光原理及拋光方式的不同，可將其分為兩大類，即接觸式拋光技術和非接觸式拋光技術。
非接觸式拋光技術一般為離子束和電子束拋光，技術操作環境要求高，技術流程不完備，無法滿足大尺寸工件的整體拋光。因此，從提高超薄玻璃產量與質量角度考慮，接觸式拋光技術目前占絕對優勢。
接觸式拋光技術即通過拋光件與被拋光玻璃間的相對摩擦實現拋光效果，針對超薄玻璃主要采用化學機械拋光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)技術。CMP技術由于拋光效率高、環境污染小、技術成熟、操作簡單、成本低等諸多優點，被認為是目前拋光超薄玻璃最有效的技術。其中，拋光液與拋光墊是拋光系統中的核心部分，其材料決定了最終的加工質量。
CMP拋光原理圖
擴展閱讀：
（1）拋光液
拋光液主要由去離子水、拋光粉、pH調節劑、分散劑等組成，其中拋光粉作為磨料，利用“軟磨硬”原理，通過較軟的拋光粉材料對玻璃表面進行機械化學拋光處理，獲得高質量的玻璃表面。
常用拋光粉材料的莫氏硬度
常見的拋光粉材料有金剛石、Al2O3、SiO2、CeO2等無機材料，它們適用于不同的拋光需求，在超薄玻璃的拋光中，比較軟的CeO2由于拋光效率與拋光質量優于其它材料而成為優選材料。這是由于CeO2可以與玻璃中的硅酸鹽反應，Ce-O鍵能較高，會破壞Si-O鍵使之生成Si-O-Ce鍵，從而實現SiO2的化學機械去除。
光學玻璃拋光用氧化鈰粉
從拋光機理出發，影響拋光效率的五大因素一般為：水分子在玻璃表面的擴散速率、在拋光粉作用下的玻璃溶解速率、拋光粉對溶解產物的吸附速率、硅重新沉積玻璃表面的速率及水的腐蝕速率。
因此綜合比較，對硅酸鹽玻璃而言，其拋光效率最好的是CeO2，其次為ZrO2、ThO2、TiO2、Fe2O3。
（2）拋光墊
傳統拋光系統通過拋光墊與被拋光玻璃的相對運動帶動兩者間拋光液產生相對摩擦，從而實現玻璃的拋光，其拋光效果的實現主要依賴于拋光液與玻璃表面的化學機械作用。此技術操作簡單，易于控制，同時也存在游離拋光粉分布不均導致拋光質量低，廢料清除難度高及拋光液消耗大等諸多缺點，針對此問題，精度高、表面損傷小的固結磨料研磨拋光技術應運而生，并逐漸成為超薄玻璃加工的研究重點。
固結磨料研磨拋光技術是將磨料固結在拋光墊中，以取代游離磨料，拋光過程中由于磨料鑲嵌在拋光墊中，因此壓入工件表面的深度相對較小，對工件表面產生的損傷小，另外凸起之間的溝槽有利于廢屑的排出，降低硅重新沉積玻璃表面的速率，從而提高玻璃表面拋光的效率和質量。
固結磨料拋光墊示意圖
另外也有一些研究者嘗試其他途徑進行玻璃拋光，例如針對固結磨料拋光技術中拋光墊各點線速度不同易產生拋光不均勻的缺點，提出磁性研磨拋光技術，即將磁性研磨料吸附在磁極端部，形成具有一定剛度的“磨料刷”，旋轉磁極帶動“磨料刷”轉動對工件進行拋光；或采用氣相沉積方法在拋光墊表面鍍上一層飾膜，相比于傳統CeO2游離磨料，這種拋光方法的Ce用量大幅減少；同時也有人提出浴法拋光、浮法拋光等技術，可以獲得拋光精度較高的玻璃，如康寧公司和肖特公司采用浮法拋光技術分別對石英玻璃和微晶玻璃進行拋光，玻璃表面粗糙度均低于0.2nm。
無論是磁性研磨拋光技術，還是浴法拋光、浮法拋光等技術，在拋光過程中均需要拋光模與玻璃的相對運動產生機械摩擦及拋光液的化學腐蝕實現拋光效果，因此可將此拋光技術視為化學機械拋光技術的延伸和完善。
總結
隨著終端顯示技術的進步，尤其柔性顯示技術的提出及發展，導致國際市場對超薄玻璃的需求量迅速提升，對其質量要求也越來越高。超薄玻璃制造工藝復雜，技術門檻高，尤其超薄玻璃拋光技術更屬于高精尖技術領域，目前國內相關材料和技術研究較少，但是基于近些年光學玻璃拋光領域的技術積累，相信不久的將來定能實現超薄玻璃拋光技術的創新，推動超薄玻璃相關產業的發展。
參考來源：
超薄玻璃拋光技術的研究進展，李金威、宋在芝、石麗芬、王巍巍、曹欣（1.中建材蚌埠玻璃工業設計研究院有限公司；2.浮法玻璃新技術國家重點實驗室；
3.硅基材料安徽省實驗室）。
粉體圈 小吉
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