近年来，电动汽车、电力机车以及半导体照明、航空航天、卫星通信等进入高速发展阶段，其电子器件工作电流大、温度高、频率高，为满足器件及电路工作的稳定性，对芯片载体提出了更高的要求。陶瓷基板具有优异的热性能、微波性能、力学性能以及可靠性高等优点，可广泛应用于这些领域。

广义上讲，非金属以及无机固体材料都可称为陶瓷，它们是金属和非金属化合物，主要由离子键或共价键、或者离子键和共价键结合而成，可以是晶体，也可以是非结晶体和多晶体。因此，陶瓷材料一方面具有延展性低和韧性低的特点，另一方面因其强大的结合键和较少的导电电子而具有熔点高、绝缘性能好和化学性能稳定的特点。基于陶瓷材料制备的陶瓷基板同样具有耐高温能力强、绝缘性能好及化学性能稳定等特点。此外，陶瓷基板还具有较高的气密性，可隔离水汽、氧气和灰尘等，为电子器件及电路提供稳定的工作环境，保障其使用寿命。部分陶瓷基板还耐辐射，在航空航天和核工业领域有广阔的应用前景。目前应用于陶瓷基板的陶瓷材料主要有氧化铍（BeO）、氧化铝（Al₂O₃）、氮化铝（AlN）、氮化硅（Si₃N₄）和碳化硅（SiC）等。

陶瓷基板的硬度高、脆性大、容易产生裂纹、表面加工难度大。因此，对于陶瓷基板表面的加工要求更加严格，一般采用研磨抛光以去除基板表面的附着物、改善平整度、降低表面粗糙度，提高尺寸精度和表面质量，满足薄型化的要求。不同陶瓷材质的性能和结构存在差异，选择合适的抛光技术才能起到事半功倍的处理效果。

为了改善平整度，获得高表面精度、低表面粗糙度的陶瓷基板，首先通过研磨工序去除陶瓷基板表面的缺陷，加工变质层和划痕，再利用抛光技术进一步去除研磨过程中造成的表面或亚表面损伤，得到更低粗糙度的平整表面。常见的陶瓷基板的抛光技术分为化学机械抛光、磨料流抛光、超声振动辅助磨料流抛光、电泳抛光、电解抛光以及磁流变抛光等。

2.1化学机械抛光

化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）技术被誉为是当今时代能实现集成电路（IC）制造中晶圆表面全局平坦化的目前唯一技术，化学机械抛光的效果直接影响到芯片最终的质量和成品率。

图1：CMP工艺^[10]

CMP通过抛光液中化学试剂的化学腐蚀和机械磨削的双重耦合作用，在原子水平上去除表面缺陷，获得全局平坦化表面。例如，在抛光Al₂O₃基板时，使用硅溶胶抛光液会发生化学反应如式（1）所示，生成物则会在机械磨抛过程中除去。这就意味着CMP过程更适用于可以发生界面反应且生成物硬度较低的陶瓷材料。

2.1.1抛光液

化学机械抛光液是影响抛光质量和抛光效率的关键因素之一，CMP抛光液是影响化学机械抛光质量和抛光效率的关键因素，组分一般包括磨粒、氧化剂和其它添加剂。添加剂一般包括络合剂、螯合剂、缓蚀剂、表面活性剂，以及pH调节剂等。通常根据被抛光材料的物理化学性质及对抛光性能的要求，来选择所需的成分配置抛光液。

磨粒在抛光过程中通过微切削、微擦划、滚压等方式作用于被加工材料表面，达到机械去除材料的作用磨粒的大小直接影响到抛光效率和表面质量。过大粒径会增加划痕和其他表面损伤的风险；而过小粒径虽然可以提供更好的表面光滑度，但会显著降低材料去除率。磨料的硬度也需要与被抛光材料相匹配。过硬可能导致表面刮伤或产生更多缺陷；过软则会导致材料去除率低下。

pH调节剂通过调整抛光液的酸碱度来优化化学反应条件，确保化学反应按照预期进行。氧化剂与工件表面发生化学反应，形成一层容易被机械移除的软质物质，从而实现高效且均匀的材料去除。抑制剂用来控制化学侵蚀的程度，使得整个抛光过程更加可控和平稳^[1]。此外，选择合适的表面活性剂可以同时起到磨料分散、表面润湿、去污、腐蚀抑制等多种效果，应用潜能巨大。

2.1.2抛光垫

抛光垫在决定化学机械抛光性能如材料去除速率和表面质量方面起着重要作用。由于晶片施加的摩擦力和法向压力，抛光垫发生表面磨损和基体压缩，导致表面微观结构磨损、微凸峰剪切和孔隙堵塞等。抛光垫的表面磨损会导致其CMP性能下降。

2.2等离子体辅助抛光

等离子体辅助抛光（PAP）工艺是通过等离子将表面材料氧化为较软的氧化层，同时仍依靠磨料摩擦磨损去除材料的一种辅助化学机械抛光。其基本原理为：通过射频发生器（RF）反应气体（如水蒸气、O₂等）产生含有自由基团（如OH自由基团、O自由基）的等离子体，具有较强氧化能力的自由基团对材料表面氧化改性，获得一层较软的氧化层，然后利用软磨料（如CeO₂、Al₂O₃等）抛光去除该氧化层，使材料表面达到原子级光滑面。

图2：PAP装置结构

2.3电泳抛光

电泳抛光是一种极具潜力的非接触的抛光方法之一，该技术利用带电粒子在电场中移动速度不同而达到分离。这种方法几乎对加工表面不产生机械加工常见的损伤，故最适合于功能陶瓷的超精密加工。

图3：电泳抛光示意图

2.4电解抛光

电解抛光通过电化学反应选择性作用于工件表面，从而实现材料表面平坦的抛光技术。电解抛光利用电流和化学反应相组合，在电解液中以金属工件作为阳极，不溶性金属作为阴极，在两电极间加入电压，使阳极上的微凸起部分发生选择性溶解，降低表面粗糙度，生成光滑的表面。

电解抛光方法具有设备简单低廉、操作简单快速、生产效率高，能够修整机械抛光无法抛到的凹陷处，增加工件的抗腐蚀性等优点。

2.5超声振动辅助磨料流抛光

超声波振动与电子放电、等离子体和激光类似，可以在很短的时间内释放大量能量，并广泛应用于硬脆性材料的加工。通过将超声振动和磨料流抛光技术相结合，利用超声振动系统把超声振动作用于磨料流，结合两者的动能完成抛光加工的一种新的复合抛光方式。超声的引入有利于微气泡的形成与破灭，而工件表面微气泡破灭的同时又有助于材料的脱落，得到更为精确的抛光表面。这一特性促使这种抛光技术特别适用于精密光学器件的表面抛光。

2.6磁流变抛光

磁流变抛光技术，是利用磁流变抛光液在梯度磁场中发生流变而形成的具有黏塑行为的柔性“小磨头”与工件之间具有快速的相对运动，使工件表面受到很大的剪切力，从而使工件表面材料被去除的抛光技术。