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LED广泛应用于汽车、手机、电视及照明灯领域。蓝宝石(Al2O3)作为LED制品应用最为广泛的衬底材料,其制造工艺水平直接影响LED制品的性能和成本。蓝宝石衬底一般由晶棒经切割、研磨、倒角、退火、铜抛、抛光等工序加工而成。其中退火工艺对衬底的最终面形有着重要影响。在蓝宝石衬底生产过程中,目前约有60%的成本损失是由衬底面形精度“超规”引起。因此,开展蓝宝石衬底退火工艺研究,对提高衬底成品率和降低成本等具有重要的现实意义。结合实习企业生产状况,本文通过检测蓝宝石衬底的特征,从理论和试验相结合的角度,分析了不同类型的蓝宝石衬底,在退火工艺下的面形精度变化规律,并从研磨和抛光两角度对不同类型蓝宝石衬底的退火工艺进行了优化研究。得出以下结论:(1)通过检测退火前研磨衬底片的面形特征观察,发现衬底片主要分为两种几何面型。一类为“马鞍”形(A型),约占衬底的1/3,Warp分布范围在15~25μm;另一类为“同心圆”形(B型),约占衬底的2/3,Warp分布范围在5~15μm。(2)基于Stoney理论,计算了A、B两种类型衬底片应力情况,计算结果表明:退火前A型衬底上下表面应力差范围在124~207Mpa,退火前B型衬底上下表面的应力差范围在10~31Mpa。(3)基于Ansys软件,研究了退火后研磨衬底片的位移变化,并计算衬底的Warp、Bow变化范围。结果表明:退火后衬底的轴向位移约为-2~1.8μm,Warp变化范围在0.9~3.5μm,Bow变化范围在0~3.5μm。(4)基于企业现用的退火工艺,研究了不同类型蓝宝石衬底在相同退火工艺下的面形精度变化规律,结果表明:退火对衬底的Ttv和Tir基本没有影响,主要影响衬底Warp和Bow。(5)通过A、B两种类型的研磨和抛光衬底的退火工艺研究,得出:A、B两种类型研磨衬底片的最优工艺均为退火温度在1400℃,保温时间4小时;A型抛光衬底片的最优工艺为退火温度在1600℃,保温6小时,B型抛光衬底片最优工艺为退火温度在1400℃,保温2小时。