一种蓝宝石基片用软硬同体固结磨盘及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种蓝宝石基片用软硬同体固结磨盘及其制备方法，所述软硬同体固结磨盘由多软质与硬质区域同体单元固结组成，软质区域硬度

【技术实现步骤摘要】
一种蓝宝石基片用软硬同体固结磨盘及其制备方法


[0001]本专利技术涉及磨盘制造领域，具体涉及一种蓝宝石基片用软硬同体固结磨盘及其制备方法
。

技术介绍

[0002]蓝宝石材料具有化学性质稳定
、
机械强度高和优良的光电透过性，是制备光学元器件
、
窗口
、LED
衬底和超导薄膜基片等的主要材料之一
。
然而，由于蓝宝石硬度高
(
仅次于金刚石
)、
脆性大，是一种典型的难加工材料，其晶片制备加工过程工艺复杂
、
周期长
。
特别是对用于
GaN
外延生长的蓝宝石基片，其表面平整度和加工质量直接影响外延层的生长品质和器件性能，因此需要高效低损伤超精密加工
。
[0003]一般使用固结金刚石磨料进行蓝宝石基片的加工，能够获得较优的加工效率和尺寸精度，但同时也极易造成晶片表面及亚表面等损伤和缺陷，给后续加工带来不利影响
。
为进一步提升蓝宝石基片的加工效率和质量，基于固相摩擦化学反应理论已公开多个专利，如专利
CN108098569A
公布了一种抛光蓝宝石基片的内含钕化物软质磨料的固着磨具及其制作方法，磨粒主要为二氧化硅
。
专利
CN101148035A
提及了一种软硬磨粒混合的半固着磨粒磨具
。
专利
CN105856089A
公布了一种研磨复合体及其制备方法，通过烧结金刚石磨料与氧化硅
、
氧化铋
、
氧化硼
、
氧化铈
、
氧化锌
、
氧化铁
、
氧化铜混合组成的无机粘结剂，后者起到加强粘结作用
。
专利
CN1100529197A
提及了一种基于固结磨料技术的蓝宝石抛光加工方法，磨料为
Cr2O3
微粉
。
上述专利中：采用单一固结软质磨料加工虽能实现低损伤甚至无损伤表面，但受限于软磨料化学反应速率和机械去除作用较弱，加工效率并不理想；采用软硬磨料多工序加工蓝宝石基片时加工过程复杂，成本较高；而采用软质磨料与硬质磨料混合后使用同硬度结合剂固结，加工过程中在同一受力水平下通过软质磨料与晶片发生化学反应降低表层硬度，再利用硬质磨料实现机械去除，并未充分考虑软质磨料化学反应的压力条件与硬质磨料机械去除压力的差异，加工压力越大对软磨料化学反应发生越有利，但同时硬质磨料机械去除造成的表面及亚表面损伤也越严重；另一方面在混合磨料形式下，软磨料与硬磨料在磨盘表面接触分布具有随机性，硬质磨料机械去除作用与软磨料化学反应作用不易控制，导致加工效率和质量缺乏一定的稳定性
。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是为了提升蓝宝石基片加工效率，降低表面及亚表面损伤，提升加工稳定性，考虑软质磨料与蓝宝石基片化学反应压力条件和作用与硬质磨料机械去除作用的动态平衡问题，通过软硬同体提高晶片表面状态一致性，确保软质磨料化学反应作用和硬质磨料机械去除作用的稳定性，实现稳定高效低损伤的加工过程，提供了一种蓝宝石基片用软硬同体固结磨盘及其制备方法
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术解决方案：
[0006]一种蓝宝石基片用软硬同体固结磨盘，包括多个同体单元，每个同体单元由软质
区域与硬质区域构成，软质区域硬度
90
‑
100HD(
肖氏
)
，硬质区域硬度为软质区域硬度的
1.1
‑
1.4
倍；软质区域与硬质区域面积比为
2:1
‑
1:2
，软质区域和硬质区域磨料浓度比为
1:1
‑
1:5
；软质区域或硬质区域的磨料粒径为
W0.5
‑
W40。
[0007]所述软质区域中含有硬质磨料，硬质磨料的硬度不低于蓝宝石；所述硬质区域中含有软质磨料，软质磨料为能与蓝宝石发生固相反应的材料，且硬度比蓝宝石基片低
。
[0008]可选的，所述软硬同体单元构成截面包括但不限于同心圆环
、
对称半圆环
、
同心六边形等复合结构
。
[0009]可选的，所述软质磨料包括但不限于
SiO2、ZnO、Cr2O3、CeO2、Fe2O3、MgO
中的一种或多种的组合
。
[0010]可选的，所述硬质磨料包括但不限于金刚石
、
立方氮化硼
、
碳化硅
、
氧化锆
、
氧化铝中的一种或多种的组合
。
[0011]可选的，所述硬质结合剂包括酚醛树脂
、
环氧树脂
、ABS
树脂
、
双马来酰亚胺树脂
、
三聚氰胺树脂
、
氰酸酯树脂
、
聚醚酰亚胺
、
聚醚醚酮树脂中的一种或多种
。
[0012]可选的，所述软质结合剂包括橡胶
、
树脂
、
藻酸钠盐
、
水溶性不饱和树脂
、
多糖结合剂中的一种或多种的组合
。
[0013]可选的，所述的软硬同体固结磨盘主要由以下质量百分比的原料制成：软质磨料
10
‑
50
％
、
硬质磨料
10
‑
35
％
、
软质结合剂
15
‑
45
％
、
硬质结合剂
15
‑
45
％
、
反应助剂0‑5％
、
耐磨剂1‑
10
％
。
[0014]可选的，所述反应助剂包括
MgO、MoO3、WO3、MgF2
中的一种或多种
。
优选含量为1‑5％
。
[0015]上述一种蓝宝石基片用软硬同体固结磨盘及其制备方法，包括如下步骤：
[0016]步骤
S1
：按照配方，将硬质磨料与软质磨料经无水乙醇搅拌清洗烘干后备用；
[0017]步骤
S2
：按照配方，在硬质结合剂中加入步骤
S1
清洗烘干后软质磨料和反应助剂
、
耐磨剂充分搅拌均匀后填充于模具中置入真空干燥箱干燥温度为
40
‑
60℃
，干燥时间为
10
‑
30min
，至半固化状态下，取出模具内环；
[0018]步骤
S3
：按照配方，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种蓝宝石基片用软硬同体固结磨盘，其特征在于：所述软硬同体固结磨盘包括多个同体单元，每个同体单元包括软质区域与硬质区域，软质区域硬度为肖氏
90
‑
100HD
，硬质区域硬度为软质区域硬度的
1.1
‑
1.4
倍；软质区域与硬质区域面积比为
2:1
‑
1:2
，软质区域和硬质区域磨料浓度比为
1:1
‑
1:5
；软质区域或硬质区域的磨料粒径为
W0.5
‑
W40。2.
根据权利要求1所述的一种蓝宝石基片用软硬同体固结磨盘，其特征在于
:
所述软质区域中含有硬质磨料，硬质磨料的硬度不低于蓝宝石；所述硬质区域中含有软质磨料，软质磨料为能与蓝宝石发生固相反应的材料，且硬度比蓝宝石基片低
。3.
根据权利要求1所述的一种蓝宝石基片用软硬同体固结磨盘，其特征在于
:
所述软硬同体单元构成截面包括但不限于同心圆环
、
对称半圆环
、
同心六边形在内的复合结构
。4.
根据权利要求1所述的一种蓝宝石基片用软硬同体固结磨盘，其特征在于
:
所述软质磨料包括但不限于
SiO2、ZnO、Cr2O3、CeO2、Fe2O3、MgO
中的一种或多种的组合，粒径为
W0.5
‑
W40。5.
根据权利要求1所述的一种蓝宝石基片用软硬同体固结磨盘，其特征在于：所述硬质磨料包括但不限于金刚石
、
立方氮化硼
、
碳化硅
、
氧化锆
、
氧化铝中的一种或多种的组合
。6.
根据权利要求1所述的一种蓝宝石基片用软硬同体固结磨盘，其特征在于：所述硬质结合剂包括酚醛树脂
、
环氧树脂
、ABS
树脂
、
双马来酰亚胺树脂
、
三聚氰胺树脂
、
氰酸酯树脂
、
聚醚酰亚胺
、
聚醚醚酮树脂中的一种或多种
。7.
根据权利要求1所述的一种蓝宝石基片用软硬同体固结磨盘，其特征在于：所述软质...

【专利技术属性】
技术研发人员：方从富，鲍中宇，魏绍鹏，程蔚，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：