一种钽酸锂晶片的磨削加工方法技术

一种钽酸锂晶片的磨削加工方法，包括如下步骤：(1)将金刚石组合砂轮固定在磨床的转盘上；(2)将待加工的钽酸锂晶片固定在基板上，所述基板固定在工作台上；(3)加工前开启冷却液覆盖所述待加工的钽酸锂晶片的全部表面，所述冷却液含有电解质溶液，加工时调节切削力大小、主轴转速、工件旋转轴转速和工件进给速度进行磨削加工，制得钽酸锂晶片。本发明专利技术提供一种加工效率高、成品率高、有效解决加工时容易产生划痕和易断裂的问题的钽酸锂晶片的磨削加工方法。

【技术实现步骤摘要】
一种钽酸锂晶片的磨削加工方法
本专利技术涉及超精密加工领域，尤其是一种钽酸锂材料的超精密加工方法，可以推广至热释电材料或压电材料的超精密加工。
技术介绍
钽酸锂作为一个典型的多功能单结晶材料，其优异的光电，热电和压电特性，并已被广泛地应用到许多领域中，如表面声波(SAW)滤波器，隔离器和其他光电子器件。为更薄，更轻和更小的便携式电子产品和通信装置的趋势最终增加了对厚度小于100μm的超薄钽酸锂晶片的需求。与硅和蓝宝石晶体相比，因为钽酸锂极低的断裂韧性和极高的可塑性而被定性为一种“软脆材料”。钽酸锂的断裂韧性约为0.39，是Si的是蓝宝石的这就表明，钽酸锂在裂纹产生和扩展时表现为“易碎”的物质。另一方面，钽酸锂的高可塑性将导致材料去除时会产生相对大的热量，使研磨过程中的温度迅速上升，从而改变钽酸锂热电晶体内原子排列，从而产生裂纹或加速裂纹扩展。因为钽酸锂特殊性质，所以在实际生产中往往存在加工效率和成品率低、加工质量难以控制等问题。实际生产中主要采用化学机械抛光方法加工钽酸锂晶片，在一定条件下获得了较好的表面质量。目前,有关钽酸锂晶片的加工特性及其超光滑表面加工技术的研究较少,钽酸锂产品的开发和应用因此受到制约。
技术实现思路
为了克服已有钽酸锂晶片的加工方式的加工效低、成品率低、加工质量难以控制，本专利技术提供一种加工效率较高、成品率较高、有效解决加工时容易产生划痕和易断裂的问题的钽酸锂晶片的磨削加工方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钽酸锂晶片的磨削加工方法，包括如下步骤：(1)将金刚石组合砂轮固定在磨床的转盘上；(2)将待加工的钽酸锂晶片固定在基板上，所述基板固定在工作台上；(3)加工前开启冷却液覆盖所述待加工的钽酸锂晶片的全部表面，所述冷却液含有电解质溶液，加工时调节切削力大小、主轴转速、工件旋转轴转速和工件进给速度进行磨削加工，制得钽酸锂晶片。进一步，所述步骤(1)中，所述金刚石组合砂轮为金刚石砂轮上粘结块状砂轮，所述块状砂轮的几何形状为心形、矩形或环形的金刚石砂轮。再进一步，所述步骤(2)中，用石蜡将钽酸锂黏贴在基板上，然后以真空吸盘的方式将钽酸锂基板固定在工作台上。更进一步，所述步骤(3)中，加工时调节切削力矩的大小，且切削力矩的增长率小于1W/um，主轴转速为1000rpm～2000rpm，工件旋转轴转速为20rpm～100rpm，工件进给速度为0.5um/min～5um/min。更进一步，所述的基材为铝合金材料、玻璃或亚克力。所述电解质溶液浓度为1mol/L时PH值为4～6内的酸性溶液或PH值为8～9内的碱性溶液和PH值为7的盐溶液。如醋酸溶液。所述电解质液的温度为5℃～35℃。本专利技术的技术构思为：钽酸锂晶片是一种典型的具有热热释电和压电效应材料，在加工钽酸锂表面时，由于施加于钽酸锂材料载荷和加工过程中产生的热量，使钽酸锂晶胞内正负电荷中心分离，形成偶极矩，在表面形成强电场。通过外加低温电解质溶液，电解质溶液中的自由离子形成短路电流，中和钽酸锂表面的正负电荷，抑制压电效应和热释电效应产生的强电场，减小逆压电效应产生的内应力。钽酸锂材料是一种“软脆材料”，在加工过程中，容易产生划痕、断裂问题，在加工钽酸锂表面时，通过使用不同几何形状的块状砂轮来改变接触面积，减少划痕的生成，提高表面加工质量；通过改变基板的类型，从而减少真空吸附时基板产生弹性变形对作用钽酸锂晶片的影响，减小裂纹的产生及其扩展；使用低温冷却液，消耗加工时产生的磨削热，减少热应力对钽酸锂晶片的影响；通过控制切削力矩的大小、主轴转速、工件旋转轴转速以及工件进给的速度，通过控制这几方面的相互作用、共同影响，从而提高钽酸锂加工效率。本专利技术的有益效果主要表现在：(1)有效解决在加工时钽酸锂晶片时易产生划痕、易断裂的问题；(2)本专利技术能够高效、高质量的加工钽酸锂晶片，实现大批量的生产。加工后表面无损伤、划痕等问题，表面粗糙度≦50nm。附图说明图1是钽酸锂晶片磨削加工结构示意图图2是钽酸锂晶片与基板示意图图3是心形金刚石组合砂轮的示意图图4是锯齿形金刚石组合砂轮的示意图具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1～图4，一种钽酸锂晶片的磨削加工方法，包括如下步骤：(1)将金刚石组合砂轮固定在磨床的转盘上；(2)将待加工的钽酸锂晶片固定在基板上，所述基板固定在工作台上；(3)加工前开启冷却液覆盖所述待加工的钽酸锂晶片的全部表面，所述冷却液含有电解质溶液，加工时调节切削力大小、主轴转速、工件旋转轴转速和工件进给速度进行磨削加工，制得钽酸锂晶片。进一步，所述步骤(1)中，所述金刚石组合砂轮为金刚石砂轮上粘结块状砂轮，所述块状砂轮的几何形状为心形、矩形或环形的金刚石砂轮。再进一步，所述步骤(2)中，用石蜡将钽酸锂黏贴在基板上，然后以真空吸盘的方式将钽酸锂基板固定在工作台上。更进一步，所述步骤(3)中，加工时调节切削力矩的大小，且切削力矩的增长率小于1W/um，主轴转速为1000rpm～2000rpm，工件旋转轴转速为20rpm～100rpm，工件进给速度为0.5um/min～5um/min。更进一步，所述的基材为铝合金材料、玻璃或亚克力；所述电解质溶液浓度为1mol/L时PH值为4～6内的酸性溶液或PH值为8～9内的碱性溶液和PH值为7的盐溶液。例如醋酸溶液。所述电解质液的温度为5℃～35℃。本实施例中，使用六角螺栓将金刚石组合砂轮3固定在磨床转盘2上；使用石蜡将钽酸锂晶片4黏贴在基板5上，然后采用真空吸附的方式固定在工作台6上。所述的磨削加工方法，包括使用低温冷却液7(含有电解质溶液)，而且温度在5℃～35℃；调节切削力矩的大小，使得切削力矩的增长率大小小于1W/um；主轴1转速在1000rpm～2000rpm，工件旋转轴8转速在20rpm～100rpm；工件进给速度在0.5um/min～5um/min。本实施例的钽酸锂晶片磨削加工方法的具体步骤如下：(1)磨削轮齿贴片：使用六角螺栓将图3所示心形金刚石组合砂轮固定在机床转盘2上。(2)钽酸锂基板：用石蜡将钽酸锂晶片4黏贴在基板5上，基板为铝合金材料，然后以真空吸盘的方式将钽酸锂基板固定在工作台6上。(3)磨削方法：使用磨床进行磨削加工，加工时控制冷却液7的温度为5℃、切削力矩的大小1800W、主轴转速1300rpm、工件旋转轴转速50rpm以及工件进给的速度2um/min。加工后钽酸锂表面无划痕、损伤等问题，表面粗糙度达到10nm以下。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钽酸锂晶片的磨削加工方法，其特征在于：所述加工方法包括如下步骤：(1)将金刚石组合砂轮固定在磨床的转盘上；(2)将待加工的钽酸锂晶片固定在基板上，所述基板固定在工作台上；(3)加工前开启冷却液覆盖所述待加工的钽酸锂晶片的全部表面，所述冷却液含有电解质溶液，加工时调节切削力大小、主轴转速、工件旋转轴转速和工件进给速度进行磨削加工，制得钽酸锂晶片。

【技术特征摘要】
1.一种钽酸锂晶片的磨削加工方法，其特征在于：所述加工方法包括如下步骤：(1)将金刚石组合砂轮固定在磨床的转盘上；(2)将待加工的钽酸锂晶片固定在基板上，所述基板固定在工作台上；(3)加工前开启冷却液覆盖所述待加工的钽酸锂晶片的全部表面，所述冷却液含有电解质溶液，加工时调节切削力大小、主轴转速、工件旋转轴转速和工件进给速度进行磨削加工，制得钽酸锂晶片。2.如权利要求1所述的一种钽酸锂晶片的磨削加工方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述金刚石组合砂轮为金刚石砂轮上粘结块状金刚石砂轮，所述的块状砂轮的几何形状为心形、矩形或环形金刚石砂轮。3.如权利要求1或2所述的一种钽酸锂晶片的磨削加工方法，其特征在于：所述步骤(2)中，用石蜡将钽酸锂黏贴在基板上，然后以真空吸盘的方式将钽酸锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭伟，周立波，袁巨龙，林旺票，王洁，邓乾发，曹霖霖，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33