一种大切深磨削砂轮及其制备方法技术

本发明专利技术属于半导体加工技术领域，具体涉及一种大切深磨削砂轮及其制备方法。所述大切深磨削砂轮，包括以下重量份数的原料：金刚石14‑21份、铜粉28‑46份、石墨3‑6份、羰基铁14‑32份、刚玉5‑10份、酚醛树脂8‑10份、偶联剂1‑2份。本发明专利技术砂轮满足一次进给10um/s的进刀量，加工后的工件表面粗糙度值在400nm以下。

【技术实现步骤摘要】
一种大切深磨削砂轮及其制备方法
本专利技术属于半导体加工
，具体涉及一种大切深磨削砂轮及其制备方法。
技术介绍
硅属于半导体材料，半导体材料用途广泛，硅主要可以作为电子整流器和可控硅整流器、硅二极管、晶体管及集成电路、太阳能电池等，同时也可以用于物联网、人工智能、车载智能等领域。硅晶体主要包括单晶硅和多晶硅，硅的纯度主要是分为5-9N级别的多晶硅和9-12N级别的单晶硅，纯度越高，最终加工的产品等级越高。单多晶硅在前道工序过程中需要经过开方、研磨、抛光、切片等工序制成硅片，硅片需要进行减薄、划切等工序最终制成电子器件，实际加工工序过程中需要对硅材料进行研磨抛光去量和硅基底进行减薄去量，去除不必要的硅材料，该过程主要是通过砂轮去量，目前砂轮主要是通过小进给磨削去除，加工效率低，本专利技术主要专利技术一种满足大切深需求的超硬材料砂轮，这种砂轮可以用在减薄工序，也可以用在研磨工序阶段。
技术实现思路
为了克服现有技术中的问题，本专利技术提供了一种大切深磨削砂轮。该砂轮可以磨削单多晶硅，满足一次进给10um/s的进刀量，加工后的工件表面粗糙度值在400nm以下。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种大切深磨削砂轮，包括以下重量份数的原料：金刚石14-21份、铜粉28-46份、石墨3-6份、羰基铁14-32份、刚玉5-10份、酚醛树脂8-10份、偶联剂1-2份。优选的，金刚石的粒度为200/230-270/325，铜粉的粒度为600-800目，石墨的粒度为1200-1500目，羰基铁的粒度＞200目，刚玉的粒度为w10-w20，酚醛树脂的粒度为230-270目，所述偶联剂为偶联剂KH792。具体的，石墨和羰基铁的形状为球型，刚玉的形状为板状。球型石墨可以使抛光效果更好；羰基铁的主要作用是提高对金刚石磨料的把持能力，提高砂轮的耐磨性能，进而影响砂轮的耐用度；刚玉作为辅助磨料，板状刚玉的强度高韧性好，耐磨性好。所述金刚石选用裸料的金刚石(即没有加工过的金刚石)，要求晶型好，强度高，菱角多，自锐性好。上述大切深磨削砂轮的制备方法，包括以下步骤：(1)将酚醛树脂溶解于丙酮中，得混合物A；(2)将铜粉和羰基铁混合过筛，再与金刚石混合过筛，得混合物B；(3)将混合物B和偶联剂加入到混合物A中，混匀，得混合物C；(4)将混合物C烘干，然后与刚玉、石墨混合过筛，得混合物D；(5)将混合物D压制成型制备砂轮。优选的，步骤(2)将铜粉和羰基铁放入三维混料机内混合0.5-1.5h后过筛，再与金刚石混合过筛，得混合物B。优选的，步骤(3)将混合物B和偶联剂加入到混合物A中，搅拌10-30min，混匀。优选的，步骤(4)混合物C的烘干温度为70-90℃，烘干时间为20-40min。优选的，步骤(2)铜粉和羰基铁混合后过200目筛。上述大切深磨削砂轮在半导体加工中可用于单、多晶硅的磨削。本专利技术的切深大，可达到10um/s的进给，对砂轮层的要求是硬度高，且结合剂对磨料把持好，在大进给切进去的时候，保证磨料不脱落且必须保证持续的锋利，因此，从以下内容简要介绍本专利技术的原理。对酚醛树脂进行预处理(溶解于丙酮)，主要是考虑溶解后树脂的流动性比较好，能够更好的包裹在金刚石、辅助材料上，增强把持力，后期丙酮挥发，将混合料直接压制成型砂轮。因为加工过程中负载强度高，对切削力的要求也高，这就要求金刚石必须在磨削的过程中持续的出刃，保证一定的锋利度，而常规的形状好的金刚石硬度高，但是出刃差，不够锋利，容易导致砂轮变钝磨不动，而本专利技术采用裸料的金刚石，其表面粗糙，与结合剂的把持效果好，同时，一个刃口磨钝以后，可以持续的出新刃口，保持砂轮持续锋利，可以持续大进给，砂轮不会钝化，不会烧伤工件。和现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术的砂轮可以满足一次进给10um/s的进刀量，加工后的单、多晶硅表面粗糙度值小于400nm；对酚醛树脂进行预处理，能够更好的包裹在金刚石和辅助材料，增强把持力；2.选用裸料金刚石，增强其与结合剂的把持效果；3.本专利技术制备的砂轮从微观上看，组织结构致密，使得磨削单多晶硅效果好，砂轮寿命长。附图说明图1为砂轮磨料层的示意图；图2为实施例1制备的砂轮实物图；图3为实施例3砂轮表面的扫描电镜图；图4为对比例1砂轮表面的扫描电镜图；图5为对比例2砂轮表面的扫描电镜图；图6为实施例3砂轮磨削后表面的扫描电镜图；图7为对比例1砂轮磨削后表面的扫描电镜图；图8为对比例2砂轮磨削后表面的扫描电镜图；图9为经实施例3砂轮磨削后的工件照片；图10为经对比例1砂轮磨削后的工件照片；图11为经对比例2砂轮磨削后的工件照片。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术进行进一步说明，但并不是对本专利技术的限制。酚醛树脂是日本住友55529#，酚醛树脂为粉末状，下称为酚醛树脂粉，裸料金刚石的生产厂家是中南钻石有限公司，石墨的生产厂家是青岛海达石墨有限公司，羰基铁的生产厂家是江西悦安超细金属，刚玉的生产厂家是山东恒嘉高纯铝业科技股份有限公司，铜粉生产厂家是清河县腾辉金属材料有限公司。以下实施例砂轮磨料层的示意图见图1。实施例1本实施例的大切深磨削砂轮，由以下重量份数的原料组成：金刚石，粒度200/230，20.7份；铜粉，粒度600目，45.2份；石墨，粒度1200目，3.1份；羰基铁过200目筛网，14份；刚玉，粒度w20，5.1份；酚醛树脂粉，粒度230目，8.9份；偶联剂KH792，分析纯，1.4份。上述砂轮的制备包括以下步骤：(1)将配方中的酚醛树脂粉与300ml丙酮混合在不锈钢盆内并用电动搅拌器搅拌，直至酚醛树脂粉完全溶解在丙酮内，呈现液态混合物，得混合物A；(2)将铜粉和羰基铁混合放入普通三维混料机机混1h后过200目不锈钢筛网5遍，再与金刚石过筛(200目)5遍后得混合物B；(3)将混合物B和偶联剂KH792倒入步骤1的混合物A内，采用电动搅拌器搅拌20min，得混合物C；(4)将步骤(3)的混合物C(有一定的粘度)放入80℃烘箱内烘30min后检查盆内混合物是不是呈现半干状态，若是半干状态，取出来用不锈钢铁勺搅碎后过80目筛网，连续过筛3遍，检查过筛后的混合料是否可以闻到丙酮的味道(为特殊的辛辣气味)，无丙酮气味代表混合料已彻底烘干；然后再与刚玉、石墨混合后过200目筛，得混合物D；(5)将混合物D压制成型制备砂轮，具体成型过程如下：①将混合物D投入模具中，然后送入成型热压机190℃保温1h后压制成环形；具体的，首先压机升温到190℃，然后压机的初始压力为2Mpa，保温保压3min后，压力提升到5Mpa，2min内放气5次，然后保压保温1h后卸模即可备用；②步骤①成型的砂轮环按照图纸要求切割成30本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大切深磨削砂轮，其特征在于，包括以下重量份数的原料：金刚石14-21份、铜粉28-46份、石墨3-6份、羰基铁14-32份、刚玉5-10份、酚醛树脂8-10份、偶联剂1-2份。/n

【技术特征摘要】
1.一种大切深磨削砂轮，其特征在于，包括以下重量份数的原料：金刚石14-21份、铜粉28-46份、石墨3-6份、羰基铁14-32份、刚玉5-10份、酚醛树脂8-10份、偶联剂1-2份。


2.根据权利要求1所述大切深磨削砂轮，其特征在于，金刚石的粒度为200/230-270/325，铜粉的粒度为600-800目，石墨的粒度为1200-1500目，羰基铁的粒度＞200目，刚玉的粒度为w10-w20，酚醛树脂的粒度为230-270目，所述偶联剂为偶联剂KH792。


3.根据权利要求1所述大切深磨削砂轮，其特征在于，石墨和羰基铁的形状为球型，刚玉的形状为板状。


4.权利要求1-3任一所述大切深磨削砂轮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将酚醛树脂溶解于丙酮中，得混合物A；
（2）将铜粉和羰基铁混合过筛，再与金刚石混合过筛...

【专利技术属性】
技术研发人员：惠珍，赵延军，钱灌文，张高亮，王礼华，
申请(专利权)人：郑州磨料磨具磨削研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41