一种用于蓝宝石减薄的金刚石砂轮盘及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于蓝宝石减薄的金刚石砂轮盘及制备方法，所述金刚石砂轮盘由铝基体与金刚石砂轮齿组成，其中金刚石砂轮齿的原料，按质量百分比计，由如下组份组成：金刚石微粉：4

【技术实现步骤摘要】
一种用于蓝宝石减薄的金刚石砂轮盘及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种用于蓝宝石减薄的金刚石砂轮盘及其制备方法，属于磨料磨具制造领域。

技术介绍

[0002]蓝宝石晶体(α
‑
A12O3)是一种集优良的光学、物理和化学性能于一体的多功能晶体材料，具有硬度高、熔点高、透光性好、电绝缘性优异、热传导性良好、化学性能稳定等优点，在光电子、微电子、国防、超导等领域具有广泛的应用。随着科学技术的飞速发展，LED产品在日常生活中的应用越来越广泛，其具有体积小、耗电少、发热量低、耐震、使用寿命长、光电转换效能高、单色发光及反应速度快等优点。通过在蓝宝石(α
‑
A12O3)衬底上生长GaN薄膜，可以制造出蓝光LED,从而和以前已经使用的红黄光LED配合之后可以产生各种颜色的LED。但由于单独制备GaN薄膜非常困难，须在其它衬底材料(蓝宝石、碳化硅、硅、氧化镁、氧化锌)上通过气相化学沉积法生长薄膜，由于C向蓝宝石与GaN晶格失配系数小且蓝宝石透光性较好，所以蓝宝石已经被作为最主要的衬底材料。
[0003]但是，C向蓝宝石晶体材料硬度高(莫氏9.2)、脆性大，是典型的极难加工硬脆材料。传统的光学玻璃的生产加工方式加工蓝宝石时存在加工精度和表面质量不稳定、加工效率低、加工成本高等问题。衬底材料磊晶后(外延片)在加工成芯片的过程中需要将绝大部分的蓝宝石去除，进而可以切取所需的LED芯片。目前外延片背部蓝宝石的大量去除一般采用金刚石砂轮盘磨削去除，但目前金刚石砂轮加工蓝宝石造成较重的划痕和破片率，使得后续的人工检验时间过长，整体良品率低，综合加工成本过高。降低金刚石粒度又使得固结金刚石砂轮在加工蓝宝石时存在锋利度不足、加工易堵塞、寿命偏低等问题。

技术实现思路

[0004]针对现有蓝宝石外延片背减薄加工技术的不足，本专利技术目的在于提供一种用于蓝宝石减薄的金刚石砂轮盘及其制备方法，所提供的金刚石砂轮盘在在蓝宝石外延片背减薄加工中可以保持高锋利、低破片、低划伤、高寿命，缩短后续人工检验和抛光工序时间，提高蓝宝石外延片生产效率，降低LED芯片制作综合成本。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]本专利技术一种用于蓝宝石减薄的金刚石砂轮盘，所述金刚石砂轮盘由铝基体与金刚石砂轮齿组成，其中金刚石砂轮齿的原料，按质量百分比计，由如下组份组成：金刚石微粉：4
‑
10％，铜锡粉末：75
‑
87％，锡粉：3
‑
9％，空心玻璃微珠：5
‑
15％；所述金刚石微粉选自二型料或三型料，所述金刚石微粉的粒径为35
‑
46μm。
[0007]优选的方案，所述金刚石砂轮齿的原料，按质量百分比计，由如下组份组成：金刚石微粉：4
‑
6％，铜锡粉末：77
‑
81％，锡粉：4
‑
8％，空心玻璃微珠：8
‑
12％。
[0008]本专利技术的金刚石砂轮齿的原料中，金刚石微粉选自二型料或三型料，二型料或三型料可以提供中等强度，结合其粒径，可以在确保砂轮盘具有高的锋利度的情况下，对蓝宝
石外延片背减薄加工时不会产生较重的损伤层，另外，本专利技术的原料中，添加了空心玻璃微珠，其可在一定程度上提高砂轮的脆性，实现金刚石砂轮盘磨削过程中磨削面均匀破碎脱落，不断出现新的金刚石颗粒，实现工作面自锐，确保金刚石砂轮始终保持锋利状态，提高外延片磨削效率，另外本专利技术还加入了少量的锡粉，降低金刚石砂轮齿烧结温度并减少烧结时间，减轻温度对金刚石的损伤，提高金金刚石砂轮盘的锋利度和使用寿命。
[0009]优选的方案，所述铜锡粉末中，按原子比计：Cu：Sn＝1.5
‑
2.5：1。
[0010]优选的方案，所述空心玻璃微珠的粒径为10
‑
30μm，空心玻璃微珠软化点温度在650℃以上。
[0011]专利技术人发现，空心玻璃微珠的粒径会对金刚石砂轮盘的性能具有一定的影响，若空心玻璃微珠粒径过大会使砂轮齿力学性能显著下降，大幅缩短砂轮的使用寿命；粒径过小则气孔过小，脱落的金刚石和磨掉的磨屑无法藏在气孔中，导致砂轮锋利度变差，并划伤蓝宝石表面。
[0012]本专利技术一种用于蓝宝石减薄的金刚石砂轮盘的制备方法，包括如下步骤：
[0013]按设计比例配取金刚石微粉、铜锡粉末、锡粉、空心玻璃微珠混合均匀获得混合粉，然后在混合粉中加入成型剂，造粒获得粒料，将粒料置于模具中，烧结即得砂轮齿，将金刚石砂轮齿胶镶嵌粘接在铝基体上，固化后即得金刚石砂轮盘。
[0014]优选的方案，所述混合在V型混料器中进行，球料比为1：3
‑
5，转速为20
‑
25rpm，时间为24
‑
36h。。
[0015]优选的方案，所述成型剂为石蜡，所述石蜡的加入量为混合粉质量的5
‑
8w t.％。
[0016]进一步的优选，将石蜡加热至70
‑
80℃获得石蜡液，然后在混合粉中加入石蜡液，并搅拌均匀，挤压过筛，干燥，获得粒料。
[0017]优选的方案，所述粒料的粒径为300
‑
500μm。
[0018]优选的方案，所述烧结在保护气氛下进行，烧结过程为：先升温至300
‑
450℃，保温20
‑
40min，再升温至500
‑
600℃，保温10
‑
30min，烧结压力为5
‑
10MPa。
[0019]本专利技术的制备方法，通过将原料造粒后，于保护气氛下低压烧结，专利技术人发现，通过造粒后低密度的金刚石和石墨不易与高密度的金属粉发生分离，避免了成分偏析，同时造粒后颗粒的流动性更好，装模更加均匀，最终经低压烧结后获得致密的金刚石砂轮盘。
[0020]在本专利技术中将金刚石砂轮齿胶镶嵌粘接在铝基体上所用胶水为AB混合型环氧树脂胶，在实际操作过程中，采用3M公司生产的AB混合型环氧树脂胶。
[0021]有益效果
[0022]1.本专利技术中采用中等强度金刚石作为磨料，以确保金刚石砂轮盘高的锋利度及弱的刮伤力，实现蓝宝石衬底片高效、低损伤、高品质加工。
[0023]2.本专利技术中金刚石砂轮盘制备过程中，在金刚石砂轮粘结剂中加入空心玻璃微珠可在一定程度上提高砂轮的脆性，实现金刚石砂轮磨削过程中磨削面均匀破碎脱落，不断出现新的金刚石颗粒，实现工作面自锐，确保金刚石砂轮始终保持锋利状态，提高外延片磨削效率。
[0024]3.本专利技术中新型金刚石砂轮盘制备过程中，采用惰性气氛低压烧结条件，并通过低熔点锡粉的加入，降低砂轮烧结温度并减少烧结时间，减轻温度对金刚石的损伤，提高金刚石砂轮盘的锋利度和使用寿命。
[0025]4、本专利技术的制备方法可极大程度上降低蓝宝石外延片背减薄加工中的废品率，减少整个工序的人工检验成本和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于蓝宝石减薄的金刚石砂轮盘，其特征在于：所述金刚石砂轮盘由铝基体与金刚石砂轮齿组成，其中金刚石砂轮齿的原料，按质量百分比计，由如下组份组成：金刚石微粉：4
‑
10％，铜锡粉末：75
‑
87％，锡粉：3
‑
9％，空心玻璃微珠：5
‑
15％；所述金刚石微粉选自二型料或三型料，所述金刚石微粉的粒径为35
‑
46μm。2.根据权利要求1所述的一种用于蓝宝石减薄的金刚石砂轮盘，其特征在于：所述金刚石砂轮齿的原料，按质量百分比计，由如下组份组成：金刚石微粉：4
‑
6％，铜锡粉末：77
‑
81％，锡粉：4
‑
8％，空心玻璃微珠：8
‑
12％。3.根据权利要求1或2所述的一种用于蓝宝石减薄的金刚石砂轮盘，其特征在于：所述铜锡粉末中，按原子比计：Cu：Sn＝1.5
‑
2.5：1。4.根据权利要求1或2所述的一种用于蓝宝石减薄的金刚石砂轮盘，其特征在于：所述空心玻璃微珠的粒径为10
‑
30μm，空心玻璃微珠软化点温度在650℃以上。5.根据权利要求1
‑
4任意一项所述的一种用于蓝宝石减薄的金刚石砂轮盘的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：按设计比例配取金刚石微粉、铜锡粉末、锡粉、空心玻璃微珠混合均匀获得...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈帅鹏，康希越，张乾坤，陈豫章，
申请(专利权)人：长沙市萨普新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：