一种用于切割蓝宝石晶片的砂浆切割液制造技术

本发明专利技术公开了一种用于切割蓝宝石晶片的砂浆切割液，由磨料和切割油混合而成，磨料采用粒径为４～１２μｍ的金刚石微粉，所用切割油在常温下粘度为２０～５０ｍｐａ．ｓ。金刚石微粉占砂浆切割液重量百分比为４～２０％。采用本发明专利技术配制的砂浆切割液可以用切割水晶的多线切割机加工蓝宝石晶片，不仅切割效率高，精度高，而且设备投资小，切损小，切割成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多线切割机切割蓝宝石晶片所用的砂浆切割液。
技术介绍
蓝宝石(α -ΑΙ203)，又称白宝石，它具有很好热导性，极好的电气特性和介电特 性，光透性能强，且耐磨擦、耐腐蚀、化学性质稳定；硬度达莫氏9级，仅次于金刚石，熔点为 2030°C，在高温下仍具有极好的稳定性。所以它被广泛地应用于工业、国防、科研、民用等领 域。越来越多地用作固体激光、红外窗口、半导体衬底片、发光二极管(LED)衬底片、精密耐 磨轴承、3G手机面板、高档手表面等绪多产品的原材料。蓝宝石由于其硬度高且脆性大，切 割成晶片的制备难度大，是目前蓝宝石机械加工的难题之一。随着LED元件和3G手机等产 品的迅猛发展，蓝宝石晶片巳成为多行急需的材料。传统的蓝宝石晶片切片方式是内圆切割，即使用外圆切片机或内圆切片机切割， 刃口上镀金刚石颗粒，刀片厚度在0. 25 0. 34mm之间，每次仅切割单片，加工效率低，且由 于刀片厚度大所以材料损耗大。切片机仅适于厚片加工，无法加工出厚度仅为0. 5mm左右 的LED衬底片。目前，也有少数厂家使用切割硅片的专用多线切割机蓝宝石晶片切片。多线切割 晶片技术是在20世纪90年代开始发展起来的，这种切割方式利用金属线的单向或者往复 高速运动，把磨料带加工区域进行研磨切割，将材料一次同时切割成数百片薄片。多线切割 方式具有加工精度高、切割效率高、节约原材料等优点。多线切割有两种切割方式，一种方 法是以固着磨粒的线锯锯切方式，固着磨粒切割是指利用烧结、电镀或钎焊等方式将金刚 石磨粒固定在钢线上来进行切割，固着磨粒方式加工效率较高，缺点是金刚石磨粒线成本 较为昂贵且线径约为0. 25mm，有较大的切缝，从而有较大的材料损耗。切割硅片的专用多 线切割机正在采用该方式切割，用该机切割蓝宝石晶片，可以切割出厚度仅为0. 5mm左右 的LED衬底片，但这种设备不仅本身价格昂贵，以最便宜的日本产的610SD专用多线切割 机为例，单台价在280万元人民币左右，而且所用金刚石磨粒线成本较为昂贵且线径约为 0. 25mm，有较大的切缝，从而有较大的材料损耗。另一种是运用游离磨料的方式，也就是利 用线带动游离磨料，让在工件和线中间的磨粒对工件进行材料去除的动作。如MWS-3020水 晶专用多线切割机，就是采用这种方式进行切割加工的，这种方式的优点是设备投资少，单 台价在150万元人民币左右，而且金属线价格较金刚石磨粒线低，加工成本低，但这种切割 方式目前还没有被应用到蓝宝石晶片加工方面。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于切割蓝宝石晶片的砂浆切割液，可以用游离磨料切 割蓝宝石晶片，加工效率高，精度高，而且还可以降低设备成本和加工成本。本专利技术用于切割蓝宝石晶片的砂浆切割液，由磨料和切割油混合而成。磨料采用 粒径为4 12 μ m的金刚石微粉，所用切割油在常温下粘度为20 50mpa. s。本专利技术所用切割油粘度适中，与金刚石微粉配制相容性较好，所配制的砂浆中携砂量大，砂浆中含金刚 石微粉重量百分比能高达30%，可以方便地调节砂浆中的金刚石微粉含量，以达到最佳的 切割效果。本专利技术人用切割水晶的多线切割机做切割蓝宝石晶片实验。由于蓝宝石的硬度 高，硬度达到莫氏9级，直接用切割水晶用的磨料SiC(硬度仅为莫氏9. 2级)微粉切割时 效果不好，无法切割。因此必需选用硬度更高的磨料。通过试验发现，选用硬度更高的金刚 石微粉作为游离磨料效果较好，在合适的切割速度及张力条件下能够顺利切割。本专利技术人在研究过程中发现，金刚石微粉的粒径大小对切割效果影响较大金刚 石微粉粒径在4 12 μ m时，容易被高速运转的金属线带入到晶体切割部位，切割效果好； 粒径过小，切割力受影响，切割效率低；粒径过大，不仅切损大，还会造成切面残留切痕和微 裂纹，晶片内部损伤层较深，在研磨过程中很难消除，增大了碎片的可能性。上述切割液中金刚石微粉重量百分比达到4 20%含量时，切割效果好，而且砂 浆切割液流动性好，砂浆从漏砂槽内落下时拉成片状砂浆幕，容易形成水平薄膜。切割油能 吸附在金刚石微粉颗粒表面上产生的位垒，使颗粒分散开来，达到分散、悬浮的特性，提高 分散稳定能力，防止颗粒团聚粘结，避免在晶片表面形成短粗的浅划伤，提高切削速度。采用本专利技术配制的砂浆切割液可以用切割水晶的多线切割机加工蓝宝石晶片，不 仅切割效率高，精度高，所得晶片的弯曲度(BOW) <25μπκ平行度(TAPER) <25μπκ总厚 度公差(TTV) <25 μ m，而且设备投资小，切损小，切割成本低，以切厚度为0.5mm左右的 LED衬底片为例，切割成本可由使用切割硅片的专用多线切割机的12元/片降低至7元/ 片左右。所制备的砂浆切割液不仅液流动性好，砂浆粘度合适，砂浆容易被高速运转的金属 线带入到晶体切割部位；而且磨料在切割油中分散稳定性好，减少在晶片表面形成短粗的 浅划伤，提高晶片质量。另外，砂浆切割液渗透性好，通过对流和汽化把切削过程产生的热 量带走，可减少切割液对晶片表面的氧化作用以及精细工件的热变形，并且切割液可以包 附在碎屑周围，使其容易脱落清洗，并附着在晶片表面抑止周围颗粒的污染。具体实施例方式实施例1使用设备MWS-3020型水晶专用多线切割机。主要工艺设定如下切线运行速度maX 300 400m/min。运行速度变化加减速时间Is/ —定速时 间6 10s。供线速度设定15 35m/min。切线张力设定供线侧28 31N、回收侧28 31N。切割速度:2· 0 6. Omm/ho切割油采用日本PALACS生产PS-L-25型切割油，25°C下粘度为30mpa. s。磨料选 用粒径为4 12mm金刚石微粉。金刚石微粉以重量百分比计分别按4%、12%、20%三种比例与切割油配制成砂浆切割液。其切割后晶片主要技术指标分别如下4 各项指标满足LED衬底片要求。实施例2所用设备及工艺参数同上。切割油采用深圳金科化工生产的FB-10型切割油， 25°C下粘度为50mpa. S。磨料选用粒径为4 12 μ m金刚石微粉。金刚石微粉以重量百分 比计分别按4%、12%、20%三种比例与切割油配制成砂浆切割液。其切割后晶片主要技术 指标分别如下 各项指标满足LED衬底片要求。实施例3所用设备及工艺参数同上。切割油采用苏州晶协高新电子材料公司生产联创牌水 晶切割油，25°C下粘度为20mpa. S。磨料选用粒径为4 12 μ m金刚石微粉。金刚石微粉以 重量百分比计分别按4%、12%、20%三种比例与切割油配制成砂浆切割液。其切割后晶片 主要技术指标分别如下 各项指标满足LED衬底片要求。权利要求一种用于切割蓝宝石晶片的砂浆切割液，由磨料和切割油混合而成，其特征是磨料采用粒径为4～12μm的金刚石微粉，所用切割油在常温下粘度为20～50mpa.s。2.根据权利要求1所述的蓝宝石晶片切割的方法，其特征是金刚石微粉占砂浆切割液 重量百分比为4 20%。全文摘要本专利技术公开了一种用于切割蓝宝石晶片的砂浆切割液，由磨料和切割油混合而成，磨料采用粒径为4～12μm的金刚石微粉，所用切割油在常温下粘度为20～50mpa.s。金刚石微粉占砂浆切割液重量百分比为4～20％。采用本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于切割蓝宝石晶片的砂浆切割液，由磨料和切割油混合而成，其特征是：磨料采用粒径为４～１２μｍ的金刚石微粉，所用切割油在常温下粘度为２０～５０ｍｐ↓［ａ］．ｓ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张学炎，李林，
申请(专利权)人：铜陵市琨鹏光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]