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鄭州晶品超硬工具有限公司
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晶品:碳化硅的磨削加工 金剛石砂輪如何選擇

       晶品技術(shù)部:碳化硅(SiC)是一種具有很強(qiáng)商業(yè)性的半導(dǎo)體材料,也是第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)材料,屬于滿足國家戰(zhàn)略需求并符合國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展所需要的關(guān)鍵材料。但碳化硅晶體具有高硬、高脆、耐磨性好、化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定的特點(diǎn),這使得碳化硅晶片加工變得非常困難。今天的文章我們主要講碳化硅晶片的加工,目前利用金剛石砂輪磨削加工碳化硅是應(yīng)用較為廣泛的一種加工方法。


  碳化硅晶片的加工,按照其加工順序,主要經(jīng)歷以下幾個(gè)過程:切割、研磨、粗拋和超精密拋光四個(gè)步驟。


  第一步:切割


  切割是將SiC晶片沿著一定的方向切割成薄片的過程。將SiC晶片切成翹曲度小,厚度均勻的晶片,目前常規(guī)的切割方式是多線砂漿切割。


  第二步:研磨


  研磨工藝是去除切割過程中造成碳化硅表面刀紋以及表面損傷層,修復(fù)切割產(chǎn)生的變形。由于SiC的高硬度,研磨過程中必須使用高硬度的磨料(如立方碳化硼或金剛石)研磨SiC切片的表面。


  常規(guī)的研磨工藝一般分為粗磨和精磨。


  粗磨:主要是去除切割造成的刀痕以及切割引起的變質(zhì)層,使用粒徑較大的磨粒,提高加工效率。


  精磨:主要是去除粗磨留下的表面損傷層,改善表面光潔度,并控制表面面形和晶片的厚度,利于后續(xù)的拋光,因此使用粒徑較細(xì)的磨粒研磨。


  第三步:粗拋


  粗拋主要采用機(jī)械拋光方式,采用更小粒徑的硬磨料,如金剛石砂輪對晶片表面進(jìn)行修整。用來去除研磨過程的殘留應(yīng)力層和機(jī)械損傷層,提高表面平面度及表面質(zhì)量,高效地完成材料去除,為后續(xù)的超精密拋光奠定基礎(chǔ)。


  第四步:超精密拋光


  經(jīng)傳統(tǒng)粗拋工藝,使用微小粒徑的金剛石砂輪對碳化硅晶片進(jìn)行機(jī)械拋光加工后,晶片表面的平面度大幅改善,但加工表面存在很多劃痕,且有較深的殘留應(yīng)力層和機(jī)械損傷層。為進(jìn)一步提高晶片的表面質(zhì)量,改善表面粗糙度及平整度,使其表面質(zhì)量特征參數(shù)符合后序加工中的精度要求,超精密拋光是碳化硅表面加工工序中非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié),超精密拋光技術(shù)我就不一一介紹了,今天我們主要介紹如何來選擇金剛石砂輪來磨削碳化硅。


  金剛石砂輪主要以金剛石為主要磨料,再由結(jié)合劑結(jié)合成形,結(jié)合劑大致分為四種:陶瓷、金屬、樹脂、電鍍。


  可以根據(jù)研磨需要來選擇不同結(jié)合劑的金剛石砂輪,下面是不同結(jié)合劑砂輪的優(yōu)缺點(diǎn)。


  1、樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪結(jié)合強(qiáng)度弱,因此磨削時(shí)自銳性能好,不易堵塞、磨削效率高、磨削力小、磨削溫度低,缺點(diǎn)是耐磨性較差、磨具損耗大,不適合重負(fù)荷磨削。


  2、陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪耐磨性及結(jié)合強(qiáng)度優(yōu)于樹脂結(jié)合劑,切削鋒利、磨削效率高、不易發(fā)熱及堵塞、熱膨脹小、容易控制精度、缺點(diǎn)是磨削表面較粗、成本較高。


  3、金屬結(jié)合劑金剛石砂輪結(jié)合強(qiáng)度高、耐磨性好、磨損低、壽命長、磨削成本低、能承受較大負(fù)荷,但自銳性差,易堵塞。

 

      4、電鍍結(jié)合劑砂輪主要用于制造各種不同形狀和規(guī)格,可以制備復(fù)雜形狀磨具,缺點(diǎn)就是不耐磨。


  5、磨料粒度對砂輪堵塞及切削量有一定影響,粗砂粒與細(xì)砂粒相比,切入深度大、磨粒切刃磨損增大,反之砂輪易于堵塞。


  6、砂輪硬度對堵塞影響較大,硬度高的砂輪導(dǎo)熱系數(shù)高,不利于表面散熱,有利于提高加工精度及耐用度。


  6砂輪濃度選擇是重要因素,它對磨削效率及加工成本有很大影響,濃度過低影響效率,反之磨粒易脫落。


  金剛石砂輪可用作磨削、拋光、研磨切削等用途。金剛石砂輪不但效率高、精度高,而且磨削后工件表面粗糙度好、砂輪消耗少、使用壽命長,同時(shí)磨削時(shí)也不會產(chǎn)生大量粉塵,改善的工作條件。


  金剛石砂輪的用途:用于普通砂輪難以加工的低鐵含量的金屬和非金屬硬脆性材料,如:硬質(zhì)合金、瑪瑙寶石、半導(dǎo)體材料、碳化硅晶體,玻璃、高鋁陶瓷、石材等。


  
鄭州晶品超硬工具有限公司可根據(jù)客戶要求設(shè)計(jì)和生產(chǎn)各種非標(biāo)金剛石砂輪,主要有端面磨金剛石砂輪,外圓磨金剛石砂輪,金剛石拋光盤,磨球面金剛石砂輪內(nèi)圓磨金剛石砂輪等。

 

 
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