蓝宝石晶向加工可润张卫兴

1、编著：张卫兴1工商管理学博士工商管理学博士中国高级职业经理人中国高级职业经理人第一是降低晶片表面粗糙度，保证晶片厚度公差第二是减少晶片的变质层问题。第三是保证晶片的面型。蓝宝石晶片精密研磨抛光加工要实现三个目标：精密抛光对蓝宝石晶片来说，影响其加工工艺的主要参数有：评价加工工艺的主要参数：研磨效率、表面粗糙度、平面度、损伤层等。研磨盘转速、载荷、磨粒直径、研磨液的浓度、研磨液的流量以及研磨盘的材质和结构等。选取浙江大学沈锋对蓝宝石晶片A、C、M、R四个面做的抛光试验，每面一片，直径508ram，倒边后尺寸为50mm。1）贴片：采用石蜡粘贴。选择四个面贴在质量相等的四个不锈钢基盘上2）细磨：用w

2、35的BaC磨料，研磨盘转速40rpm进行初研，当每个面都有均匀的划痕的时候就可以当做研平了。3）清洗、将蓝宝石贴片用自来水冲洗，然后用酒精擦洗，去离子水超声。4）参数选择：选择抛光液磨料浓度，5、10、15、20、25、30这6组做实验。选择载荷作为变动参数，0399KPa、132KPa、265KPa、397KPa、 53KPa、73KPa这6组做实验。磨料浓度对表面粗糙度的影响研磨机理： 磨粒作用在有凸凹和裂纹的表面上，随着研磨加工的进行，一部分磨粒由于研磨压力的作用，使之压入研磨盘中，用露出的尖端刻划工件表面进行微切削加工。 另一部分磨粒则在工件与研磨盘之间发生滚动，产生滚轧效果，使工件

3、表面产生微裂纹，裂纹扩展后使l丁件表面产生脆性蹦碎形成切屑，达到去除材料的目的。关键：影响表面粗糙度的决定因素取决于磨料粒度，研磨（抛光）液浓度的变化对表面粗糙度影响很小。浓度变化对应的表面粗糙度(单位：nm)5l0152O253OA1l6.31l1954L17.201l051930910480C24182698239526.3621618514M10774l0676l0855ll296l020ll1708R1149711906 128441348114383l4102浓度变化对应的材料去除率(单位：mgh)5%10%15%20%25%30%A5.04.87.811.615.28.5C2.97

4、.110.812.813.45.5M5.07.18.111.214.17.0R3.84.35.38.111.35.2磨料浓度从5到25变化时，材料去除效率逐渐上升，这主要是因为浆料浓度的增大，使得抛光过程中参与机械磨削的粒子数增多，相应的有效粒子数也增多，粒径一定的情况下，有效粒子数的增多增强了机械磨削作用力，进而提高了研磨（抛光）速率。浓度对材料去除率度的影响：到30时，研磨速率明显下降，这说明，随着磨料浓度的增加，磨粒的团聚现象越明显，使得研磨过程中参与机械磨削的粒子数减小，相应的有效粒子数也减小，有效粒子数的减小削弱了机械磨削作用力，进而减小了研磨（抛光）速率。压力变化对应的表面粗糙度(

5、单位：nm)0.399KPa1.32KPa2.65KPa3.97KPa5.3KPa7.3KPaA88.3075.89110.5182.08109.56105.89C95.2687.3526.36121.89116.45121.43M94.4879.88112.9691.43114.01113.79R102.4695.66134.8199.93112.06116.20压力越大，材料表面粗糙度有所提高。这主要是因为压力的加大，使得研磨过程中参与机械磨削的粒子数与工件的接触机会增多，切削力度增大，划痕加深，粒径一定的情况下，粗糙度有所上升。压力变化对应的表面粗糙度(单位：nm)0.399KPa1.3

6、2KPa2.65KPa3.97KPa5.3KPa7.3KPaA1.07.67.811.911.617C2.414.110.810.813.426.8M2.87.68.110.91528.2R1.43.65.37.315.227当研磨（抛光）压力上升时，使得研磨过程中参与机械磨削的粒子数与加工工件的接触机会增多，相应的有效粒子数也增多，粒径一定的情况下，有效粒子数的增多增强了机械磨削作用力，进而提高了研磨（抛光）速率。磨料浓度变化时各面晶向对表面粗糙度的影响磨料浓度变化时各面晶向对表面粗糙度的影响C面的断裂韧性为6043KPa，M 面为2509，R面为2152，A面为2509，C面的断裂韧性远远

7、大于其他三个面，所以c面的表面粗糙度下降的很快。而A、R、M三面基本相似。随着研磨压力的增大，当施加132KPa的压力时，表面粗糙度都有所下降，c面明显较其他三面下降的慢点，但高于132KPa时，表面粗糙度都有明显的上升，当压力为397KPa时，c面粗糙度迅速上升。压力变化时各面晶向对表面粗糙度的影响压力变化时各面晶向对表面粗糙度的影响磨料浓度变化时各面晶向对材料去除率的影响磨料浓度变化时各面晶向对材料去除率的影响四个面变化规律基本相同，浓度变化时各面晶向对材料去除率的影响很小。压力变化时各面晶向对材料去除率的影响压力变化时各面晶向对材料去除率的影响压力为104KPa时，材料去除率都基本一样，但当压力为132KPa时，C面材料去除率上升很快，但随着压力的增加，A面的去除效率不及其他三个面，说明A面研磨困难。总结：适当增加磨料浓度可加速蓝宝石的材料去除率，一般选择25的磨料浓度，但磨料的浓度变化对蓝宝石的表面粗糙度没多大的影响。增加研