藍(lán)寶石晶片研磨工藝的研究

董云娜 曹淑云

摘 要：利用碳化硼W5對藍(lán)寶石研磨實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，得出不同磨料濃度、不同懸浮液黏度和加工壓力對表面狀態(tài)、粗糙程度和工件去除率的影響。結(jié)果表明，碳化硼W5比較適宜研磨，用此磨料在濃度為15%，懸浮液黏度為0.15%（黏度通過控制羧甲基纖維素的衍生物的含量控制），研磨壓力為4 N/cm2時(shí)效果較佳，去除率可達(dá)0.63 μm/min，表面無劃痕，粗糙度較理想。

關(guān) 鍵 詞：藍(lán)寶石晶片；碳化硼W5；研磨；去除率；工藝參數(shù)

中圖分類號：TQ 028 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1671-0460（2015）10-2410-03

Study on the Grinding Technique for Sapphire Wafer

DONG Yun-na， CAO Shu-yun

（Tianjin Ximei Technology Co.，Ltd.， Tianjin 300382， China）

Abstract： The grinding experiment of sapphine wafer by using boron carbide W5 was studied. Effect of abrasive concentration， suspension viscosity and surface processing pressure on the surface state， roughness and removal rate was investigated. The results show that， boron carbide W5 is appropriate for grinding； when the abrasive concentration is 15%， the viscosity of the suspension is 0.15%， and the pressure is 4 N/cm2， the removal rate can reach to 0.63μm/min， and the roughness of surface is ideal.

Key words： Sapphire wafer； Boron carbide W5； Grinding； Removal rate； Technological parameters

藍(lán)寶石具有優(yōu)異的光學(xué)性能、機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性。其表面質(zhì)量對器件的質(zhì)量、壽命等起關(guān)鍵作用[1-3]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，藍(lán)寶石的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，涉及科研、工業(yè)、國防、生活等各個領(lǐng)域，如精密研磨軸承、紅外透光材料、半導(dǎo)體芯片的襯底片、表鏡等。但藍(lán)寶石的硬度很大（為其硬度為莫氏9），其硬度僅次于金剛石，脆性大，使得對其進(jìn)行機(jī)械加工難度很大。

研磨拋光為超精密加工的重要手段，而研磨作為拋光加工的前道工序，可以在一定程度上降低表面粗糙度，提高工件的表面精度，其質(zhì)量的好壞直接影響著后續(xù)的拋光效率和工件的表面質(zhì)量[1]，且研磨工序是藍(lán)寶石最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一[4]。因此，為在單位時(shí)間內(nèi)加工出更多符合要求的晶片，有必要研究其研磨拋光工藝參數(shù)以得到較好的表面質(zhì)量和較優(yōu)的去除率。

鑒于此，本文在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上研究了研磨壓力、不同懸浮液粘度、不同磨料濃度對表面粗糙度和去除率的影響，得出了較佳的研磨加工工藝。……