[发明专利]金刚石砂轮及其刀头制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及金刚石砂轮及其刀头的制造方法，具体地说，是一种用于硅材料表面精密抛光的树脂结合剂金刚石砂轮及其刀头的制造方法。

背景技术

随着半导体工业的迅猛发展，芯片使用的日趋广泛，硅片加工的品质要求不断多样化，为了降低加工成本，许多专门用于制造低档芯片(如节能灯用芯片)的硅片的抛光工序已经不再用传统的散粒磨料研磨的方法了，而采用固着金刚石精密抛光砂轮在减薄机上直接抛光而成。这种抛光法可以提高抛光效率近十倍，可以更好地保证硅片的各道外形尺寸，提高抛光的成品率(研磨抛光法的成品率越在96％，新工艺成品率在99％)。但是原有的金刚石精密抛光砂轮加工的硅片表面粗糙度Ra一般为0.05。

金刚石砂轮包括钢基体和嵌箍于钢基体上刀头，所述刀头制造包括如下具体步骤是：(1)将混合料投入到模具预留的模腔中；(2)对所述混合料加热加压，使得混合料被压至所需尺寸；(3)把模具冷却至室温时，将刀头取出。将刀头固定在钢基体上即得金刚石砂轮。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于硅材料表面精密抛光的金刚石砂轮的制造方法，该砂轮抛出来的硅片表面粗糙度Ra低于0.03，Ry低于0.27，Rz低于0.29。

该金刚石砂轮的制造方法，包括钢基体和嵌箍于钢基体上的刀头，所述刀头按如下步骤制成：(1)将混合料投入到模具的模腔中；(2)对所述混合料加热加压，使得混合料被压至所需尺寸；混合料的制法是：把下述组分按体积百分比配成粉料：体积百分比为25％-40％酚醛树脂、15％-25％金刚石、10％-15％Fe₂O₃、10％-15％CeO₂、5％-10％AL₂O₃、5％-10％Cu粉，然后在粉料中加入粉料质量20-50％的造孔剂。

本发明同时提供了金刚石砂轮中刀头制造方法，包括如下步骤：(1)将混合料投入到模具的模腔中；(2)对所述混合料加热加压，使得混合料被压至所需尺寸；混合料的制法是：把下述组分按体积百分比配成粉料：体积百分比为25％-40％酚醛树脂、15％-25％金刚石、10％-15％Fe₂O₃、10％-15％CeO₂、5％-10％AL₂O₃、5％-10％Cu粉，然后在粉料中加入粉料质量20-50％的造孔剂。

本发明的创新在于混合料的组成，其中酚醛树脂是粘接材料，由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚、经中和、水洗而制成的树脂，具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能，广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮片制造等行业。粉料中酚醛树脂的含量一般为20-40％，过高则会使砂轮太脆太硬，过低则会结合不牢，出现掉砂现象。

金刚石有一定韧性，但脆性相对较大，因易沿八面体完全解理方向破裂，自锐性较高。因而，耐磨性强，磨削性能好。耐热性良好，在无氧化条件下加热1000℃无变化。化学性质稳定，与酸碱物质不起反应。粉料中金刚石的含量一般为12.5-25％，过高则使料混不开，出现结团，使加工表面出现划伤现象，同时切削效率降低；过低则出现损耗过快，无法保证砂轮的寿命。

氧化铈及其复合氧化物具有优良的抛光性能。常用于各类光学元件(透镜、棱镜等)、人工晶体的高精密加工；超薄平板玻璃基片的平坦化加工；玻壳、镜片、表门的高速抛光；大理石、水晶玻璃饰品的表面加工。粉料中的氧化铈含量一般为10-15％，过高则会降低砂轮的切削能力，过低则起不到辅助抛光的效果。

氧化铁(Fe₂O₃)呈深棕红色，俗称红粉、铁丹。性质稳定，不溶于水，但溶液于盐酸。粉状粒度一般在0.25～0.75μm，细腻均匀。Fe₂O₃的含量一般为10-15％，过高则会使结合剂过硬，使金刚石不易出刃，降低切削效率，过低则不能起到骨架作用，在压制过程中会造成树脂的“过流动”，使树脂流失。

刚玉(Al203)硬度高，韧性较大，切削力强，但自锐性相对较低。适于磨削韧性较大的材料，粉料中的刚玉含量一般为5-10％，过高则会降低切削能力，同时会造成划伤，过低则起不到骨架和辅助抛光的效果。