[发明专利]适用于硬脆易解理单晶氧化镓晶片的高效低损伤研磨方法

权利要求书

1.一种适用于硬脆易解理单晶氧化镓晶片的研磨方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、粗研磨前退火预处理：

将待加工的单晶氧化镓切割晶片装载到陶瓷工装架上，再把陶瓷工装架置于退火炉内的晶钵内，向晶钵内加入氧化镓晶体粉末，直至填满晶片与陶瓷工装架和晶钵之间的间隙，并用氧化镓晶体粉末覆盖需经退火处理的单晶氧化镓切割晶片，然后通入保护气体氮气，排出退火炉内空气，然后加热进行退火处理；

b、粗研磨：

将步骤a粗研磨前退火预处理后的单晶氧化镓晶片取出，置于铸铁盘双面研磨机的行星轮(1)的圆形预留腔内，行星轮(1)上的轮齿分别与中心轮(2)、外齿圈(3)相啮合，控制上研磨盘(4)的调节气缸，使上研磨盘(4)下移与待加工单晶氧化镓晶片(5)上表面均匀接触，上研磨盘(4)上开设有抗解理悬浮研磨液添加槽；然后向上研磨盘(4)、下研磨盘(6)和单晶氧化镓晶片(5)之间持续通入抗解理悬浮研磨液，增加研磨时的润滑和切削力；

然后启动铸铁盘双面研磨机，调节控制上研磨盘(4)和下研磨盘(6)反向转动，行星轮(1)在中心轮(2)和外齿圈(3)的共同作用下与下研磨盘(6)同向公转，形成研磨切削作用，对单晶氧化镓晶片(5)上、下表面同步对称研磨；

c、粗研磨后的退火预处理：

取步骤b粗研磨后的单晶氧化镓晶片(5),重复上述步骤a，对粗研磨后的单晶氧化镓晶片(5)再次进行退火预处理；

d、贴片：

将步骤c退火预处理的单晶氧化镓晶片置于半自动贴片机上的晶片放置槽内，对单晶氧化镓晶片进行加热；在单晶氧化镓晶片粘贴面添加液体蜡并甩蜡，甩蜡时转速为500～1000r/min，使液态蜡均匀分布于单晶氧化镓晶片的背面；然后将上蜡后的单晶氧化镓晶片移至真空吸盘上，通过带有真空吸盘的机械臂将单晶氧化镓晶片贴附于陶瓷盘(7)上；贴片结束后将陶瓷盘(7)移至冷却装置上进行冷却；

e、精研磨：

将所述贴片完成后的陶瓷盘(7)安装在单面研磨机的磨头(8)上，在研磨盘(9)上放置聚氨酯树脂基粘弹性固结磨料研磨垫(10)，调节与磨头(8)相连的气缸结构(11)，然后由电机带动研磨盘(9)转动，进行精研磨；所述的聚氨酯树脂基粘弹性固结磨料研磨垫(10)上开设有去离子水添加槽(12)，精研磨过程中去离子水流量控制在8～15ml/min。

2.根据权利要求1所述的适用于硬脆易解理单晶氧化镓晶片的研磨方法，其特征在于，步骤a所述粗研磨前退火预处理采用三段式退火方法，退火炉内的单晶氧化镓切割晶片先在200～300℃下进行3～5h的持续保温退火；然后在600～800℃下进行6～10h的持续保温退火；然后再在1000～1200℃下进行的10～16h持续保温退火，最后以每小时20～30℃降温至室温，出炉。

3.根据权利要求1所述的适用于硬脆易解理单晶氧化镓晶片的研磨方法，其特征在于，步骤b行星轮(1)圆形预留腔内放置单晶氧化镓晶片晶片时，单晶氧化镓晶片表面沾水，单晶氧化镓晶片放在行星轮(1)圆形预留腔内后，再刷一遍抗解理悬浮研磨液或去离子水，保持水润。

4.根据权利要求1所述的适用于硬脆易解理单晶氧化镓晶片的研磨方法，其特征在于，步骤b所述粗研磨，上研磨盘(4)施加的压力为200～300g/cm²，上研磨盘(4)的转速为13～20r/min，下研磨盘(6)的转速为28～40r/min，外齿圈(3)的转速为8～15r/min、中心轮(2)的转速为4～30r/min，抗解理悬浮研磨液的流量控制在20～30ml/min。

5.根据权利要求4所述的适用于硬脆易解理单晶氧化镓晶片的研磨方法，其特征在于，所述的抗解理悬浮研磨液由下列重量百分比的原料制成：

氧化铝微粉：5～10％；分散触变剂：3～5％；表面活性剂：5～10％；煤油：45～50％；烷烃：25～30％；pH值调节剂：2～3％；消沫剂：0.02％；杀菌剂：0.02％；助清洗剂：0.05％。

6.权利要求1所述的适用于硬脆易解理单晶氧化镓晶片的研磨方法，其特征在于，步骤b铸铁盘双面研磨机的行星轮(1)厚度比单晶氧化镓晶片厚度薄0.15～0.2mm。