[发明专利]一种碳化硅晶体减薄用砂轮、制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种碳化硅晶体减薄用砂轮、制备方法及其应用，砂轮具有多孔结构，原料按重量百分比包括：金刚石磨料15‑40%、酚醛树脂粉10‑35%、发泡剂3‑15%、氟化钙5‑20%、二硫化钨3‑15%、氧化铈3‑15%、冰晶石5‑20%、硬脂酸锌0.5‑6%。该方法制备的树脂结合砂轮具有多孔结构，孔隙率高，磨削时可以起到容屑作用，增加砂轮锋利性。同时，多孔结构建立的结合剂桥，在磨削时产生有效断裂，砂轮自锐性好，减少修整频次。砂轮体系中具体氟化钙和润滑剂材料可以降低砂轮摩擦系数，从而有效降低磨削热，提高磨削碳化硅晶片表面质量。

技术领域

本发明涉及超硬磨料磨具领域，具体涉及一种碳化硅晶体减薄用砂轮、制备方法及其应用。

背景技术

由于更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更大的电子饱和度以及更高的抗辐射能力，碳化硅晶体做为最有前景的第三代半导体材料，被广泛关注。但是碳化硅晶体的莫氏硬度达到9.5，硬度仅次于金刚石，强度较高，加工难度极大。与加工普通工件相比，碳化硅半导体在加工过程中，由于硬度高材料难以去除，产生较大的磨削力导致产热高；且粉末状磨屑容易堵塞砂轮，砂轮失去去除能力。目前，行业内并无对碳化硅晶体加工行之有效的方法。对碳化硅晶体减薄采用液体游离磨料研磨的方法，但是碳化硅晶体材料加工余量较大，采用液体研磨加工时，周期长效率低，研磨工件精度低，工件不良率高，且液体磨料产生较大的环境污染。

发明内容

本发明提出了一种碳化硅晶体减薄用砂轮、制备方法及其应用，该方法制备的树脂结合砂轮具有多孔结构，孔隙率高，磨削时可以起到容屑作用，增加砂轮锋利性。同时，多孔结构建立的结合剂桥，在磨削时产生有效断裂，砂轮自锐性好，减少修整频次。砂轮体系中具体氟化钙和润滑剂材料可以降低砂轮摩擦系数，从而有效降低磨削热，提高磨削碳化硅晶片表面质量。

实现本发明的技术方案是：

一种碳化硅晶体减薄用砂轮，砂轮具有多孔结构，原料按重量百分比包括：金刚石磨料15-40%、酚醛树脂粉10-35%、发泡剂3-15%、氟化钙5-20%、二硫化钨3-15%、氧化铈3-15%、冰晶石5-20%、硬脂酸锌0.5-6%。

所述金刚石磨料粒度为1500#-4000#，砂轮多孔结构为连续多孔结构，孔隙率分布在10-80%。

所述发泡剂为4，4’-氧代双苯磺酰肼，发泡剂经过以下处理：将发泡剂溶于乙二醇溶剂中，然后放入真空干燥箱中80℃烘箱2h，粉碎机粉碎2h，经液氮冷却处理，球磨细化处理4h，最后用400#和500#标准筛过筛，得到处理后的40-50μm粒度分布的发泡剂。

所述的碳化硅晶体减薄用砂轮的制备方法，步骤如下：

（1）将处理后的发泡剂、硬脂酸锌和酚醛树脂粉放入行星式混料机中球混1h，然后过筛得到粘接剂；

（2）将金刚石磨料放入研钵中，加入硅烷偶联剂作为润湿剂和偶联剂，研磨20min，将研磨后的金刚石倒入步骤（1）粘接剂中混合过筛；

（3）将氟化钙、二硫化钨、冰晶石、氧化铈混合过筛，然后加入到步骤（2）过筛后的金刚石混合料中，过筛后得到成型料；

（4）将步骤（3）成型料和基体放入组装好的专用模具中，置于热压机中预压，预压后升温压制成型，热压机卸除压力，取出模具，模具冷却至室温，卸模取出压制砂轮块，将砂轮放于170℃的烘箱中保温12h，冷却后经精加工得到碳化硅晶体减薄用树脂结合剂砂轮。

所述步骤（1）中过200目标准筛3遍得到粘接剂；步骤（2）中采用200目筛网筛5遍；步骤（3）中氟化钙、二硫化钼、白刚玉和氧化锌过300目标准筛4遍，然后加入到步骤（2）过筛后的金刚石混合料中，过200目筛网5遍得到成型料。