1.一種適用于硬脆易解理單晶氧化鎵晶片的高效低損傷研磨方法,其特征在于,包括以下步驟:
a、粗研磨前退火預(yù)處理:
將所述待加工的單晶氧化鎵切割晶片裝載到陶瓷工裝架上,再把陶瓷工裝架置于退火爐內(nèi)的晶缽內(nèi),向晶缽內(nèi)加入氧化鎵晶體粉末,直至填滿晶片與陶瓷工裝架和晶缽之間的間隙,并用氧化鎵晶體粉末覆蓋需經(jīng)退火處理的單晶氧化鎵切割晶片,然后通入保護(hù)氣體氮?dú)?,排出退火爐內(nèi)空氣,然后加熱進(jìn)行退火處理;
b、粗研磨:
將步驟a粗研磨前退火預(yù)處理后的單晶氧化鎵晶片取出,置于鑄鐵盤雙面研磨機(jī)的行星輪(1)的圓形預(yù)留腔內(nèi),行星輪(1)上的輪齒分別與中心輪(2)、外齒圈(3)相嚙合,控制上研磨盤(4)的調(diào)節(jié)氣缸,使上研磨盤(4)下移與待加工單晶氧化鎵晶片(5)上表面均勻接觸,上研磨盤(4)上開設(shè)有抗解理懸浮研磨液添加槽;然后向上研磨盤(4)、下研磨盤(6)和單晶氧化鎵晶片(5)之間持續(xù)通入抗解理懸浮研磨液,增加研磨時(shí)的潤(rùn)滑和切削力;
然后啟動(dòng)鑄鐵盤雙面研磨機(jī),調(diào)節(jié)控制上研磨盤(4)和下研磨盤(6)反向轉(zhuǎn)動(dòng),行星輪(1)在中心輪(2)和外齒圈(3)的共同作用下與下研磨盤(6)同向公轉(zhuǎn),形成研磨切削作用,對(duì)單晶氧化鎵晶片(5)上、下表面同步對(duì)稱研磨;
c、粗研磨后的退火預(yù)處理:
取步驟b粗研磨后的單晶氧化鎵晶片(5),重復(fù)上述步驟a,對(duì)粗研磨后的單晶氧化鎵晶片(5)再次進(jìn)行退火預(yù)處理;
d、貼片:
將步驟c退火預(yù)處理的單晶氧化鎵晶片置于半自動(dòng)貼片機(jī)上的晶片放置槽內(nèi),對(duì)單晶氧化鎵晶片進(jìn)行加熱;在單晶氧化鎵晶片粘貼面添加液體蠟并甩蠟,甩蠟時(shí)轉(zhuǎn)速為500~1000r/min,使液態(tài)蠟均勻分布于單晶氧化鎵晶片的背面;然后將上蠟后的單晶氧化鎵晶片移至真空吸盤上,通過帶有真空吸盤的機(jī)械臂將單晶氧化鎵晶片貼附于陶瓷盤(7)上;貼片結(jié)束后將陶瓷盤(7)移至冷卻裝置上進(jìn)行冷卻;
e、精研磨:
將所述貼片完成后的陶瓷盤(7)安裝在單面研磨機(jī)的磨頭(8)上,在研磨盤(9)上放置聚氨酯樹脂基粘彈性固結(jié)磨料研磨墊(10),調(diào)節(jié)與磨頭(8)相連的氣缸結(jié)構(gòu)(11),然后由電機(jī)帶動(dòng)研磨盤(9)轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)行精研磨;所述的聚氨酯樹脂基粘彈性固結(jié)磨料研磨墊(10)上開設(shè)有去離子水添加槽(12),精研磨過程中去離子水流量控制在8~15ml/min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于硬脆易解理單晶氧化鎵晶片的高效低損傷研磨方法,其特征在于,步驟a所述粗研磨前退火預(yù)處理采用三段式退火方法,退火爐內(nèi)的單晶氧化鎵切割晶片先在200~300℃下進(jìn)行3~5h的持續(xù)保溫退火;然后在600~800℃下進(jìn)行6~10h的持續(xù)保溫退火;然后再在1000~1200℃下進(jìn)行的10~16h持續(xù)保溫退火,最后以每小時(shí)20~30℃降溫至室溫,出爐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于硬脆易解理單晶氧化鎵晶片的高效低損傷研磨方法,其特征在于,步驟b所述所述向行星輪(1)圓形預(yù)留腔內(nèi)放置單晶氧化鎵晶片晶片時(shí),單晶氧化鎵晶片表面沾水,單晶氧化鎵晶片放在行星輪(1)圓形預(yù)留腔內(nèi)后,再刷一遍抗解理懸浮研磨液或去離子水,保持水潤(rùn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于硬脆易解理單晶氧化鎵晶片的高效低損傷研磨方法,其特征在于,步驟b所述粗研磨,上研磨盤(4)施加的壓力為200~300g/cm2,上研磨盤(4)的轉(zhuǎn)速為13~20r/min,下研磨盤(6)的轉(zhuǎn)速為28~40r/min,外齒圈(3)的轉(zhuǎn)速為8~15r/min、中心輪(2)的轉(zhuǎn)速為4~30r/min,抗解理懸浮研磨液的流量控制在20~30ml/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于硬脆易解理單晶氧化鎵晶片的高效低損傷研磨方法,其特征在于,所述的抗解理懸浮研磨液由下列重量百分比的原料制成:
氧化鋁微粉:5~10%;分散觸變劑:3~5%;表面活性劑:5~10%;煤油:45~50%;烷烴:25~30%;pH值調(diào)節(jié)劑:2~3%;消沫劑:0.02%;殺菌劑:0.02%;助清洗劑:0.05%。
6.權(quán)利要求1所述的適用于硬脆易解理單晶氧化鎵晶片的高效低損傷研磨方法,其特征在于,步驟b鑄鐵盤雙面研磨機(jī)的行星輪(1)厚度比單晶氧化鎵晶片厚度薄0.15~0.2mm。
7.權(quán)利要求1所述的適用于硬脆易解理單晶氧化鎵晶片的高效低損傷研磨方法,其特征在于,所述的聚氨酯樹脂基粘彈性固結(jié)磨料研磨墊(10)的粒徑范圍為1.5~3.5μm,氧化鋁微粉為α-Al2O3,純度99.9%以上。
8.權(quán)利要求1所述的適用于硬脆易解理單晶氧化鎵晶片的高效低損傷研磨方法,其特征在于,步驟e精研磨過程中,研磨壓力為150~200g/cm2,研磨盤(9)轉(zhuǎn)速為10~60r/min,陶瓷盤(7)轉(zhuǎn)速為10~40r/min,研磨溫度為30~40℃。