[發明專利]一種用于硅片倒角的砂輪制造方法與制造裝置

有效

• 申請號: 202010137977.3
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111230761B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 苑澤偉;王雪;趙回回;臺立剛;郎玲琪
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: B24D18/00
• 分類號: B24D18/00
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 耿浩

本發明涉及一種用于硅片倒角的砂輪制造方法與制造裝置：1）采用熱壓燒結的方法燒結形成圓盤形狀的金屬結合劑金剛石砂輪；2）采用電火花加工方法修整燒結得到的金屬結合劑金剛石砂輪外圓柱表面形狀；3）采用特定形狀的硬質合金滾壓輪在金剛石砂輪外圓柱表面滾壓出梯型凹槽；4）采用與硬質合金滾壓輪形狀相同的工作電極電火花修整金剛石砂輪的梯型凹槽。本裝置設有粗加工硬質合金滾壓輪、精加工硬質合金滾壓輪、金剛石砂輪修整工作電極和砂輪槽修整工作電極分別對金剛石砂輪進行制造加工。本發明有效解決了傳統硅片倒角砂輪制備方法金剛石磨粒容易脫落、砂輪溝槽截面形狀精度不高、溝槽形狀與間距不一致和槽底圓弧難以形成問題。

技術領域

本發明屬于精密加工領域，特別涉及一種用于硅片倒角的砂輪制造方法與制造裝置。

背景技術

隨著經濟技術的發展，單晶硅被應用于集成電路等越來越多的領域。這些領域對硅片的質量要求也越來越高。硅片在運輸和使用的過程中容易發生各種問題，比如崩邊、裂縫和棱角等缺陷，這會給后續表面加工和集成電路工藝帶來一系列損害。為防止硅片產生缺陷問題以及增加硅切割片邊緣的表面機械強度、消除邊緣切割應力、減少顆粒污染、防止邊緣的破裂以及顆粒的脫落，應對硅片進行倒角。硅片倒角是將從硅棒上切割下來的硅片的銳利邊緣修整成指定形狀，以防止后續加工過程中硅片邊緣出現破裂、崩邊及晶格缺陷等，以及提高硅片的機械強度與可加工性，同時硅片倒角亦把晶棒外徑滾磨產生的應力層除去的過程。

硅片倒角過程的主要損耗物為倒角砂輪，選擇合適的倒角砂輪不僅能提高加工效率和加工質量，還能降低損耗。目前我國國內倒角機設備使用的磨削輪從制造工藝方法主要分為兩種類型：一種是用電鍍法的磨削輪，另一種是燒結法的磨削輪。電鍍法制備的磨削輪主要是美國生產的Diamotec和Nifec等；燒結法的磨削輪主要有日本SUN、KGW等公司生產的倒角輪。

目前倒角砂輪的制造方法主要有三種：刀具法、電火花加工，激光加工。

刀具法，用刀具直接劃切出所需要的金屬結合劑金剛石砂輪倒角槽，如果直接用普通刀具來加工金剛石砂輪磨損過大，刀具損耗成本過高，現用金剛石刀具直接切削金屬結合劑金剛石砂輪表面，并在金屬結合劑金剛石砂輪上直接切削出所需要的用以加工硅片倒角的砂輪槽，金剛石刀具硬度高，能夠較好的完成所需要的設定切削任務，雖仍會有刀具損耗，但相較于普通刀具損耗已經大大降低。該方法加工效率較高，加工過程中刀具不易斷裂，制造出的金剛石砂輪切削刃鈍圓半徑值可以磨得很小，能夠切削出較小尺寸的砂輪槽，但是，砂輪槽的表面質量較低，難以保證其幾何形狀和精度，且生產成本高。

電火花加工，在金屬結合劑金剛石砂輪與工具電極端分別接入脈沖電源的兩極，并將其都浸入工作液中。通過間隙自動控制系統控制工具電極向工件緩慢進給，當兩電極間的間隙達到一定距離時，接入的兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿，產生火花放電，在保持工具電極與工件之間恒定放電間隙的條件下，一邊蝕除工件金屬，一邊使工具電極不斷地向工件進給，最后便加工出與工具電極形狀相對應的形狀來。該方法能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復雜形狀工件，加工出的砂輪槽形狀精準，尺寸精度較高，倒角角度更加精確，不產生毛刺和刀痕溝紋等缺陷，且加工時工具電極基本無損耗。但是，該方法加工效率低，存在放電間隙，需多次調整電極尺寸和電參數，工作液的凈化和加工中產生的煙霧污染處理比較麻煩，需要保持產生雜質和去除雜質平衡才能順利的進行，加工成本較高，且加工過程容易造成砂輪槽由于內應力得增加而變形。

激光加工，利用光的能量經過透鏡聚焦后在焦點上達到很高的能量密度，靠光熱效應來加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、加工后的砂輪槽表面變形小，并且其高能量激光束的能量及其移動速度均可調，能夠保證砂輪槽的尺寸精度。但是，該方法不能大批量加工，不同的操作人員所感覺的焦點位置會有所不同，間距精度會有所變化，難以加工出倒角砂輪槽所需要的角度精度，經濟效益低。