CN108321260A - Led外延片研磨砂轮及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED外延片研磨砂轮,包括轮体与磨料;所述轮体设有复数个倾斜的卡槽;所述磨料位于卡槽内;所述磨料为金属结合剂磨料,在保证品质的同时又具有较长的寿命。
Description
技术领域
本发明属于砂轮技术,具体涉及一种LED外延片研磨砂轮及其制备方法。
背景技术
LED外延片是指在一块加热至适当温度的衬底基片(主要有蓝宝石、SiC、Si等)上所生长出的特定单晶薄膜。外延片处于LED产业链中的上游环节,是半导体照明产业技术含量最高、对最终产品品质、成本控制影响最大的环节。近年来,下游应用市场的繁荣带动我国LED产业迅猛发展,外延片市场也迎来发展良机。国内LED外延片产能快速提升,技术水平不断进步,产品已开始进入中高档次。在芯片市场供货偏紧和各地政策支持力度加大的背景下,2011年我国LED外延片产能继续扩张。在区域分布上,我国LED外延片企业主要集中在闽三角地区、环渤海湾地区和珠三角地区。外延片是LED核心器件中的前端高技术产品,我国在这一领域的企业竞争目前仍处于“蓝海”阶段。国内外延片市场的基本格局是外资企业产品技术占据主导,本土厂商逐步崛起。
外延片的加工必不可少的要经过减薄工艺,由于其莫氏硬度达7.0,为满足划片、裂片等后续工艺的要求,同样需要将衬底厚度减薄至一定程度。现有技术减薄后的衬底背面存在表面损伤,同时如果残余应力过大,也会导致后续裂片时容易发生碎裂,从而影响成品率,因此对于减薄机配套的研磨砂轮要求极高。
发明内容
本发明公开了一种LED外延片研磨砂轮及其制备方法,得到的LED外延片研磨砂轮解决了现有研磨砂轮存在的加工应力过大问题。
本发明采用如下技术方案:
一种LED外延片研磨砂轮,包括轮体与磨料;所述轮体设有复数个倾斜的卡槽;所述磨料位于卡槽内;所述磨料为金属结合剂磨料,在保证品质的同时又具有较长的寿命。
上述技术方案中,所述轮体优选为圆形;所述卡槽为36个;所述卡槽的倾斜角为10°,倾斜角定义为任一开槽长边与所对应的轮体直径夹角。
上述技术方案中,所述轮体采用高密度铝合金加工而成,具有较高的精度和光洁度,还可以采用胶木材料。
上述技术方案中,磨料为金属结合剂磨料块,被固定于轮体的卡槽内,磨料块优选配方,不但具有很好的锋利性,而且具有较长的寿命。优选的,所述磨料的制备方法包括以下步骤:
(1)将钛粉、铝粉、碳纤维、金属镧放入三维混料机内,预混合2.5小时后再加入金刚石,混合6小时后过60目网,得到混合料;
(2)将混合料过200目筛网,然后于室温下以3.5吨/cm2的压力保压25分钟制得冷压坯体;
(3)将冷压坯体连同模具一同放置入烧结炉内,升温速率25℃/min,升温至最终烧结温度700℃保温0.5小时,随炉冷却至室温取出,去毛刺后得到磨料。
一种LED外延片研磨砂轮的制备方法,包括以下步骤:
(1)将钛粉、铝粉、碳纤维、金属镧放入三维混料机内,预混合2.5小时后再加入金刚石,混合6小时后过60目网,得到混合料;
(2)将混合料过200目筛网,筛分4次,确保物料不结团,然后缓慢投入模具,转动模具并用刮刀刮平,放上上压环,连同模具放置于砂轮液压机的压制平台上,室温下施加压力3.5吨/cm2,保压25分钟从而制得冷压坯体;
(3)将冷压坯体连同模具一同放置入烧结炉内,升温速率25℃/min,升温至最终烧结温度700℃保温0.5小时,随炉冷却至室温取出,去毛刺后得到磨料;
(4)在基体上开设卡槽,得到轮体;
(5)将磨料用胶粘接固定在轮体卡槽内,得到预制件;
(6)将预制件内外圆加工后置于平面磨床,加工至图纸要求尺寸精度,得到LED外延片研磨砂轮。
本发明还公开了一种磨料及其制备方法,包括以下步骤:
(1)将钛粉、铝粉、碳纤维、金属镧放入三维混料机内,预混合2.5小时后再加入金刚石,混合6小时后过60目网,得到混合料;
(2)将混合料过200目筛网,然后于室温下以3.5吨/cm2的压力保压25分钟制得冷压坯体;
(3)将冷压坯体连同模具一同放置入烧结炉内,升温速率25℃/min,升温至最终烧结温度700℃保温0.5小时,随炉冷却至室温取出,去毛刺后得到磨料。
上述技术方案中,钛粉、铝粉、碳纤维、金属镧、金刚石的质量比为6∶2.5∶1.8∶0.7∶2.5;浓度过低会造成切割刀切削力不足,浓度过高会造成切割背崩过大,该浓度范围保证刀片具有很好的自锐性并兼具较长的寿命,钛和铝的联合加入,为钛与金刚石的界面反应提供足够的能量,可以强化胎体,同时还可以改善胎体对金刚石的润湿和粘接;特别是稀土元素的加入,可以有效降低合金的熔点,同时稀土元素也具有很强的脱氧、脱硫、脱氮作用,有抑制氧、硫、偏析的作用。
上述技术方案中,碳纤维的长度为8~10微米,直径为300纳米,可以提供优异 耐磨性,又避免对砂轮致密性的影响。
本发明创造性的设计倾斜的卡槽,同时优化金属磨料块设计,可以有效降低加工应力,减少后续工序裂片碎裂不良,利用金属间的联合作用可以提高切割刀的强度与硬度,结合稀土元素的加入避免金属元素析出,尤其是在制备坯体时加入碳纤维,可以提高最终产品的耐磨性,更主要是抑制金属镧的氧化,配合烧结参数,防止金属镧过度氧化,同时少量存在的氧化镧可以提供高的强度;而且具有较长的使用寿命,同时其独特的卡槽设计,可以很好的固定磨料块,防止其加工断裂。
附图说明
图1为实施例一LED外延片研磨砂轮的结构示意图;
其中,1为轮体,2为磨料,3为卡槽。
具体实施方式
实施例一
一种LED外延片研磨砂轮,包括轮体1与磨料2;所述轮体设有复数个倾斜的卡槽3,所述轮体为圆形;所述卡槽为36个;所述卡槽的倾斜角为10°,倾斜角定义为任一开槽长边与所对应的轮体直径夹角,见附图角度的标记,左边一根线指示开槽长边,右边一根线指示该开槽对应的轮体直径;所述磨料位于卡槽内。
磨料的制备包括以下步骤:
(1)将钛粉、铝粉、碳纤维、金属镧放入三维混料机内,预混合2.5小时后再加入金刚石,混合6小时后过60目网,得到混合料;钛粉、铝粉、碳纤维、金属镧、金刚石的质量比为6∶2.5∶1.8∶0.7∶2.5;碳纤维的长度为8~10微米,直径为300纳米;
(2)将混合料过200目筛网,筛分4次,确保物料不结团,然后缓慢投入模具,转动模具并用刮刀刮平,放上上压环,连同模具放置于砂轮液压机的压制平台上,室温下施加压力3.5吨/cm2,保压25分钟从而制得冷压坯体;
(3)将冷压坯体连同模具一同放置入烧结炉内,升温速率25℃/min,升温至最终烧结温度700℃保温0.5小时,随炉冷却至室温取出,去毛刺后得到磨料。
LED外延片研磨砂轮的制备方法包括以下步骤:
(1)将钛粉、铝粉、碳纤维、金属镧放入三维混料机内,预混合2.5小时后再加入金刚石,混合6小时后过60目网,得到混合料;钛粉、铝粉、碳纤维、金属镧、金刚石的质量比为6∶2.5∶1.8∶0.7∶2.5;碳纤维的长度为8~10微米,直径为300纳米;
(2)将混合料过200目筛网,筛分4次,确保物料不结团,然后缓慢投入模具,转动模具并用刮刀刮平,放上上压环,连同模具放置于砂轮液压机的压制平台上,室温下施加压力3.5吨/cm2,保压25分钟从而制得冷压坯体;
(3)将冷压坯体连同模具一同放置入烧结炉内,升温速率25℃/min,升温至最终烧结温度700℃保温0.5小时,随炉冷却至室温取出,去毛刺后得到磨料;
(4)在基体上利用常规技术开设卡槽,得到轮体;
(5)将磨料用胶粘接固定在轮体卡槽内,得到预制件;
(6)将预制件内外圆加工后置于平面磨床,加工至图纸要求尺寸精度,得到LED外延片研磨砂轮。
该LED外延片研磨砂轮可以用于LED外延片的减薄磨削,具有自锐性强和寿命长的特点,常规加工负载小于22,可以有效避免破片,可精加工660μm厚度的4吋片,一般寿命约为3500片,高于现有常见进口产品。
对比例一
(1)将钛粉、铝粉、碳纤维放入三维混料机内,预混合2.5小时后再加入金刚石,混合6小时后过60目网,得到混合料;钛粉、铝粉、碳纤维、金属镧、金刚石的质量比为6∶2.5∶2∶2.5;碳纤维的长度为8~10微米,直径为300纳米;
(2)将混合料过200目筛网,筛分4次,确保物料不结团,然后缓慢投入模具,转动模具并用刮刀刮平,放上上压环,连同模具放置于砂轮液压机的压制平台上,室温下施加压力3.5吨/cm2,保压25分钟从而制得冷压坯体;
(3)将冷压坯体连同模具一同放置入烧结炉内,升温速率25℃/min,升温至最终烧结温度700℃保温0.5小时,随炉冷却至室温取出,去毛刺后得到磨料;
(4)在基体上利用常规技术开设卡槽,得到轮体;
(5)将磨料用胶粘接固定在轮体卡槽内,得到预制件;
(6)将预制件内外圆加工后置于平面磨床,加工至图纸要求尺寸精度,得到LED外延片研磨砂轮。该减薄砂轮用于LED外延片的减薄磨削,常规加工负载小于22,可精加工660μm厚度的4吋片,寿命约为2600片,高于现有常见进口产品。
对比例二
(1)将钛粉、铝粉、金属镧放入三维混料机内,预混合2.5小时后再加入金刚石,混合6小时后过60目网,得到混合料;钛粉、铝粉、碳纤维、金属镧、金刚石的质量比为6∶2.5∶1.5∶2.5;碳纤维的长度为8~10微米,直径为300纳米;
(2)将混合料过200目筛网,筛分4次,确保物料不结团,然后缓慢投入模具,转动模具并用刮刀刮平,放上上压环,连同模具放置于砂轮液压机的压制平台上,室温下施加压力3.5吨/cm2,保压25分钟从而制得冷压坯体;
(3)将冷压坯体连同模具一同放置入烧结炉内,升温速率25℃/min,升温至最终烧结温度700℃保温0.5小时,随炉冷却至室温取出,去毛刺后得到磨料;
(4)在基体上利用常规技术开设卡槽,得到轮体;
(5)将磨料用胶粘接固定在轮体卡槽内,得到预制件;
(6)将预制件内外圆加工后置于平面磨床,加工至图纸要求尺寸精度,得到LED外延片研磨砂轮。该减薄砂轮用于LED外延片的减薄磨削,常规加工负载小于22,可精加工660μm厚度的4吋片,寿命约为2700片,高于现有常见进口产品。
对比例三
(1)将钛粉、碳纤维、金属镧放入三维混料机内,预混合2.5小时后再加入金刚石,混合6小时后过60目网,得到混合料;钛粉、铝粉、碳纤维、金属镧、金刚石的质量比为6∶2∶0.8∶2.5;碳纤维的长度为8~10微米,直径为300纳米;
(2)将混合料过200目筛网,筛分4次,确保物料不结团,然后缓慢投入模具,转动模具并用刮刀刮平,放上上压环,连同模具放置于砂轮液压机的压制平台上,室温下施加压力3.5吨/cm2,保压25分钟从而制得冷压坯体;
(3)将冷压坯体连同模具一同放置入烧结炉内,升温速率25℃/min,升温至最终烧结温度700℃保温0.5小时,随炉冷却至室温取出,去毛刺后得到磨料;
(4)在基体上利用常规技术开设卡槽,得到轮体;
(5)将磨料用胶粘接固定在轮体卡槽内,得到预制件;
(6)将预制件内外圆加工后置于平面磨床,加工至图纸要求尺寸精度,得到LED外延片研磨砂轮。该减薄砂轮用于LED外延片的减薄磨削,常规加工负载25,可精加工660μm厚度的4吋片,寿命约为2500片,高于现有常见进口产品。
Claims (10)
1.一种LED外延片研磨砂轮,包括轮体与磨料;所述轮体设有复数个倾斜的卡槽;所述磨料位于卡槽内;所述磨料为金属结合剂磨料。
2.根据权利要求1所述LED外延片研磨砂轮,其特征在于,所述轮体为圆形;所述卡槽为36个;所述卡槽的倾斜角为10°。
3.根据权利要求1所述LED外延片研磨砂轮,其特征在于,所述轮体采用高密度铝合金或者胶木加工而成。
4.根据权利要求1所述LED外延片研磨砂轮,其特征在于,所述磨料的制备方法包括以下步骤:
(1)将钛粉、铝粉、碳纤维、金属镧放入三维混料机内,预混合2.5小时后再加入金刚石,混合6小时后过60目网,得到混合料;
(2)将混合料过200目筛网,然后于室温下以3.5吨/cm2的压力保压25分钟制得冷压坯体;
(3)将冷压坯体连同模具一同放置入烧结炉内,升温速率25℃/min,升温至最终烧结温度700℃保温0.5小时,随炉冷却至室温取出,去毛刺后得到磨料。
5. 根据权利要求4所述LED外延片研磨砂轮,其特征在于,钛粉、铝粉、碳纤维、金属镧、金刚石的质量比为6∶2.5∶1.8∶0.7∶2.5;所述碳纤维的长度为8~10微米,直径为300纳米,可以提供优异 耐磨性,又避免对砂轮致密性的影响。
6.权利要求1所述LED外延片研磨砂轮的制备方法,包括以下步骤:
将钛粉、铝粉、碳纤维、金属镧放入三维混料机内,预混合2.5小时后再加入金刚石,混合6小时后过60目网,得到混合料;
(2)将混合料过200目筛网,筛分4次,确保物料不结团,然后缓慢投入模具,转动模具并用刮刀刮平,放上上压环,连同模具放置于砂轮液压机的压制平台上,室温下施加压力3.5吨/cm2,保压25分钟从而制得冷压坯体;
(3)将冷压坯体连同模具一同放置入烧结炉内,升温速率25℃/min,升温至最终烧结温度700℃保温0.5小时,随炉冷却至室温取出,去毛刺后得到磨料;
(4)在基体上开设卡槽,得到轮体;
(5)将磨料用胶粘接固定在轮体卡槽内,得到预制件;
(6)将预制件内外圆加工后置于平面磨床,加工至图纸要求尺寸精度,得到LED外延片研磨砂轮。
7. 根据权利要求6所述LED外延片研磨砂轮的制备方法,其特征在于,钛粉、铝粉、碳纤维、金属镧、金刚石的质量比为6∶2.5∶1.8∶0.7∶2.5;所述碳纤维的长度为8~10微米,直径为300纳米,可以提供优异 耐磨性,又避免对砂轮致密性的影响。
8.一种磨料,其特征在于,所述磨料的制备方法包括以下步骤:
(1)将钛粉、铝粉、碳纤维、金属镧放入三维混料机内,预混合2.5小时后再加入金刚石,混合6小时后过60目网,得到混合料;
(2)将混合料过200目筛网,然后于室温下以3.5吨/cm2的压力保压25分钟制得冷压坯体;
(3)将冷压坯体连同模具一同放置入烧结炉内,升温速率25℃/min,升温至最终烧结温度700℃保温0.5小时,随炉冷却至室温取出,去毛刺后得到磨料。
9. 根据权利要求8所述磨料,其特征在于,钛粉、铝粉、碳纤维、金属镧、金刚石的质量比为6∶2.5∶1.8∶0.7∶2.5;所述碳纤维的长度为8~10微米,直径为300纳米,可以提供优异耐磨性,又避免对砂轮致密性的影响。
10.权利要求8所述磨料在制备LED外延片研磨砂轮中的应用。
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CN104400672A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-03-11 | 杨祝华 | 金属结合剂金刚石砂轮 |
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CN106863152A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-06-20 | 北京安泰钢研超硬材料制品有限责任公司 | 金属结合剂、采用该结合剂制备的金刚石砂轮及其制造方法 |
-
2017
- 2017-12-30 CN CN201711492489.9A patent/CN108321260B/zh active Active
Patent Citations (5)
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