[发明专利]一种应用于碳化硅晶棒外圆磨削的砂轮及制备方法

说明书

本发明提供了一种应用于碳化硅晶棒外圆磨削的砂轮及制备方法，砂轮磨削层包括以下重量百分比的组分：主磨料15‑25%，辅助磨料10‑15%，主粘接剂25‑45%，辅助粘接剂5‑17.5%，炭黑5‑10%，二硫化钼3‑8%，石墨烯3.5‑7%，微晶蜡1‑5%。本发明根据碳化硅晶体容易出现的问题，通过寻找匹配的不常应用于超硬材料砂轮行业的一些配方材料，如微晶蜡，石墨烯，改性酚醛树脂等，组成最优选的配方和成型工艺，发明了一种能够高效率加工碳化硅晶体的超硬金刚石砂轮，且加工出的光洁度最终精磨达到镜面效果（Ra＜0.1），加工过程中砂轮不必修整。

技术领域

本发明涉及超硬材料及精密磨削领域，具体涉及一种应用于碳化硅晶棒外圆磨削的砂轮及制备方法。

背景技术

随着半导体材料与技术的发展，碳化硅晶体的应用越来越广泛。碳化硅晶体具有优异的电子和化学性能，导热系数好，带隙宽，其禁宽度是硅的3倍，导热性好，导热率为硅的4-5倍；击穿电压为硅材料的8倍，且硬度高，耐高温。可广泛应用于高压、高温、高功率和高频率电子领域，如大功率器件，光电器件，微波射频器等。

目前碳化硅晶体的制造加工流程图见图4。

上述碳化硅晶体的应用领域要求其具有超光滑，无损伤，高表面质量的加工表面，而同时碳化硅晶体具有仅次于金刚石的硬度，且脆性较大，高硬度和良好的化学惰性为其获得高的材料去除率和表面质量都带来了极大的困难，且碳化硅晶体长晶成本非常高，不适当的加工方式会造成碳化硅晶体出现表面损伤，晶棒断裂，出现微裂纹等，直接造成晶体报废。鉴于以上因素，其应用受到了极大的限制。

因此发明一种砂轮进行磨削加工，能够对碳化硅晶体进行高效材料去除，且能够100%保证产品良率（晶体无微裂纹，无断裂，表面光滑无划痕等），是碳化硅晶体后加工中的核心工序。

发明内容

本发明提出了一种应用于碳化硅晶棒外圆磨削的砂轮及制备方法，能够对碳化硅晶棒外圆进行研磨，且满足粗磨大进给量磨削，半精磨和精磨高表面质量磨削，无划痕。粗磨半精磨和精磨的磨削效果都能达到碳化硅晶体磨削表面无微裂纹，无断裂，良品率达到100%，且所有粗磨、半精磨、精磨砂轮达到免修整。

本发明关键点在于根据碳化硅晶体高硬度，高耐磨性，脆性大，不易加工，或者现有砂轮加工效率极低（单次进给量低于0.01mm），且存在晶棒断裂，表面出现微裂纹等问题，通过寻找匹配的不常应用于超硬材料砂轮行业的一些配方材料，如微晶蜡，石墨烯，改性酚醛树脂等，组成最优选的配方和成型工艺，发明了一种能够高效率加工碳化硅晶体的超硬金刚石砂轮，且加工出的光洁度最终精磨达到镜面效果（Ra＜0.1），加工过程中砂轮不必修整。

实现本发明的技术方案是：

一种应用于碳化硅晶棒外圆磨削的砂轮，由砂轮磨削层和基体组成，其磨削层的配方和工艺制备是本发明的关键部分，基体可以是铝合金，热处理钢，酚醛铝等其中的一种。其中基体作用是支撑磨削层且安装在磨削工具（磨床）上进行磨削。

一种应用于碳化硅晶棒外圆磨削的砂轮，砂轮磨削层包括以下重量百分比的组分：主磨料15-25%，辅助磨料10-15%，主粘接剂25-45%，辅助粘接剂5-17.5%，炭黑5-10%，二硫化钼3-8%，石墨烯3.5-7%，微晶蜡1-5%。

所述主磨料为单晶镀镍金刚石或者单晶镀铜金刚石，粒径范围为60#-1000#（粗磨，半精磨，精磨），生产厂家为河南黄河旋风股份有限公司，其作用为单晶金刚石本身较多晶金刚石强度和硬度高，镀镍或者铜后，与粘接剂的粘接作用更强，粘接剂对其有大的把持力，这样在对碳化硅晶体进行磨削时，刃口锋利度，强度高，能够高速高效锋利的对晶体材料进行去除。