[发明专利]薄板钼金属的精密高效切割方法

说明书

本发明公开了一种薄板钼金属的精密高效切割方法，包括如下步骤：准备样品、预校平钼板、准备切割工装模具、切割。本发明选用光纤激光切割机对钼衬底进行切割，选用特定的参数，使切割效率、尺寸精度、翘曲度及毛刺情况的要求都得到了保证；激光切割前，对坯料进行预校平；同时，光纤激光切割方法切割工件时，对每一个独特形状的产品，必须有匹配的工装来配合该切割方法，从而保证切割产品的精度。

技术领域：

本发明涉及靶材加工技术领域，尤其涉及一种薄板钼金属的精密高效切割方法。

背景技术：

市场预测，未来Micro LED将快速成长。Micro LED的核心是P型和N型半导体以及中间的PN结，即发光二极管。制作发光二极管的关键，是在晶圆上通过液相外延、气相外延或MOCVD外延等方法生长出半导体GaAs，GaN等外延层。到目前为止，GaN器件主要是采用蓝宝石衬底，通过异质外延方法制作。但是，蓝宝石的缺点也很明显，与外延层的晶格失配达13.8％，不利于降低位错；同时蓝宝石是绝缘体，常温下的电阻率大于1000Ω.cm，在这种情况下无法制作垂直结构的器件；导热性不好，不利于器件的热耗散，对制造大功率LED不利；毫无疑问，为了适应Micro LED的发展，蓝宝石衬底需要更好的产品来进行替代。作为高熔点金属钼，有很多优异的性能。如高温稳定性，较高的导热系数等，关键是其与GaN晶格失配小，热失配小。钼晶格常数，与氮化镓的晶格常数接近，晶格失配率小，远优于蓝宝石；同时两者的热膨胀系数相当，热失配率比蓝宝石更小；而且其导热系数大，解决了散热的问题；解决了蓝宝石衬底不导电的问题。

众所周知，在直径方向上，衬底要求的精度很高，要求在几十微米甚至几个微米以内，同时衬底的平整度要求高，切割后不能有明显的翘曲和变形，无大的毛刺等，而金属与蓝宝石不同，材质脆性小，不易断裂，因此不能用蓝宝石衬底的方法切割。钼衬底的初始厚度约0.1-0.2mm，直径50-100mm。钼衬底是一个新兴的产品，目前在市场上还没有成熟的大规模应用，各家都在研究阶段，所以，没有成熟的切割方法。一般情况下，切割厚板金属可以考虑大功率激光切割机，但是，该种方法精度差，纳秒或皮秒激光切割机的精度高，但是，切割效率低，不适合切割厚度在0.1mm以上，尺寸较大的工件；冲压成形的方法虽然效率高，但是，会有应力导致的变形产生。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：适合切割钼衬底的方法，同时得到合理的切割参数，提出了一种薄板钼金属的精密高效切割方法，通过这种方法切割效率高，切割质量好，满足了生产的需要。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种薄板钼金属的精密高效切割方法，基于光纤激光切割器，具体包括如下步骤：

步骤1、准备样品：准备宽度和长度大于钼衬底直径、厚度在0.05-0.2mm的钼板；

步骤2、预校平钼板：准备校平模具，将钼衬底放入校平模具内，送入校平炉内，进行升温、保温及降温处理，使钼衬底的翘曲度小于要求值；

步骤3、准备切割工装模具：选用光纤激光切割器，包括一切割工作台，制作切割模具，将切割模具固定在工作台上；

步骤4：切割：控制切割功率计切割速率，开启压缩空气对钼衬底进行切割，切割结束后，将钼衬底平铺在容器中，将液氮注入容器内，密封保存。

作为优选，首先采用轧制方式制得钼衬底，轧制后翘曲度大于180°，钼板表面有明显的波浪。

钼板轧制后，通常会有波浪纹，翘曲等，使得整体平整度比较差，这种情况下直接切割，会将波浪等缺陷保留在切割后的产品中，使得后续无法校平。因此切割之前必须预校平，使翘曲度小于要求值R，R一般在0-200μm之间。R的值太大，达不到该步骤校平的目的。

为了保证校平效果，需要严格控制温度升降规律，步骤2中，首先将校平炉的温度升至800-900℃，保温1h-3h，最后降温至30-80℃。