[发明专利]一种复合结合剂砂轮及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合结合剂砂轮，该砂轮的各原料重量百分比组成为：预处理磨料45‑65%、树脂粘接剂8~20%、六方氮化硼5‑12%、二氧化硅5‑10%，陶瓷粉5‑15%、预合金粉粘接剂6‑12%、硼粉1‑3%。本发明制备的复合结合剂超硬砂轮在磨削外延片时可以达到纳米级磨削表面质量，且砂轮有一定自锐性强，锋利性好。在加工碳化硅晶体外延片的精加工上具有明显优势，能够解决现在碳化硅晶体外延片的背减加工难题。

技术领域

本发明属于磨削技术领域，具体涉及一种复合结合剂砂轮及其制备方法及其制备方法。

背景技术

碳化硅半导体因具有禁带宽度大、热导率高、击穿电场强度高等性能优势，可用于高温、高压、高频、大功率电子器件制造，并可应用于5G、智能制造、航空、军工等应用领域，属于战略性产品，应用前景广阔。碳化硅外延的质量是整个产业链中非常关键的一环，所有器件的功能要在外延上实现，所以外延片的质量对器件的性能影响很大。碳化硅外延片的精磨工序，属于碳化硅外延加工的后道工序，碳化硅外延片制造成本高，其对磨加工成品率和质量把控要求极为严格。但是碳化硅材料自身硬度仅次于金刚石，加工难度大，目前碳化硅外延片的精加工主要采用游离研磨抛光的工艺。但是游离研磨抛光存在加工效率低、研磨型面精度低、成本高、产品质量稳定性不好控、且对环境不够友好等缺陷。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种复合结合剂砂轮，该砂轮保证纳米级细粒度砂轮的分散均匀性，减少了细粒度磨料的聚集，同时配合多孔陶瓷材料和六方氮化硼提高细粒度砂轮的容屑能力和自锐性，砂轮锋利性高，磨削能力强，可持续性稳定工作，质量稳定性好，可以高效去除碳化硅磨削余量，并达到纳米级磨削表面质量。本发明制备的超细粒度固结超硬磨具，磨削时产生的污染小，磨削型面精度高，可以替代现用的游离研磨抛光工序，解决现有加工工序的加工效率低，成本高，磨削型面精度差的难题以及减轻此工序带来的环境污染问题。

本发明还提供了上述复合结合剂砂轮的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种复合结合剂砂轮，主要用于碳化硅外延片的减薄加工，该砂轮由基体和磨料层组成，所述磨料层的各原料重量百分比为：预处理磨料45-65%、树脂粘接剂8~20%、六方氮化硼5-12%、二氧化硅5-10%，陶瓷粉5-15%、预合金粉粘接剂6-12%、3μm硼粉1-3%。

上述一种复合结合剂砂轮中，所述预处理磨料由以下重量百分比的原料组成：金刚石磨料48-68%，普通磨料15-30%，聚醚砜18-40%，钛酸酯偶联剂1-5%。

具体的，所述金刚石磨料粒度为10000#-15000#，普通磨料粒度为10000#，普通磨料为碳化硅或者白刚玉其中一种。

进一步的，所述预处理磨料经下述步骤制备获得：

1）将聚醚砜溶解到二甲基甲酰胺中，配成质量浓度15-25%的聚醚砜混合液；

2）将钛酸酯偶联剂以1:100-120的质量比加入到二甲基甲酰胺中，混合均匀；

3）将金刚石磨料和普通磨料以2-4:1的质量比添加到步骤2）所得混合溶液中，混合均匀；

4）然后将步骤3）所得产物在70-90℃的烘箱中烘2-4h，烘至溶液中二甲基甲酰胺失重质量比为40-60%；

5）将步骤4）所得溶液加入到步骤1）所得聚醚砜混合液中，混匀，得到预处理混合液；

6）将步骤5）所得预处理混合液，装入塑料注射器（直径25.3mm，高度170mm的工业级塑料注射器）中，然后放在静电喷雾装置的喷头处，施加40-60kv的电压、以50mm/min的注射速度，将预处理混合液从塑料注射器的金属喷头处滴落至含有纯水的容器中，包裹着聚醚砜的混合磨料从水中析出；静电喷雾装置采用本领域常规技术即可，因其结构不是本申请的创新之所在，故此不再赘述；