[发明专利]一种大尺寸超薄铌酸锂晶片的切片方法

说明书

本发明公开了一种大尺寸超薄铌酸锂晶片的切片方法，包括：采用硝酸和氢氟酸的混合溶液对铌酸锂晶棒进行化学腐蚀；对腐蚀后的晶棒进行粘棒作业，并在晶棒头尾粘上树脂片，在晶棒正上端及两侧粘上树脂条；将粘好后的晶棒切割成晶片，所采用的切削液为环烷油，石蜡油，聚乙二醇单油酸酯，膨润土，磺酸钡盐按一定质量分数组成的混合溶液；将晶片进行脱胶处理；将脱胶后的晶片进行化学腐蚀，最终可以得到一种大尺寸超薄铌酸锂晶片，表面平坦度高，晶向偏差小，线痕深度小，加工碎片率低。

技术领域

本发明涉及铌酸锂晶体材料，特别是一种大尺寸超薄铌酸锂晶片的切片方法。

背景技术

铌酸锂（LiNbO₃，以下简称LN）是一种化学物质，属三方晶系，钛铁矿型(畸变钙钛矿型)结构，相对密度4.30g/cm3，莫氏硬度5，居里点1140℃，是集压电、铁电、热释电、非线性、光电、光弹、光折变等功能于一体的多功能材料。LN因其卓越的物理特性，得到了越来越多的关注，在航空、航天、民用光电产品等领域得到广泛应用。其中，作为压电晶体材料,经过退火、极化、定向、切割、滚圆、做基准面、多线切割、研磨、抛光等工序制作的晶片具有优良的压电性能，可作为衬底片制作声表面波（SAW）和体波（BAW）器件。由于目前大尺寸超薄铌酸锂晶片更能满足电子元器件小型化、片式化的需求，因此为了获得高质量的电子元器件，对大尺寸超薄铌酸锂晶片的加工工艺提出了更高的要求。

与硅晶体和蓝宝石晶体相比，铌酸锂的断裂韧性和硬度更低，例如其断裂韧性是硅的三分之一、蓝宝石的十分之一，因此铌酸锂晶体在加工过程中比硅晶体和蓝宝石晶体更易受损，特别是在切割工艺中，更易发生晶片碎裂、切割面平整度低、晶向偏差大、加工线痕深等问题，严重影响了研磨、抛光等后续加工工艺。另外，由于晶片尺寸越大，厚度越小，晶片加工难度就越高，这进一步加大了大尺寸超薄铌酸锂晶片在加工过程中的受损概率，从而导致晶片废品率高、加工效率低，大幅度增加了企业的生产成本。

公开号为CN110281408A的发明专利公开了一种硅棒的多线切割方法，在多线切割装置的切割线上附着混合酸液，解决了硅棒切割效率低的问题，但在实际情况中，切片设备都为金属材料，酸液很容易侵蚀设备，而且加工切割过程中酸液极易挥发，对环境和人体均存在安全隐患。

公开号为CN109808093A的发明专利公开了一种硅片切片方法，主要采用晶锭清洗，粘棒，切片机加工等方法获得完整的切割晶片，但在实际操作中铌酸锂与硅的物理性质差异很大，硅片的加工方式不适用于铌酸锂加工，加工碎片率高。

公开号为CN105849872B的发明专利公开了一种切片方法，主要通过镀有铜合金的钢线对晶体切割，获得切割晶片，但在实际操作中，此种切割大尺寸晶体时，晶片品质低，碎片率高。

因此，现有技术中缺乏一种获得高质量的大尺寸超薄铌酸锂晶片的切片方法。

发明内容

针对以上技术问题，本发明所要提供的是一种大尺寸超薄铌酸锂晶片的切片方法，该方法加工过程稳定，所获得的晶片表面平坦度高，晶向偏差小，线痕深度小，加工碎片率低。

本发明解决问题所采用的技术方案是：一种大尺寸超薄铌酸锂晶片的切片方法，加工工艺流程如图1所示，具体包括下列步骤：

a)将铌酸锂晶棒置于盛有硝酸和氢氟酸均匀混合溶液的密封容器中进行化学腐蚀，腐蚀温度为15℃~25℃，腐蚀时间为12~60小时，获得充分释放应力的铌酸锂晶棒；

b)使用纯水和酒精依次清洗步骤a获得的充分释放应力的铌酸锂晶棒，再将晶棒与玻璃条用粘合剂固定在一起，放入夹具内，使用晶向仪校对晶棒晶向偏差，并通过机床加工对晶棒晶向进行修整，再将修整晶向后的晶棒用粘合剂固定在基准块上，最后在晶棒头尾粘上树脂片，在晶棒正上端及两侧粘上树脂条，获得待切片的铌酸锂晶棒；