Сапфир – очень твердый материал, 9 из 10 по шкале Мооса, из природных минералов тверже только алмаз, и небольшой ряд искусственных, как эльбор, кубонит, боразон и так далее. Если обрабатывать сапфир традиционными методами, то есть свободным абразивом (алмазным порошком в жидкой суспензии), то велика вероятность образования микротрещин под поверхностью глубиной 80-120 мкм. Микротрещины снижают механическую прочность и теплопроводность пластины. Кроме того, требуется длительная финишная полировка, поскольку поверхность после обработки остается высоко шероховатой.

Новая разработка позволяет ускорить обработку, одновременно минимизировав дефектный слой. Для этого в РТУ МИРЭА предложили использовать вместо свободного абразива так называемый связанный алмазный инструмент, в котором алмазные зерна жестко закреплены в специальной связующей матрице. Такой подход перераспределяет вектор нагрузки: вместо ударного воздействия вглубь материала преобладает сдвиговое микрорезание. Это сокращает глубину трещиноватого слоя на 30–40% и снижает расход абразива.

Лучших результатов удалось добиться с использованием термостабилизированного инструмента с крупным зерном (ТТ100, с зерном 100 мкм) – он снимает материал в 6.5 раз быстрее, производительность около 1500 мкм/час. Затем используется инструмент с более мелким зерном (50/40 мкм). А для финишной обработки оптимальным оказался инструмент РТ50Р1С с еще более мелким зерном (20/14 мкм) с добавками графита, который улучшал отвод тепла.

Такой трехступенчатый цикл позволил добиться одновременно высокой производительности и микроскопической шероховатости поверхности – менее 0.07 мкм. Кроме того, снижается риск брака. Еще один важный момент – для снижения термических деформаций использовали смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ), обогащенную высокощелочной ионизированной водой.

Исследование было представлено на Национальной научно-технической конференции с международным участием «Перспективные материалы и технологии».

((по информации портала «Научная Россия»)) ||

--

✓ RUSmicro в Telegram l на MForum | Max 

--

теги: микроэлектроника полупроводниковое производство технологии обработка материалов обработка пластин материалы сапфировые подложки шлифование подложек шлифование сапфировых подложек шлифование пластин

--