CN113681378B - 一种led灯用蓝宝石晶片的打磨工艺 - Google Patents

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Abstract

一种LED灯用蓝宝石晶片的打磨工艺，将待磨晶片纵向的固定在紧固圈内，蒙有研磨垫的磨盘从待磨晶片的两侧以同速异向的方式打磨，并持续从顶部向打磨面添加研磨液，打磨包括粗磨和精磨，与粗磨对应的研磨液的粒度为微米级，与精磨对应的研磨液的粒度为纳米级；取出蓝宝石晶片，洗净即可。本发明在传统的打磨的基础上增加精磨工艺，以无机纳米粒子为研磨液的基体，以丙烯酸酯共聚物为研磨液的填料，利用纳米级的球形粒子填充、渗入粗磨后的表面微孔内，完全覆盖微纳米级的粗糙结构，有效提高晶片表面的光滑度、平整度和润滑性，提高晶片的表层硬度、耐磨性极高，可更长效的保持透镜效果。通过丙烯酸酯共聚物提高晶片表层的耐洁度和疏水性能。

Description

一种LED灯用蓝宝石晶片的打磨工艺
技术领域
本发明涉及一种打磨工艺，具体涉及一种LED灯用蓝宝石晶片的打磨工艺。
背景技术
蓝宝石的组成为氧化铝，是由三个氧原子和两个铝原子以共价键形式结合而成，其晶体结构为六方晶格。它常被应用的切面有A-Plane，C-Plane及R-Plane，由于蓝宝石的光学穿透带很宽，从近紫外光（190nm）到中红外线都具有很好的透光性，因此被大量用在光学元件、红外装置、高强度镭射镜片材料及光罩材料上，它具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度、高透光性、高熔点等特性，它是一种相当难加工的材料，因此常被用来作为光电元件的材料。
目前，超高亮度/蓝光LED的品质取决于氮化镓磊晶（GaN）的材料品质，而氮化镓磊晶品质则与所使用的蓝宝石基板（晶片）表面加工品质息息相关。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种LED灯用蓝宝石晶片的打磨工艺。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种LED灯用蓝宝石晶片的打磨工艺，包括以下步骤：
S1、将待磨晶片纵向的固定在紧固圈内，
S2、蒙有研磨垫的磨盘从待磨晶片的两侧以同速异向的方式打磨，并于打磨时持续从顶部向打磨面添加研磨液，所述打磨包括第一阶段的粗磨和第二阶段的精磨，与粗磨对应的研磨液的粒度为微米级，与精磨对应的研磨液的粒度为纳米级；
S3、取出蓝宝石晶片，洗净即可。
上述微米级的研磨液的粒度为1.5um。
上述纳米级的研磨液的粒度为20-40nm。
上述纳米级的研磨液的组份包括基体和填料：填料包括粒子为球形的纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化硅中的至少二种；基体包括丙烯酸酯共聚物。
进一步的，上述基体和填料的质量比为1：（1-3）。
上述第一阶段的打磨，磨盘的转速阶梯性的提速至30转/min，提速的阶梯为5转/min，每阶打磨10min，至30转/min后打磨30min；磨盘与打磨面的压力恒定为150-200g/cm2。
上述第二阶段的打磨，磨盘的转速阶梯性的提速至50转/min，提速的阶梯为5转/min，每阶打磨10min，至50转/min后打磨30min；磨盘与打磨面的压力恒定为100-150g/cm2。
进一步的，上述第二阶段的打磨还包括降速打磨，即阶梯性的降速至0转/min，降速的阶梯为10转/min，每阶打磨5min, 磨盘与打磨面的压力恒定为50-100g/cm2。
上述紧固圈包括均呈半圆形的固定圈和活动圈，其端部的衔接点置于所述紧固圈的倾斜的直径上；所述固定圈固定于基座的顶端，与待磨晶片的接触弧面设有若干导液孔；
所述导液孔通过固定圈的中空内腔接导液泵的导液管，所述导液泵通过换向阀从不同的蓄液池汲取研磨液。
上述磨盘的盘面温度为25-35度。
本发明的有益之处在于：
本发明的LED灯用蓝宝石晶片的打磨工艺，在传统的打磨的基础上增加精磨工艺，以无机纳米粒子为研磨液的基体，以丙烯酸酯共聚物为研磨液的填料，利用纳米级的球形粒子填充、渗入粗磨后的表面微孔内，可完全覆盖微纳米级的粗糙结构，有效提高晶片表面的光滑度、平整度和润滑性，且氧化铝、氧化硅等物质的结构稳定，进一步提高了晶片的表层硬度、耐磨性极高，永不氧化，可更长效的保持透镜效果。通过T-225丙烯酸酯共聚物对碳酸钙、硫酸钙特别是磷酸钙垢的形成和沉积有良好的抑制作用，对三氧化二铁、污泥、粘土和油垢也有良好的分散性能；同时对抑制锌盐沉积和磷酸钙垢的析出有特效，在较高温度和碱性条件下有良好阻垢分散作用，进而提高了晶片的表层的耐洁度，与纳米无机粒子结合具备良好的疏水性能，可有效降低LED高散热后的冷凝水汽凝结。
附图说明
图1为磨盘的结构示意图。
图2为紧固圈的结构示意图。
附图中标记的含义如下：1、固定圈，2、活动圈，3、导液孔，4、基座，5、磨盘，6、第一蓄液池，7、第二蓄液池，8、拦液板，9、第一电机，10、导液泵，11、换向阀。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
一种LED灯用蓝宝石晶片的打磨工艺，步骤为：
S1、将待磨晶片纵向的固定在紧固圈内。
S2、蒙有研磨垫的磨盘从待磨晶片的两侧以同速异向的方式打磨，并于打磨时持续从顶部向打磨面添加研磨液，研磨垫可选用3M磨皮；
打磨：
A、第一阶段粗磨：磨盘的转速从0转/min阶梯性的提速至30转/min，提速的阶梯为5转/min，提速后的每阶打磨10min再提速升阶，至30转/min后打磨30min；磨盘与打磨面的压力恒定为150-200g/cm2。
对应的（第一蓄液池内）研磨液的粒度为1.5um。
B、第二阶段精磨：磨盘的转速从30转/min阶梯性的提速至50转/min，提速的阶梯为5转/min，提速后的每阶打磨10min再提速升阶，至50转/min后，打磨30min；磨盘与打磨面的压力恒定为100-150g/cm2。
对应的（第二蓄液池内）研磨液的粒度为20-40nm。且研磨液由质量比为1：（1-3）基体和填料组成，优选为1:2；填料可选用纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化硅中的至少二种，粒子为球形；基体为丙烯酸酯共聚物，可选用T-225为丙烯酸和丙烯酸羟丙酯共聚物。
C、降速打磨，即磨盘的转速从50转/min阶梯性的降速至0转/min，降速的阶梯为10转/min，降速后的每阶打磨5min再降速降阶，磨盘与打磨面的压力恒定为50-100g/cm2。
S3、取出蓝宝石晶片，洗净即可。
本发明的紧固圈由半圆形的固定圈1和活动圈2组成，固定圈倾斜的固定在基座4的顶部，且固定圈内设中空腔，一端连通固定圈与待磨晶片的接触弧面上的若干导液孔3，另一端连通设于基座内的导液泵10，导液泵的导液管经换向阀11分别接第一蓄液池6和第二蓄液池7，第一蓄液池内蓄有对应粗磨的研磨液，第二蓄液池内蓄有对应精磨的研磨液。
优选的，基座设置在蓄液池内，蓄液池以基座为中心，对称的分隔为第一蓄液池和第二蓄液池；可在基座内设第一电机9，第一电机轴转动环绕基座设置的转盘，经转盘联动拦液板6，使得拦液板可切换的遮挡第一蓄液池和第二蓄液池。
优选的，磨盘5分别由第二电机轴转动，第二电机固定在带压力传感器的液压杆的端部，液压杆由支撑柱支撑的设置在蓄液池的两侧。磨盘的盘面温度为25-35度。
进一步的，第一电机、第二电机、液压轴、压力传感器、（电子）换向阀均与控制装置连接，由控制装置驱动，以实现自动化操作。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种LED灯用蓝宝石晶片的打磨工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将待磨晶片纵向的固定在紧固圈内；
S2、蒙有研磨垫的磨盘从待磨晶片的两侧以同速异向的方式打磨，并于打磨时持续从顶部向打磨面添加研磨液，所述打磨包括第一阶段的粗磨和第二阶段的精磨，与粗磨对应的研磨液的粒度为微米级，与精磨对应的研磨液的粒度为纳米级；
S3、取出蓝宝石晶片，洗净即可；
所述紧固圈由半圆形的固定圈和活动圈组成，固定圈倾斜的固定在基座的顶部，且固定圈内设中空腔，一端连通固定圈与待磨晶片的接触弧面上的若干导液孔，另一端连通设于基座内的导液泵，导液泵的导液管经换向阀分别接第一蓄液池和第二蓄液池，第一蓄液池内蓄有对应粗磨的研磨液，第二蓄液池内蓄有对应精磨的研磨液；
所述基座设置在蓄液池内，蓄液池以基座为中心，对称的分隔为第一蓄液池和第二蓄液池；基座内设第一电机，第一电机轴转动环绕基座设置的转盘，经转盘联动拦液板，使得拦液板可切换的遮挡第一蓄液池和第二蓄液池；
磨盘分别由第二电机轴转动，第二电机固定在带压力传感器的液压杆的端部，液压杆由支撑柱支撑的设置在蓄液池的两侧；
所述纳米级的研磨液的组份包括基体和填料：填料包括粒子为球形的纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化硅中的至少二种；基体包括丙烯酸酯共聚物。
2.根据权利要求1所述的打磨工艺，其特征在于，所述微米级的研磨液的粒度为1.5um。
3.根据权利要求1所述的打磨工艺，其特征在于，所述纳米级的研磨液的粒度为20-40nm。
4.根据权利要求3所述的打磨工艺，其特征在于，所述基体和填料的质量比为1：（1-3）。
5.根据权利要求1所述的打磨工艺，其特征在于，所述第一阶段的打磨，磨盘的转速阶梯性的提速至30转/min，提速的阶梯为5转/min，每阶打磨10min，至30转/min后打磨30min；磨盘与打磨面的压力恒定为150-200g/cm2。
6.根据权利要求1所述的打磨工艺，其特征在于，所述第二阶段的打磨，磨盘的转速阶梯性的提速至50转/min，提速的阶梯为5转/min，每阶打磨10min，至50转/min后打磨30min；磨盘与打磨面的压力恒定为100-150g/cm2。
7.根据权利要求6所述的打磨工艺，其特征在于，所述第二阶段的打磨还包括降速打磨，即阶梯性的降速至0转/min，降速的阶梯为10转/min，每阶打磨5min, 磨盘与打磨面的压力恒定为50-100g/cm2。
8.根据权利要求1所述的打磨工艺，其特征在于，所述磨盘的盘面温度为25-35度。
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