CN114346795B - 一种陶瓷基片的研磨方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷基片的研磨方法，平整处理陶瓷基片表面，采用分段梯度增速的方式增大上磨盘和下磨盘的转速A，采用分段梯度增压的方式增大上磨盘对陶瓷基片的加工压力B，避免造成划痕；减薄陶瓷基片厚度，继续增大上磨盘和下磨盘的转速A，增大上磨盘对陶瓷基片的加工压力B，提高材料表面的去除率；精修陶瓷基片边缘，相较于减薄陶瓷基片厚度的研磨参数，减小上磨盘对陶瓷基片的加工压力B。本发明可广泛应用于研磨工艺技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及研磨工艺技术领域，特别涉及一种陶瓷基片的研磨方法。
背景技术
陶瓷基片因其具有薄、耐高温、电绝缘性能高、介质损耗低、化学稳定性好等优点，被广泛应用在电子信息行业中的集成电路封装、LED照明、散热基片等领域。陶瓷基片是通过粉体研磨→制浆→流延成型→冲压刻痕→烧结→抛光→修正复平→尺寸分选等工艺制得，在烧结过程中由于生坯中氧杂质的存在，热导率不能得到稳定的控制，而导致烧结过程中基片表面出现不同程度的形变，最终表现为基片表面的不平整，要得到表面平整的陶瓷基片，需要采用打磨或研磨的方式进行再加工。
目前为了提高产品表面的平面度，一般将烧结后的产品先采用大水磨粗磨到一定厚度，然后通过铸铁磨研磨到所需厚度和所需的平整度，但大水磨研磨容易在产品表面留下齿轮痕迹，后期铸铁磨很难磨平，导致产品的厚薄不均、平面度差。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种陶瓷基片的研磨方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：
平整处理陶瓷基片表面，采用分段梯度增速的方式增大上磨盘和下磨盘的转速A，采用分段梯度增压的方式增大上磨盘对陶瓷基片的加工压力B；
完成对陶瓷基片表面的平整处理后，减薄陶瓷基片厚度，继续增大上磨盘和下磨盘的转速A，增大上磨盘对陶瓷基片的加工压力B；
完成陶瓷基片厚度的减薄后，精修陶瓷基片边缘，相较于减薄陶瓷基片厚度的研磨参数，减小上磨盘对陶瓷基片的加工压力B。
本发明的某些实施例中，上磨盘和下磨盘的转速A保持一致，上磨盘和下磨盘的增速C保持一致。
本发明的某些实施例中，上磨盘和下磨盘的增速C最大值为30r/min，最小值为10r/min。
本发明的某些实施例中，平整处理陶瓷基片表面的过程中，分四个阶段增加转速A；第一阶段，转速A为0至10r/min；第二阶段，转速A为0至25r/min；第三阶段，转速A为0至30r/min；第四阶段，转速A为0至50r/min。
本发明的某些实施例中，减薄陶瓷基片厚度的过程中，转速A为0至80r/min。
本发明的某些实施例中，精修陶瓷基片边缘的过程中，转速A为0至80r/min。
本发明的某些实施例中，增加转速A的四个阶段中，增加加工压力B；第一阶段，加工压力B为0至0.5kgf/cm2；第二阶段，加工压力B为0至0.8kgf/cm2；第三阶段，加工压力B为0至1.2kgf/cm2；第四阶段，加工压力B为0至1.5kgf/cm2。
本发明的某些实施例中，减薄陶瓷基片厚度的过程中，加工压力B为0至2kgf/cm2。
本发明的某些实施例中，精修陶瓷基片边缘的过程中，加工压力B为0至1.3kgf/cm2。
本发明的某些实施例中，上磨盘和下磨盘反向转动。
本发明的实施例至少具有以下有益效果：采用分步研磨加工的方式抛光陶瓷基片表面，在平整处理陶瓷基片表面的过程中，梯度增加上磨盘、下磨盘的转速以及上磨盘对陶瓷基片的加工压力，避免造成划痕，在减薄陶瓷基片厚度的过程中，继续增加上磨盘、下磨盘的转速以及上磨盘对陶瓷基片的加工压力，提高材料表面的去除率。本发明可广泛应用于研磨工艺技术领域。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解。
图1为本发明研磨方法一种实施方式的流程图。
具体实施方式
下面结合图1详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“中心”、“中部”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明涉及一种陶瓷基片的研磨方法，将烧结好的陶瓷基片放置于研磨机中，研磨机具有上磨盘和下磨盘，将陶瓷基片置于上磨盘和下磨盘之间，利用上磨盘和下磨盘将陶瓷基片的表面研磨抛光。
控制研磨机中研磨参数分步打磨陶瓷基片，解决陶瓷基片研磨过程中表面产生痕迹、厚薄不均匀等问题，提高抛光效率，提高陶瓷基片表面的平面度。
研磨机采用铜盘作为磨盘，上磨盘和下磨盘相对平行地间隔设置，电机带动上磨盘和下磨盘转动，上磨盘设置有用于注入研磨剂的通道，上磨盘在液压机构的带动下实现上下移动。研磨机中设置有夹具，夹具用于固定陶瓷基片。
开启研磨机后，控制上磨盘下移，以使上磨盘紧贴陶瓷基片的上表面、下磨盘紧贴陶瓷基片的下表面，上磨盘和下磨盘反向转动，同时对陶瓷基片的上、下表面进行抛光。
研磨过程中，在上磨盘和下磨盘之间注入研磨剂。具体地，研磨剂采用油系研磨液，油系研磨液的粒度为1.8μm。一些示例中，保持研磨剂的添加速度为10ml/min。
平整处理陶瓷基片表面，此过程主要是对材料表面的突起进行磨削，起到精修平整度的效果，对材料表面的去除率要求不高，所需的研磨压力较小，所以采用分段梯度增速的方式增大上磨盘和下磨盘的转速A，采用分段梯度增压的方式增大上磨盘对陶瓷基片的加工压力B。
精修平整度的过程中，随着磨削的进行，材料表面与上磨盘、下磨盘的接触面积逐步增大，对材料表面的去除率需求逐渐增加，因此采用梯度的方式提高研磨速度和研磨压力。
可以理解的是，研磨压力越大，研磨颗粒越容易嵌入上磨盘、下磨盘表面，并对陶瓷基片进行微切削，导致材料表面的去除率偏高。大的研磨压力嵌入了更多的颗粒，缺乏与之匹配的接触面积，可能会造成划痕，因此采用梯度的方式增大研磨压力。
进一步地，上磨盘和下磨盘的转速A保持一致，具体地，研磨机中的上磨盘和下磨盘通过齿轮连接，齿轮转速越高，上磨盘和下磨盘的转速A越高。一些示例中，上磨盘和下磨盘的转速A最高为75至80r/min。
上磨盘和下磨盘的增速C保持一致，具体地，上磨盘和下磨盘的增速C最大值为30r/min，最小值为10r/min。可以理解的是，增速过慢会影响研磨时间，增速过快会导致陶瓷基片与磨盘之间的研磨剂分布不均、润滑效果减弱，以致造成陶瓷基片表面粗糙度不均匀，甚至出现划痕和裂片等现象。
作为一种实施方式，平整处理陶瓷基片表面的过程中，分四个阶段增加转速A，四个阶段中分别保持相应的研磨参数运行时长为0至20min。具体地，第一阶段，转速A为0至10r/min；第二阶段，转速A为0至25r/min；第三阶段，转速A为0至30r/min；第四阶段，转速A为0至50r/min。
增加转速A的四个阶段中，同步地增加加工压力B。第一阶段，加工压力B为0至0.5kgf/cm2；第二阶段，加工压力B为0至0.8kgf/cm2；第三阶段，加工压力B为0至1.2kgf/cm2；第四阶段，加工压力B为0至1.5kgf/cm2。
平整处理陶瓷基片表面的过程中，若设计三个阶段增速和增压，则每个阶段的调整量较大，转速A和加工压力B分配不够细化，提升跨度较大，会导致陶瓷基片与上磨盘之间的研磨液分布不均，润滑效果减弱，陶瓷基片粗糙度不均匀，甚至出现划伤和裂片等问题。若设计五个阶段增速和增压，则可能由于阶段过多浪费时间。
完成对陶瓷基片表面的平整处理后，减薄陶瓷基片厚度，主要是对材料表面进行整体打磨，需要较高的表面去除率，因此需要设置更大的研磨速度和研磨压力。相较于平整处理陶瓷基片表面的研磨参数，减薄陶瓷基片厚度的过程中，应继续增大上磨盘和下磨盘的转速A，增大上磨盘对陶瓷基片的加工压力B。
具体地，减薄陶瓷基片厚度的过程中，转速A为0至80r/min，加工压力B为0至2kgf/cm2，保持运行时长为0至300min。
完成陶瓷基片厚度的减薄后，精修陶瓷基片边缘，材料表面的接触面积变小，研磨压力相应要降低。相较于减薄陶瓷基片厚度的研磨参数，精修陶瓷基片边缘的过程中，减小上磨盘对陶瓷基片的加工压力B。
具体地，精修陶瓷基片边缘的过程中，转速A为0至80r/min，加工压力B为0至1.3kgf/cm2，保持运行时长为0至100min。
本发明所涉及的研磨方法采用逐步研磨加工，相较于传统的打磨方式，分步研磨具有更多调整空间，能够针对不同批次材料的差异做出细致的参数修改，可以使陶瓷基片的研磨平面度相差1mm以下，提高平面度精度。
可以理解的是，平整处理陶瓷基片表面的过程中第一阶段中，上磨盘、下磨盘与材料表面接触面积过小，因此打磨面积过小，若设置较高的转速，会影响研磨机的使用寿命，因此转速需控制在10r/min以下。同理，平整处理陶瓷基片表面其他阶段转速，以及减薄陶瓷基片厚度、精修陶瓷基片边缘等阶段，也应根据打磨面积相对应设置。
本发明所涉及的研磨方法还可适用于已经进行压痕的陶瓷基片，对于已经压痕的陶瓷基片需要将两个陶瓷基片的压痕面通过粘合剂贴合，抛光面面向上、下磨盘，然后研磨。
下面以具体的实施例详细描述根据本发明的内容，应注意的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对发明的具体限制。
实施例1：
将陶瓷基片和研磨机准备就绪后，控制上磨盘和下磨盘反向转动。
平整处理陶瓷基片表面：
第一阶段，上磨盘和下磨盘的转速A设置为5r/min，上磨盘的加工压力B设置为0.3kgf/cm2，此过程保持运行时长10min；
第二阶段，上磨盘和下磨盘的转速A设置为20r/min，上磨盘的加工压力B设置为0.8kgf/cm2，此过程保持运行时长10min；
第三阶段，上磨盘和下磨盘的转速A设置为30r/min，上磨盘的加工压力B设置为1kgf/cm2，此过程保持运行时长10min；
第四阶段，上磨盘和下磨盘的转速A设置为40r/min，上磨盘的加工压力B设置为1.2kgf/cm2，此过程保持运行时长10min。
减薄陶瓷基片厚度，上磨盘和下磨盘的转速A设置为70r/min，上磨盘的加工压力B设置为1.8kgf/cm2，此过程保持运行时长200min。
精修陶瓷基片边缘，上磨盘和下磨盘的转速A设置为60r/min，上磨盘的加工压力B设置为1.2kgf/cm2，此过程保持运行时长50min。
实施例2：
实施例3：
实施例4：
对比例1：
对比例2：
对比例3：
对比例4：
对比例5：
性能数据测试
1、表面粗糙度：采用mitutoyo SJ301表面粗糙度仪和Mahr表面粗糙度&轮廓仪，在打磨抛光后的基片中心和四个边缘随机选取5个点进行测量，上述点测量的平均值即为基片的表面粗糙度。
2、总厚度偏差、局部厚度偏差：采用表面形貌检测仪器FRT MicroProf200TTVMHU，对打磨后的基片进行FRT测量，测量基片的总厚度偏差(TTV)、局部厚度偏差(LTV)。以下测试结果均是对100块基板研磨测试的平均值。
| 编号 | 表面粗糙度(um) | TTV(um) | LTV(um) |
| 实施例1 | 1.5 | 8.3 | 2.2 |
| 实施例2 | 1.2 | 7.1 | 1.8 |
| 实施例3 | 0.8 | 6.2 | 1.6 |
| 实施例4 | 0.5 | 5.9 | 1.1 |
| 对比例1 | 3.5 | 11.8 | 5.2 |
| 对比例2 | 3.1 | 12.6 | 5.6 |
| 对比例3 | 1.4 | 8.5 | 2.2 |
| 对比例4 | 3.8 | 13.4 | 6.1 |
| 对比例5 | 3.3 | 13.6 | 6.8 |
从上述实施例1-5与对比例1-2的结果可以看出，采用分步研磨加工的方式抛光陶瓷基片表面，在整个研磨过程中要上磨盘和下磨盘的增速C最大值为30r/min，最小值为10r/min。增速提升跨度大于30r/min，会导致陶瓷基片与上磨盘之间的研磨液分布不均，润滑效果减弱，陶瓷基片粗糙度高且不均匀，增速小于10r/mi n，相同的研磨时间内，基片的研磨效果较差。
从上述实施例1-5与对比例3的结果可以看出，在本发明规定的各步骤研磨时间内再增加时间并不会对研磨的效果有很大的提升。
从上述实施例1-5与对比例4-5的结果可以看出，平整处理陶瓷基片表面的过程中第一阶段中，若转速大于10r/min或是压力大于0.5kgf/cm2，因此阶段的上磨盘、下磨盘与材料表面接触面积过小，较高的转速，会使局部研磨过度，最终使得基片的粗糙度不均匀和TTV、LTV值较高。
在本说明书的描述中，若出现参考术语“一个实施例”、“一些实例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (8)
1.一种陶瓷基片的研磨方法，其特征在于：
平整处理陶瓷基片表面，采用分段梯度增速的方式增大上磨盘和下磨盘的转速A，采用分段梯度增压的方式增大上磨盘对陶瓷基片的加工压力B；
完成对陶瓷基片表面的平整处理后，减薄陶瓷基片厚度，继续增大上磨盘和下磨盘的转速A，增大上磨盘对陶瓷基片的加工压力B；
完成陶瓷基片厚度的减薄后，精修陶瓷基片边缘，相较于减薄陶瓷基片厚度的研磨参数，减小上磨盘对陶瓷基片的加工压力B；
其中，平整处理陶瓷基片表面的过程中，分四个阶段增加转速A；第一阶段，转速A为0至10r/min；第二阶段，转速A为0至25r/min；第三阶段，转速A为0至30r/min；第四阶段，转速A为0至50r/min；
增加转速A的四个阶段中，增加加工压力B；第一阶段，加工压力B为0至0.5kgf/cm2；第二阶段，加工压力B为0至0.8kgf/cm2；第三阶段，加工压力B为0至1.2kgf/cm2；第四阶段，加工压力B为0至1.5kgf/cm2。
2.根据权利要求1所述的陶瓷基片的研磨方法，其特征在于：上磨盘和下磨盘的转速A保持一致，上磨盘和下磨盘的增速C保持一致。
3.根据权利要求2所述的陶瓷基片的研磨方法，其特征在于：上磨盘和下磨盘的增速C最大值为30r/min，最小值为10r/min。
4.根据权利要求1至3任一项所述的陶瓷基片的研磨方法，其特征在于：减薄陶瓷基片厚度的过程中，转速A为0至80r/min。
5.根据权利要求4所述的陶瓷基片的研磨方法，其特征在于：精修陶瓷基片边缘的过程中，转速A为0至80r/min。
6.根据权利要求1至3任一项所述的陶瓷基片的研磨方法，其特征在于：减薄陶瓷基片厚度的过程中，加工压力B为0至2kgf/cm2。
7.根据权利要求6所述的陶瓷基片的研磨方法，其特征在于：精修陶瓷基片边缘的过程中，加工压力B为0至1.3kgf/cm2。
8.根据权利要求1所述的陶瓷基片的研磨方法，其特征在于：上磨盘和下磨盘反向转动。
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|---|
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