CN116141188A - 多层铜质材料的双面研磨方法 - Google Patents

多层铜质材料的双面研磨方法 Download PDF

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CN116141188A CN202211693215.7A CN202211693215A CN116141188A CN 116141188 A CN116141188 A CN 116141188A CN 202211693215 A CN202211693215 A CN 202211693215A CN 116141188 A CN116141188 A CN 116141188A
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Abstract

本发明公开了一种多层铜质材料的双面研磨方法，研磨方法包括以下步骤：利用上研磨盘以及下研磨盘同时对所述多层铜质材料依次进行研磨处理，所述研磨处理包括第一次双面研磨，第二次双面研磨、第三次双面研磨以及第四次双面研磨，上述双面研磨方法通过优化磨盘本身配方改变磨盘自身特性，消除磨盘内部树脂团聚颗粒，以达到避免工件研磨深划痕出现，还可以进一步提高研磨效率。配合优化的多段研磨参数，有效避免铜质材料表面粗糙度不良、边角毛刺、塌边以及深划痕等问题。

Description

多层铜质材料的双面研磨方法
技术领域
本发明涉及金属材料加工领域，特别是涉及一种多层铜质材料的双面研磨方法。
背景技术
超精密加工技术从20世纪50年代发展至今，加工精度逐渐提高，加工材料的类型越来越广泛，包括超精密研磨与抛光、切削等技术。针对不同材料，每种技术有自身的加工特点及缺陷。其中，研磨及抛光作为最经典的加工工艺，是超精密加工中最重要的加工手段。相对于切削，研磨和抛光有生产效率高、表面质量高和加工损伤层小的优点，而固结磨料研磨抛光的加工方式更使研磨的优点发挥的更大。
然而传统研磨工艺对于铜质材料的加工方法，如图1所示加工后的工件表面仍存在粗糙度不良、边角毛刺、塌边以及深划痕等问题，对于多层铜质材料如铜-钼铜、铜-金刚石以及铜-钼等多层结构，在硬度和延展性上与普通铜材有明显区别，传统研磨工艺更加无法满足多层铜质材料的研磨需求。
发明内容
基于此，为了避免多层铜质材料表面存在粗糙度不良、边角毛刺、塌边以及深划痕等问题，有必要提供一种多层铜质材料的双面研磨方法。
本发明提供一种多层铜质材料的双面研磨方法，包括以下步骤：
利用上研磨盘以及下研磨盘同时对所述多层铜质材料依次进行研磨处理，所述研磨处理包括第一次双面研磨，第二次双面研磨、第三次双面研磨以及第四次双面研磨，
其中，所述上研磨盘的原料以及所述下研磨盘的组分以重量百分数计包括：20％～30％的树脂结合剂、65％～75％的碳化硅以及2％～6％的稳定剂，
所述第一次双面研磨的参数包括：第一压力为600N～1200N，磨盘第一转速为1Hz～15Hz，第一游星轮转速为1Hz～10Hz，
所述第二次双面研磨的参数包括：第二压力为800N～1700N，磨盘第二转速为5Hz～35Hz，第二游星轮转速为5Hz～25Hz
所述第三次双面研磨的参数包括：第三压力为1300N～2600N，磨盘第三转速为15Hz～35Hz，第三游星轮转速为5Hz～25Hz，
所述第四次双面研磨的参数包括：第四压力为600N～1200N，磨盘第四转速为5Hz～25Hz。
在其中一个实施例中，所述树脂结合剂为缩醛树脂。
在其中一个实施例中，所述稳定剂为聚乙烯醇。
在其中一个实施例中，所述第一次双面研磨的参数包括：第一研磨时间为1s～15s。
在其中一个实施例中，所述第二次双面研磨的参数包括：，第二研磨时间为5s～15s。
在其中一个实施例中，所述第三次双面研磨的参数包括：第三研磨时间为50s～400s。
在其中一个实施例中，所述第四次双面研磨的参数包括：第四研磨时间为1s～15s。
在其中一个实施例中，在进行所述研磨处理之后还包括清洗以及钝化的步骤。
在其中一个实施例中，所述清洗的条件包括在pH值为0.8～1.3的溶液中清洗5s～30s。
在其中一个实施例中，所述钝化的条件包括在钝化液中钝化处理3min～8min。
上述双面研磨方法通过优化磨盘本身配方改变磨盘自身特性，消除磨盘内部树脂团聚颗粒，以达到避免工件研磨后出现深划痕，还可以进一步提高研磨效率。在此基础上再配合优化的多段研磨参数，有效避免铜质材料表面粗糙度不良、边角毛刺、塌边以及深划痕等问题。
附图说明
图1为传统研磨方式会导致样品表面的缺陷(a)为氧化、边角崩缺(b)为乱纹(c)为塌边(d)为深划痕；
图2为实施例提供的研磨后的良品样品表面。
具体实施方式
本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。
除非另外指明，所有百分比、分数和比率都是按本发明组合物的总质量计算的。除非另外指明，有关所列成分的所有质量均给予活性物质的含量，因此它们不包括在可商购获得的材料中可能包含的溶剂或副产物。本文术语“质量百分比含量”可用符号“％”表示。
本文中“包括”、“包含”、“含”、“含有”、“具有”或其它变体意在涵盖非封闭式包括，这些术语之间不作区分。术语“包含”是指可加入不影响最终结果的其它步骤和成分。术语“包含”还包括术语“由…组成”和“基本上由…组成”。本发明的组合物和方法/工艺包含、由其组成和基本上由本文描述的必要元素和限制项以及本文描述的任一的附加的或任选的成分、组份、步骤或限制项组成。本文中术语“效能”、“性能”、“效果”、“功效”之间不作区分。
本发明中的词语“优选地”、“更优选地”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供一种多层铜质材料的双面研磨方法，包括以下步骤：
利用上研磨盘以及下研磨盘同时对上述多层铜质材料依次进行研磨处理，上述研磨处理包括第一次双面研磨，第二次双面研磨、第三次双面研磨以及第四次双面研磨，
其中，上述上研磨盘的原料以及上述下研磨盘的组分以重量百分数计包括：20％～30％的树脂结合剂、65％～75％的碳化硅以及2％～6％的稳定剂，
上述第一次双面研磨的参数包括：第一压力为600N～1200N，磨盘第一转速为1Hz～15Hz，
上述第二次双面研磨的参数包括：第二压力为800N～1700N，磨盘第二转速为5Hz～35Hz，
上述第三次双面研磨的参数包括：第三压力为1300N～2600N，磨盘第三转速为15Hz～35Hz，
上述第四次双面研磨的参数包括：第四压力为600N～1200N，磨盘第四转速为5Hz～25Hz。
进一步地，上述第一次双面研磨的参数包括：第一压力为800N～1000N，磨盘第一转速为5Hz～10Hz，
上述第二次双面研磨的参数包括：第二压力为1000N～1500N，磨盘第二转速为10Hz～25Hz，
上述第三次双面研磨的参数包括：第三压力为1500N～2400N，磨盘第三转速为20Hz～30Hz，
上述第四次双面研磨的参数包括：第四压力为800N～1000N，磨盘第四转速为10Hz～20Hz。
可以理解地，多层铜质材料可以但不限于是铜-钼铜、铜-金刚石以及铜-钼等多层结构，在硬度和延展性上与普通铜材有明显区别。
在一个具体示例中，上述树脂结合剂为缩醛树脂。
进一步地，缩醛树脂的粘度为3mPa·s～14mPa·s，可以理解地，上述缩醛树脂的粘度可以但不限于是3mPa·s、4mPa·s、5mPa·s、6mPa·s、7mPa·s、8mPa·s、9mPa·s、10mPa·s、11mPa·s、12mPa·s、13mPa·s或14mPa·s，优选地缩醛树脂的粘度为8mPa·s。
在一个具体示例中，上述稳定剂为聚乙烯醇。
进一步地，上述上研磨盘的原料以及上述下研磨盘的组分以重量百分数计包括：22％～26％的树脂结合剂、69％～73％的碳化硅以及3.5％～5.5％的稳定剂。
在一个具体示例中，上述第一次双面研磨的参数包括：第一游星轮转速为1Hz～10Hz，第一研磨时间为1s～15s。
在一个优选示例中，上述第一次双面研磨的参数包括：第一游星轮转速为1Hz～8Hz，第一研磨时间为5s～10s。
可以理解地，第一游星轮转速可以但不限于是1Hz、2Hz、3Hz、4Hz、5Hz、6Hz、7Hz或8Hz。
进一步地，第一研磨时间可以但不限于是5s、6s、7s、8s、9s或10s。
在一个具体示例中，上述第二次双面研磨的参数包括：第二游星轮转速为5Hz～25Hz，第二研磨时间为5s～15s。
在一个优选示例中，上述第二次双面研磨的参数包括：第二为10Hz～20Hz，第二研磨时间为6s～12s。
进一步地，第二游星轮转速可以但不限于是10Hz、11Hz、12Hz、13Hz、14Hz、15Hz、16Hz、17Hz、18Hz、19Hz或20Hz。
更进一步地，第二研磨时间可以但不限于是6s、7s、8s、9s、10s、11s或12s。
在一个具体示例中，上述第三次双面研磨的参数包括：第三游星轮转速为5Hz～25Hz，第三研磨时间为50s～400s。
在一个优选示例中，上述第三次双面研磨的参数包括：第三游星轮转速为10Hz～20Hz，第三研磨时间为100s～360s。
进一步地，第三游星轮转速可以但不限于是10Hz、11Hz、12Hz、13Hz、14Hz、15Hz、16Hz、17Hz、18Hz、19Hz或20Hz。
更进一步地，第三研磨时间可以但不限于是110s、120s、130s、140s、150s、160s、170s、180s、190s、200s、210s、220s、230s、240s、250s、260s、270s、280s、290s、300s、310s、320s、330s、340s、350s或360s。
在一个具体示例中，上述第四次双面研磨的参数包括：第四研磨时间为1s～15s。
可以理解地，第四次研磨中游星轮没有转动。
在一个优选示例中，上述第四次双面研磨的参数包括：第四研磨时间为4s～10s。
上述双面研磨方法通过优化磨盘本身配方改变磨盘自身特性，消除磨盘内部树脂团聚颗粒，以达到避免工件研磨后出现深划痕，还可以进一步提高研磨效率。在此基础上再配合优化的多段研磨参数，有效避免铜质材料表面粗糙度不良、边角毛刺、塌边以及深划痕等问题。
进一步地，多层铜质材料可以但不限于是铜-钼铜、铜-金刚石以及铜-钼中的一种，且经过热压覆合、轧制等工艺制造形成，例如将铜-钼铜为铜层材料以及钼铜层材料经过热压覆合、轧制等工艺制造形成。
在一个具体示例中，在进行上述研磨处理之后还包括清洗以及钝化的步骤。
在一个具体示例中，上述清洗的条件包括在pH值为0.8～1.3的溶液中清洗5s～30s。
优选地使用质量分数为4％的磷酸水溶液，清洗10s～25s。
在一个具体示例中，上述钝化的条件包括在钝化液中钝化处理3min～8min。
进一步地，钝化液可以但不限于选自无铬钝化液、三价铬钝化液以及六价铬钝化液中的一种或多种。
优选地，钝化液为无铬钝化液。
在一个优选示例中，钝化处理时间为5min～7min，具体地，上述钝化处理时间可以但不限于是5min、6min或7min。。
进一步，使用上述清洗方法清洗去除工件表面脏污以及氧化物，且不会过度腐蚀表面纹路。
以下提供具体的实施例对本发明的含银复合浆料及其制备方法作进一步详细地说明。以下具体实施方式所涉及到的原料，若无特殊说明，均可来源于市售。其中铜质材料为TU1无氧铜与钼铜热压覆合、轧制等工艺制造形成，铜表面粗糙度为Ra0.5～1.4。
实施例1
本实施例提供一种多层铜质材料的的双面研磨方法，上研磨盘的原料以及下研磨盘的组分以重量百分数计由24.53％的树脂结合剂、71.27％的碳化硅以及4.20％的稳定剂组成，其中树脂结合剂为粘度为8mPa·s的缩醛树脂，稳定剂为聚乙烯醇，包括以下步骤：
利用上研磨盘以及下研磨盘同时对多层铜质材料依次进行研磨处理，研磨处理包括第一次双面研磨，第二次双面研磨、第三次双面研磨以及第四次双面研磨，每次研磨参数如下：
第一次双面研磨的参数包括：第一压力为800N，磨盘第一转速为10Hz，第一游星轮转速为5Hz，第一研磨时间为8s，
第二次双面研磨的参数包括：第二压力为1000N，磨盘第二转速为20Hz，第二游星轮转速为10Hz，第二研磨时间为10s，
第三次双面研磨的参数包括：第三压力为1800N，磨盘第三转速为20Hz，第三游星轮转速为10Hz，第三研磨时间为110s，
所述第四次双面研磨的参数包括：第四压力为800N，磨盘第四转速为10HZ，第四研磨时间为8s，研磨处理之后还包括使用pH0.8～1.3的清洗剂进行清洗10～25s以及在无铬钝化液中钝化5～7min的步骤。
实施例2
本实施例提供一种多层铜质材料的的双面研磨方法，上研磨盘的原料以及下研磨盘的组分以重量百分数计由24.53％的树脂结合剂、71.27％的碳化硅以及4.20％的稳定剂，其中树脂结合剂为粘度为8mPa·s的缩醛树脂，稳定剂为聚乙烯醇，包括以下步骤：
利用上研磨盘以及下研磨盘同时对多层铜质材料依次进行研磨处理，研磨处理包括第一次双面研磨，第二次双面研磨、第三次双面研磨以及第四次双面研磨，每次研磨参数如下：
第一次双面研磨的参数包括：第一压力为800N，磨盘第一转速为10Hz，第一游星轮转速为5Hz，第一研磨时间为8s，
第二次双面研磨的参数包括：第二压力为1000N，磨盘第二转速为20Hz，第二游星轮转速为10Hz，第二研磨时间为10s，
第三次双面研磨的参数包括：第三压力为1800N，磨盘第三转速为20Hz，第三游星轮转速为10Hz，第三研磨时间为120s，
所述第四次双面研磨的参数包括：第四压力为800N，磨盘第四转速为10HZ，第四研磨时间为8s，研磨处理之后还包括使用pH0.8～1.3的清洗剂进行清洗10～25s以及在无铬钝化液中钝化5～7min的步骤。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于磨盘组成以及第三次研磨时间不同。
本对比例提供一种多层铜质材料的的双面研磨方法，上研磨盘的原料以及下研磨盘的组分以重量百分数计由31.29％的树脂结合剂、65.66％的碳化硅以及3.05％的稳定剂组成，其中树脂结合剂为粘度为8mPa·s的缩醛树脂，稳定剂为聚乙烯醇，包括以下步骤：
利用上研磨盘以及下研磨盘同时对多层铜质材料依次进行研磨处理，研磨处理包括第一次双面研磨，第二次双面研磨、第三次双面研磨以及第四次双面研磨，每次研磨参数如下：
第一次双面研磨的参数包括：第一压力为800N，磨盘第一转速为10Hz，第一游星轮转速为5Hz，第一研磨时间为8s，
第二次双面研磨的参数包括：第二压力为1000N，磨盘第二转速为20Hz，第二游星轮转速为10Hz，第二研磨时间为10s，
第三次双面研磨的参数包括：第三压力为1800N，磨盘第三转速为20Hz，第三游星轮转速为10Hz，第三研磨时间为330s，
第四次双面研磨的参数包括：第四压力为800N，磨盘第四转速为10HZ，第四研磨时间为8s，研磨处理之后还包括使用pH0.8～1.3的清洗剂进行清洗10～25s以及在无铬钝化液中钝化5～7min的步骤。
对比例2
对比例2与实施例2的区别在于将第二次研磨与第三次研磨的顺序进行调换。
本对比例提供一种多层铜质材料的的双面研磨方法，上研磨盘的原料以及下研磨盘的组分以重量百分数计由24.53％的树脂结合剂、71.27％的碳化硅以及4.20％的稳定剂，其中树脂结合剂为粘度为8mPa·s的缩醛树脂，稳定剂为聚乙烯醇，包括以下步骤：
利用上研磨盘以及下研磨盘同时对多层铜质材料依次进行研磨处理，研磨处理包括第一次双面研磨，第二次双面研磨、第三次双面研磨以及第四次双面研磨，每次研磨参数如下：
第一次双面研磨的参数包括：第一压力为800N，磨盘第一转速为10Hz，第一游星轮转速为5Hz，第一研磨时间为8s，
第二次双面研磨的参数包括：第二压力为1800N，磨盘第二转速为20Hz，第二游星轮转速为10Hz，第二研磨时间为120s，
第三次双面研磨的参数包括：第三压力为1000N，磨盘第三转速为20Hz，第三游星轮转速为10Hz，第三研磨时间为10s，
第四次双面研磨的参数包括：第四压力为800N，磨盘第四转速为10HZ，第四研磨时间为8s，研磨处理之后还包括使用pH0.8～1.3的清洗剂进行清洗10～25s以及在无铬钝化液中钝化5～7min的步骤。
对比例3
对比例3与实施例2的区别在于第四次研磨设置了游星轮的转速。
本对比例提供一种多层铜质材料的的双面研磨方法，上研磨盘的原料以及下研磨盘的组分以重量百分数计由24.53％的树脂结合剂、71.27％的碳化硅以及4.20％的稳定剂，其中树脂结合剂为粘度为8mPa·s的缩醛树脂，稳定剂为聚乙烯醇，包括以下步骤：
利用上研磨盘以及下研磨盘同时对多层铜质材料依次进行研磨处理，研磨处理包括第一次双面研磨，第二次双面研磨、第三次双面研磨以及第四次双面研磨，每次研磨参数如下：
第一次双面研磨的参数包括：第一压力为800N，磨盘第一转速为10Hz，第一游星轮转速为5Hz，第一研磨时间为8s，
第二次双面研磨的参数包括：第二压力为1000N，磨盘第二转速为20Hz，第二游星轮转速为10Hz，第二研磨时间为10s，
第三次双面研磨的参数包括：第三压力为1800N，磨盘第三转速为20Hz，第三游星轮转速为10Hz，第三研磨时间为120s，
第四次双面研磨的参数包括：第四压力为800N，磨盘第四转速为10HZ，第四游星轮转速为5HZ，第四研磨时间为8s，研磨处理之后还包括使用pH0.8～1.3的清洗剂进行清洗10～25s以及在无铬钝化液中钝化5～7min的步骤。
Figure BDA0004022195730000131
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Figure BDA0004022195730000141
随机抽取研磨后产品进行一次粗糙度检验，随机抽取市场常规以及本发明提供的研磨方法对铜质材料研磨后的粗糙度表征如下表所示
Figure BDA0004022195730000142
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑地分析、推理或者有限的实验得到的技术方案，均在本发明所附权利要求的保护范围内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种多层铜质材料的双面研磨方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用上研磨盘以及下研磨盘同时对所述多层铜质材料依次进行研磨处理，所述研磨处理包括第一次双面研磨，第二次双面研磨、第三次双面研磨以及第四次双面研磨，
其中，所述上研磨盘的原料以及所述下研磨盘的组分以重量百分数计包括：20％～30％的树脂结合剂、65％～75％的碳化硅以及2％～6％的稳定剂，
所述第一次双面研磨的参数包括：第一压力为600N～1200N，磨盘第一转速为1Hz～15Hz，第一游星轮转速为1Hz～10Hz，
所述第二次双面研磨的参数包括：第二压力为800N～1700N，磨盘第二转速为5Hz～35Hz，第二游星轮转速为5Hz～25Hz，
所述第三次双面研磨的参数包括：第三压力为1300N～2600N，磨盘第三转速为15Hz～35Hz，第三游星轮转速为5Hz～25Hz，
所述第四次双面研磨的参数包括：第四压力为600N～1200N，磨盘第四转速为5Hz～25Hz。
2.如权利要求1所述的双面研磨方法，其特征在于，所述树脂结合剂为缩醛树脂。
3.如权利要求1所述的双面研磨方法，其特征在于，所述稳定剂为聚乙烯醇。
4.如权利要求1所述的双面研磨方法，其特征在于，所述第一次双面研磨的参数包括：第一研磨时间为1s～15s。
5.如权利要求1所述的双面研磨方法，其特征在于，所述第二次双面研磨的参数包括：第二研磨时间为5s～15s。
6.如权利要求1所述的双面研磨方法，其特征在于，所述第三次双面研磨的参数包括：第三研磨时间为50s～400s。
7.如权利要求1所述的双面研磨方法，其特征在于，所述第四次双面研磨的参数包括：第四研磨时间为1s～15s。
8.如权利要求1～7任一项所述的双面研磨方法，其特征在于，在进行所述研磨处理之后还包括清洗以及钝化的步骤。
9.如权利要求8所述的双面研磨方法，其特征在于，所述清洗的条件包括在pH值为0.8～1.3的溶液中清洗5s～30s。
10.如权利要求8所述的双面研磨方法，其特征在于，所述钝化的条件包括在钝化液中钝化处理3min～8min。
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