单面研磨抛光晶片研磨一致性研究

裴 忠，张 峰

(天通吉成机器技术有限公司，浙江 海宁 314400)

单面研磨抛光晶片研磨一致性研究

裴 忠，张 峰

(天通吉成机器技术有限公司，浙江 海宁 314400)

针对LED衬底材料蓝宝石在单面研磨抛过程存在的研磨一致性问题。从运动学理论出发，计算陶瓷盘上任意点的绝对运动方程；通过计算公式来判断任意点的研磨速度；揭示了研磨（抛光）盘和研磨（抛光）头角速度的变化对蓝宝石晶片研磨一致性的影响。

蓝宝石；研磨抛；一致性；运动方程；单面

运动是研磨抛光的理论基础。通过运动实现工件和研磨盘之间的相对摩擦，在摩擦的过程中实现了磨粒切削、滑擦、化学反应等，从而达到材料的去除。而去除材料量的一致性是单面研磨抛光的重点。为了节约成本，提高效率，蓝宝石晶片在单面研磨抛光过程中，往往在陶瓷盘上贴上2～3圈，因此对不同半径上的蓝宝石晶片的材料去除量是否一致关系到整台研磨成品率的高低。而影响材料去除量的因素有压力、磨粒大小、速度。压力和磨粒的大小对于陶瓷盘上不同半径处晶片的影响都是均匀的。因此只有速度才是影响整个陶瓷盘上晶片一致性的关键因素。

1 单面研磨抛光运动原理

本文研究的单面研磨抛光运动，主要运动原理是研磨（抛光）头和研磨（抛光）盘分别在不同电机的带动下做自转运动，通过研磨（抛光）头和研磨（抛光）盘之间的相对运动实现陶瓷盘上晶片的研磨抛光。陶瓷盘上晶片的贴片位置如图1所示，单面研磨抛光的运动原理如图2所示。

图1 陶瓷盘上晶片的贴片位置

图2 单面研磨抛光的运动原理

2 单面研磨抛光的运动模型

如图3所示，设XOY为固定坐标系，X1O1Y1为动坐标系。M为陶瓷盘上任意一点。W1为研磨（抛光）头的角速度，W2为研磨（抛光）盘的角速度。

经过时间t，点M的运动位置如图4所示，坐标系X1O1Y1在坐标系XOY中转过的角度为a，点M在坐标系X1O1Y1中转过的角度为b。设OO1=L，O1M=r，其中 a=W2t，b=W1t。

点M在坐标系X1O1Y1中的运动方程：

图3 任意点M在坐标系中的初始位置

图4 任意点M经过时间t后的位置

坐标系X1O1Y1与坐标系XOY的变换关系：

将 OO1=L，O1M=r，a=W2t，b=W1t代入(1)、(2)式，并将(1)代入(2)可得M点的运动方程：

将(3)对时间t求导可得M点的速度公式：

根据(4)可得点M的速度为：

当W1=-W2时

速度V与半径r无关。

3 结 论

通过对陶瓷盘上任意点M运动方程的建立，可以得到，当研磨（抛光）头和研磨（抛光）盘的角速度大小相等，方向相反的时候，任意点M的速度与半径r无关。即陶瓷盘上的任意点的速度都是均匀相等的。这样就能保证陶瓷盘上的任意圈上贴的晶片的研磨速度是一致的。整个陶瓷盘上晶片的研磨去除量是一致的。因此，在单面研磨抛光的过程中，研磨（抛光）头和研磨（抛光）盘的角速度对控制研磨（抛光）时整个陶瓷盘上晶片的尺寸一致性有重大影响。

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Consistency about Single Abrasive Polishing Wafer Lapping

PEI Zong，ZHANG Feng
(TDG Machinery Technology Co.，Ltd，Haining 314400，China)

LED sapphire substrate material for grinding polishing process in the presence of single-sided grinding consistency issues.From the kinematic theory to calculate any point on the ceramic plate absolute motion equations.Determine the polishing rate at any point by calculating formula.Have revealed that the angular velocity of the lapping (polishing)plate and the lapping(polishing)head，which can affect the polishing rate of the sapphire wafer.

Sapphire；Polishing；Consistency；Equation of motion；Single sided

TN305

B

1004-4507(2017)05-0024-03

2017-06-07

裴忠(1985-)，男，工程硕士，电气工程师，主要从事自动化设计，软件开发。