照明用藍寶石襯底基片平整加工技術(shù)研究.pdf

1、藍寶石是一種光透過率高、熔點高、耐磨性好、化學性質(zhì)穩(wěn)定的材料。藍寶石襯底基片在照明行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用,而且在軍事領(lǐng)域中也有著較為廣闊的前景,如紅外窗口、傳感器、激光設(shè)備等。照明行業(yè)是21世紀的重要行業(yè)并引發(fā)節(jié)能、環(huán)保、長壽命的照明革命,藍寶石是目前照明行業(yè)最普遍采用的襯底材料。照明用LED制造核心工藝是通過金屬有機氣相沉積(MOCVD)方法在襯底基片上沉積GaN薄膜,該工藝要求襯底基片表面超光滑并且無損傷層,因此襯底基片的表面質(zhì)量直接影

2、響著LED產(chǎn)品的發(fā)光性能。目前藍寶石襯底基片平整加工存在著許多問題如粗糙度大、平整度差、TTV值大等問題,而且LED產(chǎn)品對表面質(zhì)量的要求逐年提高,因此提高襯底基片的加工質(zhì)量已經(jīng)成為LED行業(yè)的重要研究課題。
　　 本文研究了藍寶石襯底基片平整加工工藝,根據(jù)雙面研磨的軌跡提出更好的行星齒輪機構(gòu)的傳動比,有利于提高表面TTN、平整度參數(shù);磨削采用有限元分析并進行實驗驗證,能夠有效去除表面波紋。具體研究內(nèi)容如下:
　　 (1)

3、研究藍寶石襯底基片平整加工方法與主要參數(shù)檢測原理與方法,研究塑性域加工的實現(xiàn)條件。
　　 (2)建立襯底基片雙面研磨的數(shù)學模型與UG模型,研究襯底基片上點軌跡、速度情況,確定最佳軌跡情況下內(nèi)齒輪和游星輪的傳動比;進行雙面研磨工藝優(yōu)化實驗并驗證模擬效果。結(jié)果表明:1)用UG軟件對軌跡研究:在內(nèi)齒輪和游星輪傳動比為1時襯底基片上點的軌跡為圓形,速度大小恒定,可以實現(xiàn)均勻去除,有利于表面質(zhì)量的提高。2)雙面研磨實驗優(yōu)化后的工藝參數(shù):研

4、磨壓力0.15MPa、研磨盤轉(zhuǎn)速為8r/min、研磨液采用240#碳化硼,磨料的質(zhì)量分數(shù)為9%(流量30ml/min)。3)采用優(yōu)化的工藝參數(shù)對比內(nèi)齒輪和游星輪傳動比為1和0.8兩種情況研磨工件的表面質(zhì)量,傳動比為1和0.8時獲得襯底基片的TTV值分別為3微米與5微米,說明傳動比為1可以改善加工質(zhì)量。
　　 (3)采用ANSYS軟件分析磨削、研磨過程襯底基片的變形量,通過在襯底基片與工作臺之間增加彈性橡膠摯磨削以提高加工表面質(zhì)量

5、,并進行理論與實驗驗證。結(jié)果說明:1)通過ANSYS軟件分析磨削和研磨過程襯底基片中變形量,研磨和磨削過程襯底變形量分別為2.22微米和10.6微米。2)提出在襯底基片與工作臺之間增加彈性橡膠摯的方法磨削,進行有限元分析這種情況下的變形量(2.28微米)與研磨的變形量相當。3)在相同加工條件下普通磨削后表面波紋不能有效去除,而通過在襯底基片與工作臺之間增加彈性橡膠墊磨削可以有效去除表面波紋,達到與雙面研磨相當?shù)谋砻尜|(zhì)量,能夠?qū)崿F(xiàn)高效、低