Инженеры Инжинирингового центра РТУ МИРЭА усовершенствовали технологию алмазного шлифования пластин из монокристаллического сапфира. Разработка позволяет в несколько раз ускорить снятие материала, уменьшить продолжительность обработки и сократить глубину поврежденного слоя.
Как сообщили в пресс-службе РТУ МИРЭА, сапфир отличается высокой твердостью — 9 по шкале Мооса. Он прозрачен в диапазоне от ультрафиолетового до инфракрасного излучения, химически инертен и выдерживает нагрев до 2040°C. Материал применяют при изготовлении подложек для светодиодов, лазерных диодов и СВЧ-микросхем.
При традиционной обработке свободным абразивом алмазный порошок находится в жидкой суспензии. Такой метод оставляет шероховатую поверхность и формирует под ней слой с микротрещинами глубиной до 80–120 мкм. Для пластин толщиной менее 200 мкм подобные повреждения особенно опасны, поскольку снижают прочность и теплопроводность материала.
Специалисты предложили использовать инструмент, в котором алмазные зерна закреплены в связующей матрице. Благодаря этому ударное воздействие в глубину сапфира заменяется сдвиговым микрорезанием. Глубина трещиноватого слоя сокращается на 30–40%, одновременно уменьшается расход абразива.
Для чернового этапа наиболее эффективным оказался термостабилизированный инструмент с крупными зернами. Он обеспечил скорость снятия материала почти в 6,5 раза выше, чем традиционные аналоги. При финишной обработке лучший результат показал инструмент с графитовыми добавками, улучшающими отвод тепла.
Разработанный трехступенчатый цикл предусматривает последовательное уменьшение размера алмазных зерен. В результате шероховатость поверхности удается снизить до уровня менее 0,07 мкм. Технология должна сократить время последующей полировки, уменьшить риск брака и повысить прочность тонких пластин. Исследование представили на конференции «Перспективные материалы и технологии».
