本發(fā)明屬于機(jī)械制造與加工，具體涉及一種彈性拋光輪及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以玻璃、藍(lán)寶石、硅片、碳化硅為代表的晶片在在半導(dǎo)體、精密儀器、led?照明、生物醫(yī)學(xué)、新能源汽車等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，例如微晶玻璃可用作硬盤基板材料，藍(lán)寶石是制造gan基led的關(guān)鍵襯底材料，單晶硅片是集成電路制造中最重要的襯底材料；然而此類材料的硬度高、脆性大，切削、銑削加工不適用，通常使用研磨和磨削加工，然而研磨和磨削加工極易造成晶片的表面損傷，削弱其使用性能。

2、通過在線電解修整、磁流變拋光、離子束拋光、化學(xué)機(jī)械拋光等方法可提高硬脆材料的表面質(zhì)量，其基本原理一般是通過超細(xì)磨料的機(jī)械、化學(xué)作用，在拋光工具或電/磁場、化學(xué)拋光液等輔助作用下，去除微量表面材料，可獲得納米級的加工精度；然而在線電解修整、磁流變拋光、離子束拋光需要復(fù)雜的設(shè)備且價格昂貴。

3、專利cn1182689640a公開了一種化學(xué)拋光液，該專利采用含有雙氧水、納米二氧化硅以及光觸媒進(jìn)行拋光，拋光過程中，向剪切增稠拋光液中照射紫外光，拋光液中的光觸媒微粉吸收紫外光的能量，激發(fā)電子從價帶到導(dǎo)帶上，形成自由電子與空穴，空穴具有強(qiáng)氧化性，將吸附在光觸媒微粉表面的h2o或h2o2催化生成具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基；一部分羥基自由基和納米二氧化硅表面的si懸掛鍵結(jié)合形成-si-oh基團(tuán)，覆蓋在納米二氧化硅表面使其呈現(xiàn)超親水性；另一部分羥基自由基和金剛石表面的c懸掛鍵結(jié)合，生成-oh官能團(tuán)；拋光過程中，金剛石工件與剪切增稠拋光液之間的摩擦使體系升溫，促使金剛石工件表面的-oh官能團(tuán)與納米二氧化硅表面的-si-oh基團(tuán)發(fā)生縮合反應(yīng)形成c-o-si化學(xué)鍵合；在拋光過程中，金剛石工件受到的強(qiáng)剪切力打破c-c背鍵，從而使金剛石工件表面的c-o-si化學(xué)鍵合被去除，進(jìn)而達(dá)到拋光的目的。但是采用該化學(xué)拋光劑進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光工藝復(fù)雜，且需要處理廢液、并清洗工件表面。

4、因此，亟待研究價格低廉、工藝簡單、加工精度高的晶片加工方法或加工工具。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對硬脆材料可加工性差、加工成本高、加工效率低和碎裂損傷敏感等技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種用于晶片加工的彈性拋光輪及其制備方法。將其用于晶片的加工，可以有效提高晶片的表面質(zhì)量，且其拋光過程無需拋光液、成本較低。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、一種彈性拋光輪，由以下重量份原料制成：橡膠100份，硫化劑2-5份，硫化促進(jìn)劑0-2份，硫化活性劑5-10份，防老劑0.5-1份，磨料150-180份，氧化劑5-10份，導(dǎo)電填料30-80份。

4、所述橡膠為天然橡膠（nr）、丁苯橡膠（sbr）、順丁橡膠（br）、丁基橡膠（iir）、異戊橡膠（ir）、丁腈橡膠（nbr）、三元乙丙橡膠（epdm）和氯丁橡膠（cr）中的一種或多種組合；

5、優(yōu)選的所述橡膠為基礎(chǔ)橡膠和功能橡膠的組合，所述基礎(chǔ)橡膠為天然橡膠（nr）；所述功能橡膠為丁苯橡膠（sbr）、順丁橡膠（br）、丁基橡膠（iir）、異戊橡膠（ir）、丁腈橡膠（nbr）、三元乙丙橡膠（epdm）和氯丁橡膠（cr）中的一種或多種組合。

6、所述硫化劑為硫磺s、過氧化二異丙苯dcp、環(huán)氧樹脂液或酚醛樹脂中的多種組合；

7、所述硫化促進(jìn)劑為促進(jìn)劑m(硫醇苯基并噻唑)、促進(jìn)劑dm(二硫化二苯并噻唑)、促進(jìn)劑tmtd(二硫化四甲基秋蘭姆)中的一種；

8、所述硫化活性劑為zno和硬脂酸sa，所述防老劑為防老劑4020、防老劑4010na、防老劑rd中的一種；

9、所述磨料為金剛石、立方氮化硼、碳化硅、氧化鈰、氧化鋯、二氧化硅、氧化鐵、氧化鋁和氧化鎂等中的一種或多種組合；

10、所述導(dǎo)電填料為炭黑、石墨粉、石墨烯、碳纖維、碳納米管中的一種或多種，當(dāng)晶片的表面被拋光并且產(chǎn)生摩擦?xí)r，在晶片的表面上會產(chǎn)生靜電，靜電可吸附灰塵，這不利于晶片的后續(xù)制造，此時，導(dǎo)電性填料可以去除在晶片的表面產(chǎn)生的靜電，這能夠防止灰塵等附著在晶片的表面。

11、所述氧化劑為kclo4、kmno4、k2cr2o7、kclo3、naaso3中的一種，氧化劑用于將拋光表面的材料氧化為易被去除的軟化層。

12、橡膠作為結(jié)合劑，用于粘結(jié)磨料和導(dǎo)電填料，形成彈性拋光輪；硫化劑、硫化促進(jìn)劑、硫化活性劑等用于橡膠的硫化交聯(lián)，形成具有一定力學(xué)性能的硫化膠，防老劑可用來防止橡膠老化，保證彈性拋光輪在制造、貯存及使用過程中其物理、化學(xué)性能不發(fā)生明顯變化；磨料用于去除晶片表面材料。

13、一種彈性拋光輪的制備方法，包括如下步驟：

14、（1）將橡膠進(jìn)行煉膠，然后加入硫化活化劑、防老劑、硫化促進(jìn)劑、硫化劑、導(dǎo)電填料、氧化劑和磨料進(jìn)行混煉，得到混煉膠，室溫下停放；

15、（2）將停放后的混煉膠進(jìn)行熱壓成型、硬化得到彈性拋光輪。

16、優(yōu)選的，將橡膠進(jìn)行煉膠，然后加入硫化活化劑、防老劑、硫化促進(jìn)劑混煉均勻，再依次加入硫化劑、導(dǎo)電填料、氧化劑和磨料進(jìn)行混煉，得到混煉膠，室溫下停放；

17、所述步驟（1）中煉膠的工藝為，溫度為80-120℃，連續(xù)輥壓；混煉工藝為連續(xù)輥壓，最后薄通5次，在1-2?mm輥距下下片，停放的時間為24h，停放的目的是使得橡膠從拉伸狀態(tài)變成松弛狀態(tài)。

18、所述步驟（2）中熱壓成型的溫度為100-180℃，壓力為1-5mpa，時間為120-240min。

19、所述步驟（2）中硬化的溫度為100-180℃，時間為6-10h。

20、優(yōu)選的，硬化的升溫曲線為100-110℃下保溫90-150?min，經(jīng)10min升至120-130℃下保溫90-150?min，經(jīng)10min升至140-150℃，140-150℃保溫90-150min，經(jīng)10min升至160-180℃，160-180℃保溫90-150min，然后自然冷卻至室溫。

21、本發(fā)明具有以下有益效果：

22、（1）本發(fā)明的彈性拋光輪采用多種組分，組分之間相互協(xié)同促進(jìn)，橡膠作為結(jié)合劑，用于粘結(jié)磨料和填料，形成彈性拋光輪；硫化劑、硫化促進(jìn)劑、硫化活性劑等用于橡膠的硫化交聯(lián)，形成具有一定力學(xué)性能的硫化膠，防老劑可用來防止橡膠老化，保證彈性拋光輪在制造、貯存及使用過程中其物理、化學(xué)性能不發(fā)生明顯變化；磨料用于去除晶片表面材料。加入的導(dǎo)電填料，可以除去晶片表面的靜電，避免磨削灰塵等附著；氧化劑可以將被拋光物表面的材料氧化為易被去除的軟化層。

23、（2）本發(fā)明拋光過程中不用額外加拋光液，避免產(chǎn)生廢水，減輕環(huán)境污染。傳統(tǒng)化學(xué)拋光是在拋光液中加入氧化劑、光觸媒等增加氧化性以增強(qiáng)拋光效果，本發(fā)明的彈性拋光輪組分中添加氧化劑，在磨削過程中，工件表面溫度上升，氧化劑可以將被拋光物表面的材料氧化為易被去除的軟化層，拋光過程中更易被去除，進(jìn)一步減少了拋光過程中對晶片表面的損傷，表面粗糙度明顯降低，提高了拋光的精度；晶片表面質(zhì)量顯著提升。

24、（3）本發(fā)明提供的彈性拋光輪可較短時間去除研磨或磨削對晶片等工件表面造成的損傷，可有效提高加工效率。

25、（4）本發(fā)明彈性拋光輪加工工藝流程簡單、成本較低。