Saphir-Läpp- und Polierverfahren
Einkristalliner Saphir
Der Einsatz eines einkristallinen Saphirs - als hochwertiges optomechanisches Material im Informationszeitalter - erfreut sich aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften wie Stabilität und optische Durchlässigkeit zunehmender Beliebtheit.
Probleme bei der Saphirbearbeitung
- Saphir besitzt die Eigenschaft extrem hoher Härte, aber sehr geringer Schlagfestigkeit.
- LED-Chips verfügen über die obige Struktur, aber da das Saphir-Substrat spannungsanfällig ist, besteht das Risiko, dass es leicht beschädigt wird.
- Aufgrund dieser inhärenten Eigenschaft kann der Wafer nicht mit einer Diamantscheibe in Würfel geschnitten werden. Zu diesem Zweck wendet man die Ritzmethode an.
- Um eine geeignete Waferdicke für das Ritzen zu fertigen, müssen wir die Rückseite schleifen, und anschließend läppen und polieren.
- Weil die Endstärke des Wafers etwa 80 µm beträgt, ist sie sehr schwach und es ist extrem wichtig, zu vermeiden, dass sie bricht.
- Da dieses Schleifen/Läppen/Polieren die Endfertigungsschritte sind, haben sie einen großen Einfluss auf den Ertrag.
- Diese Endbearbeitungsvorgänge erfordern Maschinen und Verfahren von hoher Genauigkeit, hoher Effizienz und hoher Stabilität in der Herstellungsmethode.
Kemet hat eine Reihe Läppscheiben aus Metallverbundstoffen (Composite) entwickelt, um die Läpp- und Poliervorgänge zu verkürzen und die Anzahl der Ausschussteile zu verringern.
Kemet-Composite-Läppscheibe SP2 Kupfer
Dies ist die beliebteste Scheibe für das Saphirläppen
Die Kemet-Composite-Läppscheibe SP2 Kupfer besteht aus einem Metall/Harzverbundstoff, der Kupferpulver in feiner Körnung enthält. Sie wurde für den Saphirläppmarkt entwickelt, um wiederholbaren Materialabtrag von bis zu 2 µm pro Minute zu erzielen.
Weitere Scheiben für das Saphirläppen:
Kemet- Composite-Läppscheibe SP3 Kupfer
Diese ist ein härteres Modell der Kemet-Composite-Läppscheibe SP2 Kupfer für schnelleren Materialabtrag.
Kemet-Composite-Läppscheibe XJ2
Diese Scheibe leistet den schnellsten Materialabtrag.
Kemet-Composite-Läppscheibe XP
Langsamerer Materialabtrag als die Kemet SP3 Kupfer, aber mit besserem Ra-Wert. Die Polierscheiben werden aus einer homogenen Mischung aus Kunstharzen, Kupferpulver und anderen Materialien gefertigt. Die Kemet XP-Scheibe eignet sich für das Polieren einer großen Palette an Materialien.
| Kemet-Scheibe | Merkmale | Relativer Abtrag im Vergleich zu reinem Kupfer | Typische Oberflächengüte (Ra) |
|---|---|---|---|
| reines Kupfer | 1 | 5.6nm | |
| Kemet Kupfer SP2 | guter Abtrag und Ra-Wert, leicht zu nuten | 1.25 | 6.3nm |
| Kemet Kupfer SP3 | Besserer Abtrag, aber schlechterer Ra-Wert. Schwieriger zu nuten | 1.6 | 8.1nm |
| Kemet XP | Besserer Abtrag und guter Ra-Wert. Schwieriger zu nuten | 1.5 | 5.5nm |
| Kemet XJ2 | bester Abtrag, aber schlechterer Ra-Wert, leicht zu nuten | 1.7 | 10.6 nm |
Kemet-Composite-Scheibe SP2 Eisen
Diese Scheibe wird als Alternative zu der Kemet-Kupferscheibe SP2 eingesetzt, wo das Kupfer nicht mit dem 'Sapphire Wafer Egg' zur Fertigung von blau/grünen LEDs in Kontakt kommen darf.
Die Kemet-Eisen-Scheibe SP2 besteht aus einem Metall/Harzverbundstoff, der Eisenpulver in feiner Körnung enthält. Sie wurde für den Saphirläppmarkt entwickelt, um wiederholbaren Materialabtrag zu erzielen.
Kemet-Composite-Scheibe XL
Die Polierscheibe, die eine hervorragende Oberflächengute erzeugt, z.B. wenn mit der Diamantemulsion 3 µm gearbeitet wird Ra = 1,4 nm
Kemet-Composite-Polierscheibe XL liefert guten Materialabtrag und eine hochwertige Oberflächengüte und Ebenheit beim Einsatz mit Kemet-Diamantemulsionen.
Typische Saphir-Polierverfahren
Saphirsubstrate
- Doppelseitiges Läppen mit Borcarbid-Schleifmitteln Korn 240 auf Gusseisenscheiben, um die erforderliche Stärke und Oberflächenrauigkeit zu erlangen.
- Einseitiges Läppen mit der Kemet SP2-Scheibe mit entweder Diamantemulsion 3 oder 6 µm.
- Einseitiger CMP-Prozess mit Polyurethan oder poromerischen Pads mit kolloidalen Siliziumdioxid-Emulsionen.
MOCVD
- Einseitiges Diamantscheibenschleifen (auch bekannt als Rückseitenschleifen).
- Einseitiges Läppen mit der Kemet-Scheibe SP2 mit Diamantemulsionen von 3 oder 6 µm (bei dieser Anwendung brechen die meisten LED-Hersteller nach diesem Verfahrensschritt ab).
Telefondisplayglas, Armbanduhrengläser und Fenster
- Doppelseitiges Läppen entweder mit Borcarbid-Schleifmittel Korn 400 auf Gusseisenscheiben oder Feinschleifscheiben.
- Ein- oder doppelseitiges maschinelles Verfahren mit Kemet-Kupferscheiben SP2 mit 3 oder 6 µm Diamantemulsionen.
- Ein- oder doppelseitiger CMP-Prozess mit Polyurethan oder poromerischen Pads mit kolloidalen Siliziumdioxid-Emulsionen.
