半导体业用高效精密磨具的国产化进程

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1、半导体业用高效精密磨具的国产化进程1,21,21,2刘明耀陈峰邱丽花（1、郑州磨料磨具磨削研究所2、国家超硬材料及制品工程技术研究中心河南郑州450013）摘要本文介绍了“十五”以来半导体行业高效精密加工用金刚石磨具以及相关配套产品的国产化情况，包括产品品种、型号规格、应用实例等。关键词半导体；集成电路；分立器件；砂轮；超薄；减薄；吸盘；修整板随着我国半导体行业的快速发展，金刚石磨具的应用越来越多，其中包括：硅片制造过程中硅棒外圆磨砂轮、切片用内圆切割片、硅片倒角砂轮；集成电路、分立器件制造过程中背

2、面或正面硅片减薄砂轮、封装前分割用划片砂轮、封装后分割用超薄切割砂轮、CMP抛光垫修整盘等。这些产品不但制造精度高，而且内在质量、使用性能（加工效率、加工质量、使用寿命等）要求也远高于一般机械加工。我国磨料磨具行业的整体技术与国外发达国家相比，存在着相当大的差距，半导体行业用高效精密金刚石砂轮基本依赖进口。由于进口砂轮不但价格高，而且订货周期长，售后服务不便，在一定程度上影响了我国半导体行业的发展。郑州磨料磨具磨削研究所是我国磨料磨具行业唯一的综合性研究开发机构，建于1958年，长期以来，承担着我国

3、磨料磨具行业技术与新产品的研究开发、磨削理论的研究、专用设备仪器的研究开发、1技术标准的研究制订、理化性能检测技术的研究开发、技术发展规划的研究制订、技术情报的收集与分析研究等基本任务。中国的第一颗人造金刚石以及众多填补国内空白的金刚石磨具均由我所研究开发成功。国家超硬材料及制品工程技术研究中心、超硬材料协会、国家磨料磨具质量监督检验中心、全国磨料磨具标准化技术委员会均依托我所设立。1999年我国科技管理体制改革，我所转制成为集科研、生产、销售与服务于一体的新型科技型企业。“十五”期间，我所确立了以

4、集成电路产业为主要服务对象的开发目标，开展了集成电路制造等行业用高效精密金刚石磨具的国产化研究工作。现已开发成功并已批量投放市场的产品有：高精度超薄切割砂轮、硅片减薄砂轮、砂轮修整板以及配套使用的微孔陶瓷吸盘四个系列产品。这些产品的使用性能均达国外同类产品水平，能与进口设备配套使用，满足生产工艺要求。高精度超薄切割砂轮荣获中国机械工业科学技术奖二等奖，并被国家科技部批准为国家重点新产品。一、高精度超薄切割砂轮该系列产品主要应用于集成电路及电子元器件的精密微细加工（切断与开槽），具有切缝小、加工精度高

5、、工件表面质量好及材料利用率高等特点。我所于2000年组织该产品的开发，2001年开发成功金属结合剂1A8整体型和树脂结合剂1A1R基体型产品，并于2002年批量投放市场。随着市场的不断扩大，该产品品种、型号规格逐渐完善，形成了完整的产品体系。按结合剂种类来分，有金属结合剂（代号M）和树脂结合剂（代号2B）两类，其中，金属结合剂对磨粒的把持强度高，耐磨、形状保持性好、使用寿命长，适用于高速、窄切缝、粗加工以及加工型面精度要求高的场合（如开槽）。树脂结合剂对磨粒的把持强度较低、耐热性较差，但其自锐性好

6、，且弹性好，具有一定的抛光性能，适用于低速、切缝较宽及加工表面质量要求高的场合（如精加工）。按结构形式来分，有整体型（1A8）和基体型两类，整体型厚度较薄，适用于窄切缝、小切深的加工。基体型刚性好，适用于大切深、尺寸精度要求高的加工。另外，按工作层有无水槽，又可分带水槽型和不带水槽型。带水槽型有利于排屑、冷却，适用于走刀速度快、切深大、易发热的加工。图1、1A8整体型超薄切割砂轮图2、1A1基体型超薄切割砂轮3图3、1A1R基体型超薄切割砂轮图4、1A8/2整体－水槽型超薄切割砂轮图5、1A1/5基

7、体－水槽型超薄切割砂轮图6、1A1/6基体－水槽型超薄切割砂轮4图7、1B1基体型超薄切割砂轮根据结合剂种类与结构形式的不同，产品规格范围有所差别（D－外经，T－厚度）：金属整体型：D4.5-152.4mm，T≥0.08mm；树脂整体型：D4.5-152.4mm，T≥0.08mm；金属基体型：D30.0-203.2mm，T≥0.25mm；树脂基体型：D30.0-305.0mm，T≥0.20mm。根据结构形式的不同，厚度尺寸公差：整体片可达±0.002mm，基体片可达±0.005mm；孔径均为H6、H

8、7。该系列产品的用途较广，以下仅举几例：1）金属结合剂1A8型切割砂轮砂轮规格：M1A8：58D×0.26T×40H切割对象：BGA，工件厚度1.1mm，切深1.2~1.3mm使用效果：砂轮耐用度：3500m，切缝崩口<0.02mm2）树脂结合剂1A8型切割砂轮砂轮规格：B1A8：56D×0.08T×25.4H切割对象：石英晶体，工件厚度0.5mm，切深0.3mm使用效果：砂轮耐用度：1000m，切缝崩口<0.015mm3）金属结合剂1A1型切割砂轮（组合刀具，每组4