技术领域
[0001] 本
发明涉及研磨
抛光技术领域，尤其涉及一种树脂
研磨盘。
背景技术
[0002] 蓝
宝石以硬度高、透光性好及化学稳定等优点，被广泛用于
半导体照明、智能穿戴设备窗口及精密仪器元件等领域。与此同时，其表面加工技术的要求也越来越高。一方面，蓝宝石的应用领域均要求其具有良好的表面
质量和
精度；另一方面，蓝宝石具有较高的硬度、脆性和化学
稳定性，属于难加工材料。
[0003] 目前，单晶蓝宝石片加工难点主要在研磨和抛光两道工序。其中，研磨过程不但是提高精度的关键，还是获得良好整盘平整度和晶片表面质量、减少抛光工序压
力的重要因素，因此成为领域内各高校学者和企业技术人员争相研究的热点。
[0004] 现阶段常用的研磨方案通常是以某种基质的载盘(如
铜盘、
锡盘、
铁盘等)搭载游离
磨料(如金刚石、
碳化
硅或碳化
硼等)在聚
氨酯研磨垫上对晶片进行单面或双面研磨，但这种方案往往不能兼顾研磨效率与表面质量，或因成本高而只能用于特定产品。为了在蓝宝石研磨工序中获得较好的材料去除率和表面质量，研究人员尝试用固结金刚石磨具研磨蓝宝石晶片。
[0005] 目前，固结金刚石磨具研磨蓝宝石晶片的工艺还不够成熟，主要原因是固结磨具研磨时耐热性差、且脱落的金刚石磨粒易造成晶片划伤，因此，如何提高固结金刚石磨具耐热性，且降低磨粒脱落概率，是重要研究方向。
发明内容
[0006] 基于背景技术存在的问题，本发明提出了一种树脂研磨盘，其自锐性和耐热性好，磨削效率高，且能降低磨粒脱落概率，使磨料获得良好的表面质量。
[0007] 本发明提出了一种树脂研磨盘，包括基体层和磨料层，所述磨料层原料按重量份包括金刚石25-35份、CBN 10-15份、
氧化
铝空心球15-35份、改性
酚醛树脂9-28份、
石墨5-7份、聚四氟乙烯粉2-4份、核桃壳粉0.5-3份、
硬脂酸1-3份、邻苯二
甲酸二丁酯0.5-1.5份。
[0008] 优选地，所述基体层和磨料层通过粘结剂粘接。
[0009] 优选地，所述金刚石和CBN的粒径都为10-300um。
[0010] 优选地，所述氧化铝空心球的粒径为100-200um。
[0011] 优选地，所述改性酚醛树脂按如下工艺制备：
[0012] S1、将酚醛树脂、
对甲苯磺酸和
磷酸混合，搅拌40-60min，升温至98-105℃，保温反应2.5-3.5h；然后升温至185-195℃，保温反应2-4h，得到
固化产物a；
[0013] S2、将纳米SiO2分散于无
水乙醇中，加入硅烷
偶联剂KH550，
超声波振荡70-90min，然后加入固化产物a和NaOH，升温至60-70℃，保温反应40-60min；然后升温至90-100℃，保温反应2-4h，
真空蒸馏出乙醇，得到改性酚醛树脂。
[0014] 优选地，S1中，酚醛树脂、对甲苯磺酸和磷酸的质量比为50-70:2-4:3-4。
[0015] 优选地，S2中，纳米SiO2的粒径在1-100nm之间。
[0016] 优选地，S2中，纳米SiO2、固化产物a、NaOH和硅烷偶联剂KH55的质量比为1-5:80-100:1-6：0.5-2。
[0017] 本发明以金刚石和CBN为磨料，并填充氧化铝空心球，造成固结磨料的致密化程度降低，也使研磨盘抗折强度大幅度降低，同时，氧化铝空心球能均匀分布在改性酚醛树脂中，为研磨盘磨削提供良好的容屑、排屑能力，配合加入少量的石墨，在保证研磨盘结合强度的同时使研磨盘气孔率最大化，以进一步为研磨盘磨削提供良好的容屑、排屑能力，提高材料去除率和磨料的表面质量；本发明以磷酸和纳米SiO2双改性酚醛树脂作为结合剂，将磨粒牢固地把持在磨具中，并且能牢固地粘结在基体上，既使磨料不易过早脱落，又防止结合剂与基体分离，且能提高研磨盘的结合强度和
热稳定性并保证生产安全；这是因为，纳米SiO2颗粒尺寸小，
比表面积大，表面能高，表面严重的配位不足等，使其易与树脂中的氧起键合作用，提高分子间的键力；磷酸改性后，在酚醛树脂分子中引入了键能较高的P-O-C和P＝O键，使酚醛树脂形成了热稳定性较高的杂环结构并提高了树脂的
芳香性，降低了树脂在高温下的分解量，从而使其耐热性和力学性能得到改善，同时纳米SiO2的小尺寸效应和宏观量子隧道效应使其产生淤渗作用，可以深入到树脂的不饱和键附近，并和不饱和键的
电子云发生作用，进而使树脂的大分子互相结合成为立体网状，从而大幅度提高树脂的强度和热稳定性，进而提高研磨盘的结合强度降低磨粒脱落概率并且增强热稳定性保证生产安全。
具体实施方式
[0018] 下面，通过具体
实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0019] 实施例1
[0020] 一种树脂研磨盘，包括基体层和磨料层，所述基体层和磨料层通过粘结剂粘接，所述磨料层原料按重量份包括金刚石25份、CBN 15份、氧化铝空心球15份、改性酚醛树脂28份、石墨5份、聚四氟乙烯粉4份、核桃壳粉0.5份、硬脂酸3份、邻苯二甲酸二丁酯0.5份；
[0021] 改性酚醛树脂的制备：
[0022] S1、将酚醛树脂、对甲苯磺酸和磷酸混合，搅拌40min，升温至105℃，保温反应2.5h；然后升温至195℃，保温反应2h，得到固化产物a；所述酚醛树脂、对甲苯磺酸和磷酸的质量比为70:2:4；
[0023] S2、将纳米SiO2分散于无水乙醇中，加入硅烷偶联剂KH550，
超声波振荡70min，然后加入固化产物a和NaOH，升温至70℃，保温反应40min；然后升温至100℃，保温反应2h，真空蒸馏出乙醇，得到改性酚醛树脂；所述纳米SiO2的粒径在1-100nm之间；所述纳米SiO2、固化产物a、NaOH和硅烷偶联剂KH55的质量比为1:100:1：2。
[0024] 实施例2
[0025] 一种树脂研磨盘，包括基体层和磨料层，所述基体层和磨料层通过粘结剂粘接，所述磨料层原料按重量份包括金刚石35份、CBN 10份、氧化铝空心球35份、改性酚醛树脂9份、石墨7份、聚四氟乙烯粉2份、核桃壳粉3份、硬脂酸1份、邻苯二甲酸二丁酯1.5份；
[0026] 改性酚醛树脂的制备：
[0027] S1、将酚醛树脂、对甲苯磺酸和磷酸混合，搅拌60min，升温至98℃，保温反应3.5h；然后升温至185℃，保温反应4h，得到固化产物a；所述酚醛树脂、对甲苯磺酸和磷酸的质量比为50:4:3；
[0028] S2、将纳米SiO2分散于无水乙醇中，加入硅烷偶联剂KH550，超声波振荡90min，然后加入固化产物a和NaOH，升温至60℃，保温反应60min；然后升温至90℃，保温反应4h，真空蒸馏出乙醇，得到改性酚醛树脂；所述纳米SiO2的粒径在1-100nm之间；所述纳米SiO2、固化产物a、NaOH和硅烷偶联剂KH55的质量比为5:80:6：0.5。
[0029] 实施例3
[0030] 一种树脂研磨盘，包括基体层和磨料层，所述基体层和磨料层通过粘结剂粘接，所述磨料层原料按重量份包括金刚石28份、CBN 13份、氧化铝空心球17份、改性酚醛树脂25份、石墨5份、聚四氟乙烯粉4份、核桃壳粉1份、硬脂酸1.2份、邻苯二甲酸二丁酯0.7份；
[0031] 改性酚醛树脂的制备：
[0032] S1、将酚醛树脂、对甲苯磺酸和磷酸混合，搅拌45min，升温至100℃，保温反应2.7h；然后升温至187℃，保温反应2.3h，得到固化产物a；所述酚醛树脂、对甲苯磺酸和磷酸的质量比为55:2:3；
[0033] S2、将纳米SiO2分散于无水乙醇中，加入硅烷偶联剂KH550，超声波振荡75min，然后加入固化产物a和NaOH，升温至61℃，保温反应43min；然后升温至93℃，保温反应2h，真空蒸馏出乙醇，得到改性酚醛树脂；所述纳米SiO2的粒径在1-100nm之间；所述纳米SiO2、固化产物a、NaOH和硅烷偶联剂KH55的质量比为12:84：2：0.8。
[0034] 实施例4
[0035] 一种树脂研磨盘，包括基体层和磨料层，所述基体层和磨料层通过粘结剂粘接，所述磨料层原料按重量份包括金刚石33份、CBN 11份、氧化铝空心球30份、改性酚醛树脂10份、石墨7份、聚四氟乙烯粉2份、核桃壳粉2份、硬脂酸2.2份、邻苯二甲酸二丁酯1.2份；
[0036] 改性酚醛树脂的制备：
[0037] S1、将酚醛树脂、对甲苯磺酸和磷酸混合，搅拌54min，升温至102℃，保温反应3.2h；然后升温至192℃，保温反应3h，得到固化产物a；所述酚醛树脂、对甲苯磺酸和磷酸的质量比为64:3:4；
[0038] S2、将纳米SiO2分散于无水乙醇中，加入硅烷偶联剂KH550，超声波振荡86min，然后加入固化产物a和NaOH，升温至68℃，保温反应56min；然后升温至97℃，保温反应3h，真空蒸馏出乙醇，得到改性酚醛树脂；所述纳米SiO2的粒径在1-100nm之间；所述纳米SiO2、固化产物a、NaOH和硅烷偶联剂KH55的质量比为3:90:4：1.4。
[0039] 实施例5
[0040] 一种树脂研磨盘，包括基体层和磨料层，所述磨料层原料按重量份包括金刚石25-35份、CBN 10-15份、氧化铝空心球15-35份、改性酚醛树脂9-28份、石墨5-7份、聚四氟乙烯粉2-4份、核桃壳粉0.5-3份、硬脂酸1-3份、邻苯二甲酸二丁酯0.5-1.5份。
[0041] 实验例1
[0042] 检测实施例1-5制备的树脂研磨盘的耐热性能，结果显示实施例1-5制备的树脂研磨盘的
热分解温度均超过400℃，耐热性能优异。
[0043] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
