一种金属基板抛光方法 |
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| 申请号 | CN202311839606.X | 申请日 | 2023-12-28 | 公开(公告)号 | CN117845317A | 公开(公告)日 | 2024-04-09 |
| 申请人 | 福建晶安光电有限公司; | 发明人 | 周志豪; 江金鹏; 王海呈; 李贤途; 林宗民; 陈志彬; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及 半导体 技术领域，提供一种金属 基板 抛光 方法，至少包括预 研磨 步骤，采用机械研磨工艺对所述金属基板进行表面平整化加工； 电解 抛光步骤，使用电解抛光设备对金属基板进行电解抛光，所述电解抛光设备包括 电解槽 、置于电解槽内的阴 电极 以及用于夹持金属基板的阳电极；于所述电解槽内加入电解液，将阳电极夹持在金属基板的平边区范围内，并将金属基板置入电解液中进行抛光；平边形成步骤，去除平边区以使得金属基板边缘形成呈直线的平边；清洗步骤。通过上述步骤能够有效减少抛光时长的同时得到良好的抛光表面 质量 ，降低成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种金属基板抛光方法，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种金属基板抛光方法技术领域背景技术[0002] 发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)为半导体发光元件，通常是由如GaN、GaAs、GaP、GaAsP等半导体制成，其核心是具有发光特性的PN结。LED具有发光强度大、效率高、体积小、使用寿命长等优点，被认为是当前最具有潜力的光源之一。 [0003] 现有的发光二极管通常是GaN等材料生长于蓝宝石上，之后分离蓝宝石，将材料转移到散热性良好的金属基板上，实现衬底转移以及芯片键合，做散热及导电等作用，金属基板需要经过研磨、抛光等工艺来得到适合芯片键合的表面，而抛光不完全或存在缺陷则容易使得键合表面的芯片存在脱落等风险。因此，一般金属基板的抛光制程需较长的时间作业，以得到完整良好的表面粗糙度，现有技术中通常采用化学机械抛光(CMP)的方式进行3h以上的抛光。也由于抛光制程的长时间加工，使得在量产时所需的机台设备数量增加，投资成本大增。因此，如何进行抛光制程以快速、有效得到具有较好表面质量的金属基板成为一大难题。 发明内容[0004] 为解决上述现有技术中金属基板抛光存在的至少一个不足，本发明提供一种金属基板抛光方法，包括预研磨步骤；提供一金属基板，所述金属基板边缘表面具有用于定位金属基板的平边区；采用机械研磨工艺对所述金属基板进行表面平整化加工；电解抛光步骤；使用电解抛光设备对金属基板进行电解抛光，所述电解抛光设备包括电解槽、置于电解槽内的阴电极以及用于夹持金属基板的阳电极；于所述电解槽内加入电解液，将阳电极夹持在金属基板的平边区范围内，并将金属基板置入电解液中进行抛光；平边形成步骤；去除平边区以使得金属基板边缘形成呈直线的平边；清洗步骤；对金属基板进行清洗以得到成品。 [0005] 基于上述，与现有技术相比，本发明提供的金属基板抛光方法结合预处理、电解抛光和精抛光等步骤能够有效减少抛光时长的同时得到良好的抛光表面质量，降低成本。 [0006] 本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 附图说明[0007] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。 [0008] 图1为本发明一实施例提供的金属基板抛光方法的步骤流程图； [0009] 图2为本发明一实施例提供的金属基板主视示意图； [0010] 图3为本发明一实施例提供的阳电极夹持金属基板的局部主视示意图； [0011] 图4为本发明一实施例提供的电解抛光设备的主视示意图； [0012] 图5为本发明一实施例提供的电解抛光设备的俯剖视示意图； [0013] 图6为本发明一实施例提供的去除平边区后的金属基板的主视示意图。 [0014] 附图标记： [0015] 10‑金属基板；10a‑平边区；10b‑非平边区；S‑平边；20‑电解抛光设备；21‑电解槽；22‑阴电极；23‑阳电极。 具体实施方式[0016] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0017] 在本发明的描述中，需要说明的是，本发明所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本发明的限制；应进一步理解，本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确如此定义之外。 [0018] 为达本发明中的至少一个优点或其他优点，本发明一实施例提供一种金属基板抛光方法，所述金属基板抛光方法至少包括以下步骤： [0019] 预研磨步骤；提供一金属基板10，所述金属基板10边缘表面具有用于定位金属基板10的平边区10a；采用机械研磨工艺对所述金属基板10进行表面平整化加工； [0020] 电解抛光步骤；使用电解抛光设备20对金属基板10进行电解抛光，所述电解抛光设备20包括电解槽21、置于电解槽21内的阴电极22以及用于夹持金属基板10的阳电极23；于所述电解槽21内加入电解液，将阳电极23夹持在金属基板10的平边区10a范围内，并将金属基板10置入电解液中进行抛光； [0021] 平边形成步骤；去除平边区10a以使得金属基板10边缘形成呈直线的平边S； [0022] 清洗步骤；对金属基板10进行清洗以得到成品。 [0023] 上述步骤能够有效减少抛光时长的同时得到良好的抛光表面质量，降低研磨的成本。 [0024] 在一些实施例中，在预研磨步骤之前，还包括通过冲压、切割工艺形成圆形的金属基板10，所述金属基板10的材料为钼、铜、锌或钨铜合金，所述金属基板10的厚度介于60～300μm，以便于金属基板10应用在半导体器件中起到良好作用。 [0025] 在一些实施例中，在所述预研磨步骤中，先使用氧化铝粉液进行粗磨，再使用碳化硅粉液进行细磨；所述预研磨步骤所移除的金属基板10厚度介于20～30μm；通过该步骤可以得到具有均匀粗糙度的金属基板10。 [0027] 在一些实施例中，在电解抛光时，所述电解液的温度为50～70℃，所述电解抛光设备20所施加的电压值为10～12V，所述电解抛光设备20的电解抛光时间为120～180s；所述电解抛光步骤所移除的金属基板10厚度介于15～20μm。通过电解抛光步骤可以使得金属基板10表面具有一定光亮，极大缩短后续的抛光时长。 [0028] 在一些实施例中，所述阴电极22呈环状布置于所述电解槽21中，所述金属基板10置于环状的所述阴电极22内进行抛光；所述阴电极22的材料为不锈钢或铅。通过环状设计的阴电极22能够保证阴电极22和金属基板10之间的电场更为均匀，使得电解抛光更均匀，金属基板10表面质量更高。 [0029] 在一些实施例中，所述阳电极23与所述阴电极22的间距W1介于3～8cm，具体可基于金属基板10数量进行设计，在此不做限定。 [0030] 在一些实施例中，在平边形成步骤中，通过剪冲工艺将所述金属基板10边缘的平边区10a去除，并使用磨轮或砂纸对金属基板10边缘的毛刺进行去除修整。其中，通过平边区10a的去除，可以保证金属基板10在后续制程中利用平边S进行定位。 [0031] 在一些实施例中，在所述电解抛光步骤后，若金属基板10的表面粗糙度大于预设粗糙度，则所述金属基板10抛光方法还包括执行于电解抛光步骤之后的精抛光步骤，采用化学机械抛光工艺对金属基板10进行精抛光。 [0032] 在一些实施例中，在所述精抛光步骤中，所述抛光液包含SiO2，抛光时间为60～90min，所述精抛光步骤所移除的金属基板10厚度介于0.5～1μm。通过精抛光步骤可以将金属基板10表面进一步修整成合适成品的光洁亮面。 [0034] 在一些实施例中，位于所述开边区上的所述金属基板10表面边缘到所述平边S的最大尺寸D1介于2.2～2.5mm，以便于后续制程利用平边S对金属基板10的定位。 [0035] 在一些实施例中，所述阳电极23在所述金属基板10上的夹持部位的最大宽度D2介于0.5～1mm，以避免电解抛光的无效区域过大。 [0036] 在一些实施例中，所述阳电极23在金属基板10上的夹持部位到所述平边S的最小距离D3介于0.7～1.2mm，避免夹持部位过于靠近平边S而造成金属基板10上非平边区10b的部分区域电解抛光无效的现象。 [0037] 在一些实施例中，所述金属基板10的尺寸介于90～200mm，所述平边S的长度L介于25～50mm。 [0038] 以下将结合本发明实施例中的附图，通过多种具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。 [0039] 请参阅图1，本实施例提供的金属基板10抛光方法至少包括步骤：所述金属基板10抛光方法至少包括以下步骤： [0040] S1，预研磨步骤；提供一金属基板10，所述金属基板10边缘表面具有用于定位金属基板10的平边区10a；采用机械研磨工艺对所述金属基板10进行表面平整化加工。 [0041] 金属基板10的材质为应用于半导体器件作为基材的材质，具体根据实际半导体器件所需材质进行选择即可，例如金属基板10的材料为钼、铜、锌或钨铜合金。作为示例，本实施例优选金属基板10为钼片，由于钼金属具有良好的导热性能，因此可以作为半导体功率器件的散热底材。金属基板10的形状和尺寸可以根据实际半导体器件所需形状和尺寸进行设计，在此不做限定。如图2所示，本实施例优选金属基板10为圆形，金属基板10直径例如是4寸或6寸或介于90～150mm，金属基板10的厚度介于60～300μm。因此，在预研磨步骤前，还可以通过对压制后的方形金属基板10进行冲压、激光、线切割等工艺制程来形成圆形的金属基板10。 [0042] 其中，为了便于后续制作半导体器件中对金属基板10进行定位，所述金属基板10的表面设计有用于后续定位的平边区10a和除平边区10a以外的非平边区10b，其中平边区10a设计在金属基板10的边缘，在平边区10a去除后，使得最终使用在半导体器件上的金属基板10边缘具有一呈直线的平边S，即该平边S就可以用于后续制程的坐标定位。如图2所示，较佳地，位于所述开边区上的所述金属基板10表面边缘到所述平边S的最大尺寸D1介于 2.2～2.5mm，当所述金属基板10的尺寸介于90～200mm，所述平边S的长度L介于25～50mm。 [0043] 在预处理步骤中，先使用氧化铝粉液进行粗磨，再使用碳化硅粉液进行细磨；所述预研磨步骤所移除的金属基板10厚度介于20～30μm。较佳地，氧化铝粉液的配比可以是氧化铝粉10kg、分散剂0.5L、水10L；同样，碳化硅粉液的配比可以是碳化硅粉10kg、分散剂0.5L、水10L。在研磨后进行清洗，以去除金属基板10表面粉粒、油脂等污染物残留，获得具有均匀粗糙度的金属基板10。 [0044] S2，电解抛光步骤；使用电解抛光设备20对金属基板10进行电解抛光，所述电解抛光设备20包括电解槽21、置于电解槽21内的阴电极22以及用于夹持金属基板10的阳电极23；于所述电解槽21内加入电解液，将阳电极23夹持在金属基板10的平边区10a范围内，并将金属基板10置入电解液中进行抛光。 [0045] 作为示例，电解抛光设备20还包括搅拌装置和加热感温装置，以用于搅拌电解液和使得电解液保持一定温度，便于电解抛光。其中，电解液包括磷酸和硫酸，所述磷酸的浓度为84％～86％，所述硫酸的浓度为96％～98％，所述磷酸和硫酸的体积配比为1:9～4:6，例如体积配比可以是磷酸占60％、硫酸占40％。 [0046] 进一步地，如图4所示，阳电极23用于夹持金属基板10，阴电极22直接置入电解液中，阳电极23和阴电极22连接电源供应器。阴电极22的材质可以是不被腐蚀的铅板或不锈钢板。为了保证电解抛光的均匀性，如图5所示，所述阴电极22呈环状布置于所述电解槽21中，所述金属基板10置于环状的所述阴电极22内进行抛光。较佳地，所述阳电极23与所述阴电极22的间距W1介于3～8cm，具体可基于金属基板10数量进行设计，在此不做限定。所述阴电极22的材料为不锈钢或铅。即电解抛光时，阴电极22环绕包覆在电解槽21中，使得电场均匀分布在阴电极22内。通过环状设计的阴电极22能够保证阴电极22和金属基板10之间的电场更为均匀，使得电解抛光更均匀，金属基板10表面质量更高。应当说明的是，阴电极22的结构并不局限于如图5所示为中空的矩形条状结构，还可以根据实际金属基板10形状设计成其他能够使得电场分布均匀的结构。 [0047] 此外，阳电极23将夹持在金属基板10的平边区10a内，由于阳电极23与金属基板10相接触夹持，使得夹持部位及附近区域无法进行电解抛光，即该无法电解抛光的区域为无效区域。本实施例通过将无效区域控制在平边区10a范围内，利用了后续平边区10a的去除来同步去除该无效区域，有效保证了金属基板10抛光的质量。 [0048] 在一些可选的实施方式中，如图3所示，所述阳电极23在所述金属基板10上的夹持部位的最大宽度D2介于0.5～1mm，以避免电解抛光的无效区域过大。所述阳电极23在金属基板10上的夹持部位到所述平边S的最小距离D3介于0.7～1.2mm，避免夹持部位过于靠近平边S而造成金属基板10上非平边区10b的部分区域电解抛光无效的现象。 [0049] 作为示例，在电解抛光时，所述电解液的温度为50～70℃，所述电解抛光设备20所施加的电压值为10～12V，所述电解抛光设备20的电解抛光时间为120～180s；所述电解抛光步骤所移除的金属基板10厚度介于15～20μm。通过电解抛光步骤可以使得金属基板10表面具有一定光亮，极大缩短后续的抛光时长。 [0050] S3，平边形成步骤；去除平边区10a以使得金属基板10边缘形成呈直线的平边S。 [0051] 如图6所示，通过剪冲工艺将所述金属基板10边缘的平边区10a去除，并使用磨轮或砂纸对金属基板10边缘的毛刺进行去除修整，还可以进行金属基板10边缘倒边。其中，可采用1000目以上粒度的磨轮或砂纸进行修整。通过平边区10a的去除，可以保证金属基板10在后续制程中利用平边S进行定位。 [0052] S4，精抛光步骤；采用化学机械抛光工艺对金属基板10进行精抛光。 [0053] 由于不同电解抛光条件会影响金属基板10在电解抛光后形成不同的表面粗糙度，因此，若步骤S3中的电解抛光步骤使得金属基板10小于等于预设粗糙度时，说明已经达到要求的预设粗糙度，则无需进行精抛光步骤；若步骤S3中的电解抛光步骤使得金属基板10大于预设粗糙度时则执行步骤S4的精抛光步骤以得到预期的金属基板10表面粗糙度。例如，预设粗糙度为60nm，若电解抛光步骤得到的金属基板10的表面粗糙度大于60nm，则对金属基板10进行精抛光步骤以得到预期要求的粗糙度。 [0054] [0055] 如上表所示为6个实施例中金属基板10在不同电解抛光条件进行电解抛光后所得到的不同表面粗糙度，可以看出，本发明中仅需120‑180s的电解抛光时间便可以得到表面粗糙度低于80nm的金属基板10，进一步地，当电解抛光后表面粗糙度大于60nm时，还需要精抛光，尽量将表面粗糙度控制在60nm之内，当电解抛光后表面粗糙度小于60nm时，就不需要精抛光。当然，具体预设粗糙度的数值设定根据实际产品需求进行合理选择即可，在此不做限定。 [0056] 较佳地，所述抛光液可以包含SiO2，通过SiO2抛光液搭配不织布抛光垫对金属基板10进行精抛光，抛光时间为60～90min，所述精抛光步骤所移除的金属基板10厚度介于0.5～1μm。通过精抛光步骤可以将金属基板10表面进一步修整成合适成品的光洁亮面，使得金属基板10表面的粗糙度小于预设粗糙度。 [0057] S5，清洗步骤；对金属基板10进行清洗以得到成品。 [0058] 其中，先使用弱碱性清洗液对金属基板10进行超声波清洗，再使用去离子水多次冲洗所述金属基板10表面，以去除金属基板10表面的污渍和溶液。弱碱性清洗液为PH值在7～9之间，稀释浓度约5％～10％。 [0059] 通过上述步骤，先利用简化的预处理步骤进行研磨，再采用电解抛光和精抛光来达到表面粗糙度为低于60nm的金属基板10，相较于传统抛光方法来说，抛光时间大大缩减，能够有效降低研磨的成本，提升抛光制程的作业效率。 [0060] 另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对该权利要求的限制。 [0061] 尽管本文中较多地使用了诸如金属基板、平边区、平边、电解抛光设备、电解槽、阴电极、阳电极等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的；本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。 [0062] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。 |
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