Инженеры РТУ МИРЭА ускорили обработку сапфира в несколько раз

Специалисты Инжинирингового центра РТУ МИРЭА оптимизировали шлифование монокристаллического сапфира, перейдя от свободного абразива к связанному алмазному инструменту. Это позволило увеличить скорость съёма материала до 6,5 раз, сократить глубину дефектного слоя на 30–40% и снизить шероховатость до менее 0,07 мкм. Разработка критически важна для производства подложек светодиодов, лазеров и СВЧ-микроэлектроники. Об этом сообщает научный портал «Научная Россия». Сапфир — один из самых твёрдых материалов, его традиционная обработка свободным абразивом оставляет глубокий трещиноватый слой (до 80–120 мкм), что требует длительной и дорогой полировки. Учёные РТУ МИРЭА предложили заменить свободный абразив на связанный алмазный инструмент, где алмазные зёрна жёстко закреплены в матрице. Это переключает режим разрушения с ударного на сдвиговое микрорезание. Трёхступенчатый цикл с постепенным уменьшением зерна позволил достичь высокой производительности и микроскопической шероховатости. Для черновой обработки лучший результат показал термостабилизированный инструмент с крупным зерном — он снимал материал почти в 6,5 раз быстрее аналогов. Для финишной обработки оптимальным оказался инструмент с графитовыми добавками, улучшающими отвод тепла. Уменьшение повреждённого слоя критично для тонких пластин (менее 200 мкм), используемых в СВЧ-микроэлектронике: микротрещины могут привести к разрушению на последующих этапах. Технология уже представлена на конференции «Перспективные материалы и технологии» и готова к внедрению в производство полупроводниковых подложек и оптических компонентов. «Особенно важно, что уменьшение нарушенного слоя повышает механическую прочность тонких приборных пластин. Для пластин толщиной менее 200 мкм, которые используются в современной СВЧ-микроэлектронике, это критически важно — микротрещины могут привести к разрушению при последующих технологических операциях. Наша технология сокращает время финишной полировки и снижает риск брака. Сейчас мы продолжаем оптимизацию составов инструментов для финишного шлифования», — рассказал кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник Инжинирингового центра РТУ МИРЭА Виктор Кадомкин.