一种半导体电极材料的加工方法与流程

本发明属于电极生产技术领域，具体涉及一种半导体电极材料的加工方法。

背景技术：

钨具有熔点高、高温强度好、热电子发射能力强等特点,很早就被用作热电子发射材料。钨基热电子发射材料是一种关键工业材料,常用作电子设备阴极和氩弧焊接电极。钨电极广泛应用于惰性气体保护焊、等离子体焊接、切割、热喷涂以及电真空等领域。

目前，采用钨电极或者钼电极制成半导体器件的研究正在发展中，如专利公开号cn103681671b《具有钨栅电极的半导体器件及其制造方法》等，但目前关于钨电极或钼电极的生产制造方法研究较少，并且由于钨电极产品受限于国家标准《电弧焊和等离子焊接、切割用钨电极》制定之前，钨电极产品相关标准主要有国际标准iso6848—2004(e)《电弧焊和切割.非自耗钨电极.分类》等标准，这使得大批量化制备电极片、低成本制作的工艺罕见。

另一方面，钼的导热性和导电性好，热膨胀系数低，通常可以做成板、棒、球等形状，但钼电极单根尺寸小，钼电极长度较短，无法批量生产大单重大规格的钼电极，易造成钼丝的质量问题，因此找寻一种成品率高、大批量制作钼电极的方法尤为重要。

目前，钼电极加工的方法是木杆原料用自制砂轮切割机φ140㎜×0.4㎜的环氧树脂砂轮片切割成所需颗粒并留研磨量，通过人工将切割好的钼电极组装在圆环里，将装好的钼电极放在加热板上加热至140℃，用混合胶粘接若干钼电极片后进行研磨工序，此方法费工费力，材料消耗大。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出了一种利用半导体电极材料制作电极片的方法。

具体是通过以下技术方案来实现的：

一种半导体电极材料的加工方法，包括如下步骤：

1)灌胶；2)切割；3)双面磨片；4)去胶；5)端面腐蚀；6)抛光。

所述半导体电极材料为钨电极材料、钼电极材料、钨钼合金中任意一种。

所述灌胶是先将混合粘胶加热调匀，制得熔融态的混合粘胶，然后将熔融态的混合粘胶灌进装有半导体电极杆的铁管中，经加压、排气，使得混合粘胶填充半导体电极杆间的缝隙。

所述混合粘胶由松香和虫胶按(4.5-5)：(3.5-4)的质量比混合后，加热至150-160℃后搅拌制成混合胶。

所述灌胶，其温度为140℃。

所述切割，其工艺条件为：切割钢线为0.16㎜的镀铜钢丝，切割砂为1000号碳化硅微粉，切割油为dx-悬浮切割油；切割砂浆由切割油、切割砂按(1～1.5)：(0.8～1)的比例混合而成，切割线速度为：0.1～0.5㎜/min。

所述去胶，是将半导体电极片放入水中加热，然后按照水：去胶材料＝10:1的质量比加入去胶材料，煮沸后保温，再用自来水冲洗至表面无杂质。

所述去胶材料为氢氧化钠。

所述端面腐蚀是采用硝酸对电极腐蚀1-2min，重复操作，清水洗净后，千分尺抽检电极，较腐蚀前高度尺寸小于0.01～0.015㎜即完成端面腐蚀。

所述抛光，其工艺条件：抛光液滚抛2-3h，抛光液由去污粉、水按(1-3)：100的质量比混合而成。本发明所述的加工方法可适用于半导体绝缘衬底材料、蓝宝石的制作。

所述半导体绝缘衬底材料为非金属超硬脆材料。

所述半导体绝缘衬底材料为陶瓷、氧化铍、硅中任意一种。

本发明先进行灌胶，使得混合粘胶填充铁管内钼(钨)杆间的缝隙，以便于保证切割后的完整性；其次，结合双面磨片的工艺，能够将切割工序留下的线痕去掉，有利于保证零件尺寸精度及端面粗糙度达到设计要求；去胶可以清除电极表面杂质，保证表面洁净度；端面腐蚀能够清除电极表层残渣、氧化层以及油污，使端面形成钎焊工艺所需的表面粗糙度，提高钎焊成品率，由于腐蚀处理，会使得电极表层残留杂质较多，因此再利用抛光技术，采用滚抛的手段能够彻底去掉氧化层，进而提高电极与铜片的钎焊质量。

有益效果：

本发明实现了标准化、批量化生产，其生产周期短，效率高。

本发明方法制备的电极片的尺寸精度高、形位公差小，零件高度尺寸可控制到±0.02mm以内，端面平行度可控在≤0.01㎜，电极两端表面粗糙度ra≤1.6μm。

本发明方法制备的电极片的焊接(铜焊)强度高；各型电极引线钎焊拉力均提高25n以上，形成的钼(钨)铜合金层增厚0.05～0.08mm，覆铜面积大于96％，抗拉力和抗酸腐蚀能力最强，烧制成品率≥98％，提高成品率，降低损耗，节约成本。

端面平行度≤0.01㎜，表面粗糙度ra≤1.6μm，钎焊拉力根据钼电极规格不同所要求的钎焊拉力也不同，一般不超过25n～98n。

附图说明

图1：灌胶前、后铁管横截面对比图；其中，左图为灌胶前铁管横截面剖面图，右图为灌胶后铁管横截面剖面图；

图2：半导体电极片切割面图；

图3：双面磨片前、后切割面对比图；其中，左图为双面磨片前切割面图，右图为双面磨片后切割面图；

图4：去胶前、后电极表面色泽对比图；其中，左图为去胶前表面色泽情况图，右图为去胶后表面色泽图；

图5：抛光前、后电极表面对比图；其中，左图为抛光前表面图，右图为抛光后表面图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。

实施例1

一种钼电极材料的加工方法，包括如下步骤：

1)灌胶：先将混合粘胶加热调匀，制得熔融态的混合粘胶，然后在140℃的烘箱中将熔融态的混合粘胶灌进装有钼电极杆的铁管中，再用螺杆手动挤压并从烘箱内取出灌胶装置，逐步降温压胶，然后拍空气直至冷却，使得混合粘胶填充钼电极杆间的缝隙；

2)切割：将步骤1)所得的料管若干有序排列粘接在切割料板上，待料管粘接牢固后夹持在多线切割机工作台上一次性切割成片；

3)双面磨片；

4)去胶：将钼电极片放入水中加热，然后按照水：去胶材料＝10:1的质量比加入去胶材料氢氧化钠，煮沸后保温，再用自来水冲洗至表面无杂质；

5)端面腐蚀：采用硝酸对电极腐蚀1min，重复操作，清水洗净后，千分尺抽检电极，较腐蚀前高度尺寸小于0.01㎜即完成端面腐蚀；

6)抛光：将电极片置于六菱滚筒中，加入抛光液滚抛2小时；

所述混合粘胶由松香和虫胶按4.5：3.5的质量比混合后，加热至150-160℃后搅拌制成混合胶；

所述切割，其工艺条件为：切割钢线为0.16㎜的镀铜钢丝，切割砂为1000号碳化硅微粉，切割油为dx-悬浮切割油；切割砂浆由切割油、切割砂按1：0.8的比例混合而成，切割线速度为：0.1㎜/min；

所述去胶材料为氢氧化钠；

所述抛光液由去污粉、水按1：100的质量比混合而成。

实施例2

一种钼电极材料的加工方法，包括如下步骤：

1)灌胶：先将混合粘胶加热调匀，制得熔融态的混合粘胶，然后在140℃的烘箱中将熔融态的混合粘胶灌进装有钼电极杆的铁管中，再用螺杆手动挤压并从烘箱内取出灌胶装置，逐步降温压胶，然后拍空气直至冷却，使得混合粘胶填充钼电极杆间的缝隙；

2)切割：将步骤1)所得的料管若干有序排列粘接在切割料板上，待料管粘接牢固后夹持在多线切割机工作台上一次性切割成片；

3)双面磨片；

4)去胶：将钼电极片放入水中加热，然后按照水：去胶材料＝10:1的质量比加入去胶材料氢氧化钠，煮沸后保温，再用自来水冲洗至表面无杂质；

5)端面腐蚀：采用硝酸对电极腐蚀2min，重复操作，清水洗净后，千分尺抽检电极，较腐蚀前高度尺寸小于0.015㎜即完成端面腐蚀；

6)抛光：将电极片置于六菱滚筒中，加入抛光液滚抛3小时；

所述混合粘胶由松香和虫胶按5：4的质量比混合后，加热至150-160℃后搅拌制成混合胶；

所述切割，其工艺条件为：切割钢线为0.16㎜的镀铜钢丝，切割砂为1000号碳化硅微粉，切割油为dx-悬浮切割油；切割砂浆由切割油、切割砂按1.5：1的比例混合而成，切割线速度为：0.5㎜/min；

所述去胶材料为氢氧化钠；

所述抛光液由去污粉、水按3：100的质量比混合而成。

实施例3

一种钼电极材料的加工方法，包括如下步骤：

1)灌胶：先将混合粘胶加热调匀，制得熔融态的混合粘胶，然后在140℃的烘箱中将熔融态的混合粘胶灌进装有钼电极杆的铁管中，再用螺杆手动挤压并从烘箱内取出灌胶装置，逐步降温压胶，然后排空气直至冷却，使得混合粘胶填充钼电极杆间的缝隙；

2)切割：将步骤1)所得的料管若干有序排列粘接在切割料板上，待料管粘接牢固后夹持在多线切割机工作台上一次性切割成片；

3)双面磨片；

4)去胶：将钼电极片放入水中加热，然后按照水：去胶材料＝10:1的质量比加入去胶材料氢氧化钠，煮沸后保温，再用自来水冲洗至表面无杂质；

5)端面腐蚀：采用硝酸对电极腐蚀90s，重复操作，清水洗净后，千分尺抽检电极，较腐蚀前高度尺寸小于0.012㎜即完成端面腐蚀；

6)抛光：将电极片置于六菱滚筒中，加入抛光液滚抛2～3小时；

所述混合粘胶由松香和虫胶按4.8：3.7的质量比混合后，加热至150-160℃后搅拌制成混合胶；

所述切割，其工艺条件为：切割钢线为0.16㎜的镀铜钢丝，切割砂为1000号碳化硅微粉，切割油为dx-悬浮切割油；切割砂浆由切割油、切割砂按1.2：0.9的比例混合而成，切割线速度为：0.3㎜/min；

所述去胶材料为氢氧化钠；

所述抛光液由去污粉、水按2：100的质量比混合而成。

实施例4

一种钨电极材料的加工方法，包括如下步骤：

1)灌胶：先将混合粘胶加热调匀，制得熔融态的混合粘胶，然后在140℃的烘箱中将熔融态的混合粘胶灌进装有钨电极杆的铁管中，再用螺杆手动挤压并从烘箱内取出灌胶装置，逐步降温压胶，然后拍空气直至冷却，使得混合粘胶填充钨电极杆间的缝隙；

2)切割：将步骤1)所得的料管若干有序排列粘接在切割料板上，待料管粘接牢固后夹持在多线切割机工作台上一次性切割成片；

3)双面磨片；

4)去胶：将钨电极片放入水中加热，然后按照水：去胶材料＝10:1的质量比加入去胶材料氢氧化钠，煮沸后保温，再用自来水冲洗至表面无杂质；

5)端面腐蚀：采用硝酸对电极腐蚀90s，重复操作，清水洗净后，千分尺抽检电极，较腐蚀前高度尺寸小于0.015㎜即完成端面腐蚀；

6)抛光：将电极片置于六菱滚筒中，加入抛光液滚抛2～3小时；

所述混合粘胶由松香和虫胶按4.7：3.8的质量比混合后，加热至150-160℃后搅拌制成混合胶；

所述切割，其工艺条件为：切割钢线为0.16㎜的镀铜钢丝，切割砂为1000号碳化硅微粉，切割油为dx-悬浮切割油；切割砂浆由切割油、切割砂按1：1的比例混合而成，切割线速度为：0.2㎜/min；

所述去胶材料为氢氧化钠；

所述抛光液由去污粉、水按2：100的质量比混合而成。