金剛石超薄切割片多孔電鑄製備方法與流程
2023-07-18 03:30:16
本發明涉及一種金剛石超薄切割片的製備方法，尤其是一種金剛石超薄切割片多孔電鑄製備方法。
背景技術：
由於金剛石所具有的特性（硬度高、抗壓強度高、耐磨性好）而使其在切割加工中成為切割硬脆材料及硬質合金的理想工具，不但效率高、精度高，而且粗糙度好、磨具消耗少、使用壽命長，同時還可改善勞動條件，因此廣泛用於普通切割片難於加工的堅硬材料。金剛石切割片是將金屬粉末或者樹脂粉末胎體和人造金剛石顆粒相混合，經研磨、制坯、燒結而成。現有技術中以樹脂粉末為胎體製備的樹脂基金剛石切割片存在壽命短、精度不夠、切割進刀速度慢及易崩斷等缺點；以普通金屬結合劑為胎體的金屬基金剛石切割片的燒結溫度過高，從而損害金剛石強度導致切割片壽命下降，在切割過程中由於導熱問題導致切割片變軟而切偏，無法滿足生產需要。在半導體晶片加工劃片工序中，需將大晶片分割成具有獨立單元集成電路的小晶片，另外隨著集成度越來越高，高集成度晶片的分割必須使用更薄的金剛石切割片，才能達到高準確度、低成本以及微加工餘量的要求。普通金屬粉末強度和硬度低，製備超薄金剛石切割片時易變形，合格率極低，使用時易斷刀，不適於製造 50 微米以下的超薄金剛石切割片，無法滿足工業生產的要求。因此開發新的具有優異散熱性、機械性能的超薄切割片以提高工作效率、延長使用壽命對支撐半導體產業的發展具有重要意義，特別是對我國尚起步的高端晶片產業具有推動作用。
技術實現要素：
本發明目的是：提供一種金剛石超薄切割片多孔電鑄製備方法，由該方法製備得到的切割片排屑性好，內應力小，鋒利性和延展性更好，具有更高的工作效率和使用壽命。
本發明的技術方案是：一種金剛石超薄切割片多孔電鑄製備方法，其特徵在於步驟如下：
1）配備電鍍液，所述電鍍液的組分濃度如下：
硫酸鎳200~250g/L，氯化鎳30~40g/L，硼酸30~40g/L，糖精0.3~1g/L，1,4丁炔二醇0.2~0.5g/L，並且電鍍液溫度保持在35~45℃；
2）將造孔劑與金剛石一同置於容器內，加入一定量步驟1）配備得到的電鍍液，確保電鍍液中金剛石濃度為0.4~1g/L，造孔劑濃度為5~10g/L，並採用超聲波分散，使得造孔劑在電鍍液中充分分散；
3）採用不鏽鋼板作為基體，將基體底部屏蔽，上端浸入步驟2）得到的加有金剛石和造孔劑的電鍍液內進行電鍍2~3小時；
4）電鍍完畢後將表面形成電鍍坯體的不鏽鋼板取出，放進烘箱，在180~250℃溫度下加熱0.5~1小時，將造孔劑氣化，使電鍍坯體出現均勻的小孔；
5）待步驟4）加熱完畢的不鏽鋼板冷卻後取出，將其彎曲使得不鏽鋼板表面的電鍍坯體脫離；
6）將電鍍坯體切割成所需形狀的金剛石超薄切割片，通常是常用的圓環形，例如Φ52mm*0.05mm*Φ40mm，即外徑52mm，內徑40mm，厚度0.05mm。
優選的，本發明中所述步驟1）中電鍍液組分硫酸鎳的濃度為200~230g/L。
優選的，本發明中所述步驟1）中電鍍液組分氯化鎳的濃度為30~35g/L。
優選的，本發明中所述步驟2）中的造孔劑為澱粉。
優選的，本發明中所述步驟2）中的造孔劑選用澱粉、碳粉、碳酸氫銨、PMMA微球或者PS微球。
優選的，本發明中所述步驟2）的電鍍液中的金剛石濃度為0.4~0.6g/L，造孔劑濃度為5~6g/L。
優選的，本發明中所述超聲波分散採用的超聲波振幅為10~20μm。
優選的，本發明中所述步驟3）中選用的不鏽鋼板的平面度為2~3μm，表面粗糙度Ra=0.4~0.8，厚度為1~1.5mm。不鏽鋼板的這些技術參數能夠進一步提高其上電鍍坯體在鋼板上電沉積的平整度，能儘可能保證鍍層厚度一致，同時鋼板表面粗糙度越高，電沉積胚體與鋼板的結合力就越差，這將降低電鍍坯體剝離的難易度。
優選的，本發明中所述步驟4）中烘箱內的加熱溫度為200~250℃，加熱時間為0.5~0.6小時。
優選的，本發明中所述步驟3）中選用的不鏽鋼板的規格為100*100mm。
本發明的優點是：
1.由本發明方法製備得到的切割片產品，因其原料中摻合了造孔劑，使得產品具有更高的鋒利性；
2.本發明方法製備中在電鍍完畢後將電鍍坯體放入烘箱，使電鍍坯體內的造孔劑氣化露出氣孔，該氣孔能夠增加坯體切割製得的切割片的排屑功能，同時降低刀片內應力，增加刀片延展性，使得刀片的切割性能進一步提升，同時延長使用壽命；
3.由本發明方法製備得到的切割片產品能夠對Si+玻璃產品實現一刀切割，具有很高的工作效率，在使用過程中不會出現切偏和斷刀現象。
具體實施方式
實施例1：
一種金剛石超薄切割片多孔電鑄製備方法，其特徵在於步驟如下：
1）配備電鍍液，所述電鍍液的組分濃度如下：
硫酸鎳200g/L，氯化鎳30g/L，硼酸30g/L，糖精0.3g/L，1,4丁炔二醇0.2g/L，並且電鍍液溫度保持在35℃；
2）將造孔劑與金剛石一同置於容器內，加入一定量步驟1）配備得到的電鍍液，確保電鍍液中金剛石濃度為0.4g/L，造孔劑濃度為5g/L，並採用超聲波分散，使得造孔劑在電鍍液中充分分散；超聲波分散採用的超聲波振幅為10μm；
3）採用不鏽鋼板作為基體，將基體底部屏蔽，上端浸入步驟2）得到的加有金剛石和造孔劑的電鍍液內進行電鍍2小時；不鏽鋼板規格為100*100mm，平面度為2μm，表面粗糙度Ra=0.4，厚度為1mm；
4）電鍍完畢後將表面形成電鍍坯體的不鏽鋼板取出，放進烘箱，在180℃溫度下加熱0.5小時，將造孔劑氣化，使電鍍坯體出現均勻的小孔；
5）待步驟4）加熱完畢的不鏽鋼板冷卻後取出，將其彎曲使得不鏽鋼板表面的電鍍坯體脫離；
6）將電鍍坯體切割成圓環形的金剛石超薄切割片。
刀片切割崩邊大小：45μm-50μm
刀片使用壽命：800米
實施例2：
一種金剛石超薄切割片多孔電鑄製備方法，其特徵在於步驟如下：
1）配備電鍍液，所述電鍍液的組分濃度如下：
硫酸鎳210g/L，氯化鎳35g/L，硼酸35g/L，糖精0.4g/L，1,4丁炔二醇0.3g/L，並且電鍍液溫度保持在40℃；
2）將造孔劑與金剛石一同置於容器內，加入一定量步驟1）配備得到的電鍍液，確保電鍍液中金剛石濃度為0.5g/L，造孔劑濃度為6g/L，並採用超聲波分散，使得造孔劑在電鍍液中充分分散；超聲波分散採用的超聲波振幅為15μm；
3）採用不鏽鋼板作為基體，將基體底部屏蔽，上端浸入步驟2）得到的加有金剛石和造孔劑的電鍍液內進行電鍍2小時；不鏽鋼板規格為100*100mm，平面度為2μm，表面粗糙度Ra=0.5，厚度為1.2mm；
4）電鍍完畢後將表面形成電鍍坯體的不鏽鋼板取出，放進烘箱，在200℃溫度下加熱0.6小時，將造孔劑氣化，使電鍍坯體出現均勻的小孔；
5）待步驟4）加熱完畢的不鏽鋼板冷卻後取出，將其彎曲使得不鏽鋼板表面的電鍍坯體脫離；
6）將電鍍坯體切割成圓環形的金剛石超薄切割片。
刀片切割崩邊大小：40μm-45μm
刀片使用壽命：850米
實施例3：
一種金剛石超薄切割片多孔電鑄製備方法，其特徵在於步驟如下：
1）配備電鍍液，所述電鍍液的組分濃度如下：
硫酸鎳250g/L，氯化鎳40g/L，硼酸40g/L，糖精1g/L，1,4丁炔二醇0.5g/L，並且電鍍液溫度保持在45℃；
2）將造孔劑與金剛石一同置於容器內，加入一定量步驟1）配備得到的電鍍液，確保電鍍液中金剛石濃度為1g/L，造孔劑濃度為10g/L，並採用超聲波分散，使得造孔劑在電鍍液中充分分散；超聲波分散採用的超聲波振幅為20μm；
3）採用不鏽鋼板作為基體，將基體底部屏蔽，上端浸入步驟2）得到的加有金剛石和造孔劑的電鍍液內進行電鍍3小時；不鏽鋼板規格為100*100mm，平面度為3μm，表面粗糙度Ra=0.8，厚度為1.5mm；
4）電鍍完畢後將表面形成電鍍坯體的不鏽鋼板取出，放進烘箱，在250℃溫度下加熱1小時，將造孔劑氣化，使電鍍坯體出現均勻的小孔；
5）待步驟4）加熱完畢的不鏽鋼板冷卻後取出，將其彎曲使得不鏽鋼板表面的電鍍坯體脫離；
6）將電鍍坯體切割成圓環形的金剛石超薄切割片。
刀片切割崩邊大小：≤30μm
刀片使用壽命：1200米
實施例4：
一種金剛石超薄切割片多孔電鑄製備方法，其特徵在於步驟如下：
1）配備電鍍液，所述電鍍液的組分濃度如下：
硫酸鎳220g/L，氯化鎳32g/L，硼酸32g/L，糖精0.4g/L，1,4丁炔二醇0.3g/L，並且電鍍液溫度保持在40℃；
2）將造孔劑與金剛石一同置於容器內，加入一定量步驟1）配備得到的電鍍液，確保電鍍液中金剛石濃度為0.6g/L，造孔劑濃度為6g/L，並採用超聲波分散，使得造孔劑在電鍍液中充分分散；超聲波分散採用的超聲波振幅為15μm；
3）採用不鏽鋼板作為基體，將基體底部屏蔽，上端浸入步驟2）得到的加有金剛石和造孔劑的電鍍液內進行電鍍2小時；不鏽鋼板規格為100*100mm，平面度為2μm，表面粗糙度Ra=0.5，厚度為1.2mm；
4）電鍍完畢後將表面形成電鍍坯體的不鏽鋼板取出，放進烘箱，在230℃溫度下加熱0.5小時，將造孔劑氣化，使電鍍坯體出現均勻的小孔；
5）待步驟4）加熱完畢的不鏽鋼板冷卻後取出，將其彎曲使得不鏽鋼板表面的電鍍坯體脫離；
6）將電鍍坯體切割成圓環形的金剛石超薄切割片。
刀片切割崩邊大小：35μm-40μm
刀片使用壽命：1100米
實施例5：
一種金剛石超薄切割片多孔電鑄製備方法，其特徵在於步驟如下：
1）配備電鍍液，所述電鍍液的組分濃度如下：
硫酸鎳240g/L，氯化鎳35g/L，硼酸38g/L，糖精0.6g/L，1,4丁炔二醇0.4g/L，並且電鍍液溫度保持在40℃；
2）將造孔劑與金剛石一同置於容器內，加入一定量步驟1）配備得到的電鍍液，確保電鍍液中金剛石濃度為0.8g/L，造孔劑濃度為8g/L，並採用超聲波分散，使得造孔劑在電鍍液中充分分散；超聲波分散採用的超聲波振幅為18μm；
3）採用不鏽鋼板作為基體，將基體底部屏蔽，上端浸入步驟2）得到的加有金剛石和造孔劑的電鍍液內進行電鍍2.5小時；不鏽鋼板規格為100*100mm，平面度為2.5μm，表面粗糙度Ra=0.6，厚度為1.4mm；
4）電鍍完畢後將表面形成電鍍坯體的不鏽鋼板取出，放進烘箱，在240℃溫度下加熱0.8小時，將造孔劑氣化，使電鍍坯體出現均勻的小孔；
5）待步驟4）加熱完畢的不鏽鋼板冷卻後取出，將其彎曲使得不鏽鋼板表面的電鍍坯體脫離；
6）將電鍍坯體切割成圓環形的金剛石超薄切割片。
刀片切割崩邊大小：30μm -35μm
刀片使用壽命：1000米
實施例6：
一種金剛石超薄切割片多孔電鑄製備方法，其特徵在於步驟如下：
1）配備電鍍液，所述電鍍液的組分濃度如下：
硫酸鎳200g/L，氯化鎳30g/L，硼酸35g/L，糖精0.4g/L，1,4丁炔二醇0.25g/L，並且電鍍液溫度保持在40℃；
2）將造孔劑與金剛石一同置於容器內，加入一定量步驟1）配備得到的電鍍液，確保電鍍液中金剛石濃度為0.45g/L，造孔劑濃度為5.5g/L，並採用超聲波分散，使得造孔劑在電鍍液中充分分散；超聲波分散採用的超聲波振幅為20μm；
3）採用不鏽鋼板作為基體，將基體底部屏蔽，上端浸入步驟2）得到的加有金剛石和造孔劑的電鍍液內進行電鍍3小時；不鏽鋼板規格為100*100mm，平面度為3μm，表面粗糙度Ra=0.8，厚度為1.5mm；
4）電鍍完畢後將表面形成電鍍坯體的不鏽鋼板取出，放進烘箱，在250℃溫度下加熱0.5小時，將造孔劑氣化，使電鍍坯體出現均勻的小孔；
5）待步驟4）加熱完畢的不鏽鋼板冷卻後取出，將其彎曲使得不鏽鋼板表面的電鍍坯體脫離；
6）將電鍍坯體切割成圓環形的金剛石超薄切割片。
刀片切割崩邊大小：30μm -35μm
刀片使用壽命：900米
當然上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明主要技術方案的精神實質所做的修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。