[发明专利]一种金属结合剂金刚石线锯的制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种金刚石线锯的制备方法。

二、背景技术

传统的半导体材料切割一直采用金刚石内外圆切割技术，但是，随着半导体行业的发展，特别是硅晶块直径的逐渐增大，由于产量、生产率，尺寸等各种因素的影响，金刚石线锯将被广泛地应用于硬脆材料如单晶硅、多晶硅、砷化镓、钽酸锂、铌酸锂等半导体材料以及半导体管芯的切割加工中。

目前主流的金刚石线锯床采用的是游离磨粒的金刚石线切割技术，即在切割时，钢丝沿纵向走丝，同时与工件相互压紧，含有金刚石磨粒的浆液注入到工件与钢丝之间时，钢丝的快速运动将含有金刚石磨粒的磨削液带入工件切缝中，从而对工件材料产生切割作用。由于采用了游离磨粒，存在着切割效率低、作业环境恶劣和废浆液的处理等问题。

针对这些问题，近几年被称为固结磨粒金刚石线锯逐步开始进入工业应用，即切割用的锯丝表面已经固结有金刚石磨粒，切割过程中固结磨粒替代了原来的游离磨粒，使得切割效率大大提高。目前这种固结有金刚石磨粒的锯丝通常采用电镀工艺和树脂固化技术制造而成，前者结合剂为铜、镍等金属结合剂。但是，由于这种锯丝采用的是电镀生产工艺，存在着几个致命的弱点：第一是锯丝的电镀生产过程存在着废液处理问题；第二是锯丝的生产效率问题，由于电镀层需要形成一定的厚度才有可能将磨粒固结，受电镀沉积速度的限制，使得生产效率和生产成本较高。后者主流采用的为热固化树脂结合剂，但采用线锯制造速度只能提高到每分钟数十米左右，使用线锯成本太高。另外，树脂结合剂线锯通常都采用热固性树脂，锯丝在树脂固化时的加热烧结工序也会发生兰脆，导致断裂扭曲强度明显下降。同时，树脂结合剂线切锯的耐磨性和耐热性均比电镀线锯差，在水晶之类的硬质材料或加工点温度高的大口径硅锭的多道切割中极难应用。

三、发明内容

本发明的要解决现有固结磨粒金刚石线锯制造方法的环境污染、生产效率低、成本高、产品强度低、耐磨性和耐热性差的不足，提供一种既环保又高效、低成本的生产金刚石线锯的方法，同时产品又具有好的耐磨性、结合强度。

本发明所述的一种金属结合剂金刚石线锯的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)钢丝的表面处理：先碱洗后水洗，再酸洗后水洗

(2)钢丝的助镀处理：将钢丝在氯化锌与氯化铵混合物的水溶液里浸镀，使其表面覆盖上涂敷助镀剂；

(3)配料：将磨粒放进低熔点的合金的熔液中，搅拌，使磨粒被胎体金属所浸润；

(4)钢丝镀敷：将钢丝张紧、预热后进入金属磨粒混合液中，钢丝表面镀上了一层混有磨粒的金属层。

(5)后处理：金属层还没有完全固化前，刮去表面的杂质，得到了均匀的结合剂镀层，再冷却使金属层完全固化，最后把线锯绕在收线轮上。

优选的做法是在步骤(3)配料前，先在磨粒表面镀覆金属如镍或铜等。

优选的做法是结合剂镀层的厚度在金刚石粒径的二分之一和三分之二之间。

优选的做法是上述线锯镀层内磨粒浓度25％～100％。

依照本发明方法制成的金属结合剂金刚石线锯，结合剂层是金属，结合剂镀层的厚度在金刚石粒径的二分之一和三分之二之间。

本发明开发的以金属为结合剂的金刚石线锯生产技术，经过前处理的钢丝，使其通过混有金刚石磨粒的熔融态金属结合剂，通过一系列化学、扩散反应使钢丝表面覆盖了一层均匀牢固的镀层，金刚石磨粒也被均匀地把持在金属粘结层中，以达到切削的目的。

本发明所用的钢丝为琴钢丝，其直径可以为0.05～2.5mm。

在上述钢丝的表面固结的粒径为10～150μm的金刚石颗粒。

上述线锯镀层内磨粒浓度25％～100％，在磨削加工学中，定义磨削层每立方厘米体积所含磨料为0.878g定义为100％浓度。

本发明的优点是：该技术集合了电镀技术和树脂固化技术的优点，即提高了制造速度，又因在浸镀过程中有合金层的生成而大大增强了结合剂与钢丝的结合性能。在生产效率、成本等方面远远优于现有的电镀技术，在耐磨性、结合强度等方面又优于现有的树脂固化技术，有非常广泛地应用前景。

附图说明

图1是本发明的金属结合剂线锯的截面结构图。

图2是本发明的金属结合剂线锯的自动生产装置示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例是关于用于切割半导体材料(如硅及碳化硅、砷化镓、碲化铋)、光电子材料、压电晶体、磁性材料等的线锯的制造方法。

参照附图1：一种金属结合剂线锯的制备方法，该方法包括以下步骤：