[发明专利]金刚石线锯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶片的加工领域，尤其是涉及用于切割晶片的金刚石线锯及其制备方法。

背景技术

在制造各种半导体器件时，通过切片加工将包含单晶、多晶或非晶的硅、蓝宝石等原料锭切割加工为预定厚度尺寸的薄板或晶片。

随着电子工业的飞速发展，晶片的应用越来越广泛，晶片加工技术也越来越受到重视，其中晶片切割是制约后续工序中成品率高低的重要工序。

现在可用于硅晶体等硬脆材料的线锯切割方法主要有使用游离磨料的切割和使用固结磨料的切割两种。硅晶体等半导体材料的切割加工中，主要采用游离磨粒的线锯切割技术，其利用钢丝快速运动将含磨料的液体带入工件切缝，产生切削作用。其主要特点为切缝窄、多线切割时切片量大、切片成本低，但切割速度较慢，切割效率低。由于磨料难于回收，考虑到成本问题，目前还无法使用金刚石粉末作为游离的磨料。针对这些问题，近几年固结磨料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，从而使切割效率大大提高，与游离磨料相比，切割效率提升到原来的3倍以上。

由于电镀金刚石线锯具有金属镀层对磨粒的把持力高、镀层的耐热性和耐磨性高、锯丝寿命长等优点，电镀金刚石线锯正逐渐得到广泛应用。为了保证生产效率并生产长度为数公里或者数十公里的金刚石线锯，需要在钢线移动过程中完成金刚石微粒沉积到钢线表面并被金属镀层固结在钢线表面，这一过程也被称作上砂。常规的电镀金刚石线锯通常分为两种，一种对金刚石表面进行预处理(例如金属化处理或通过阳离子表面活性剂进行改性)使其能够在电镀槽的液体环境中荷电从而使其沉积到钢线表面，另一种方法是用金刚石磨料将钢线全部埋住并在通电的情况下使与钢线接触的磨料在电沉积的作用下粘附在钢线表面以实现上砂。

然而，上述两种方法中，均存在金刚石的初期把持力的问题，这决定了必须采用很低的钢线移动速度，从而造成生产效率低、生产成本高等缺点。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种切割效率高、使用寿命长的金刚石线锯。

本发明的另一个目的在于提出一种生产效率高、成本低的金刚石线锯的制备方法。

根据本发明第一方面的实施例的金刚石线锯，由金属基线体和金刚石颗粒构成，所述金属基线体包括：芯体，所述芯体由碳钢构成且直径为0.1～0.4mm；保护层，所述保护层覆盖于所述芯体的表面且厚度为0.001～0.03mm，所述保护层由软质铜构成；植砂层，所述植砂层覆盖于所述保护层表面且厚度为0.01～0.04mm，所述植砂层表面形成有用于植入所述金刚石颗粒的龟甲状裂纹，所述植砂层由锌、锌合金、镍或第一镍合金构成；以及镍基层，所述镍基层覆盖于所述植砂层的表面且厚度为0.001～0.05mm，所述镍基层由镍或第二镍合金构成。

利用本发明上述实施例的金刚石线锯，由于在钢线外覆盖有由软质铜构成的保护层，因此耐腐蚀，而且可以阻止裂纹扩展进入芯体而防止钢线断裂；而龟甲状裂纹的存在，一方面可以在拔丝加工过程中促进润滑液进入模具与钢线的加工界面，提高拔丝成品率，另一方面在电镀金刚石颗粒以及镍基层的过程中通过金属复合线的表面所形成的龟甲状裂纹嵌含金刚石颗粒，可以显著提高电镀初期金刚石颗粒在钢线表面的附着力，改善电镀的加工效率，进一步嵌含于该龟甲状裂纹的金刚石颗粒的把持力得到显著提高，从而有利于提高金刚石线锯的使用寿命。

另外，根据本发明上述实施例的金刚石线锯，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述锌合金中含有Cu、Sn、Pb、Sb、Al、Mg、Ti、Fe中的一种或多种。优选为锌铜合金。其中，在锌中加入铜可以提高强度、硬度和冲击韧性，但降低塑性和延展性。当加入量超过60wt％时变成Cu-Zn完全互溶的相，其塑性和延展性又开始增强。锌铜合金中的铜的含量优选为1～60wt％。

所述第一镍合金与所述第二镍合金分别独立地含有Co、W、Fe、Al、Mo、Nb、Si、Ti、V、Y和Zr中的一种或多种。由此，可以提高与金刚石颗粒的浸润性，同时可以提高镍合金的硬度以利于切割加工时排屑。

所述金刚石颗粒的粒径可以根据所加工的产品等而设定，例如可以为1～60μm。