CN102168296B - 废旧金刚石线锯的再生方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废旧金刚石线锯的再生方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对废旧金刚石线锯进行碱洗，以除去其表面粘附的无机物颗粒和有机杂质；2)对碱洗后的废旧金刚石线锯进行酸洗，以部分地或全部地除去其表面的壳层，得到基线；以及3)在所述基线表面电镀金刚石层，得到金刚石线锯。根据本发明的废旧金刚石线锯的再生方法，对使用后的废旧金刚石线锯进行处理后重新电镀金刚石层，一方面能够对废旧的金刚石线锯进行回收再利用能够显著提高资源的利用率，另一方面通过废旧金刚石线锯的再生还能够提供成本低廉的金刚石线锯。

Description

废旧金刚石线锯的再生方法

技术领域

本发明涉及晶片的加工领域，尤其是涉及金刚石线锯。

背景技术

在制造各种半导体器件时，利用金刚石线锯对单晶、多晶或非晶的硅、蓝宝石、碳化硅晶体等原料锭进行切片加工以切割为预定厚度尺寸的薄板或晶片。

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、刀口损失小、切削速度快等优点，近一两年电镀金刚石线锯正逐渐得到广泛应用。但是，一方面金刚石线锯的成本非常高，而另一方面使用后的金刚石线锯通常都被废弃，这造成了资源的极大浪费。

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，本发明的目的在于提出一种废旧金刚石线锯的再生方法，其能够对使用后的废旧金刚石线锯进行处理的同时能够提供成本低廉的金刚石线锯。

为了达到上述目的，根据本发明实施例的废旧金刚石线锯的再生方法，包括以下步骤：1)对废旧金刚石线锯进行碱洗，以除去其表面粘附的无机物颗粒和有机杂质；2)对碱洗后的废旧金刚石线锯进行酸洗，以部分地或全部地除去其表面的壳层，得到基线；以及3)在所述基线表面电镀金刚石层，得到金刚石线锯。

根据本发明实施例的废旧金刚石线锯的再生方法，对使用后的废旧金刚石线锯进行处理后重新电镀金刚石层，一方面能够对废旧的金刚石线锯进行回收再利用能够显著提高资源的利用率，另一方面通过利用废旧金刚石线锯再生还能够提供成本低廉的金刚石线锯。

另外，根据本发明上述实施例的废旧金刚石线锯的再生方法，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，步骤1)包括：

1-1)对废旧金刚石线锯进行水洗，以除去其表面粘附的无机物颗粒；

1-2)对水洗后的废旧金刚石线锯进行碱性水溶液清洗，以除去其表面粘附的有机杂质；以及

1-3)对经过碱性水溶液清洗的废旧金刚石线锯进行水洗，以去除其表面残余的碱。

根据本发明的一些示例，步骤1-2)包括：将所述水洗后废旧金刚石线锯浸渍于碱洗槽中，其中所述碱洗槽中容纳有30～80摄氏度的碱性水溶液。

其中，所述碱性水溶液可以为选自氨水、氢氧化钾水溶液、氢氧化钠水溶液、氨水与双氧水的混合液、氢氧化钾与双氧水的混合液、氢氧化钠与双氧水的混合液中的一种或多种。

根据本发明的一些实施例，在步骤1)中结合利用超声波对所述废旧金刚石线锯进行清洗。

根据本发明的一些实施例，步骤2)包括：

2-1)将碱洗后废旧金刚石线锯浸渍在酸洗槽中，其中所述酸洗槽中容纳有酸性水溶液；和

2-2)对经过浸渍的废旧金刚石线锯进行水洗，以去除其表面残余的酸，得到基线。

其中，所述酸性水溶液可以为选自盐酸、氢氟酸、硫酸、盐酸与双氧水的混合液、氢氟酸与双氧水的混合液、硫酸与双氧水的混合液的水溶液中的一种或多种。

根据本发明的一些实施例，在步骤1)与步骤2)之间或步骤2)与步骤3)之间还包括：在600～1200摄氏度下对所述基线进行热处理以提高所述基线的柔韧性。

根据本发明的一些实施例，步骤3)中，使所述基线通过电镀槽，所述电镀槽中容纳有镍基电解质溶液，在所述镍基电解质溶液中分散有金刚石颗粒。

其中，所述金刚石颗粒可以经过阳离子表面活性剂处理或者金刚石颗粒表面可以形成有金属层，所述阳离子表面活性剂为选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵中的一种或多种，所述金属层由选自Co、W、Ni中的一种或多种构成。

根据本发明的一些实施例，所述镍基电解质溶液中含有所述镍盐、和选自Co盐、W盐、Fe盐、Al盐、Mo盐、Nb盐、Si盐、Ti盐、V盐、Y盐、Zr盐中的一种或多种。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的废旧金刚石线锯的再生方法的流程示意图；

图2是根据本发明另一个实施例的废旧金刚石线锯的再生方法的流程示意图；以及

图3是根据本发明再一个实施例的废旧金刚石线锯的再生方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1～图3描述根据本发明实施例的废旧金刚石线锯的再生方法。

1)对废旧金刚石线锯进行碱洗，以除去其表面粘附的无机物颗粒和有机杂质。

在用金刚石线锯切割硅、蓝宝石晶锭等时，一般会使用少量有机冷却剂，这些有机冷却剂会残留在金刚石线表面，切削时形成的硅或蓝宝石等无机物颗粒(含粉末)也会少量地粘附在金刚石线表面。另外，在切削时为了保证切削精度，通常会在晶锭表面粘接树脂导向条，这些树脂导向条切削时形成的杂质颗粒也会少量地粘附在金刚石线表面。

针对于此，通过对废旧金刚石线锯进行碱洗，可以有效地去除其表面粘附的硅、蓝宝石等无机物颗粒和有机物杂质。

碱洗可以采用一般的碱洗。然而，为了降低碱液的使用量(即降低成本、改善操作条件)、提高清洗效果，可以先进行水洗以除去无机物颗粒，接着用碱洗以除去有机物杂质，并进一步水洗以除去粘附在废旧金刚石线锯表面的残余碱液。

下面，参考图2-图3对其步骤进行详细描述。

1-1)对废旧金刚石线锯进行水洗，以除去其表面粘附的无机物颗粒。

关于水洗，可以采用本领域常用的方法，例如喷淋洗、浸渍、振荡等，在此省略其说明。

1-2)对水洗后的废旧金刚石线锯进行碱性水溶液清洗，以除去其表面粘附的有机杂质。

关于碱洗的具体方法可以采用本领域普通技术人员所已知的方法。

优选地，将废旧金刚石线浸泡在碱性水溶液中清洗。

作为碱性水溶液中的碱性成分，可以为氨水、氢氧化钾、氢氧化钠等。

其中，碱性水溶液中碱的浓度(即氨水、氢氧化钠或氢氧化钾的浓度)可以根据废旧金刚石线锯的结构和沾污程度与类型等情况而调节，例如可以设定为0.5wt％-10wt％，优选2wt％-5wt％。

此外，还可以在氨水、氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液中加入双氧水，以进一步提高溶液的清洗能力。双氧水的浓度可以根据所处理的废旧金刚石线锯的结构、其使用情况进行调节，可选为0.5wt％-10wt％，优选2wt％-10wt％。清洗时间可以根据需要进行调节，例如可以设定为5-10分钟。

为改善碱性水溶液清洗效果，可采用温热的碱性水溶液浸泡废旧金刚石线，水温采用30～80摄氏度，优选40-60摄氏度。

1-3)对经过碱性水溶液清洗的废旧金刚石线锯进行水洗，以去除其表面残余的碱。

经过碱性水溶液清洗后的废旧金刚石线锯，其表面原来所粘附的无机物颗粒和有机物杂质得到了清除。然而，其表面残留有一层碱性溶液。为了提高各种处理步骤的循环工作效率，可以通过水洗清除其表面所残留的碱。关于水洗的具体操作参见上述1-1)。需要说明的是，为进一步改善碱洗效果，在上述任一步骤中均可结合利用超声波对所述废旧金刚石线锯进行清洗。具体地，在碱性水溶液槽中加20-80KHz的超声波，可有效地改善金刚石线表面颗粒的清洗效果。

2)对碱洗后的废旧金刚石线锯进行酸洗，以部分地或全部地除去其表面的壳层，得到基线。

用金刚石线锯切割硅、蓝宝石等晶锭时，金刚石线表面的金属电镀层会被磨损，表面的金刚石颗粒也会部分脱落，表面变得异常粗糙。为了获得良好的切削能力，表面的金刚石层需要重新电镀。为了更有效地重新电镀表面的金刚石层，就需要部分或全部地去除表面的壳层(即通常用于将金刚石固结在线锯表面的镍基层)，获得表面新鲜完整的金属基线。

酸洗可以采用一般的酸洗。然而，为了提高酸洗后的电镀效果，可以在酸洗后进一步水洗以除去粘附在金属基线表面的残留酸液。

下面，参考图2-图3对其步骤进行详细描述。

2-1)将碱洗后废旧金刚石线锯浸渍在酸洗槽中，其中所述酸洗槽中容纳有酸性水溶液。作为酸性水溶液中的酸，可以选自盐酸、氢氟酸、硫酸等。

其中，酸性水溶液中的酸(即盐酸、氢氟酸、硫酸等)的浓度为0.1wt％-10wt％，优选1wt％-2wt％。

同样地，还可以在酸性水溶液中加入少量双氧水，以进一步提高溶液的去除能力，加快酸洗流程。其中，双氧水的浓度可以为0.01wt％-2wt％，优选0.1wt％-1wt％。酸洗时间可以根据需要进行设定，例如可以设定为5-10分钟。

2-2)对经过浸渍的废旧金刚石线锯进行水洗，以去除其表面残余的酸，得到基线。

经过酸洗后的废旧金刚石线锯，其表面的部分或全部的壳层得到了清除。然而，其表面残留有一层酸性溶液。为了提高其后的电镀的效果，可以通过水洗以清除其表面所残留的酸。关于水洗的具体操作参见上述1-1)。

3)在所述基线表面电镀金刚石层，得到金刚石线锯。

最后，使所述基线通过容纳有金刚石颗粒和镍基电解质溶液，电镀得到金刚石线锯。

具体地，以上述得到的基线为阴极，以含硫酸镍及硫酸钴的水溶液为电解质溶液(硫酸镍浓度300g/l，硼酸：40g/l，pH：2.5，液温50摄氏度，电流密度20A/dm²)，且所述电解质溶液中分散有平均粒径为10μm且由十六烷基三甲基氯化铵进行表面修饰的金刚石颗粒，以镍或镍合金板为牺牲阳极。在上述条件下，电解质溶液中的镍离子、钴离子向着阴极移动，即沉积到金属复合线上，同时，金刚石颗粒在电流作用下也沉积于基线表面，从而得到金刚石线锯。

通过控制电镀时间、基线牵引速度可以得到所需厚度的金刚石层。此外，为了提高金刚石颗粒在钢线表面的沉积速率以及金刚石颗粒在金属复合线表面的初期把持力，选用经过阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵表面处理的金刚石颗粒。所述阳离子表面活性剂不限于此，还可以选自十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵中的一种或多种。

另外，为了提高金刚石颗粒在基线表面的沉积速率和密度以及金刚石颗粒在金属复合线表面的初期把持力，还可以选用表面镀覆有钨、钴或镍金属层的金刚石颗粒。镀覆有上述金属层的金刚石颗粒，一方面可以提高电镀金刚石颗粒的加工效率，另一方面还有助于提高金刚石线锯的排屑能力。

另外，在碱洗之后酸洗之前或者在酸洗之后可以对所述废旧金刚石线锯进行热处理，以提高其韧性。

如图3所示，优选在碱洗之后酸洗之前进行该热处理，因为此时进行热处理既可以提高经碱洗后的废旧金刚石线锯的柔韧性(由于该废旧金刚石线锯在酸洗过程中不会变硬，也就是说增加了后续酸洗得到的基线的柔韧性)以增强最终生产的金刚石线锯的柔韧性、使用寿命，且热处理过程中表面形成的微量氧化物层、氮化物层也可以被后续的酸洗工艺清洗干净，不对后续的电镀工序产生不良影响。

关于热处理的温度和处理时间可以根据废旧金刚石线锯的具体情况、前期处理步骤等而具体设定。例如，处理温度可以设定为600～1200摄氏度之间，优选为700～800摄氏度之间，处理时间可以设定为1～30分钟，优选为3～10分钟。此外，为了避免在热处理过程中线体产生不必要的氧化，还可以使热处理的气氛为不活性气体，例如氮气等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种废旧金刚石线锯的再生方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对废旧金刚石线锯进行碱洗，以除去其表面粘附的无机物颗粒和有机杂质；

2)对碱洗后的废旧金刚石线锯进行酸洗，以部分地或全部地除去其表面的壳层，得到基线；以及

3)在所述基线表面电镀金刚石层，得到金刚石线锯，

其中，步骤1)包括：

1-1)对废旧金刚石线锯进行水洗，以除去其表面粘附的无机物颗粒；

1-2)对水洗后的废旧金刚石线锯进行碱性水溶液清洗，以除去其表面粘附的有机杂质；以及

1-3)对经过碱性水溶液清洗的废旧金刚石线锯进行水洗，以去除其表面残余的碱，

步骤2)包括：

2-1)将碱洗后废旧金刚石线锯浸渍在酸洗槽中，其中所述酸洗槽中容纳有酸性水溶液；和

2-2)对经过浸渍的废旧金刚石线锯进行水洗，以去除其表面残余的酸，得到基线。

2.根据权利要求1所述的废旧金刚石线锯的再生方法，其特征在于，步骤1-2)包括：将所述水洗后废旧金刚石线锯浸渍于碱洗槽中，其中所述碱洗槽中容纳有30～80摄氏度的碱性水溶液。

3.根据权利要求2所述的废旧金刚石线锯的再生方法，其特征在于，

所述碱性水溶液为选自氨水、氢氧化钾水溶液、氢氧化钠水溶液、氨水与双氧水的混合液、氢氧化钾与双氧水的混合液、氢氧化钠与双氧水的混合液中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的废旧金刚石线锯的再生方法，其特征在于，

在步骤1)中结合利用超声波对所述废旧金刚石线锯进行清洗。

5.根据权利要求1所述的废旧金刚石线锯的再生方法，其特征在于，

所述酸性水溶液选自盐酸、氢氟酸、硫酸、盐酸与双氧水的混合液、氢氟酸与双氧水的混合液、硫酸与双氧水的混合液的水溶液中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的废旧金刚石线锯的再生方法，其特征在于，

在步骤1)与步骤2)之间或步骤2)与步骤3)之间还包括：在600～1200摄氏度下对所述废旧金刚石线锯进行热处理以提高所述废旧金刚石线锯的柔韧性。

7.根据权利要求1所述的废旧金刚石线锯的再生方法，其特征在于，步骤3)中，使所述基线通过电镀槽，所述电镀槽中容纳有镍基电解质溶液，在所述镍基电解质溶液中分散有金刚石颗粒。

8.根据权利要求7所述的废旧金刚石线锯的再生方法，其特征在于，所述金刚石颗粒经过阳离子表面活性剂处理或者金刚石颗粒表面形成有金属层，

所述阳离子表面活性剂为选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵中的一种或多种，

所述金属层由选自Co、W、Ni中的一种或多种构成。

9.根据权利要求7所述的废旧金刚石线锯的再生方法，其特征在于，所述镍基电解质溶液中含有镍盐、和选自Co盐、W盐、Fe盐、Al盐、Mo盐、Nb盐、Si盐、Ti盐、V盐、Y盐、Zr盐中的一种或多种。

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