CN1609284A - 一种薄型金刚石切割片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种薄型金刚石切割片的制造方法，该制造方法采用电铸法，包括用一个金属基板作阴极，一个电解镍板作阳极，将二极板放入含有水合金属盐及金刚石磨料的电铸溶液中，并将阴极接直流电源的负极，阳极接直流电源的正极，当接通电源后，溶液中的磨料在悬浮状态下与金属离子在阴极上均匀共析，以获得金属与金刚石磨料均匀混合的复合电铸层，当电铸层厚度达到要求后将阴极取出溶液，清洗烘干后再将电铸层与阴极基板分离，然后用冲模冲制成规格尺寸得到切割片产品。与现有技术相比，本发明具有工艺简单、易于控制、成本较低等特点。
Description
技术领域
本发明涉及刀具切割片的制造方法，尤其涉及一种薄型金刚石切割片的制造方法。
背景技术
薄型金刚石切割片主要用于对各种锗、硅、铌酸锂、钽酸锂等半导体材质以及各种光学玻璃、陶瓷、铁氧体等硬脆材质的精密切割和开槽。专与各种进口或国产的划片机、开槽机配套使用。
近年来在现代加工业特别是半导体制造业对切割片的要求越来越高，厚度最薄的要求在二十微米以下，国内现有的同类型薄型砂轮片一般用粉末冶金的方法制造，但是只能做厚度在200微米以上的砂轮片，国外有用电铸的方法制造切割片，但需把基体在碱性溶液中溶解掉，成本较高，工艺复杂。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工艺简单、易于控制、成本较低的薄型金刚石切割片的制造方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种薄型金刚石切割片的制造方法，其特征在于，该制造方法采用电铸法，包括用一个金属基板作阴极，一个电解镍板作阳极，将二极板放入含有水合金属盐及金刚石磨料的电铸溶液中，并将阴极接直流电源的负极，阳极接直流电源的正极，当接通电源后，溶液中的磨料在悬浮状态下与金属离子在阴极上均匀共析，以获得金属与金刚石磨料均匀混合的复合电铸层，当电铸层厚度达到要求后将阴极取出溶液，清洗烘干后再将电铸层与阴极基板分离，然后用冲模冲制成规格尺寸得到切割片产品；该制造方法的具体工艺步骤如下：
(1)阴极基板的制作
阴极基板材料选择表面光滑均匀并具有一定弹性、耐酸、易于加工的金属材料，包括不锈钢、铜合金，基板厚度范围在0.1～0.8毫米之间；先将材料加工成所需尺寸，然后用砂纸打磨至表面光滑，无明显微孔及凸起杂粒；如用铜合金作阴极基板需在表面镀一层金属铬层，以便电铸层与基板分离；
(2)电铸溶液的配制
在水合Ni金属盐或水合Ni金属盐与其它水合金属盐的混合溶液中加入金刚石磨料、H3BO3及添加剂，得到电铸溶液；
(3)电铸工艺
将阴极基板及阳极镍板放入上述电铸溶液中，并将阴极基板接直流电源负极，将阳极镍板接直流电源正极，接通电源，则电铸溶液中的金刚石磨料及金属离子在阴极基板上均匀共析，得到复合电铸层；
(4)复合电铸层与阴极基板分离
将电铸有复合层的阴极基板轻轻弯成弧形，复合电铸层就很容易与阴极基板分离；
(5)冲制成型及表面研磨
用模具将复合电铸层冲压成型，得到所需规格的尺寸，对厚度在15～100μm的切割片，无须再加工，即得到切割片产品；对厚度在100微米至500微米的切割片，复合电铸层经冲压成规格尺寸后还需对其表面进行研磨，以保证切割片的厚度公差及平整度。
所述的复合电铸层包括Ni-Co合金和金刚石磨料，其电铸溶液的配方及电铸工艺的参数如下：
(1)电铸溶液的配方
NiSO4.7H2O含量为150-300g/l，
CoSO4.7H2O含量为3-20g/l，
NiCl2.6H2O含量为30-60g/l，
H3BO3含量为25-40g/l，
初级光亮剂：0.2-2g/l，
次级光亮剂：0.2-2g/l，
润滑剂：0.05-1g/l；
(2)电铸工艺的参数
电流密度为0.5-2A/dm2，
PH值为2.5-5，
温度为35-55℃，
金刚石密度为5-20g/l，
控制电铸时间可控制复合电铸层的厚度。
所述的复合电铸层包括Ni-Co-Mn合金和金刚石磨料，其电铸溶液的配方及电铸工艺的参数如下：
(1)电铸溶液的配方
NiSO4.7H2O含量为150-300g/l，
CoSO4.7H2O含量为3-15g/l，
NiCl2.6H2O含量为30-50g/l，
H3BO3含量为25-40g/l，
MnSO4.H2O含量为1-10g/l，
初级光亮剂：0.2-1.5g/l，
次级光亮剂：0.2-1.5g/l，
润滑剂：0.05-1g/l，
韧化剂：0.3-1ml/l；
(2)电铸工艺的参数
电流密度为0.5-2A/dm2，
PH值为3.5-5，
温度为35-55℃，
金刚石密度为5-20g/l，
控制电铸时间可控制复合电铸层的厚度。
所述的复合电铸层包括Ni-Fe合金和金刚石磨料，其电铸溶液的配方及电铸工艺的参数如下：
(1)电铸溶液的配方
NiSO4.7H2O含量为100-200g/l，
FeSO4.7H2O含量为10-30g/l，
NaCl含量为15-30g/l，
C6H8O.H2O含量为10-30g/l，
Na2SO4含量为40-75g/l，
初级光亮剂：0.2-2g/l，
润滑剂：0.5-3g/l；
(2)电铸工艺的参数
电流密度为2-6A/dm2，
PH值为2.5-4.5，
温度为30-55℃，
金刚石密度为5-20g/l，
控制电铸时间可控制复合电铸层的厚度。
所述的复合电铸层包括Ni金属和金刚石磨料，其电铸溶液的配方及电铸工艺的参数如下：
(1)电铸溶液的配方
NiSO4.7H2O含量为150-300g/l，
NiCl2.6H2O含量为30-50g/l，
H3BO3含量为30-40g/l，
初级光亮剂：0.2-1.5g/l，
次级光亮剂：0.2-1.5g/l，
润滑剂：0.05-1g/l；
(2)电铸工艺的参数
电流密度为0.5-2A/dm2，
PH值为2.5-4.5，
温度为30-55℃，
金刚石密度为5-20g/l，
控制电铸时间可控制复合电铸层的厚度。
所述的初级光亮剂选自萘三磺酸钠、糖精、对甲基苯磺酸胺中的一种。
所述的次级光亮剂选自丙炔醇、1，4丁炔二醇、香豆素、甲醛中的一种。
所述的润滑剂选自十二烷基硫酸钠、2-乙基己基硫酸钠中的一种。
所述的韧化剂选自FK-280柔软剂、ZL-91B柔软剂中的一种。
本发明用一步电铸的方法制造薄型砂轮片，而且基体可以反复使用。
本发明可获得以多种不同金属成份(如：Ni-Co、Ni-Co-Mn、Ni-Fe或纯Ni)与不同金刚石粒径(粒径范围可在3-60微米)均匀混合的复合电铸层制成的直径在110毫米以内、厚度在15-500um范围内的各种规格的薄型金刚石切割片。
本发明的制造原理：用一个金属基板作阴极，一个电解镍板作阳极，将二极板放入含有金刚石磨料的电铸溶液中，并将阴极接直流电源的负极，阳极接直流电源的正极(如图1)，当接通电源后，溶液中的磨料在悬浮状态下与金属离子在阴极上均匀共析，以获得金属(如：Ni-Co、Ni-Co-Mn、Ni-Fe或纯Ni)与金刚石磨料均匀混合的复合电铸层(如图2)。当电铸层厚度达到要求后将阴极取出溶液，清洗烘干后再将电铸层与阴极基板分离，然后用冲模冲制成规格尺寸(如图3)。对厚度在100微米以上到500微米的经冲制后再进行表面研磨。
本发明制造方法具有工艺简单、易于控制、制造成本低等特点。采用本发明方法制成的切割片能切割多种硬脆非金属材料；具有割缝窄、爆裂小、效率高、寿命长等特点。
附图说明
图1为本发明电铸工艺原理图；
图2为本发明复合电镀层与阴极基板结合的示意图；
图3为采用本发明方法制造的金刚石切割片的剖面图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种薄型金刚石切割片的制造方法，该制造方法采用电铸法，如图1所示，包括一个电铸槽1，在该电铸槽中用一个金属基板2作阴极，一个电解镍板5作阳极，将二极板放入含有水合金属盐及金刚石磨料的电铸溶液3中，并由固定杆4将其固定，同时，将阴极接直流电源6的负极，阳极接直流电源6的正极，当接通电源后，溶液中的磨料在悬浮状态下与金属离子在阴极上均匀共析，以获得金属与金刚石磨料均匀混合的复合电铸层7，如图2，当电铸层厚度达到要求后将阴极取出溶液，清洗烘干后再将电铸层与阴极基板分离，然后用冲模冲制成规格尺寸得到切割片产品，如图3。
所述的复合电铸层包括Ni-Co合金和金刚石磨料，其电铸溶液的配方及电铸工艺的参数如下：
(1)电铸溶液的配方
NiSO4.7H2O含量为200g/l，
CoSO4.7H2O含量为8g/l，
NiCl2.6H2O含量为30g/l，
H3BO3含量为30g/l，
萘三磺酸钠：1.2g/l，
丙炔醇：1.0g/l，
2-乙基己基硫酸钠：0.05g/l；
(2)电铸工艺的参数
电流密度为0.5A/dm2，
PH值为4.5，
温度为35℃，
金刚石密度为20g/l；
电铸3小时后取出，将切割片从基体剥离，可得到厚度为20微米左右的含Ni-Co合金和金刚石的切割片，用专用模具，将切割片冲制成一定规格。
实施例2
制造方法基本同实施例1。
其中，所述的复合电铸层包括Ni-Co-Mn合金和金刚石磨料，其电铸溶液的配方及电铸工艺的参数如下：
(1)电铸溶液的配方
NiSO4.7H2O含量为200g/l，
CoSO4.7H2O含量为5g/l，
H3BO3含量为40g/l，
MnSO4.H2O含量为8g/l，
ZL-91B柔软剂：0.3ml/l；
(2)电铸工艺的参数
电流密度为0.5A/dm2，
PH值为3.0，
温度为40℃，
金刚石密度为20g/l；
电铸3小时，可得到25微米左右的含Ni-Co-Mn合金和金刚石的切割片。
实施例3
制造方法基本同实施例1。
所述的复合电铸层包括Ni-Fe合金和金刚石磨料，其电铸溶液的配方及电铸工艺的参数如下：
(1)电铸溶液的配方
NiSO4.7H2O含量为150g/l，
FeSO4.7H2O含量为10g/l，
NaCl含量为15g/l，
C6H8O.H2O含量为10g/l，
Na2SO4含量为55g/l，
对甲基苯磺酸胺：1g/l，
十二烷基硫酸钠：0.5g/l；
(2)电铸工艺的参数
电流密度为5A/dm2，
PH值为2.5，
温度为35℃，
金刚石密度为20g/l；
电铸4小时后，可得到厚度约100微米的含Ni-Fe合金和金刚石的切割片。
实施例4
制造方法基本同实施例1。
所述的复合电铸层包括金属Ni和金刚石磨料，其电铸溶液的配方及电铸工艺的参数如下：
(1)电铸溶液的配方
NiSO4.7H2O含量为200g/l，
NiCl2.6H2O含量为30g/l，
H3BO3含量为40g/l，
糖精：1.0g/l，
1，4丁炔二醇：0.2g/l，
2-乙基己基硫酸钠：0.05g/l；
(2)电铸工艺的参数
电流密度为1.0A/dm2，
PH值为3.0，
温度为30℃，
金刚石密度为20g/l；
电铸3小时，可得到厚度为35微米左右的含Ni金属和金刚石的切割片。
Claims (9)
1.一种薄型金刚石切割片的制造方法，其特征在于，该制造方法采用电铸法，包括用一个金属基板作阴极，一个电解镍板作阳极，将二极板放入含有水合金属盐及金刚石磨料的电铸溶液中，并将阴极接直流电源的负极，阳极接直流电源的正极，当接通电源后，溶液中的磨料在悬浮状态下与金属离子在阴极上均匀共析，以获得金属与金刚石磨料均匀混合的复合电铸层，当电铸层厚度达到要求后将阴极取出溶液，清洗烘干后再将电铸层与阴极基板分离，然后用冲模冲制成规格尺寸得到切割片产品；该制造方法的具体工艺步骤如下：
(1)阴极基板的制作
阴极基板材料选择表面光滑均匀并具有一定弹性、耐酸、易于加工的金属材料，包括不锈钢、铜合金，基板厚度范围在0.1～0.8毫米之间；先将材料加工成所需尺寸，然后用砂纸打磨至表面光滑，无明显微孔及凸起杂粒；如用铜合金作阴极基板需在表面镀一层金属铬层，以便电铸层与基板分离；
(2)电铸溶液的配制
在水合Ni金属盐或水合Ni金属盐与其它水合金属盐的混合溶液中加入金刚石磨料、H3BO3及添加剂，得到电铸溶液；
(3)电铸工艺
将阴极基板及阳极镍板放入上述电铸溶液中，并将阴极基板接直流电源负极，将阳极镍板接直流电源正极，接通电源，则电铸溶液中的金刚石磨料及金属离子在阴极基板上均匀共析，得到复合电铸层；
(4)复合电铸层与阴极基板分离
将电铸有复合层的阴极基板轻轻弯成弧形，复合电铸层就很容易与阴极基板分离；
(5)冲制成型及表面研磨
用模具将复合电铸层冲压成型，得到所需规格的尺寸，对厚度在15～100μm的切割片，无须再加工，即得到切割片产品；对厚度在100微米至500微米的切割片，复合电铸层经冲压成规格尺寸后还需对其表面进行研磨，以保证切割片的厚度公差及平整度。
2.根据权利要求1所述的一种薄型金刚石切割片的制造方法，其特征在于，所述的复合电铸层包括Ni-Co合金和金刚石磨料，其电铸溶液的配方及电铸工艺的参数如下：
(1)电铸溶液的配方
NiSO4·7H2O含量为150-300g/l，
CoSO4·7H2O含量为3-20g/l，
NiCl2·6H2O含量为30-60g/l，
H3BO3含量为25-40g/l，
初级光亮剂：0.2-2g/l，
次级光亮剂：0.2-2g/l，
润滑剂：0.05-1g/l；
(2)电铸工艺的参数
电流密度为0.5-2A/dm2，
PH值为2.5-5，
温度为35-55℃，
金刚石密度为5-20g/l，
控制电铸时间可控制复合电铸层的厚度。
3.根据权利要求1所述的一种薄型金刚石切割片的制造方法，其特征在于，所述的复合电铸层包括Ni-Co-Mn合金和金刚石磨料，其电铸溶液的配方及电铸工艺的参数如下：
(1)电铸溶液的配方
NiSO4·7H2O含量为150-300g/l，
CoSO4·7H2O含量为3-15g/l，
NiCl2·6H2O含量为30-50g/l，
H3BO3含量为25-40g/l，
MnSO4·H2O含量为1-10g/l，
初级光亮剂：0.2-1.5g/l，
次级光亮剂：0.2-1.5g/l，
润滑剂：0.05-1g/l，
韧化剂：0.3-1ml/l；
(2)电铸工艺的参数
电流密度为0.5-2A/dm2，
PH值为3.5-5，
温度为35-55℃，
金刚石密度为5-20g/l，
控制电铸时间可控制复合电铸层的厚度。
4.根据权利要求1所述的一种薄型金刚石切割片的制造方法，其特征在于，所述的复合电铸层包括Ni-Fe合金和金刚石磨料，其电铸溶液的配方及电铸工艺的参数如下：
(1)电铸溶液的配方
NiSO4·7H2O含量为100-200g/l，
FeSO4·7H2O含量为10-30g/l，
NaCl含量为15-30g/l，
C6H8O·H2O含量为10-30g/l，
Na2SO4含量为40-75g/l，
初级光亮剂：0.2-2g/l，
润滑剂：0.5-3g/l；
(2)电铸工艺的参数
电流密度为2-6A/dm2，
PH值为2.5-4.5，
温度为30-55℃，
金刚石密度为5-20g/l，
控制电铸时间可控制复合电铸层的厚度。
5.根据权利要求1所述的一种薄型金刚石切割片的制造方法，其特征在于，所述的复合电铸层包括Ni金属和金刚石磨料，其电铸溶液的配方及电铸工艺的参数如下：
(1)电铸溶液的配方
NiSO4·7H2O含量为150-300g/l，
NiCl2·6H2O含量为30-50g/l，
H3BO3含量为30-40g/l，
初级光亮剂：0.2-1.5g/l，
次级光亮剂：0.2-1.5g/l，
润滑剂：0.05-1g/l；
(2)电铸工艺的参数
电流密度为0.5-2A/dm2，
PH值为2.5-4.5，
温度为30-55℃，
金刚石密度为5-20g/l，
控制电铸时间可控制复合电铸层的厚度。
6.根据权利要求2或3或4或5所述的一种薄型金刚石切割片的制造方法，其特征在于，所述的初级光亮剂选自萘三磺酸钠、糖精、对甲基苯磺酸胺中的一种。
7.根据权利要求2或3或5所述的一种薄型金刚石切割片的制造方法，其特征在于，所述的次级光亮剂选自丙炔醇、1，4丁炔二醇、香豆素、甲醛中的一种。
8.根据权利要求2或3或4或5所述的一种薄型金刚石切割片的制造方法，其特征在于，所述的润滑剂选自十二烷基硫酸钠、2-乙基己基硫酸钠中的一种。
9.根据权利要求3所述的一种薄型金刚石切割片的制造方法，其特征在于，所述的韧化剂选自FK-280柔软剂、ZL-91B柔软剂中的一种。
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