TWI461249B - 線鋸及其製作方法 - Google Patents

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Description

線鋸及其製作方法
本發明係關於一種線鋸及其製作方法，尤指一種適用於提昇切割品質及使用壽命之線鋸及其製作方法。
線鋸切割係對半導體、水晶、各種單結晶、磁性材料、精密陶瓷、及其他硬脆材料進行切割的一種加工方法。游離磨料線鋸目前已廣泛地應用在半導體晶圓的切片製程中，其係利用鋼線帶動游離磨料(磨料+液體)來移除材料，但由於游離磨料線鋸使用後的磨料易污染環境，導致工業上的浪費，且其加工效率低，故發展固定磨料線鋸已成為工業界必然的趨勢。相較於游離磨料線鋸，固定磨料線鋸之優點在於提升材料移除率以及加工磨料能充分被利用，能夠有效的提高產能。
美國專利公開號US 2009/0120422 A1揭露一種固定磨料線鋸，其係先將表面披覆有金屬層121的磨料12分散於電鍍液內，再將磨料12及電鍍層13同時沉積於裸線11表面，以完成如圖1A所示之固定磨料線鋸。在此，由於磨料容易於電鍍沉積時發生聚集，因此必須適當地控制電鍍槽內磨料的分散與濃度，以免磨料聚集導致線鋸的切割品質及精度劣化。同樣地，日本專利公開號JP 2007203393、日本專利公開號JP 2007268627、日本專利公開號JP 2007307669、韓國專利公開號KR 20090026490等亦是藉由同時沉積磨料及電鍍層於線材上而製得固定磨料線鋸，故亦容易發生電鍍液內磨料聚集導致線鋸切割品質及精度劣化的問題。再者，於日本專利公開號JP 2007203393及JP 2007268627所揭露之切割線鋸中，由於磨料部份顯露於外，故於進行切割加工時，該些線鋸容易因磨料被拔除而降低切割力，進而影響切割加工效率及使用壽命。
美國專利案號US 6463921另揭露一種固定磨料線鋸，請參見圖1B，其包括：一裸線11；複數個磨料12，黏接至該裸線11；一光固化樹脂層14，包含複數填充料15且形成於裸線11上，以使該些磨料12黏接至該裸線11；以及一底基層16，係位於裸線11與光固化樹脂層14之間，以增加裸線11與光固化樹脂層14間之附著力。如圖1B所示，該些磨料12係藉由光固化樹脂層14而固定於裸線11表面，由於光固化樹脂層14之強度不足，故光固化樹脂層14對磨料12之抓持力有限，另外，由於磨料12部份顯露於外，故於進行切割加工時，該線鋸容易因磨料12被拔除而降低切割力，進而影響切割加工效率。
有鑑於習知技術缺點，本發明之目的係在提供一種可提昇切割品質及使用壽命之線鋸及其製作方法。為達此目的，本發明提供一種線鋸之製作方法，包括：(A)提供一裸線；(B)塗佈一中間層於該裸線上，且嵌置複數個磨料於該中間層中；以及(C)鍍覆一金屬保護層，以覆蓋該些磨料。在此，該中間層材料可選自由黏性材料、溶劑及溶液所組群組中之其中一者或其組合，其中，黏性材料可為任何具有黏著性之材料，舉例包括樹脂；溶劑可為任何液態溶劑，舉例包括水、油脂、酒精、丙酮、甲醇或其組合等；而溶液可為任何液態溶液，舉例包括電鍍液。
據此，本發明係先將磨料嵌置於中間層中，藉由液態中間層(如水、油脂、酒精、丙酮、甲醇或電鍍液等)之毛細現象，使該液態中間層可附著於裸線上，而磨料則因凡得瓦爾力及中間層的內聚力而得以暫時固定於中間層上，或者，藉由具有黏著性之中間層(如樹脂)，使該些磨料得以暫時固定於中間層上；而後再形成金屬保護層覆蓋該些磨料。相較於同時沉積磨料與電鍍金屬層之習知技術，本發明無須控制電鍍槽內磨料分散及濃度，且可避免習知電鍍液內磨料於電鍍沉積時的聚集問題，以製得具有較佳表面平坦度之線鋸，進而提高切割品質及精度。此外，相較於藉由光固化樹脂層抓持磨料之習知技術，本發明藉由金屬保護層覆蓋磨料，可更加穩固地抓持磨料，以改善磨料於切割時脫離的問題，進而增加線鋸的使用壽命及加工效率，同時，磨料表面之金屬保護層更可發揮緩衝及保護作用，以提昇切割面品質。
於本發明製作方法之步驟(B)中，可先塗佈該中間層於裸線上後，再將該些磨料嵌置於中間層中；或者，先將中間層之組成份與該些磨料混合成一混合液後，再將該混合液塗佈於裸線上，以於裸線上形成中間層，且中間層中嵌置有該些磨料。
根據上述製作方法，若使用黏性材料、溶劑、溶液或其組合作為中間層，且中間層於形成金屬保護層過程中仍附著於裸線上時，則可製得一種線鋸，其包括：一裸線；一中間層，係位於該裸線上，其材料係選自由黏性材料、溶劑及溶液所組群組中之其中一者或其組合；複數個磨料，係嵌置於該中間層中；以及一金屬保護層，係覆蓋該些磨料及該中間層。舉例說明，當使用黏性材料(如樹脂)、不易揮發之液態溶劑(如水、油脂或其組合等)、不易揮發之溶液(如電鍍液)或其組合作為中間層時，於形成金屬保護層過程中，該中間層仍會附著於裸線上，故所製得之裸線將包括該中間層。另一方面，於形成金屬保護層過程中，若中間層逐漸揮發，則可製得另一種線鋸，其包括：一裸線；複數個磨料，係分散於該裸線上；以及一金屬保護層，係覆蓋該些磨料及該裸線。舉例說明，若使用易揮發之液態溶劑(如酒精、丙酮、甲醇或其組合等)作為中間層，於形成金屬保護層過程中，該中間層會逐漸揮發，而磨料仍因凡得瓦爾力的存在而吸附於裸線上，故所製得之裸線將不包含該中間層。
於本發明中，該裸線可為一金屬線，如：琴鋼線、鍍銅琴鋼線、絞合線及不銹鋼線，較佳為，該裸線為鍍銅琴鋼線，以藉由琴鋼線上之銅層增加中間層與裸線間之附著力。
於本發明中，該些磨料之材料較佳是具有高硬度，如鑽石、立方晶氮化硼(CBN)、氧化鋁、碳化矽。
於本發明中，該些磨料之表面可包覆有一導電層，其中該導電層之材料可為鈦、鎳、銅、銀、鋁等金屬或其組合。
於本發明中，該金屬保護層可為單層結構或多層結構，其材料可為鎳、銅、鋅、錫等或其組合，其中，該金屬保護層可藉由電鍍法、化學鍍法(即無電極電鍍)等或是以上方法的組合而形成金屬保護層。亦即，該金屬保護層可為電鍍層或化學鍍層；或者，該金屬保護層包括化學鍍層及電鍍層，其中化學鍍層係位於電鍍層與該些磨料之間，及電鍍層與中間層之間。
以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。
實施例一
請參見圖2A至2C，係為本實施例之線鋸製作流程圖。
首先，如圖2A所示，提供一裸線21，並塗佈一中間層22於該裸線21上，於本實施例中，該裸線21為琴鋼線，而該中間層22為一水層。接著，如圖2B所示，將複數個磨料23嵌置於中間層22中，於本實施例中，該磨料23為鑽石顆粒，且其表面包覆有一導電層231，而導電層231之材料為鈦。
最後，如圖2C所示，藉由電鍍法，以形成覆蓋該些磨料23及中間層22之金屬保護層24(即電鍍層)。於本實施例中，該金屬保護層24之材料為鎳。
藉由上述製作流程，本實施例提供一種線鋸，如圖2C所示，其包括：一裸線21；一中間層22，係位於該裸線21上，其材料為水；複數個磨料23，係嵌置於該中間層22中；以及一金屬保護層24，係覆蓋該些磨料23及該中間層22。
實施例二
本實施例之製作流程大致與實施例一所述相同，惟不同處在於，請參見圖2A至2C，本實施例之中間層22為一電鍍液層，而導電層231之材料為鎳。
實施例三
本實施例之製作流程大致與實施例一所述相同，惟不同處在於，請參見圖3，本實施例係先將樹脂(即，中間層之組成份)與該些磨料23混合成一混合液後，再將該混合液塗佈於裸線21上，以於裸線21上形成中間層22，且中間層22中嵌置有該些磨料23並包覆該些磨料23，此外，本實施例之金屬保護層24係藉由化學鍍法(即，無電極電鍍法)形成，其係為一化學鍍層。
實施例四
本實施例之製作流程大致與實施例一所述相同，惟不同處在於，如圖4所示，本實施例之中層間22係為一油脂層，且本實施例係藉由化學鍍形成化學鍍層241後，再藉由電鍍法形成電鍍層242，以形成覆蓋該些磨料23及中間層22之金屬保護層24，於本實施例中，該化學鍍層241及該電鍍層242之材料皆為鎳。據此，如圖4所示，本實施例之金屬保護層包括一化學鍍層241及一電鍍層242，而該化學鍍層241係位於該電鍍層242與該些磨料23之間，及該電鍍層242與該中間層22之間。
實施例五
本實施例之製作流程大致與實施例一所述相同，惟不同處在於，請參見圖2A至2B及圖5，本實施例之中間層22為酒精，由於酒精會逐漸揮發(因凡得瓦爾力的存在，磨料23仍會吸附在裸線21上)，如圖5所示，當金屬保護層24鍍覆上去時，不會有中間層22的存在。
綜上所述，本發明係先將磨料嵌置於中間層上，再形成金屬保護層覆蓋該些磨料及該中間層。相較於同時沉積磨料與電鍍金屬層之習知技術，本發明無須控制電鍍槽內磨料分散及濃度，且可避免習知電鍍液內磨料於電鍍沉積時的聚集問題，以製得具有較佳表面平坦度之線鋸，進而提高切割品質及精度。此外，本發明藉由金屬保護層覆蓋磨料，可更加穩固地抓持磨料，進而增加線鋸的使用壽命及加工效率，同時，磨料表面之金屬保護層更可發揮緩衝及保護作用，以提昇切割面品質。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
11,21．．．裸線
12,23．．．磨料
121．．．金屬層
13,242．．．電鍍層
14．．．光固化樹脂層
15．．．填充料
16．．．底基層
22．．．中間層
231．．．導電層
24．．．金屬保護層
241．．．化學鍍層
圖1A係習知固定磨料線鋸之縱向剖視圖。
圖1B係另一習知固定磨料線鋸之橫向剖視圖。
圖2A至2C係本發明一較佳實施例之線鋸製作流程圖。
圖3係本發明另一較佳實施例之線鋸縱向剖視圖。
圖4係本發明另一較佳實施例之線鋸縱向剖視圖。
圖5係本發明另一較佳實施例之線鋸縱向剖視圖。
21．．．裸線
22．．．中間層
23．．．磨料
231．．．導電層
24．．．金屬保護層

Claims (19)

  1. 一種線鋸之製作方法，包括：(A)提供一裸線；(B)塗佈一中間層於該裸線上，且嵌置複數個磨料於該中間層中；以及(C)鍍覆一金屬保護層，以覆蓋該些磨料；其中，於該步驟(B)中，係先塗佈該中間層於該裸線上後，再將該些磨料嵌置於該中間層中；或者，於該步驟(B)中，係先將該中間層之組成份與該些磨料混合成一混合液後，再將該混合液塗佈於該裸線上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之製作方法，其中，該中間層之材料係選自由黏性材料、溶劑及溶液所組群組中之其中一者或其組合。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之製作方法，其中，該黏性材料為樹脂，該溶劑為水、油脂、酒精、丙酮、甲醇或其組合，而該溶液為電鍍液。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之製作方法，其中，該裸線係為一琴鋼線、一鍍銅琴鋼線、一絞合線或一不銹鋼線。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之製作方法，其中，該些磨料之材料係為鑽石、立方晶氮化硼(CBN)、氧化鋁或碳化矽。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之製作方法，其中，該些磨料之表面包覆有一導電層。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之製作方法，其中，該導電層之材料為鈦、鎳、銅、鋁、銀、或其組合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之製作方法，其中，該金屬保護層之材料係為鎳、銅、鋅、錫、銀或其組合。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之製作方法，其中，該金屬保護層係藉由電鍍法或化學鍍法形成。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之製作方法，其中，該金屬保護層係藉由化學鍍法而後電鍍法形成。
  11. 一種依據申請專利範圍第1至10項中任一項之線鋸之製作方法所製成之線鋸，包括：一裸線；一中間層，係位於該裸線上，其材料係選自由黏性材料、溶劑及溶液所組群組中之其中一者或其組合；複數個磨料，係嵌置於該中間層中；以及一金屬保護層，係覆蓋該些磨料及該中間層。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之線鋸，其中，該黏性材料為樹脂，該溶劑為水、油脂或其組合，該溶液為電鍍液。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之線鋸，其中，該裸線係為一琴鋼線、一鍍銅琴鋼線、一絞合線或一不銹鋼線。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之線鋸，其中，該些磨料之材料係為鑽石、立方晶氮化硼(CBN)、氧化鋁或碳化矽。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之線鋸，其中，該些磨料之表面包覆有一導電層。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之線鋸，其中，該導電層之材料為鈦、鎳、銅、鋁、銀或其組合。
  17. 如申請專利範圍第11項所述之線鋸，其中，該金屬保護層之材料係為鎳、銅、鋅、錫、銀或其組合。
  18. 如申請專利範圍第11項所述之線鋸，其中，該金屬保護層係為一電鍍層或一化學鍍層。
  19. 如申請專利範圍第11項所述之線鋸，其中，該金屬保護層包括一化學鍍層及一電鍍層，而該化學鍍層係位於該電鍍層與該些磨料之間，及該電鍍層與該中間層之間。
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