WO2021097988A1 - 一种轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法 - Google Patents

一种轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法 Download PDF

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康丁华
康文涛
周伍
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    • C25D5/02—Electroplating of selected surface areas
    • C25D5/022—Electroplating of selected surface areas using masking means

Definitions

  • the invention belongs to the technical field of manufacturing super-hard abrasive products, and in particular relates to a manufacturing method of a hub-type electroplated ultra-thin diamond cutting blade.
  • Ultra-thin cutting tool is an indispensable key tool in semiconductor chip manufacturing and processing. It is used in almost every processing procedure, especially in the dicing of silicon wafers and the cutting after chip packaging.
  • the hub-type electroplated ultra-thin diamond cutting disc is a super-hard abrasive product used for precision cutting and grooving of hard and brittle materials such as semiconductors and engineering ceramics.
  • the current manufacturing methods of diamond cutting blades mainly include hot pressing and electroplating.
  • the thickness of the diamond cutting blades produced by the hot pressing method is all above 200 microns, which is not suitable for manufacturing diamond cutting blades below 100 microns.
  • the ordinary electroplating method generally uses a metal plate as the cathode, so that the peeling of the cutting piece and the metal plate will cause the deformation or cracks of the cutting piece, resulting in a short service life of the cutting piece and a low yield rate.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to overcome the shortcomings and defects mentioned in the above background technology and provide a method for manufacturing a hub-type electroplated ultra-thin diamond cutting disc to improve the service life, yield rate and production efficiency.
  • a method for manufacturing a hub-type electroplated ultra-thin diamond cutting blade includes the following steps:
  • a layer of insulating electrophoretic paint is formed on the surface of the alloy sheet by electrophoresis, and the alloy sheet is made of an alloy material that can be corroded by acid;
  • the alloy sheet obtained in S2 is electroplated and sanded, the electroplating solution is a nickel plating solution and contains diamond fine powder, and a diamond layer is formed on the alloy surface of the electroplated sand area;
  • the alloy sheet after S3 electroplating is punched out with a punch to form a ring-shaped composite structure including an alloy layer and a diamond layer;
  • the alloy sheet of S1 is a copper alloy, an aluminum alloy or a zinc alloy.
  • the thickness of the alloy sheet of S1 is 0.1-5 mm.
  • the electrophoretic paint component of S1 is epoxy resin.
  • electrophoresis operation parameters described in S1 voltage 10-36V, time 30-180s, baking temperature 100-180 degrees, baking 10-120min.
  • S2 laser laser engraving parameters the processing frequency is 20-200kHz, the launch time is 5-500 ⁇ s, and the speed is 500-3000mm/s.
  • the electroplating solution in S3 is a Watt nickel electroplating solution.
  • the electroplating current density of S3 is 0.1-1A/dm 2 , and the time is 30-600min. During the sanding process, the electroplating solution is stirred for 3-10s every 3-10 minutes.
  • S3 puts a combination of multiple alloy sheets in the same electroplating tank for electroplating sanding.
  • the thickness of the ultra-thin diamond cutting blade of S5 is 0.005-1 mm.
  • the process of the present invention first forms a layer of electrophoretic paint on the surface of the alloy sheet, then removes part of the electrophoretic paint to form an electroplating sanding area, and performs electroplating sanding, so that the size of the ultra-thin diamond cutting disc is more accurate. Finally, the alloy layer is corroded with acid to obtain the ultra-thin diamond cutting disc, which avoids the deformation or cracks of the cutting disc due to the peeling of the cutting disc and the metal plate. Therefore, the ultra-thin diamond cutting disc prepared by the present invention has long life and high yield .
  • the production efficiency of the punching press to shape the size is at least 100 times higher than that of the wire cutting method.
  • the production process of the present invention can improve the efficiency of electroplating production.
  • a plurality of alloy sheets can be combined in the same electroplating tank to improve the utilization rate of the electroplating tank.
  • the traditional method of cutting slices in one slot is used.
  • the process of the present invention greatly reduces the production cost, and can at least be reduced to 1/5 of the original.
  • the thickness range of the ultra-thin diamond cutting blade manufactured by the invention is 0.005-1mm, and the thickness tolerance can be controlled within ⁇ 0.001mm, and is mainly applied to the slice cutting of ultra-hard and brittle materials.
  • the advantages are: 1. Fast cutting speed, feed speed 10-50mm/s; 2. Product cutting parts are neat, burrs can be controlled at 0.02mm; 3. Wide application, can be applied to semiconductor, sapphire, glass, ceramics and other materials .
  • Figure 1 is a schematic diagram of removing the electrophoretic paint to form a ring-shaped electroplating sand area
  • Figure 2 is a schematic diagram of a punched ring structure composite structure
  • Figure 3 is a side view of Figure 2;
  • Figure 4 is a schematic diagram of the manufactured wheel hub electroplated ultra-thin diamond cutting disc.
  • a method for manufacturing a hub-type electroplated ultra-thin diamond cutting blade includes the following steps:
  • the alloy sheet is made of alloy materials that are easily corroded by acid, which can be copper alloy, aluminum alloy or zinc alloy.
  • the thickness of the alloy sheet is 0.1-5mm, preferably about 0.5mm, so as to be quickly corroded by acid.
  • the electrophoretic paint component can be non-conductive components such as epoxy resin.
  • Electrophoresis operation parameters voltage 10-36V, time 30-180s, baking temperature 100-180 degrees, baking 10-120min.
  • the alloy sheet into a conventional Watt nickel electroplating bath (the bath contains diamond powder, the concentration is 0.01-5 g/L, and the particle size is 3-50 ⁇ m) for electroplating and sanding.
  • the bath contains diamond powder, the concentration is 0.01-5 g/L, and the particle size is 3-50 ⁇ m
  • the concentration is 0.01-5 g/L, and the particle size is 3-50 ⁇ m
  • the current density is 0.1-1A/dm 2
  • the time 30-600min.
  • stir the electroplating solution for 3-10s every 3-10 minutes.
  • a diamond layer 6 is formed on the alloy surface layer of the electroplating sand area 3.
  • multiple alloy sheets can be combined in the same electroplating bath for electroplating sanding.
  • the aluminum alloy wheel 1 is machined according to the dimensions of the aluminum alloy wheel drawing.
  • Electrophoresis operation parameters voltage 20V, time 100s, baking temperature 150 degrees, baking 100min.
  • the pattern size is a circle with a diameter of 62/40mm to form an electroplating sanding area 3, and the rest are electrophoretic paint shielding areas 2.
  • the plating solution contains diamond powder
  • the engraving side up, at a 50° angle to the horizontal, current density 1A/dm 2 , time 500min.
  • the electroplating solution is stirred for 5 seconds every 6 minutes.
  • the aluminum alloy wheel 1 is machined according to the dimensions of the aluminum alloy wheel drawing.
  • Electrophoresis operation parameters voltage 25V, time 50s, baking temperature 120 degrees, baking 50min.
  • the pattern size is a circle with a diameter of 62/40mm to form an electroplating sanding area 3, and the rest are electrophoretic paint shielding areas 2.
  • the plating solution contains diamond powder
  • the current density is 0.8A/dm 2 , Time 450min.
  • the electroplating solution is stirred for 8 seconds every 5 minutes.

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Abstract

本发明公开了一种轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法，包括下述的步骤：通过电泳在合金片表面形成一层绝缘的电泳漆；在合金片的一面用激光镭雕机去除部分电泳漆以形成圆环图案，圆环尺寸与铝合金轮毂匹配，圆环构成电镀上砂区域，圆环内外为电泳漆屏蔽区域；将合金片进行电镀上砂，电镀液为镀镍溶液并含有金刚石微粉，在电镀上砂区域的合金表层形成金刚石层；将合金片用冲床冲制出包括合金层和金刚石层的环状复合结构；用强酸腐蚀掉环状复合结构的合金层，得到金刚石超薄切割片；将金刚石超薄切割片粘合到铝合金轮毂上，得到轮毂型电镀超薄金刚石切割片。本发明工艺制得的金刚石超薄切割片寿命长、成品率高，生产成本低，生产效率高。

Description

一种轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法 技术领域
本发明属于超硬磨具制品制造技术领域，尤其涉及一种轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法。
背景技术
超薄切割刀具是半导体芯片制造加工中不可缺少的关键性刀具，几乎在每一道加工工序中都要使用到，尤其是在硅片的划片和芯片封装后的切割中。轮毂型电镀超薄金刚石切割片是一种用于半导体和工程陶瓷等硬脆材料精密切割与开槽的超硬磨料制品。
目前金刚石切割片的制造方法主要有热压法和电镀法，其中热压法制得的金刚石切割片的厚度都在200微米以上，不适于制造100微米以下的金刚石切割片。而普通的电镀法一般采用金属板做阴极，这样切割片与金属板的剥离会造成切割片的变形或裂纹，从而导致切割片使用寿命短、成品率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法，以提高寿命、成品率和生产效率。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法，包括下述的步骤：
S1.通过电泳在合金片表面形成一层绝缘的电泳漆，所述合金片采用能被酸腐蚀的合金材料；
S2.在S1用电泳漆屏蔽过的合金片的一面用激光镭雕机去除部分电泳漆以形成圆环图案，圆环尺寸与铝合金轮毂匹配，圆环构成电镀上砂区域，圆环内外为电泳漆屏蔽区域；
S3.将S2得到的合金片进行电镀上砂，电镀液为镀镍溶液并含有金刚石微粉，在电镀上砂区域的合金表层形成金刚石层；
S4.将S3电镀后的合金片用冲床冲制出包括合金层和金刚石层的环状复合结构；
S5.用强酸腐蚀掉S4得到的环状复合结构的合金层，得到金刚石超薄切割片；
S6.将S5得到的金刚石超薄切割片粘合到铝合金轮毂上，得到轮毂型电镀超薄金刚石切割片。
进一步的，S1所述合金片为铜合金、铝合金或锌合金。
进一步的，S1所述合金片厚度为0.1-5mm。
进一步的，S1所述电泳漆成份是环氧树脂。
进一步的，S1所述电泳作业参数：电压10-36V、时间30-180s，烘烤温度100-180度， 烘烤10-120min。
进一步的，S2激光镭雕参数：加工频率为20-200kHz，发射时间为5-500μs，速度为500-3000mm/s。
进一步的，S3所述电镀液为瓦特镍电镀液。
进一步的，S3所述电镀电流密度0.1-1A/dm 2，时间30-600min，上砂过程中，每3-10分钟搅拌电镀液3-10s。
进一步的，S3将多个合金片组合置于同一电镀槽中进行电镀上砂。
进一步的，S5所述金刚石超薄切割片厚度0.005-1mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明工艺先在合金片表面形成一层电泳漆，然后去除部分电泳漆形成电镀上砂区域，进行电镀上砂，使金刚石超薄切割片尺寸更精确。最后用酸腐蚀掉合金层，即得到金刚石超薄切割片，避免切割片与金属板的剥离会造成切割片的变形或裂纹，所以本发明制得的金刚石超薄切割片寿命长、成品率高。采用冲床冲压定型尺寸比线切割方法生产效率至少提升100倍以上。
本发明生产工艺可提高电镀生产效率，量产时可将多个合金片组合于同一电镀槽中，提高电镀槽的利用率，传统采用的是一槽一片切割片的方法。本发明工艺大幅度降低生产成本，至少能降低至原来的1/5。
本发明制造的超薄金刚石切割片厚度范围为0.005-1mm，厚度公差能控制在±0.001mm，主要应用于超硬脆性材料的分片切割。优点有：1.切割速度快，进给速度10-50mm/s；2.产品切割部位整齐，毛刺能控制在0.02mm；3.应用性广，能应用于半导体、蓝宝石、玻璃、陶瓷等材料。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是去除电泳漆形成环形电镀上砂区域的示意图；
图2是冲制出的环状结构复合结构示意图；
图3是图2的侧视图；
图4是制成的轮毂型电镀超薄金刚石切割片示意图。
其中：1、铝合金轮毂；2、电泳漆屏蔽区域；3、电镀上砂区域；4、环状复合结构；5、 合金层；6、金刚石层；7、金刚石超薄切割片。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
如图1～4，本发明一个具体实施方式的轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法包括如下步骤：
(1)制作铝合金轮毂1。
(2)准备一块合金片。合金片采用容易被酸腐蚀的合金材料，可以是铜合金、铝合金或锌合金。合金片厚度为0.1-5mm，优选0.5mm左右，以迅速被酸腐蚀。
(3)把合金片上一层电泳漆。电泳漆成份可以是环氧树脂等不导电成分。电泳作业参数：电压10-36V、时间30-180s，烘烤温度100-180度，烘烤10-120min。
(4)在电泳漆屏蔽过的合金片一面的中心部位用激光镭雕机去除电泳漆以形成圆环图案，图案尺寸与铝合金轮毂1匹配，形成电镀上砂区域3，其余为不导电的电泳漆屏蔽区域2，如图1。激光镭雕参数：加工频率为20-200kHz，发射时间为5-500μs，速度为500-3000mm/s。
(5)将合金片放入常规瓦特镍电镀液中(镀液中含有金刚石微粉，浓度为0.01-5g/L，颗粒大小3-50μm)进行电镀上砂。带电入槽，雕刻一面朝上放置，与水平成10-80°角度，电流密度0.1-1A/dm 2，时间30-600min。上砂过程中，每3-10分钟搅拌电镀液3-10s。在电镀上砂区域3的合金表层形成金刚石层6。为提高电镀槽的利用率，可以将多个合金片组合置于同一电镀槽中进行电镀上砂。
(6)将上完砂的合金片取出，用水冲洗干净并烘干。然后用冲床冲制出图纸尺寸所要求的环状复合结构4，其包括合金层5和金刚石层6，如图3。
(7)用盐酸等强酸腐蚀掉合金层5，仅剩下金刚石层6，得到相应厚度的金刚石超薄切割片7，厚度0.005-1mm，再用强力胶水粘合到铝合金轮毂1上，即得到最终的轮毂型电镀超薄金刚石切割片，如图4。
实施例1：
本实施例的轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法包括如下步骤：
(1)根据铝合金轮毂图纸尺寸车制铝合金轮毂1。
(2)在0.5mm厚的红铜板裁剪一块75×75mm的方形红铜片。
(3)把红铜片上一层电泳漆(电泳漆成份：环氧树脂，供应商：深圳亚王万相科技有限 公司)。电泳作业参数：电压20V、时间100s，烘烤温度150度，烘烤100min。
(4)在屏蔽过的红铜片一面的中心部位用激光镭雕机去除电泳漆，图案尺寸为直径62/40mm的圆环，形成电镀上砂区域3，其余为电泳漆屏蔽区域2。激光镭雕参数：加工频率为120kHz，发射时间为150μs，速度为2000mm/s。
(5)将红铜片放入常规瓦特镍电镀液中(镀液中含有金刚石微粉)，带电入槽，雕刻一面朝上放置，与水平成50°角度，电流密度1A/dm 2，时间500min。上砂过程中，每6分钟搅拌电镀液5s。
(6)将上完砂的红铜片取出，用水冲洗干净并烘干。放入定制好的模具中，用冲床冲制出图纸尺寸所要求的环状复合结构4。
(7)用盐酸腐蚀掉红铜层，得到相应厚度的金刚石超薄切割片，厚度0.1mm，再用强力胶水粘合到铝合金轮毂上，即得到最终的轮毂型电镀超薄金刚石切割片。
实施例2：
本实施例的轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法包括如下步骤：
(1)根据铝合金轮毂图纸尺寸车制铝合金轮毂1。
(2)在0.5mm厚的红铜板裁剪一块75×75mm的方形红铜片。
(3)把红铜片上一层电泳漆(电泳漆成份：环氧树脂，供应商：深圳亚王万相科技有限公司)。电泳作业参数：电压25V、时间50s，烘烤温度120度，烘烤50min。
(4)在屏蔽过的红铜片一面的中心部位用激光镭雕机去除电泳漆，图案尺寸为直径62/40mm的圆环，形成电镀上砂区域3，其余为电泳漆屏蔽区域2。激光镭雕参数：加工频率为80kHz，发射时间为100μs，速度为1000mm/s。
(5)将红铜片放入常规瓦特镍电镀液中(镀液中含有金刚石微粉)，带电入槽，雕刻一面朝上放置，与水平成40°角度，电流密度0.8A/dm 2，时间450min。上砂过程中，每5分钟搅拌电镀液8s。
(6)将上完砂的红铜片取出，用水冲洗干净并烘干。放入定制好的模具中，用冲床冲制出图纸尺寸所要求的环状复合结构4。
(7)用盐酸腐蚀掉红铜层，得到相应厚度的金刚石超薄切割片，厚度0.05mm，再用强力胶水粘合到铝合金轮毂上，即得到最终的轮毂型电镀超薄金刚石切割片。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

  1. 一种轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法，其特征在于，包括下述的步骤：
    S1.通过电泳在合金片表面形成一层绝缘的电泳漆，所述合金片采用能被酸腐蚀的合金材料；
    S2.在S1用电泳漆屏蔽过的合金片的一面用激光镭雕机去除部分电泳漆以形成圆环图案，圆环尺寸与铝合金轮毂匹配，圆环构成电镀上砂区域，圆环内外为电泳漆屏蔽区域；
    S3.将S2得到的合金片进行电镀上砂，电镀液为镀镍溶液并含有金刚石微粉，在电镀上砂区域的合金表层形成金刚石层；
    S4.将S3电镀后的合金片用冲床冲制出包括合金层和金刚石层的环状复合结构；
    S5.用强酸腐蚀掉S4得到的环状复合结构的合金层，得到金刚石超薄切割片；
    S6.将S5得到的金刚石超薄切割片粘合到铝合金轮毂上，得到轮毂型电镀超薄金刚石切割片。
  2. 根据权利要求1所述的轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法，其特征在于，S1所述合金片为铜合金、铝合金或锌合金。
  3. 根据权利要求1或2所述的轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法，其特征在于，S1所述合金片厚度为0.1-5mm。
  4. 根据权利要求1所述的轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法，其特征在于，S1所述电泳漆成份是环氧树脂。
  5. 根据权利要求1或4所述的轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法，其特征在于，S1所述电泳作业参数：电压10-36V、时间30-180s，烘烤温度100-180度，烘烤10-120min。
  6. 根据权利要求1所述的轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法，其特征在于，S2激光镭雕参数：加工频率为20-200kHz，发射时间为5-500μs，速度为500-3000mm/s。
  7. 根据权利要求1所述的轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法，其特征在于，S3所述电镀液为瓦特镍电镀液。
  8. 根据权利要求1或7所述的轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法，其特征在于，S3所述电镀电流密度0.1-1A/dm 2，时间30-600min，上砂过程中，每3-10分钟搅拌电镀液3-10s。
  9. 根据权利要求1或7所述的轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法，其特征在于，S3将多个合金片组合置于同一电镀槽中进行电镀上砂。
  10. 根据权利要求1或7所述的轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法，其特征在于，S5所述金刚石超薄切割片厚度0.005-1mm。
PCT/CN2019/126448 2019-11-20 2019-12-19 一种轮毂型电镀超薄金刚石切割片的制作方法 WO2021097988A1 (zh)

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