轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮的制造方法，将高精度的铝合金基体进行化学镀处理，放入到含有金刚石磨料的电镀液中，在直流电场的作用下，均匀悬浮的金刚石磨料在阳极镍离子的阴极还原的同时被包裹进入镀层，均匀共沉积一定时间后形成所需厚度的复合镀层；再经镀层表面精密研磨、外圆磨削、刀刃反面微腐蚀处理工艺，制造出刀刃厚度0.010mm~0.150mm的轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮。采用含磷的氨基磺酸镍电镀液，并借助硬化剂的增硬作用和应力消除剂的微应力作用，获得低应力、高硬度的新型镍基结合剂，实现了轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮切割刀刃具有极低的应力和较高的强度，避免了砂轮在实际应用中因应力变形或强度过低导致的切割断刀。

Method for manufacturing hub type electroplated ultra-thin diamond cutting grinding wheel

The manufacturing method of the invention discloses a hub type electroplating diamond ultrathin cutting wheel, the Aluminum Alloy matrix with high accuracy of electroless plating, into the plating solution containing diamond abrasive, in DC electric field, wrapped into the coating and diamond abrasive evenly suspended reduction at the cathode anode of nickel ion. After a certain time, uniform deposition to form composite coating of the required thickness; the coating surface precision grinding, cylindrical grinding, blade reverse micro corrosion process, the manufacturing hub of electroplating diamond ultrathin dicing blade thickness 0.010mm~0.150mm. The nickel sulfamate electroplating solution containing phosphorus, and with the increasing role of hard hardening agent and stress relieving micro stress agent, low bond force, should be a new nickel base high hardness, the hub of electroplating of ultra-thin diamond cutting wheel cutting blade has a very low stress and high strength, avoid the grinding wheel in the practical application for cutting knife deformation or low intensity of lead.

【技术实现步骤摘要】
轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮的制造方法
本专利技术属半导体精密加工
，涉及一种半导体硅晶圆、氧化物晶圆等硬脆材料的精密加工工具及其制造方法，具体涉及一种轮毂型电镀超薄切割砂轮的制造方法。
技术介绍
在半导体、光电材料切割加工中，需使用高精度的金刚石砂轮对晶片进行分割或开槽。目前，金刚石切割砂轮制造工艺主要是采用热压法或复合电沉积法，而热压法受到其制造工艺限制，目前对于厚度为0.080mm以薄的切割砂轮很难实现。采用复合电沉积法制造的金刚石切割砂轮有三种：无轮毂式金刚石切割片（软刀），粘结型金刚石切割砂轮和轮毂型电镀金刚石切割砂轮（硬刀）。无轮毂式切割片是在阴极母板上复合电沉积出环状金刚石层，然后与母板分离后经冲压成型；此种砂轮在使用时需配用精密法兰，装刀要求高，使用前还需在线修圆，使用不太方便；粘结型轮毂式切割砂轮是将上述砂轮环用胶粘剂（或焊接剂）与基体粘结在一起而制成；但在粘结时，由于粘结厚度的均匀性不易控制，砂轮精度不易保证，粘结强度也不够稳定。而轮毂型电镀超薄切割砂轮是将镍-金刚石复合层一次性电镀成型，尺寸精度高，使用方便，代表着该类砂轮产品的技术发展方向。但轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮受多种因素影响，普遍存在切割刀刃应力过大，强度过低，在实际应用中，频繁出现切割过程中断刀的严重质量问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的切割断刀问题，本专利技术提供一种轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮的制造方法，采用含磷的氨基磺酸镍电镀液，借助硬化剂的增硬作用和应力消除剂的微应力作用，获得低应力、高硬度的新型镍基结合剂，实现了轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮切割刀刃具有极低的应力和较高的强度。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮的制造方法，包括以下步骤：（1）将砂轮基体进行化学镀处理；（2）复合电沉积将化学镀处理后的砂轮基体作为阴极放入氨基磺酸镍电镀液中，球形镍作为阳极，在外接直流电的作用下，实施金刚石磨料与镍金属离子的共沉积，在砂轮基体上形成复合镀层；（3）镀层表面精密研磨采用碳化硅研磨棒对复合镀层表面进行精密研磨，去除复合镀层表面的组织缺陷，使得复合镀层表面组织均匀；（4）外圆磨削采用陶瓷砂轮对砂轮外圆进行粗磨，然后使用石墨砂轮对砂轮外圆进行精磨，使得超薄砂轮外圆圆度≤5μm；（5）刀刃反面微腐蚀采用浓硝酸：氢氟酸：磷酸比例为100~150:1~5:40~60的化学复合微腐蚀液对砂轮刀刃反面进行微腐蚀，使得刀刃反面的金刚石裸露。步骤（1）中的砂轮基体为铝合金基体，其平面度为0.002mm，内孔精度为IT5级。步骤（3）中组织缺陷包括电镀浮砂、镀层凸起、镀层凹坑。步骤（2）复合电沉积时电镀电流密度为2~5A/dm2，温度为55~60℃，PH值为4.0~4.5。步骤（2）氨基磺酸镍电镀液按照氨基磺酸镍、溴化镍、次磷酸钠、硼酸、硬化剂、应力消除剂、分散剂、去离子水、金刚石磨料的重量比为40~60：0.3~0.6：0.05~0.1：3.5~4.5：0.4~0.7：0.01~0.03：0.1~0.3：80~90：0.1~1配置，搅拌均匀。硬化剂为乙氧基化丙炔醇、甘油单丙炔醚、丙氧基化丁炔二醇、二乙基丙炔胺中的任一种。应力消除剂为对-甲苯磺酰胺、邻-苯甲酸磺酰亚胺、丙烯基磺酸中的任一种。分散剂为磺基丁二酸二戊酯钠盐、乙基己基硫酸钠、月桂基醚硫酸盐中的任一种。所述搅拌为正、反向搅拌交替进行，正向搅拌10~20rpm，2~3min；反向搅拌180~240rpm，10~30s。所述方法制得的金刚石切割砂轮厚度为0.010mm~0.150mm。采用上述技术方案的本专利技术具有以下有益效果：（1）采用含磷的氨基磺酸镍电镀液，并借助硬化剂的增硬作用和应力消除剂的微应力作用，获得低应力、高硬度的新型镍基结合剂，镀层应力范围可控制在-5~+5N/mm2，镀层维氏硬度可高达HV500~HV1000，实现了轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮切割刀刃具有极低的应力和较高的强度，避免了砂轮在实际应用中因应力变形或强度过低导致的切割断刀质量问题；（2）通过采用表面精密研磨的方法，实现了对镀层表面的组织缺陷的有效去除，保证了超薄刀刃的组织均匀性和尺寸精度，解决了因刀刃组织缺陷而导致的切割断刀问题。（3）通过采用精密外圆磨削，保证了砂轮的外圆精度和圆度，避免了砂轮外圆圆周的不均匀磨削而导致的局部刀刃破损。（4）通过采用微腐蚀工艺，使得刀刃反面金刚石暴露，刀刃两面的组织结构更趋于一致，避免了刀刃正、反两面不均匀磨损导致的刀刃断裂。附图说明图1为本专利技术砂轮基体的结构示意图。图2为本专利技术复合电沉积后的砂轮结构示意图。图3为本专利技术经过表面研磨、外圆磨削和微腐蚀处理后的砂轮结构示意图。图中1是砂轮基体，2是镍-金刚石复合层，3是砂轮刀刃。具体实施方式轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮的制造方法，包括以下步骤：（1）将砂轮基体进行化学镀处理如图1所示，将砂轮基体1精加工成所需的尺寸和精度，然后对非镀面进行绝缘保护处理，然后对砂轮基体进行化学镀工艺处理；（2）复合电沉积将化学镀处理后的砂轮基体作为阴极放入氨基磺酸镍电镀液中，球形镍作为阳极，在外接直流电的作用下，实施金刚石磨料与镍金属离子的共沉积，复合电沉积时电镀电流密度为2~5A/dm2，温度为55~60℃，PH值为4.0~4.5，在砂轮基体上形成镍-金刚石复合层2，见图2；氨基磺酸镍电镀液按照氨基磺酸镍、溴化镍、次磷酸钠、硼酸、硬化剂、应力消除剂、分散剂、去离子水、金刚石磨料的重量比为40~60：0.3~0.6：0.05~0.1：3.5~4.5：0.4~0.7：0.01~0.03：0.1~0.3：80~90：0.1~1配置，搅拌均匀，所述搅拌为正、反向搅拌交替进行，正向搅拌10~20rpm，2~3min；反向搅拌180~240rpm，10~30s；其中，硬化剂为乙氧基化丙炔醇、甘油单丙炔醚、丙氧基化丁炔二醇、二乙基丙炔胺中的任一种；应力消除剂为对-甲苯磺酰胺、邻-苯甲酸磺酰亚胺、丙烯基磺酸中的任一种；分散剂为磺基丁二酸二戊酯钠盐、乙基己基硫酸钠、月桂基醚硫酸盐中的任一种；（3）镀层表面精密研磨采用碳化硅研磨棒对复合镀层表面进行精密研磨，去除复合镀层表面的组织缺陷，使得复合镀层表面组织均匀，组织缺陷包括电镀浮砂、镀层凸起、镀层凹坑；（4）外圆磨削采用陶瓷砂轮对砂轮外圆进行粗磨，然后使用石墨砂轮对砂轮外圆进行精磨，使得超薄砂轮外圆圆度≤5μm；（5）刀刃反面微腐蚀采用浓硝酸：氢氟酸：磷酸比例为100~150:1~5:40~60的化学复合微腐蚀液对砂轮刀刃反面进行微腐蚀，使得砂轮刀刃3反面的金刚石裸露，见图3所示。实施例1用于切割半导体砷化镓晶圆、厚度为0.010mm的轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮的制造方法，包括以下步骤：（1）将砂轮基体进行化学镀处理将砂轮基体精加工成所需的尺寸和精度，对非镀面进行绝缘保护处理，然后对砂轮基体进行化学镀工艺处理；（2）复合电沉积配置氨基磺酸镍电镀液：氨基磺酸镍电镀液按照氨基磺酸镍、溴化镍、次磷酸钠、硼酸、乙氧基化丙炔醇、对-甲苯磺酰胺、磺基丁二酸二戊酯钠盐、电导率5μs/cm以下的去离子水、M1/2的金刚石磨料的重量比为40：0.6：0.1：4.5：0.6：0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将砂轮基体进行化学镀处理；（2）复合电沉积将化学镀处理后的砂轮基体作为阴极放入氨基磺酸镍电镀液中，球形镍作为阳极，在外接直流电的作用下，实施金刚石磨料与镍金属离子的共沉积，在砂轮基体上形成复合镀层；（3）镀层表面精密研磨采用碳化硅研磨棒对复合镀层表面进行精密研磨，去除复合镀层表面的组织缺陷，使得复合镀层表面组织均匀；（4）外圆磨削采用陶瓷砂轮对砂轮外圆进行粗磨，然后使用石墨砂轮对砂轮外圆进行精磨，使得超薄砂轮外圆圆度≤5μm；（5）刀刃反面微腐蚀采用浓硝酸：氢氟酸：磷酸比例为100~150:1~5:40~60的化学复合微腐蚀液对砂轮刀刃反面进行微腐蚀，使得刀刃反面的金刚石裸露。

【技术特征摘要】
1.轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将砂轮基体进行化学镀处理；（2）复合电沉积将化学镀处理后的砂轮基体作为阴极放入氨基磺酸镍电镀液中，球形镍作为阳极，在外接直流电的作用下，实施金刚石磨料与镍金属离子的共沉积，在砂轮基体上形成复合镀层；（3）镀层表面精密研磨采用碳化硅研磨棒对复合镀层表面进行精密研磨，去除复合镀层表面的组织缺陷，使得复合镀层表面组织均匀；（4）外圆磨削采用陶瓷砂轮对砂轮外圆进行粗磨，然后使用石墨砂轮对砂轮外圆进行精磨，使得超薄砂轮外圆圆度≤5μm；（5）刀刃反面微腐蚀采用浓硝酸：氢氟酸：磷酸比例为100~150:1~5:40~60的化学复合微腐蚀液对砂轮刀刃反面进行微腐蚀，使得刀刃反面的金刚石裸露。2.根据权利要求1所述轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮的制造方法，其特征在于：步骤（1）中的砂轮基体为铝合金基体，其平面度为0.002mm，内孔精度为IT5级。3.根据权利要求1所述轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮的制造方法，其特征在于：步骤（3）中组织缺陷包括电镀浮砂、镀层凸起、镀层凹坑。4.根据权利要求1所述轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮的制造方法，其特征在于：步骤（2）复合电沉积时电镀电流密度为2~5A/dm2，温度为55~60℃，PH值为4.0~4.5。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝小威，王永宝，王战，刘建双，
申请(专利权)人：郑州磨料磨具磨削研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41