【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金刚石工具的，具体是一种切割碳化硅单晶衬底片用金刚石线锯的制造方法。
技术介绍
1、金刚石线锯作为切割刀具应用范围广泛，特别是在半导体领域，用于切割硅棒形成硅片，随着近年来碳化硅作为新型的半导体材料出现，与传统的硅半导体材料相比，具有更高的热稳定性、更高的击穿场强、更宽的禁带宽度，以及更强的抗辐射能力。因此，碳化硅半导体材料在高温、高压、高功率、高频率以及抗辐射等领域的运用，比传统的硅半导体材料具有更大的优势。由于碳化硅本身属于超硬材料的一种，其硬度仅低于金刚石，因此对切割碳化硅晶锭形成片的过程，对于金刚石线锯的要求就与原来的硅片线锯面临的情况大有不同，由于其硬度较高，因此线锯的切削能力及切割稳定性就要求较高，避免金刚石微粉磨料密度不稳定、密度分布不均匀以及线径尺寸不稳定造成切割不稳定的问题，包括切割力不稳定，线锯偏磨导致的晶片出现厚薄不均、线痕、弯曲等问题，从而影响碳化硅单晶衬底片的切割质量和效率。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提出一种切割碳化硅单晶衬底片用金刚石线锯的制造方法。
2、本专利技术的技术方案是：一种切割碳化硅单晶衬底片用金刚石线锯的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
3、选材阶段
4、(1)金刚石选材：选用ti不低于70和tti不低于65的金刚石原料，将金刚石破碎成微粉磨料，经过整形和酸洗，通过溢流法将金刚石微粉磨料进行粒度分极，分级后的相关指标要求如下，包括体积分布跨度span＜0.68、晶型：
5、(2)金刚石微粉磨料的预处理：将金刚石微粉磨料放入高真空度为1.0×10-3-1.0×10-5pa的真空炉中300-500℃真空处理6-12个小时；随后将金刚石微粉磨料进行镀覆镍合金金属，依次包括化学镀镍→电镀镍，金刚石微粉磨料外层总镀镍厚度在0.8-1.5μm之间，其中化学镀镍和电镀镍的质量比控制在1.2/1-1.5/1之间，金刚石微粉磨料的表面包裹完全不漏镀，镀层致密不起瘤，微粉磨料之间不粘连；
6、(3)钢线的选材：选用高碳钢丝，全长直径偏差在±0.5μm，钢丝椭圆度≤0.5μm，破断力偏差≤1n，圈径≥150mm，扭转圈≥220；
7、(4)镍阳极与氨镍镀液的选择：选择指标为，镍阳极满足含硫镍珠或镍饼为0.15％～0.3％；氨镍镀液满足：金属镍含量≥180g/l，ph＝4.0-4.7，20℃时比重≥1.54，硫酸盐≤100ppm，游离氨≤50ppm，其他金属杂质≤2ppm；
8、金刚石微粉的固定阶段
9、(5)钢线放线后对钢线表面进行清洁，清洁包括物理清洁，以及弱酸碱对钢线的表面清洗；
10、(6)磨料的固定与视频监控：
11、a.自动加粉装置将磨料加入到氨基磺酸镍电镀液容器中去，电镀液的盛放容器中设置有过滤器，镀液的盛放容器外设置有连接的过滤器，钢线经过电镀液后表面附着固定上包裹有镍镀层的金刚石微粉磨料，完成上砂过程，成为线锯的毛坯料；
12、b.通过视频监控拍摄线锯毛坯料的图像和视频，根据图像和视频通过软件计算单位长度上磨料的磨料密度a，即磨料密度；
13、c.根据步骤测得磨料密度a与设计的磨料密度区间nmin～nmax进行对比，判断是否需要调整电镀液中金刚石微粉磨料的浓度；若需要调整，控制步骤a中的自动加磨料装置或者过滤器调整电镀液中磨料的浓度，动态监控，动态调整；
14、(7)镀镍加厚：在步骤(6)完成得到的线锯的毛坯料，进入镀液，在毛坯料表面增加镀层，镀层厚度c控制在能够埋住磨料粒径的1/3±0.5μm；
15、(8)清洗、风干，收线：清洗方式为常温纯水洗涤，清洗液液体为电导率小于10μs/cm的去离子纯水，洗涤完成后线丝通过干燥的风热管吹干；
16、(9)线径测量：通过激光视频线径测量，采用垂直交叉双向测量线径d，线径d与磨料密度a、镀镍厚度c之间进行对比，根据线径偏差控制整个系统从放线到收线的所有过程；线径d与磨料密度a及镀镍层厚度c有关，满足以下公式：
17、线径(d)μm＝基线线径+镀层厚度(c)×2+1.68×10-3×ac2
18、此处的基线线径为步骤(3)中选材时钢丝的直径；若本步骤测量的线径与上述公式计算的线径之间偏差过大，说明前面的生产步骤出现问题，则暂停前面所有生产步骤，进行检查；
19、后处理
20、(10)将收线后的线锯放入到保温装置中高温保温4-12小时，炉温150℃-220℃；
21、(11)放线后开刃，二次收卷为成品线锯：采用两个以上圆柱形绕线辊，放线后线锯多次绕过圆柱形绕线辊，开刃油石设置于绕线辊之间的位置，线锯经过油石位置与油石接触；
22、优选的，所述的步骤(6)氨基磺酸镍电镀液成分含有氨基磺酸镍、硼酸和氯化镍。
23、优选的，所述的步骤(6)中的钢线竖向布置磨料通过电镀液，外加磁场控制，镀液从竖直电镀管的上端流入，下端流出；竖向层叠多个磁场在竖直电镀管外围，每层磁场的磁力线方向与钢线方向垂直布置，相邻层磁场呈交叉布置。
24、优选的，所述的步骤(6)中，通过视频单位时间内拍照60次，求60次的磨料密度a的平均数值；若a＜nmin，启动自动加料装置，增加电镀液中的微粉含量，直至a＞nmin后停止自动加粉装置；若a≥nmax，启动过滤器，降低电镀液中的微粉含量，直至a＜nmax。
25、优选的，所述的步骤(7)中的采用四个竖向布置的多槽导轮来布线，线丝从多槽导轮的最下一层沟槽横向绕四个导轮缠绕一周后，逐层向上等间距螺旋缠绕，经多层缠绕后，从最后一个多槽导轮的上层沟槽导出，四个多槽导轮间形成了垂直的线网层，前后对称的两个线网层分别从各自对应的电镀槽中穿过，电镀槽两侧设置有镍阳极，镍阳极对称布置在线网层的竖向两侧。
26、本专利技术的有益技术效果是：
27、1.对金刚石微粉磨料进行过磁选、酸洗来去除杂质，保证与外层镀覆镍金属的结合力，最终来保证后面钢线和加厚层的结合强度，在金刚石微粉磨料上砂过程中，由于磁场的控制，包裹有镍镀层的金刚石微粉磨料被吸附到钢线基体上，同时随着电镀镍的电化学反应进行，镍金属在钢线和金刚石微粉磨料表面更容易沉积结合，从而将吸附的金刚石微粉磨料固定在钢丝基体上。
28、2.通过图片和视频对上砂后的金刚石微粉磨料在钢线上的磨料密度a进行实时监控，并反馈控制加砂容器对镀液槽中的金刚石微粉磨料的进行补充，或反馈控制过滤单元对镀液中的金刚石微粉磨料进行过滤来降低镀液中的磨料密度，从而实现第一步上砂闭环控制，保证上砂的均匀性和稳定性，同时初步控制线径的稳定性。
29、3.镀镍加厚过程中，控制钢线上加厚层的同心度及其厚度的连续稳定性，在收线前通过激光法测量线锯线径d，根据线径d和磨料密度a、镀层厚度c之间的映射关系来进行二次闭环控制整个线锯生产过程，两个闭本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种切割碳化硅单晶衬底片用金刚石线锯的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种切割碳化硅单晶衬底片用金刚石线锯的制造方法，其特征在于：所述的步骤(6)氨基磺酸镍电镀液成分含有氨基磺酸镍、硼酸和氯化镍。
3.根据权利要求1所述的一种切割碳化硅单晶衬底片用金刚石线锯的制造方法，其特征在于：所述的步骤(6)中的钢线竖向布置磨料通过电镀液，外加磁场控制，镀液从竖直电镀管的上端流入，下端流出；竖向层叠多个磁场在竖直电镀管外围，每层磁场的磁力线方向与钢线方向垂直布置，相邻层磁场呈交叉布置。
4.根据权利要求1所述的一种切割碳化硅单晶衬底片用金刚石线锯的制造方法，其特征在于：所述的步骤(6)中，通过视频单位时间内拍照60次，求60次的磨料密度a的平均数值；若a＜Nmin，启动自动加料装置，增加电镀液中的微粉含量，直至a＞Nmin后停止自动加粉装置；若a≥Nmax，启动过滤器，降低电镀液中的微粉含量，直至a＜Nmax。
5.根据权利要求1所述的一种切割碳化硅单晶衬底片用金刚石线锯的制造方法，其特征在于：所述的步骤(7)
...【技术特征摘要】
1.一种切割碳化硅单晶衬底片用金刚石线锯的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种切割碳化硅单晶衬底片用金刚石线锯的制造方法，其特征在于：所述的步骤(6)氨基磺酸镍电镀液成分含有氨基磺酸镍、硼酸和氯化镍。
3.根据权利要求1所述的一种切割碳化硅单晶衬底片用金刚石线锯的制造方法，其特征在于：所述的步骤(6)中的钢线竖向布置磨料通过电镀液，外加磁场控制，镀液从竖直电镀管的上端流入，下端流出；竖向层叠多个磁场在竖直电镀管外围，每层磁场的磁力线方向与钢线方向垂直布置，相邻层磁场呈交叉布置。
4.根据权利要求1所述的一种切割碳化硅单晶衬底片用金刚石线锯的制造方法，其特征在于：所述的步骤(6)...
【专利技术属性】
技术研发人员：周尔京，丁亚男，唐光，郭贝贝，张辉，武景涛，
申请(专利权)人：长葛市飞刃技术服务合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。