申请/专利权人：长葛市飞刃技术服务合伙企业(有限合伙)

申请日：2023-11-15

公开（公告）日：2024-02-27

公开（公告）号：CN117601037A

主分类号：B24D18/00

分类号：B24D18/00;B28D5/04;C23C28/02;C23C18/32;C23C28/00;C25D3/12

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.02.27#公开

摘要：本发明提供一种切割碳化硅单晶衬底片用金刚石线锯的制造方法，首先对金刚石微粉磨料除杂质，在金刚石微粉磨料上砂过程中，通过图片和视频对钢线上的磨料密度a实时监控，并反馈控制加料容器中的金刚石微粉磨料的供料速度，实现第一步闭环控制。在后面的镀镍加厚过程中，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，两个闭环控制嵌套运行，保证了全流程的精准控制。该方法得到的金刚石线锯各项性能指标有较高连续稳定性，确保单晶碳化硅衬底切割时保持较好的工艺稳定性，从而降低切割风险。

主权项：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：选材阶段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：平均圆度＞0.9、灰分＜0.05％；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1.21-1.51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；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；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≥180gL，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；金刚石微粉的固定阶段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；6磨料的固定与视频监控：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；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；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；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13±0.5μm；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10μscm的去离子纯水，洗涤完成后线丝通过干燥的风热管吹干；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：线径dμm＝基线线径+镀层厚度c×2+1.68×10-3×ac2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；后处理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℃；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。

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