[发明专利]在镍亚层之间具有氧化镍界面的固定磨料锯线

说明书

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技术领域

本发明涉及可用于切割硬而脆的材料的固定磨料锯线，其中该锯线具有通过电解置放的镍层而附着于金属基材线的磨料颗粒。

背景技术

用于切割硬而脆的材料例如蓝宝石、硅、石英、碳化硅、砷化镓、磁性材料或其它昂贵的材料的主要技术一直是使用内径锯条。在这样的锯中将待切割的物品引入旋转的拉紧的锯条的中心孔中。用金刚石镍复合材料涂覆该锯条的内缘。该技术具有在锯口损失(由于切割宽度造成的材料损失)和生产率(因为它关注系列操作)方面的缺点。

破坏性技术随着多回路单一线锯(通常以错误的名称“多线锯”已知)的发展而涌现。在这样的“多线锯”中，在一组彼此平行布置的在回路中的两个或更多个沟槽绞盘上方引导非常细的钢线，由此形成线网。可通过使用磨料浆料(通常为悬浮于粘性介质例如聚乙二醇中的碳化硅，松散磨料锯)或通过磨料附着到线本身(固定磨料锯)来获得锯作用。通过绞盘以往复模式或单一方向移动来驱动该线。多线锯允许非常薄的锯口(小于150μm)和单个锭的平行加工(有时加工成单位载荷1000个以上的晶片)，导致增加的生产率和材料成本的大节省。

虽然磨料浆料的使用现在广泛用于将太阳能电池工业或半导体工业中使用的硅晶片切片，但是它确实带来浆料管理方面的一些相关缺点，导致增加的环境成本(必须以受控的方式抛弃浆料)、工艺控制成本(由于浆料载有来自钢线的硅和铁，必须时常对其进行更新)和消耗品成本(工艺中磨损的磨料和线)。

其中将磨料固定于基材线的“固定磨料锯线”的使用具有较小程度的这些缺点，仅在于必须使用冷却剂来冲走切掉的屑。该冷却剂主要包含已经被切割的材料，该材料因此可容易得到再循环。然而，对于线本身的要求更加严厉：

－磨料颗粒必须良好附着于基材线，因为当磨料在锯作用中损失时该作用减小；

－就尺寸、形状、硬度和锐度而言，磨料颗粒的选择是重要的；

－该线不仅必须强得足以保持切割张力(通常约25N)而且在它进入工件中时必须动态地良好运行比松散磨料锯多约百倍。

已经开发了将磨料颗粒附着于基材线的不同方法，其中最突出的方法是通过粘结金属或焊接金属、通过树脂、通过机械压痕或通过纳入电解金属保持层中来将磨料附着。尽管获胜的技术还不清楚，但是后一种方法必定是良好的候选者。将磨料保持在提供良好的磨料保持力以及良好的耐磨性的电解镍涂层中。描述这种技术的相关专利申请为US7704127、EP1886753和EP2277660。

主要是人造金刚石用于磨料颗粒。为了非常好地保持金刚石颗粒，用半传导层(例如碳化钛TiC、碳化硅SiC，参见US 7704127)或传导层(镍、镍-磷Ni-P，参见EP2277660)镀覆该金刚石颗粒。这样，还要用金属层外涂覆该金刚石颗粒，由此将其进一步保持在涂层中。

然而在该金刚石颗粒可实际开始切割之前必须将该金刚石颗粒的具有镍的这种外涂层从金刚石颗粒移除。在该外涂层仍存在时开始锯过程导致初始增加的锯架。在将镍外涂层从金刚石颗粒的顶端移除之后，该颗粒可开始有效地切割。有时将这称作：“线的修整(dress ing)”即线用于锯的调整。

建议了“离线”制备用于服务的线的不同想法，例如引导该线通过“修整石”(JP 2006 181701)或通过“逆电解”(JP 2011042561)。替代性地，建议了在锯机器上的线的特定的交叉穿线，使得在锯之前该线“自修整”：参见JP 2011079073。然而，这些工序都不涉及线的单独处理、机器的适应，或者简单地不起作用。

发明内容

本发明的主要目的是改进现有的磨料锯线。本发明主要关注使修整步骤更容易。描述了改进的产品和制备该产品的方法。

根据本发明的第一方面，请求保护了固定磨料锯线。该发明产品涉及如权利要求1所述的特征组合。在从属权利要求中列出了本发明的优选实施方案的特定特征。

在本发明的第一优选实施方案中，固定磨料锯线包含金属芯线和在电镀镍层中附着于金属芯线的磨料颗粒。该电镀镍层包含两个或更多个堆叠的镍亚层。在至少一对连续的亚层之间存在含有氧化镍的界面。替代性地但等价地阐述：该电镀镍层包含至少一个含有氧化镍的内界面层。

可使用尺寸50μm直到300μm的圆形线作为金属芯线。通常将以待切割的材料的功能来选择线直径。例如对于将单晶硅切割成晶片，小尺寸直径例如从80到150μm是有利的。对于切割蓝宝石，150μm至250μm(例如175μm)的较大尺寸是优选的。对于锭切割(例如切头)使用甚至更大的直径：大于250μm，例如300μm。