一種金剛石超薄切割片及其制作工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種金剛石超薄切割片及其制作工藝，所述制作工藝包括如下步驟：（1）制作吸附金剛石的模板；（2）將金剛石有序排列于模板上；（3）將有序排列于模板上的金剛石粘接在合金箔上，形成一層金剛石有序排列的薄坯；（4）將多層薄坯疊加在一起，并保證兩相鄰薄坯的金剛石在徑向方向錯(cuò)位排列；（5）將疊加的多層薄坯放入石墨模具中進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)，形成超薄切割片毛坯；（6）研磨減薄和內(nèi)、外圓剪圓，得到金剛石有序排列的超薄切割片。本發(fā)明的金剛石有序排列，使得同一切割面上的金剛石受力均勻，避免了局部受力過(guò)大產(chǎn)生的崩齒現(xiàn)象；有序排列金剛石超薄切割片較普通超薄切割片在被切割材料崩邊問(wèn)題上也有了很大的改進(jìn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種金剛石超薄切割片及其制作工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及硬脆材料加工領(lǐng)域，具體涉及一種金剛石超薄切割片及其制作工藝?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]金剛石超薄切割片廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體材料、硅晶圓、玻璃、陶瓷、電子封裝材料等硬脆材料的精密精細(xì)加工，諸如劃片、開(kāi)槽和切斷等。由于超薄切割片在20000?60000r/min的超高速環(huán)境下工作，因此對(duì)超薄片的加工精度要求非常高，稍有偏差就會(huì)造成被加工材料的碎裂或大的崩邊，對(duì)于這些昂貴的硬脆材料來(lái)說(shuō)，大大增加了加工成本。目前市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用的金剛石超薄切割片主要包括電鍍片和熱壓燒結(jié)片，電鍍法制作的切割片只是電鍍金屬膜對(duì)金剛石起到包裹作用，兩者之間的結(jié)合為機(jī)械結(jié)合，相對(duì)于熱壓法來(lái)說(shuō)，把持力較差，磨料容易過(guò)早脫落，使用壽命短。但電鍍片可以非常薄，一般厚度在0.015mm?0.1mm之間，一般用于比較昂貴的硬脆材料切割，因其切縫窄而大大減少了被加工材料的消耗。熱壓法制造的超薄片，采用金屬粉末和金剛石混合熱壓燒結(jié)而成，因其較好的金剛石結(jié)合強(qiáng)度和長(zhǎng)壽命，被廣泛應(yīng)用于各種硬脆材料的加工，其厚度一般在0.1mm?0.5mm之間。但熱壓法燒結(jié)的超薄片，存在金剛石與胎體粉混合不均勻的問(wèn)題，造成超薄片中的金剛石出現(xiàn)偏析現(xiàn)象，在高速切割的環(huán)境下，嚴(yán)重影響了超薄片對(duì)材料的加工質(zhì)量，諸如超薄片抖動(dòng)斷齒、被加工材料崩邊嚴(yán)重等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種金剛石超薄切割片，由多片薄坯真空熱壓燒結(jié)成型，每一所述薄坯由合金箔、有序排列于該合金箔上的多顆金剛石組成，兩相鄰所述薄坯的金剛石在切割片的徑向方向錯(cuò)位排列。
[0004]進(jìn)一步，所述金剛石粘接于所述合金箔上。
[0005]進(jìn)一步，所述合金箔為錫青銅箔。
[0006]本發(fā)明還提供一種上述的金剛石超薄切割片的制作工藝，包括如下步驟:
[0007]( I)制作吸附金剛石的模板；
[0008](2)將金剛石有序排列于步驟(I)所得模板上；
[0009](3)將有序排列于模板上的金剛石粘接在錫青銅箔上，形成一層金剛石有序排列的薄坯；
[0010](4)按照超薄切割片的厚度，將多層薄坯疊加在一起，并保證兩相鄰薄坯的金剛石在切割片徑向方向錯(cuò)位排列；
[0011 ] ( 5 )將步驟(4)中疊加的多層薄坯放入真空燒結(jié)爐中進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)，形成超薄切割片毛坯；
[0012](6)對(duì)所述超薄切割片毛坯進(jìn)行研磨減薄和內(nèi)、外圓剪圓，得到金剛石有序排列的超薄切割片。
[0013]其中，步驟(3)中的所述錫青銅箔為超薄切割片的結(jié)合劑，錫青銅箔中錫的重量百分比為3?14%。
[0014]其中，步驟(2 )中的所述模板安裝于真空泵上，所述金剛石通過(guò)真空吸附有序排列于所述模板上。
[0015]其中，步驟(3)中的所述錫青銅箔上涂抹有用于粘接金剛石的膠水，將吸附有金剛石的上述模板輕放于錫青銅箔上，撤掉真空使金剛石落入錫青銅箔的膠水上(也即通過(guò)真空吸附和釋放來(lái)定位金剛石的排列順序)。
[0016]其中，步驟(I)中制作多塊所述模板，每一所述模板上有序排列著占據(jù)模板表面積30%?60%、容納金剛石的多個(gè)孔，且多個(gè)所述模板疊放后，兩相鄰模板上的孔在徑向方向錯(cuò)位排列。
[0017]其中，步驟(5)中，真空熱壓燒結(jié)的燒結(jié)溫度為550?750°C (優(yōu)選650?700°C)，燒結(jié)壓力為10?20MPa (優(yōu)選10?15MPa)，保溫保壓時(shí)間為30?60min。
[0018]上述的制作工藝還包括設(shè)于所述步驟(2)之前的錫青銅箔剪環(huán)和壓平處理步驟:將錫青銅箔剪成環(huán)形結(jié)構(gòu)，其外徑較之超薄切割片的外徑大2?5mm，內(nèi)徑較之超薄切割片的內(nèi)徑小2?5mm，然后進(jìn)行壓平處理使之平整。
[0019]上述的制作工藝還包括設(shè)于所述步驟(5)之前的脫蠟處理步驟:將所述步驟(4)中疊加的多層薄坯放入脫蠟爐內(nèi)，在300?400°C (優(yōu)選350?380°C)的溫度下放置30?60min (優(yōu)選30?40min),將薄還中的膠水去除,完成脫臘處理。
[0020]本發(fā)明提供的技術(shù)方法帶來(lái)的有益效果如下:
[0021]本發(fā)明將傳統(tǒng)的粉末與金剛石混合燒結(jié)超薄切割片的工藝轉(zhuǎn)變?yōu)橛缅a青銅箔來(lái)代替粉末，從而達(dá)到在超薄產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)金剛石有序排列的目的；由于金剛石的有序排列，使得同一切割面上的金剛石受力均勻，避免了局部受力過(guò)大產(chǎn)生的崩齒現(xiàn)象；有序排列金剛石超薄切割片較普通超薄切割片在被切割材料崩邊問(wèn)題上也有了很大的改進(jìn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中一片薄坯的金剛石在錫青銅箔上的排列示意圖；
[0023]圖2是與圖1所示薄坯相鄰的一片薄坯的金剛石在錫青銅箔上的排列示意圖；
[0024]圖中，符號(hào)說(shuō)明如下:
[0025]I金剛石、2錫青銅箔。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0027]一種金剛石超薄切割片，由多片薄坯真空熱壓燒結(jié)成型，每一所述薄坯由錫青銅箔2、有序排列并粘接于該錫青銅箔2上的多顆金剛石I組成，兩相鄰所述薄坯的金剛石I在徑向方向錯(cuò)位排列。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種金剛石超薄切割片的制作工藝，以厚度0.3mm、外徑54_、內(nèi)徑40_的金剛石超薄切割片為例,其制作工藝包括如下步驟:
[0029]SOl制作吸附金剛石的模板:制作多塊所述模板，每一所述模板上有序排列著占據(jù)模板表面積50%的、用于容納金剛石的多個(gè)孔，且多個(gè)所述模板疊放后，兩相鄰模板上的孔在徑向方向錯(cuò)位排列；
[0030]S02錫青銅箔剪環(huán)和壓平處理:將厚度為0.05mm的錫青銅箔剪成環(huán)形結(jié)構(gòu)，其外徑為58mm,內(nèi)徑為36mm,然后進(jìn)行壓平處理使之平整；
[0031]S03有序排列金剛石處理，將38?45 μ m的金剛石有序排列于步驟SOl所得模板上；
[0032]其中，所述模板安裝于真空泵上，所述金剛石通過(guò)真空吸附有序排列于所述模板上。
[0033]S04金剛石貼箔處理:將吸附有金剛石的上述模板輕放于錫青銅箔上，撤掉真空使金剛石落入錫青銅箔的膠水上，從而將有序排列于模板上的金剛石轉(zhuǎn)移粘接在錫青銅箔上，形成一層金剛石有序排列的薄坯；
[0034]其中，所述錫青銅箔預(yù)先涂抹有用于粘接金剛石的膠水(比如在平整工序之后涂膠)，錫青銅箔中錫的重量百分比為14%，錫青銅箔中錫的含量為14%時(shí)做出的超薄片脆性較大，利于金剛石出刃，超薄片的切割效率高。
[0035]S05薄還組合裝模處理:按照超薄切割片的厚度為0.3mm,將7層薄還組合裝模疊加在一起(實(shí)際上是通過(guò)組裝多層薄坯的石墨模具進(jìn)行組裝)，組合時(shí)保證兩相鄰薄坯的金剛石在徑向方向錯(cuò)位排列；
[0036]S06脫蠟處理:將步驟S05中疊加的多層薄坯(即薄坯組合后的石墨模具)放入脫蠟爐內(nèi)，在300?400°C的溫度下放置30?60min，將薄坯中的膠水去除，完成脫蠟處理；
[0037]S07熱壓燒結(jié)處理:將步驟S06中脫蠟處理后的多層薄坯(實(shí)際為脫蠟處理后的薄坯組裝模具)放入真空熱壓燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行加溫加壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為650?750°C，燒結(jié)壓力為10?15MPa，保溫保壓時(shí)間為30min，制成厚度為0.35mm左右的超薄切割片毛坯(將該毛坯進(jìn)行脫模處理后進(jìn)入下一步，所謂脫模處理就是從石墨模具內(nèi)取出燒制好的超薄切割片毛坯);
[0038]S08研磨減薄和電火花剪圓處理:對(duì)所述超薄切割片毛坯去除毛刺后，放入研磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行研磨減薄，使之達(dá)到所需的厚度尺寸，然后將研磨過(guò)后的超薄片使用中走絲線切割機(jī)進(jìn)行內(nèi)、夕卜圓剪圓，得到厚度0.3_、外徑54_、內(nèi)徑40_的金剛石有序排列的超薄切割片。
[0039]本發(fā)明將傳統(tǒng)的粉末與金剛石混合燒結(jié)超薄切割片的工藝轉(zhuǎn)變?yōu)橛缅a青銅箔來(lái)代替粉末，從而達(dá)到在超薄產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)金剛石有序排列的目的；由于金剛石的有序排列，使得同一切割面上的金剛石受力均勻，避免了局部受力過(guò)大產(chǎn)生的崩齒現(xiàn)象；有序排列金剛石超薄切割片較普通超薄切割片在被切割材料崩邊問(wèn)題上也有了很大的改進(jìn)。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種金剛石超薄切割片，其特征在于，由多片薄坯真空熱壓燒結(jié)成型，每一所述薄坯由合金箔、有序排列于該合金箔上的多顆金剛石組成，兩相鄰所述薄坯的金剛石在切割片的徑向方向錯(cuò)位排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石超薄切割片，其特征在于， 所述金剛石粘接于所述合金箔上，優(yōu)選所述所述合金箔為錫青銅箔。
3.—種如權(quán)利要求1或2所述的金剛石超薄切割片的制作工藝，其特征在于，包括如下步驟: (1)制作吸附金剛石的模板； (2)將金剛石有序排列于步驟(I)所得模板上； (3)將有序排列于模板上的金剛石粘接在合金箔上，形成一層金剛石有序排列的薄坯； (4)按照超薄切割片的厚度，將多層薄坯疊加在一起，并保證兩相鄰薄坯的金剛石在徑向方向錯(cuò)位排列； (5)將步驟(4)中疊加的多層薄坯放入真空燒結(jié)爐中進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)，形成超薄切割片毛坯； (6)對(duì)所述超薄切割片毛坯進(jìn)行研磨減薄和內(nèi)、外圓剪圓，得到金剛石有序排列的超薄切割片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制作工藝，其特征在于，步驟(3)中的所述錫青銅箔為超薄切割片的結(jié)合劑，其中，錫青銅箔中錫的重量百分比為3?14%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制作工藝，其特征在于，步驟(2)中的所述模板安裝于真空泵上，所述金剛石通過(guò)真空吸附有序排列于所述模板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制作工藝，其特征在于，步驟(3)中的所述錫青銅箔上涂抹有用于粘接金剛石的膠水，將吸附有金剛石的所述模板放于錫青銅箔上，撤掉真空使金剛石落入錫青銅箔的膠水上。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制作工藝，其特征在于，步驟(I)中制作多塊所述模板，每一所述模板上有序排列著占據(jù)模板表面積30%?60%、容納金剛石的多個(gè)孔，且多個(gè)所述模板疊放后，兩相鄰模板上的孔在徑向方向錯(cuò)位排列。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制作工藝，其特征在于，步驟(5)中，真空熱壓燒結(jié)的燒結(jié)溫度為550?750°C，燒結(jié)壓力為10?20MPa，保溫保壓時(shí)間為30?60min。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制作工藝，其特征在于，還包括設(shè)于所述步驟(2)之前的錫青銅箔剪環(huán)和壓平處理步驟:將錫青銅箔剪成環(huán)形結(jié)構(gòu)，其外徑較之超薄切割片的外徑大2?5mm，內(nèi)徑較之超薄切割片的內(nèi)徑小2?5mm，然后進(jìn)行壓平處理使之平整。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制作工藝，其特征在于，還包括設(shè)于所述步驟(5)之前的脫蠟處理步驟:將所述步驟(4)中疊加的多層薄坯放入脫蠟爐內(nèi)，在300?400°C的溫度下放置30?60min，將薄坯中的膠水去除，完成脫蠟處理，優(yōu)選步驟(4)中使用石墨模具將多層薄坯疊加在一起。
【文檔編號(hào)】B28D1/24GK103692562SQ201310722867
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】徐良, 劉一波, 申寧寧, 姚炯彬 申請(qǐng)人:安泰科技股份有限公司, 北京安泰鋼研超硬材料制品有限責(zé)任公司