專利名稱：超薄金剛石切割片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種超薄金剛石切割片及其制造方法，主要用于制造一種切割集成電路、光學(xué)材料及寶石的切割片。
在集成電路加工劃片工序中，需將大晶片分割成具有獨(dú)立單元的集成電路的小芯片，而所用的加工工具為超薄金剛石切割片。集成電路工業(yè)的發(fā)展，要求集成度越來(lái)越高，高集成度晶片的分割必須使用更薄厚度的切割片，才能達(dá)到高準(zhǔn)確度，低成本，微加工余量的要求。劃片的方法目前主要有兩種，一是激光劃片，另一種就是金剛石切割劃片。由于激光劃片時(shí)熔融的硅會(huì)在芯片邊緣翻轉(zhuǎn)堆砌，給引線鍵合帶來(lái)困難，因此，目前硅集成電路加工已不用此法，故目前劃片主要是使用金剛石切割片。
常規(guī)的金剛石切割片制造方法有熱壓法和電鍍法。但對(duì)于要制造厚度極薄(100μm以下)的切割片，熱壓法很不適宜。常規(guī)的電鍍法制造這種超薄的切割片，也存在有許多不足之處。如

圖1所示1是基體，主要起支撐切割作用，2是金剛石胎體，用來(lái)切割。基體材料一般是彈簧鋼或工具鋼。胎體一般是由金剛石單晶和Ni-Co電鍍合金組成。基體1與胎體2的連接由電鍍沉積來(lái)實(shí)現(xiàn)。此種方法生產(chǎn)的切割片存在如下缺點(diǎn)胎體與基體在受到強(qiáng)沖擊載荷時(shí)兩者會(huì)分離脫落；由于基體很薄(100μm以下)，而又要求端面跳動(dòng)，表面粗糙度、剛度等性能指標(biāo)較高，所以基體制備成本高，且在極薄的基體上實(shí)施敷鍍工藝繁雜。
國(guó)外為了解決常規(guī)電鍍法制造的超薄金剛石切割片所帶來(lái)的不足，有采用CVD(化學(xué)汽相沉積)法首先制得金剛石多晶薄膜環(huán)，而后再焊接于基體上。此方法一定程度上改善了切割片的性能，但金剛石脫落問(wèn)題及高精度連接問(wèn)題仍有其不足。此外CVD法所需設(shè)備工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴。
本發(fā)明的目的在于利用電鍍法和化學(xué)法相結(jié)合，制造一種無(wú)基體式金剛石切割片。此種切割片在切割過(guò)程中不存在切刃與基體分離現(xiàn)象，所制造的切割片剛性強(qiáng)，強(qiáng)度高，端面跳動(dòng)小，使用壽命長(zhǎng)，成本低且切割精度大大提高，故解決了已有技術(shù)中存在的問(wèn)題。
本發(fā)明是采用電鍍法和化學(xué)鍍法相結(jié)合，制造出無(wú)基式金剛石切割片。該金剛石切割片是由混合均勻?yàn)橐惑w的材料如Ni-Co，Ni-Mn，NiP或單Ni合金與金剛石單晶(或聚晶)等組成。如圖2和圖3所示，圖2中1為一個(gè)完整的切割片，圖3中1為切割片，2為底襯。切割片1由電鍍和化學(xué)鍍方法先在底襯2上形成。1與2兩者經(jīng)機(jī)械及加熱方法分離后，將經(jīng)沖壓整型達(dá)到規(guī)定的幾何尺寸，這樣就制成了本發(fā)明的切割片。
本發(fā)明切割片的具體制造方法及工藝詳述如下a)底襯材料的選擇底襯材料要選擇可加工性好，導(dǎo)電性好，表面成膜性好的材料，如選擇鐵板，銅板，不銹鋼板等作底襯材料。
b)底襯材料表面成膜先將選擇好的底襯材料進(jìn)行機(jī)械加工，使其表面粗糙度達(dá)到Ra為3.2-0.025之間。而后用以將其置于氧化膜形成溶液中一定時(shí)間，即可形成氧化膜。具體底襯氧化膜形成溶液配方及工藝條件是對(duì)于鐵板氧化膜溶液中NaOH含量為550-650g/l；NaNO2含量為150-250g/l；加工時(shí)間為15-45分；加工溫度為135-145℃對(duì)于銅板氧化膜溶液中Na2CrO7.2H2O含量為100-150g/l；H2SO4含量為5-10g/l；NaCl含量為4-7g/l；加工時(shí)間為3-8秒；加工溫度為室溫。
c)電鍍及化學(xué)鍍?cè)谝呀?jīng)形成氧化膜的底襯材料上首先進(jìn)行化學(xué)鍍，然后進(jìn)行電鍍，最后再進(jìn)行化學(xué)鍍。具體化學(xué)鍍和電鍍液配方及工藝條件是化學(xué)鍍液配方為鍍液中NiSO4.7H2O含量為18-24g/l；NaH2PO2.H2O含量為22-30g/l；C4H6O5含量為12-16g/l；C4H6O4含量為18-22g/l；Pb含量為1-2×10-3g/l；化學(xué)鍍工藝條件為PH值為4.5-5.2；溫度為90-98℃；金剛石濃度為5-12g/l；加工中需攪拌，加工時(shí)間根據(jù)需要加工厚度而定。
所用電鍍法中電鍍液配方為電鍍液中NiSO4.7H2O含量為240-310g/l；CoSO4含量為10-20g/l；NaCl含量為15g/l H3BO3含量為30-40g/l；C7H5O3S含量為0.5-1.5g/l；電鍍工藝條件為電流密度為0.6-1.0A/dm2PH值為4.1-4.8；溫度為45-60℃；金剛石濃度為5-12g/l；加工中需攪拌，加工時(shí)間根據(jù)需加工厚度而定。
d)切割片與底襯的分離經(jīng)電鍍和化學(xué)鍍已在底襯上形成超薄金剛石切片毛坯，這時(shí)需采用機(jī)械及加熱法(空氣中)將底襯與切割片兩體分離，具體加熱溫度及時(shí)間條件是當(dāng)切片厚度為20μm以下時(shí)，加熱最高溫度為300-350℃，保溫1小時(shí)；當(dāng)切片厚度為20-50μm時(shí)，加熱最高溫度為400-450℃，保溫1小時(shí)；當(dāng)切片厚度為50-100μm時(shí)，加熱最高溫度為500-550℃，保溫1小時(shí)。
經(jīng)上述方法加熱處理后，底襯與切割片自然分離。
e)成型加工經(jīng)化學(xué)鍍和電鍍而成的金剛石薄片從底襯上分離下來(lái)后，經(jīng)沖壓整型就可以得到所需規(guī)格尺寸的切割片。
本發(fā)明所具有的有益效果是由于是無(wú)基體式，故在切割中不存在切刃與基體分離現(xiàn)象；切割片刃部幾何尺寸可控制嚴(yán)格，加工切割精確度高；由于有化學(xué)鍍摻磷處理，故切割片剛性和強(qiáng)度都有所提高，從而確保切割片端面跳動(dòng)小，使用壽命長(zhǎng)；由于底襯上形成氧化膜，故底襯與切割片的分離變得容易，使制造成品率大大提高；本工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，可隨意獲得20-100um范圍內(nèi)不同厚度的切割片，且切割精度較高，成本較低。
說(shuō)明書附圖附圖1常規(guī)電鍍法制造的切割片剖視圖 圖中1-基體，2-胎體附圖2無(wú)基體式金剛石切割片剖視圖。圖中1-完整的切割片。
附圖3在加工中帶底襯的無(wú)基式金剛石切割片剖視圖。圖中1-切割片；2-底襯。
權(quán)利要求
1.一種超薄金剛石切割片及其制造方法，其特征是采用化學(xué)鍍與電鍍法相結(jié)合交替使用，在一金屬底襯上將合金與金剛石均勻混合形成一超薄金剛石切割片毛坯環(huán)，然后經(jīng)過(guò)機(jī)械及加熱方法分離出此金剛石切割片毛坯環(huán)，再經(jīng)沖壓整型制成此超薄金剛石切割片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述切割片及其制造方法，其特征是切割片中所用合金材料為Ni-Co，Ni-Mn，Ni-P，及單Ni等合金材料，所用金剛石為單晶或聚晶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征是所用金屬底襯材料可以為Fe，Cu，Al，不銹鋼等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征是所述底襯需先進(jìn)行機(jī)加工，而后再將其置于氧化膜溶液中形成氧化膜。氧化膜形成溶液配方及工藝條件為對(duì)于鐵板氧化膜溶液中NaOH含量為550-650g/l；NaNO2含量為150-250g/l；加工時(shí)間為15-45分；加工溫度為135-145℃對(duì)于銅板氧化膜溶液中Na2CrO7.2H2O含量為100-150g/l；H2SO4含量為5-10g/l；NaCl含量為4-7g/l；加工時(shí)間為3-8秒；加工溫度為室溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征是所用化學(xué)鍍法中，化學(xué)鍍液配方為鍍液中NiSO4.7H2O含量為18-24g/l；NaH2PO2.H2O含量為22-30g/l；C4H6O5含量為12-16g/l；C4H6O4含量為18-22g/l；Pb含量為1-2×10-3g/l；化學(xué)鍍工藝條件為PH值為4.5-5.2；溫度為90-98℃；金剛石濃度為5-12g/l；加工中需攪拌，加工時(shí)間根據(jù)需加工厚度而定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征是所用電鍍法中電鍍液配方為電鍍液中NiSO4.7H2O含量為240-310g/l；CoSO4含量為10-20g/l；NaCl含量為15g/l H3BO3含量為30-40g/l；C7H5O3S含量為0.5-1.5g/l；電鍍工藝條件為電流密度為0.6-1.0A/dm2PH值為4.1-4.8；溫度為45-60℃；金剛石濃度為5-12g/l；加工中需攪拌，加工時(shí)間根據(jù)需要加工厚度而定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述切割片及其制造方法，其特征是分離底襯與金剛石切片毛坯環(huán)的方式是采用機(jī)械及加熱分離法，加熱溫度及時(shí)間為當(dāng)切片厚度為20μm以下時(shí)，加熱最高溫度為300-350℃，保溫1小時(shí)；當(dāng)切片厚度為20-50μm時(shí)，加熱最高溫度為400-450℃，保溫1小時(shí)；當(dāng)切片厚度為50-100μm時(shí)，加熱最高溫度為500-550℃，保溫1小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述切割片及其制造方法，其特征是所制造出的切割片厚度為20-100μm。
全文摘要
一種用于集成電路工業(yè)劃片加工、光學(xué)材料及寶石切割的超薄金剛石切割片及其制造方法。它既解決了常規(guī)電鍍法制造工藝所造成的切割片的基體與胎體易分離及工藝較復(fù)雜的問(wèn)題，又避免了采用CVD(化學(xué)汽相沉積)法帶來(lái)的價(jià)格昂貴的問(wèn)題。本發(fā)明采用了化學(xué)鍍和電鍍兩種方法相結(jié)合，制造出一種無(wú)基體式金剛石切割片。此種切割片具有剛性強(qiáng)，強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)，切片厚度在20-100μm可隨意控制，切割精度高，成本低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B28D1/24GK1146945SQ96109559
公開(kāi)日1997年4月9日 申請(qǐng)日期1996年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月30日
發(fā)明者楊燕軍, 吳芹元, 郭鐵鋒, 賈憲平 申請(qǐng)人:楊燕軍