专利名称：超薄金刚石切割片及其制造方法
技术领域：
本发明是一种超薄金刚石切割片及其制造方法，主要用于制造一种切割集成电路、光学材料及宝石的切割片。
在集成电路加工划片工序中，需将大晶片分割成具有独立单元的集成电路的小芯片，而所用的加工工具为超薄金刚石切割片。集成电路工业的发展，要求集成度越来越高，高集成度晶片的分割必须使用更薄厚度的切割片，才能达到高准确度，低成本，微加工余量的要求。划片的方法目前主要有两种，一是激光划片，另一种就是金刚石切割划片。由于激光划片时熔融的硅会在芯片边缘翻转堆砌，给引线键合带来困难，因此，目前硅集成电路加工已不用此法，故目前划片主要是使用金刚石切割片。
常规的金刚石切割片制造方法有热压法和电镀法。但对于要制造厚度极薄(100μm以下)的切割片，热压法很不适宜。常规的电镀法制造这种超薄的切割片，也存在有许多不足之处。如
图1所示1是基体，主要起支撑切割作用，2是金刚石胎体，用来切割。基体材料一般是弹簧钢或工具钢。胎体一般是由金刚石单晶和Ni-Co电镀合金组成。基体1与胎体2的连接由电镀沉积来实现。此种方法生产的切割片存在如下缺点胎体与基体在受到强冲击载荷时两者会分离脱落；由于基体很薄(100μm以下)，而又要求端面跳动，表面粗糙度、刚度等性能指标较高，所以基体制备成本高，且在极薄的基体上实施敷镀工艺繁杂。
国外为了解决常规电镀法制造的超薄金刚石切割片所带来的不足，有采用CVD(化学汽相沉积)法首先制得金刚石多晶薄膜环，而后再焊接于基体上。此方法一定程度上改善了切割片的性能，但金刚石脱落问题及高精度连接问题仍有其不足。此外CVD法所需设备工艺复杂，价格昂贵。
本发明的目的在于利用电镀法和化学法相结合，制造一种无基体式金刚石切割片。此种切割片在切割过程中不存在切刃与基体分离现象，所制造的切割片刚性强，强度高，端面跳动小，使用寿命长，成本低且切割精度大大提高，故解决了已有技术中存在的问题。
本发明是采用电镀法和化学镀法相结合，制造出无基式金刚石切割片。该金刚石切割片是由混合均匀为一体的材料如Ni-Co，Ni-Mn，NiP或单Ni合金与金刚石单晶(或聚晶)等组成。如图2和图3所示，图2中1为一个完整的切割片，图3中1为切割片，2为底衬。切割片1由电镀和化学镀方法先在底衬2上形成。1与2两者经机械及加热方法分离后，将经冲压整型达到规定的几何尺寸，这样就制成了本发明的切割片。
本发明切割片的具体制造方法及工艺详述如下a)底衬材料的选择底衬材料要选择可加工性好，导电性好，表面成膜性好的材料，如选择铁板，铜板，不锈钢板等作底衬材料。
b)底衬材料表面成膜先将选择好的底衬材料进行机械加工，使其表面粗糙度达到Ra为3.2-0.025之间。而后用以将其置于氧化膜形成溶液中一定时间，即可形成氧化膜。具体底衬氧化膜形成溶液配方及工艺条件是对于铁板氧化膜溶液中NaOH含量为550-650g/l；NaNO2含量为150-250g/l；加工时间为15-45分；加工温度为135-145℃对于铜板氧化膜溶液中Na2CrO7.2H2O含量为100-150g/l；H2SO4含量为5-10g/l；NaCl含量为4-7g/l；加工时间为3-8秒；加工温度为室温。
c)电镀及化学镀在已经形成氧化膜的底衬材料上首先进行化学镀，然后进行电镀，最后再进行化学镀。具体化学镀和电镀液配方及工艺条件是化学镀液配方为镀液中NiSO4.7H2O含量为18-24g/l；NaH2PO2.H2O含量为22-30g/l；C4H6O5含量为12-16g/l；C4H6O4含量为18-22g/l；Pb含量为1-2×10-3g/l；化学镀工艺条件为PH值为4.5-5.2；温度为90-98℃；金刚石浓度为5-12g/l；加工中需搅拌，加工时间根据需要加工厚度而定。
所用电镀法中电镀液配方为电镀液中NiSO4.7H2O含量为240-310g/l；CoSO4含量为10-20g/l；NaCl含量为15g/l H3BO3含量为30-40g/l；C7H5O3S含量为0.5-1.5g/l；电镀工艺条件为电流密度为0.6-1.0A/dm2PH值为4.1-4.8；温度为45-60℃；金刚石浓度为5-12g/l；加工中需搅拌，加工时间根据需加工厚度而定。
d)切割片与底衬的分离经电镀和化学镀已在底衬上形成超薄金刚石切片毛坯，这时需采用机械及加热法(空气中)将底衬与切割片两体分离，具体加热温度及时间条件是当切片厚度为20μm以下时，加热最高温度为300-350℃，保温1小时；当切片厚度为20-50μm时，加热最高温度为400-450℃，保温1小时；当切片厚度为50-100μm时，加热最高温度为500-550℃，保温1小时。
经上述方法加热处理后，底衬与切割片自然分离。
e)成型加工经化学镀和电镀而成的金刚石薄片从底衬上分离下来后，经冲压整型就可以得到所需规格尺寸的切割片。
本发明所具有的有益效果是由于是无基体式，故在切割中不存在切刃与基体分离现象；切割片刃部几何尺寸可控制严格，加工切割精确度高；由于有化学镀掺磷处理，故切割片刚性和强度都有所提高，从而确保切割片端面跳动小，使用寿命长；由于底衬上形成氧化膜，故底衬与切割片的分离变得容易，使制造成品率大大提高；本工艺设备简单，可随意获得20-100um范围内不同厚度的切割片，且切割精度较高，成本较低。
说明书附图附图1常规电镀法制造的切割片剖视图 图中1-基体，2-胎体附图2无基体式金刚石切割片剖视图。图中1-完整的切割片。
附图3在加工中带底衬的无基式金刚石切割片剖视图。图中1-切割片；2-底衬。
权利要求
1.一种超薄金刚石切割片及其制造方法，其特征是采用化学镀与电镀法相结合交替使用，在一金属底衬上将合金与金刚石均匀混合形成一超薄金刚石切割片毛坯环，然后经过机械及加热方法分离出此金刚石切割片毛坯环，再经冲压整型制成此超薄金刚石切割片。
2.根据权利要求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为Ni-Co，Ni-Mn，Ni-P，及单Ni等合金材料，所用金刚石为单晶或聚晶。
3.根据权利要求1所述方法，其特征是所用金属底衬材料可以为Fe，Cu，Al，不锈钢等。
4.根据权利要求1所述方法，其特征是所述底衬需先进行机加工，而后再将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艺条件为对于铁板氧化膜溶液中NaOH含量为550-650g/l；NaNO2含量为150-250g/l；加工时间为15-45分；加工温度为135-145℃对于铜板氧化膜溶液中Na2CrO7.2H2O含量为100-150g/l；H2SO4含量为5-10g/l；NaCl含量为4-7g/l；加工时间为3-8秒；加工温度为室温。
5.根据权利要求1所述方法，其特征是所用化学镀法中，化学镀液配方为镀液中NiSO4.7H2O含量为18-24g/l；NaH2PO2.H2O含量为22-30g/l；C4H6O5含量为12-16g/l；C4H6O4含量为18-22g/l；Pb含量为1-2×10-3g/l；化学镀工艺条件为PH值为4.5-5.2；温度为90-98℃；金刚石浓度为5-12g/l；加工中需搅拌，加工时间根据需加工厚度而定。
6.根据权利要求1所述方法，其特征是所用电镀法中电镀液配方为电镀液中NiSO4.7H2O含量为240-310g/l；CoSO4含量为10-20g/l；NaCl含量为15g/l H3BO3含量为30-40g/l；C7H5O3S含量为0.5-1.5g/l；电镀工艺条件为电流密度为0.6-1.0A/dm2PH值为4.1-4.8；温度为45-60℃；金刚石浓度为5-12g/l；加工中需搅拌，加工时间根据需要加工厚度而定。
7.根据权利要求1所述切割片及其制造方法，其特征是分离底衬与金刚石切片毛坯环的方式是采用机械及加热分离法，加热温度及时间为当切片厚度为20μm以下时，加热最高温度为300-350℃，保温1小时；当切片厚度为20-50μm时，加热最高温度为400-450℃，保温1小时；当切片厚度为50-100μm时，加热最高温度为500-550℃，保温1小时。
8.根据权利要求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为20-100μm。
全文摘要
一种用于集成电路工业划片加工、光学材料及宝石切割的超薄金刚石切割片及其制造方法。它既解决了常规电镀法制造工艺所造成的切割片的基体与胎体易分离及工艺较复杂的问题，又避免了采用CVD(化学汽相沉积)法带来的价格昂贵的问题。本发明采用了化学镀和电镀两种方法相结合，制造出一种无基体式金刚石切割片。此种切割片具有刚性强，强度高，寿命长，切片厚度在20-100μm可随意控制，切割精度高，成本低的特点。
文档编号B28D1/24GK1146945SQ96109559
公开日1997年4月9日 申请日期1996年8月30日 优先权日1996年8月30日
发明者杨燕军, 吴芹元, 郭铁锋, 贾宪平 申请人:杨燕军