[发明专利]具有部分嵌入金属线且部分由有机粘合剂保留的磨料颗粒的切割线

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于切割硬脆材料的金属线，其具有附在其外表面的磨料颗粒。该颗粒通过将它们部分嵌入金属中且部分嵌入聚合粘结剂层中固定在该线上。固定的磨料切割线特别适合切割昂贵材料，具有令人满意的低切口损失和有限表面损害或表面下损害。

背景技术

线切割已经逐渐取代用于切割硬而脆的昂贵材料的内径旋转切割叶片。这样材料的实例为石英(用于例如石英晶体振荡器或玻璃光罩)、硅(用于例如集成电路片或太阳能电池)、锗(例如用于砷化镓太阳能电池的基板)、砷化镓(用于高频电路)、硅的碳化物或蓝宝石(例如用于蓝色led或蓝色led基板)、稀土永磁合金(例如用于录音磁头)以及类似物。这种发展的驱动力之一是希望减少这个过程中的切口损失。“切口损失”是由于研磨(昂贵)材料的材料损失。因此，减少的切口损失导致材料更好的利用和相当可观的资金节省。

上世纪末，已经开发多线切割(参见如GB1 397 676)，其能够从材料的单块上切割出薄片(称为晶片)。这样的多线切割中，单个金属线-其使术语“多线”切割混乱-被引导穿过穿线框，其在切割线网期间保持线相互平行。然而，它不是线本身切割，而是添加到该工艺中的磨料。

磨料可以以粘稠载体(通常为聚乙二醇)的形式添加到该线中，在粘稠载体中将磨料(通常为硅的碳化物)保持为悬浮液。该混合物称为“浆料”。该线承担反过来将磨料拖进切割机的载体。磨料研磨块料同时它在该线和材料之间粘住并滚动。已知这被称为“松散磨料切割”，其为一种“第三体磨损”。材料和线都得到磨损，这使得必须连续更换线。由于磨料颗粒失去它们的锐度，浆料也减少了。此外，浆料与材料切屑和线的碎片一起载荷，浆料必须定期更新，这带来了与它有关的环境问题。然而，这一工艺对材料是温和的，因此在半导体行业中非常受欢迎，其中亚表层破坏是一个重要问题。

在消除这些消耗品的尝试中，已经提出将磨料以“固定的磨料切割线”固定在线上。以这种方式，线和磨料之间的相对位移为零，因此该线不会磨损。将线和磨料之间的相对位移加倍(相对于松散磨料切割)导致更有效的切割。以不同方式实现磨料的固定：

熟悉金属基固定磨料工具例如切割刀片制造的技术人员采取第一种途径，其中通过电镀或从包含金刚石颗粒的镍浴中化学淀积将磨料颗粒-通常为金刚石-嵌入镍涂层。EP 0 982 094中描述了一个实施例，其中用具有金刚石的镍涂覆金属线，给出了不锈钢线的实施方案。然而，镍浴的使用引起由于金属镍的健康问题以及特别镍盐是已知的致癌物质(参考EC Directive 67/548/EEC第30号修正案)。

熟悉磨料工具的硬钎焊的冶金学家采取第二个途径，WO 99/46077是其一个实例，他们在包含用来涂覆线的硬钎焊的磨料上采用他们的技术。然而，硬钎焊导致线的相当大热载荷，其导致线的抗拉强度损失(除非使用很特别的金属线作为基材)。

化学技术人员采用第三种途径，他们寻求在用于磨料的有机粘结剂上采用他们的知识以制造固定的磨料切割线。这有许多实例，US6,070,570、EP 1 025 942和WO 2005/011914是其中三个实例。虽然这导致具有成本效益和在-通常为金属-线上固定磨料的有效方式，但是该固定不是很牢固且导致切割速度比上述途径中得到的切割速度慢。在US 6,070,570中认为表面处理，例如用黄铜或铜涂层涂覆线或用底漆涂覆，有优势。

JP 10 328932中建议了一种替代的表面处理，其中用包含树脂的磨料涂覆之前通过喷砂使琴钢丝的表面变粗糙。磨料颗粒-树脂包围-可以适合粗糙表面的凹槽或可以不适合。确定磨料和线之间没有直接接触。

使用金属线基材的一个可以关注的例外是WO 2003/041899，其中使用人造有机纤维(DynemaNomexKevlar)作为强度元素。

寻求将磨料颗粒掺入金属线的表层中另外的研发路线是EP 0 243 825和EP 0 081 697：

EP 0 243 825描述一种由钢线材和包围钢线材之间有缝隙的管生产固定的磨料切割线的方法。用金属粉末和磨料颗粒的混合物填充该缝隙。通过将它蚀刻掉已经移除外面的管之后，密封末端并热处理和冷却该钢线材的步骤以得到固定的磨料切割线。该方法的缺点是不能生产可观长度(100米以上)的固定的磨料切割线，得到的线的拉伸强度相对较低(表明低于1800N/mm²)且得到的线太粗(1mm)。