專利名稱：金剛石絲鋸及其制造方法和專用設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及金剛石線鋸及制作方法，具體地說，是一種采用金屬銦為結合劑的金
剛石線鋸金剛石絲鋸及其制造方法和專用設備。
背景技術：
隨著半導體行業及新能源行業的發展，對半導體材料(硅、藍寶石、氧化鎵、氧化 砷等)的需求大量增加，這些材料的共同特點是材料硬脆、價格昂貴，基本都需要切割與磨 削，對切割和磨削工具的要求就是節省本導體材料，提高切割效率。例如硅棒切方的傳統 工藝是采用金剛石的鋸片，而鋸片厚度至少在2. 2mm以上，所以切縫寬、切屑多，材料的浪 費嚴重，而線鋸的直徑最低可以在0.26mm左右。藍寶石切片的傳統工藝是裸絲加切削油 (SIC微粉和一種特殊油品的混合液)，污染嚴重，效率低下。 專利申請200610155479. 1公開了一種金屬結合劑金剛石線鋸的制備方法及其產 品，包括(1)鋼絲的表面(2)鋼絲的助鍍處理(3)配料(4)鋼絲鍍敷(5)后處理的制備步 驟，結合劑鍍層的厚度在金剛石粒徑的二分之一和三分之二之間。通過一系列化學、擴散反 應使鋼絲表面覆蓋了一層均勻牢固的鍍層3，金剛石磨粒2也被均勻地把持在金屬粘結層1 中。以達到切削的目的。 專利申請200910032983. 6公開了一種切割硬、脆性材料的絲鋸及其制造方法，絲 鋸是在芯線上通過結合劑固定有磨料，特征是結合劑由內層UV樹脂結合劑和外層熱固化 樹脂結合劑構成；磨料在芯線周圍均勻、連續、單層分布，磨料部分嵌入UV樹脂結合劑，部 分露在熱固化樹脂結合劑外形成出刃，其余部分被所述外層熱固化樹脂所包裹。磨料采用 表面金屬鍍覆的金剛石或CBN ;芯線采用鍍銅的琴鋼絲。制造方法連續、快速進行芯線在 傳動裝置的牽引下連續通過絲盤放線、表面處理、清洗、干燥、內層UV樹脂結合劑涂覆、粘 接磨料、UV固化、外層熱固化樹脂結合劑涂覆、熱固化和收排線成盤。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有技術中存在的上述問題，提供一種切削效率高，只 須水冷卻，污染少，節省材料浪的用于半導體材料切割的金剛石線鋸及其制造方法和專用 設備，具體技術方案如下 —種金剛石線鋸制造方法，采用銦為結合劑把金剛石顆粒連接到金屬裸線上制成
金剛石線鋸，具體步驟包括 1)對金屬裸線進行表面去污； 2)把金屬裸線浸入熔融的銦熔液中，進行涂覆；該銦熔液中均勻混合有金剛石顆 粒； 3)把附著了金剛石顆粒和銦熔液的金屬裸線取出，冷卻，得到金剛石線鋸； 所述步驟l)中，先把金屬裸線拉直，沿一個方向運動，通過清洗系統； 所述步驟2)中，所述銦熔液設在加熱容器中，保持溫度在160士3t:，并且不間斷
3攪拌；每100g銦中加入金剛石微粉35 40g ;所述金屬裸線沿其運動方向，通過銦熔液； 所述步驟1)、2)中，金屬裸線的線速度在6-10米/分鐘。 所述步驟2)和步驟3)之間還設有拉絲步驟所述附著了金剛石顆粒和銦熔液的 金屬裸線穿過拉絲模，保持線徑0. 27 0. 29mm。
所述步驟2)中，采用氣動攪拌的方式。 —種上述方法的專用設備，包括機體，在機體上設有放線輪、收線輪、清洗系統、加
熱容器、攪拌裝置、冷卻系統和多個導輪；所述放線輪和收線輪分別設在金屬裸線運動路徑
的開始和結束端，并且由電機驅動；所述清洗系統、加熱容器和冷卻系統依次設置金屬裸
線運動路徑上；所述攪拌裝置與加熱容器連接；所述各個導輪分別設在金屬裸線運動路徑
上，用于金屬裸線根據需要改變運動方向；還包括控制系統，控制系統控制放線輪、收線輪、
清洗系統、加熱容器、攪拌裝置和冷卻系統的工作。 所述加熱容器和冷卻系統之間還設有拉絲模。 所述清洗系統是一容器，在容器內填滿有用藥棉浸滿丙酮。 所述加熱容器是外周纏繞電熱絲的坩堝。 所述攪拌裝置是氣體攪拌器。 所述控制系統是以PLC為核心器件的控制系統，PLC的輸入端連接有控制按鈕；所
述PLC的輸出端連接有多個驅動電路，分別驅動被控制系統控制的各個部分。 —種金剛石絲鋸，是應用上述方法，在上述的設備上制成。 與現有技術相比，本方法生產出來的線鋸的加工效率是傳統工藝的IO倍，只需水 冷卻，幾乎無污染。本絲鋸可以大批量制造。
圖1是實施例中設備的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步說明。 本例中的設備，如圖1所示，一種上述方法的專用設備，包括機體，在機體上設有 放線輪1、收線輪6、清洗系統2、加熱容器3、攪拌裝置4、冷卻系統5和多個導輪7 ;所述放 線輪1和收線輪6分別設在金屬裸線A運動路徑的開始和結束端，并且由電機驅動；所述清 洗系統2、加熱容器3和冷卻系統5依次設置金屬裸線A運動路徑上；所述攪拌裝置4與加 熱容器3連接；所述各個導輪7分別設在金屬裸線A以及金剛石線鋸成品B的運動路徑上， 用于金屬裸線A以及金剛石線鋸成品B的根據需要改變運動方向；還包括控制系統，控制系 統控制放線輪1、收線輪6、清洗系統2、加熱容器3、攪拌裝置4和冷卻系統5的工作。
所述加熱容器3和冷卻系統5之間還設有拉絲模4。
所述清洗系統2是一容器，在容器內填滿有浸滿丙酮的藥棉。
所述加熱容器3是外周纏繞電熱絲的坩堝。
所述攪拌裝置4是氣體攪拌器。 所述控制系統是以PLC為核心器件的控制系統，PLC的輸入端連接有控制按鈕；所 述PLC的輸出端連接有多個驅動電路，分別驅動被控制系統控制的各個部分。
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本設備的功能說明如下
1、控制系統 控制系統對金屬線放線速度和收線速度進行自動控制，是兩者的線速度完全一 致； 控制系統對金屬銦熔融坩堝的溫度進行自動控制。 2、放線輪主要是將未經過處理的金屬線(直徑0. 18mm)纏繞好并按一定的速度放 出。 3、導輪主要起到引導金屬線按規定路線前進。 4、清洗系統是將金屬線通過有機溶液，除去表面的油污。 5、加熱容器主要是使金屬銦處于一個熔融的狀態，讓金屬銦液與金剛石形成懸濁 液。坩堝外周纏繞加熱系統，底部安裝0. 30的硬質合金拉絲模。 6、氣體攪拌器主要是通過氣體對熔融懸濁液進行攪拌，是金剛石顆粒始終處于懸 浮狀態。 7、冷卻系統主要有兩個作用，首先隔斷加熱系統與主機身的熱傳導，其次是冷卻 附著了金剛石和銦液的線鋸溫度下降，從而順利通過導輪進入收線輪。本例中，冷卻系統采 用冷卻水循環冷卻裝置。 8、收線輪主要是將涂覆完成的金剛石線鋸巻起(已經是成品)。 銦的熔點(157°C )較低，低溫下也可以熔化的金屬，同時157t:也低于金剛石的氧
化點，在整個制造過程中無需對金剛石進行特殊保護，因此，使用銦作為結合劑的話，可以
降低用于熔融上砂設備的成本。 另外，銦對金剛石磨粒和金屬線都有很好的浸潤性，所以即使磨粒密度很高也可 以保持良好狀態，而且通過金屬線和銦的金屬結合，可以使磨粒牢固地固定在線表面。因 此，可以減少使用過程中磨粒脫落的情況。 銦的密度是7. 31，大約金剛石的2倍多，所以金剛石在銦熔融液中的懸浮就必須 要借助于攪拌，本例采用氣動攪拌的方式。氣動攪拌可以使金剛石更均勻地懸浮在銦溶液 中，而且攪拌的效率更高，同時氣動攪拌不會弓I入其他雜質。
本例方法的步驟包括 1、將采購回來的0. 18的高強度合金線安裝到放線架上。 2、根據圖1所示，經過導輪以及由導輪組構成的阻尼輪穿過金屬線的清洗系統、 穿過熔銦坩堝、穿過0. 30的拉絲模、穿過冷卻系統、再經過導輪以及由導輪組構成的阻尼 輪進入收線輪。 3、以10米/分鐘的線速度試運行3分鐘，確保放線收線等機械運行正常。 4、用藥棉浸滿丙酮，包裹在裸線的周圍，并填滿清洗系統，在正常制造工藝過程
中，每40分鐘換一次藥棉。 5、將200克銦放在熔銦坩堝內，進行加熱，使銦全部熔化，并保持坩堝內溫度在 160±3°C。 6、加入75克W40的金剛石微粉，用氣動攪拌90分鐘。采用該配比時，可以保證金 剛石線鋸的金剛石濃度在80-100%之間，也有利于盡量短的攪拌時長時，能夠得到充分的 攪拌均勻。
7、開啟冷卻系統，使之正常工作。 8、使整個設備運轉，線速度在6-10米/分鐘之內調整，使線徑在0. 28±0. 01之 間，確定線速度，通常速度在8米/分鐘，該速度可以使銦液和金剛石能均勻涂覆在金屬線 上，過慢會出現"垂滴"現象，過慢會出現"斷點"現象，也就是會出現局部粘不上銦液的情 況。 通過以上的方法和裝置，金剛石就會被均勻而牢固地涂覆在金屬裸線上。 本方法生產出來的線鋸的加工效率是傳統工藝的IO倍，只需水冷卻，幾乎無污染。 本絲鋸可以以8-10米/分鐘的速度大批量制造。
權利要求
一種金剛石線鋸制造方法，其特征是采用銦為結合劑把金剛石顆粒連接到金屬裸線上制成金剛石線鋸，具體步驟包括1)對金屬裸線進行表面去污；2)把金屬裸線浸入熔融的銦熔液中，進行涂覆；該銦熔液中均勻混合有金剛石顆粒；3)把附著了金剛石顆粒和銦熔液的金屬裸線取出，冷卻，得到金剛石線鋸；所述步驟1)中，先把金屬裸線拉直，沿一個方向運動，通過清洗系統；所述步驟2)中，所述銦熔液設在加熱容器中，保持溫度在160±3℃，并且不間斷攪拌；每100g銦中加入金剛石微粉35～40g；所述金屬裸線沿其運動方向，通過銦熔液；所述步驟1)、2)中，金屬裸線的線速度在6-10米/分鐘。
2. 根據權利要求1所述的金剛石線鋸制造方法，其特征是所述步驟2)和步驟3)之 間還設有拉絲步驟所述附著了金剛石顆粒和銦熔液的金屬裸線穿過拉絲模，保持線徑 0. 27 0. 29mm。
3. 根據權利要求1所述的金剛石線鋸制造方法，其特征是所述步驟2)中，采用氣動攪 拌的方式。
4. 一種權利要求1所述方法的專用設備，其特征是包括機體，在機體上設有放線輪、收 線輪、清洗系統、加熱容器、攪拌裝置、冷卻系統和多個導輪；所述放線輪和收線輪分別設在 金屬裸線運動路徑的開始和結束端，并且由電機驅動；所述清洗系統、加熱容器和冷卻系統 依次設置金屬裸線運動路徑上；所述攪拌裝置與加熱容器連接；所述各個導輪分別設在金 屬裸線運動路徑上，用于金屬裸線根據需要改變運動方向；還包括控制系統，控制系統控制 放線輪、收線輪、清洗系統、加熱容器、攪拌裝置和冷卻系統的工作。
5. 根據權利要求4所述的設備，其特征是所述加熱容器和冷卻系統之間還設有拉絲模。
6. 根據權利要求4或5所述的設備，其特征是所述清洗系統是一容器，在容器內填滿有 用藥棉浸滿丙酮。
7. 根據權利要求4或5所述的設備，其特征是所述加熱容器是外周纏繞電熱絲的坩堝。
8. 根據權利要求4或5所述的設備，其特征是所述攪拌裝置是氣體攪拌器。
9. 根據權利要求4或5所述的設備，其特征是所述控制系統是以PLC為核心器件的控 制系統，PLC的輸入端連接有控制按鈕；所述PLC的輸出端連接有多個驅動電路，分別驅動 被控制系統控制的各個部分。
10. —種金剛石絲鋸，其特征是應用權利要求1所述的方法，在權利要求4所述的設備 上制成。
全文摘要
一種金剛石線鋸制造方法，步驟包括1)對金屬裸線進行表面去污；2)把金屬裸線浸入熔融的銦熔液中，進行涂覆；該銦熔液中均勻混合有金剛石顆粒；3)把附著了金剛石顆粒和銦熔液的金屬裸線取出，冷卻，得到金剛石線鋸。上述方法的專用設備的結構是，放線輪和收線輪分別設在金屬裸線運動路徑的開始和結束端，由電機驅動；清洗系統、加熱容器和冷卻系統依次設置金屬裸線運動路徑上；攪拌裝置與加熱容器連接；各個導輪分別設在金屬裸線運動路徑上，用于金屬裸線根據需要改變運動方向；還包括控制系統，控制系統控制放線輪、收線輪、清洗系統、加熱容器、攪拌裝置和冷卻系統的工作。一種金剛石絲鋸，是應用上述方法，在上述的設備上制成。
文檔編號B23P5/00GK101745878SQ20091026465
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月25日 優先權日2009年12月25日
發明者鄒余耀 申請人:南京三超金剛石工具有限公司