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【摘要】：在大尺寸半導(dǎo)體基片和功能晶體的切割中，固結(jié)磨料線鋸以無可比擬的優(yōu)點被認為是最有前途的切割方法之一。與現(xiàn)有的幾種固結(jié)超硬磨粒的方法相比，電鍍方式具有制造周期短和生產(chǎn)成本低等優(yōu)勢，且電鍍線鋸具有耐熱性和耐磨性良好等特點。固結(jié)金剛石線鋸的電鍍工藝是金剛石線鋸生產(chǎn)和應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。
本文根據(jù)硬脆晶體材料切片加工的要求和電化學(xué)共沉積工藝的特點，對固結(jié)金剛石線鋸的復(fù)合電鍍工藝進行了試驗研究。 選用琴鋼絲作為電鍍線鋸芯線，金剛石作為第二相顆粒，并對其表面進行了鍍前預(yù)處理。選擇以氨磺酸型高速鍍鎳液作為基礎(chǔ)鍍液，通過正交試驗研究了電鍍工藝規(guī)范對鍍層顯微硬度的影響關(guān)系，試驗結(jié)果表明：鍍液主鹽氨基磺酸鎳濃度和鍍液溫度是影響鍍層硬度的顯著因素，單脈沖供電模式下的電鍍沉積速率和鍍層質(zhì)量優(yōu)于直流和雙脈沖模式。在試驗基礎(chǔ)上，確定了獲得高顯微硬度鎳層的電鍍工藝規(guī)范。 通過試驗研究了不同粒徑金剛石微粒加入鍍液的方法、鋸絲在鍍液中的放置方向和陽極排布方式對電鍍過程和鍍層質(zhì)量的影響，結(jié)果表明：與采用間歇板泵攪拌的懸浮法相比，埋砂法能在鋸絲基體表面上獲得分布均勻一致的復(fù)合鍍層;采用陽極環(huán)形均布的方式，能改善鋸絲表面電流分布，從而獲得金剛石顆粒表面積百分數(shù)高達50%的復(fù)合鍍層。通過改變復(fù)合電鍍時的上砂時間和加厚鍍層時間可以控制金剛石磨粒在鍍層中的裸露高度，金剛石粒徑越大，加厚鍍層時間越長。 對電鍍線鋸表面鎳—金剛石復(fù)合鍍層的質(zhì)量進行了檢測，分析評價了固結(jié)金剛石線鋸的機械力學(xué)綜合性能，然后在自制的簡易切割實驗裝置上進行對比切割試驗，研究了試制線鋸樣件的切割加工性能。
結(jié)果表明：固結(jié)金剛石線鋸線徑一致性好，鍍層中金剛石顆粒分布均勻，表面積百分數(shù)50%左右，鍍層對金剛石磨粒的把持力較高;試制的電鍍金剛石線鋸的斷裂抗拉載荷高達177N，線鋸延伸率不超過2%，具有良好的扭曲強度和彎曲強度;切割加工試驗表明，新制的電鍍固結(jié)金剛石線鋸在切割效率和加工精度方面均優(yōu)于商品線鋸。
