一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺及工装制造技术

本发明专利技术创造所属的技术领域为电化学加工，具体涉及一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺及工装。针对现有技术中刀片厚度不够薄、切槽宽度不够窄、容易出现断刀、蛇形切痕和崩口尺寸大等问题，本发明专利技术的技术方案是，通过步骤：[1]待电镀的轮毂型工件的局部封闭和组装；[2]化学镀锌；[3]复合镀镍和金刚石；[4]轮毂型铝合金基体的机械减薄；[5]待蚀刻的轮毂型工件的局部封闭和组装；[6]化学蚀刻；[7]电解抛光。采用局部电化学加工方法，制造出刀刃厚度能够达到低于10微米、切痕宽度达到低于15微米的超薄轮毂型金刚石划片刀。

Electrochemical machining technology and tooling for an ultra thin wheel type diamond dicing knife

The invention belongs to the technical field of electrochemical machining, in particular to an electrochemical processing technology and equipment of an ultra-thin hub type diamond blade cutter. In view of the problems of insufficient thickness of blades, insufficient width of grooves, easy occurrence of knife breakage, serpentine notch and large size of collapse in the prior art, the technical scheme of the invention is as follows: (1) local sealing and assembly of hub-type workpieces to be plated; [2] electroless zinc plating; [3] composite nickel plating and diamond; [4] hub-type aluminum. Mechanical thinning of alloy matrix; [5] Local sealing and assembly of hub-type workpiece to be etched; [6] chemical etching; [7] electropolishing. The ultra-thin hub diamond scribing cutter with a thickness of less than 10 microns and a notch width of less than 15 microns was fabricated by local electrochemical machining.

【技术实现步骤摘要】
一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺及工装
本专利技术创造所属的
为电化学加工，具体涉及一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺及工装。
技术介绍
硅晶圆是制造半导体芯片的基本材料。随着集成电路日趋小型化，裸芯片的尺寸缩小至几毫米。为了提高硅晶圆的利用率，裸芯片之间的切割槽宽度也要尽可能的窄。用于切割硅晶圆的金刚石划片刀(也可称为切割砂轮)的刀刃厚度已从传统的几十微米降至十几微米。专利CN106637359A“轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮的制造方法”公开了一种工艺，在轮毂型铝合金基体上先化学镀锌，然后复合镀镍磷/金刚石复合镀层，再通过研磨、磨削和微腐蚀等工序做出刀刃，制成以镍磷合金为胎体的、刀刃厚度为10-15μm、镀层维氏硬度为500-1000HV的超薄金刚石切割砂轮，具有一次成型、尺寸精度高、使用方便的优点。超薄划片刀由于刀刃薄，受刀片应力和硬度等因素的影响，切割过程中极易出现断刀、蛇形切槽、崩口尺寸大等质量问题。一般地，划片刀的厚度与切槽宽度之间有5-7微米的差值。若切割槽宽度小于15微米，则需划片刀的厚度不大于10微米，其工艺制造的难点在于复合电沉积制备金刚石分布均匀、胎体硬度高、韧性强的超薄镍基和金刚石镀层。
技术实现思路
针对现有技术中刀片厚度不够薄、切槽宽度不够窄、容易出现断刀、蛇形切痕和崩口尺寸大等问题，本专利技术提供一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，其目的在于：使用镍盐电镀液，借助添加剂对金刚石的分散作用和对镍基胎体的硬化作用，采用局部电化学加工方法，制造刀刃厚度能够达到低于10微米、切痕宽度达到低于15微米的超薄轮毂型金刚石划片刀。本专利技术还提供一种用于上述超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺的工装。本专利技术采用的技术方案如下：一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，包括如下步骤：[1]待电镀的轮毂型工件的局部封闭和组装：用象形夹具对轮毂型铝合金基体进行局部封闭，露出待电镀的部位；然后将局部封闭后的多个轮毂型铝合金基体重叠组装形成工件；[2]化学镀锌：将步骤[1]组装好的工件进行镀锌工艺，使轮毂型铝合金基体表面裸露的部分覆盖镀锌层；[3]复合镀镍和金刚石：在步骤[2]镀的锌层表面镀镍和金刚石的复合镀层；[4]轮毂型铝合金基体的机械减薄：将经过步骤[3]处理后的工件中的象形夹具拆掉，取出轮毂型铝合金基体，对轮毂型铝合金基体上待蚀刻的部位进行机械减薄；[5]待蚀刻的轮毂型工件的局部封闭和组装：将经过步骤[4]处理后的轮毂型铝合金基体再次用象形夹具进行局部封闭，露出待蚀刻的部位；然后将局部封闭后的多个轮毂型铝合金基体重叠组装形成工件；[6]化学蚀刻：将步骤[5]组装好的工件进行化学蚀刻；[7]电解抛光：将经过步骤[6]处理的工件进行电解抛光，电解抛光完成后，将象形夹具拆掉，得到超薄轮毂型金刚石划片刀。采用该技术方案后，采用局部电化学加工的方法加工得到了金刚石分布均匀、胎体硬度高、韧性强的超薄镍基和金刚石镀层。此外，由于局部封闭的作用，镀层仅在轮毂型铝合金基体边缘的抛光面上形成。通过机械减薄、电化学蚀刻将复合镀层下的铝合金去除，使复合镀层的两面都暴露出来，形成刀刃，最终制成超薄轮毂型金刚石划片刀。该方案制成的刀刃厚度能够达到低于10微米，采用本方案制成超薄轮毂型金刚石划片刀切出的切痕宽度能够达到低于15微米。优选的，步骤[2]的具体过程为将步骤[1]组装好的工件浸入化学镀锌液中，所述化学镀锌液由如下浓度的组分组成的水溶液：100-150g/L氢氧化钠、10-15g/L氧化锌、70-80g/L酒石酸钾钠、1-2g/L六水氯化镍、1-3g/L七水硫酸铁和1-3g/L硝酸钠。使铝合金基体表面覆盖锌镀层，能够增强基体与镍和金刚石复合镀层的结合力。优选的，步骤[3]的具体过程为：以经过步骤[2]处理的工件为阴极，以镍饼为阳极，进行电镀；电镀所用的镀液为水性悬浊液，镀液的组成包括镍盐、金刚石、缓冲剂和添加剂。进一步优选的，所述添加剂包括十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化胺、脂肪酸甲酯乙氧基化物、仲烷基磺酸钠、1,4-丁炔二醇、对甲苯磺酸吡啶盐、丁炔二醇烷氧基化物三硅氧烷、丁炔二酸二甲酯、1,3,6-萘三磺酸三钠、烯丙基磺酸钠、丁炔二醇二氧乙基醚、3-[1-羟基-2,6,6-三甲基-4,4-(乙二氧基)-2-环己烯基]丙炔醇、3,3'-二硫二丙烷磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、7-[[4-乙酰氨基苯基]偶氮]-8-羟基-1,3,6-萘三磺酸三钠、硫酸钴、氯化钴、硫酸锰、硝酸锰、次亚磷酸钠、硼酸钠、氯化镧、碳酸镧、钨酸钠、偏钨酸铵中的一种或多种。上述优选方案中，使用含有有机物和(或)无机物的组合添加剂，通过添加剂的吸附、掺杂等作用，起到了提高镍基胎体硬度和韧性，提高金刚石在镀层内的分布密度，减少金刚石团聚现象的效果。能够减小镀层的厚度从而减小刀刃的厚度，并且使得刀刃的切割寿命更长。优选的，步骤[7]中电化学抛光在抛光液中进行，所述抛光液是硫酸与磷酸的混合水溶液。一种用于上述超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺的工装，包括导电金属杆，导电金属杆上套设有至少一组用于固定轮毂型铝合金基体并封闭轮毂型铝合金基体中部的象形夹具，象形夹具中部铺设有导电金属网格，所述导电金属网格同时与导电金属杆和轮毂型铝合金基体接触；导电金属杆上部设置有用于压紧象形夹具的紧固件，导电金属杆底部设置有底座。该工装适用于，步骤[2]和步骤[3]中的电沉积过程，以及步骤[6]和步骤[7]的化学蚀刻和电化学抛光过程。采用该技术方案后，使得多个轮毂型铝合金基体能够方便地组合为一个整体进行加工。同时也能及时地从导电金属杆上取下各步骤没有处理好的工件，避免出现因各个轮毂型铝合金基体表面状态不一致、电流密度分布不均匀而导致的金刚石分布不均匀、镀层厚度不一致等质量问题。优选的，象形夹具包括上夹具和下夹具，上夹具的下表面与轮毂型铝合金基体的上表面相互配合，下夹具的上表面与轮毂型铝合金基体的下表面相互配合；所述上夹具中部设置有AC通用型导电金属网格，AC通用型导电金属网格中心设置有用于通过导电金属杆的空心圆柱，下夹具中部设置有BD通用型导电金属网格，BD通用型导电金属网格中心设置有用于通过导电金属杆的空心圆柱，AC通用型导电金属网格上的空心圆柱与BD通用型导电金属网格上的空心圆柱相互配合形成嵌套结构。该优选方案能够局部封闭轮毂型铝合金基体，只将需要处理的部位露出；并且各个轮毂型铝合金基体之间相互导通，有利于保证各个轮毂型铝合金基体的状态的一致性。优选的，相邻象形夹具之间设置有弹簧片，弹簧片与相邻象形夹具上设置的导电金属网格接触。弹簧片一方面能够使得象形夹具之间安装更加紧密，避免松动；另一方面能够导电，保证相邻两片轮毂型铝合金基体能够导通。优选的，紧固件和象形夹具之间设置有疏水柱，疏水柱套设在导电金属杆上。疏水柱设置在导电金属杆与液体接触的部分，将导电金属杆与液体隔离，从而保护导电金属杆不被蚀刻。优选的，象形夹具和底座采用疏水高分子材料制成。疏水高分子材料可采用聚丙烯(PP)或聚四氟乙烯(PTFE)等，由于材料的疏水性，能够增强其密封效果，避免液体进入象形夹具内部蚀刻导电金属网格和导电金属杆。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：[1]待电镀的轮毂型工件的局部封闭和组装：用象形夹具对轮毂型铝合金基体进行局部封闭，露出待电镀的部位；然后将局部封闭后的多个轮毂型铝合金基体重叠组装形成工件；[2]化学镀锌：将步骤[1]组装好的工件进行镀锌工艺，使轮毂型铝合金基体表面裸露的部分覆盖镀锌层；[3]复合镀镍和金刚石：在步骤[2]的镀锌层表面镀镍和金刚石的复合镀层；[4]轮毂型铝合金基体的机械减薄：将经过步骤[3]处理后的工件中的象形夹具拆掉，取出轮毂型铝合金基体，对轮毂型铝合金基体上待蚀刻的部位进行机械减薄；[5]待蚀刻的轮毂型工件的局部封闭和组装：将经过步骤[4]处理后的轮毂型铝合金基体再次用象形夹具进行局部封闭，露出待蚀刻的部位；然后将局部封闭后的多个轮毂型铝合金基体重叠组装形成工件；[6]化学蚀刻：将步骤[5]组装好的工件进行化学蚀刻；[7]电解抛光：将经过步骤[6]处理的工件进行电解抛光，电解抛光完成后，将象形夹具拆掉，得到超薄轮毂型金刚石划片刀。

【技术特征摘要】
1.一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：[1]待电镀的轮毂型工件的局部封闭和组装：用象形夹具对轮毂型铝合金基体进行局部封闭，露出待电镀的部位；然后将局部封闭后的多个轮毂型铝合金基体重叠组装形成工件；[2]化学镀锌：将步骤[1]组装好的工件进行镀锌工艺，使轮毂型铝合金基体表面裸露的部分覆盖镀锌层；[3]复合镀镍和金刚石：在步骤[2]的镀锌层表面镀镍和金刚石的复合镀层；[4]轮毂型铝合金基体的机械减薄：将经过步骤[3]处理后的工件中的象形夹具拆掉，取出轮毂型铝合金基体，对轮毂型铝合金基体上待蚀刻的部位进行机械减薄；[5]待蚀刻的轮毂型工件的局部封闭和组装：将经过步骤[4]处理后的轮毂型铝合金基体再次用象形夹具进行局部封闭，露出待蚀刻的部位；然后将局部封闭后的多个轮毂型铝合金基体重叠组装形成工件；[6]化学蚀刻：将步骤[5]组装好的工件进行化学蚀刻；[7]电解抛光：将经过步骤[6]处理的工件进行电解抛光，电解抛光完成后，将象形夹具拆掉，得到超薄轮毂型金刚石划片刀。2.按照权利要求1所述的一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，其特征在于，步骤[2]的具体过程为将步骤[1]组装好的工件浸入化学镀锌液中，所述化学镀锌液由如下浓度的组分组成的水溶液：100-150g/L氢氧化钠、10-15g/L氧化锌、70-80g/L酒石酸钾钠、1-2g/L六水氯化镍、1-3g/L七水硫酸铁和1-3g/L硝酸钠。3.按照权利要求1所述的一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，其特征在于，步骤[3]的具体过程为：以经过步骤[2]处理的工件为阴极，以镍饼为阳极，进行电镀；电镀所用的镀液为水性悬浊液，镀液的组成包括镍盐、金刚石、缓冲剂和添加剂。4.按照权利要求3所述的一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，其特征在于：所述添加剂包括十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化胺、脂肪酸甲酯乙氧基化物、仲烷基磺酸钠、1,4-丁炔二醇、对甲苯磺酸吡啶盐、丁炔二醇烷氧基化物三硅氧烷、丁炔二酸二甲酯、1,3,6-萘三磺酸三钠、烯丙基磺酸钠、丁炔二醇二氧乙基醚、3-[1-羟基-2,6,6-三甲基-4,4-(乙二氧基)-2-环己烯基]丙炔醇、3,3...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈登科，李亚东，屠燕彬，李畅，邓建华，张锦秋，
申请(专利权)人：郑州晶研科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41