在切割片中單獨(dú)添加SiO2或晶須,對(duì)于切割片性能的提高是有限的,且不能滿(mǎn)足實(shí)際的需要,2004年,李承福等采用昭和高分子公司生產(chǎn)的環(huán)氧樹(shù)脂LC-2800作為結(jié)合劑,通過(guò)紫外光的照射來(lái)固化樹(shù)脂,從而制造出超薄切割片,并通過(guò)添加SiO2顆粒和纖維作為填充劑來(lái)改善其硬度、強(qiáng)度和耐磨性。切割片的制造方法為高速旋涂法,即首先將液態(tài)樹(shù)脂滴在襯底中央,然后讓襯底高速旋轉(zhuǎn),使液態(tài)樹(shù)脂在襯底上擴(kuò)散形成薄膜,并在上方10mm處用紫外光進(jìn)行照射來(lái)使固化樹(shù)脂固化,從而制造出超薄切割片,試制刀片的尺寸為54mm×40mm×0.05mm。通過(guò)不同試樣的切割對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明,旋涂法可以用來(lái)制造超薄金剛石切割片,而且添加粒狀填充劑具有提高硬度的效果,纖維狀填充劑則有提高強(qiáng)度的強(qiáng)化效果,且纖維中以碳纖維的性能較為優(yōu)異。

　　2.2 電鍍法

　　電鍍法,就是利用電解的原理,在金屬基體上沉積一薄層其它金屬或合金的過(guò)程,是利用電解作用使金屬或其它材料制件的表面附著一層金屬膜的工藝。而微粒要通過(guò)電解過(guò)程進(jìn)入復(fù)合鍍層,Guglielmi認(rèn)為微粒進(jìn)入復(fù)合鍍層主要是依靠?jī)刹轿綑C(jī)理:第一步是攜帶著離子與溶劑分子膜的微粒吸附在電極表面上,稱(chēng)之為弱吸附,它與懸浮在鍍液中的微粒處于平衡。處于弱吸附狀態(tài)的微粒,脫去它所吸附的離子和溶劑化膜,與陰極表面直接接觸形成不可逆的電化學(xué)吸附,成為強(qiáng)吸附步驟。隨后則是在金屬電沉積過(guò)程中將強(qiáng)吸附的微粒嵌入鍍層。

　　2000年華南理工大學(xué)的劉定福介紹了一種利用復(fù)合鍍的方法,這是一種以鎳鈷合金鍍層作為粘接劑制造金剛石圓鋸片的工藝,工藝特點(diǎn)是在在鋸片毛坯的周邊(切割刃部)每隔6~7mm用薄鋸片沿直徑方向鋸出9mm長(zhǎng)的縫隙,使以后的金剛石顆粒和作為結(jié)合劑的鍍層具有類(lèi)似機(jī)械鑲嵌的作用,以進(jìn)一步加強(qiáng)復(fù)合鍍層與基體的結(jié)臺(tái)力,延長(zhǎng)鋸片的使用壽命。布砂方式采用撒砂法,即用滴管吸取已經(jīng)過(guò)親水化處理的金剛石微粒均勻地散布在朝上的那個(gè)沉積面上,然后輕微振動(dòng)鋸片,使金剛石顆粒能穩(wěn)定地與基體接觸。經(jīng)過(guò)預(yù)鍍、上砂、加厚鍍、光亮鍍,最終得到良好的鍍層。最終證明在制造金剛石工具時(shí),鎳鈷合金是可以作為結(jié)合劑來(lái)得到良好鍍層的。2002年,郭鐵峰,楊燕軍曾提出,首先利用磷酸鹽來(lái)制備化學(xué)轉(zhuǎn)化膜,其配方為(g/L):草酸5,磷酸15,草酸鈉4,磷酸二鈉10,氯酸鈉5;操作條件為:溫度20℃,時(shí)間5min。制備出來(lái)的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜以?shī)W氏體不銹鋼的效果最佳,它具有較好的導(dǎo)電性,能使電沉積過(guò)程順利進(jìn)行,且防止電沉積材料與基片強(qiáng)力結(jié)合,以便于鍍層的剝離。

　　上海核工業(yè)第八研究所的周麟華、徐建紅等在2003年申請(qǐng)的專(zhuān)利中,詳細(xì)敘述了制造超薄金剛石切割片的制造方法。采用鎳板作為陽(yáng)極,不銹鋼作為陰極,電鍍液是水合鎳金屬鹽或水合鎳金屬鹽與其它水合金屬鹽的混合溶液中加入金剛石磨料、硼酸及添加劑而得到,配方為(g/L):硫酸鎳150~300,硫酸鈷3~20,硼酸25~40,氯化鎳30~60,初級(jí)光亮劑0.2~2,次級(jí)光亮劑0.2~2,潤(rùn)滑劑0.05~1。電鍍工藝參數(shù)為:Dk=2A/dm2,pH值4.1~4.5,溫度45℃~50℃,金剛石密度為5~20g/l,時(shí)間可以控制復(fù)合電鍍層的厚度。將陰極和陽(yáng)極放入電鍍?nèi)芤褐?接通電源后,在電子的作用下,金剛石磨料與金屬離子在陰極基板上均勻共析,得到復(fù)合電鍍層。將電鍍有復(fù)合層的陰極基板輕輕彎成弧形,復(fù)合電鍍層就很容易與陰極基板分離,最終得到分離后的金剛石與鎳鈷復(fù)合鍍層。經(jīng)過(guò)三個(gè)小時(shí)的電鍍,可以得到20μm的復(fù)合鍍層。

　　基于不同的基體及復(fù)合鍍層的剝離方法不同,2009年,大連理工大學(xué)的劉金龍?jiān)谔岣邚?fù)合電沉積金剛石切割片性能的試驗(yàn)研究一文中,詳細(xì)介紹了以鋁合金為基體進(jìn)行金剛石-鎳復(fù)合鍍層的制備,鋁合金基體在經(jīng)過(guò)鍍前處理后作為陰極放入鍍槽內(nèi)進(jìn)行金剛石金屬共沉積,在得到需要厚度的鍍層后取出,在自制的電解槽內(nèi)進(jìn)行電解,用合適的電解液把基體腐蝕掉來(lái)得到金剛石復(fù)合鍍層。把得到的復(fù)合鍍層在硅片和玻璃上進(jìn)行劃痕與刀片磨損研究,切割后刀片保持鋒利,無(wú)翹曲等變形,性能達(dá)到要求。

　　何昌耀在2009年申請(qǐng)的專(zhuān)利中介紹了一種以鍍膜塑料為基體來(lái)制作超薄金剛石切割片的方法。他是選用鍍膜塑料做陰極基板,表面用沉淀法預(yù)置一層金剛石,放入用18%~25%鎳鹽、1%~2%鈉鹽、1%~3%鈷以及2%~4%酸溶液混合制成的電解液中,以高純鎳板做陽(yáng)極基板,溫度為30℃~40℃,PH值為4.2-4.6,通過(guò)電沉積在陰極基板的金剛石表面沉積鎳來(lái)固結(jié)金剛石,從而得到厚度為0.02~1mm的電鍍層。接著將附有電鍍層的陰極基板放入配置好的添加了2%乙醇的三氯甲烷溶解液中,將鍍膜塑料溶解掉,得到金剛石-鎳復(fù)合鍍層,通過(guò)后加工制成所需規(guī)格尺寸的切割片。

　　　 3 展望

　　隨著科技的發(fā)展和人民生活水平的提高,晶硅片的需求量與日俱增,晶硅片質(zhì)量的提升對(duì)超薄切割片的意義越來(lái)越大,但國(guó)內(nèi)尚未有一種成熟的工業(yè)制造方法,大量依賴(lài)進(jìn)口產(chǎn)品,價(jià)格較高,因而其應(yīng)用得到了明顯的制約。在多種制造方法中,電鍍法以其設(shè)備簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保、可循環(huán)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)成為最有可能大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的制備方法。如果能夠采取一定的措施,進(jìn)一步縮短制造過(guò)程所用的時(shí)間和改善鍍液的性能,那么超薄切割片的制備及應(yīng)用將會(huì)有一個(gè)顯著的發(fā)展和一個(gè)質(zhì)的飛躍。