顧艷君　王妍

【摘要】固結(jié)磨粒線鋸作為一種近年來(lái)發(fā)展較新的精密高效加工工具，在大尺寸硅片切割上體現(xiàn)著優(yōu)越的性能。本文針對(duì)固結(jié)磨粒金剛石線鋸的國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利申請(qǐng)量進(jìn)行了研究，分析了固結(jié)磨粒金剛石線鋸領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)發(fā)展趨勢(shì)、技術(shù)分支。

【關(guān)鍵詞】固結(jié)磨粒；線鋸；專(zhuān)利申請(qǐng)；發(fā)展趨勢(shì)；技術(shù)分支

引言

隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，硅晶片的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其中硅晶片的切割是制約后續(xù)工藝中成品率高低的重要工序，要制造出完整、高精度、高表面質(zhì)量的硅晶片，就要有合適的切割工具和較高地加工精度[1]。固結(jié)磨粒金剛石線鋸切割是指利用粘結(jié)、電鍍或釬焊等方式將金剛石磨粒固定在鋼線上來(lái)進(jìn)行切割[2]。由于金剛石磨粒具有高硬度、高耐磨性等顯著優(yōu)點(diǎn)，被涂覆在鋼絲表面后，鋼絲基體不直接與工件接觸，鋼絲不易損傷，壽命可大大提高，切割效率和精度也更高，因此成為近年來(lái)發(fā)展相對(duì)較新的一種精密高效加工工具。隨著固結(jié)磨粒金剛石線鋸的發(fā)展，其專(zhuān)利申請(qǐng)量也跟著增長(zhǎng)。本文針對(duì)國(guó)內(nèi)外固結(jié)磨粒金剛石線鋸專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行分析。

1.固結(jié)磨粒線鋸專(zhuān)利發(fā)展趨勢(shì)分析

對(duì)固結(jié)磨粒金剛石線鋸的專(zhuān)利申請(qǐng)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代末，申請(qǐng)量極少，從20世紀(jì)90末開(kāi)始，關(guān)于固結(jié)磨粒線鋸技術(shù)的申請(qǐng)量開(kāi)始大幅上漲，這主要是隨著光電產(chǎn)業(yè)和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，單晶硅片等貴重硬脆材料的應(yīng)用日益廣泛，且對(duì)其尺寸和加工要求也越來(lái)越高。相比國(guó)外專(zhuān)利申請(qǐng)，我國(guó)在固結(jié)磨粒金剛石線鋸的研究上起步較晚，在2008年之前申請(qǐng)量極少，而從2008年之后，申請(qǐng)量呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，一方面是由于我國(guó)在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中占的比重越來(lái)越大，另一方面是國(guó)務(wù)院頒布了《國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略綱要》，在此大環(huán)境下，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)量逐年攀升，并且隨著專(zhuān)利法律體系逐步完善，全民專(zhuān)利意識(shí)普遍提高、專(zhuān)利申請(qǐng)人創(chuàng)新能力大幅增強(qiáng)，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)專(zhuān)利申請(qǐng)量呈迅猛攀升趨勢(shì)，上升勢(shì)頭強(qiáng)勁。

2.固結(jié)磨粒金剛石線鋸專(zhuān)利技術(shù)分支

目前，將金剛石磨粒固結(jié)到金屬母線上有4種方法：（1）機(jī)械碾壓法，應(yīng)用較少，本文不對(duì)其進(jìn)行專(zhuān)利分析；2）焊接法；3）樹(shù)脂結(jié)合劑粘結(jié)法；4）電鍍法。

2.1焊接法

關(guān)于焊接法制作金剛石線鋸的專(zhuān)利最早出現(xiàn)在上世紀(jì)80年代，是由美國(guó)REMI公司提出的（US3983357A），其采用了銅焊的方法實(shí)現(xiàn)磨粒與線材的結(jié)合。之后諾頓公司也提出了一種“釬焊超硬材料線鋸和制造方法”（US6102024A）。另外，國(guó)內(nèi)有江蘇中博鉆石科技有限公司（CN101596749A）、華僑大學(xué)（CN102534168A）、徐州華諧科技發(fā)展有限公司（CN201446328U）等針對(duì)加熱方法進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)采用高頻感應(yīng)加熱方法能使焊料瞬間熔合，有效加快了生產(chǎn)速度。

2.2樹(shù)脂結(jié)合劑粘結(jié)法

目前，按照樹(shù)脂的固化類(lèi)型可分為熱固化和光固化兩類(lèi)。熱固化的主要研究方向是提高固化時(shí)間和提高對(duì)磨粒的保持力，涉及的專(zhuān)利文獻(xiàn)有WO2013166976A1，CN103483982A，CN103753720A， US2004107648A1等。相對(duì)于熱固化樹(shù)脂結(jié)合劑線鋸而言，光固化線鋸具有更低廉的成本和更高效的生產(chǎn)效率，但其缺點(diǎn)在于磨粒的固化深度受限、把持力不夠，檢索到的專(zhuān)利文獻(xiàn)主要通過(guò)增加添加劑來(lái)提高磨粒和基體的結(jié)合力，如CN101445587A，CN102942836A。由于熱固化和光固化具有各自的優(yōu)點(diǎn)，因此也出現(xiàn)了采用兩種固化結(jié)合的方式來(lái)制作金剛石線鋸，如南京師范大學(xué)的專(zhuān)利CN101564828A，長(zhǎng)沙岱勒新材料科技有限公司的專(zhuān)利CN103341918A。

2.3電鍍法

涉及電鍍法的研究主要集中在工藝、設(shè)備、結(jié)構(gòu)三個(gè)方面，工藝方面有住友電氣株式會(huì)社（JP2000087285A）提出的通過(guò)在鋼線外面鍍覆多層來(lái)提高切割工件的表面質(zhì)量；LUKSCHANDEL（WO0185376 A1）采用兩次上砂處理來(lái)降低加厚鍍過(guò)程產(chǎn)生的壓應(yīng)力。

設(shè)備方面有株式會(huì)社山本鍍金試驗(yàn)器（JP2013185241A）提出的通過(guò)具備收納有鍍覆液和研磨粒在鍍覆液中沉淀而成的沉淀層的內(nèi)側(cè)鍍覆槽來(lái)避免附著在被鍍覆物上的粒狀物與沉淀層的其他粒狀物的相互刮擦，防止粒狀物從被鍍覆物上脫落；株式會(huì)社中村超硬（CN103561912A）采用能計(jì)算線的外表面附著的磨粒的量的磨粒量計(jì)算單元和電流值控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)磨粒附著分布的均勻化。

而結(jié)構(gòu)方面有日本則武超精密磨料磨具有限公司（JP2004338023A）提出的一種在長(zhǎng)度方向上呈波紋狀的線鋸；株式會(huì)社利德（JP2004237376A）提出的一種單層磨粒線鋸，將磨粒臨時(shí)固定在粘結(jié)層上，然后再進(jìn)行電鍍，提高了切割精度。

3.總結(jié)

通過(guò)上述分析可以看出，對(duì)固結(jié)磨粒金剛石線鋸的專(zhuān)利申請(qǐng)國(guó)外起步較早，但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)總量不斷增長(zhǎng)以及知識(shí)產(chǎn)權(quán)的完善，國(guó)內(nèi)專(zhuān)利申請(qǐng)量也以較快的速度在增長(zhǎng)，而通過(guò)對(duì)各技術(shù)分支的研究，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)的研究深度仍不及國(guó)外，制備固結(jié)磨粒金剛石線鋸的工藝還未成熟，因此，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人可以通過(guò)多研究和借鑒國(guó)外的前沿技術(shù)，來(lái)增強(qiáng)我國(guó)在固結(jié)磨粒金剛石線鋸技術(shù)領(lǐng)域中的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

參考文獻(xiàn)

[1]張波，劉文濤，胡曉冬等.線鋸切割技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J].超硬材料工程，2008，20（1）：45-48

[2]王美娟，王日初，彭超群等.固結(jié)磨粒金剛石線鋸的研究進(jìn)展[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)，2013，23（5）：1368-1379

作者簡(jiǎn)介

顧艷君（1987-），女，江蘇常熟人，碩士研究生，現(xiàn)就職于國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作江蘇中心，職位：實(shí)審審查員，研究方向：焊接與切割.

注釋

第二作者所做的貢獻(xiàn)與第一作者相同，但限于版面設(shè)計(jì)，被列為第二作者。