一种加工半导体材料用超薄锐化刀片及其制备工艺

技术领域

本发明涉及刀具加工的技术领域，尤其涉及一种加工半导体材料用超薄锐化刀片及其制备工艺。

背景技术

现有的刀具切割半导体材料时，容易导致半导体材料的刮擦开裂，特别地，用于切割半导体材料的钨钢刀片的刃口不锋利和刃面不光滑时，容易造成产品表面的刮擦开裂，而这种现象除了和钨钢刀片的刃口锋利程度和刃面的光辉度有关，还和刃口角、过渡部以及刀片厚度有着密不可分关系，一般情况下的刀具是由刀刃和基体组成，这种情况的刀刃在切割半导体材料时，容易因为基体与产品表面接触导致刮擦开裂，因此，需要改变刀具的本身结构的构造；另外，切割半导体材料的刀具本身的厚度需要选用薄刀片，由于钨钢刀片的刀身的厚度为几个丝到十几个丝之间，在兼顾薄刀片结构强度下，导致薄刀片的刃口加工的难度很大，容易导致刃口通过研磨加工时出现断裂或缺口等问题，因此，需要改善超薄刀片加工的工艺；

现有技术中，专利号为CN 113510764 A的一种改善片式元件切割倾斜的方法及刀片，公开了使用刀片在片式元件料片上切割时，使所述刀片的两个刃面在水平方向的合力F小于预定值，其中，F＝F1(cosα-u·sinα)-F2(cosβ-u·sinβ)，α和β分别为所述刀片的两个刃面与刀片中心线的夹角，F1和F2分别为所述刀片的两个刃面所受元件的排挤力，u表示切割过程中刀片与产品的动摩擦系数。该方法能够快速有效地改善切割过程中刀片弯曲状况，消除切割过程刀片偏斜变形而导致的产品外观不良的问题，然而该刀片在切削半导体材料时容易导致产品表面刮擦开裂的现象。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种超薄锐化刀片制备工艺，旨在解决超薄刀片制备工艺不能满足光滑锐化刀片的问题。

为解决上述技术问题，提供一种超薄锐化刀片制备工艺，包括提供原材；对所述原材进行均匀化切片得到片状体；对所述片状体通过研磨等厚得到基体；对所述基体的一端锐化抛光得到刀刃；其中，在对所述基体的一端锐化抛光得到刀刃过程中，所述基体被真空吸附于治具上，通过细绒抛光轮的端面对所述基体一端的两侧对称抛光得到刃口和刃面，以使所述刃口呈等腰三角型和所述刃面光滑。

进一步地，所述通过细绒抛光轮的端面对所述基体一端的两侧对称抛光得到刃口和刃面包括通过细绒抛光轮抛光所述基体靠近端部的两侧得到第一过渡部，且所述第一过渡部形凹弧；通过细绒抛光轮抛光所述刀刃，以使所述刀刃形成所述刃口和所述刃面。

进一步地，所述通过细绒抛光轮的端面对所述基体一端的两侧对称抛光得到刃口和刃面还包括通过细绒抛光轮抛光所述第一过渡部和所述刃面的连接处得到第二过渡部，以使所述第二过渡部形成凸弧，且所述凸弧与所述凹弧光滑连接。

本发明的第二个目的在于提供一种加工半导体材料用超薄锐化刀片，旨在解决超薄锐化刀片切割半导体材料开裂问题。

一种加工半导体材料用超薄锐化刀片，包括基体、第一过渡部、第二过渡部和刀刃；所述第一过渡部的一端连接于所述基体；所述第二过渡部的一端连接于远离所述基体的所述第一过渡部的另一端；所述刀刃包括刃体和连接于所述刃体一端的刃口，所述刃体的另一端与所述第二过渡部的另一端连接，且所述第一过渡部呈两侧对称的凹弧连接于所述基体与所述第二过渡部之间，所述第二过渡部呈两侧对称的凸弧连接于所述第一过渡部与所述刃体之间，所述刃体与所述第二过渡部连接处形成有第一过渡线，所述第一过渡部与所述基体的连接处形成第二过渡线，以仅通过所述刃口抵接切割半导体材料，且半导体材料在所述第一过渡线和所述第二过渡线之间偏离所述基体。

进一步地，记所述刃口与所述刀体的夹角为a，所述刃口到所述第一过渡线的距离为L1，所述刃口到所述第二过渡线的距离为L2，所述第一过渡线的长度为S1，所述第二过渡线的长度为S2；

满足关系式：

13°≤a≤15°；

0.395mm≤S2≤0.405mm；

12.06 L2/L1 18.69；

6.58 S2/S1≤6.75；

3.16 L1/S1 4.84。

进一步地，所述第二过渡部的凸弧的圆弧半径为R2，R2＝0.03mm；所述第一过渡部的凹弧的圆弧半径为R1，R1＝5.5mm。

进一步地，所述第一过渡部与所述基体的夹角为b，b＝4°。

进一步地，所述第一过渡部的截面最短距离为l,l＝0.05mm。

进一步地，所述基体的长度为S，所述基体的端部到所述刃口的距离为L，其中，84.9mm≤S≤85.1mm，22.3mm≤L≤22.5mm。

进一步地，所述刀片的材质为钨钢，所述刃口与所述刃体的连接呈等腰三角形，记所述刃口受半导体材料的反向切削力为F，且F的方向为沿等腰三角形的角平分线，所述刃体与所述第二过渡部的一侧的力矩为M1，所述基体与所述第一过渡部的一侧受到的力矩为M2，记钨钢的抗弯强度为M，满足关系式：M1＝F*S1/4，M2＝F*S2/4，M1＜M2＜M。

进一步地，所述等腰三角形包括腰边，记所述刃口受半导体材料的切削偏向力为F1，且F1的方向为沿所述腰边方向，此时，远离所述腰边一侧的所述刃体与所述第二过渡部形成第一交点，所述第一交点产生力矩为M3，且所述第一交点垂直所述腰边的距离为d1，远离所述腰边一侧的所述基体与所述第一过渡部形成第二交点，所述第二交点产生力矩为M4，且所述第二交点垂直所述腰边的距离为d2，所述第一过渡部形成有中点，所述中点产生力矩为M5，且所述中点垂直所述腰边的距离为d3，满足关系式：

d1＝S1*cos(a/2)；

d2＝L2*sin(a/2)+[S2*cos(a/2)]/2；

d3＝[L2*sin(a/2)]/2；

M3＝F1*d1；

M4＝F1*d2；

M5＝F1*d3；

M3＜M5＜M4＜M。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

1、本实施例一中的加工半导体材料用超薄锐化刀片，由于刃体的一端设有刃口，刃体的另一端与第二过渡部的另一端连接，第一过渡部呈两侧对称的凹弧连接于基体与第二过渡部之间，第二过渡部呈两侧对称的凸弧连接于第一过渡部与刃体之间，刃体与第二过渡部连接处形成有第一过渡线，第一过渡部与基体的连接处形成第二过渡线，从而使刃口对半导体材料切割锋利，且刃体、第一过渡部和第二过渡部间形成流体型，进而使得切割半导体材料流畅和防止切割后的半导体产品表面刮擦开裂，克服现有技术中普通刀片在切割半导体材料容易出现刮擦开裂的问题；

2、本实施例一中的加工半导体材料用超薄锐化刀片，由于刃口与刀体的夹角为a，刃口到第一过渡线的距离为L1，刃口到第二过渡线的距离为L2，第一过渡线的长度为S1，第二过渡线的长度为S2，且满足关系式：13°≤a≤15°，0.395mm≤S2≤0.405mm，12.06＜L2/L1＜18.69，6.58＜S2/S1≤6.75，3.16＜L1/S1＜4.84。从而可以依据该关系式分别计算得出各所需参数的范围，进而设计出合适的加工半导体材料用超薄锐化刀片；

3、本实施例一中的加工半导体材料用超薄锐化刀片，由于刀片的材质为钨钢，刃口与刃体的连接呈等腰三角形，当刃口受半导体材料的反向切削力为F，且F的方向为沿等腰三角形的角平分线，刃体与第二过渡部的一侧的力矩为M1，基体与第一过渡部的一侧受到的力矩为M2，记钨钢的抗弯强度为M，满足关系式：M1＝F*S1/4，M2＝F*S2/4，M1＜M2＜M，进而可以验算出刀片各参数在理想条件下切割半导体材料的可行性；

4、本实施例一中的加工半导体材料用超薄锐化刀片，由于刃体为等腰三角形状，包括有一腰边，远离腰边一侧的刃体与第二过渡部形成第一交点，第一交点产生力矩为M3，且第一交点垂直腰边的距离为d1，远离腰边一侧的基体与第一过渡部形成第二交点，第二交点产生力矩为M4，且第二交点垂直腰边的距离为d2，第一过渡部形成有中点，中点产生力矩为M5，且中点垂直腰边的距离为d3，当刃口受半导体材料的切削偏向力为F1，且F1的方向为沿腰边方向时，满足关系式：d1＝S1*cos(a/2)，d2＝L2*sin(a/2)+[S2*cos(a/2)]/2，d3＝[L2*sin(a/2)]/2，M3＝F1*d1，M4＝F1*d2，M5＝F1*d3，M3＜M5＜M4＜M，从而验算刀片在极端的切削偏向力下，分析刀片抗弯强度的可行性；

5、本实施例二中的超薄锐化刀片制备工艺，由于刀片的制备工艺包括提供原材、切片、研磨、抛光；且在抛光过程中，刀片被真空吸附于治具上，通过细绒抛光轮的端面对刃口进行抛光，以使刃口呈等腰三角型，通过重复抛光刃体的端部形成刃口，从而实现加工半导体材料用超薄锐化刀片的制造。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述的加工半导体材料用超薄锐化刀片的正视图；

图2为本发明实施例所述的加工半导体材料用超薄锐化刀片的左视图；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为图3中B处的局部放大图；

图5为本发明实施例所述的刃体和刃口形成的等腰三角形的正视图；

图6为本发明实施例所述的刃口受到正向切削力的力矩分析图；

图7为本发明实施例所述的刃口受到偏向切削力的力矩分析图；

图8为本发明实施例所述的薄锐化刀片制备工艺流程图。

其中：100、加工半导体材料用超薄锐化刀片；110、基体；120、第一过渡部；121、凹弧；122、第二过渡线；123、第二交点；124、中点；130、第二过渡部；131、凸弧；132、第一过渡线；133、第一交点；140、刀刃；141、刃体；142、刃口；143、等腰三角形；1431、腰边。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以容许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

请参考图1-图7，本发明实施例一提供了一种加工半导体材料用超薄锐化刀片100，包括基体110、第一过渡部120、第二过渡部130和刀刃140；第一过渡部120的一端连接于基体110；第二过渡部130的一端连接于远离基体110的第一过渡部120的另一端；刀刃140包括刃体141和连接于刃体141一端的刃口142，刃体141的另一端与第二过渡部130的另一端连接，且第一过渡部120呈两侧对称的凹弧121连接于基体110与第二过渡部130之间，第二过渡部130呈两侧对称的凸弧131连接于第一过渡部120与刃体141之间，刃体141与第二过渡部130连接处形成有第一过渡线132，第一过渡部120与基体110的连接处形成第二过渡线122，以仅通过刃口142抵接切割半导体材料，且半导体材料在第一过渡线132和第二过渡线122之间偏离基体。具体应用中，由于刃体141的一端设有刃口142，刃体141的另一端与第二过渡部130的另一端连接，第一过渡部120呈两侧对称的凹弧121连接于基体110与第二过渡部130之间，第二过渡部130呈两侧对称的凸弧131连接于第一过渡部120与刃体141之间，刃体141与第二过渡部130连接处形成有第一过渡线132，第一过渡部120与基体110的连接处形成第二过渡线122，从而使刃口142对半导体材料切割锋利，且刃体141、第一过渡部120和第二过渡部130间形成流体型，进而使得切割半导体材料流畅和防止切割后的半导体产品表面刮擦开裂。

在一种可能的实施方式中，记刃口142与刀体的夹角为a，刃口142到第一过渡线132的距离为L1，刃口142到第二过渡线122的距离为L2，第一过渡线132的长度为S1，第二过渡线122的长度为S2；满足关系式：13°≤a≤15°，0.395mm≤S2≤0.405mm，12.06 L2/L118.69，6.58 S2/S1≤6.75，3.16 L1/S1 4.84。经过大量的实验研究和验证，由于刃口142与刀体的夹角为a，刃口142到第一过渡线132的距离为L1，刃口142到第二过渡线122的距离为L2，第一过渡线132的长度为S1，第二过渡线122的长度为S2，需要满足关系式：13°≤a≤15°，0.395mm≤S2≤0.405mm，12.06 L2/L1 18.69，6.58 S2/S1≤6.75，3.16L1/S1 4.84。从而可以依据该关系式分别计算得出各所需参数的范围，进而设计出合适的加工半导体材料用超薄锐化刀片100。经过多次反复验证矫正刀片的参数，得到的试验结果如下：

由上述表格的实验结果可知，当刀片的参数中，a＝14°，L1＝0.24mm，L2＝3.5mm，S1＝0.06mm，S2＝0.4mm时，加工半导体材料用超薄锐化刀片100对半导体材料的切割具有超高锋利度，且切割后没有颗粒的划伤线度。

在一种可能的实施方式中，第二过渡部130的凸弧131的圆弧半径为R2，R2＝0.03mm；第一过渡部120的凹弧121的圆弧半径为R1，R1＝5.5mm；第一过渡部120与基体110的夹角为b，b＝4°；第一过渡部120的截面最短距离为l,l＝0.05mm；基体110的长度为S，基体110的端部到刃口142的距离为L，其中，84.9mm≤S≤85.1mm，22.3mm≤L≤22.5mm；刀片的材质为钨钢，刃口142与刃体141的连接呈等腰三角形143，记刃口142受半导体材料的反向切削力为F，且F的方向为沿等腰三角形143的角平分线，刃体141与第二过渡部130的一侧的力矩为M1，基体110与第一过渡部120的一侧受到的力矩为M2，记钨钢的抗弯强度为M，满足关系式：M1＝F*S1/4，M2＝F*S2/4，M1 M2M。具体应用中，由于刀片的材质为钨钢，刃口142与刃体141的连接呈等腰三角形143，当刃口142受半导体材料的反向切削力为F，且F的方向为沿等腰三角形143的角平分线，刃体141与第二过渡部130的一侧的力矩为M1，基体110与第一过渡部120的一侧受到的力矩为M2，记钨钢的抗弯强度为M，其中钨钢(硬质合金)牌号:YS2T；密度g/cm2:14.4-14.6；抗弯强度不低于N/cm2:2200；硬度不低于HRA:

91.5，满足关系式：M1＝F*S1/4，M2＝F*S2/4，M1 M2 M，进而可以验算出刀片各参数在理想条件下切割半导体材料的可行性，当满足M1 M2 M时，使得刃体141不会沿着第一过渡线132或第二过渡线122的方向开裂，从而提高刃体141的使用寿命。

在一种可能的实施方式中，等腰三角形143包括腰边1431，记刃口142受半导体材料的切削偏向力为F1，且F1的方向为沿腰边1431方向，此时，远离腰边1431一侧的刃体141与第二过渡部130形成第一交点133，第一交点133产生力矩为M3，且第一交点133垂直腰边1431的距离为d1，远离腰边1431一侧的基体110与第一过渡部120形成第二交点123，第二交点123产生力矩为M4，且第二交点123垂直腰边1431的距离为d2，第一过渡部120形成有中点124，中点124产生力矩为M5，且中点124垂直腰边1431的距离为d3，满足关系式：d1＝S1*cos(a/2)，d2＝L2*sin(a/2)+[S2*cos(a/2)]/2，d3＝[L2*sin(a/2)]/2，M3＝F1*d1，M4＝F1*d2，M5＝F1*d3，M3M5M4M。具体应用中，由于刃体141为等腰三角形143状，包括有一腰边1431，远离腰边1431一侧的刃体141与第二过渡部130形成第一交点133，第一交点133产生力矩为M3，且第一交点133垂直腰边1431的距离为d1，远离腰边1431一侧的基体110与第一过渡部120形成第二交点123，第二交点123产生力矩为M4，且第二交点123垂直腰边1431的距离为d2，第一过渡部120形成有中点124，中点124产生力矩为M5，且中点124垂直腰边1431的距离为d3，当刃口142受半导体材料的切削偏向力为F1，且F1的方向为沿腰边1431方向时，满足关系式：d1＝S1*cos(a/2)，d2＝L2*sin(a/2)+[S2*cos(a/2)]/2，d3＝[L2*sin(a/2)]/2，M3＝F1*d1，M4＝F1*d2，M5＝F1*d3，M3 M5 M4 M，从而验算刀片在极端的切削偏向力下，分析刀片抗弯强度的可行性，其中，当刃口142受到半导体材料的切削偏向力F1，且该切削偏向力F1沿腰边1431方向时，远离腰边1431一侧的刃体141与第二过渡部130形成第一交点133，第一交点133产生力矩M3＝F1*S1*cos(a/2)M时，则证明刃体141不会在第一交点133产生弯曲变形，远离腰边1431一侧的基体110与第一过渡部120形成第二交点123，第二交点123产生力矩为M4＝F1*[L2*sin(a/2)+[S2*cos(a/2)]/2]M时，则证明第一过渡部120不会在第二交点123产生弯曲变形，第一过渡部120形成的中点124到腰边1431的距离为d3，中点124产生力矩为M5＝F1*[L2*sin(a/2)]/2，则证明第一过渡部120不会在中点124产生弯曲变形。

实施例二

本实施例与实施例一所保护的主题不同，具体不同：

请参考图1-8，本发明实施例二提供了一种超薄锐化刀片制备工艺，包括提供原材；对原材进行均匀化切片得到片状体；对片状体通过研磨等厚得到基体110；对基体110的一端锐化抛光得到刀刃140；其中，在对基体110的一端锐化抛光得到刀刃140过程中，基体110被真空吸附于治具上，通过细绒抛光轮的端面对基体110一端的两侧对称抛光得到刃口142和刃面，以使刃口142呈等腰三角型和刃面光滑。具体应用中，提供钨钢原材，通过对原材进行切片后得到片状体，通过对片状体研磨削薄得到厚度为0.4mm厚度的基体110，在抛光过程中，基体110被真空吸附在治具上，通过细绒抛光轮的端面对基体110一端的两侧对称抛光得到刃口142和刃面，以使刃口142呈理想的等腰三角形143，且通过抛光使得等腰三角形143的夹角a等于14°，其中，刃面通过细绒抛光轮使得光滑，从而使刃口142切开半导体材料后，半导体材料的加工面与光滑的刃面接触时，防止刃面刮伤半导体材料的加工面；另外，通过细绒抛光轮的抛光逐渐切削基体110使得等腰三角形143的夹角a等于14°更精确，从而使得刃口142居中在基体110的下方，而刃面位于刃口142的两侧，这样使得刃口142更锐利地切割半导体材料，而切割后的半导体材料的加工面与刃面光滑地滑动，从而避免了基体110与产品表面接触导致刮擦开裂的现象，同时，由于通过细绒抛光轮抛光基体110得到刃口142和刃面可以有效避免加工时出现断裂或缺口等问题。

在一种可能的实施方式中，通过细绒抛光轮的端面对基体110一端的两侧对称抛光得到刃口142和刃面包括通过细绒抛光轮抛光基体110靠近端部的两侧得到第一过渡部120，且第一过渡部120形凹弧121；通过细绒抛光轮抛光刀刃140，以使刀刃140形成刃口142和刃面。具体应用中，为了增强刀刃140切割半导体的流畅性，刃口142切割半导体材料产生的废料需要及时排出，避免由于堆积的料屑在刃面抵接下刮伤加工后的半导体材料，因此，通过细绒抛光轮抛光基体110靠近端部的两侧得到第一过渡部120，且第一过渡部120形成凹弧121，这样切割后的废料可以通过流体型的凹弧121排出；而通过细绒抛光轮抛光刀刃140可以得到刃口142和刃面使得刀刃140加工时避免出现断裂或缺口等问题。

在一种可能的实施方式中，通过细绒抛光轮的端面对基体110一端的两侧对称抛光得到刃口142和刃面还包括通过细绒抛光轮抛光第一过渡部120和刃面的连接处得到第二过渡部130，以使第二过渡部130形成凸弧131，且凸弧131与凹弧121光滑连接。具体应用中，由于通过刃口142切削的半导体材料时产生的料屑在刃面与第一过渡部120的拐角处存在滞留现象，依旧有部分料屑无法通过第一过渡部120排出，因此，通过细绒抛光轮抛光第一过渡部120和刃面的连接处得到第二过渡部130，从而使得第二过渡部130形成凸弧131，且凸弧131与凹弧121光滑形成波浪形的流体型，值得说明的，凸弧131是短弧，而凹弧121是长弧，这样，即有利于排出少量残留的料屑，同时，不影响第一过渡部120凹弧121的单位时间内的排屑速度，从而避免影响刃口142切割半导体材料的效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。