專利名稱：鉆石磨料微粒及電鍍鉆石工具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種鉆石磨料微粒，特別指ー種具有微導電特性的鉆石磨料微粒及電鍍鉆石工具。
背景技術：
目前鉆石工具不論是在3C制造エ業(yè)、傳統(tǒng)制造エ業(yè)、航鈦エ業(yè)或一般研磨使用的領域上均被廣泛地利用，如金屬的切割，エ件研磨或鏡面拋光等；而這些鉆石研磨工具大多是以電鍍方式制造。隨著科技的發(fā)展，精密的鉆石磨料研磨工具被大量的應用于高科技產(chǎn)業(yè)中，例如半導體科技產(chǎn)業(yè)中的化學機械研磨制程(Chemical Mechanical Polishing,CMP)所使用的拋光墊修整器(Pad Conditioner),即是將鉆石磨料固定、結(jié)合于一金屬基盤之上,其結(jié)合方式除了已知的硬焊方式外，還有使用電鍍方式進行的技術，若能使鉆石磨料表面帶有適當?shù)膶щ姸?，在電鍍過程，金屬鍍層可包覆于鉆石磨料，使得鉆石磨料在研磨的過程中大幅減少掉落的機率。又如，LED產(chǎn)業(yè)中眾所周知的主要材料藍寶石晶圓，在其晶圓棒長成后需進行切片制程，傳統(tǒng)上是利用鉆石漿配合裸鋼線材來切割，鉆石漿的使用量相當大，故不環(huán)保、費時且成本高，所以目前已逐漸由電鍍鉆石線鋸(Diamond wire saw)所取代；電鍍鉆石線鋸是利用電鍍方式，將鉆石磨料附著一裸鋼線上，利用電鍍鉆石線鋸來切割藍寶石晶圓，可將切割時間由數(shù)天縮短到數(shù)小吋。在已知的電鍍鉆石工具中，不論是使用埋鍍或是懸浮的方式進行電鍍鉆石工具，其鉆石磨料大多是未經(jīng)處理，在電鍍的過程中直接將裸料投入，使其逐漸埋入金屬鍍層之中，進而把鉆石磨料固定于研磨工具表面。然而，這種方式無法將鉆石磨料有效地固定于研磨工具表面，故在研磨過程中極有可造成鉆石磨料的脫落，若發(fā)生在CMP制程中，會造成晶圓的刮傷；而為了防止鉆石磨料脫落，必須増加電鍍層厚度，提升鍍層對鉆石磨料的包覆程度，則使得鉆石磨料露出鍍層的高度減少，影響到整體的切削能力。目前世面上雖已有商業(yè)化的鉆石磨料表面有金屬鍍層，如鍍鈦或鍍鎳，但這些純金屬鍍層導電度過高，若使用這類表面鍍有金屬的鉆石磨料在電鍍鉆石工具上，由于導電鍍過高，容易造成在施鍍過程中，鉆石磨料結(jié)成團，進而影響到鉆石工具的表面精度或外觀
坐寸o

實用新型內(nèi)容本實用新型在于提供一種鉆石磨料微粒，其表面具有植入導電顆粒或半導電顆粒的改質(zhì)層或是具有微導電性的碳化物顆粒所形成的外層，使鉆石磨料微粒在經(jīng)過電鍍制程時可被電鍍層所包覆，進而提高鉆石磨料微粒與工具表面的附著力。本實用新型的實施例提供一種鉆石磨料微粒，其表面覆有一改質(zhì)層，該改質(zhì)層具有微導電性，其中該改質(zhì)層中摻雜有導電顆?；虬雽щ婎w粒，或者該改質(zhì)層由碳-金屬化合物顆粒所構成。進一步地，改質(zhì)層為類鉆鍍層或鉆石鍍層，半導電顆粒為硼顆?；蚬桀w粒。進一步地，改質(zhì)層為類鉆鍍層或鉆石鍍層，導電顆粒為鈦顆粒、鉻顆粒、釩顆粒、鋯顆粒或鶴顆粒。進一步地,碳-金屬化合物顆粒為碳鉻化合物顆粒、碳鶴化合物顆?；蛱糵凡化合物顆粒。進一步地,改質(zhì)層的電阻率在IOOmQ cm以下。本實用新型的實施例提供一種電鍍鉆石工具，包括一工具基座，該工具基座的表面具有一電鍍層，該電鍍層將多個鉆石磨料微粒固定于該工具基座上，其中每一該鉆石磨料微粒的表面覆有一改質(zhì)層，該改質(zhì)層具有微導電性，該改質(zhì)層中摻雜有導電顆?；虬雽щ婎w粒，或者該改質(zhì)層由碳-金屬化合物顆粒所構成。進一步地，改質(zhì)層為類鉆鍍層或鉆石鍍層，半導電顆粒為硼顆粒或硅顆粒，導電顆粒為欽顆粒、絡顆粒、鑰；顆粒、錯顆?；蝥Q顆粒。進一步地,碳-金屬化合物顆粒為碳鉻化合物顆粒、碳鶴化合物顆粒或碳f凡化合物顆粒。進一步地,改質(zhì)層的電阻率在IOOmQ cm以下。進一步地，電鍍層部分地或全部地包覆鉆石磨料微粒。本實用新型具有以下有益的效果本實用新型的鉆石磨料微粒的表面具有微導電特性，故電鍍層可延伸至鉆石磨料微粒的表面而部分地或全部地包覆鉆石磨料微粒，使鉆石磨料微粒與工具基座之間具有較佳的附著力，故可大幅減少鉆石磨料微粒在研磨/切削的過程中掉落的機率，另一方面，鉆石磨料微?？梢陨⒉嫉男蛻B(tài)固定于工具基座的表面，故對電鍍鉆石工具而言，其表面精度可被有效地掌握，進而提高研磨/切削的作業(yè)精度。

圖I是顯示本實用新型的鉆石磨料微粒的示意圖。圖2是顯示本實用新型的電鍍鉆石工具的示意圖，其中電鍍層部分地包覆鉆石磨料微粒。圖3是顯示實用新型的另一種電鍍鉆石工具的示意圖，其中電鍍層全部地包覆鉆石磨料微粒。圖4是顯示乙炔流量與改質(zhì)層(導電層)的電阻率的實驗曲線。主要元件符號說明11鉆石磨料微粒12改質(zhì)層21工具基座22電鍍層
具體實施方式
本實用新型在于提供一種鉆石磨料微粒，其表面經(jīng)過改質(zhì)后，使鉆石磨料微粒的表面具有微導電性，使得鉆石磨料微粒在電鍍附著于工具表面的過程中，電鍍金屬可以沿著鉆石磨料微粒表面生長，提升鉆石磨料微粒在工具表面的附著力，且同時保持鉆石工具的表面精度。本實用新型提供一種鉆石磨料微粒的表面改質(zhì)方式，其步驟如下步驟ー如圖I，提供鉆石磨料微粒11。在本具體實施例中，鉆石磨料微粒11為微米(micro)等級或納米(nano)等級的天然鉆石微?；蛉斯ゃ@石微粒,但不以此為限,優(yōu)選地，所選用的鉆石磨料微粒11的平均粒徑范圍介于約I微米O m)至100微米O m)。步驟ニ 一種鍍膜(coating)方式,使得鉆石磨料微粒11的表面覆有ー層改質(zhì)層12，且在改質(zhì)層12中摻雜特定含量的金屬元素顆粒或半導體元素顆粒，使鉆石磨料微粒11的表面具有微導電性。在一具體實施例中，本步驟可利用電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)方式，在鉆石磨料微粒11的表面鍍上ー層類鉆鍍層(Diamond like carbon,DLC)或鉆石鍍層(即為前述的改質(zhì)層12)，并以植入(doping，摻雜)的方式使至少ー種的導電顆粒或半 導電顆粒摻雜于類鉆鍍層或鉆石鍍層之中，前述的金屬元素顆粒如鈦(Ti)顆粒、鉻(Cr)顆粒、銀(V)顆粒、錯(Zr)顆粒、鶴(W)顆粒等,非金屬元素如硼(B)顆粒、娃(Si)顆粒等,藉此，摻雜有導電顆?；虬雽щ婎w粒的改質(zhì)層12可因植入的顆粒的作用而形成具有微導電性的導電層，舉例來說，可利用四氯化鈦(TiCl4)將鈦原子顆粒植入改質(zhì)層12中，而植入導電顆?；虬雽щ婎w粒的改質(zhì)層12的電阻率可約在IOOmQ cm(毫歐姆 厘米)以下，優(yōu)選地，所述的電阻率約在SOmQ _(毫歐姆 厘米)以下。因此，本實用新型并不限制植入顆粒的種類或含量，僅需考慮的是所形成的導電層的電阻率約在IOOmQ cm(毫歐姆 厘米)以下，例如介于20至SOmQ cm之間，以避免后續(xù)電鍍制程中鉆石磨料微粒產(chǎn)生堆疊成團的問題。而在ー變化實施例中，此步驟可利用派鍍(sputtering)的方式達成。例如選用鉻(Cr)靶材，并在工作壓カ1. 2Pa的條件下利用こ炔(C2H2)電漿將鉻(Cr)顆粒植入上述類鉆鍍層或鉆石鍍層之中，其結(jié)果如圖4所示，隨著こ炔通入流量的變化(40至200sCCm)，所制造的具有微導電性的導電層的電阻率介在I至SOmQ _(毫歐姆 厘米)之間。值得說明的是，當こ炔通入流量降低吋，改質(zhì)層12中所植入的鉻顆粒含量也隨之提高，而所植入的導電顆?；虬雽щ婎w粒可與改質(zhì)層12中的碳顆粒形成為碳鉻化合物顆粒，其化學式為CrxCY，例如Cr23C6、Cr7C3> Cr3C2等等。同樣地，將鎢(W)顆粒植入上述類鉆鍍層或鉆石鍍層之中，在特定的條件下，所植入的鎢(W)顆粒會與改質(zhì)層12中的碳顆粒形成為碳鎢(WC)化合物顆粒；而將釩(V)顆粒植入上述類鉆鍍層或鉆石鍍層之中，在特定的條件下，所植入之釩(V)顆粒會與改質(zhì)層12的碳顆粒形成為碳釩(VC)化合物顆粒。換言之，步驟ニ中所形成的摻雜有導電顆粒或半導電顆粒的改質(zhì)層12為碳-金屬化合物顆粒，如上述碳鉻化合物顆粒、碳鎢化合物顆粒、碳釩化合物顆粒等所構成，其均可具有前述的微導電特性，以利后續(xù)電鍍制程的進行。藉此，經(jīng)過上述步驟所制作的鉆石磨料微粒11可利用電鍍制程，例如電鍍鎳(Ni)固定于ー工具基座21的表面，所述的工具基座21可為不繡鋼材質(zhì)、鋁合金、鈦合金或合金鋼等金屬材質(zhì)所制成的研磨墊、切割鋼線等等。如圖2所示，由于本實用新型的鉆石磨料微粒11的表面具有微導電特性，故金屬的電鍍層22除了與工具基座21的表面直接接觸部分的包覆之外，尚可沿著鉆石磨料微粒11上的具有微導電性的導電層進行延伸成長而包覆鉆石磨料微粒11，在本實施例中，金屬電鍍層22部分地包覆鉆石磨料微粒11，而利用鉆石磨料微粒11的表面的微導電特性，使得鉆石磨料微粒11可被金屬電鍍層22 “抓牢”而緊密地固定于工具基座21上，以形成一種電鍍鉆石工具，如電鍍鉆石研磨工具、電鍍鉆石切削工具；再者，由于金屬電鍍層22部分包覆鉆石磨料微粒11，使鉆石磨料微粒11裸露于金屬電鍍層22的部位較多，可有效提升切削能力。另外，如圖3所示，金屬電鍍層22全部地包覆鉆石磨料微粒11，使鉆石磨料微粒11更加緊密地固定于工具基座21上。綜上所述，本實用新型至少具有以下優(yōu)點I、相較于未經(jīng)處理的鉆石磨料微粒，本實用新型的經(jīng)表面改質(zhì)鉆石磨料微粒在電鍍時，可以利用較薄的鍍層厚度即可得到良好的附著力，而較薄的鍍層厚度可使鉆石磨料微粒具有更大的裸露面積，進行有效提升工具的切削、研磨能力及速度。2、本實用新型可以用較薄的電鍍層厚度即可達到高附著力，因此可節(jié)省電鍍的時間，提高電鍍工具(即上述的電鍍研磨工具、電鍍切削工具)的制作產(chǎn)能?！?、由于本實用新型的鉆石磨料微粒的表面僅具有微導電特性，故金屬電鍍層不會將鉆石磨料微粒以堆疊成團、成塊的方式附著于工具的表面，而是以一種分散度高、類似于單顆固定的方式固接于工具的表面，故不影響工具的表面精度。然而以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，非意欲局限本實用新型的專利保護范圍，故舉凡運用本實用新型說明書及圖式內(nèi)容所為的等效變化，均同理皆包含于本實用新型的權利保護范圍內(nèi)，合予陳明。
權利要求1.一種鉆石磨料微粒,其特征在于,所述鉆石磨料微粒的表面覆有一改質(zhì)層,所述改質(zhì)層具有微導電性。
2.根據(jù)權利要求I所述的鉆石磨料微粒，其特征在于，所述改質(zhì)層具有導電顆粒、半導電顆?；蛱?金屬化合物顆粒。
3.根據(jù)權利要求2所述的鉆石磨料微粒，其特征在于，所述改質(zhì)層為類鉆鍍層或鉆石鍍層，所述半導電顆粒為硼顆?；蚬桀w粒。
4.根據(jù)權利要求2所述的鉆石磨料微粒，其特征在于，所述改質(zhì)層為類鉆鍍層或鉆石鍍層，所述導電顆粒為鈦顆粒、鉻顆粒、釩顆粒、鋯顆?；蜴u顆粒。
5.根據(jù)權利要求2所述的鉆石磨料微粒，其特征在于，所述碳-金屬化合物顆粒為碳鉻化合物顆粒、碳鶴化合物顆?；蛱糵凡化合物顆粒。
6.一種電鍍鉆石工具，其特征在于，所述電鍍鉆石工具包括一工具基座，所述工具基座的表面具有一電鍍層，所述電鍍層將多個鉆石磨料微粒固定于所述工具基座上，其中每一所述鉆石磨料微粒的表面覆有一改質(zhì)層，所述改質(zhì)層具有微導電性。
7.根據(jù)權利要求6所述的鉆石磨料微粒，其特征在于，所述改質(zhì)層具有導電顆粒、半導電顆?；蛱?金屬化合物顆粒。
8.根據(jù)權利要求7所述的電鍍鉆石工具，其特征在于，所述改質(zhì)層為類鉆鍍層或鉆石鍍層，所述半導電顆粒為硼顆?；蚬桀w粒，所述導電顆粒為鈦顆粒、鉻顆粒、釩顆粒、鋯顆?；蝥Q顆粒。
9.根據(jù)權利要求7所述的電鍍鉆石工具，其特征在于，所述碳-金屬化合物顆粒為碳鉻化合物顆粒、碳鶴化合物顆?；蛱糵凡化合物顆粒。
專利摘要一種鉆石磨料微粒及電鍍鉆石工具，鉆石磨料微粒表面覆有一改質(zhì)層，該改質(zhì)層具有微導電性，其中該改質(zhì)層中摻雜有導電顆?；虬雽щ婎w粒，或者該改質(zhì)層由碳-金屬化合物顆粒所構成。本實用新型的鉆石磨料微粒的表面具有微導電特性，故電鍍層可延伸至鉆石磨料微粒的表面而部分地或全部地包覆鉆石磨料微粒，使鉆石磨料微粒與工具基座之間具有較佳的附著力，故可大幅減少鉆石磨料微粒在研磨/切削的過程中掉落的機率，另一方面，鉆石磨料微?？梢陨⒉嫉男蛻B(tài)固定于工具基座的表面，故對電鍍鉆石工具而言，其表面精度可被有效地掌握，進而提高研磨/切削的作業(yè)精度。
文檔編號B24D3/00GK202753029SQ20112046537
公開日2013年2月27日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權日2011年11月21日
發(fā)明者陳文東, 何主亮 申請人:奇翼創(chuàng)新科技股份有限公司