TWI433743B - Saw blade - Google Patents

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TWI433743B
TWI433743B TW100120854A TW100120854A TWI433743B TW I433743 B TWI433743 B TW I433743B TW 100120854 A TW100120854 A TW 100120854A TW 100120854 A TW100120854 A TW 100120854A TW I433743 B TWI433743 B TW I433743B
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Toshimi Tarui
Hiroaki Sakamoto
Hirokatsu Yashiro
Makoto Kosaka
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Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
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Description

鋸條 發明領域
本發明係有關於一種適合於切斷半導體材料等之鋸條。
 發明背景
單晶Si、多晶Si、藍寶石、單晶SiC等的切斷係使用鋸條(saw wire)。作為鋸條，已知游離研磨粒鋸條及固定研磨粒鋸條。相較於游離研磨粒鋸條，固定研磨粒鋸條具有能夠以高速進行切斷、能夠減小切削損失(kurf loss)及不容易引起環境污染等之優點。
作為固定研磨粒鋸條，有鑽石研磨粒被Ni電極沈積在鋸條用鋼線而構成者(Ni電極沈積鋸條)；鑽石研磨粒被樹脂固定在鋸條用鋼線而構成者(樹脂固定型鋸條)；及鑽石研磨粒被硬焊材(brazing agent)或焊錫固定在鋸條用鋼線而構成者等。例如在專利文獻4係記載一種使用Sn-Ag-Cu系焊錫，來將鍍銅鑽石研磨粒固定在Inconel(英高鎳)718鋼線而成之鑽石被覆鋼線。
製造Ni電極沈積鋸條，通常認為必須很大的成本。樹脂固定型鋸條時，因為樹脂將鑽石研磨粒固著之力量係不充分，而無法得到充分的切斷性能。又，鑽石研磨粒被硬焊材或焊錫固定在鋸條用鋼線而構成之固定研磨粒鋸條，亦是因為將鑽石研磨粒固著之力量係不充分，而無法得到 充分的切斷性能。在此，作為切斷性能之重要事項，有切斷速度的快速性、切削損失(kurf loss)的少量性及晶圓的翹曲較小性等。
先前技術文獻 專利文獻
[專利文獻1] 日本專利特公平4-4105號公報
[專利文獻2] 日本專利特開平7-227766號公報
[專利文獻3] 日本專利特開2006-7387號公報
[專利文獻4] 日本專利特許第4008660號公報
[專利文獻5] 日本專利特開2010-201602號公報
[專利文獻6] 日本專利特開平5-200667號公報
[專利文獻7] 日本專利特開2002-256391號公報
 發明概要
本發明係將提供一種能夠提升切斷性能之鋸條設作目的。
在固定研磨粒鋸條，為了提升切斷性能，使用高強度的高張力鋼線且使研磨粒強固地固著在該高張力鋼線係重要的。本發明者等經進行專心研討時，清楚明白為了將研磨粒強固地固著在細的高張力鋼線，將熔點較低的材料使用於固著部係重要的。相對地，使用熔點較高的材料時，例如使用高熔點的硬焊材進行硬焊(brazing)時，已經加工而 高強度化之高張力鋼線、例如鋼索(steel cord)等在硬焊時會軟化掉。又，將Ni合金等高熔點硬焊材藉由電鍍而黏附時，為了將直徑為數十μm的研磨粒固著，形成至少10μm以上的厚度的電鍍層係必要的，致使需要長時間的步驟且變為高成本。
又，在將熔點較低的材料使用於固著部之同時，亦提升高張力鋼線與固著部的接合力、固著部本身的強度、固著部與研磨粒之接合力係重要的。
而且，本發明者等基於該等的知識且經進一步專心研討的結果，發現藉由在固著部使用特定的材料且在固著部與研磨粒之間設置金屬間化合物，能夠提升鋸條的切斷性能。藉由金屬間化合物能夠更提高研磨粒的固著力且能夠抑制在切斷中之研磨粒剝離。
而且，本發明的要旨係如以下。
(1)一種鋸條，其特徵在於包含：鋼線，其具有鋼素線；研磨粒，其係被固著部固著在前述鋼線；及金屬間化合物，其係形成於前述研磨粒與前述固著部的界面；前述鋼素線係以質量%計，含有：C：0.8%~1.2%、Si：0.02%~2.0%、Mn：0.1%~1.0%、Cr：0.5%以下、 P：0.015%以下、S：0.015%以下、及N：0.01%以下，剩餘部係由Fe及不可避免的不純物所構成，前述鋼素線的拉伸強度係3500MPa以上，且前述固著部係含有含Zn或Ag之Sn系焊錫。
(2)如(1)之鋸條，其中前述鋼素線進一步以質量%計，含有選自由Ni：1.0%以下、Cu：0.5%以下、Mo：0.5%以下、V：0.5%以下、及B：0.0050%以下所構成群組之至少一種。
(3)如(1)或(2)之鋸條，其中前述鋼線係具有形成在前述鋼素線的表面且含有Zn或Cu的至少一方之電鍍層。
(4)如(3)之鋸條，其中前述電鍍層係蝕入前述鋼素線。
(5)如(4)之鋸條，其中前述電鍍層之蝕入前述鋼素線的深度為0.5μm~5μm。
(6)如(1)至(5)項中任一項之鋸條，其中具有形成於前述研磨粒的表面且含有Ni或Cu的層之被覆層。
(7)如(6)之鋸條，其中前述被覆層係含有Ti或Cr的基底層，該Ti或Cr的基底層係設置於比前述Ni或Cu的層更靠近前述研磨粒側。
(8)如(1)至(7)項中任一項之鋸條，其中具有形成於前述研磨粒的表面且含有Ni的層之被覆層，前述Sn系焊錫係含有0.5質量%~5.0質量%的Ag之Sn-Ag系焊錫，且前述金屬間化合物係含有Sn。
(9)如(8)之鋸條，其中前述Sn-Ag系焊錫係含有分散於該Sn-Ag系焊錫的母材中、且具有厚度為1μm~2μm之板狀或直徑為1μm~2μm的帶狀之至少一方之Ag3 Sn系金屬間化合物。
(10)如(8)或(9)之鋸條，其中前述Sn-Ag系焊錫係進一步含有Fe：0.01質量%~0.5質量%或Ni：0.01質量%~0.5質量%的至少一方。
(11)如(8)至(10)項中任一項之鋸條，其中前述金屬間化合物係進一步含有Ni。
(12)如(11)之鋸條，其中前述金屬間化合物的組成係以Ni3 Sn4 、Ni3 Sn2 或Sn(1-x-y) Nix Cuy (0.1≦x≦0.7、0.01≦y≦0.5)表示。
(13)如(1)至(7)項中任一項之鋸條，其中前述Sn系焊錫係含有Zn之Sn-Zn系焊錫，且前述金屬間化合物係含有Sn或Zn的任一方。
(14)如(13)之鋸條，其中在前述Sn-Zn系焊錫之Zn含量為1質量%~35質量%。
(15)如(13)或(14)之鋸條，其中前述Sn-Zn系焊錫的組成係以Sn-Zn-X表示， X係選自Bi、Ni、Cu、Fe、Sb、Pb、In、及Ag之至少一種，且前述X的含量係0.5質量%~5質量%。
(16)如(13)至(15)項中任一項之鋸條，其中前述金屬間化合物係含有選自由Ni-Sn系金屬間化合物、Ni-Zn系金屬間化合物、Ni-Sn-Zn系金屬間化合物、Cu-Sn系金屬間化合物、Cu-Sn-Zn系金屬間化合物及Cu-Zn系金屬間化合物所構成群組之至少一種。
(17)如(13)至(16)項中任一項之鋸條，其中前述Sn-Zn系焊錫係含有分散於該Sn-Zn系焊錫的母材之板狀或針狀的Zn析出物。
依照本發明，能簡便且價廉地提高研磨粒的保持力且提升切斷性能。
圖式簡單說明
第1A圖係顯示本發明的實施形態之鋸條之剖面圖。
第1B圖係第1A圖中的區域R1之放大圖。
第1C圖係第1A圖中的區域R2之放大圖。
第1D圖係顯示本發明的實施形態之鋸條之其他剖面圖。
第2A圖係顯示在實施例1所得到之鋸條之剖面圖。
第2B圖係第2A圖中的區域R1之放大圖。
第2C圖係第2A圖中的區域R2之放大圖。
第3A圖係顯示在實施例5所得到之鋸條之剖面圖。
第3B圖係第3A圖中的區域R1之放大圖。
第3C圖係第3A圖中的區域R2之放大圖。
 用以實施發明之形態
以下，邊參照附加的圖式邊詳細地說明本發明的實施形態。又，實施形態係為了詳細地說明，用以更良好地理解本發明之鋸條的宗旨，本發明係不被實施形態限定。第1A圖係顯示本發明的實施形態之鋸條之剖面圖，且係顯示與鋸條的伸線方向(長度方向)平行的剖面。第1B圖係第1A圖中的區域R1之放大圖，第1C圖係第1A圖中的區域R2之放大圖。第1D圖係顯示本發明的實施形態之鋸條之剖面圖，且係顯示與鋸條的伸線方向(長度方向)正交之剖面。
在本發明的實施形態之鋸條10，係含有鋼線11及研磨粒13，該研磨粒13係被固著部12固定在鋼線11。鋼線11係含有鋼素線11a及在其表面形成之電鍍層11b。固著部12係含有含Ag之Sn系的焊錫、或含Zn之Sn系的焊錫所構成，該焊錫係含有焊錫母材12a及分散於其內部之分散物12b。例如被覆層14及金屬間化合物15係覆蓋研磨粒13，而被覆層14及金屬間化合物15係亦被固著部12覆蓋。
<鋼線11>
在此，說明鋼線11。
鋼線11的拉伸強度係3500MPa以上。使用多鋼線鋸(multiwire saw)等的切斷裝置，一次將多數薄的晶圓切出時，使被切出的晶圓不產生翹曲係重要的。晶圓產生翹曲 係與鋸條的張力有重大關係。亦即，未施加充分的張力而切斷時，因為鋸條的彎曲會變大，致使晶圓的切斷面的平坦度降低且容易產生翹曲。因此，切斷時施加高張力係重要的，但是鋸條的拉伸強度低時，容易產生斷線。因此，本實施形態係使鋼線11的拉伸強度為3500MPa以上。就價格而言，此種鋼線11亦是較佳。又，依照鋸條10被要求的強度，鋼線11的拉伸強度係以3800MPa以上為佳，以4000MPa以上為較佳，以4500MPa以上為更佳。
鋼線11的鋼素線11a係以質量%計，含有C：0.8%~1.2%、Si：0.02%~2.0%、Mn：0.1%~1.0%、Cr：0.5%以下、P：0.015%以下、S：0.015%以下、及N：0.01%以下，且剩餘部係由Fe及不可避免的不純物所構成。
[碳(C)：0.8%~1.2%]
C係用以得到充分的拉伸強度之必要的元素。但是，C的含量小於0.8%時，難以得到3500MPa以上的拉伸強度。 另一方面，C的含量大於1.2%時，初析出雪明碳鐵(cementite)係在沃斯田鐵(austenite)晶界析出致使伸線加工性變差。因此，C的含量係設為0.8%~1.2%。
[矽(Si)：0.02%~2.0%]
Si係使肥粒鐵(ferrite)強化而提升拉伸強度，同時為了鋼的脫酸之必要元素。但是，Si的含量小於0.02%時，上述的效果係不充分。又，Si的含量大於2.0%時，會產生使伸線加工性變差之硬質的SiO2 系夾雜物。因此，Si的含量係設為0.02%~2.0%。
[Mn(錳)：0.1%~1.0%]
為了脫酸及脫硫，Mn係必要的，而且係為了提高淬火性(hardenabilty)而提高拉伸強度之必要元素。因此，Mn的含量小於0.1%時，上述的效果係不充分。又，Mn的含量大於1.0%時，上述的效果飽和。因此，Mn的含量係設為0.1%~1.0%。
[鉻(Cr)：0.5%以下]
Cr係有助於在波來鐵(pearlite)之雪明碳鐵(cementite)間隔(板層間隔)的微細化之有用的元素，且對提升強度係有效的。為了得到該效果，Cr的含量以0.01%以上為佳，以0.03%以上為更佳，以0.05%以上為又更佳。另一方面，Cr的含量大於0.5%時。熱處理(韌化處理)時波來鐵變態結束時間變長，致使生產性低落。因此，Cr的含量係設為0.5%以下。在此，所謂韌化(patenting)處理，係指將一次伸線加工材料加熱保持而將組織沃斯田鐵(austenite)化之後，為了使其恆溫變態成為波來鐵，而迅速地冷卻保持在波來鐵變態溫度之熱處理。
[磷(P)：0.015%以下]
P會使伸線加工性及延展性降低。因此，P的含量係設為0.015%以下。
[硫(S)：0.015%以下]
S會使伸線加工性及延展性降低。因此，S的含量係設為0.015%以下。
[氮(N)：0.01%以下]
N會使延展性降低。因此，N的含量係設為0.01%以下。
又，就能夠更提升機械特性等而言，鋼線11係以含有選自以下所表示的各元素之中的1種或2種以上為更佳。
[鎳(Ni)：1.0%以下]
Ni係對於使熱處理時的變態所生成的波來鐵成為伸線加工性良好者具有作用。但是，Ni的含量即便大於1.0%亦無法得到與其含量相稱的效果。因此，從成本的觀點，Ni的含量係以1.0%以下為佳。又，Ni的含量小於0.05%時，無法得到上述的效果。因此，Ni的含量係以0.05%以上為佳。
[銅(Cu)：0.5%以下]
Cu係有助於利用析出硬化而提升強度之元素。但是，Cu的含量即便大於0.5%亦無法得到與其含量相稱的效果。因此，Cu的含量以0.5%以下為佳。又，Cu的含量小於0.01%時，無法充分地得到上述效果。因此，Cu的含量係以0.01%以上為佳。
[鉬(Mo)：0.5%以下]
Mo係具有提高拉伸強度之效果。但是，Mo的含量大於0.5%時，熱處理的波來鐵變態延遲而處理時間變長，致使生產性低落。又，無法得到與其含量相稱的效果。因此，Mo的含量以0.5%以下為佳。又，Mo的含量小於0.05%時，無法充分地得到上述效果。因此，Mo的含量係以0.05%以上為佳。
[釩(V)：0.5%以下]
V係具有提高拉伸強度之效果。但是，V的含量大於 0.5%時，無法得到與其含量相稱的效果。因此，V的含量以0.5%以下為佳。又，V的含量小於0.05%時，無法充分地得到上述效果。因此，V的含量係以0.05%以上為佳。
[硼(B)：0.0050%以下]
B係具有抑制熱處理時生成肥粒鐵之效果且係對於提升強度有效的元素。但是，B的含量大於0.0050%時，伸線加工性低落。因此，B的含量係以0.0050%以下為佳。又，B的含量小於0.0001%時，無法充分地得到上述效果。因此，B的含量係以0.001%以上為佳。
鋼線11的電鍍層11b，係例如銅(Cu)、黃銅(Cu-Zn合金)或Zn的電鍍層。電鍍層11b係能夠提升固著部12的焊錫之濕潤性。電鍍層11b的厚度係以1μm以下為佳。又，電鍍層11b係局部性蝕入鋼素線11a。該蝕入部11c係依照形成電鍍層11b前之鋼線11的酸洗處理時間、及濕式伸線所使用之鑄模的進線角度等伸線加工條件而變化。酸洗處理時間的時間越長，腐蝕坑越深，且對應其之蝕入部11c亦有越深的傾向。又，在濕式伸線所使用之鑄模的進線角度越大時，因為鋼線11的表面在圓周方向彎曲的傾向越強，所以蝕入部11c有越深的傾向
而且，蝕入部11c越深時，其中有產生折入(龜裂)的情形，其會成為破壞的起點致使電鍍層11b有變為容易剝離、且鋼線11與固著部12的接合強度有低落之情形。又，深的蝕入部11c亦有使鋼線11的斷裂強度低落之情形。考慮該等時，蝕入部11c的深度係以5μm以下為佳。
又，Cu、黃銅或Zn的電鍍層11b係在濕式伸線中其本身呈現潤滑性能。但是，蝕入部11c的深度為0.5μm以下之特別淺時，在濕式伸線中，會有電鍍層11b在圓周方向部分性中斷之情形。而且，此時在未形成電鍍層11b之部分，鋼線11與固著部12之間有無法得到充分的接合之情形。又，由於伸線中的發熱量增加，電鍍層11的中斷亦表示鋼線11的特性變差。考慮該等時，蝕入部11c的深度係以0.5μm以上為佳。
因此，蝕入部11c的深度係以0.5μm至5μm為佳，以1μm至2μm左右為更佳。
拉伸強度為3500MPa以上的鋼線11，係能夠藉由以下所表示的方法來製造。
首先，製造具有上述化學成分的鋼片且對該鋼片進行熱壓延而得到線材。隨後，對線材進行中間伸線及中間熱處理(韌化處理)，且調整為特定的線徑。隨後，進行最後熱處理(韌化處理)。關於最後熱處理的條件，係以沃斯田鐵化溫度為950℃~1100℃且波來鐵變態溫度為550℃~600℃為佳。在最終熱處理後，係對最後熱處理所得到的最後熱處理材進行酸洗及電鍍處理。電鍍的種類係沒有特別限定。例如進行Cu、黃銅或Zn的電鍍處理。亦可進行Cu-Sn、Ni、Ni-Sn等的電鍍。由於酸洗，線材的表面會產生微細的缺陷，且電鍍處理所形成的電鍍層會蝕入該缺陷。電鍍處理後係藉由濕式伸線而進行伸線加工，來精加工成為含有鋼素線11a及電鍍層11b之特定線徑的鋼線11。藉由伸線加 工，在鋼素線11a及電鍍層11b之間係存在有強固的金屬鍵。
又，藉由電鍍處理所形成的之電鍍層的厚度以1μm以下為佳。為了得到與固著部12之強固的結合，在鋸條的製造過程，以在固著部12與鋼線11的電鍍層11b之界面形成厚度薄且均勻的金屬間化合物層為佳，這是為了有效地得到該金屬間化合物層之緣故。該金屬間化合物層係顯示固著部12與電鍍層11b存在化學鍵者，但是因為通常金屬間化合物係具有脆的性質，若金屬間化合物層太厚時，在金屬間化合物層會容易產生裂紋。因此，金屬間化合物層的厚度係以薄且均勻為佳。
鋼線11的線徑係直接影響切削損失(kurf loss)。特別是近年來，晶圓的厚度係非常薄而為數百μm，致使切削損失的比率逐漸變大。因此，從削減成本及提高生產性之觀點，減低切削損失係重要的。因此，鋼線11的線徑(直徑)係以120μm以下為佳。又，如前述，欲減小線徑來減低切削損失時，若不是以充分維持張力的條件進行切斷時，鋸條的彎曲會變大，致使晶圓的翹曲變大。又，減小線徑的程度，會變為較容易斷線。因此，在謀求減小鋼線11的線徑來減低切削損失時，為了抑制晶圓的翹曲及斷線，鋼線11的拉伸強度係非常重要的。本實施形態係因為鋼線11的拉伸強度為3500MPa以上，所以能夠抑制晶圓的翹曲及斷。
<固著部12>
其次，說明固著部12。
如上述，固著部12係例如含有含Ag之Sn系焊錫或含Zn 之Sn系焊錫。該焊錫係含有：焊錫母材12a；及分散物12b，其係分散在焊錫母材12a中。含有含Ag之Sn系焊錫或含Zn之Sn系焊錫之熔點係較低，即便進行該焊錫熔融程度的加熱，鋼線11亦不會軟化。亦即，相較於鋼線11軟化的溫度，該固著部12的熔點係較低。固著部12係將研磨粒13固著於鋼線11。因此，在固著部12所使用的焊錫強度係以較高為佳。因而，在本實施形態，為了得到高強度，係使用分散物12b分散在焊錫母材12a中之固著部12。
[含有Ag之Sn系焊錫(Sn-Ag系焊錫)]
在此，說明Sn-Ag系焊錫。Sn-Ag系焊錫係通常作為無鉛焊錫，依照添加物的種類及量而形成各種的金屬間化合物。而且，各金屬間化合物係能夠相當於分散物12b。該等金屬間化合物的熔點係比焊錫母材12的熔點高。作為在Sn-Ag系焊錫中所形成的金屬間化合物，代表性有Ni-Sn系金屬間化合物、Sn-Cu系金屬間化合物、Sn-Ag系金屬間化合物，但是亦可形成其他的金屬間化合物。作為添加劑，可舉出As、Ba、Co、Cd、Fe、Ni、Pt等。又，作為金屬間化合物的形狀，可舉出島狀、粒狀、板狀、針狀、帶狀、塊狀。
Sn-Ag系焊錫的組成係沒有特別限定，Ag的含量係以0.5質量%~5.0質量%為佳。Ag的含量小於0.5質量%時，有無法充分地形成對提升強度有幫助之含有Sn之金屬間化合物。另一方面，Ag的含量為大於5.0質量%時，由於含Sn之金屬間化合物的粗大化，有強度低落、或熔點變為太高之 情形。
作為分散物12b，特別是以Sn-Ag系金屬間化合物(Ag3 Sn)為佳。又，以具有1μm~2μm左右的厚度之板狀、或直徑為1μm~2μm左右的帶狀Sn-Ag系金屬間化合物(Ag3 Sn)係分散或形成網狀組織為佳。亦即，以藉由Sn-Ag系金屬間化合物互相連結之組織來強化Sn-Ag系焊錫為佳。而且，使用Sn-Ag系金屬間化合物作為分散物12b時，Sn-Ag系焊錫的Ag含量亦是以0.5質量%~5.0質量%為佳。Ag的含量為小於0.5質量%時，有無法形成用以維持強度之充分的Ag3 Sn之情形。又，Ag的含量係大於5.0質量%時，有從共晶組成(Sn：Ag=96.5：3.5)偏移變大、或由於Ag3 Sn的粗大化引起強度降低、或熔點變為太高之情形。又，就經濟上的觀點，含有必要以上之高價的Ag亦是不佳。而且，更佳是Ag的含量為1.0質量%~4.5質量%，在該範圍時，幾乎不會形成塊狀的粗大化金屬間化合物，而能夠得到更高的強度。
如前述，依照Sn及Ag以外的添加元素之種類及量，在焊錫母材12a中形成各種金屬間化合物作為分散物12b。作為含有0.5質量%~5.0質量%的Ag之Sn系焊錫的添加物，可舉出As、Ba、Co、Cd、Fe、Ni、Pt等。該等之中，以含有0.01質量%~0.5質量%的Fe及/或0.01質量%~0.5質量%的Ni為佳。
Fe及Ni係少許固溶於Sn中，經固溶的Fe及Ni係能夠提升焊錫母材12a的強度。亦即，藉由固溶強化而固著部12的 強度提升。但是，Fe的含量小於0.01質量%時，無法充分地得到該效果。又，Ni的含量小於0.01質量%時，亦無法充分地得到該效果。另一方面，Fe的含量係大於0.5質量%時，金屬間化合物亦即FeSn2 等係凝集粗大化且成為破壞的起點，有強度逐漸低落之情形。Ni的含量大於0.5質量%的情形，金屬間化合物亦即Ni3 Sn4 等凝集粗大化且成為破壞的起點，有強度逐漸低落之情形。
將此種Sn-Ag系焊錫使用在固著部12時，與焊錫的冷卻及凝固時組織的微細化、亦即與分散物12b之金屬間化合物的微細化及Sn結晶粒的微細化有關聯，固著部12的強度會增加且鋸條的切斷性能會提升。鋼線11的線徑(直徑)係如上述以120μm以下為佳，從組織的微細化之觀點，以100μm以下為更佳。
[含有Zn之Sn系焊錫(Sn-Zn系焊錫)]
其次，說明Sn-Zn系焊錫。如上述，在固著部12所使用之焊錫的強度係以較高為佳。而且，Sn-Zn系焊錫係被使用於固著部12時，以藉由具有1μm~2μm左右的厚度之板狀或直徑為1μm~2μm左右之針狀的Zn係分散於焊錫母材12中之組織，來強化Sn-Zn系焊錫為佳。此時，Zn係能夠相當於分散物12b。特別是上述之板狀或針狀的Zn的機械強度係較高，此種Zn分散於焊錫母材12a中作為分散物12b而成之焊錫，係作為複合材料的功能。因此，由此種焊錫所構成之固著部12，係強度及黏接韌性優良且保持研磨粒13的能力高。因此，研磨粒13係難以從鋼線11脫落，藉由使用Sn-Zn 系焊錫之固著部12將研磨粒13固著於鋼線11而成之鋸條，係顯示高切斷性能。
使Sn-Zn系焊錫熔融及凝固時，在母材中，Sn-Zn系焊錫中的Zn係幾乎不固溶地析出。此時，為了使Zn確實析出具有1μm~2μm左右厚度之板狀或直徑為1μm~2μm左的針狀形狀，Zn的含量係以1質量%以上為佳。又，Zn的含量越高，板或針狀之Zn的量及焊錫強度越提升。但是，Zn的含量大於35質量%時，焊錫開始固化的溫度係變為約320℃，Zn變成容易逐漸氧化。因此，Zn的含量係以35質量%以下為佳。又，Sn-Zn合金之共晶點的溫度為198.5℃，共晶點的組成係「Sn：91.2質量%、Zn：8.8質量%」。又，從利用Zn的微細化而提升強度之觀點及抑制鋼線11的強度變差之觀點，Sn-Zn系焊錫的熔點係以較低為佳。因此，雖然依照其他添加元素的種類及量而若干變化，但是Sn-Zn系焊錫的組成係以將共晶點設作中心之前後約4質量%的範圍內為更佳。亦即，Sn-Zn系焊錫的組成係以從「Sn：96質量%、Zn：4質量%」至「Sn：88質量%、Zn：12質量%」的範圍為更佳。
因為Zn係容易氧化，在Sn-Zn系焊錫的表面係容易形成氧化皮膜，相較於Sn-Pb系焊錫、Sn-Ag系焊錫、Sn-Bi系焊錫等其他的焊錫，Sn-Zn系焊錫係濕潤性較差。因此，Sn-Zn系焊錫係以含有提升濕潤性之添加元素為佳。在Sn-Zn系焊錫之添加元素，亦即、作為以焊錫的組成「Sn-Zn-X」表示時之「X」，可舉出Bi、Ba、B、Cd、Ni、Cu、Fe、Sb、Pb、 In、Ag、Mo、Co等。其中對改善濕潤性有效的元素，係Bi、Ni、Cu、Fe、Sb、Pb、In、及Ag，該等之中，以Bi為最有效果。而且，在本實施形態，在Sn-Zn系焊錫，以總計為0.5質量%~5質量%含有選自由Bi、Ni、Cu、Fe、Sb、Pb、In、及Ag所構成群組之至少一種為佳。添加元素(X)的含量小於0.5質量%時，效果不充分。添加元素(X)的含量大於5質量%時，有添加元素與Sn或Zn形成粗大的金屬間化合物之情形。
將此種Sn-Zn系焊錫使用在固著部12時，與焊錫的冷卻及凝固時組織的微細化、亦即與分散物12b之金屬間化合物的微細化及Sn結晶粒的微細化有關聯，固著部12的強度會增加且鋸條的切斷性能會提升。鋼線11的線徑(直徑)係如上述以120μm以下為佳，從組織的微細化之觀點，以100μm以下為更佳。
<研磨粒13>
其次，說明研磨粒13。
作為研磨粒13的原料，可舉出(Al2 O3 )、SiC、SiO2 、及鑽石等。該等之中，就硬度及熱傳導而言，以鑽石為最優良。本實施形態，係使用被覆層14覆蓋研磨粒13。被覆層14係用以提升固著部12與研磨粒13之間的接合力而設置。例如從提升固著部12的焊錫的濕潤性之觀點，被覆層14係以含有Ni或Cu的層為佳。Ni或Cu的層係能夠藉由對研磨粒13施行電鍍等而形成。但是，研磨粒13係鑽石研磨粒時，Ni或Cu的原子與鑽石係不產生化學鍵，Ni或Cu的層係僅是 將鑽石研磨粒物理性或機械性地包入而已。因此，此時，作為在被覆層14能夠與鑽石研磨粒產生化學性鍵結之金屬層，以含有Ti(鈦)或Cr(鉻)的基底層為佳。亦即，以在被覆層14含有與鑽石研磨粒進行化學鍵結而成之基底層、及與該金屬皮膜進行金屬鍵結而成Ni或Cu的層為佳。又，因為Ti及Cr係焊錫的濕潤性差，所以在金屬層的外側形成Ni或Cu的層係重要的。因為Ti或Cr與Ni或Cu的層之間的結合係金屬鍵，所以此種被覆層14係強固地鍵結於鑽石研磨粒且係焊錫的濕潤性良好者。
研磨粒13的平均粒徑越大，因為使用鋸條進行切斷時不容易產生孔眼堵塞，能夠提升切斷速度，但是另一方面，切削損失會變大。考慮提升如此切斷速度的提升及降低切削損失時，研磨粒13的平均粒徑(直徑)係以鋼線11的直徑之1/12~2/5左右為佳，以1/6~2/5左右為更佳。
而且，作為鑽石研磨粒的材料，相較於具有結晶慣態面美麗的對稱性、亦即單晶鑽石，從與鋼線11的接合面積增加之觀點，不如說是以破碎鑽石為佳。
被覆層14的厚度係以1μm~5μm為佳。被覆層14的厚度小於1μm時，詳細係如後述，有無法形成充分的金屬間化合物層15，致使研磨粒13未充分地被固著在鋼線11之情形。另一方面，被覆層14的厚度大於5μm時，鑽石研磨粒等研磨粒13的刀刃前端係被非常厚的被覆層14覆蓋，有研磨粒13的刀刃前端係難以到達工件(切斷對象物)，致使切斷性能低落之情形。
此種研磨粒13係適合於線徑較細的鋼線11。這是因為線徑越細的鋼線11，其圓周方向的曲率越大，若研磨粒13的粒徑及密度係同等時，線徑越細，切削屑越容易出去而不容易產生孔眼堵塞，使得切斷性能提升之緣故。亦即，相較於使用在線徑(直徑)較粗大而為180μm左右的鋼線11，此種研磨粒13較佳是使用在線徑(直徑)為120μm以下、較佳是100μm以下的鋼線11。
[金屬間化合物層15]
其次，說明金屬間化合物層15。
本實施形態係如上述，被覆層14係被金屬間化合物層15覆蓋。亦即，在被覆層14與固著部12之間，係存在金屬間化合物層15。金屬間化合物層15係藉由被覆層14的最表面之層與固著部12的焊錫之化學鍵形所形成者。亦即，例如藉由Ni或Cu、與含有Ag或Zn之Sn系焊錫之化學鍵形成金屬間化合物層15。因此，在固著部12與研磨粒13之間能夠存在有強固的結合。又，金屬間化合物層15的熔點係比固著部12的熔點高。又，構成金屬間化合物層15之金屬間化合物，係由複數金屬元素所構成的合金，且該金屬間化合物的概念係亦包含各元素的構成比率不是整數比之合金。
但是，如上述，因為通常金屬間化合物係具有較脆的性質，金屬間化合物層15太厚時，在金屬間化合物層15係容易產生裂紋，且使研磨粒13固著的力量有低落之情形。因此，金屬間化合物層15的厚度係以較均勻且較薄為佳。因而，如何組合固著部12的焊錫材料與被覆層14的表層材 料係重要的事項。
在該方面來說，使用Sn-Zn系焊錫作為固著部12的焊錫材料、且使用Ni作為被覆層14的表層材料時，能夠容易地形成比較薄且均勻的金屬間化合物層15。因此，該組合係非常佳。
又，使用Sn-Ag系焊錫作為固著部12的焊錫材料且使用Ni作為作為被覆層14表層的材料時，亦能夠形成比較薄且均勻的金屬間化合物層15。因此，該組合亦佳。
另一方面，使用Sn-Ag系焊錫作為固著部12的焊錫材料(例如，Ag的含量為0.5質量%~5.0質量%的焊錫)、且使用Cu作為被覆層14的表層材料時，係形成厚度為3μm~5μm之比較厚且不均勻之Cu6 Sn5 、Cu3 Sn的層作為金屬間化合物層15，致使容易產生裂紋。因此使用Sn-Ag系焊錫作為固著部12的材料時，使用Ni作為被覆層14的表層材料係重要的。
又，使用Sn-Ag系焊錫作為固著部12的焊錫材料時，特別是使用Ag的含量為0.5質量%~5.0質量%的Sn-Ag系焊錫時，係以存在有厚度為2μm以下之較薄的Ni3 Sn4 或Ni3 Sn2 的層作為金屬間化合物層15為佳。例如在此種Sn-Ag系焊錫含有1.5質量%以上的Cu時，係形成Sn(1-x-y) Nix Cuy (0.1≦x≦0.7、0.0<y≦0.8)的金屬間化合物層15。又，例如含有0.5質量%左右的Cu時，係形成Cu固溶而成之Sn(1-x-y) Nix Cuy (0.1≦x≦0.7、0.0<y≦0.5)的金屬間化合物層15。後者的情況，表示Cu的比例之「y」的值大於0.5時，因為金屬間化合物層15會變為太厚，乃是不佳。而且，作 為金屬間化合物層15，以Ni3 Sn4 、Ni3 Sn2 或Sn(1-x-y) Nix Cuy (0.1≦x≦0.7、0.0<y≦0.5)的層為更佳，其厚度係以1μm以下為佳。
又，作為含Cu之金屬間化合物層15，係除了上述以外，可舉出Cu-Sn-Zn系的金屬間化合物層、Cu-Zn系的金屬間化合物層等。
又，使用Sn-Zn系焊錫作為固著部12的焊錫時，依照在Sn-Zn系焊錫所添加的添加元素，能夠形成Sn-Ba系、Sn-Ni-Zn系、Sn-Ni系、Ni-Zn系及Sn-Mo系等各種的金屬間化合物層15，而能夠得到強固的結合。其中，作為金屬間化合物層15，特別是以形成2μm以下較薄的Sn-Ni-Zn系、Sn-Ni系、Ni-Zn系之1種以上的金屬間化合物層為佳。而且，金屬間化合物層15以厚度為1μm以下的Sn-Ni-Zn系的金屬間化合物層為更佳。
藉由存在此種金屬間化合物層15，在固著部12的焊錫與被覆層14的界面能夠得到強固的結合。又，該等金屬間化合物的組成係未必須要化學計量組成。
[鋸條的製造方法]
其次，說明鋸條的製造方法之概要。
首先，使用上述的方法製造鋼線11。又，從固著部12的焊錫的濕潤性之觀點，作為鋼線11，以使用含鋼素線11a及電鍍層11b者為佳，但是亦可使用不含有電鍍層11b者。亦即，亦可將鋼素線11a直接使用作為鋼線11。又，亦可使用被焊錫被覆之鋼線11。此時，固著部12亦能夠得到焊錫 之良好濕潤性。
其次，準形成有被覆層14之研磨粒13，在該研磨粒13，將Sn-Ag系焊錫或Sn-Zn系焊錫、及焊劑混合而製作糊狀的混合物。作為Sn-Ag系焊錫或Sn-Zn系焊錫，係以使用微小球狀的微小焊錫為佳。這是為了提高混合物的均勻性。球狀的微小焊錫之直徑係以鋼線11之直徑的1/5~1/3為佳。這是為了確保從下述的噴嘴引出時之均勻性。
然後，使鋼線11、例如預先使用焊錫被覆之鋼線11通過裝有上述糊狀的混合物之容器內，隨後，從具有特定直徑的孔穴之噴嘴前端拉出。該結果，在鋼線11的表面係被塗布糊狀的混合物。隨後，藉由使塗布有該糊狀的混合物鋼線11通過經加熱的電爐中，使焊錫熔融。隨後，在電爐外冷卻時，焊錫凝固且研磨粒13係固著於鋼線11。隨後，使鋼線11通過洗淨槽內而除去多餘的焊劑成分。如此進行，能夠製造鋸條。製造後的鋸條係例如使用捲輪捲取即可。又，在電爐內熱處理時，鋼線11中的Fe會少許溶出至焊錫中，使得焊錫的強度提升。從如此的觀點，將含有O.5質量%~5.0質量%的Ag之Sn-Ag系焊錫使用於固著部12，來使研磨粒13(其係被含有Ni的被覆層14覆蓋)固著在鋼線11而成之鋸條，可以說是非常佳的組合。
如此，因為本實施形態之鋸條10係使用含有焊錫母材12a(其係由含Ag之Sn系焊錫或含Zn之Sn系焊錫所構成)及分散物12b之固著部12，將研磨粒13固著在鋼線11，能夠簡便且價廉地提高研磨粒13的保持力而且能夠得到優良的切 斷性能。因此，因為該鋸條10係特別適合於半導體等的精密加工，其工業上的效果係非常大的。
特別是在固著部12含有含0.5質量%~5.0質量%的Ag之Sn-Ag系焊錫，分散物12b係含有Sn之金屬間化合物且被覆層14係含有Ni時，能夠得到顯著的效果。又，在固著部12含有含Sn-Zn系焊錫，分散物12b係含有Sn或Zn之金屬間化合物時，亦能夠得到顯著的效果。
又，分散物12b係以存在於研磨粒13的周圍、鋸條10的表面及高張力的鋼線11的表面之中的1個位置以上為佳。又，分散物12b的熔點係以700℃以上為佳。因為任一者都能夠進一步更提高切斷中之研磨粒13的固著力。
[實施例]
其次，說明本發明者等已進行的實驗。該等實驗條件等係用以確認本發明的實施可能性及效果而採用的例子，本發明係不被該等例子限定。
將在以下各種實施例所使用之鋼素線、線徑(直徑)、拉伸強度及電鍍層的蝕入部之深度顯示在下述表1。如上述，電鍍層的蝕入部的深度係以0.5μm以上且5μm以下為佳，其中以1μm以上且2μm以下為特佳。
(實施例1)
在實施例1，鋼素線的表面係使用被厚度為約50nm的黃銅被覆而成之鋼線。作為鋼素線，係使用鋼素線No.S7。如表1所表示，鋼素線No.S7的拉伸強度為4509MPa。黃銅的組成係mol比為「Cu：Zn=2：1」。鋼線的直徑為120μm。作為研磨粒，係使用被Ti電鍍層為位於內側且Ni電鍍層為位於外側之被覆層覆蓋而成之鑽石研磨粒。Ti電鍍層的厚度係50nm且Ni電鍍層的厚度係3μm。鑽石研磨粒的平均粒徑係25μm。作為固著部的焊錫，係使用含有0.05質量%Fe及0.05質量%Ni之Sn-Ag系焊錫。Sn-Ag系焊錫的Sn含量係96.5質量%且Ag含量為3.4質量%。作為Sn-Ag系焊錫，係使用平均粒徑為30μm的焊錫球。
在製造鋸條時，係將上述的鑽石研磨粒及Sn-Ag系焊錫、和含鹵化鋅的焊料混合且攪拌來製造糊狀的混合物。在此，Sn-Ag系焊錫、研磨粒及焊料的比例係質量比為「Sn-Ag系焊錫：研磨粒：焊料=3：2：4」。
又，鋼線係進行丙酮洗淨之後，進行厚度為約3μm的焊錫塗布處理。該焊錫塗布處理係使鋼線以50cm/秒的速度通過於250℃熔融而成之含Sn：96.5質量%、Ag：3.4質量%、Fe：0.05質量%及Ni：0.05質量%之Sn-Ag系焊錫中，且將多餘的Sn-Ag系焊錫擦去。
而且，使焊錫塗布處理後的鋼線通過上述存放有糊狀的混合物的容器內，隨後，從具有直徑為約200μm的孔穴之噴嘴前端拉出。如此進行而在鋼線的表面以特定厚度塗 布糊狀的混合物。隨後，使塗布有糊狀的混合物之鋼線以0.1m/分鐘的速度通過經於270℃加熱之均熱區長度為約40cm的管狀電爐中，來使焊錫熔融。其次，藉由在管狀電爐外冷卻來使焊錫凝固且使研磨粒固著於鋼線。隨後，使鋼線通過洗淨槽內而將多餘的焊料成分除去。如此進行而製造鋸條。而且製造後的鋸條係使用捲輪捲取。
觀察所得到之鋸條的研磨粒周邊組織。將該組織的模式圖顯示在第2A~2C圖。第2B圖係第2A圖中的區域R1之放大圖，且第2C圖係第2A圖中的區域R2之放大圖。進行元素解析時，在鑽石研磨粒23的周邊，係以厚度為1μm~2μm存在有Ni電鍍層24且在其周圍以1μm~2μm的厚度分布有Sn-Ni系金屬間化合物層25。又，在固著部22的焊錫母材22a中亦散布具有Sn-Ni系金屬間化合物。又，能夠確認在焊錫母材22a中，具有1μm~2μm左右的厚度之板狀或直徑為1μm~2μm左右的帶狀Sn-Ag系金屬間化合物22b係分散或網狀織組狀地連結而成之組織。又，分析Sn-Ni系金屬間化合物的組成時，在該金屬間化合物，係含有少許的Cu，且該金屬間化合物的組成係莫耳比為「Sn：Ni：Cu=55：42：3」。又，分析Sn-Ag系金屬間化合物的組成時，該金屬間化合物的組成係莫耳比為「Sn：Ag=25：75」。在焊錫中係不存在有含Fe的金屬間化合物，且Fe的濃度係在鋸條的表面為較高，而隨著從表面的距離而減少。又，在覆蓋研磨粒之Ni電鍍層的表面亦觀察到Fe的濃化。由此，認為Fe係固溶於焊錫中且顯現提高焊錫強度之作用。
而且，進行此種鋸條的切斷性能之評價。該評價係使鋸條的長度為30m，使施加於鋸條之張力為20N，使鋸條的移動速度為40m/分鐘且使加工荷重(用以將工件壓在鋸條之砝碼的重量)為100g重，而且使鋸條往復而將直徑為20mm的單晶矽切斷。又，使用水為冷卻溶劑。此時的切斷速度係9.9mm/分鐘之充分的速度。又，在單晶矽切斷時，幾乎無法確認有研磨粒從鋸條脫落。
從該等結果，清楚明白使用實施例1的條件，能夠得到切斷性能優良的焊錫固著型鋸條。
(實施例2)
在實施例2，鋼素線的表面係使用被厚度為約50nm的Cu被覆而成之鋼線。作為鋼素線，係使用鋼素線No.S4。如表1所表示，鋼素線No.S4的拉伸強度為3835MPa。鋼線的直徑為120μm。作為研磨粒，係使用被Cr電鍍層為位於內側且Ni電鍍層為位於外側之被覆層覆蓋而成之鑽石研磨粒。Cr電鍍層的厚度係50nm且Ni電鍍層的厚度係3μm。鑽石研磨粒的平均粒徑係25μm。作為固著部的焊錫，係使用含有0.05質量%的Ni之Sn-Ag-Cu系焊錫。大致上，Sn-Ag-Cu系焊錫的Sn含量係96.5質量%，Ag含量為3.0質量%且Cu含量為0.5質量%。作為Sn-Ag-Cu系焊錫，係使用平均粒徑為30μm的焊錫球。
在製造鋸條時，係將上述的鑽石研磨粒及Sn-Ag-Cu系焊錫、和含鹵化鋅的焊料混合且攪拌來製造糊狀的混合物。在此，Sn-Ag-Cu系焊錫、研磨粒及焊料的比例係質量 比為「Sn-Ag-Cu系焊錫：研磨粒：焊料=3：2：3」。
又，鋼線係進行丙酮洗淨之後，進行厚度為約3μm的焊錫塗布處理。該焊錫塗布處理係使鋼線以50cm/秒的速度通過於250℃熔融而成之含Sn：96.5質量%、Ag：3.0質量%、Cu：0.5質量%及Ni：0.05質量%之Sn-Ag-Cu系焊錫中，且將多餘的Sn-Ag-Cu系焊錫擦去。
而且，使焊錫塗布處理後的鋼線通過上述存放有糊狀的混合物的容器內，隨後，從具有直徑為約200μm的孔穴之噴嘴前端拉出。如此進行而在鋼線的表面以特定厚度塗布糊狀的混合物。隨後，使塗布有糊狀的混合物之鋼線以0.1m/分鐘的速度通過經於270℃加熱之均熱區長度為約40cm的管狀電爐中，來使焊錫熔融。其次，藉由在管狀電爐外冷卻來使焊錫凝固且使研磨粒固著於鋼線。隨後，使鋼線通過洗淨槽內而將多餘的焊料成分除去。如此進行而製造鋸條。而且製造後的鋸條係使用捲輪捲取。
觀察所得到之鋸條的研磨粒周邊組織。進行元素解析時，在鑽石研磨粒的周邊，係以厚度為1μm~2μm存在有Ni電鍍層且在其周圍以2μm~3μm的厚度分布有Sn-Ni-Cu系金屬間化合物。在固著部的焊錫母材中亦散布具有Sn-Ni-Cu系金屬間化合物。又，能夠確認在焊錫母材中，具有1μm~2μm左右的厚度之板狀或直徑為1μm~2μm左右的帶狀Sn-Ag系金屬間化合物、及直徑為1μm~2μm左右的粒狀Sn-Cu系金屬間化合物分散而成之組織。又，分析Sn-Ni-Cu系金屬間化合物的組成時，該金屬間化合物的組 成係莫耳比為「Sn：Ni：Cu=40：26：34」。又，分析Sn-Ag系金屬間化合物的組成時，該金屬間化合物的組成係莫耳比為「Sn：Ag=25：75」。
而且，使用與實施例1同樣的條件，進行此種鋸條的切斷性能之評價。此時的切斷速度係9.1mm/分鐘之充分的速度。又，在單晶矽切斷時，幾乎無法確認有研磨粒從鋸條脫落。
從該等結果，清楚明白使用實施例2的條件，能夠得到切斷性能優良的焊錫固著型鋸條。
(實施例3)
在實施例3，鋼素線的表面係使用被厚度為約50nm的黃銅被覆而成之鋼線。作為鋼素線，係使用鋼素線No.S1。如表1所表示，鋼素線No.S1的拉伸強度為3817MPa。黃銅的組成係mol比為「Cu：Zn=2：1」。鋼線的直徑為100μm。作為研磨粒，係使用被Ti電鍍層為位於內側且Ni電鍍層為位於外側之被覆層覆蓋而成之鑽石研磨粒。Ti電鍍層的厚度係50nm且Ni電鍍層的厚度係4μm。鑽石研磨粒的平均粒徑係30μm。作為固著部的焊錫，係使用含有0.05質量%的Fe之Sn-Ag-Cu系焊錫。大致上，Sn-Ag-Cu系焊錫的Sn含量係94.0質量%，Ag含量為5.0質量%且Cu含量為1.0質量%。作為Sn-Ag-Cu系焊錫，係使用平均粒徑為30μm的焊錫球。
在製造鋸條時，係將上述的鑽石研磨粒及Sn-Ag-Cu系焊錫、和含鹵化鋅的焊料混合且攪拌來製造糊狀的混合物。在此，Sn-Ag-Cu系焊錫、研磨粒及焊料的比例係質量 比為「Sn-Ag-Cu系焊錫：研磨粒：焊料=2：2：3」。
又，鋼線係進行丙酮洗淨之後，進行厚度為約3μm的焊錫塗布處理。該焊錫塗布處理係使鋼線以50cm/秒的速度通過於250℃熔融而成之含Sn：94.0質量%、Ag：5.0質量%、Cu：1.0質量%之Sn-Ag-Cu系焊錫中，且將多餘的Sn-Ag-Cu系焊錫擦去。
而且，使焊錫塗布處理後的鋼線通過上述存放有糊狀的混合物的容器內，隨後，從具有直徑為約250μm的孔穴之噴嘴前端拉出。如此進行而在鋼線的表面以特定厚度塗布糊狀的混合物。隨後，使塗布有糊狀的混合物之鋼線以0.15m/分鐘的速度通過經於280℃加熱之均熱區長度為約40cm的管狀電爐中，來使焊錫熔融。其次，藉由在管狀電爐外冷卻來使焊錫凝固且使研磨粒固著於鋼線。隨後，使鋼線通過洗淨槽內而將多餘的焊料成分除去。如此進行而製造鋸條。而且製造後的鋸條係使用捲輪捲取。
觀察所得到之鋸條的研磨粒周邊組織。進行元素解析時，在鑽石研磨粒的周邊，係以厚度為1μm~2μm存在有Ni電鍍層且在其周圍以2μm~3μm的厚度分布有Sn-Ni-Cu系金屬間化合物。在固著部的焊錫母材中亦散布具有Sn-Ni-Cu系金屬間化合物。又，能夠確認在焊錫母材中，具有1μm~2μm左右的厚度之板狀或直徑為1μm~2μm左右的帶狀Sn-Ag系金屬間化合物、及直徑為1μm~2μm左右的粒狀Sn-Cu系金屬間化合物分散而成之組織。又，分析Sn-Ni-Cu系金屬間化合物的組成時，該金屬間化合物的組 成係莫耳比為「Sn：Ni：Cu=43：25：32」。又，分析Sn-Ag系金屬間化合物的組成時，該金屬間化合物的組成係莫耳比為「Sn：Ag=25：75」。又，分析Sn-Cu系金屬間化合物的組成時，該金屬間化合物的組成係莫耳比為佳「Sn：Cu=45：55」。
而且，使用與實施例1同樣的條件，進行此種鋸條的切斷性能之評價。此時的切斷速度係8.4mm/分鐘之充分的速度。又，在單晶矽切斷時，幾乎無法確認有研磨粒從鋸條脫落。
從該等結果，清楚明白使用實施例3的條件，能夠得到切斷性能優良的焊錫固著型鋸條。
(實施例4)
依照實施例1~實施例3，使用在下述表2、表3及表4所表示的各種條件而製造鋸條且比較切斷性能。表2係表示鋼線及研磨粒的構成。表3係表示在固著部所使用之球狀(球形)的焊錫及含有該焊錫之糊狀的混合物之構成。表4係表示使用管狀電爐之使焊錫熔融的熱處理條件、將單晶矽切斷時的條件及研磨粒的脫落狀況之評價結果。表4中的「GC」係表示綠色碳化矽(green silicon carbide)。研磨粒的脫落狀況評價係在切斷性能的試驗後、亦即單晶矽的切斷後，觀察鋸條的表面且採用以下的基準來判定研磨粒的殘留狀態。而且判斷「△」以上的評分為經得起實用。
◎：幾乎無法觀察脫落
○：觀察到少許脫落
△：能夠清楚確認脫落處
×：脫落整體性進展
又，觀察所得到之鋸條的研磨粒周邊組織時，試驗No.4-1~No.4-18係在研磨粒的周邊存在有厚度為1μm~2μm的鍍Ni金屬層，且在其周圍係以1μm~2μm的厚度分布有Sn-Ni系的金屬間化合物。又，試驗No.4-10係觀察到SnBaO3 的分散。試驗No.4-11係觀察到Sn-B的金屬間化合物。試驗No.4-12係在研磨粒的周邊觀察到NiMoO4 。
而且，表2~表4中的試驗No.1、No.2及No.3係各自為上述的實施例1、實施例2及實施例3。
從該等結果，清楚明白試驗No.4-1~No.4-22的條件係與實施例1~實施例3同樣地，能夠得到切斷性能優良的焊錫固著型的固定研磨粒式鋸條。
另一方面，比較例亦即試驗No.4-23~No.4-26、No.4-29、No.4-31及No.4-32，因為鋼材料的拉伸強度低，致使切斷速度低落。又，試驗No.4-29的「Inconel」係Speical Metalize公司的商標。比較例亦即No.4-23~No.4-26、No.4-29及No.4-30，因為覆蓋研磨粒之被覆層的外側的電鍍金屬為Cu，在焊錫與被覆層的Cu之界面係較厚地形成有含Cu之金屬間化合物，認為在該金屬間化合物的附近容易產生裂紋，致使切斷性能變低。比較例亦即No.4-27、No.4-28、No.4-30，認為雖然鋼線的拉伸強度高，但是因為在焊錫不含有Ag，所以適當高熔點金屬無法形成作為分散物，致使固著部的強度低落，且研磨粒脫落而切斷速度及切斷性能 低落。
(實施例5)
在實施例5，鋼素線的表面係使用被厚度為約50nm的黃銅被覆而成之鋼線。作為鋼素線，係使用鋼素線No.S7。如 表1所表示，鋼素線No.S7的拉伸強度為4509MPa。黃銅的組成係mol比為「Cu：Zn=2：1」。鋼線的直徑為120μm。作為研磨粒，係使用被Ti電鍍層為位於內側且Ni電鍍層為位於外側之被覆層覆蓋而成之鑽石研磨粒。Ti電鍍層的厚度係50nm且Ni電鍍層的厚度係3μm。鑽石研磨粒的平均粒徑係25μm。作為固著部的焊錫，係使用Sn-Zn-Bi系焊錫。Sn-Zn-Bi的Sn含量係89質量%，Zn含量係8質量%，Bi含量係3質量%。作為Sn-Zn-Bi系焊錫，係使用平均粒徑為30μm的焊錫球。
在製造鋸條時，係將上述的鑽石研磨粒Sn-Zn-Bi系焊錫、和含鹵化鋅的焊料混合且攪拌來製造糊狀的混合物。在此，Sn-Zn-Bi系焊錫、研磨粒及焊料的比例係質量比為「Sn-Zn-Bi系焊錫：研磨粒：焊料=3：2：3」。
又，鋼線係進行丙酮洗淨之後，進行厚度為約3μm的焊錫塗布處理。該焊錫塗布處理係使鋼線以50cm/秒的速度通過於290℃熔融而成之含Sn：89質量%、Zn：8質量%及Bi：3質量%之Sn-Zn-Bi系焊錫中，且將多餘的Sn-Zn-Bi系焊錫擦去。
而且，使焊錫塗布處理後的鋼線通過上述存放有糊狀的混合物的容器內，隨後，從具有直徑為約300μm的孔穴之噴嘴前端拉出。如此進行而在鋼線的表面以特定厚度塗布糊狀的混合物。隨後，使塗布有糊狀的混合物之鋼線以0.1m/分鐘的速度通過經於280℃加熱之均熱區長度為約40cm的管狀電爐中，來使焊錫熔融。其次，藉由在管狀電 爐外冷卻來使焊錫凝固且使研磨粒固著於鋼線。隨後，使鋼線通過洗淨槽內而將多餘的焊料成分除去。如此進行而製造鋸條。而且製造後的鋸條係使用捲輪捲取。
觀察所得到之鋸條的研磨粒周邊組織。將該組織的模式圖顯示在第3A~3C圖。第3B圖係第3A圖中的區域R1之放大圖。第3C圖係第3A圖中的區域R2之放大圖。進行元素解析時，在鑽石研磨粒33的周邊，係以厚度為1μm~2μm存在有Ni電鍍層34，且在其周圍以1μm左右的厚度分布有Sn-Ni-Zn系金屬間化合物層35。又，能夠確認在焊錫母材32a中，具有1μm~2μm左右的厚度之板狀或直徑為1μm~2μm左右的針狀Zn32b而成之組織。
而且，進行此種鋸條的切斷性能之評價。該評價係使鋸條的長度為30m，使施加在鋸條的張力為20N，使鋸條的移動速度為400m/分鐘，使加工荷重為100g重，而且使鋸條往復而將直徑為20mm的單晶矽切斷。又，使用水為冷卻溶劑。此時的切斷速度係12.8mm/分鐘之充分的速度。又，在單晶矽切斷時，幾乎無法確認有研磨粒從鋸條脫落，而為良好的固著狀態。
從該等結果，清楚明白使用實施例5的條件，能夠得到切斷性能優良的焊錫固著型鋸條。
(實施例6)
在實施例6，鋼素線的表面係使用被厚度為約50nm的銅被覆而成之鋼線。作為鋼素線，係使用鋼素線No.S1。如表1所表示，鋼素線No.S1的拉伸強度為3817MPa。鋼線的直 徑為100μm。作為研磨粒，係使用被Ti電鍍層為位於內側且Ni電鍍層為位於外側之被覆層覆蓋而成之鑽石研磨粒。Ti電鍍層的厚度係50nm且Ni電鍍層的厚度係4μm。鑽石研磨粒的平均粒徑係20μm。作為固著部的焊錫，係使用Sn-Zn系焊錫。Sn-Zn系焊錫的Sn含量為91質量%、Zn含量為9質量%。作為Sn-Zn系焊錫，係使用平均粒徑為30μm的焊錫球。
在製造鋸條時，係將上述的鑽石研磨粒及Sn-Zn系焊錫、和含鹵化鋅的焊料混合且攪拌來製造糊狀的混合物。在此，Sn-Zn系焊錫、研磨粒及焊料的比例係質量比為「Sn-Zn系焊錫：研磨粒：焊料=2：2：3」。
又，鋼線係進行丙酮洗淨之後，進行厚度為約3μm的焊錫塗布處理。該焊錫塗布處理係使鋼線以50cm/秒的速度通過於250℃熔融而成之含Sn：91.0質量%、Zn：9.0質量%之Sn-Zn系焊錫中，且將多餘的Sn-Zn系焊錫擦去。
而且，使焊錫塗布處理後的鋼線通過上述存放有糊狀的混合物的容器內，隨後，從具有直徑為約350μm的孔穴之噴嘴前端拉出。如此進行而在鋼線的表面以特定厚度塗布糊狀的混合物。隨後，使塗布有糊狀的混合物之鋼線以0.15m/分鐘的速度通過經於280℃加熱之均熱區長度為約40cm的管狀電爐中，來使焊錫熔融。其次，藉由在管狀電爐外冷卻來使焊錫凝固且使研磨粒固著於鋼線。隨後，使鋼線通過洗淨槽內而將多餘的焊料成分除去。如此進行而製造鋸條。而且製造後的鋸條係使用捲輪捲取。
觀察所得到之鋸條的研磨粒周邊組織。進行元素解析 時，在鑽石研磨粒的周邊，係以厚度為1μm~2μm存在有Ni電鍍層且在其周圍以1μm左右的厚度分布有Sn-Ni-Cu系金屬間化合物。在焊錫母材中亦散布具有1μm~2μm左右的厚度之板狀或直徑為1μm~2μm左右的針狀Zn分散而成之組織。
而且，使用與實施例5同樣的條件，進行此種鋸條的切斷性能之評價。此時的切斷速度係12.4mm/分鐘之充分的速度。又，在單晶矽切斷時，幾乎無法確認有研磨粒從鋸條脫落，而為良好的固著狀態。
從該等結果，清楚明白使用實施例6的條件，能夠得到切斷性能優良的焊錫固著型鋸條。
(實施例7)
依照實施例5及實施例6，使用在下述表5、表6及表7所表示的各種條件而製造鋸條且比較切斷性能。表5係表示鋼線及研磨粒的構成。表6係表示在固著部所使用之球狀(球形)的焊錫及含有該焊錫之糊狀的混合物之構成。表7係表示使用管狀電爐之使焊錫熔融的熱處理條件、將單晶矽切斷時的條件及研磨粒的脫落狀況之評價結果。表4中的「GC」係表示綠色碳化矽，且「WA」係表示白色氧化鋁。研磨粒的脫落狀況評價係與實施例4同樣地進行。
又，觀察所得到之鋸條的研磨粒周邊組織時，除了試驗No.7-6~No.7-25以外之本發明例，係在研磨粒的周邊存在有厚度為1μm~2μm的鍍Ni金屬層，且在其周圍係以1μm左右的厚度分布有Sn-Ni-Zn系的金屬間化合物。又，試 驗No.7-18係在研磨粒的周圍可觀察到以BaSnO3 表示的金屬間化合物。試驗No.7-19係在研磨粒的周圍可觀察到Pt-Sn-Ni系的金屬間化合物。試驗No7-4係能夠確認Sn-Ni-In系的金屬間化合物。試驗No7-6及試驗No7-25係係在研磨粒的周圍存在有1μm~2μm厚度之鍍Cu的金屬層，且在其周圍以2μm~3μm左右的厚度分布有Sn-Cu-Zn系的金屬間化合物。
而且，表5~表7中的試驗No.5及No.6係各自為上述的實施例5、實施例6。
從該等結果，清楚明白試驗No.7-1~No.7-29的條件係與實施例5及實施例6同樣地，能夠得到切斷性能優良的焊錫固著型的固定研磨粒式鋸條。
比較例亦即試驗No.7-35，係使用與專利文獻4(特許第4008660號公報)的「實施例3」所記載之方法類似的方法所試製得到的鋸條。比較例亦即No.7-39係使用市售的鑽石Ni電極沈積鋼線(Diamond wire technology公司製、公稱ψ200μm)之鋸條。
如表5~表7所表示，相較於比較例之試驗No.7-30~No.7-39的鋸條，清楚明白本發明例亦即使用Sn-Zn系焊錫之試驗No.1~No.7-29的研磨粒固著型鋸條，係切斷性能優良。
從該等實施例的結果，清楚明白本發明之鋸條係研磨粒的脫落少、而且能夠抑制切斷速度的降低、切削損失(kurf loss)、以及晶圓產生翹曲等之切斷性能優良。
產業上之可利用性
本發明係能夠利用在例如將各種材料切斷所使用的鋸條之相關產業。
11‧‧‧鋼線
11a‧‧‧鋼素線
11b‧‧‧電鍍層
11c‧‧‧蝕入部
12、22、32‧‧‧固著部
12a、22a、32a‧‧‧焊錫母材
12b‧‧‧分散物
13‧‧‧研磨粒
14‧‧‧被覆層
15‧‧‧金屬間化合物
22b‧‧‧Sn-Ag系金屬間化合物
23、33‧‧‧鑽石研磨粒
24、34‧‧‧Ni電鍍層
25‧‧‧Sn-Ni系金屬間化合物
32b‧‧‧針狀Zn
35‧‧‧Sn-Ni-Zn系金屬間化合物
R1、R2‧‧‧區域
第1A圖係顯示本發明的實施形態之鋸條之剖面圖。
第1B圖係第1A圖中的區域R1之放大圖。
第1C圖係第1A圖中的區域R2之放大圖。
第1D圖係顯示本發明的實施形態之鋸條之其他剖面圖。
第2A圖係顯示在實施例1所得到之鋸條之剖面圖。
第2B圖係第2A圖中的區域R1之放大圖。
第2C圖係第2A圖中的區域R2之放大圖。
第3A圖係顯示在實施例5所得到之鋸條之剖面圖。
第3B圖係第3A圖中的區域R1之放大圖。
第3C圖係第3A圖中的區域R2之放大圖。
11‧‧‧鋼線
11a‧‧‧鋼素線
11b‧‧‧電鍍層
11c‧‧‧蝕入部
12‧‧‧固著部
12a‧‧‧焊錫母材
12b‧‧‧分散物
13‧‧‧研磨料
14‧‧‧被覆層
15‧‧‧金屬間化合物
R1、R2‧‧‧區域

Claims (15)

  1. 一種鋸條，其特徵在於包含：鋼線，其具有鋼素線及形成於前述鋼素線表面之電鍍層；研磨粒，其係被固著部固著在前述鋼線；及金屬間化合物，其係形成於前述研磨粒與前述固著部的界面；前述鋼素線係以質量%計，含有：C：0.8%~1.2%、Si：0.02%~2.0%、Mn：0.1%~1.0%、Cr：0.5%以下、P：0.015%以下、S：0.015%以下、及N：0.01%以下，剩餘部係由Fe及不可避免的不純物所構成，前述鋼素線的拉伸強度係3500MPa以上，前述固著部係含有含Zn或Ag之Sn系焊錫，且前述電鍍層係以0.5μm~5μm之深度蝕入前述鋼素線。
  2. 如申請專利範圍第1項之鋸條，其中前述鋼素線進一步以質量%計，含有選自由Ni：1.0%以下、Cu：0.5%以下、 Mo：0.5%以下、V：0.5%以下、及B：0.0050%以下所構成群組之至少一種。
  3. 如申請專利範圍第1項之鋸條，其中前述電鍍層含有Zn或Cu的至少一方。
  4. 如申請專利範圍第1項之鋸條，其中具有形成於前述研磨粒的表面且含有Ni或Cu的層之被覆層。
  5. 如申請專利範圍第4項之鋸條，其中前述被覆層係含有Ti或Cr的基底層，該Ti或Cr的基底層係設置於比前述Ni或Cu的層更靠近前述研磨粒側。
  6. 如申請專利範圍第1項之鋸條，其中具有形成於前述研磨粒的表面且含有Ni的層之被覆層，前述Sn系焊錫係含有0.5質量%~5.0質量%的Ag之Sn-Ag系焊錫，且前述金屬間化合物係含有Sn。
  7. 如申請專利範圍第6項之鋸條，其中前述Sn-Ag系焊錫係含有分散於該Sn-Ag系焊錫的母材中、且具有厚度為1μm~2μm之板狀或直徑為1μm~2μm的帶狀之至少一方之Ag3 Sn系金屬間化合物。
  8. 如申請專利範圍第6項之鋸條，其中前述Sn-Ag系焊錫係進一步含有Fe：0.01質量%~0.5質量%或Ni：0.01質量%~0.5質量%的至少一方。
  9. 如申請專利範圍6項之鋸條，其中前述金屬間化合物係 進一步含有Ni。
  10. 如申請專利範圍第9項之鋸條，其中前述金屬間化合物的組成係以Ni3 Sn4 、Ni3 Sn2 或Sn(1-x-y) Nix Cuy (0.1≦x≦0.7、0.01≦y≦0.5)表示。
  11. 如申請專利範圍第1項之鋸條，其中前述Sn系焊錫係含有Zn之Sn-Zn系焊錫，且前述金屬間化合物係含有Sn或Zn的任一方。
  12. 如申請專利範圍第11項之鋸條，其中在前述Sn-Zn系焊錫之Zn含量為1質量%~35質量%。
  13. 如申請專利範圍第11項之鋸條，其中前述Sn-Zn系焊錫的組成係以Sn-Zn-X表示，X係選自Bi、Ni、Cu、Fe、Sb、Pb、In、及Ag之至少一種，且前述X的含量係0.5質量%~5質量%。
  14. 如申請專利範圍第11項之鋸條，其中前述金屬間化合物係含有選自由Ni-Sn系金屬間化合物、Ni-Zn系金屬間化合物、Ni-Sn-Zn系金屬間化合物、Cu-Sn系金屬間化合物、Cu-Sn-Zn系金屬間化合物及Cu-Zn系金屬間化合物所構成群組之至少一種。
  15. 如申請專利範圍第11項之鋸條，其中前述Sn-Zn系焊錫係含有分散於該Sn-Zn系焊錫的母材之板狀或針狀的Zn析出物。
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