TWI466744B

TWI466744B - 電鍍鑽石線製造設備

Info

Publication number: TWI466744B
Application number: TW101138118A
Authority: TW
Inventors: Chun Hui Huang; Tai Huang Lin; Ching Kun Mai; Chang Jen Liu
Original assignee: Usi Optronics Corp
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2015-01-01
Also published as: TW201416151A

Description

電鍍鑽石線製造設備

硬脆材料具有硬度高、高脆性、耐磨耗性、耐高溫及抗氧化性，以機械性質而言是很硬但非常脆，範疇包括了各種礦物、玻璃、矽晶棒(單晶/多晶)、石英晶體、水晶、人造寶石晶體、精密陶瓷-----等，以藍寶石材料而言莫式硬度高達9，為僅次於鑽石之超高硬度材料，此電鍍鑽石線可應用於硬脆材料的加工，主要是用來晶體切割及晶棒切片之用。

根據日本專利編號特開2010-052070及中華民國專利公開編號I291389這兩篇專利中，內文中敘述有關固定磨粒線的生產流程，第1圖是根據先前技術所描述之流程圖，生產程序經過鹼脫脂槽(3)→酸洗槽(4)→水洗槽(5)→前處理槽(6)→電鍍槽(7)→水洗槽(8)，生產機台設備為水平連續式設計，金屬線(2)從送出機(1)到捲繞機(9)，中間過程由滾輪幫忙傳輸，金屬線芯行走的方向為水平方向，專利文中提到，磨粒被固定於金屬線上的方式為，在電鍍槽直接利用電鍍法的方式，將與鍍敷層相同金屬成分(鎳)被覆磨粒(鑽石)而成之鎳被覆鑽石磨粒固定於金屬線上。

本發明垂直複合電鍍設備，屬於垂直式設計，可連續式生產，屬於多功能性槽體設計，此設備提供更容易去製備電鍍鑽石線，使用此設備可以高速且穩定地生產，為高密度且均勻分散的電鍍鑽石線，且線體具有晶體切割、晶棒切片之能力。

本發明的垂直電鍍複合設備由下列幾個組件所構成：

1.磁化裝置

2.防漏裝置

3.鑽石吸附區域

4.鑽石溶液注入裝置

5.鑽石循環槽

6.電鍍包覆區域

7.金屬線傳輸裝置

以下將針對上述發明組件之功能加以詳細說明

1.磁化裝置：使用磁化裝置將金屬線磁化，讓金屬線芯本體(含表面)具有磁性，裝置可使用電磁鐵或永久磁鐵，並無特別限制使用何種磁化裝置，在功能上只要能使金屬線具磁性即可。

2.防漏裝置：位於主結構最下方，相鄰鑽石吸附區域而設置，在鑽石吸附區域底部有設置一個防止藥液滲漏的裝置，僅可讓金屬線通過，藥液不會滲漏，多出來的空隙由膠封住，可使用矽膠、AB膠等，並無特別限制使用何種膠，功能上只要能填補多出來的空隙即可。

3.鑽石吸附區域：位於設備主結構下半部，內含具高磁性的鑽石磨粒與電鍍藥液，可提供適合鑽石吸附在金屬線上的附著環境。

4.鑽石溶液注入裝置：位於設備主結構的中間，經由管路的傳輸，可將鑽石循環槽中的鑽石溶液，輸送到設備中間的鑽石溶液注入裝置，經由注入孔注入，利用重力的方式，由上往下沈降，在鑽石溶液注入裝置與鑽石吸附區域間均勻的分佈(位置分佈於機構的中間到下半部)。

5.鑽石循環槽(具鑽石溶液攪拌循環、鑽石與電鍍液添加及槽液加熱之功能)：相鄰著設備主結構而設置，利用攪拌能將鑽石磨粒均勻的分散於電鍍藥液中，經由管路的傳輸，可將鑽石循環槽中的鑽石溶液(鑽石磨粒與電鍍藥液混合液)，輸送至設備中間的鑽石溶液注入裝置，並可額外添加槽中所消耗的鑽石磨粒與電鍍藥液，並透過管路與泵浦的運作，可供應及回收設備主體結構內的鑽石磨粒與電鍍藥液，且具加熱之功能，可維持此循環槽與主結構槽內的溫度，在一定的範圍內。

6.電鍍包覆區域：內含陽極裝置與電鍍藥液，透過電鍍的機制，同時對金屬線施以鎳金屬披覆，並且將線上所吸附的鑽石電鍍包覆固定在金屬線上。

7.金屬線傳輸裝置：相鄰著設備主結構而設置，進主結構前傳輸裝置為金屬材質，傳輸裝置經通電可導電，並無特別限制為何種金屬材質，一般可選用導電率良好之材質，例如金、銀、銅等材質，重點為傳輸裝置經通電可導電，出主結構後傳輸裝置為抗藥液腐蝕材質，並無特別限制為何種材質，一般可選用鐵氟龍等材質，前後的傳輸裝置皆有張力裝置控制著，但其共同之功能為傳輸金屬線至下一製程。

金屬線由供線機到打底鎳槽，金屬線行走方向都是走水平連續式，但金屬線走到鑚石吸附及鎳電鍍槽時，金屬線行走方向變成為垂直方向，金屬線行走方向開始由上往下走，進入垂直複合電鍍設備，金屬線進入機構內的磁化裝置磁化，此時金屬線芯本體已具有磁性，方向再由下方垂直往上行走，依序進入防漏裝置與鑽石吸附區域，經由管路的傳輸，將鑽石循環槽的鑽石溶液輸送到設備中間的鑽石溶液注入裝置，經由注入孔注入鑽石溶液，利用重力的方式，由上往下沈降，在鑽石溶液注入裝置與鑽石吸附區域間均勻的分佈(分佈位置在機構的中間到下半部)，由於線芯經過磁化，利用磁力相吸的原理(用磁力作為吸附動力)，具有高磁性的鑽石可均勻分散的吸附在線的四周，當線芯走至機構中的電鍍包覆區域，位於機構的上半部，電鍍包覆區域內裝置有陽極，行走在金屬傳輸傳置的金屬線當陰極(當被鍍物)，分別接著電源供應器正負極，可進行電鍍的程序，施以電鍍的工法，同時對金屬線施以鎳金屬披覆，並且將線上所吸附的鑽石電鍍包覆固定在金屬線上。

此設備屬於垂直複合式設計，在機台的能力上兼具多樣功能性，此設備不僅將鑽石吸附住，並且將鑽石電鍍包覆起來，經過電鍍的程序，線上所附著的鑽石經過滾輪傳輸完全不會脫落，具佔地面積小，節省機台建置成本，生產長度不受高度限制，比水平連續式設備而言產出大幅增加。由於設備槽體設計不需太大，可節省藥水的損耗。

接下來將參照第2圖與第3圖更清楚地描述依據本發明某些具體實施例的電鍍鑽石線製造設備，其中在每一圖中，相同的元件被賦予相同的元件號碼，且不重複說明。

實施例1

本實施例1所使用的金屬線，只要是能加以做為電鍍之功能的金屬線都可用於本實施例，並無特定限制為何種材質的金屬線，可為長尺度的鋼琴線、鎢線、銅線、鉬線等金屬線，本實施例1中所使用的金屬線芯直徑為0.12mm。

本實施例1所選的鑽石磨粒粒徑分佈於5~10μm，鑽石磨粒表面披覆薄薄一層的金屬鎳(目的：在電鍍程序時，通電時讓鑽石具有導電性)，再將鑽石表面通磁讓鑽石具有磁性(目的：讓鑽石具有磁性容易吸附在金屬線上)，鑽石表面處理技術有CVD法、PVD法、電鍍法、浸漬法-----等，在本發明不去探討鑽石表面處理的技術，這關係到每家的生產技術。

熱脫脂槽使用含有介面活性劑的鹼性清潔劑，目的是清除金屬線表層上的油脂(污)，每一家所生產清潔劑的成份及操作條件不盡相同，至於要選擇何種性質的清潔劑(酸性或鹼性)？只要在功能上能去除金屬線上的油漬就可以。

酸洗槽(表面蝕刻槽)：使用鹽酸來酸洗金屬線的表面，目的是清除金屬線上的輕氧化物及表面粗化，讓金屬線在電鍍前具有良好的表面品質。

打底鎳槽：預先在金屬線表面的鍍上一層鎳，目的是增加金屬線與後續製程的電鍍鎳兩者間相互的結合力，使用含有氯化鎳的電鍍液成分操作。

鑚石吸附及鎳電鍍槽：目的是利用磁力相吸的原理，讓具有高磁性的鑽石可均勻分散的吸附在金屬線上，再透過電鍍的機制，將所吸附於金屬線的鑽石電鍍包覆起來，在實施例1中所使用的電鍍藥液，我們選擇的是胺基磺酸鎳系列的藥水操作，胺基磺酸鎳廣泛用來作為金屬化孔電鍍和印製插頭接觸片上的襯底鍍層。增加鍍層抗磨性，改進表面物性的處理，減低孔隙度，且具有極為優越的延展性。

水洗槽功用：位置在各藥水槽中間，例如在熱脫脂槽(13)與酸洗槽(15)中間配置一個水洗槽(14)，主要的目的用來清洗上一個藥水槽殘留在線上的藥水，以避免污染到下一個藥水槽，且為讓金屬線表面保持良好的電鍍品質，建議使用純水，水洗槽(16)、(19)及(21)功能與上述之功能一樣。

藉由圖2所示從供線機(10)送出直徑0.12mm的金屬線(11)，經由傳輸滾輪(12)帶動進入脫脂槽(13)，目的為清除金屬線(11)表層上的油脂(污)，再經由傳輸滾輪(12)依序進入下列步驟→水洗槽(14)清洗金屬線(11)上殘留的鹼性脫脂劑→酸洗槽(15)清除金屬線(11)上的輕氧化物及表面粗化→水洗槽(16)清洗金屬線(11)上殘留的鹽酸→打底鎳槽(17)在金屬線(11)上的預鍍一層鎳(槽體內裝置有陽極，陽極當正極，行走在導電滾輪(18)的金屬線(11)當陰極(當被鍍物)，分別接著電源供應器正負極，可進行電鍍的程序→水洗槽(19)清洗金屬線(11)上殘留的電鍍藥液→金屬線(11)行走方向開始由上垂直往下，準備進入鑚石吸附及鎳電鍍槽(20)，鑚石吸附及鎳電鍍槽所使用的垂直複合電鍍設備，設備機構組件請參照第3圖，金屬線進入機構內的磁化裝置(201)，經過磁化裝置(201) 後，此時金屬線(11)具有磁性→行走方向再由下方垂直往上依序進入防漏裝置(202)，位於機構的最下方→鑽石吸附區域(203)，位於機構的下半部，經由管路的傳輸，將鑽石循環槽(204)內的鑽石溶液輸送到設備中間的鑽石溶液注入裝置(205)(透過此步驟，可連續供應鑽石溶液到鑽石溶液注入裝置(205))，經由鑽石溶液注入裝置的單孔注入孔(205a)，單孔注入孔(205a)設計請參照第4圖，可將具磁性的鑽石溶液，在鑽石溶液注入裝置(205)與鑽石吸附區域間(203)均勻的分佈，利用磁性相吸的原理，具有高磁性的鑽石可均勻分散的吸附在線的四周→金屬線(11)繼續往上垂直行走進入電鍍包覆區域(206)，位於機構的上半部，內含陽極裝置(206a)與電鍍藥液，陽極裝置(206a)當正極，行走在金屬線傳輸傳置(207)的金屬線(11)當陰極(當被鍍物)，分別接著電源供應器正負極，可進行電鍍的程序，透過電鍍的機制，同時對金屬線施以鎳金屬披覆，並且將線上所吸附的鑽石電鍍包覆固定在金屬線上→水洗槽(21)清洗金屬線(11)上殘留的電鍍藥液→烘乾槽(22)將金屬線(11)上殘留的藥水去除→收線機(23)將所生產好的電鍍鑽石線收起。

經本實施例1所生產的電鍍鑽石線請參照第5圖，最後金屬線(24)與鑽石磨粒(25)披覆著金屬鎳層(26)，為高密度且均勻分散的電鍍鑽石線，且線體具有晶體切割、晶棒切片之能力。

實施例2使用金屬線線芯直徑0.35mm與本發明實施例1之做為電鍍之功能效果相同。

實施例3使用金屬線線芯直徑含0.8mm以下與本發明實施例1之做為電鍍之功能效果相同。

實施例4使用鑽石粒徑10~20μm(表面披覆著薄薄一層的金屬鎳，鑽石表面有磁性)與本發明實施例1之鑽石磨粒吸附在金屬線上效果相同。

實施例5使用鑽石粒徑含100μm以下(表面披覆著薄薄一層的金屬鎳，鑽石表面有磁性)與本發明實施例1之鑽石磨粒吸附在金屬線上效果相同。

實施例6鑽石表面所披覆著薄薄一層的金屬鎳，所增重的金屬鎳重量含75%以下與本發明實施例1之鑽石電鍍包覆固定在金屬線上之能力效果相同。

實施例7電鍍藥液使用含鎳離子成分的系列藥液與本發明實施例1之施以鎳金屬披覆效果相同。

實施例8鑽石循環槽與設備中間鑽石溶液注入裝置間的管路傳輸，不管是單管或者多管傳輸與本發明實施例1之鑽石循環效果相同。

實施例9設備中間的鑽石溶液注入裝置，注入裝置的注入孔設計，為多孔注入(205b)請參照第4圖，比本發明實施例1之鑽石分散效果更好。

實施例10設備中間的鑽石溶液注入裝置，注入裝置含有葉片旋轉的裝置(205c)請參照第4圖，與本發明實施例9之多孔注入效果相同。

實施例11可在機構中電鍍包覆區域之後再多加一個電鍍包覆區域，與本發明實施例1之對金屬線施以鎳金屬披覆以及將鑽石包覆固定於金屬線效果相同。

1‧‧‧送出機

2‧‧‧金屬線

3‧‧‧鹼脫脂槽

4‧‧‧鋼琴線

5,8,14,16,19,21‧‧‧水洗槽

6‧‧‧前處理槽

7‧‧‧電鍍槽

9‧‧‧捲線機

10‧‧‧供線機

11‧‧‧金屬線

12‧‧‧傳輸滾輪

13‧‧‧脫脂槽

15‧‧‧酸洗槽

17‧‧‧打底鎳槽

18‧‧‧導電滾輪

20‧‧‧鑚石吸附及鎳電鍍槽

22‧‧‧烘乾

23‧‧‧收線機

201‧‧‧磁化裝置

202‧‧‧防漏裝置

203‧‧‧鑽石吸附區域

204‧‧‧鑽石循環槽

205‧‧‧鑽石溶液注入裝置

24‧‧‧金屬線

25‧‧‧鑽石磨粒

26‧‧‧金屬鎳層

205a‧‧‧單孔注入

205b‧‧‧多孔注入

205c‧‧‧葉片旋轉的裝置

206‧‧‧電鍍包覆區域

206a‧‧‧陽極裝置

207‧‧‧金屬線傳輸裝置

第1圖是根據先前技術所描述生產固定磨粒線之流程圖。

圖2生產本發明生產固定磨粒式電鍍鑽石線之流程圖。

圖3本發明垂直複合電鍍設備裝置機構組件圖。

圖4經本發明垂直複合電鍍設備生產的電鍍鑽石線

圖5鑽石溶液注入裝置注入孔及旋轉裝置設計圖。