一種結合劑、半導體封裝加工用超薄砂輪及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種結合劑、半導體封裝加工用超薄砂輪及其制備方法，屬于磨具技術領域。本發明專利技術的結合劑為金屬結合劑，包括如下重量份數的組分：30～40份銅鈰合金、15～20份銅鑭合金以及5～16份錫粉、2?4重量份的氫化鈦、3?5重量份的氯化鉀。本發明專利技術的砂輪包括芯層及設置在芯層表面的表層；芯層包括上述金屬結合劑和金剛石。本發明專利技術的金屬結合劑能提高對砂輪中金剛石的把持力，提高砂輪的自銳性和切割精度。本發明專利技術的砂輪兼具樹脂結合劑和金屬結合劑的優點，具有切割質量優異、剛性好、適宜高速切割、自銳性佳、使用壽命長的特點，能夠滿足半導體封裝高速、精密切割需求。

A super thin grinding wheel for bond and semiconductor packaging processing and its preparation method

The invention relates to a super thin grinding wheel for the bonding and processing of semiconductor packaging and a preparation method, which belongs to the field of abrasive tools. Binder of the invention is metal bond, which comprises the following components in parts by weight: 30 to 40 portions of potassium chloride, copper cerium alloy 15 to 20 copper and 5 to 16 portions of lanthanum alloy powder and 2 titanium hydride 4 parts by weight of 3 to 5 parts by weight of. The grinding wheel of the invention comprises a core layer and a surface layer arranged on the surface of the core layer, and the core layer comprises the metal bond and the diamond. The metal bond of the invention can improve the holding capacity of the diamond in the grinding wheel, and improve the self sharpness and cutting precision of the grinding wheel. The grinding wheel of the invention has the advantages of resin binder and metal binding agent, and has the advantages of excellent cutting quality, good rigidity, high speed cutting, good self sharpening and long service life. It can meet the demand of high-speed and precise cutting for semiconductor package.

【技術實現步驟摘要】
一種結合劑、半導體封裝加工用超薄砂輪及其制備方法
本專利技術涉及一種結合劑、半導體封裝加工用超薄砂輪及其制備方法，屬于磨具

技術介紹
終端類電子產品對更輕、更薄、更小、高可靠性、低功耗的追求不斷推動著半導體封裝技術的發展。例如，其中的一種芯片封裝QFN(QuadFlatNo-Leal)封裝即方形扁平無引腳封裝，是近年來在手機、數碼相機等終端類產品中廣泛應用的新型高端封裝形式。QFN封裝芯片作為封裝產品，一般由內部銅引線框架及外部塑壓樹脂基包覆體構成，為復合材料結構。現代大規模工業生產中，QFN封裝芯片制造時為多個芯片同時封裝，后續通過切割工序實現芯片單體化，對切割質量的要求為：無熔錫、無芯片分層現象，芯片切割崩口及芯片銅引線拉毛尺寸小于規定值。QFN封裝芯片的復合結構，使得切割時需要同時切斷內部銅引線框架及外部樹脂基包裹體，然而由于銅材料極佳的延展性，導致切割時銅引線易產生拉毛超標(大于引腳間距1/4)，造成芯片報廢。目前，QFN封裝芯片切割用砂輪主要為樹脂結合劑砂輪。這是由于樹脂結合劑耐磨性相對較差，使得砂輪自銳性好，保證了砂輪優異的切割能力，同時樹脂結合劑具有一定的彈性，也利于提高切割質量，最終能夠較好滿足芯片小引線拉毛、切割崩口小等切割質量的苛刻要求。但樹脂結合劑切割砂輪也有較為突出的缺點：由于結合劑耐磨性差，使得砂輪整體壽命較短，不僅增加用戶成本，也會因頻繁更換砂輪降低生產效率；砂輪剛性、強度均較低，在高速切割時，容易因無法承受高速切割引起的大負載而斷刀，因此樹脂結合劑砂輪切割速度往往較低，通常在40mm/s以下。金屬結合劑砂輪由于自銳性差，密度高、排屑困難的缺點，在切割QFN封裝芯片時，極易造成金剛石鈍化或砂輪堵塞，同時新的切割刃往往不能及時暴露，導致砂輪切割能力大幅度降低，切割芯片的銅引線拉毛嚴重，因此目前金屬結合劑砂輪罕見有切割QFN封裝芯片的工業化應用。但由于金屬結合劑具有良好的金剛石把持力與耐磨性，砂輪壽命長，同時砂輪剛性、強度高，可承受較大的切割載荷，適宜高速切割工況，因此，相關技術人員也一直進行著金屬結合劑QFN切割砂輪的相關技術研究。現有技術中，CN101870008B公開了一種基于鋸式切割QFN封裝基板的燒結金屬基金剛石鋸刀，由金剛石磨粒和金屬胎體組成，其中金屬胎體包括金屬粉末和無機填料，金屬粉末由Cu粉或CuSn20預合金粉末、Sn粉和Co粉組成，無機填料由SiC和Al2O3組成，原材料配置好后，經預壓成型、熱壓燒結、內外圓切割、厚度減薄等加工制成所需金屬基金剛石鋸刀。該專利制備的鋸刀具有強度高、耐磨性好，使用壽命長的特點，但由于該砂輪的自銳性仍較差，雖然金屬結合劑砂輪強度較好，但其切割速度仍有限，為50mm/s以下。同時限于金屬結合劑本身的特性，其切割質量與樹脂結合劑砂輪具有較大差距，無法滿足部分高精密切割應用。現有技術中，申請公布號為CN105798307A的專利技術專利公布了一種基于IC封裝器件切割用層壓金屬基金剛石鋸刀及制造方法。該專利指出該鋸刀由多個單層疊加復合構成，單層根據鋸刀構造分為表層和芯層，每個單層均由金屬胎體與金剛石磨料組成，其中，表層的金剛石顆粒小于芯層的金剛石顆粒大小，表層的金剛石濃度大于芯層的金剛石濃度；其中金屬胎體主要由Cu、Sn，以及CuSn合金構成，其中，表層中的Sn含量大于芯層中的Sn含量。該專利中的制備方法公開了經預壓成型、熱壓燒結、內外圓切割、厚度減薄等加工制成金屬基金剛石鋸刀。雖然該金屬基金剛石鋸刀通過多層設計使得其強度一定程度上增強，但該金屬基金剛石鋸刀切割精度較差，例如會在切割的過程中致使毛邊，熔錫的現象出現，切割面不夠光滑整齊，滿足不了更高的加工精度，影響芯片的性能，存在應用缺陷。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種結合劑，該結合劑可以提高對砂輪中金剛石的把持力，提高砂輪的自銳性和切割精度。本專利技術的目的還在于提供一種半導體封裝加工用超薄砂輪。本專利技術的另一個目的在于提供一種上述砂輪的制備方法。為了實現上述目的，本專利技術的結合劑的技術方案如下：一種結合劑，該結合劑為金屬結合劑，包括如下重量份數的組分：30～40份銅鈰合金、15～20份銅鑭合金、5～16份錫粉、2-4重量份的氫化鈦、3-5重量份的氯化鉀。上述銅鈰合金中鈰的質量分數為5-8％。上述銅鑭合金中鑭的質量分數為10-15％。本專利技術的半導體封裝加工用超薄砂輪的技術方案如下：一種半導體封裝加工用超薄砂輪，包括芯層以及設置在芯層兩個表面的表層；所述芯層包括金屬結合劑和芯層金剛石，所述金屬結合劑為上述的金屬結合劑。金屬結合劑中的稀土元素鈰、鑭以合金化狀態均勻分布，可以促進金屬結合劑的燒結性能，提高結合劑抗彎強度和抗沖擊強度等力學性能。另外，稀土元素鈰、鑭還能細化結合劑的晶粒，使結合劑與金剛石的結合更加緊密，有利于提升出刃高度。金屬結合劑中的氫化鈦在砂輪中作為高溫分解造孔劑，氫化鈦的起始分解溫度為400℃左右，與上述金屬結合劑的燒結溫度相匹配。氫化鈦在砂輪制備燒結過程中能夠分解釋放氫氣，使燒結后的砂輪芯層中形成多孔結構。一般的，芯層的孔隙率為15-25％。金屬結合劑中的氯化鉀的熔點為700℃，在上述金屬結合劑的燒結溫度下不會發生變化，僅在砂輪芯層中占據節點位置。但是氯化鉀易溶于水，在砂輪使用過程中，砂輪外圓部分的氯化鉀接觸到切割冷卻水，會快速溶于水形成孔洞，進一步提高砂輪的孔隙率。降低了金屬結合劑的組織致密度，進而降低了結合劑的耐磨性，提高了砂輪的鋒利度，實現了金剛石的自銳。另外，砂輪的孔隙同時起到了容屑的作用，解決了砂輪高速切割時排屑困難的問題。氫化鈦和氯化鉀的造孔作用相結合，共同降低了金屬結合劑的組織致密度，進而降低了結合劑的耐磨性及對金剛石磨料的把持力，提高了砂輪鋒利度，實現了芯層的自銳。本專利技術中耐磨性降低后的芯層與耐磨性提高后的表層的磨損速率匹配良好，共同保證了砂輪整體的形狀保持性。芯層中金剛石的含量可以視切割對象來設置，一般的，所述芯層中芯層金剛石的質量百分比為5-10％。芯層金剛石為現有技術中的金剛石顆粒。一般的，所述芯層金剛石的粒度為200/230目、230/270目、270/325目或325/400目。上述芯層的厚度尺寸精度為±0.002mm。上述芯層厚度占砂輪總厚度的1/4-1/2。上述芯層兩個表面的表層的成分相同。上述芯層為金屬結合劑金剛石砂輪層，表層為樹脂結合劑金剛石砂輪層。上述表層包括如下重量份數的組分：55-65份的酚醛樹脂或環氧樹脂、10-15份碳化鎢、3-6份立方氮化硼、表層金剛石。表層中表層金剛石的質量分數為50％-60％。本專利技術砂輪的表層基于樹脂結合劑良好的自銳性及彈性特性，可以對切割起緩沖作用，有利于獲得極佳的切割質量，實現半導體封裝芯片，特別是QFN切割時銅引線拉毛小、切割崩口小，同時也可避免切割芯片表層的錫部分熔錫、芯片拉毛等問題。同時，引入的碳化鎢粉、立方氮化硼微粉均具有很高的硬度，結合高濃度金剛石，可以有效提高表層的耐磨性，提高砂輪壽命，與芯層的磨損速率更匹配，也利于保持砂輪側面形狀。上述表層金剛石為粒度號為200/230目、粒度號為230/270目、粒度號為270/325目以及粒度號為325/400目的金剛石中的一種。上述粒度本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種結合劑，所述結合劑為金屬結合劑，其特征在于，包括如下重量份數的組分：30?40份銅鈰合金、15?20份銅鑭合金、5?16份錫粉、2?4重量份的氫化鈦、3?5重量份的氯化鉀。

【技術特征摘要】
1.一種結合劑，所述結合劑為金屬結合劑，其特征在于，包括如下重量份數的組分：30-40份銅鈰合金、15-20份銅鑭合金、5-16份錫粉、2-4重量份的氫化鈦、3-5重量份的氯化鉀。2.一種半導體封裝加工用超薄砂輪，其特征在于，包括芯層以及設置在芯層表面的表層；所述芯層包括金屬結合劑和芯層金剛石，所述金屬結合劑為如權利要求1所述的結合劑。3.如權利要求2所述的半導體封裝加工用超薄砂輪，其特征在于，所述芯層中芯層金剛石的質量百分比為5-10％。4.如權利要求2所述的半導體封裝加工用超薄砂輪，其特征在于，所述芯層金剛石的粒度為200/230目、230/270目、270/325目或325/400目。5.如權利要求2所述的半導體封裝加工用超薄砂輪，其特征在于，所述芯層的孔隙率為15-25％。6.如權利要求2所述的半導體...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙炯，陳恩厚，趙延軍，吳曉磊，
申請(專利權)人：鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司，
類型：發明
國別省市：河南,41