CN106378714B - 一种qfn高质量切割用超薄树脂划片刀及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种QFN高质量切割用超薄树脂划片刀，其配料由树脂结合剂、金刚石和无机填料组成，其中金刚石的体积分数为12.5~30%，其粒径为38~104μm，树脂结合剂的体积分数为35~55%，所述无机填料由碳化硅、石墨和氧化铬组成，各自占总配料的体积分数为：碳化硅6~25%，石墨3~8%，氧化铬5~15%。配方中碳化硅和氧化铬可使划片刀强度大幅提高，同时延长划片刀寿命，辅以少量石墨粉，可增加刀片的自锐能力，保持刀片良好的切割质量和稳定性。本发明还公开了上述划片刀的制备方法，步骤包括用润湿剂混合原料，热压，二次固化及机械加工，流程简单，能够充分发挥各原料特性，制备出适合于QFN切割的高效、高质超薄树脂划片刀。

Description

一种QFN高质量切割用超薄树脂划片刀及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种QFN高质量切割用超薄树脂划片刀及其制备方法。
背景技术
已知的超薄树脂划片刀主要是由树脂结合剂和人造金刚石颗粒相混合热压、烧结而成，除了具备金刚石所具有的特性（硬度高、抗压强度高、耐磨性好）之外，还具备树脂结合剂特有的高切削能力，具有高精度的切削能力。用途：用于高负荷、难切削材料的加工；用于电子工业、电子信息工业的多种材料加工，成为切割硬脆半导体材料及硬质合金的理想工具。
现有技术中以树脂粉末为胎体制备的树脂基金刚石切割片存在寿命短、精度不够、切割进刀速度慢及易崩断等缺点；以普通金属结合剂为胎体的金属基金刚石切割片的烧结温度过高，从而损害金刚石强度导致切割片寿命下降，在切割过程中由于导热问题导致切割片变软而切偏，无法满足生产需要。
在半导体芯片加工划片工序中，需将大晶片分割成具有独立单元集成电路的小芯片，另外随着集成度越来越高，高集成度晶片，例如QFN（Quad Flat No-leadPackage，方形扁平无引脚封装）的分割必须使用硬度更高，更锋利的超薄树脂切割片，才能达到高准确度、低成本以及微加工余量的要求。普通金属粉末强度和硬度低，制备超薄切割片时易变形，合格率极低，使用时易断刀，不适于制造50微米以下的超薄切割片，无法满足工业生产的要求。因此开发新的具有优异散热性、机械性能的超薄切割片以提高工作效率、延长使用寿命对支撑半导体产业的发展具有重要意义，特别是对我国尚起步的高端芯片产业具有推动作用。
发明内容
本发明目的是：提供一种QFN高质量切割用超薄树脂划片刀，这种划片刀的强度更高，寿命更长，且刀片自锐能力更强，更适合于QFN的切割，能够保持刀片良好的切割质量和稳定性。
本发明的技术方案是：一种QFN高质量切割用超薄树脂划片刀，其特征在于配料由树脂结合剂、金刚石和无机填料组成，其中金刚石所占体积分数为12.5~30%，其粒径为38~104μm，树脂结合剂所占体积分数为35~55%，所述无机填料由碳化硅、石墨和氧化铬组成，各自占总配料的体积分数为：碳化硅6~25%，石墨3~8%，氧化铬5~15%。
优选的，本发明中所述配料中金刚石所占体积分数为12.5~25%，其粒径为50~90μm，树脂结合剂所占体积分数为42~52%，所述无机填料由碳化硅、石墨和氧化铬组成，各自占总配料的体积分数为：碳化硅15~20%，石墨3~8%，氧化铬8~11.5%。
优选的，本发明中所述树脂结合剂是指环氧树脂粉、酚醛树脂粉或聚酰亚胺树脂粉。
本发明同时提供上述划片刀的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）混料：将准确称量的金刚石、树脂结合剂、碳化硅、石墨和氧化铬这几种原料用润湿剂润湿后，过200#筛网后放入容器中作为成型料备用；
2）热压成型：将步骤1）的成型料缓慢投入模腔中，用刮刀轻轻刮平，将该模具转移到上、下压头温度均为150~220℃的液压机平台中央，施加500-700KN压力，于真空环境下进行压制（可有效减少气泡等缺陷），热压7~20min后获得坯体半成品；
3）二次固化：将步骤2）得到的坯体半成品放入二次固化炉中，在150~220℃温度下固化8~13h，随炉冷却至室温取出检验；
4）机械加工：将步骤3）检验合格的坯体半成品切割成所需形状的划片刀。
优选的，所述步骤2）中液压机的上、下压头温度均为170~200℃。
优选的，所述步骤2）中热压时间为10~15min。
优选的，所述步骤3）中二次固化的温度为170~200℃。
优选的，所述步骤3）中固化时间为9~11h。
本发明的优点是：
1、本发明超薄树脂划片刀的配方中引入了无机填料，其中的碳化硅和氧化铬可使划片刀的强度大幅度提高，同时参与切割可使划片刀寿命提高。无机填料中再辅以少量石墨粉，可增加刀片的自锐能力，保持刀片良好的切割质量和稳定性，尤其满足于针对QFN的高质量切割要求。
2、本发明超薄树脂划片刀的配方可满足QFN高质量切割要求，切割速度相比常规树脂划片刀可提升至150mm/s以上，寿命可达6000m以上，极大的提高了此类划片刀的工作效率，同时因无需频繁淘汰更换刀片，节约了生产成本。
3. 本发明公开的超薄树脂划片刀的制备方法，其在热压的一次固化之后进一步增加了二次固化的环节，该环节进一步强化了无机填料的原料特性，从而能够制备出适合于QFN切割的高效、高质超薄树脂划片刀，且整个制备过程简单，原料易得，易于实施。
具体实施方式
实施例1：本实施例提供的QFN高质量切割用超薄树脂划片刀的配料组成以体积分数计如下：金刚石12.5%、树脂结合剂（环氧树脂粉）52%、碳化硅16%、石墨8%和氧化铬11.5%，制备方法步骤如下：
1）混料：按预定体积分数准确称量的金刚石、树脂结合剂、碳化硅、石墨和氧化铬这几种原料用润湿剂润湿后，过200#筛网后放入容器中作为成型料备用；
2）热压成型：将步骤1）的成型料缓慢投入模腔中，用刮刀轻轻刮平，将该模具转移到上、下压头温度均为170℃的液压机平台中央，施加500KN压力，于真空环境下进行压制，热压10min后获得坯体半成品；
3）二次固化：将步骤2）得到的坯体半成品放入二次固化炉中，在170℃温度下固化11h，随炉冷却至室温取出检验；
4）机械加工：将步骤3）检验合格的坯体半成品切割成圆环形状的划片刀。
采用制备得到的划片刀切割DQFN 10×10 Ag plate，刀片切割速度达到150mm/s，刀片切割寿命可达3000m。
实施例2：本实施例提供的QFN高质量切割用超薄树脂划片刀的配料组成以体积分数计如下：金刚石16.5%、树脂结合剂（环氧树脂粉）40%、碳化硅25%、石墨5%和氧化铬13.5%，制备方法步骤如下：
1）混料：按预定体积分数准确称量的金刚石、树脂结合剂、碳化硅、石墨和氧化铬这几种原料用润湿剂润湿后，过200#筛网后放入容器中作为成型料备用；
2）热压成型：将步骤1）的成型料缓慢投入模腔中，用刮刀轻轻刮平，将该模具转移到上、下压头温度均为200℃的液压机平台中央，施加600KN压力，于真空环境下进行压制，热压15min后获得坯体半成品；
3）二次固化：将步骤2）得到的坯体半成品放入二次固化炉中，在200℃温度下固化10h，随炉冷却至室温取出检验；
4）机械加工：将步骤3）检验合格的坯体半成品切割成圆环形状的划片刀。
采用制备得到的划片刀切割DQFN 10×10 Ag plate，刀片切割速度达到155mm/s，刀片切割寿命可达4400m。
实施例3：本实施例提供的QFN高质量切割用超薄树脂划片刀的配料组成以体积分数计如下：金刚石18.5%、树脂结合剂（环氧树脂粉）50%、碳化硅15%、石墨8%和氧化铬8%，制备方法步骤如下：
1）混料：按预定体积分数准确称量的金刚石、树脂结合剂、碳化硅、石墨和氧化铬这几种原料用润湿剂润湿后，过200#筛网后放入容器中作为成型料备用；
2）热压成型：将步骤1）的成型料缓慢投入模腔中，用刮刀轻轻刮平，将该模具转移到上、下压头温度均为170℃的液压机平台中央，施加520KN压力，于真空环境下进行压制，热压10min后获得坯体半成品；
3）二次固化：将步骤2）得到的坯体半成品放入二次固化炉中，在180℃温度下固化12h，随炉冷却至室温取出检验；
4）机械加工：将步骤3）检验合格的坯体半成品切割成圆环形状的划片刀。
采用制备得到的划片刀切割DQFN 10×10 Ag plate，刀片切割速度达到160mm/s，刀片切割寿命可达4800m。
实施例4：本实施例提供的QFN高质量切割用超薄树脂划片刀的配料组成以体积分数计如下：金刚石25%、树脂结合剂（环氧树脂粉）42%、碳化硅15%、石墨3%和氧化铬15%，制备方法步骤如下：
1）混料：按预定体积分数准确称量的金刚石、树脂结合剂、碳化硅、石墨和氧化铬这几种原料用润湿剂润湿后，过200#筛网后放入容器中作为成型料备用；
2）热压成型：将步骤1）的成型料缓慢投入模腔中，用刮刀轻轻刮平，将该模具转移到上、下压头温度均为170℃的液压机平台中央，施加520KN压力，于真空环境下进行压制，热压10min后获得坯体半成品；
3）二次固化：将步骤2）得到的坯体半成品放入二次固化炉中，在170℃温度下固化11h，随炉冷却至室温取出检验；
4）机械加工：将步骤3）检验合格的坯体半成品切割成圆环形状的划片刀。
采用制备得到的划片刀切割DQFN 10×10 Ag plate，刀片切割速度达到170mm/s，刀片切割寿命可达6300m。
实施例5：本实施例提供的QFN高质量切割用超薄树脂划片刀的配料组成以体积分数计如下：金刚石20%、树脂结合剂（环氧树脂粉）47%、碳化硅15%、石墨4%和氧化铬14%，制备方法步骤如下：
1）混料：按预定体积分数准确称量的金刚石、树脂结合剂、碳化硅、石墨和氧化铬这几种原料用润湿剂润湿后，过200#筛网后放入容器中作为成型料备用；
2）热压成型：将步骤1）的成型料缓慢投入模腔中，用刮刀轻轻刮平，将该模具转移到上、下压头温度均为220℃的液压机平台中央，施加600KN压力，于真空环境下进行压制，热压8min后获得坯体半成品；
3）二次固化：将步骤2）得到的坯体半成品放入二次固化炉中，在220℃温度下固化8h，随炉冷却至室温取出检验；
4）机械加工：将步骤3）检验合格的坯体半成品切割成圆环形状的划片刀。
采用制备得到的划片刀切割DQFN 10×10 Ag plate，刀片切割速度达到165mm/s，刀片切割寿命可达5500m。
当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种QFN高质量切割用超薄树脂划片刀，其特征在于配料由树脂结合剂、金刚石和无机填料组成，其中金刚石所占体积分数为25～30％，其粒径为38～104μm，树脂结合剂所占体积分数为35～47％，所述无机填料由碳化硅、石墨和氧化铬组成，各自占总配料的体积分数为：碳化硅6～25％，石墨3～8％，氧化铬5～15％，其中树脂结合剂是环氧树脂粉。
2.如权利要求1中所述的一种QFN高质量切割用超薄树脂划片刀的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)混料：将准确称量的金刚石、树脂结合剂、碳化硅、石墨和氧化铬这几种原料用润湿剂润湿后，过200#筛网后放入容器中作为成型料备用；
2)热压成型：将步骤1)的成型料缓慢投入模具的模腔中，用刮刀轻轻刮平，将该模具转移到上、下压头温度均为170～200℃的液压机平台中央，施加500-700KN压力，于真空环境下进行压制，热压10～15min后获得坯体半成品；
3)二次固化：将步骤2)得到的坯体半成品放入二次固化炉中，在170～200℃温度下固化9～11h，随炉冷却至室温取出检验；
4)机械加工：将步骤3)检验合格的坯体半成品切割成所需形状的划片刀。
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