CN107378802A - 一种用于qfn封装芯片切割的砂轮及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于QFN封装芯片切割的砂轮及其制备方法，属于磨具技术领域。本发明的用于QFN封装芯片切割的砂轮包括芯层以及设置在芯层两侧表面上的表层；所述表层包括表层金刚石及如下重量份数的组分：55～65份的酚醛树脂或环氧树脂、10～15份碳化钨、3～6份立方氮化硼。本发明的砂轮兼具树脂结合剂和金属结合剂的优点，具有切割质量优异，砂轮刚性好、适宜高速切割，砂轮自锐性佳，使用寿命长的特点。在QFN封装芯片切割时铜引线拉毛及切割崩口小，无熔锡、芯片分层现象，砂轮切割速度可达200mm/s以上，能满足QFN高速切割要求，且砂轮寿命显著提高，此外，芯层及表层磨损速率匹配，砂轮刃口形状保持性良好。

Description

一种用于QFN封装芯片切割的砂轮及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于QFN封装芯片切割的砂轮及其制备方法，属于磨具技术领域。

背景技术

终端类电子产品对更轻、更薄、更小、高可靠性、低功耗的追求不断推动着半导体封装技术的发展。例如，其中的一种芯片封装QFN(Quad Flat No-Leal)封装即方形扁平无引脚封装，是近年来在手机、数码相机等终端类产品中广泛应用的新型高端封装形式。QFN封装芯片作为封装产品，一般由内部铜引线框架及外部塑压树脂基包覆体构成，为复合材料结构。现代大规模工业生产中，QFN封装芯片制造时为多个芯片同时封装，后续通过切割工序实现芯片单体化，对切割质量的要求为：无熔锡、无芯片分层现象，芯片切割崩口及芯片铜引线拉毛尺寸小于规定值。QFN封装芯片的复合结构，使得切割时需要同时切断内部铜引线框架及外部树脂基包裹体，然而由于铜材料极佳的延展性，导致切割时铜引线易产生拉毛超标(大于引脚间距1/4)，造成芯片报废。

目前，QFN封装芯片切割用砂轮主要为树脂结合剂砂轮。这是由于树脂结合剂耐磨性相对较差，使得砂轮自锐性好，保证了砂轮优异的切割能力，同时树脂结合剂具有一定的弹性，也利于提高切割质量，最终能够较好满足芯片小引线拉毛、切割崩口小等切割质量的苛刻要求。但树脂结合剂切割砂轮也有较为突出的缺点：由于结合剂耐磨性差，使得砂轮整体寿命较短，不仅增加用户成本，也会因频繁更换砂轮降低生产效率；砂轮刚性、强度均较低，在高速切割时，容易因无法承受高速切割引起的大负载而断刀，因此树脂结合剂砂轮切割速度往往较低，通常在40mm/s以下。

金属结合剂砂轮由于自锐性差，密度高、排屑困难的缺点，在切割QFN封装芯片时，极易造成金刚石钝化或砂轮堵塞，同时新的切割刃往往不能及时暴露，导致砂轮切割能力大幅度降低，切割芯片的铜引线拉毛严重，因此目前金属结合剂砂轮罕见有切割QFN封装芯片的工业化应用。但由于金属结合剂具有良好的金刚石把持力与耐磨性，砂轮寿命长，同时砂轮刚性、强度高，可承受较大的切割载荷，适宜高速切割工况，因此，相关技术人员也一直进行着金属结合剂QFN切割砂轮的相关技术研究。

现有技术中，CN101870008B公开了一种基于锯式切割QFN封装基板的烧结金属基金刚石锯刀，由金刚石磨粒和金属胎体组成，其中金属胎体包括金属粉末和无机填料，金属粉末由Cu粉或CuSn₂₀预合金粉末、Sn粉和Co粉组成，无机填料由SiC和Al₂O₃组成，原材料配置好后，经预压成型、热压烧结、内外圆切割、厚度减薄等加工制成所需金属基金刚石锯刀。该专利制备的锯刀具有强度高、耐磨性好，使用寿命长的特点，但由于该砂轮的自锐性仍较差，虽然金属结合剂砂轮强度较好，但其切割速度仍有限，为50mm/s以下。同时限于金属结合剂本身的特性，其切割质量与树脂结合剂砂轮具有较大差距，无法满足部分高精密切割应用。

现有技术中，申请公布号为CN105798307A的发明专利公布了一种基于IC封装器件切割用层压金属基金刚石锯刀及制造方法。该专利指出该锯刀由多个单层叠加复合构成，单层根据锯刀构造分为表层和芯层，每个单层均由金属胎体与金刚石磨料组成，其中，表层的金刚石颗粒小于芯层的金刚石颗粒大小，表层的金刚石浓度大于芯层的金刚石浓度；其中金属胎体主要由Cu、Sn，以及CuSn合金构成，其中，表层中的Sn含量大于芯层中的Sn含量。该专利中的制备方法公开了经预压成型、热压烧结、内外圆切割、厚度减薄等加工制成金属基金刚石锯刀。虽然该金属基金刚石锯刀通过多层设计使得其强度一定程度上增强，但该金属基金刚石锯刀切割精度较差，例如会在切割的过程中致使毛边，熔锡的现象出现，切割面不够光滑整齐，满足不了更高的加工精度，影响芯片的性能，存在应用缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种切割精度高、切割质量好的用于QFN封装芯片切割的砂轮。

本发明的另一个目的在于提供一种上述砂轮的制备方法。

为了实现上述目的，本发明的金属结合剂的技术方案如下：

一种用于QFN封装芯片切割的砂轮，包括芯层以及设置在芯层两侧表面上的表层；所述表层包括表层金刚石及如下重量份数的组分：55～65份的酚醛树脂或环氧树脂、10～15份碳化钨、3～6份立方氮化硼。

本发明砂轮的表层基于树脂结合剂良好的自锐性及弹性特性，可以对切割起缓冲作用，有利于获得极佳的切割质量，实现半导体封装芯片，特别是QFN切割时铜引线拉毛小、切割崩口小，同时也可避免切割芯片表层的锡部分熔锡、芯片拉毛等问题。同时，引入的碳化钨粉、立方氮化硼微粉均具有很高的硬度，结合高浓度金刚石，可以有效提高表层的耐磨性，提高砂轮寿命，与芯层的磨损速率更匹配，也利于保持砂轮侧面形状。

所述表层中表层金刚石的质量分数为50％～60％。表层中的酚醛树脂或环氧树脂、碳化钨、立方氮化硼可作为树脂结合剂。

表层金刚石的粒径可以根据实际需要进行选择，一般的，所述表层金刚石的粒度为200/230目、230/270目、270/325目或325/400目。上述粒度号与粒度对应换算按《GB/T6406—1996超硬磨料金刚石或立方氮化硼颗粒尺寸》计算。具体的，上述表层金刚石为粒度分别对应为63～75um、53～63um、45～53um或38～45um。

表层中的碳化钨的粒度为38～45μm。立方氮化硼微粉的粒度为10～20μm。碳化钨与立方氮化硼的粒度粗细搭配，互为补充。

上述芯层为金属结合剂金刚石砂轮层，表层为树脂结合剂金刚石砂轮层。

上述芯层包括金属结合剂和芯层金刚石，所述金属结合剂包括如下重量份数的组分：30～40份铜铈合金、15～20份铜镧合金、5～16份锡粉、2～4重量份的氢化钛、3～5重量份的氯化钾。

金属结合剂中的稀土元素铈、镧以合金化状态均匀分布，可以促进金属结合剂的烧结性能，提高结合剂抗弯强度和抗冲击强度等力学性能。另外，稀土元素铈还能细化结合剂的晶粒，使结合剂与金刚石的结合更加紧密，有利于提升出刃高度。

金属结合剂中的氢化钛在砂轮中作为高温分解造孔剂，氢化钛的起始分解温度为400℃左右，与上述金属结合剂的烧结温度相匹配。氢化钛在砂轮制备烧结过程中能够分解释放氢气，使烧结后的砂轮芯层中形成多孔结构。一般的，芯层的孔隙率为15-25％。

金属结合剂中的氯化钾的熔点为700℃，在上述金属结合剂的烧结温度下不会发生变化，仅在砂轮芯层中占据节点位置。但是氯化钾易溶于水，在砂轮使用过程中，砂轮外圆部分的了氯化钾接触到切割冷却水，会快速溶于水形成孔洞，进一步提高砂轮的孔隙率。降低了金属结合剂的组织致密度，进而降低了结合剂的耐磨性，提高了砂轮的锋利度，实现了金刚石的自锐。另外，砂轮的孔隙同时起到了容屑的作用，解决了砂轮高速切割时排屑困难的问题。

氢化钛和氯化钾的造孔作用相结合，共同降低了金属结合剂的组织致密度，进而降低了结合剂的耐磨性及对金刚石磨料的把持力，提高了砂轮锋利度，实现了芯层的自锐。本发明中耐磨性降低后的芯层与耐磨性提高后的表层的磨损速率匹配良好，共同保证了砂轮整体的形状保持性。

芯层中金刚石的含量可以视切割对象来设置，一般的，所述芯层中芯层金刚石的质量百分比为5-10％。所述芯层金刚石的粒径与表层金刚石的粒径相等。

为了保证砂轮的均匀性，所述芯层两侧的两个表层的厚度相同、质量相同。相应的，两个表层的大小和形状也相同。一般的，两个表层为同轴的两个圆柱状结构。优选的，两个表层的成分完全相同。

上述铜铈合金中铈的质量分数为5～8％。上述铜镧合金中镧的质量分数为10～15％。上述芯层的厚度尺寸精度为±0.002mm。上述芯层厚度占砂轮总厚度的1/4～1/2。

本发明的用于QFN封装芯片切割的砂轮的制备方法的技术方案如下：

一种上述的用于QFN封装芯片切割的砂轮的制备方法，包括如下步骤：

1)将表层金刚石及各组分的粉料混合均匀，加入模具中并形成粉料层，在粉料层表面放置芯层，热压成型得砂轮毛坯；

2)将步骤1)得到的砂轮毛坯进行固化处理：在110-130℃保温10-30min，然后在180-200℃保温4-6h，冷却，即得。

具体的，上述制备方法包括表层原材料混料-单侧表层布料-芯层投放-另一侧表层布料-砂轮成型-砂轮固化-内外圆加工步骤。

步骤1)中热压温度为170-220℃，热压时间15-25min，热压压力为10-25MPa。

步骤1)中表层金刚石粉料和其他各组分的粉料混合均匀加入模具中，将粉料上表面刮平，即在模具中形成粉料层。

步骤2)中在固化处理时，1h由室温升温至110-130℃，并保温10-30min，然后用0.5h再升温至180-200℃保温4-6h。所述冷却是冷却至室温。冷却至室温后出炉，将砂轮坯进行研磨加工和内外圆加工，得到砂轮成品。研磨加工时，砂轮每2-5min定期翻面，保证砂轮两个表面加工状态一致。

在制备表层/芯层/表层结构的砂轮时，步骤1)中在芯层上面再投一层表层金刚石及各组分的粉料，将粉料均匀刮平，在芯层上表面再形成一层粉料层。

上述芯层的制备方法包括如下步骤：

1)将金属结合剂与金刚石原料混合均匀，压制成型得到砂轮芯层生坯；

2)将砂轮芯层生坯在温度为520-650℃下无压烧结30-50min，得砂轮芯层毛坯；

3)将砂轮芯层毛坯酸洗，即得。

所述压制成型为在75-90MPa下保压2-4s。所述砂轮芯层生坯以100℃/h的升温速率升至烧结温度。上述烧结是在马弗炉中进行。

上述芯层制备过程中的烧结为无压烧结。实现结合剂粉末合金化，同时使氢化钛粉末分解，在芯层内留下孔径大小一致分布均匀的孔。

上述烧结完成后自然冷却到室温。

步骤3)中的砂轮芯层毛坯在酸洗前进行双端面研磨加工，研磨后，砂轮厚度尺寸精度控制到±0.002mm。

上述研磨后的砂轮毛坯进行内外圆加工，制得外径小于步骤1)中钢模具型腔外径0.05mm～0.1mm、内径大于钢模具型腔内径0.05mm～0.1mm的芯层。

上述酸洗处理所用酸液为质量分数为30-35％的硝酸。酸洗处理为轻微酸洗腐蚀，进一步提高表面粗糙度，以利于扩大后续与表层的结合面积，提高结合强度。

酸洗后的芯层清洗，除锈、除油以及其它杂质附着物，烘干备用。

本发明的有益效果：

本发明的金属结合剂中含有以合金化状态均匀分布的稀土元素铈、镧，可以促进烧结过程进行，细化结合剂晶粒，使得结合剂与金刚石的结合更加紧密。采用该金属结合剂的芯层刚性好，结合剂对金刚石的把持力强，同时孔隙率高、砂轮自锐性好，能够满足半导体封装芯片，特别是QFN高速、精密切割要求。

进一步的，本发明制备的砂轮，兼具树脂结合剂和金属结合剂的优点，具有切割质量优异，砂轮刚性好、适宜高速切割，砂轮自锐性佳，使用寿命长的特点。封装芯片，特别是QFN切割铜引线拉毛及切割崩口小，无熔锡、无芯片分层现象，砂轮切割速度可达200mm/s以上，砂轮寿命较传统树脂结合剂砂轮显著提高，此外，芯层及表层磨损速率匹配，砂轮刃口形状保持性良好。传统封装芯片切割，特别是QFN切割用砂轮通常为单一结合剂体系，树脂结合剂砂轮虽然切割质量较好，但结合剂对金刚石的把持力低，刚性差，易断刀，限制了切割速度的提高，同时树脂结合剂不耐磨，导致砂轮寿命低；金属结合剂砂轮，虽然具有良好的金刚石把持力与耐磨性，适合高速切割，砂轮寿命长，但切割质量往往较差，砂轮自锐性差。

进一步的，本发明中芯层表面经轻微酸洗腐蚀，进一步提高了表面粗糙度，扩大了与表层的结合面积，提高结合强度，保证切割过程中不出现分层现象。

附图说明

图1为实施例1中砂轮的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为实施例1中砂轮的组成成分的分布示意图；

其中1为表层，酚醛树脂，2为金刚石，3为气孔，4为金属结合剂，5为芯层。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例中的用于QFN封装芯片切割的砂轮由芯层5以及对称设置在芯层两个表面的表层1构成，结构如图1、图2所示，芯层两侧表层的成分相同。芯层厚度为0.2±0.002mm，芯层厚度占砂轮总厚度的1/3。芯层中具有微孔结构形成的气孔3，芯层的孔隙率为25％；

表层由质量份数为65份的酚醛树脂粉、15份的碳化钨粉、6份的立方氮化硼微粉及金刚石组成，其中金刚石在表层中的质量分数为55％，金刚石的粒度为200/230目，碳化钨粉的粒度为38μm-45μm；立方氮化硼微粉的粒度为10μm-20μm；

芯层由质量份数为77份的金属结合剂4及金刚石2组成，其中，金刚石在芯层中的质量分数为5％，金刚石的粒度为230/270目；金属结合剂由质量份数为40份的铜铈合金粉、质量份数为20份的铜镧合金粉、质量份数为10份的锡粉、质量份数为4份的氢化钛、质量份数为3份的氯化钾组成；其中铜铈合金粉中铈的质量含量为5％，铜镧合金粉中镧的质量含量为15％。

本实施例中的用于QFN封装芯片切割的砂轮尺寸为：56mm(外径)×0.6mm(厚度)×40mm(内径)。本实施例中砂轮组成成分示意图如图3所示，其中1为酚醛树脂，2为金刚石，3为气孔，4为金属结合剂。

本实施例中上述用于QFN封装芯片切割的砂轮的制备方法如下：

(1)芯层制备

1)称取配方量的原料，在混料机中混合均匀；

2)将步骤1)中得到的混合物投入钢模具型腔中，均匀摊料后，盖上模具上压板，放置到压力机工作台上，在压力为90MPa下保压4s压制成型，得到砂轮生坯；

3)将步骤2)得到的砂轮生坯置于马弗炉中进行无压烧结，具体是以升温速度为100℃/h升温到600℃，保温50min；烧结后从马弗炉中取出砂轮，自然冷却到室温；步骤3)实现结合剂粉末合金化，同时使氢化钛粉末分解；

4)将步骤3)得到的砂轮毛坯进行双端面研磨加工，研磨后，砂轮厚度尺寸精度控制到±0.002mm；对得到的砂轮毛坯进行内外圆加工，制得外径小于步骤2)中钢模具型腔外径0.05mm、内径大于钢模具型腔内径0.05mm的芯层；

5)对步骤4)得到的芯层进行酸洗处理；酸洗处理所用酸液为质量分数为30％的硝酸；酸洗处理为轻微酸洗腐蚀，进一步提高表面粗糙度，以利于扩大后续与表层的结合面积，提高结合强度；对酸洗后的芯层清洗，除锈、除油以及其它杂质附着物，烘干备用；

(2)表层制备

表层制备包括表层原材料混料-单侧表层布料-芯层投放-另一侧表层布料-砂轮成型-砂轮固化-内外圆加工；具体包括如下步骤：

ⅰ)将树脂结合剂砂轮层各原料组分及金刚石混合均匀，得到待用料；

ⅱ)在砂轮成型模具中，首先按照计算好的投料量进行投料，之后将粉料均匀刮平；

ⅲ)放入上述芯层制备步骤中制备好的芯层；

ⅳ)在芯层上面再投一层与步骤ⅱ)相同单重的表层待用原料，将粉料均匀刮平；

ⅴ)盖上模具上压板，进行热压成型，得到砂轮整体毛坯；热压成型工艺为：热压温度为220℃，热压时间25min，热压压力25MPa；

ⅵ)对步骤ⅴ)所得砂轮整体毛坯在烘箱中进行固化处理，固化工艺为：1小时自室温升至120℃，120℃保温0.2小时，然后0.5小时升温至200℃并保温5小时，最后随炉冷却到25℃，出炉；

ⅶ)随后将制备的整体砂轮毛坯进行表面研磨加工及内外圆加工，得到砂轮成品。其中整体砂轮毛坯表面研磨加工时，砂轮要定期翻面，以保证砂轮两表层加工状态一致。

使用制得的砂轮在专用切割机上切割QFN封装芯片，芯片成品尺寸为8×8×1.5mm。在主轴转速30000rpm，冷却水流量2.0L/min的工作条件下，切割速度可达250mm/s，是现有树脂切割砂轮速度的5倍以上；切割崩口＜15μm，无熔锡、无芯片分层现象，铜引线拉毛符合要求(小于引脚间距1/4)，有效切割长度5200m，是现有树脂切割砂轮寿命的8倍以上。

实施例2

本实施例中的用于QFN封装芯片切割的砂轮由芯层以及对称设置在芯层两个表面的表层构成，芯层两侧表层的成分相同。芯层厚度为0.2±0.002mm，芯层厚度占砂轮总厚度的1/4。芯层的孔隙率为15％；

表层由质量份数为55份的酚醛树脂粉、10份的碳化钨粉、6份的立方氮化硼微粉及金刚石组成，其中金刚石在表层中的质量分数为50％，金刚石的粒度为230/270目，碳化钨粉的粒度为38μm-45μm；立方氮化硼微粉的粒度为10μm-20μm；

芯层由质量份数为57份的上述金属结合剂及金刚石组成，其中，金刚石在芯层中的质量分数为8％，金刚石的粒度为270/325目；金属结合剂由质量份数为30份的铜铈合金粉、质量份数为15份的铜镧合金粉、质量份数为5份的锡粉、质量份数为2份的氢化钛、质量份数为5份的氯化钾组成；其中铜铈合金粉中铈的质量含量为6％，铜镧合金粉中镧的质量含量为12％。

本实施例中的用于QFN封装芯片切割的砂轮尺寸为：56mm(外径)×0.6mm(厚度)×40mm(内径)。

本实施例中上述用于QFN封装芯片切割的砂轮的制备方法如下：

(1)芯层制备

1)称取配方量的原料，在混料机中混合均匀；

2)将步骤1)中得到的混合物投入钢模具型腔中，均匀摊料后，盖上模具上压板，放置到压力机工作台上，在压力为75MPa下保压2s压制成型，得到砂轮生坯；

3)将步骤2)得到的砂轮生坯置于马弗炉中进行无压烧结，具体是以升温速度为100℃/h升温到520℃，保温30min；烧结后从马弗炉中取出砂轮，自然冷却到室温；步骤3)实现结合剂粉末合金化，同时使氢化钛粉末分解；

4)将步骤3)得到的砂轮毛坯进行双端面研磨加工，研磨后，砂轮厚度尺寸精度控制到±0.002mm；对得到的砂轮毛坯进行内外圆加工，制得外径小于步骤2)中钢模具型腔外径0.1mm、内径大于钢模具型腔内径0.1mm的芯层；

5)对步骤4)得到的芯层进行酸洗处理；酸洗处理所用酸液为质量分数为35％的硝酸；酸洗处理为轻微酸洗腐蚀，进一步提高表面粗糙度，以利于扩大后续与表层的结合面积，提高结合强度；对酸洗后的芯层清洗，除锈、除油以及其它杂质附着物，烘干备用；

(2)表层制备

表层制备包括表层原材料混料-单侧表层布料-芯层投放-另一侧表层布料-砂轮成型-砂轮固化-内外圆加工；具体包括如下步骤：

ⅰ)将树脂结合剂砂轮层各原料组分及金刚石混合均匀，得到待用料；

ⅱ)在砂轮成型模具中，首先按照计算好的投料量进行投料，之后将粉料均匀刮平；

ⅲ)放入上述芯层制备步骤中制备好的芯层；

ⅳ)在芯层上面再投一层与步骤ⅱ)相同单重的表层待用原料，将粉料均匀刮平；

ⅴ)盖上模具上压板，进行热压成型，得到砂轮整体毛坯；热压成型工艺为：热压温度为170℃，热压时间15min，热压压力10MPa；

ⅵ)对步骤ⅴ)所得砂轮整体毛坯在烘箱中进行固化处理，固化工艺为：1小时自室温升至120℃，120℃保温0.2小时，然后0.5小时升温至180℃并保温5小时，最后随炉冷却到25℃，出炉；

ⅶ)随后将制备的整体砂轮毛坯进行表面研磨加工及内外圆加工，得到砂轮成品。其中整体砂轮毛坯表面研磨加工时，砂轮要定期翻面，以保证砂轮两表层加工状态一致。

使用制得的砂轮在专用切割机上切割QFN封装芯片，芯片成品尺寸为6×6×2mm。在主轴转速28000rpm，冷却水流量2.0L/min的工作条件下，切割速度可达230mm/s，是现有树脂切割砂轮速度的4倍以上；切割崩口＜14μm，无熔锡、无芯片分层现象，铜引线拉毛符合要求(小于引脚间距1/4)，有效切割长度4900m，是现有树脂切割砂轮寿命的9倍以上。

实施例3

本实施例中的用于QFN封装芯片切割的砂轮由芯层以及对称设置在芯层两个表面的表层构成，芯层两侧表层的成分相同。芯层厚度为0.2±0.002mm，芯层厚度占砂轮总厚度的1/2。芯层的孔隙率为20％；

表层由质量份数为60份的酚醛树脂粉、12份的碳化钨粉、5份的立方氮化硼微粉及金刚石组成，其中金刚石在表层中的质量分数为60％，金刚石的粒度为270/325目，碳化钨粉的粒度为38～45μm；立方氮化硼微粉的粒度为10～20μm；

芯层由质量份数为76份的上述金属结合剂及金刚石组成，其中，金刚石在芯层中的质量分数为10％，金刚石的粒度为325/400目；金属结合剂由质量份数为35份的铜铈合金粉、质量份数为18份的铜镧合金粉、质量份数为16份的锡粉、质量份数为3份的氢化钛、质量份数为4份的氯化钾组成；其中铜铈合金粉中铈的质量含量为8％，铜镧合金粉中镧的质量含量为10％。

本实施例中的用于QFN封装芯片切割的砂轮尺寸为：56mm(外径)×0.6mm(厚度)×40mm(内径)。

本实施例中上述用于QFN封装芯片切割的砂轮的制备方法如下：

(1)芯层制备

1)称取配方量的原料，在混料机中混合均匀；

2)将步骤1)中得到的混合物投入钢模具型腔中，均匀摊料后，盖上模具上压板，放置到压力机工作台上，在压力为80MPa下保压3s压制成型，得到砂轮生坯；

3)将步骤2)得到的砂轮生坯置于马弗炉中进行无压烧结，具体是以升温速度为100℃/h升温到650℃，保温40min；烧结后从马弗炉中取出砂轮，自然冷却到室温；步骤3)实现结合剂粉末合金化，同时使氢化钛粉末分解；

4)将步骤3)得到的砂轮毛坯进行双端面研磨加工，研磨后，砂轮厚度尺寸精度控制到±0.002mm；对得到的砂轮毛坯进行内外圆加工，制得外径小于步骤2)中钢模具型腔外径0.1mm、内径大于钢模具型腔内径0.1mm的芯层；

5)对步骤4)得到的芯层进行酸洗处理；酸洗处理所用酸液为质量分数为32％的硝酸；酸洗处理为轻微酸洗腐蚀，进一步提高表面粗糙度，以利于扩大后续与表层的结合面积，提高结合强度；对酸洗后的芯层清洗，除锈、除油以及其它杂质附着物，烘干备用；

(2)表层制备

表层制备包括表层原材料混料-单侧表层布料-芯层投放-另一侧表层布料-砂轮成型-砂轮固化-内外圆加工；具体包括如下步骤：

ⅰ)将树脂结合剂砂轮层各原料组分及金刚石混合均匀，得到待用料；

ⅱ)在砂轮成型模具中，首先按照计算好的投料量进行投料，之后将粉料均匀刮平；

ⅲ)放入上述芯层制备步骤中制备好的芯层；

ⅳ)在芯层上面再投一层与步骤ⅱ)相同单重的表层待用原料，将粉料均匀刮平；

ⅴ)盖上模具上压板，进行热压成型，得到砂轮整体毛坯；热压成型工艺为：热压温度为200℃，热压时间25min，热压压力20MPa；

ⅵ)对步骤ⅴ)所得砂轮整体毛坯在烘箱中进行固化处理，固化工艺为：1小时自室温升至120℃，120℃保温0.2小时，然后0.5小时升温至190℃并保温5小时，最后随炉冷却到25℃，出炉；

ⅶ)随后将制备的整体砂轮毛坯进行表面研磨加工及内外圆加工，得到砂轮成品。其中整体砂轮毛坯表面研磨加工时，砂轮要定期翻面，以保证砂轮两表层加工状态一致。

使用制得的砂轮在专用切割机上切割QFN封装芯片，芯片成品尺寸为8×8×2mm。在主轴转速32000rpm，冷却水流量2.0L/min的工作条件下，切割速度可达210mm/s，是现有树脂切割砂轮速度的6倍以上；切割崩口＜15μm，无熔锡、无芯片分层现象，铜引线拉毛符合要求(小于引脚间距1/4)，有效切割长度4200m，是现有树脂切割砂轮寿命的7倍以上。

Claims (11)

1.一种用于QFN封装芯片切割的砂轮，其特征在于，包括芯层以及设置在芯层两侧表面上的表层；所述表层包括表层金刚石及如下重量份数的组分：55～65份的酚醛树脂或环氧树脂、10～15份碳化钨、3～6份立方氮化硼。

2.如权利要求1所述的用于QFN封装芯片切割的砂轮，其特征在于，所述表层中表层金刚石的质量分数为50％～60％。

3.如权利要求1所述的用于QFN封装芯片切割的砂轮，其特征在于，所述表层金刚石的粒度为200/230目、230/270目、270/325目或325/400目。

4.如权利要求1所述的用于QFN封装芯片切割的砂轮，其特征在于，表层中的碳化钨的粒度为38～45μm。

5.如权利要求1所述的用于QFN封装芯片切割的砂轮，其特征在于，立方氮化硼微粉的粒度为10～20μm。

6.如权利要求1所述的用于QFN封装芯片切割的砂轮，其特征在于，所述芯层包括金属结合剂和芯层金刚石，所述金属结合剂包括如下重量份数的组分：30～40份铜铈合金、15～20份铜镧合金、5～16份锡粉、2～4重量份的氢化钛、3～5重量份的氯化钾。

7.如权利要求6所述的用于QFN封装芯片切割的砂轮，其特征在于，所述芯层中芯层金刚石的质量百分比为5-10％。

8.如权利要求6所述的用于QFN封装芯片切割的砂轮，其特征在于，所述芯层金刚石的粒径与表层金刚石的粒径相等。

9.如权利要求1-8任意一项所述的用于QFN封装芯片切割的砂轮，其特征在于，所述芯层两侧的两个表层的厚度相同、质量相同。

10.一种如权利要求1所述的用于QFN封装芯片切割的砂轮的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将表层金刚石及各组分的粉料混合均匀，加入模具中并形成粉料层，在粉料层表面放置芯层，热压成型得砂轮毛坯；

2)将步骤1)得到的砂轮毛坯进行固化处理：在110-130℃保温10-30min，然后在180-200℃保温4-6h，冷却，即得。

11.如权利要求10所述的用于QFN封装芯片切割的砂轮的制备方法，其特征在于，步骤1)中热压温度为170-220℃，热压时间15-25min，热压压力为10-25MPa。