CN110677993A - 一种保持切割覆铜陶瓷基板时相同切割特性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种保持切割覆铜陶瓷基板时相同切割特性的方法，包括步骤一，设定切割工艺参数；步骤二，采用设定切割工艺参数对陶瓷片进行切割；步骤三，所有的陶瓷片掰开成两连片，对两连片放在掰断测试机上进行掰断力的测试，分别测试所有的两连片的掰断力；步骤四，将同一组标准样品组中所有的陶瓷片掰断时断面最优的掰断力为不同机台切割相同材质、相同厚度产品时的掰断力标准值；步骤五，切割特定的厚度陶瓷片前，确定当前机台的最佳切割工艺参数。通过控制产品切割后掰开时的掰断力来保证不同切割机切割特性的一致性，提高了产品切割良率，同时减少了设备工艺调整时间提高生产效率。

Description

一种保持切割覆铜陶瓷基板时相同切割特性的方法

技术领域

本发明涉及半导体加工设备技术领域，具体涉及切割方法。

背景技术

覆铜陶瓷基板(DBC基板)在其表面图形蚀刻完成后，需用激光切割机将母板(连片)切割成单枚产品。

由于在激光切割这一工位可能会有多台新旧不同的切割机或型号不同的切割机在进行切割，造成同一产品在不同机器上切割后陶瓷切割断面状态差异较大。比如有的产品切割后容易掰开且断面平整，而有的不易掰开或即使能掰开但断面容易出现毛刺、崩边不良。尤其是母板交付的产品由于切割原因可能在运输过程就会断裂或者到客户处无法掰开或掰坏，造成母板批量报废。

为了提高产品切割良率，保证各台设备的切割特性一致性，在生产中就需要对各台切割机经常进行工艺调整，但由于各台切割机的工艺参数及切割特性有所差异，调整非常耗时并且困难，有时根本无法调整到位。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种保持切割覆铜陶瓷基板时相同切割特性的方法，以解决现有同一产品由于不同的切割机台进行切割导致的断面差异的技术问题。

本发明的技术方案是：一种保持切割覆铜陶瓷基板时相同切割特性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，设定切割工艺参数，切割工艺参数包括切割深度以及切割光斑孔之间的距离；

以至少四个相同厚度相同材质的陶瓷片构成一组标准样品组；

步骤二，采用设定切割工艺参数对陶瓷片进行切割，一个陶瓷片对应一个切割工艺参数，同一组标准样品组中所有的陶瓷片的切割深度相同，切割光斑孔之间的距离不同；

步骤三，所有的陶瓷片沿着切割线掰开成复数个两连片，对两连片放在掰断测试机上进行掰断力的测试，分别测试所有的两连片的掰断力；

步骤四，将同一组标准样品组中所有的陶瓷片掰断时断面最优的掰断力为不同机台切割产品时的掰断力标准值；

步骤五，切割特定的厚度陶瓷片前，不同的机台调整切割光斑孔之间的距离，对标准片测试掰断力，将标准片的掰断力控制在特定厚度下获得的掰断力标准值上下浮动0.1N的范围内，确定当前机台的最佳切割工艺参数。

通过以上步骤就可通过控制产品切割后掰开时的掰断力来保证不同切割机切割特性的一致性，提高了产品切割良率，同时减少了设备工艺调整时间提高生产效率。

DBC基板切割后的陶瓷片的断面状况与切割深度和切割光斑孔之间的距离(pitch)这两个工艺参数有关。切割深度一般是由客户规定的，而生产厂家都是通过控制和调整pitch来调整切割机的切割特性。由于机台众多及设备状况的变化，pitch一直在变化的，没有一个标准的pitch值可用来调整产品切割质量，所以调整比较困难。实际上对相同材质、相同厚度的产品来说，当切割深度确定后，在不同的激光切割机上切割后掰开其断面状况保持最优时的掰断力是相同的，这个掰断力能保证切割机最好的切割特性，它基本是一个常量。所以我们可依据这个掰断力就可迅速确定pitch设置是否准确、合理，保证切割质量并提高生产效率。

用标准试样、标准测试方法得到标准的掰断力：相同材质、相同厚度的陶瓷片按相同的切割深度、不同的pitch工艺参数切割成多组相同外形尺寸标准小片，用掰断测试机测试标准小片掰开时掰断力，并观察断面状况，将得到的掰开后最优断面状况时的掰断力作为切割该厚度陶瓷的标准值。用此方法就可得到所有不同材质、不同厚度陶瓷的标准掰断力。以后每次正式切割产品时，即便设备工作状况在变化，我们仅需先用标准片测试陶瓷掰断力就可确定pitch设置的合理值，可大大提高生产效率。

所述掰断测试机通过更换治具可进行三点掰断测试或四点掰断测试，掰断测试机的型号FS-700(AIKOH)。

进一步优选的，步骤二中，将尺寸为138mm×180mm陶瓷片切割成28mm×40mm的18小片；

步骤三，将切割后的陶瓷片沿着切割线掰开成9个两连片。

进一步优选的，所述切割光斑孔之间的距离为100μm-160μm。

进一步优选的，所述切割光斑孔之间的距离为100μm、112μm、115μm、118μm、125μm、130μm或者140μm等。

进一步优选的，所述切割深度为陶瓷片厚度的35％±5％。

进一步优选的，所述陶瓷片的厚度为0.25mm、0.32mm、0.38mm、0.63mm或者1.0mm。

进一步优选的，步骤四中，同一组标准样品组中每个陶瓷片均具有对应于当前光斑孔间距下的断面最优的掰断力；

断面最优指的是表面光滑，无毛刺；

同一组标准样品组中所有的陶瓷片掰断时断面最优的掰断力指的是标准样品组中每个陶瓷片掰断时断面最优的掰断力的平均值。

进一步优选的，步骤五中，采用至少四个标准片来进行切割光斑孔之间的距离的调整；

一个标准片采用相同的切割光斑间距，切割出9个两连片，对两连片放在掰断测试机上进行掰断力的测试，分别测试所有的两连片的掰断力，取平均值为当前机台当前切割光斑间距的参照掰断力值；

当参照掰断力值与掰断力标准值差值控制在0.1N以内，以此参照掰断力值对应的切割工艺参数为最佳切割工艺参数。

进一步优选的，步骤六，当前机台采用确定的最佳切割工艺参数对产品进行切割。

附图说明

图1为本发明具体实施例1的陶瓷片的断面示意图；

图2为本发明具体实施例1的陶瓷片的掰断成两连片的示意图；

图3为本发明掰断力三点掰断测试治具示意图；

图4为本发明掰断力四点掰断测试治具示意图。

图中：X为陶瓷片的厚度，Y为切割深度，Z为切割光斑孔之间的距离，1为支撑杆，2为陶瓷片，21为切割痕，3为上支撑杆，4为上刀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

具体实施例1：参见图1以及图2，一种保持切割覆铜陶瓷基板时相同切割特性的方法，包括如下步骤：

步骤一，设定切割工艺参数，切割工艺参数包括切割深度以及切割光斑孔之间的距离；

以至少四个相同厚度相同材质的陶瓷片构成一组标准样品组；

切割深度为陶瓷片厚度的35％±5％；以瓷厚0.32mm为例，切割深度设置为110μm(厚度的35％)；切割光斑孔之间的距离可设置为100μm、115μm、130μm、140μm等一组数值；

步骤二，采用设定切割工艺参数对陶瓷片进行切割，将尺寸为138mm×180mm陶瓷片切割成28mm×40mm的18小片；步骤三，将切割后的陶瓷片沿着切割线掰开成9个两连片，参见图2，一个陶瓷片对应一个切割工艺参数，同一组标准样品组中所有的陶瓷片的切割深度相同，切割光斑孔之间的距离不同；

步骤三，所有的陶瓷片沿着切割线掰开成复数个两连片，对两连片放在掰断测试机上进行掰断力的测试，分别测试所有的两连片的掰断力，取平均值作为当前陶瓷片处于相应参数下的掰断力；

步骤四，将同一组标准样品组中所有的陶瓷片掰断时断面最优的掰断力为不同机台切割相同材质、相同厚度产品时的掰断力标准值；

步骤五，切割特定的厚度陶瓷片前，不同的机台调整切割光斑孔之间的距离，对标准片测试掰断力，将标准片的掰断力控制在特定厚度下获得的掰断力标准值上下浮动0.1N的范围内，确定当前机台的最佳切割工艺参数；

步骤六，采用确定的最佳切割工艺参数对产品进行切割。

通过以上步骤就可通过控制产品切割后掰开时的掰断力来保证不同切割机切割特性的一致性，提高了产品切割良率，同时减少了设备工艺调整时间提高生产效率。

DBC基板切割后的陶瓷片的断面状况与切割深度和切割光斑孔之间的距离(pitch)这两个工艺参数有关。切割深度一般是由客户规定的，而生产厂家都是通过控制和调整pitch来调整切割机的切割特性。由于机台众多及设备状况的变化，pitch一直在变化的，没有一个标准的pitch值可用来调整产品切割质量，所以调整比较困难。实际上对相同材质、相同厚度的产品来说，当切割深度确定后，在不同的激光切割机上切割后掰开其断面状况保持最优时的掰断力是相同的，这个掰断力能保证切割机最好的切割特性，它基本是一个常量。所以我们可依据这个掰断力就可迅速确定pitch设置是否准确、合理，保证切割质量并提高生产效率。

用标准试样、标准测试方法得到标准的掰断力：相同材质、相同厚度的陶瓷片按相同的切割深度、不同的pitch工艺参数切割成多组相同外形尺寸标准小片，用掰断测试机测试标准小片掰开时掰断力，并观察断面状况，将得到的掰开后最优断面状况时的掰断力作为切割该厚度陶瓷的标准值。用此方法就可得到所有不同材质、不同厚度陶瓷的标准掰断力。以后每次正式切割产品时，即便设备工作状况在变化，我们仅需先用标准片测试陶瓷掰断力就可确定pitch设置的合理值，可大大提高生产效率。

掰断测试机通过更换治具可进行三点掰断测试或四点掰断测试，掰断测试机的型号FS-700(AIKOH)。

参见图3，三点掰断测试的治具包括用于支撑陶瓷片2的两个支撑杆1以及用于下压陶瓷片2的切割痕21的上刀，上刀连接一驱动上刀上下运动的驱动机构。

参见图4，四点掰断测试的治具包括用于支撑陶瓷片2的两个支撑杆1、用于设置在陶瓷片上方的两个上支撑杆，两个上支撑杆3设置在割缝21的左右两侧，两个上支撑杆的上方固定有一压块，压块的上方连接有上刀，上刀连接一驱动上刀上下运动的驱动机构。

将两连片放在三点掰断测试治具或四点掰断测试治具的支撑杆上，用上刀对准两连片中间未掰开的切缝，并以一定速度向下逐渐施压两连片，直至两连片沿切缝断开。

切割光斑孔之间的距离可以为100μm-140μm。切割光斑孔之间的距离为100μm、112μm、115μm、118μm、125μm、130μm或者140μm。陶瓷片的厚度为0.25mm、0.32mm、0.38mm、0.63mm或者1.0mm。

步骤四中，同一组标准样品组中每个陶瓷片均具有一个对应于当前光斑孔间距下的断面最优的掰断力；断面最优指的是表面光滑，无毛刺；同一组标准样品组中所有的陶瓷片掰断时断面最优的掰断力指的是标准样品组中每个陶瓷片掰断时断面最优的掰断力的平均值。比如有四个陶瓷片时，标准样品组的四个陶瓷片的最优掰断力的平均值。

步骤五中，采用至少四个标准片来进行切割光斑孔之间的距离的调整；一个标准片采用相同的切割光斑间距，切割出9个两连片，对两连片放在掰断测试机上进行掰断力的测试，分别测试所有的两连片的掰断力，取平均值为当前机台当前切割光斑间距的参照掰断力值；当参照掰断力值与掰断力标准值差值控制在0.1N以内，以此参照掰断力值对应的切割工艺参数为最佳切割工艺参数。

下表为0.32mm瓷厚标准掰断力值(N)

切割产品时，标准掰断力值为不同机台调整pitch的依据。

经过以上步骤就可通过控制产品切割后掰开时的掰断力来保证不同切割机切割特性的一致性，提高了产品切割良率，同时减少了设备工艺调整时间提高生产效率。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种保持切割覆铜陶瓷基板时相同切割特性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，设定切割工艺参数，切割工艺参数包括切割深度以及切割光斑孔之间的距离；

以至少四个相同厚度相同材质的陶瓷片构成一组标准样品组；

步骤二，采用设定切割工艺参数对陶瓷片进行切割，一个陶瓷片对应一个切割工艺参数，同一组标准样品组中所有的陶瓷片的切割深度相同，切割光斑孔之间的距离不同；

步骤三，所有的陶瓷片沿着切割线掰开成复数个两连片，对两连片放在掰断测试机上进行掰断力的测试，分别测试所有的两连片的掰断力；

步骤四，将同一组标准样品组中所有的陶瓷片掰断时断面最优的掰断力为不同机台切割相同材质、相同厚度产品时的掰断力标准值；

步骤五，切割特定的厚度陶瓷片前，不同的机台调整切割光斑孔之间的距离，对标准片测试掰断力，将标准片的掰断力控制在特定厚度下获得的掰断力标准值上下浮动0.1N的范围内，确定当前机台的最佳切割工艺参数。

2.根据权利要求1所述的一种保持切割覆铜陶瓷基板时相同切割特性的方法，其特征在于：所述掰断测试机进行三点掰断测试或四点掰断测试。

3.根据权利要求1所述的一种保持切割覆铜陶瓷基板时相同切割特性的方法，其特征在于：步骤二中，将尺寸为138mm×180mm陶瓷片切割成28mm×40mm的18小片；

步骤三，将切割后的陶瓷片沿着切割线掰开成9个两连片。

4.根据权利要求1所述的一种保持切割覆铜陶瓷基板时相同切割特性的方法，其特征在于：所述切割光斑孔之间的距离为100μm-160μm。

5.根据权利要求4所述的一种保持切割覆铜陶瓷基板时相同切割特性的方法，其特征在于：所述切割深度为陶瓷片厚度的35％±5％。

6.根据权利要求1所述的一种保持切割覆铜陶瓷基板时相同切割特性的方法，其特征在于：所述陶瓷片的厚度为0.25mm、0.32mm、0.38mm、0.63mm或者1.0mm。

7.根据权利要求1所述的一种保持切割覆铜陶瓷基板时相同切割特性的方法，其特征在于：步骤五中，采用至少四个标准片来进行切割光斑孔之间的距离的调整；

一个标准片采用相同的切割光斑间距，切割出9个两连片，对两连片放在掰断测试机上进行掰断力的测试，分别测试所有的两连片的掰断力，取平均值为当前机台当前切割光斑间距的参照掰断力值；

当参照掰断力值与掰断力标准值差值控制在0.1N以内下，以此参照掰断力值对应的切割工艺参数为最佳切割工艺参数。

8.根据权利要求1所述的一种保持切割覆铜陶瓷基板时相同切割特性的方法，其特征在于：步骤四中，同一组标准样品组中每个陶瓷片均具有对应于当前光斑孔间距下的断面最优的掰断力；

断面最优指的是表面光滑，无毛刺；

同一组标准样品组中所有的陶瓷片掰断时断面最优的掰断力指的是标准样品组中每个陶瓷片掰断时断面最优的掰断力的平均值。

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