CN114472895A - 一种qfn用金属烧结金刚石超薄切割片及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种QFN用金属烧结金刚石超薄切割片，将金属胎体、金刚石混合，得到物料；所述物料依次经过冷压、烧结、内孔和外圆加工、双端面减薄加工，得到QFN用金属烧结金刚石超薄切割片；金属胎体中，钴粉的质量百分数为70～80%，铜粉的质量百分数为10～20%，余量为锡粉。本发明采用高钴含量体系以及小粒径金刚石，配合少量铜粉与锡粉，使QFN用刀的寿命实现了成倍的增加，这是QFN用切割工具的一次重要升级，并且相对于现有加工方法，本发明加工步骤简单。从实际结果来看，在保证同等切割质量的情况下，寿命可以提升50%～80%，有效降低成本。
Description
技术领域
本发明属于砂轮技术，具体涉及一种QFN用金属烧结金刚石超薄切割片及制备方法。
背景技术
QFN（Quad Flat No-leads Package，方形扁平无引脚封装），表面贴装型封装之一，将大晶片分割是其必要步骤。申请人之前公开了一种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%。还公开了镍铜复合电镀轮毂型划片刀及其应用，镍铜复合电镀轮毂型划片刀的制备方法包括如下步骤，铝合金基体依次经过氢氧化钠溶液、硝酸溶液及沉锌溶液处理，得到表面处理的铝合金基体，将金刚石加入复合离子电镀液中，得到电镀体系，将表面处理的铝合金基体加入电镀体系中，在搅拌下进行电镀处理，得到镍铜复合电镀件，镍铜复合电镀件经过打磨、开刃、碱蚀、化学抛光，得到镍铜复合电镀轮毂型划片刀。也公开了将镀镍金刚石、酚醛树脂液、碳氮化钛微粉、四针纳米氧化锌晶须和二甲苯磁力搅拌后得到原料混合物；将原料混合物预热压热塑、定模冷成型，脱模得到树脂刀成型体；将树脂刀成型体在150℃热风中烘烤。得到树脂刀毛坯；树脂刀毛坯经过机械加工后，得到引线框架分割用低磨损树脂刀。现有技术中，电镀存在环境问题，此为常识，树脂划片刀的性能还需改善。
发明内容
本发明采用新的思路，提出金属烧结金刚石超薄切割片，克服了现有技术采用电镀或者树脂刀片切割QFN存在的环境问题以及加工性能偏低的问题。
本发明采用如下技术方案：
一种QFN用金属烧结金刚石超薄切割片，其制备方法为，将金属胎体、金刚石混合，得到物料；所述物料依次经过冷压、烧结、内孔和外圆加工、双端面减薄加工，得到QFN用金属烧结金刚石超薄切割片；所述金属胎体由钴粉、铜粉以及锡粉组成。优选的，金属胎体中，钴粉的质量百分数为70～80%，铜粉的质量百分数为10～20%，余量为锡粉；优选的，金属胎体中，钴粉的质量百分数为72～78%，铜粉的质量百分数为12～18%，余量为锡粉；进一步优选的，金属胎体中，钴粉的质量百分数为74～76%，铜粉的质量百分数为13～16%，余量为锡粉。本发明首次采用高钴量体系，结合耐磨性以及锋利性，同时与金刚石好的亲和力，以四种原料，制备的切割片针对QFN材料具有好的加工效果。
本发明中，金刚石的粒度为800#～400#，细粒度金刚石，结合金属胎体，可以体现切割锋利以及延长切割时间。
本发明中，将铜粉、钴粉混合1～3小时，然后加入锡粉，混合20～45分钟，再加入金刚石，混合30～90分钟，得到物料；具体混合方式为现有技术，属于砂轮制备的成熟方法。
本发明中，冷压的压力为3.5～4.5吨/cm2，时间为3～7秒；烧结的升温速率为35～40℃/min，最终烧结温度为750～850℃，时间为5～20分钟；内孔和外圆加工、双端面减薄加工为常规技术，属于划片刀（切割片）的常规加工方法，比如加烧结成型的坯体利用慢走丝线切割至图纸要求尺寸精度，然后用油石去除电加工毛刺；将内外圆加工后的坯体置于双端面减薄机内，固定好工装夹具，选择合适的压力、转速和减薄用砂轮盘，加工至图纸要求尺寸精度。
本发明公开了上述QFN用金属烧结金刚石超薄切割片在切割QFN材料中的应用。本发明采用高钴含量体系以及小粒径金刚石，配合少量铜粉与锡粉，使QFN用刀的寿命实现了成倍的增加，这是QFN用切割工具的一次重要升级，并且相对于现有加工方法，本发明加工步骤简单。从实际结果来看，在保证同等切割质量的情况下，寿命可以提升50%～80%，有效降低成本。
附图说明
图1为实施例一切割片的实物照片；
图2为实施例一切割片切割产品的照片；
图3为现有市售切割片切割产品的照片；
图4为对比例一切割片切割产品的照片；
图5为实施例二切割片切割产品的照片。
具体实施方式
本发明采用现有原料，制备金属烧结金刚石超薄切割片，具体制备操作以及加工测试都为现有技术。钴粉1～2μm，铜粉5～8μm，锡粉3～5μm；金刚石的粒度为600#～500#，其含量一般为6～10%（质量比，以金属胎体与磨料总质量计）。
实施例一 一种QFN用金属烧结金刚石超薄切割片的制备
金属基胎体组分和含量如下：
钴粉 75%
铜粉 15%
锡粉 10%
（1）物料混合：三维混料机内，按照配方要求，先加入钴粉、铜粉混合2个小时，然后加入锡粉，混合0.5小时，最后加入金刚石混合1小时，得到混合均匀的物料；金刚石80g，金属胎体920g；
（2）压制成型：将步骤（1）中的物料投料压制，室温施加压力4吨/cm2，保压5秒，从而制得冷压坯体；
（3）烧结成型：将步骤（2）中冷压好的坯体连同模具一同放置入烧结炉内，升温速率35℃/min，升温至最终烧结温度800℃，保温10分钟，随炉冷却至室温取出，去毛刺后备用；
（4）内孔和外圆加工：加烧结成型的坯体慢走丝线切割至图纸要求尺寸精度，然后用油石去除电加工毛刺；
（5）双端面减薄加工：将内外圆加工后的坯体置于双端面减薄机内，固定好工装夹具，加工至图纸要求尺寸精度，得到58㎜（O.D）X0.15㎜（T）X40㎜（I.D）的切割片，产品照片见图1。
加工实验：QFN材料，切割参数：主轴转速21000rpm，切入UV膜深度75μm，最终进给速度：70㎜/s，寿命5000米，加工结果见图2。
以现有市售性能好的QFN材料切割片（金属金刚石）作为对照，其加工结果见图3，加工寿命为3028米。
对比例一
金属基胎体组分和含量如下：
铜粉 75%
钴粉 15%
锡粉 10%
采用实施例一的制备方法以及加工实验，加工寿命为1133.5米，加工结果见图4。
对比例二
金属基胎体组分和含量如下：
钴粉 75%
铜锡合金粉 25%
铜锡合金粉中，锡为30%。
采用实施例一的制备方法以及加工实验，加工寿命为4734米。
对比例三
金属基胎体组分和含量如下：
钴粉 75%
铜粉 15%
镍粉 10%
采用实施例一的制备方法以及加工实验，加工寿命为4267米。
对比例四
金属基胎体组分和含量如下：
钴粉 55%
铜粉 35%
锡粉 10%
采用实施例一的制备方法以及加工实验，加工寿命为4025米。
对比例五
金属基胎体组分和含量如下：
钴粉 75%
铜粉 15%
碳化硅粉 10%
采用实施例一的制备方法以及加工实验，加工寿命为3645米。
实施例二 一种QFN用金属烧结金刚石超薄切割片的制备
金属基胎体组分和含量如下：
钴粉 76%
铜粉 16%
锡粉 8%
（1）物料混合：三维混料机内，按照配方要求，先加入钴粉、铜粉混合1.5个小时，然后加入锡粉，混合35分钟，最后加入金刚石混合1小时，得到混合均匀的物料；金刚石90g、金属胎体910g；
（2）压制成型：将步骤（1）中的物料投料压制，室温施加压力4吨/cm2，保压4秒，从而制得冷压坯体；
（3）烧结成型：将步骤（2）中冷压好的坯体连同模具一同放置入烧结炉内，升温速率37℃/min，升温至最终烧结温度800℃，保温15分钟，随炉冷却至室温取出，去毛刺后常规加工至图纸要求尺寸精度，得到QFN用金属烧结金刚石超薄切割片，加工产品结果见图5。
实施例三 一种QFN用金属烧结金刚石超薄切割片的制备
金属基胎体组分和含量如下：
钴粉 74%
铜粉 14%
锡粉 12%
（1）物料混合：三维混料机内，按照配方要求，先加入钴粉、铜粉混合2.5个小时，然后加入锡粉，混合25分钟，最后加入金刚石混合80分钟，得到混合均匀的物料；金刚石100g、金属胎体900g；
（2）压制成型：将步骤（1）中的物料投料压制，室温施加压力4.5吨/cm2，保压6秒，从而制得冷压坯体；
（3）烧结成型：将步骤（2）中冷压好的坯体连同模具一同放置入烧结炉内，升温速率35℃/min，升温至最终烧结温度850℃，保温15分钟，随炉冷却至室温取出，去毛刺后常规加工至图纸要求尺寸精度，得到QFN用金属烧结金刚石超薄切割片。
按照本发明方法制备的划片刀采用高钴配方，钴具有易磨性，结合铜、锡，具有一定的锋利性，同时和金刚石磨料具有较好的亲和力，采用细粒度的方式，多采用800#-400#金刚石微粉作为磨料，从实际结果来看，在保证同等切割质量的情况下，寿命可以提升50%-80%，有效降低成本。
Claims (10)
1.一种QFN用金属烧结金刚石超薄切割片，其特征在于，所述QFN用金属烧结金刚石超薄切割片的制备方法为，将金属胎体、金刚石混合，得到物料；所述物料依次经过冷压、烧结、内孔和外圆加工、双端面减薄加工，得到QFN用金属烧结金刚石超薄切割片。
2.根据权利要求1所述QFN用金属烧结金刚石超薄切割片，其特征在于，所述金属胎体由钴粉、铜粉以及锡粉组成。
3.根据权利要求2所述QFN用金属烧结金刚石超薄切割片，其特征在于，金属胎体中，钴粉的质量百分数为70～80%，铜粉的质量百分数为10～20%，余量为锡粉。
4.根据权利要求3所述QFN用金属烧结金刚石超薄切割片，其特征在于，金属胎体中，钴粉的质量百分数为72～78%，铜粉的质量百分数为12～18%，余量为锡粉。
5.根据权利要求4所述QFN用金属烧结金刚石超薄切割片，其特征在于，金属胎体中，钴粉的质量百分数为74～76%，铜粉的质量百分数为13～16%，余量为锡粉。
6.根据权利要求1所述QFN用金属烧结金刚石超薄切割片，其特征在于，金刚石的粒度为800#～400#。
7.权利要求1所述QFN用金属烧结金刚石超薄切割片的制备方法，其特征在于，将金属胎体、金刚石混合，得到物料；所述物料依次经过冷压、烧结、内孔和外圆加工、双端面减薄加工，得到QFN用金属烧结金刚石超薄切割片。
8.根据权利要求7所述QFN用金属烧结金刚石超薄切割片的制备方法，其特征在于，将铜粉、钴粉混合1～3小时，然后加入锡粉，混合20～45分钟，再加入金刚石，混合30～90分钟，得到物料。
9.根据权利要求7所述QFN用金属烧结金刚石超薄切割片的制备方法，其特征在于，冷压的压力为3.5～4.5吨/cm2，时间为3～7秒；烧结的升温速率为35～40℃/min，最终烧结温度为750～850℃，时间为5～20分钟。
10.权利要求1所述QFN用金属烧结金刚石超薄切割片在制备QFN材料切割工具中的应用。
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2021
- 2021-12-31 CN CN202111669109.0A patent/CN114472895B/zh active Active
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