CN115533768A - 一种用于切割bga封装的含有金属结合剂的金刚石切割片的制备方法 - Google Patents

一种用于切割bga封装的含有金属结合剂的金刚石切割片的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于切割BGA封装的含有金属结合剂的金刚石切割片的制备方法，其结合剂由粒径10～30μm的金属粉末、陶瓷粉末组成，金刚石粒度为50～100μm，浓度为30～80％，注射成型剂由聚乙烯、巴西棕榈蜡和硬脂酸组成。本发明经过粉末混炼、注射成型、脱脂处理、热压烧结等工序，制备出厚度0.3mm，厚度精度为±0.005mm的金属基金刚石切割片，其能有效降低侧边磨损和径向磨损量，具有加工精度高、锋利、使用寿命长等特点，产品成品率达到95％以上，使用寿命大于3000m。

Description

一种用于切割BGA封装的含有金属结合剂的金刚石切割片的 制备方法
本发明是申请号：201711368160.1发明名称：一种切割BGA封装用金属结合剂金刚石切割片制备方法申请人：西安锐凝超硬工具科技有限公司的分案申请
技术领域
本发明属于磨料磨具制造领域，具体涉及一种用于切割BGA封装的含有金属结合剂的金刚石切割片的制备方法。
背景技术
BGA封装(球栅阵列封装)是在封装体基板的底部制作阵列焊球作为电路的I/O端与印刷线路板(PCB)互接。其封装流程中的关键步骤是保证切割成形后的封装芯片尺寸满足一定的公差要求。现常用的电镀切割片和树脂切割片因为侧边磨损和整体磨损快的问题导致加工产品成品率低，使用寿命短。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能有效保持BGA封装切割质量且使用寿命较长的用于切割BGA封装的含有金属结合剂的金刚石切割片的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
(1)粉末混炼：将金刚石粉末按30-80％的体积比加入到金属、陶瓷混合物粉末中得混合料，然后再将混合料按60％的体积比加入到注射成形剂中得原料；
其中金属、陶瓷混合物粉末由粒径10-30μm的30-35％Cu、10-20％Ni、30-35％CuSn20金属粉末和粒径5-30μm的8-10％Al2O3、10-12％SiC的陶瓷粉末组成；
所述金刚石粉末的粒度为50-100μm；
所述注射成型剂由聚乙烯、巴西棕榈蜡和硬脂酸按40：50：10的质量比混合；
(2)注射成型：将原料在注射成型机上以15-18kg/cm2的压力压制出厚度为0.45-0.55mm的毛坯；
(3)脱脂处理：在450-500℃进行脱脂处理；
(4)热压处理：将脱脂后的毛坯置于石墨模具中在15MPa压力下自室温以20℃/min升温速度升温到560-580℃保温烧结2.5-3min，然后以45-60℃/min冷却速度冷却至室温得到厚度为0.2-0.3mm，厚度精度为±0.005mm的金刚石切割片。
本发明另一目的还在于，提供了采用上述用于切割BGA封装的含有金属结合剂的金刚石切割片的制备方法制备而成的金刚石切割片。
本发明采用金属结合剂，通过注射成型、热压烧结等工艺方式，制备出一种能有效保持BGA封装切割质量且使用寿命较长的厚度0.2-0.3mm的金属结合剂金刚石切割片。所制备的金刚石切割片能有效降低径向及侧边磨损，具有加工精度高、锋利、使用寿命长等特点，产品成品率达到95％以上，使用寿命大于3000m。
具体实施方式
实施例1：
(1)粉末混炼：将粒度为50-100μm的金刚石粉末按30％的体积比加入到金属、陶瓷混合物粉末中得混合料，然后再将混合料按60％的体积比加入到注射成形剂中得原料；
其中金属、陶瓷混合物粉末由粒径10-30μm的30％Cu、20％Ni、30％CuSn20金属粉末和粒径5-30μm的10％Al2O3、10％SiC的陶瓷粉末组成；
所述注射成型剂由聚乙烯、巴西棕榈蜡和硬脂酸按40：50：10的质量比混合；
(2)注射成型：将原料在注射成型机上以15kg/cm2的压力压制出厚度为0.55mm的毛坯；
(3)脱脂处理：在450℃进行脱脂处理；
(4)热压处理：将脱脂后的毛坯置于石墨模具中在15MPa压力下自室温以20℃/min升温速度升温到560℃保温烧结3min，然后以60℃/min冷却速度冷却至室温得到厚度为0.3mm，厚度精度为±0.005mm的金刚石切割片。
用该金刚石切割片在Disco EAD6340K划片机上切割厚度为0.8mm的BGA封装基体，切割参数为：主轴转速30000r/min，进给量100mm/s，结果产品成品率达到98％以上，金刚石切割片寿命为3500m。
实施例2：
(1)粉末混炼：将粒度为50-100μm的金刚石粉末按80％的体积比加入到金属、陶瓷混合物粉末中得混合料，然后再将混合料按60％的体积比加入到注射成形剂中得原料；
其中金属、陶瓷混合物粉末由粒径10-30μm的35％Cu、10％Ni、35％CuSn20金属粉末和粒径5-30μm的8％Al2O3、12％SiC的陶瓷粉末组成；
所述注射成型剂由聚乙烯、巴西棕榈蜡和硬脂酸按40：50：10的质量比混合；
(2)注射成型：将原料在注射成型机上以18kg/cm2的压力压制出厚度为0.45mm的毛坯；
(3)脱脂处理：在500℃进行脱脂处理；
(4)热压处理：将脱脂后的毛坯置于石墨模具中在15MPa压力下自室温以20℃/min升温速度升温到570℃保温烧结2.5min，然后以45℃/min冷却速度冷却至室温得到厚度为0.3mm，厚度精度为±0.005mm的金刚石切割片。
用该金刚石切割片在Disco EAD6340K划片机上切割厚度为0.8mm的BGA封装基体，切割参数为：主轴转速30000r/min，进给量100mm/s，结果产品成品率达到95％以上，金刚石切割片寿命为3000m。
实施例3：
(1)粉末混炼：将粒度为50-100μm的金刚石粉末按60％的体积比加入到金属、陶瓷混合物粉末中得混合料，然后再将混合料按60％的体积比加入到注射成形剂中得原料；
其中金属、陶瓷混合物粉末由粒径10-30μm的33％Cu、15％Ni、32％CuSn20金属粉末和粒径5-30μm的9％Al2O3、11％SiC的陶瓷粉末组成；
所述注射成型剂由聚乙烯、巴西棕榈蜡和硬脂酸按40：50：10的质量比混合；
(2)注射成型：将原料在注射成型机上以16.5kg/cm2的压力压制出厚度为0.50mm的毛坯；
(3)脱脂处理：在480℃进行脱脂处理；
(4)热压处理：将脱脂后的毛坯置于石墨模具中在15MPa压力下自室温以20℃/min升温速度升温到580℃保温烧结2.5min，然后以55℃/min冷却速度冷却至室温得到厚度为0.3mm，厚度精度为±0.005mm的金刚石切割片。
用该金刚石切割片在Disco EAD6340K划片机上切割厚度为0.8mm的BGA封装基体，切割参数为：主轴转速30000r/min，进给量100mm/s，结果产品成品率达到96％以上，金刚石切割片寿命为3300m。
综合评价三项实例结果，均能够满足产品技术要求。但从综合性能指标及生产实际来考虑，第一种实例方案效果最佳。

Claims (9)

1.一种用于切割BGA封装的含有金属结合剂的金刚石切割片的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)粉末混炼：将金刚石粉末加入到金属、陶瓷混合物粉末中得混合料，然后再将混合料加入到注射成型剂中得原料；
(2)注射成型：将原料在注射成型机上压制出毛坯；
(3)脱脂处理；
(4)热压处理：将脱脂后的毛坯置于石墨模具中保温烧结2.5-3min，然后冷却至室温，得到金刚石切割片。
2.根据权利要求1所述的用于切割BGA封装的含有金属结合剂的金刚石切割片的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，金刚石粉末为30-80％的体积比，混合料为60％的体积比。
3.根据权利要求1或2所述的用于切割BGA封装的含有金属结合剂的金刚石切割片的制备方法，其特征在于，金属、陶瓷混合物粉末由粒径10-30μm的30-35％Cu、10-20％Ni、30-35％CuSn20金属粉末和粒径5-30μm的8-10％Al2O3、10-12％SiC的陶瓷粉末组成。
4.根据权利要求1所述的用于切割BGA封装的含有金属结合剂的金刚石切割片的制备方法，其特征在于，所述金刚石粉末的粒度为50-100μm。
5.根据权利要求1所述的用于切割BGA封装的含有金属结合剂的金刚石切割片的制备方法，其特征在于所述注射成型剂包括聚乙烯、巴西棕榈蜡和硬脂酸，优选的，聚乙烯、巴西棕榈蜡和硬脂酸按40：50：10的质量比混合。
6.根据权利要求1所述的用于切割BGA封装的含有金属结合剂的金刚石切割片的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将原料在注射成型机上以15-18kg/cm2的压力压制出厚度为0.45-0.55mm的毛坯。
7.根据权利要求1所述的用于切割BGA封装的含有金属结合剂的金刚石切割片的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在450-500℃进行脱脂处理。
8.根据权利要求1所述的用于切割BGA封装的含有金属结合剂的金刚石切割片的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将脱脂后的毛坯置于石墨模具中在15MPa压力下自室温以20℃/min升温速度升温到560-580℃保温烧结2.5-3min，然后以45-60℃/min冷却速度冷却至室温，得到厚度为0.3mm，厚度精度为±0.005mm的金刚石切割片。
9.一种用于切割BGA封装的含有金属结合剂的金刚石切割片，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述方法制备而成。
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