[发明专利]QFN封装器件切割用金属烧结型金刚石锯刀制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及超硬材料工具制造领域，特别涉及QFN封装器件切割用金属烧结型金刚石锯刀制备方法。

背景技术

QFN封装是当今半导体高端封装测试领域内的主流技术之一，已广泛用于无线、便携、手提数字电子产品及光电子产品等IC芯片的后封装，使其在朝着减小外形尺寸、增强散热能力、提高电学性能的发展方向上优势尽显。

QFN封装基板是由铜引导框架与高分子聚合物注塑模压而成，其内包封了一个或多个以堆叠或平铺排布的芯片晶粒及其相关的互连引线，总体厚度在0.8-1.0mm范围内。其中铜引导框厚约0.2mm且通常表面覆镀0.02mm厚的锡或镍合金，聚合物厚度为0.6-0.8mm并由环氧树脂填充碳化硅颗粒构成。

IC芯片经QFN形式封装后，为能获得在终端设备上的应用，必须进行每个独立功能芯片的单体化分割加工，这是高端封测产业迄今不可逾越的一道工序。锯式切割是当前执行此工序的主导方法，其中金刚石锯刀具有不可替代的作用。

业界目前普遍使用树脂基金刚石锯刀切割QFN封装芯片。基于芯片终端应用的要求，在线切割质量除要求上、下面的正方度及倾斜度等指标在设定范围内，关键是在厚度方向上铜引线的纵向突出量(Burr毛刺)和侧向延展量(Smear拖尾)应严格控制。为此树脂基锯刀使用的工况条件基本设定为进给速度在35mm/s、主轴转速在25Krpm以下。超过上述设定，轻则导致芯片切割质量不合格，重则促使锯刀过度磨损甚至引起异常崩断，特别当基板进给速度提高时，锯刀断裂倾向增大，严重制约了切割效率的提升。

从行业目前的应用状况看，在满足芯片切割质量的在线工况条件下，树脂基锯刀的有效切割长度大致在千米以内，有的甚至不足半数，表现出较大的波动，远未到达业内预期的使用效果。

综上树脂基锯刀受自身料性及生产工艺所限，在提高切割效率和延长使用寿命方面难有更大的开发空间，因此有必要寻求它的替代产品，并探索新型锯刀的配方构成体系及与之相适应制备技术。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供QFN封装器件切割用金属烧结型金刚石锯刀制备方法，制备的金属烧结型金刚石锯刀具有强度高、使用寿命长、切割质量好的优点，其制备方法具有工艺流程简单、产品质量稳定的特点。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

QFN封装器件切割用金属烧结型金刚石锯刀制备方法，按以下步骤进行：

(1)组成设计与配制

按照95-98重量份的金属粉末和2-5重量份的无机填料的配比配制金属基胎体组成，金属粉末包括25-38重量份的Cu、3-8重量份的Sn和55-68重量份的Co，无机填料包括1-4重量份的SiC和1-4重量份的Al₂O₃；将上述混合料置于混料机中湿混搅拌3-5h使其均匀化，然后加入经过筛分除垢的金刚石颗粒，搅拌2-3h后获得成份均匀及金刚石均布的混合料，金刚石颗粒的体积百分浓度为45-78％，粒度为25-75μm；金属粉末粒度为325-400目；

(2)冷压预成形

将上述混合料均匀布于钢模磨具中，封盖后放于压机的压板上，提升至与上压板接触并施加50-75MPa的压力并保压2-3s制得成形压坯，然后将成形压坯置于石墨模具中；

(3)热压烧结

将热压模具连同工件整体移入烧结炉内，按模压压力25-35MPa、升温速率50-70℃/min、烧结温度600-800℃，保温保压时间6-8min设置烧结工艺参数，通过热压烧结工艺制备金属烧结金刚石锯刀毛坯，最后卸载空冷至室温；

(4)加工成型

外形切割：锯刀毛坯去除毛刺后利用慢走丝机床将其内孔、外圆加工到所需尺寸以满足装配需要；

厚度减薄：利用双面磨床以游离SiC磨料减薄锯刀毛坯到要求的厚度，最终制得满足尺寸要求的金刚石锯刀。

与业界通用的QFN封装器件切割用树脂基金刚石锯刀的制备方法相比较，通过热压烧结技术制备金属基金刚石锯刀具有工艺流程简单、产品质量稳定的特点。藉助热压烧结工艺优势，经化学反应在金属和金刚石之间形成牢固的界面冶金结合，增强胎体对金刚石颗粒的把持力，使磨粒在切割加工期间不易过早脱落，从而有效的提高了金属基金刚石锯刀的使用寿命。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

QFN封装器件切割用金属烧结型金刚石锯刀制备方法，按以下步骤进行：

(1)组成设计与配制