[发明专利]一种芯片划切用多孔质超薄砂轮及其制备方法

说明书

本发明提供一种芯片划切用多孔质超薄砂轮及其制备方法，超薄砂轮由超硬磨料和金属基胎体组成，超硬磨料包括金刚石、立方氮化硼，金属基胎体为Ti‑Al基合金，超薄砂轮上的多孔结构是利用由Ti/Al元素间扩散速率差引起的柯肯达尔效应反应生成；制备方法包括物料制备、冷压成型、烧结成型和机械加工；所述烧结成型由造孔、性能调节两个烧结工序组成，造孔工序的烧结条件为600～700℃、10～240min，性能调节工序的烧结条件为750～1100℃、5～120min。本发明利用Ti元素和超硬磨料的互扩散来实现化学键合，以提高磨粒把持力，使超薄砂轮可进一步减薄；利用Ti/Al元素间的柯肯达尔效应引入多孔结构来改善超薄砂轮的自锐能力，以提高芯片的划切质量，并且不需要添加造孔剂等材料以降低生产成本。

【技术领域】

本发明涉及芯片划切砂轮工具的制造技术领域，具体涉及一种芯片划切用多孔质超薄砂轮及其制备方法。

【背景技术】

超薄砂轮是半导体行业中晶圆划切的重要工具，其划切质量直接影响芯片的成品率和使用性能，承担着前面多道工序的经济成本。随着半导体芯片的小型化、大容量化，芯片之间的切割空间越来越小，这将大大提高对超薄砂轮厚度和强度的技术要求。超薄砂轮的结合剂主要分为树脂、陶瓷、金属三大类，金属结合剂由于其性能调节区域大，能够避免树脂结合剂强度低、耐热性差和陶瓷结合剂脆性易断、难以减薄等问题，成为目前较广泛的结合剂种类。电铸金属超薄砂轮利用电沉积成型，能够制备出0.015mm的超薄砂轮，但由于通过机械包埋方式固结超硬磨料导致其磨粒把持力低、出露度小；烧结金属超薄砂轮已经发展出了Cu基、Co基、Fe基等多种金属结合剂种类，在制备厚度＜0.1mm的超薄砂轮时，Cu基结合剂由于较好的力学性能得到普遍性的应用，然而Cu基结合剂也是依靠机械包埋方式来把持超硬磨料。由于机械包埋磨料必须保证有足够的包覆厚度，超薄砂轮的继续减薄难以进行；另一方面，Cu基结合剂往往需要通过提高金属结合剂的致密度来提高机械包埋磨料的连接强度，致密的胎体降低了超薄砂轮的自锐能力，导致无法进一步提高划切质量。

为解决以上问题，本发明选择Ti-Al基高强度合金作为金属超薄砂轮的结合剂，利用Ti元素和超硬磨料的互扩散来实现化学键合，以提高磨粒把持力，解决超薄砂轮无法进一步减薄的瓶颈问题；另一方面，利用Ti/Al元素间的柯肯达尔效应引入多孔结构来改善超薄砂轮的自锐能力，以提高芯片划切质量，并且不需要添加造孔剂等材料以降低生产成本。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题，在于提供一种芯片划切用多孔质超薄砂轮及其制备方法，其利用Ti元素和超硬磨料的互扩散来实现化学键合，以提高磨粒把持力，使超薄砂轮可进一步减薄；利用Ti/Al元素间的柯肯达尔效应引入多孔结构来改善超薄砂轮的自锐能力，以提高芯片的划切质量，并且不需要添加造孔剂等材料以降低生产成本。

本发明是这样实现的：

一种芯片划切用多孔质超薄砂轮，由超硬磨料和金属基胎体组成，所述超薄砂轮为多孔结构；所述超硬磨料包括金刚石或立方氮化硼；所述金属基胎体为Ti-Al基合金。

进一步地，所述多孔结构是利用由Ti/Al元素间扩散速率差引起的柯肯达尔效应反应生成。

进一步地，所述超硬磨料占所述超薄砂轮的体积含量比为2.5～75％，所述超硬磨料粒径为1～40μm。

进一步地，所述Ti-Al基合金中金属Al的质量比为5～40％，金属Ti含量为余量，所述金属Al和金属Ti的粉末粒径为1～15μm。

进一步地，一种芯片划切用多孔质超薄砂轮的制备方法，所述方法步骤如下：

(1)物料制备：首先精确称量Ti粉、Al粉和超硬磨料微粉，放入三维涡流式混料机进行物料混合3～5小时，然后过100～200目筛网；接着按混合物料5～15％质量比加入胶水，搅拌混合至没有大结块，然后放入烘干箱8～10小时；最后再将烘干后的物料过100～200目筛网；