1.本发明属于半导体制造技术领域，涉及一种半导体塑封基板研磨用多孔陶瓷基研磨块及其制造方法。
背景技术：
2.半导体封测主要工序为晶圆减薄(wafer back grinding)、晶圆切割(wafer saw)、晶片粘接(die attach)、引线键合(wire bond)、塑封(compound molding)、塑封体研磨(compound grinding)、塑封切割(compoundsingulation)、打标(marking)、测试(testing)等工序。其中塑封体研磨基本方法为，将专用的磨轮安装在全自动精密研磨机上，用磨轮将塑封体背面多余的材料按照要求磨掉，达到所期望的厚度，同时保证研磨面的表面粗糙度及光洁度。由于塑封材料型号与厚度的不同，在线研磨条件异常苛刻，研磨质量指标要求极高。
3.目前，该类研磨产品几乎全部依赖进口，塑封体研磨轮基本上由日本与韩国制造商所垄断，其中日本的disco公司占有90％以上的市场份额，在全球市场占有绝对主导与统治地位，韩国suhwoo公司约占10％市场份额，国内磨轮企业基本上未涉足半导体塑封体研磨领域，其原因是半导体封装技术门槛高，并且行业信息相对较闭塞，制造商很少跨行投入。
4.塑封体研磨用磨轮由国外公司垄断，技术严密封锁。磨轮基本结构为研磨块和
铝合金基体，其中研磨块是磨轮的核心，真正地参与磨削，它是一种陶瓷基金刚石
复合材料，金刚石是真正的磨削体，陶瓷结合剂负责把持金刚石，磨轮在研磨过程中金刚石颗粒需快速出露，如何保证“有效出露的金刚石在变钝之前不脱落，而在自身磨削功能衰退后能够快速脱落，伴随着又能不断地有新的金刚石颗粒快速裸露出来，形成金刚石
‘
脱落-出露’的一种动态平衡状态，即在磨轮研磨过程中，实现基体匹配磨损与金刚石持续自锐的能力”是业内研究的热点与难点。
5.普遍采用的方法是陶瓷结合剂中造孔，目前业内造孔剂主要有核桃壳粉、亚克力球等通过烧结可以挥发的物质，通过高温烧结挥发后，形成多孔陶瓷结构。这种方法的主要问题是在烧结过程中产生气体，气体在扩散过程中容易在基体中形成微裂纹与变形，对后续产品稳定性造成不利影响。
技术实现要素：
6.为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种半导体塑封基板研磨用多孔陶瓷基研磨块及其制造方法，造孔过程对基体不产生不利影响，保证了产品的稳定性与一致性。
7.为解决上述性能问题，本发明采用的技术方案是：
8.一种半导体塑封基板研磨用多孔陶瓷基研磨块，由包含质量百分比分别为35-50％陶瓷结合剂、35-50％金刚石粉体、10-20％铝球造孔剂和5-10％辅助剂，经混料、压制
50％陶瓷结合剂、35-50％金刚石粉体、10-20％铝球造孔剂和5-10％辅助剂，经混料、压制成型、热处理和烧结后制成；当温度上升至660℃后，铝球造孔剂逐步熔化，逐步渗入旁边陶瓷结合剂中，随着保温时间的延长，铝液逐渐氧化成
氧化铝固体。
27.所述铝球造孔剂粒度为30-100μm，所述辅助剂为糊精水溶液或聚丙烯酰胺水溶液。
28.以下通过实施例说明本发明制备过程：
29.实施例1
30.本发明半导体塑封基板研磨用多孔陶瓷基研磨块的制造方法，包括以下步骤：
31.1)烘干：将所需的陶瓷结合剂、金刚石粉体、铝球造孔剂等原料置于干燥箱中，温度设定为300℃，保温时间1小时；
32.2)过筛：筛分前先用超声波清洗机清洗筛网，清洗30分钟，清洗一次，筛网型号比所选用金刚石粒度的大两个标准等级，将金刚石粉体在
振动筛分机上进行过筛，筛分3次，保证去除金刚石原料中的大颗粒金刚石；
33.3)配料：用电子天平按照质量百分比称量35％陶瓷结合剂、35％金刚石、20％铝球造孔剂、10％辅助剂。其中铝球造孔剂粒度为30-100μm；辅助剂为糊精水溶液。
34.4)混料：将已称量好的原料装入混料罐体中，拧紧瓶盖，将混料罐放入三维混料机中，锁紧，机混12小时。
35.5)压制成型：将混好的原料，按要求称量，将称量好的原料倒入研磨块成型模具中，在气动、电动或者液压动力压机上压制成型，压力60mpa，保压时间0.5分钟，脱模后取出研磨块。调整压制工艺参数，是解决提高磨轮寿命的有效方法之一。
36.6)热处理：将压制好的研磨块置于干燥箱中，设定温度100℃，保温时间为6小时；
37.7)去毛边：手工去除研磨块表面碎屑、毛边。
38.8)烧结：将研磨块置于电阻箱式烧结炉，设定参数，升温速率2℃/分钟，升温至300℃时保温4小时，之后升温速率为5℃/分钟，升温至700℃时，保温30小时，之后随炉冷却，冷却至50℃以下打开炉门，取出研磨块。当温度上升至660℃后，铝球逐步熔化，逐步渗入旁边陶瓷结合剂中，随着保温时间的延长，铝液逐渐氧化成氧化铝固体。
39.实施例2
40.本发明半导体塑封基板研磨用多孔陶瓷基研磨块的制造方法，包括以下步骤：
41.1)烘干：将所需的陶瓷结合剂、金刚石粉体、铝球造孔剂等原料置于干燥箱中，温度设定为50℃，保温时间5小时；
42.2)过筛：筛分前先用超声波清洗机清洗筛网，清洗30分钟，清洗一次，筛网型号比所选用金刚石粒度的大两个标准等级，将金刚石粉体在振动
筛分机上进行过筛，筛分3次，保证去除金刚石原料中的大颗粒金刚石；
43.3)配料：用电子天平按照质量百分比称量50％陶瓷结合剂、35％金刚石、10％铝球造孔剂、5％辅助剂。其中铝球造孔剂粒度为30-100μm；辅助剂为聚丙烯酰胺水溶液。
44.4)混料：将已称量好的原料装入混料罐体中，拧紧瓶盖，将混料罐放入三维混料机中，锁紧，机混4小时。
45.5)压制成型：将混好的原料，按要求称量，将称量好的原料倒入研磨块成型模具中，在气动、电动或者液压动力压机上压制成型，压力30mpa，保压时间5分钟，脱模后取出研
磨块。调整压制工艺参数，是解决提高磨轮寿命的有效方法之一。
46.6)热处理：将压制好的研磨块置于干燥箱中，设定温度60℃，保温时间为10小时；
47.7)去毛边：手工去除研磨块表面碎屑、毛边。
48.8)烧结：将研磨块置于电阻箱式烧结炉，设定参数，升温速率1℃/分钟，升温至200℃时保温8小时，之后升温速率为2℃/分钟，升温至750℃时，保温10小时，之后随炉冷却，冷却至50℃以下打开炉门，取出研磨块。当温度上升至660℃后，铝球逐步熔化，逐步渗入旁边陶瓷结合剂中，随着保温时间的延长，铝液逐渐氧化成氧化铝固体。
49.实施例3
50.本发明半导体塑封基板研磨用多孔陶瓷基研磨块的制造方法，包括以下步骤：
51.1)烘干：将所需的陶瓷结合剂、金刚石粉体、铝球造孔剂等原料置于干燥箱中，温度设定为250℃，保温时间3小时；
52.2)过筛：筛分前先用超声波清洗机清洗筛网，清洗30分钟，清洗一次，筛网型号比所选用金刚石粒度的大两个标准等级，将金刚石粉体在振动筛分机上进行过筛，筛分3次，保证去除金刚石原料中的大颗粒金刚石；
53.3)配料：用电子天平按照质量百分比称量45％陶瓷结合剂、37％金刚石、12％铝球造孔剂、6％辅助剂。其中铝球造孔剂粒度为30-100μm；辅助剂为聚丙烯酰胺水溶液。
54.4)混料：将已称量好的原料装入混料罐体中，拧紧瓶盖，将混料罐放入三维混料机中，锁紧，机混8小时。
55.5)压制成型：将混好的原料，按要求称量，将称量好的原料倒入研磨块成型模具中，在气动、电动或者液压动力压机上压制成型，压力40mpa，保压时间3分钟，脱模后取出研磨块。调整压制工艺参数，是解决提高磨轮寿命的有效方法之一。
56.6)热处理：将压制好的研磨块置于干燥箱中，设定温度50℃，保温时间为8小时；
57.7)去毛边：手工去除研磨块表面碎屑、毛边。
58.8)烧结：将研磨块置于电阻箱式烧结炉，设定参数，升温速率1.5℃/分钟，升温至250℃时保温6小时，之后升温速率为3℃/分钟，升温至730℃时，保温20小时，之后随炉冷却，冷却至50℃以下打开炉门，取出研磨块。当温度上升至660℃后，铝球逐步熔化，逐步渗入旁边陶瓷结合剂中，随着保温时间的延长，铝液逐渐氧化成氧化铝固体。
59.实施例4
60.本发明半导体塑封基板研磨用多孔陶瓷基研磨块的制造方法，包括以下步骤：
61.1)烘干：将所需的陶瓷结合剂、金刚石粉体、铝球造孔剂等原料置于干燥箱中，温度设定为200℃，保温时间4小时；
62.2)过筛：筛分前先用超声波清洗机清洗筛网，清洗30分钟，清洗一次，筛网型号比所选用金刚石粒度的大两个标准等级，将金刚石粉体在振动筛分机上进行过筛，筛分3次，保证去除金刚石原料中的大颗粒金刚石；
63.3)配料：用电子天平按照质量百分比称量35％陶瓷结合剂、50％金刚石、10％铝球造孔剂、5％辅助剂。其中铝球造孔剂粒度为30-100μm；辅助剂为聚丙烯酰胺水溶液。
64.4)混料：将已称量好的原料装入混料罐体中，拧紧瓶盖，将混料罐放入三维混料机中，锁紧，机混7小时。
65.5)压制成型：将混好的原料，按要求称量，将称量好的原料倒入研磨块成型模具
中，在气动、电动或者液压动力压机上压制成型，压力50mpa，保压时间4分钟，脱模后取出研磨块。调整压制工艺参数，是解决提高磨轮寿命的有效方法之一。
66.6)热处理：将压制好的研磨块置于干燥箱中，设定温度70℃，保温时间为9小时；
67.7)去毛边：手工去除研磨块表面碎屑、毛边。
68.8)烧结：将研磨块置于电阻箱式烧结炉，设定参数，升温速率2℃/分钟，升温至280℃时保温7小时，之后升温速率为4℃/分钟，升温至700℃时，保温20小时，之后随炉冷却，冷却至50℃以下打开炉门，取出研磨块。当温度上升至660℃后，铝球逐步熔化，逐步渗入旁边陶瓷结合剂中，随着保温时间的延长，铝液逐渐氧化成氧化铝固体。
69.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。技术特征：
1.一种半导体塑封基板研磨用多孔陶瓷基研磨块，其特征在于：由包含质量百分比分别为35-50％陶瓷结合剂、35-50％金刚石粉体、10-20％铝球造孔剂和5-10％辅助剂，经混料、压制成型、热处理和烧结后制成；所述铝球造孔剂粒度为30-100μm。2.如权利要求1所述的一种半导体塑封基板研磨用多孔陶瓷基研磨块，其特征在于：所述辅助剂为糊精水溶液或聚丙烯酰胺水溶液。3.如权利要求1所述的一种半导体塑封基板研磨用多孔陶瓷基研磨块的制造方法，其特征在于包括以下步骤：1)烘干：将所需的陶瓷结合剂、金刚石粉体、铝球造孔剂置于干燥箱中烘干；2)过筛：选择比所选用金刚石粒度大两个标准等级的筛网，将金刚石粉体在振动筛分机进行多次过筛，去除金刚石原料中的大颗粒金刚石颗粒；3)配料：按质量百分比称取35-50％陶瓷结合剂、35-50％金刚石粉体、10-20％铝球造孔剂和5-10％辅助剂，装入混料罐体放入三维混料机中充分混合；4)压制成型：按要求称量混好的原料，倒入研磨块成型模具中，在压机上压制成型，设定压力为30-60mpa，保压时间0.5-5小时，脱模后取出研磨块；6)热处理：将压制好的研磨块置于干燥箱中在60-100℃，保温6-10小时；7)去毛边、烧结：热处理后去除研磨块表面碎屑和毛边，然后将研磨块置于烧结炉中以1-2℃/分钟升温至200-300℃保温4-8小时，之后以2-5℃/分钟升温至700-750℃时保温10-30小时，随炉冷却至50℃以下取出研磨块。4.如权利要求3所述的一种半导体塑封基板研磨用多孔陶瓷基研磨块的制造方法，其特征在于：所述步骤1)中烘干温度设定为50-300℃，保温时间1-5小时。5.如权利要求3所述的一种半导体塑封基板研磨用多孔陶瓷基研磨块的制造方法，其特征在于：所述步骤3)中混合时间为4-12小时。
技术总结
本发明公开一种半导体塑封基板研磨用多孔陶瓷基研磨块及其制造方法，多孔陶瓷基研磨块由包含质量百分比分别为35-50％陶瓷结合剂、35-50％金刚石粉体、10-20％铝球造孔剂和5-10％辅助剂，经混料、压制成型、热处理和烧结后制成；采用铝球造孔剂，在烧结过程当温度升至铝熔点(660℃)之上，铝球逐步熔化，熔化的液体逐步渗入旁边陶瓷结合剂的缝隙中，铝球原来的位置变为圆形孔，随着保温时间的延长，铝液逐渐氧化成氧化铝固体，铝球原理所占的位置变成空心孔，达到造孔的目的，而且在整个过程中不产生气体，避免现有技术中造孔剂造成的变形、开裂等衍生问题，保证了产品品质的稳定性与一致性。与一致性。
技术研发人员：殷攀峰
受保护的技术使用者：西安易星
新材料有限公司
技术研发日：2021.12.21
技术公布日：2022/4/26
声明：
“半导体塑封基板研磨用多孔陶瓷基研磨块及其制造方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：西安易星新材料有限公司
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2024年12月20日 ~ 22日 
