CN102189278A - 切削刀具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种切削刀具，该切削刀具能够抑制高速旋转时的曲折行进的发生，并且不会使被加工物或切削刀具自身破损。切削刀具安装在切削装置的主轴的前端部，并至少具有：圆形基座，其在一面侧一体地形成有圆形轮毂；和切削刃，其形成在上述圆形基座的作为与上述圆形轮毂相反的一侧的另一面侧的外周部上，该切削刀具的特征在于，上述圆形基座形成为：当该圆形基座被安装于上述主轴的前端部并高速旋转时，上述一面侧的离心力与作为该一面侧的相反面的上述另一面侧的离心力平衡。

Description

切削刀具

技术领域

本发明涉及一种切削刀具，其安装于切削装置的主轴，用于对被加工物进行切削。

背景技术

关于一般被称为切割机的切削装置，在主轴的前端安装支座凸缘，在该支座凸缘安装具有薄切削刃的切削刀具并利用螺母进行固定，该切削装置使用于这样的领域：将形成有IC(Integrated Circuit：集成电路)或者LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路)等的硅晶片、形成有光波导等的铌酸锂(LN)等的陶瓷基板、树脂基板、玻璃板等切断，从而分割成一个个LSI芯片、电子器件或者光器件。

在使用于切削装置的切削刀具中，有被称为轮毂刀具的切削刀具。该轮毂刀具通过在圆形基座的外周电沉积切削刃而构成，其中，上述圆形基座具有为了容易把持(handling)而形成的圆形轮毂，上述切削刃通过将金刚石磨粒分散在镍母材中而形成。

将这样的切削刀具安装于主轴，并使切削刀具与主轴一起以大约20000～60000rpm的速度旋转，来切削晶片等被加工物，从而分割成一个个的器件等。

由于利用切削刀具进行的切削是通过细微的脆性破坏来完成的，所以在切削过的被加工物的外周会产生被称为崩碎(chipping)的微米级的细微缺口。由于这样的缺口有可能会降低被加工物的特性和抗弯强度等，因此希望将缺口抑制得尽可能小。一般来说，当使切削刀具高速旋转时，每1个磨粒的工作量减少，因此抑制了所产生的缺口的大小。

专利文献1：日本特开2009-206362号公报

另一方面，当使切削刀具高速旋转时，切削刀具因离心力而向切削刀具的外周方向伸长。然而，轮毂刀具的切削刃呈环状地形成于圆形基座的一侧面外周部，轮毂刀具的形状形成为圆形轮毂侧和切削刃侧不对称。

由此，当使轮毂刀具高速旋转时，切削刃部分的伸长量比具有圆形轮毂的基座部分的伸长量要大，其结果为，产生了切削刃向基座侧倾倒的现象。这样的现象虽然也与切削刀具的种类有关，但在60000rpm以上的高速旋转中特别明显。

如果在切削刃向基座侧倾倒的状态下进行切削，则会产生以下问题：发生由加工载荷的偏置所引起的崩碎的增大或切削刀具的曲折行进(蛇行)等，进而会使切削刀具或被加工物破损。

发明内容

本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于提供一种抑制切削时的曲折行进的发生、不会使被加工物或切削刀具自身破损的切削刀具。

根据本发明，提供一种切削刀具，该切削刀具安装在切削装置的主轴的前端部，并且该切削刀具至少具有：圆形基座，该圆形基座在一面侧一体地形成有圆形轮毂；和切削刃，该切削刃形成在上述圆形基座的作为与上述圆形轮毂相反的一侧的另一面侧的外周部，上述切削刀具的特征在于，上述圆形基座形成为：当该圆形基座被安装于上述主轴的前端部并高速旋转时，上述一面侧的离心力与作为该一面侧的相反面的上述另一面侧的离心力平衡。

根据本发明的切削刀具，圆形基座形成为：当切削刀具高速旋转时，形成有圆形轮毂的一面侧的离心力与作为该一面侧的相反面的另一面侧的离心力平衡，由此能够抑制曲折行进的发生，实现高速旋转下的切削加工，能够抑制切削时的崩碎的产生，并且能够防止切削刀具自身的破损。

附图说明

图1是切削装置的概要立体图。

图2是示出经切割带支承于环状框架的半导体晶片的图。

图3是表示将切削刀具安装于主轴的状况的分解立体图。

图4是表示支座凸缘安装结构的另一实施方式的分解立体图。

图5是现有的切削刀具的纵剖视图。

图6是本发明第一实施方式的纵剖视图。

图7是本发明第二实施方式的纵剖视图。

标号说明

2：切削装置；18：卡盘工作台；24：切削构件；26：主轴；28、28A、28B：切削刀具；46：圆形基座；48：圆形轮毂；50：切削刃；64：环状锪孔部；66：圆形锪孔部。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。图1表示能够切割半导体晶片以使其分割成一个个芯片(器件)的本发明实施方式所涉及的切削装置2的外观。

在切削装置2的前表面侧设置有操作构件4，该操作构件4用于由操作员输入加工条件等对装置的指示。在装置上部设置有CRT等显示构件6，该显示构件6显示对操作员的引导画面和由后述摄像构件拍摄到的图像。

如图2所示，在作为切割对象的晶片W的表面，正交地形成有第一间隔道S1和第二间隔道S2，大量器件D由第一间隔道S1和第二间隔道S2划分开来地形成在晶片W上。

晶片W粘贴于作为粘贴带的切割带T，切割带T的外周缘部粘贴于环状框架F。由此，晶片W成为经切割带T支承于框架F的状态，在图1所示的晶片盒8中收纳有多块(例如25块)晶片。晶片盒8载置于能够上下活动的盒升降机9上。

在晶片盒8的后方配设有搬出搬入构件10，该搬出搬入构件10从晶片盒8中搬出切削前的晶片W，并且将切削后的晶片搬入到晶片盒8。在晶片盒8和搬出搬入构件10之间设置有临时放置区域12，临时放置区域12是临时载置作为搬出搬入对象的晶片的区域，在临时放置区域12配设有使晶片W的位置对准固定位置的位置对准构件14。

在临时放置区域12的附近配设有搬送构件16，该搬送构件16具有吸附与晶片W成为一体的框架F并进行搬送的回转臂，搬出至临时放置区域12的晶片W由搬送构件16吸附并搬送至卡盘工作台18上，该晶片W被该卡盘工作台18吸引，并且利用多个固定构件19固定框架F，由此，将晶片W保持在卡盘工作台18上。

卡盘工作台18构成为能够旋转并且能够在X轴方向上往复移动，在卡盘工作台18的X轴方向的移动路径的上方，配设有检测晶片W的应切削间隔道的校准构件20。

校准构件20具有对晶片W的表面进行摄像的摄像构件22，校准构件20能够根据通过摄像获得的图像，通过图案匹配等处理来检测应切削的间隔道。利用摄像构件22获得的图像显示于显示构件6。

在校准构件20的左侧配设有切削构件24，该切削构件24对保持于卡盘工作台18的晶片W实施切削加工。切削构件24与校准构件20构成为一体，并且两者联动地在Y轴方向和Z轴方向移动。

切削构件24构成为在能够旋转的主轴26的前端安装切削刀具28，并且该切削构件24能够在Y轴方向和Z轴方向上移动。切削刀具28位于摄像构件22的X轴方向的延长线上。

参照图3，示出了表示将切削刀具安装于主轴的状况的分解立体图。在主轴单元30的主轴壳体32中，以能够旋转的方式收纳有由未图示的伺服马达旋转驱动的主轴26。主轴26具有锥度部26a和前端小径部26b，在主轴26的前端形成有螺纹孔34。螺纹孔34形成为具有底部的盲孔状。

标号36是支座凸缘，其具有凸台部(凸部)38和与凸台部38一体地形成的固定凸缘40，在凸台部38形成有外螺纹42。而且，支座凸缘36具有安装孔43。

将支座凸缘36的安装孔43经由主轴26的前端小径部26b插到锥度部26a上，并将螺钉44螺合于螺纹孔34并拧紧，由此支座凸缘36被安装到主轴26的锥度部26a。

切削刀具28被称为轮毂刀具，其构成为：在具有圆形轮毂48的圆形基座46的外周电沉积有切削刃50，其中该切削刃50通过将金刚石磨粒分散在镍母材中而形成。

在将切削刀具28安装于主轴26时，将切削刀具28的安装孔52插到支座凸缘36的凸台部38，并将固定螺母54螺合于凸台部38的外螺纹42并拧紧，由此切削刀具28被安装于主轴26。

参照图4，表示支座凸缘36的安装结构的另一实施方式。在本实施方式中，在主轴26的前端小径部26b形成有外螺纹34’。并且，在主轴26的前端形成有中心盲孔33。

在将支座凸缘36安装于主轴26时，将支座凸缘36的安装孔43经主轴26的前端小径部26b插到锥度部26a上，并且将螺母44a螺合于外螺纹34’并拧紧，由此支座凸缘36被安装于主轴26的前端部。

在这样构成的切削装置2中，关于收纳在晶片盒8中的晶片W，利用搬出搬入构件10夹持框架F，将搬出搬入构件10移动向装置后方(Y轴方向)，并在临时放置区域12中解除该夹持，由此晶片W被载置到临时放置区域12。然后，通过使位置对准构件14向彼此靠近的方向移动，从而晶片W被定位于固定的位置。

接着，利用搬送构件16吸附框架F，通过搬送构件16的回转，将与框架F成为一体的晶片W搬送至卡盘工作台18，并由卡盘工作台18保持。然后，使卡盘工作台18在X轴方向移动，使晶片W定位在校准构件20的正下方。

关于在校准构件20检测应切削的间隔道的校准时的图案匹配中所使用的图像，需要在切削前预先获得。因此，当晶片W定位在校准构件20的正下方时，摄像构件22对晶片W的表面进行摄像，并将拍摄到的图像显示在显示构件6。

切削装置2的操作员通过对操作构件4进行操作，来使摄像构件22缓慢地移动，并同时根据需要使卡盘工作台18也移动，由此来搜索成为图案匹配的目标的图案。

当操作员确定了关键图案(key pattern)时，包含该关键图案的图像被存储在切削装置2的控制器所具备的存储器中。此外，利用坐标值等求出该关键图案与间隔道S1、S2的中心线之间的距离，并将该值也存储在存储器中。

接着，通过使摄像构件22移动，来利用坐标值等求出相邻的间隔道与间隔道之间的间隔(间隔道间距)，并将间隔道间距的值也存储在控制器的存储器中。

在沿晶片W的间隔道进行切断时，利用校准构件20进行所存储的关键图案的图像与实际由摄像构件22拍摄而获得的图像之间的图案匹配。

然后，在图案匹配后，通过使切削构件24沿Y轴方向移动相当于关键图案与间隔道的中心线之间的距离的量，来进行将要切削的间隔道与切削刀具28的位置对准。

若在将要切削的间隔道与切削刀具28进行了位置对准的状态下，使卡盘工作台18在X轴方向上移动，并且一边使切削刀具28高速旋转一边使切削构件24下降，则进行了位置对准的间隔道被切削。

每使切削构件24在Y轴方向分度进给相当于存储器中存储的间隔道间距的量时，便进行切削，由此将相同方向的间隔道S1全部切削。然后，在使卡盘工作台18旋转90°之后进行与上述相同的切削，这样间隔道S2也全部被切削，从而分割成一个一个的器件D。

关于完成了切削的晶片W，在使卡盘工作台18在X轴方向移动后，由能够在Y轴方向移动的搬送构件25把持并且搬送至清洗装置27。在清洗装置27中，一边使水从清洗喷嘴喷出一边使晶片W低速旋转(例如300rpm)，由此来清洗晶片。

清洗后，一边使晶片W高速旋转(例如3000rpm)一边使空气从空气喷嘴喷出，以使晶片W干燥，然后由搬送构件16吸附晶片W并返回至临时放置区域12，接着通过搬出搬入构件10使晶片W返回至晶片盒8的原来的收纳场所。

接下来，参照图5至图7，对本发明实施方式所涉及的切削刀具详细地进行说明。参照图5，示出了被称为轮毂刀具的现有的切削刀具28的纵剖视图。关于切削刀具28，圆形基座46在一面侧具有圆形轮毂48，通过在该圆形基座46的另一面侧的外周电沉积切削刃50而构成切削刀具28，其中该切削刃50通过将金刚石磨粒分散在镍母材中而形成。

切削刀具28还具有：安装孔52；形成在圆形基座46的两侧的浅的锪孔部56、58；和将圆形基座46的外周与圆形轮毂48的基部连接起来的环状锥度部60。

锪孔部56、58是为了在将切削刀具28安装到支座凸缘36时减小抵接面积、提高相对于主轴26的安装精度而设置的。参照图5的(A)，很明显切削刀具28的形状形成为圆形轮毂48侧和切削刃50侧左右不对称。

当使切削刀具28以例如60000rpm以上的高速旋转时，切削刀具28借助于离心力向外周方向稍稍伸长。然而，由于切削刀具28形成为左右不对称，因此在高速旋转时切削刃50侧的伸长量比圆形轮毂48侧的伸长量要大，其结果为，如图5的(B)的箭头62所示，产生切削刃50向基座侧倾倒的现象。若在这样的切削刃倾倒的状态下进行切削，则会发生曲折行进。

本发明就是要提供防止这样的切削刃50的倾倒、从而在切削时不会发生曲折行进的切削刀具，下面，参照图6和图7详细说明本发明的实施方式。

参照图6，示出了本发明第一实施方式的切削刀具28A的纵剖视图。关于本实施方式的切削刀具28A，与图5所示的切削刀具28同样地，圆形基座46在一面侧46a具有圆形轮毂48，通过在该圆形基座46的另一面侧46b的外周电沉积切削刃50而构成本实施方式的切削刀具28A，其中该切削刃50通过将金刚石磨粒分散在镍母材中而形成。进而，在圆形基座46的另一面侧46b形成有深度深(例如3mm～5mm)的环状锪孔部64。

通过这样在圆形基座46的形成有切削刃50的另一面侧46b形成深度深的环状锪孔部64，在切削刀具28A高速旋转时，施加于基座46侧和切削刃50侧的离心力大致相等，从而能够在高速旋转时防止切削刃50向基座46侧倾倒，能够抑制曲折行进的发生。因此，能够使用切削刀具28A在高速旋转下进行切削加工，能够抑制切削时的崩碎的产生。

参照图7，示出了本发明第二实施方式的切削刀具28B的纵剖视图。在本实施方式的切削刀具28B中，在圆形基座46的另一面侧46b形成有圆形锪孔部66，以取代图6所示的第一实施方式的切削刀具28A的环状锪孔部64。

这样，在圆形基座46的形成有切削刃50的另一面侧46b形成了圆形锪孔部66的情况下，也能够使切削刀具28B高速旋转时的施加于基座46侧和切削刃50侧的离心力大致相等，能够防止切削刃50的倾倒，能够抑制曲折行进的发生。

Claims (2)

1.一种切削刀具，该切削刀具安装在切削装置的主轴的前端部，并且该切削刀具至少具有：圆形基座，该圆形基座在一面侧一体地形成有圆形轮毂；和切削刃，该切削刃形成在上述圆形基座的作为与上述圆形轮毂相反的一侧的另一面侧的外周部，上述切削刀具的特征在于，

上述圆形基座形成为：当该圆形基座被安装于上述主轴的前端部并高速旋转时，上述一面侧的离心力与作为该一面侧的相反面的上述另一面侧的离心力平衡。

2.根据权利要求1所述的切削刀具，其特征在于，

在上述圆形基座的上述另一面侧形成有圆形或者环状的锪孔。

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