CN105643818A - 一种多刀片分割装置及分割方法 - Google Patents

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Abstract

一种多刀片分割装置及分割方法。法兰底座通过法兰底座紧固螺丝、垫圈与主轴连接在一起，法兰底座具备一个切削刀片安装面，将其中一个切削刀片安装在所述法兰底座的切削刀片安装面上，在所述切削刀片外侧安装一个调整垫圈，在所述调整垫圈外侧安装有另一个切削刀片，在所述另一个切削刀片外侧还可安装另一个调整垫圈，依次类推可安装多个切削刀片与调整垫圈，在最后一个切削刀片外侧通过定位法兰紧固螺母将所述定位法兰与法兰底座连接在一起；通过更换不同厚度的调整垫圈，即可实现两个刀片之间距离的调整，从而使得多刀片分割装置可以完成不同间距半导体材料的切割；本发明一次加工多条切割道，加工效率高。

Description

一种多刀片分割装置及分割方法
技术领域
本发明涉及一种对半导体衬底等材料进行切削加工的分割装置及其分割方法，尤其涉及切削装置中切削刀片的安装机构及其使用方法。。
背景技术
在半导体器件制造工艺中，经常要对不同类型的半导体材料，如单晶硅，多晶硅，铌酸锂，压电陶瓷，砷化镓，蓝宝石，氧化铝，氧化铁，石英，玻璃，陶瓷，太阳能电池片等进行分割加工，在进行分割加工前，要在半导体材料的表面加工出格子状的分割预订线，所述分割预订线将半导体材料划分为多个区域，并在该划分出的区域内形成IC、LSI等的器件。在后续加工中将上述形成了多个器件的半导体材料沿着分割预订线进行切断，从而将形成了器件的区域分割为单个的半导体器件。所分割的器件芯片被广泛用于移动电话、个人计算机等的各种电气设备。
目前广泛使用的将半导体材料沿着切割道进行切削加工的装置一般由保持被加工物的工作台、切削刀片、主轴、连接主轴与切削刀片的夹具及使切削刀片相对于被加工物移动进给的进给机构。其工作过程为：主轴通过连接主轴与切削刀片的夹具带动切削刀片运转，所述进给机构带动被加工物或切削刀片完成进给，从而实现切割刀片沿着分割预订线完成切割。
所述连接主轴与切削刀片的夹具通常由法兰底座、切削刀片、定位法兰、定位法兰紧固螺母、法兰底座紧固螺丝及垫圈组成。其安装方式为：所述法兰底座与主轴通过法兰底座紧固螺丝及垫圈与主轴连接在一起，依靠摩擦力传递扭矩；所述切削刀片安装在法兰底座上后，将定位法兰安装在切削刀片外侧，并通过定位法兰紧固螺母将定位法兰压紧在切削刀片上，这样切削刀片便与法兰底座、定位法兰等部件连接为一个整体，当主轴带动法兰底座旋转时便可以使用切削刀片进行切削加工。
目前广泛使用的切削装置只使用一片刀片完成切削加工，其加工过程为：在切割前先将切削刀片与分割预订线对齐，当主轴带动切削刀片旋转后，便可以使被加工物沿着分割预订线进给，从而完成一条切割道的切割。但是，这种加工方式一次只能加工一条切割道，存在效率低的不足。
针对这一不足，公开号为CN200510006286.5的发明专利提出了具有一对切削装置的切削设备，该发明使用一对分别安装在不同主轴的刀片进行切削加工，通过控制系统可选择性的利用所述的一对切削刀片中的两个切削刀片或其中一个切削刀来切削工件。但是这种切削设备使用两个主轴来实现一对刀片的同时加工，设备较为复杂、成本较高，且刀片之间的距离较大，当分割预订线间距较小时，将无法使用两个刀片进行连续的切削加工，从而影响了效率。
发明内容
为了克服目前普通的半导体材料切削装置一次只能加工一条切割道，加工效率不高的不足；而已有的技术方案又存在结构复杂、成本较高等不足，本发明提供一种多刀片分割装置及分割方法，该多刀片分割装置及分割方法不仅结构简单、成本较低，而且多个刀片的距离可以设定为很小的数值，并可以实现连续的切削加工。本发明所采用的技术方案是：
多刀片分割装置由法兰底座紧固螺丝、垫圈、定位法兰紧固螺母、定位法兰、多个切削刀片、一个或多个调整垫圈、法兰底座、主轴、工作盘、半导体器件、掩膜组成；法兰底座通过法兰底座紧固螺丝、垫圈与主轴连接在一起，法兰底座具备一个切削刀片安装面，将其中一个切削刀片安装在所述法兰底座的切削刀片安装面上，在所述切削刀片外侧安装一个调整垫圈，在所述调整垫圈外侧安装有另一个切削刀片，在所述另一个切削刀片外侧还可安装另一个调整垫圈，依次类推可安装多个切削刀片与调整垫圈；所述多个调整垫圈使得多个切削刀片之间留有一设定的间距值，在最后一个切削刀片外侧安装有定位法兰，该定位法兰通过定位法兰紧固螺母与法兰底座连接在一起，所述定位法兰紧固螺母通过法兰底座上的螺纹将所述定位法兰压紧在法兰底座上，从而实现了设定距离的切削刀片组的安装。
本发明通过更换不同厚度的调整垫圈，即可实现多个切削刀片之间距离的调整，从而使得多刀片分割装置可以对不同间距的半导体材料进行切割。本发明的工作过程为：在加工前，先将法兰底座安装在主轴上，随后将切削刀片组、第一调整垫圈安装在所述法兰底座上，随后将定位法兰安装在所述最后一个切削刀片的外侧，并使用定位法兰紧固螺母将切削刀片组、第一调整垫圈压紧在所述法兰底座上，最后将垫圈安装在所述法兰底座外侧，并通过法兰底座紧固螺丝将法兰底座压紧在主轴上，并依靠主轴的锥度完成所述法兰底座的定位；主轴通电旋转，通过摩擦力带动法兰底座一齐旋转，安装在法兰底座上的刀片也随之旋转；当主轴转速达到设定的数值后，将切削刀片组对准切割道，通过机床的进给，即可进行切割。
使用所述多刀片分割装置进行加工时，一般按照切削刀片数量的整数倍进行进给，当切割道的数量不为切削刀片数量的整数倍时，会出现最后余留的切割道数量少于切削刀片数量的情况，此时可将最外侧的切削刀片对准最后一条切割道，使所述多刀片分割装置完成最后一次切割时，最后余留的切割道有一些进行了两次切割，余留的最后一条切割道只进行一次切割，从而完成所有切割道的切割而不损伤工作盘。
本发明的有益效果是：
可以一次切割多条切割道，提高了切割效率，且结构简单，调整、安装方便。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
图1是本发明的装配体爆炸图。
图2是本发明的总装图。
图3是本发明一个实施例的纵剖面构造图一。
图4是本发明一个实施例的纵剖面构造图二。
图5是本发明另一个实施例的纵剖面构造图。
图6是本发明的定位法兰紧固螺母外观图。
图7是本发明的定位法兰外观图。
图8是本发明的定位法兰另一个外观图。
图9是本发明的第一调整垫圈外观图。
图10是本发明的法兰底座外观图。
图11是本发明的待切割半导体材料工作盘示意图。
图12是本发明的半导体材料切割过程示意图。
图中1.法兰底座紧固螺丝，2.垫圈，3.定位法兰紧固螺母，3-1.定位法兰紧固螺母凹面，3-2.紧固孔，4.定位法兰，4-1.定位法兰配合孔，4-2.定位法兰凹部1，4-3.定位法兰凹部2，5.第二切削刀片，6.第一调整垫圈，6-1.第一调整垫圈凹部，7.第一切削刀片，8.法兰底座，8-1.连接螺纹，8-2.台肩，8-3.法兰底座凹部，9.主轴，10.工作盘，11.半导体器件，12.掩膜，13.第三切削刀片，14.第二调整垫圈。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的一个实施方式。
如图1所示的一种多刀片分割装置装配体爆炸图，所述多刀片分割装置由法兰底座紧固螺丝(1)、垫圈(2)、定位法兰紧固螺母(3)、定位法兰(4)、多个切削刀片、一个或多个调整垫圈、法兰底座(8)、主轴(9)、工作盘(10)、半导体器件(11)、掩膜(12)组成。
如图11所示的待切割半导体材料安装盘示意图，所述待切割半导体材料安装盘一般由掩膜(12)、工作盘(10)、待切割半导体材料组成，所述待切割半导体材料一般呈圆板形状，其上布有加工呈格子状的半导体器件(11)，将所述待切割半导体材料贴在所述掩膜(12)上，即可将待切割半导体材料固定在所述工作盘(10)上，所述掩膜(12)通过胶水粘贴在所述工作盘(10)上。
如图10所示，所述法兰底座(8)为一中空的回转体，该中空部位用于安装法兰底座紧固螺丝(1)；所述法兰底座(8)由三个台阶构成，最小的一个台阶上设有连接螺纹(8-1)，居中设有一台肩(8-2)，该台肩(8-2)用于安装多个切削刀片及一个或多个调整垫圈；最大的一个台阶的端面上设有法兰底座凹部(8-3)，该法兰底座凹部(8-3)用于减小切削刀片(7)与法兰底座(8)的接触面积，从而提高接触精度并减小所述法兰底座(8)的加工面积。
如图9所示的调整垫圈，该调整垫圈为一对称的圆环，其中空部分的直径与所述法兰底座(8)的台肩(8-2)的直径相对应，所述调整垫圈的端面上设有调整垫圈凹部(6-1)，该调整垫圈凹部(6-1)用于减小切削刀片与所述调整垫圈的接触面积，从而提高接触精度并减小所述调整垫圈的加工面积，所述调整垫圈具备多个规格，其厚度与切削刀片之间的间距大小相对应。
如图7及图8所示的定位法兰(4)，该定位法兰(4)为一带有阶梯孔的圆环，该阶梯孔包括一个与所述台肩(8-2)相配合的定位法兰配合孔(4-1)及一个小孔，该小孔的孔径比所述连接螺纹(8-1)的外径略大，从而使得所述定位法兰(4)能够套在所述连接螺纹(8-1)上；所述定位法兰(4)的两个端面上还设有定位法兰凹部1(4-2)及定位法兰凹部2(4-3)，该定位法兰凹部1(4-2)用于减小切削刀片与所述定位法兰(4)的接触面积，所述定位法兰凹部2(4-3)用于减小定位法兰紧固螺母(3)与所述定位法兰(4)的接触面积，从而提高接触精度并减小所述调整垫圈的加工面积。
如图6所示的定位法兰紧固螺母(3)，该定位法兰紧固螺母(3)为一中空的圆环，所述中空的孔为螺纹孔，该螺纹孔孔径与所述连接螺纹(8-1)直径大小相等，所述定位法兰紧固螺母(3)上还设有4个紧固孔(3-2)，该紧固孔(3-2)用于使用扳手拧紧所述定位法兰紧固螺母(3)时为扳手提供支点，所述定位法兰紧固螺母(3)一侧端面上设有定位法兰紧固螺母凹面(3-1)，该定位法兰紧固螺母凹面(3-1)用于减小定位法兰紧固螺母(3)与所述定位法兰(4)的接触面积，从而提高接触精度并减小所述调整垫圈的加工面积。
如图1和图3所示，本发明的零部件安装顺序为：首先将所述法兰底座(8)预装在所述主轴(9)上，由于该主轴(9)具有一定的锥度，因此所述法兰底座(8)可以轴向定位在所述主轴(9)上；此后依次按一个所述切削刀片、一个所述调整垫圈的顺序将所有切削刀片与调整垫圈套装在所述台肩(8-2)上，所述调整垫圈置于所述切削刀片之间用于调整刀片间的距离；之后将所述定位法兰(4)套装在所述连接螺纹(8-1)和台肩(8-2)上，使所述定位法兰(4)与最外侧一个切削刀片相接触，之后使用扳手等工具，将所述定位法兰紧固螺母(3)紧固在所述法兰底座(8)的连接螺纹(8-1)上，从而将所述定位法兰(4)、多个切削刀片、一个或多个调整垫圈压紧在一起；最后将所述垫圈(2)安装在所述法兰底座(8)外侧，并使用所述法兰底座紧固螺丝(1)穿过所述垫圈(2)拧紧在所述主轴(9)上，如此便将所述法兰底座(8)紧固在所述主轴(9)上，完成了本发明的安装；
如图2及图3所示的一个实施案例，该实施案例具有两个切削刀片及一个调整垫圈；所述法兰底座(8)通过法兰底座紧固螺丝(1)、垫圈(2)与主轴(9)连接在一起，法兰底座(8)具备一个切削刀片安装面，第一切削刀片(7)安装在所述法兰底座(8)的切削刀片安装面上，在切削刀片外侧安装有一第一调整垫圈(6)，在第一调整垫圈(6)外侧安装有第二切削刀片(5)，所述第一调整垫圈(6)使得第一切削刀片(7)与第二切削刀片(5)之间留有一设定的间距值，在所述第二切削刀片(5)外侧安装有定位法兰(4)，所述定位法兰(4)通过定位法兰紧固螺母(3)与法兰底座(4)连接在一起，所述定位法兰紧固螺母(3)通过法兰底座(4)上的螺纹将所述定位法兰(4)压紧在法兰底座(8)上，从而实现了设定距离的两切削刀片的安装。
如图3和图4所示，本发明通过更换不同厚度的第一调整垫圈(6)，即可实现切削刀片之间距离的调整，从而使得多刀片分割装置可以对具有不同间距切割道的半导体材料进行切割。
使用该实施案例对待切割半导体材料进行切割时，由于切割道的数量可能为奇数也可能为偶数，当切割道的数量为奇数时，所述多刀片分割装置按照两倍切割间距做整数倍进给时，会出现最后余留的一条切割道按照之前的进给量进行进给时会损伤工作盘(10)的情况，此时可将进给量减半，使所述多刀片分割装置完成最后一次切割时，最后余留的倒数第二条切割道进行两次切割，余留的最后一条切割道只进行一次切割，从而完成所有切割道的切割而不损伤工作盘(10)。
参见附图5来说明本发明的另一个实施方式中，所述多刀片分割装置设有三组切削刀片及两组调整垫圈，其安装方式是在前述实施案例的基础上，在所述第二切削刀片(5)的外侧安装第二调整垫圈(14)，在所述第二调整垫圈(14)外侧安装第三切削刀片(13)，所述定位法兰(4)安装在该第三切削刀片(13)外侧，其余部分的安装方式与前述实施案例一致。
在该实施案例中，当切割道的数量不为切削刀片数量的整数倍时，所述多刀片分割装置可以按照切削刀片数量倍切割间距进行进给，会出现最后余留的切割道数量少于切削刀片数量的情况，此时可将第三切削刀片(13)对准最后一条切割道，使所述多刀片分割装置完成最后一次切割时，最后余留的切割道有一些进行了两次切割，余留的最后一条切割道只进行一次切割，从而完成所有切割道的切割而不损伤工作盘(10)。
当然，切削刀片的数量可以为更大的数值，比如4、5，当刀片数量更多时，可以采用如如附图5所述实施案例的方案进行加工操作，即可完成所有切割道的切割而不损伤工作盘。
如图12所示，本发明的工作过程为：在加工前，先按上述零部件安装顺序将所述法兰底座紧固螺丝(1)、垫圈(2)、定位法兰紧固螺母(3)、定位法兰(4)、多个切削刀片、一个或多个调整垫圈、法兰底座(8)、主轴(9)、法兰底座(8)安装在主轴(9)上，通过所述法兰底座紧固螺丝(1)将法兰底座(8)压紧在所述主轴(9)上，并依靠该主轴(9)的锥度完成所述法兰底座(8)的定位；随后将所述掩膜(12)通过胶水粘贴在所述工作盘(10)上，将呈圆板形状的待切割半导体材料粘贴在所述掩膜(12)上，随后将所述工作盘(10)安装在切割设备的工作台上，使其置于多刀片分割装置下方的工作位置；随后所述主轴(9)通电旋转，通过摩擦力带动所述法兰底座(8)一齐旋转，安装在所述法兰底座(8)上的第一切削刀片(7)和第二切削刀片(5)也随之旋转；当所述主轴(9)转速达到设定的数值后，将多个切削刀片对准切割道，通过机床的进给，即可进行切割。
当然，以上仅为本发明的较佳实施例而已，非因此即局限本发明的专利范围，凡运用本发明说明书及图式内容所为之简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本发明的专利保护范围之内。

Claims (2)

1.一种多刀片分割装置及分割方法，包括切削刀片、主轴、定位法兰、法兰底座、法兰底座紧固螺丝、垫圈、工作盘、半导体器件、掩膜，其特征是：还包括一个或多个调整垫圈；所述切削刀片具有多个；所述多刀片分割装置的安装顺序为：首先将所述法兰底座预装在所述主轴上，由于该主轴具有一定的锥度，因此所述法兰底座可以轴向定位在所述主轴上；此后依次按一个所述切削刀片、一个所述调整垫圈的顺序将所有切削刀片与调整垫圈套装在所述台肩上，所述调整垫圈置于所述切削刀片之间用于调整刀片间的距离；之后将所述定位法兰套装在所述连接螺纹和台肩上，使所述定位法兰与最外侧一个切削刀片相接触，之后使用扳手等工具，将所述定位法兰紧固螺母紧固在所述法兰底座的连接螺纹上，从而将所述定位法兰、多个切削刀片、一个或多个调整垫圈压紧在一起；最后将所述垫圈安装在所述法兰底座外侧，并使用所述法兰底座紧固螺丝穿过所述垫圈拧紧在所述主轴上，如此便将所述法兰底座紧固在所述主轴上，完成了本发明的安装；
所述多刀片分割装置通过更换不同厚度的调整垫圈，即可实现切削刀片之间距离的调整，从而使得多刀片分割装置可以对具有不同间距切割道的半导体材料进行切割；
使用所述多刀片分割装置进行加工时，可以按照切削刀片数量倍切割间距进行进给，当切割道的数量不为切削刀片数量的整数倍时，会出现最后余留的切割道数量少于切削刀片数量的情况，此时可将最外侧的切削刀片对准最后一条切割道，使所述多刀片分割装置完成最后一次切割时，最后余留的切割道有一些进行了两次切割，余留的最后一条切割道只进行一次切割，从而完成所有切割道的切割而不损伤工作盘。
2.根据权利要求1所述的一种多刀片分割装置及分割方法，其特征是：所述调整垫圈为一对称的圆环，其中空部分的直径与所述法兰底座的台肩的直径相对应，所述调整垫圈的端面上设有第一调整垫圈凹部，该调整垫圈凹部用于减小刀片与所述调整垫圈的接触面积；所述第一调整垫圈具备多个规格，其厚度与所述切削刀片之间的间距相对应。
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