CN106505012B - 磨削磨轮以及被加工物的磨削方法 - Google Patents

磨削磨轮以及被加工物的磨削方法 Download PDF

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Abstract

提供磨削磨轮以及被加工物的磨削方法，能够将被加工物磨削得更为平坦。该磨削磨轮(1)用于对板状的被加工物(11)进行磨削，其具有：圆盘状的磨轮基台(3)，其具有磨削时与被加工物相对的第1面(3a)；以及多个磨削磨具(5)，它们呈环状地排列在磨轮基台的第1面上，在磨轮基台的周向上相邻的两个磨削磨具在磨轮基台的径向上配置在不同的位置上。

Description

磨削磨轮以及被加工物的磨削方法
技术领域
本发明涉及在对板状的被加工物进行磨削时所使用的磨削磨轮以及使用了该磨削磨轮的被加工物的磨削方法。
背景技术
在制造包含有LED(Light Emitting Diode：发光二极管)等光器件的器件芯片时，一般使用机械/热特性和化学稳定性优异的蓝宝石基板。关于蓝宝石基板，例如，在正面的由分割预定线(间隔道)划分的各区域内形成有作为光器件的发光层等之后，沿着分割预定线照射激光光线，并形成作为分割的起点的改质层。
关于形成有改质层的蓝宝石基板，例如，对背面侧进行磨削而使其薄化，并且，通过磨削时的应力等将其分割成与各光器件对应的多个器件芯片。分割后的器件芯片被组装到以移动电话为首的电子设备或各种照明器具等。
关于上述的蓝宝石基板的磨削，例如，使用在作为旋转轴的主轴的前端部安装有磨削磨轮的磨削装置来实施(例如，参照专利文献1、2)。磨削磨轮具有圆盘状的磨轮基台，在磨轮基台的下表面侧呈环状地排列有磨削用的多个磨具(磨削磨具)。
专利文献1：日本特开2011-29331号公报
专利文献2：日本特开2011-40631号公报
发明内容
但是，当使用上述的磨削磨轮时，在蓝宝石基板的比边缘区域靠中央区域的位置磨削量变多，平坦性容易降低。本发明是鉴于该问题点而完成的，其目的在于提供能够将被加工物磨削得更为平坦的磨削磨轮以及使用了该磨削磨轮的被加工物的磨削方法。
根据本发明，提供一种磨削磨轮，其用于对板状的被加工物进行磨削，其特征在于，该磨削磨轮具有：圆盘状的磨轮基台，其具有磨削时与被加工物相对的第1面；以及多个磨削磨具，它们呈环状排列在该磨轮基台的该第1面上，在该磨轮基台的周向上相邻的两个该磨削磨具在该磨轮基台的径向上配置在不同的位置上。
在本发明的磨削磨轮中，优选该多个磨削磨具被排列成：磨削时所形成的任意的该磨削磨具的轨迹的一部分与其他的任意的该磨削磨具的轨迹的一部分重叠。
并且，根据本发明，提供一种被加工物的磨削方法，使用磨削装置对被加工物进行磨削，该磨削装置具有：安装有上述磨削磨轮的磨削构件；以及对被加工物进行保持的卡盘工作台，该被加工物的磨削方法的特征在于，按照在该磨轮基台的径向上配置在最外侧的磨削磨具的轨迹通过该被加工物的中心的方式使该磨削磨轮与被加工物的位置一致而实施磨削。
在本发明的被加工物的磨削方法中，被加工物可以是蓝宝石基板或SiC基板。
在本发明的磨削磨轮中，由于在磨轮基台的周向上相邻的两个磨削磨具在磨轮基台的径向上配置在不同的位置上，所以与以往的在周向上相邻的两个磨削磨具被配置在径向的相同位置(即，相同的圆周上)的磨削磨轮相比，能够使被加工物与磨削磨具所接触的区域分散。因此，能够降低中央区域的磨削量而将被加工物磨削得更为平坦。
附图说明
图1是示意性地示出磨削装置的结构例的立体图。
图2是示意性地示出磨削磨轮的构造的立体图。
图3是示意性地示出磨削磨轮的构造的俯视图。
图4是示意性地示出被加工物被磨削的样子的侧视图。
图5是示意性地示出磨削时的被加工物与磨具的位置关系的例子的图。
图6是示出实验的结果的图表。
图7是示意性地示出变形例的磨削磨轮的构造的俯视图。
标号说明
1，21：磨削磨轮；3：磨轮基台；3a：第1面；3b：第2面；3c：开口；3d：旋转轴；5、5a、5b、5c、5d、5e、5f：磨具(磨削磨具)；5g：轨迹；2：磨削装置；4：基台；4a：开口；6：支承壁；8：X轴移动工作台；10：防尘防滴罩；12：操作面板；14：卡盘工作台；14a：保持面；16：Z轴移动机构；18：Z轴导轨；20：Z轴移动板；22：Z轴滚珠丝杠；24：Z轴脉冲电动机；26：支承构造；28：磨削单元(磨削构件)；30：主轴外壳；32：主轴；34：磨轮安装座；11：被加工物；11a：第1面；11b：第2面；11c：中心。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式进行说明。首先，对使用了本实施方式的磨削磨轮的磨削装置的结构例进行说明。图1是示意性地示出磨削装置的结构例的立体图。如图1所示，本实施方式的磨削装置2具有搭载了各构造的长方体状的基台4。在基台4的后端竖立有支承壁6。
在基台4的上表面形成有X轴方向(前后方向)较长的矩形的开口4a。在该开口4a内配置有：X轴移动工作台8；X轴移动机构(未图示)，其使X轴移动工作台8在X轴方向上移动；以及防尘防滴罩10，其罩住X轴移动机构。并且，在开口4a的前方设置有用于输入磨削条件等的操作面板12。
X轴移动机构具有与X轴方向平行的一对X轴导轨(未图示)，在X轴导轨上以能够滑动的方式安装有X轴移动工作台8。在X轴移动工作台8的下表面侧设置有螺母部(未图示)，该螺母部与X轴滚珠丝杠(未图示)螺合，其中，该X轴滚珠丝杠与X轴导轨平行。
X轴滚珠丝杠的一端部与X轴脉冲电动机(未图示)连结。利用X轴脉冲电动机来使X轴滚珠丝杠旋转，由此，X轴移动工作台8沿着X轴导轨在X轴方向上移动。
在X轴移动工作台8上设置有对板状的被加工物11(参照图4、图5)进行吸引、保持的卡盘工作台14。卡盘工作台14与电动机等旋转驱动源(未图示)连结，并绕着与Z轴方向(铅直方向)大致平行的旋转轴旋转。并且，卡盘工作台14通过上述的X轴移动机构而与X轴移动工作台8一起在X轴方向上移动。
卡盘工作台14的上表面成为对被加工物11进行吸引、保持的保持面14a。该保持面14a通过形成在卡盘工作台14的内部的流路(未图示)等而与吸引源(未图示)连接。利用作用于保持面14a的吸引源的负压将载置到卡盘工作台14上的被加工物11吸引、保持在卡盘工作台14上。
在支承壁6的前表面设置有Z轴移动机构16。Z轴移动机构16具有与Z轴方向平行的一对Z轴导轨18，在该Z轴导轨18上以能够滑动的方式安装有Z轴移动板20。
在Z轴移动板20的后表面侧(背面侧)安装有螺母部(未图示)，该螺母部与Z轴滚珠丝杠22螺合，其中，该Z轴滚珠丝杠22与Z轴导轨18平行。Z轴滚珠丝杠22的一端部与Z轴脉冲电动机24连结。利用Z轴脉冲电动机24来使Z轴滚珠丝杠22旋转，由此，Z轴移动板20沿着Z轴导轨18在Z轴方向上移动。
在Z轴移动板20的前表面(正面)设置有向前方突出的支承构造26，对被加工物11进行磨削的磨削单元(磨削构件)28被支承在该支承构造26上。磨削单元28包含固定在支承构造26上的主轴外壳30。在主轴外壳30内以能够旋转的方式收纳有作为旋转轴的主轴32。
主轴32的下端部(前端部)从主轴外壳30露出。在该主轴32的下端部固定有圆盘状的磨轮安装座34。利用螺栓等将构成为与磨轮安装座34大致同径的圆盘状的磨削磨轮1安装在磨轮安装座34的下表面。
主轴32的上端侧(基端侧)与电动机等旋转驱动源(未图示)连结。磨削磨轮1借助从该旋转驱动源传递的旋转力而绕着与Z轴方向大致平行的旋转轴旋转。一边使卡盘工作台14与磨削磨轮1相对地旋转，一边使磨削磨轮1下降，并一边提供纯水等磨削液一边使磨削磨轮1与被加工物11接触，由此，能够对被加工物11进行磨削。
图2是示意性地示出本实施方式的磨削磨轮1的构造的立体图，图3是示意性地示出磨削磨轮1的构造的俯视图(顶视图)。如图2和图3所示，本实施方式的磨削磨轮1具有由不锈钢、铝等构成的圆盘状(圆环状)的磨轮基台3。
磨轮基台3具有大致平坦且互相平行的第1面3a和第2面3b，在其中央部形成有将磨轮基台3从第1面3a到第2面3b贯通的圆形的开口3c。能够通过使该磨轮基台3的第2面3b与磨削装置2的磨轮安装座34接触而在磨削装置2上安装磨削磨轮1。另一方面，在对被加工物11进行磨削时，磨轮基台3的第1面3a与被加工物11相对。
在磨轮基台3的第1面3a上呈环状地排列有多个磨具(磨具部件)5。关于各磨具5，例如，将金刚石、CBN(Cubic Boron Nitride：立方氮化硼)等磨粒与金属、陶瓷、树脂等结合材料(粘结材料)混合而形成为长方体状。
另外，结合材料和磨粒并没有限制，能够根据被加工物11的种类等进行适当地选择、变更。并且，排列在磨轮基台3上的磨具5的数量也可以按照磨轮基台3或被加工物11的大小等适当地设定。
如图3所示，在磨轮基台3的周向(θ方向)上相邻的任意的两个磨具5在磨轮基台3的径向(r方向)上配置在不同的位置上。换言之，相邻的任意的两个磨具5以磨轮基台3的旋转轴3d上的点为中心配置在半径不同的同心圆上。
通过以这样的方式配置磨具5，能够使磨削时被加工物11与磨具5所接触的区域分散。也就是说，从磨具5对被加工物11作用的应力不易集中在被加工物11的特定的区域(例如，中央区域)。由此，能够降低特定的区域(中央区域)的磨削量而将被加工物11磨削得更为平坦。
并且，该多个磨具5被排列成：磨削时所形成的任意的磨具5的轨迹的一部分与其他的任意的磨具5的轨迹的一部分重叠。即，由于所有的磨具5的轨迹成为一体，所以不存在在某一磨具5的轨迹与其余的磨具5的轨迹之间形成间隙的情况。
具体地说，如图3所示，在径向(r方向)上位于最外侧的磨具5a的轨迹的内侧的一部分与在径向上位于内侧的磨具5b的轨迹的外侧的一部分重叠。并且，磨具5b的轨迹的内侧的一部分与位于更内侧的磨具5c的轨迹的外侧的一部分重叠。同样地，磨具5c的轨迹的内侧的一部分与位于内侧的磨具5d的轨迹的外侧的一部分重叠。
进而，磨具5d的轨迹的内侧的一部分与位于内侧的磨具5e的轨迹的外侧的一部分重叠。并且，磨具5e的轨迹的内侧的一部分与在径向上位于最内侧的磨具5f的轨迹的外侧的一部分重叠。并且，其结果是，所有的磨具5a、5b、5c、5d、5e、5f的轨迹成为一体。
也就是说，某一磨具5的轨迹的内侧的一部分与在径向上位于比该磨具5靠内侧的磨具5的轨迹的外侧的一部分重叠。或者，某一磨具5的轨迹的外侧的一部分与在径向上位于比该磨具5靠外侧的磨具5的轨迹的内侧的一部分重叠。通过以这种方式来排列多个磨具5，被加工物11的磨削量不会因某一磨具5的轨迹与其他的磨具5的轨迹之间的间隙而減少。由此，能够将被加工物11的整个面磨削得更为平坦。
接着，对使用了上述的磨削磨轮1的被加工物的磨削方法进行说明。图4是示意性地示出被加工物11被磨削的样子的侧视图，图5是示意性地示出磨削时的被加工物11与磨具5的位置关系的例子的图。另外，在本实施方式中，虽然使用了蓝宝石基板或SiC基板来作为被加工物11，但也可以使用其他的半导体晶片或树脂基板、陶瓷基板等来作为被加工物11。
在对被加工物11的第1面11a侧进行磨削的情况下，如图4所示，例如，使被加工物11的第2面11b与卡盘工作台14的保持面14a接触而使吸引源的负压作用。由此，被加工物11以第1面11a侧朝向上方露出的状态被吸引、保持在卡盘工作台14上。
接着，使卡盘工作台14移动至磨削磨轮1的下方。并且，如图4所示，分别使卡盘工作台14和磨削磨轮1旋转，并一边提供纯水等磨削液一边使磨削单元28下降。磨削单元28的下降量(进给速度)被调整为磨具5的下表面推抵于被加工物11的第1面11a的程度。由此，能够对被加工物11的第1面11a侧进行磨削。
如图5所示，以如下的状态来执行该磨削：将磨削磨轮1与被加工物11(卡盘工作台14)的位置调整为：在磨轮基台3的径向(r方向)上位于最外侧的磨具5a的轨迹5g通过被加工物11的中心11c。由此，能够对被加工物11的第1面11a进行适当地磨削。
接着，对为了确认本实施方式的磨削磨轮1的效果而进行的实验进行说明。在该实验中，使用上述的磨削磨轮1(实施例)和以往的磨削磨轮(比较例)以相同的条件对蓝宝石基板进行磨削并对磨削后的被磨削面的高度(高度轮廓)进行测量，其中，在以往的磨削磨轮(比较例)中，在周向上相邻的两个磨具配置在径向的相同位置(即，相同的圆周上)。
具体地说，对直径为4英寸且厚度为650μm的蓝宝石基板进行磨削直到达到100μm的厚度为止。分别将主轴32(磨削磨轮)的转速设定为1000rpm、卡盘工作台14的转速设定为300rpm、磨削单元28(磨削磨轮)的下降量(进给速度)设定为0.2μm/s。
图6是示出实验的结果的图表。如图6所示，在以往的磨削磨轮(比较例)中，蓝宝石基板的中央区域(例如，测量位置为40mm～60mm的区域)被磨削成凹状，但在本实施方式的磨削磨轮1(实施例)中磨削为大致平坦。
如以上的那样，在本实施方式的磨削磨轮1中，由于在磨轮基台3的周向(θ方向)上相邻的两个磨具(磨削磨具)5在磨轮基台3的径向(r方向)上配置在不同的位置上，所以与以往的在周向上相邻的两个磨具配置在径向的相同位置(即，相同的圆周上)的磨削磨轮相比，能够使被加工物11与磨具5所接触的区域分散。因此，能够降低中央区域的磨削量而将被加工物11磨削得更为平坦。
另外，本发明并不限定于上述实施方式的记载，能够实施各种变更。例如，磨具5的排列等能够按照能够获得发明的效果的方式进行任意地变更。图7是示意性地示出变形例的磨削磨轮的构造的俯视图(仰视图)。
变形例的磨削磨轮21的基本的构造与上述实施方式的磨削磨轮1的构造相同。即，如图7所示，磨削磨轮21具有圆盘状(圆环状)的磨轮基台3。在磨轮基台3的第1面3a上呈环状地排列有多个磨具(磨具部件)5。
同样在该变形例的磨削磨轮21中，在磨轮基台3的周向(θ方向)上相邻的任意的两个磨具5在磨轮基台3的径向(r方向)上配置在不同的位置上。并且，多个磨具5被排列成：磨削时所形成的任意的磨具5的轨迹的一部分与其他的任意的磨具5的轨迹的一部分重叠。
因此，凭借该变形例的磨削磨轮21，也能够得到与上述实施方式的磨削磨轮1同样的效果。另外，上述实施方式的构造、方法等只要在不脱离本发明的目的的范围内便能够进行适当变更。

Claims (4)

1.一种磨削磨轮，其用于对板状的被加工物进行磨削，其特征在于，
该磨削磨轮具有：
圆盘状的磨轮基台，其具有磨削时与被加工物相对的第1面；以及
多个磨削磨具，它们呈环状排列在该磨轮基台的该第1面上，
在该磨轮基台的周向上相邻的两个该磨削磨具在该磨轮基台的径向上配置在不同的位置上，
多个该磨削磨具包含：多个第1磨削磨具，它们从该磨轮基台的径向的外侧朝向内侧依次排列；以及多个第2磨削磨具，它们从该磨轮基台的径向的外侧朝向内侧依次排列，
配置于该磨轮基台的径向的最内侧的该第2磨削磨具在与配置于该磨轮基台的径向的最外侧的该第1磨削磨具直接相邻的附近，配置于比径向的最外侧的该第1磨削磨具靠该磨轮基台的径向的内侧的位置。
2.根据权利要求1所述的磨削磨轮，其特征在于，
该多个磨削磨具被排列成：磨削时所形成的任意的该磨削磨具的轨迹的一部分与相邻的最接近的该磨削磨具的轨迹的一部分重叠。
3.一种被加工物的磨削方法，使用磨削装置对被加工物进行磨削，该磨削装置具有：安装有权利要求1或2所述的磨削磨轮的磨削构件；以及对被加工物进行保持的卡盘工作台，该被加工物的磨削方法的特征在于，
按照在该磨轮基台的径向上配置在最外侧的磨削磨具的轨迹通过该被加工物的中心的方式使该磨削磨轮与被加工物的位置一致而实施磨削。
4.根据权利要求3所述的被加工物的磨削方法，其特征在于，
被加工物是蓝宝石基板或SiC基板。
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