CN107953224B

CN107953224B - 切削刀具

Info

Publication number: CN107953224B
Application number: CN201710946760.5A
Authority: CN
Inventors: 升谷谦治
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2022-02-25
Anticipated expiration: 2037-10-12
Also published as: TW201827164A; CN107953224A; JP6872342B2; JP2018065206A; KR102294248B1; KR20180042805A; TWI743190B

Abstract

本发明提供切削刀具，其在抑制切削刀具的刃尖变形的同时对剧烈消耗高集中度的电铸磨粒层的切削对象进行良好的切削。本发明的切削刀具(30)具有由经镀覆而固定电铸磨粒层形成的环状的切刃部(31)，切刃部包括中央电铸磨粒层(32)和外侧电铸磨粒层(33)，中央电铸磨粒层(32)由集中度高的磨粒层形成，外侧电铸磨粒层(33)由集中度低于中央电铸磨粒层的磨粒层形成，该切刃部(31)形成为能够切削使用了由铁基的金属磁性颗粒和有机系粘结剂构成的压粉材料的电感器(I)。

Description

切削刀具

技术领域

本发明涉及对板状物进行切削的切削刀具。

背景技术

在半导体器件工序中，使用适于切削半导体晶片的切削刀具。通常，随着磨粒层的集中度增高，切削刀具的消耗具有受到抑制的趋势。作为切削刀具，有人提出了一种多层刀具，该多层刀具是在宽度方向的中央层积低集中度的电铸层、在宽度方向的两外侧层积高集中度的电铸层而成的(例如，参见专利文献1)。专利文献1中记载的层积刀具具备下述等功能：集中度低的中央的电铸层先产生磨损而使刃尖成为凹形状，从而在切削时产生的切屑退到凹形状处，抑制毛刺的发生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-331464号公报

发明内容

发明所要解决的课题

如上所述，由于低集中度的电铸层容易产生消耗，因而为了使刃尖不变圆，采取利用高集中度的电铸层形成切削刀具整体的手段。但是，根据切削对象的原材料的不同，高集中度的电铸层有时比低集中度的电铸层消耗得更剧烈。例如，在对使用了由铁基的金属磁性颗粒(铁球)和有机系粘结剂构成的压粉材料的电感器进行切削的情况下，若利用高集中度的切削刀具进行切削，则消耗剧烈，呈现出与通常的切削消耗特性不同的结果，具有无法稳定地进行切削的问题。

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的之一在于提供一种切削刀具，其能够在抑制刃尖变形的同时对剧烈消耗高集中度的电铸磨粒层的切削对象进行良好的切削。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式的切削刀具用于切削板状物，环状的切刃部由经镀覆固定有磨粒的电铸磨粒层形成，其中，环状的切刃部由中央电铸磨粒层和在该中央电铸磨粒层的两侧形成的外侧电铸磨粒层构成，外侧电铸磨粒层由集中度低于中央电铸磨粒层的磨粒层形成。

根据该构成，由于外侧电铸磨粒层的集中度低于中央电铸磨粒层，因而在对剧烈消耗集中度高的磨粒层的板状物进行切削时，与切刃部中央的中央电铸磨粒层相比，切刃部的两外侧的外侧电铸磨粒层不容易产生消耗。因此，在切刃部的两外侧不容易形成R形状，可抑制切刃部变圆。另外，通过中央电铸磨粒层与外侧电铸磨粒层的集中度之差可抑制中央电铸磨粒层和外侧电铸磨粒层整体的消耗，从而切刃部不容易变圆。由此，能够在抑制切削刀具的切刃部变形的同时良好地切削板状物。

在本发明的一个方式的切削刀具中，该板状物为使用了由铁基的金属磁性颗粒和有机系粘结剂构成的压粉材料的电感器。

在本发明的一个方式的切削刀具中，该外侧电铸磨粒层按照集中度为5～135来形成，该中央电铸磨粒层按照集中度比该外侧电铸磨粒层高15以上来形成。

在本发明的一个方式的切削刀具中，该外侧电铸磨粒层的厚度按照10μm～切刃部的厚度的1/3的厚度来形成。

发明效果

根据本发明，与中央电铸磨粒层相比，外侧电铸磨粒层由集中度低的磨粒层来形成，因而在对剧烈消耗集中度高的磨粒层的板状物进行切削时，能够在抑制刃尖变形的同时良好地进行切削。

附图说明

图1是本实施方式的切削单元的分解立体图。

图2是比较例的切削刀具的说明图。

图3是本实施方式的切削刀具的截面示意图。

图4是表示集中度与消耗量的关系的曲线图。

图5是表示切削刀具的切刃部的截面形状的变化的图。

具体实施方式

下面参照附图对本实施方式进行说明。图1是本实施方式的切削单元的分解立体图。图2是比较例的切削刀具的说明图。需要说明的是，在图1中，为了便于说明，在记载中省略了覆盖切削刀具外周的轮罩。另外，切削单元只要为安装有本实施方式的切削刀具的构成即可，并不限于图1所示的构成。

如图1所示，在切削装置中设置有对卡盘工作台(未图示)上的板状物进行切削的切削单元1。切削单元1例如藉由压缩空气相对于主轴外壳11以浮动状态支承旋转主轴12(该旋转主轴12为空气主轴)。旋转主轴12的前端部分13从主轴外壳11的前端部分突出，刀具安装座21安装在该旋转主轴12的前端部分13。刀具安装座21具有圆筒状的凸部22以及从凸部22的周面向径向外侧扩展的安装部23。

在凸部22的背面侧形成有安装在旋转主轴12的前端部分13的锥面上的嵌合孔(未图示)。在凸部22的表面侧按照与嵌合孔相连的方式形成有圆形凹部24。在旋转主轴12的前端部分13形成有阴螺纹14，旋转主轴12的前端部分13在嵌入到嵌合孔中的状态下从圆形凹部24侧露出。并且，在凸部22的圆形凹部24插入固定螺纹15，将固定螺纹15紧固在从圆形凹部24侧露出的旋转主轴12的阴螺纹14中，由此将刀具安装座21固定在旋转主轴12的前端部分13。

另外，在安装部23形成有安装无轮毂型切削刀具30的安装面25。切削刀具30通过安装于刀具安装座21的圆环形状的固定板26按压在安装部23的安装面25上。在该状态下，凸部22的前端侧从固定板26的开口27突出，环状的固定螺母29被紧固在形成于凸部22的前端侧的外周表面上的阳螺纹28上。并且使安装于旋转主轴12的切削刀具30高速旋转，切削刀具30切入板状物，从而将板状物分割成各个切片。

如图2A所示，比较例的切削刀具40成型为利用电铸结合剂固定有金刚石磨粒的薄的圆环形状。通常，在切削半导体晶片W等板状物时，若磨粒的集中度低，则磨粒的消耗剧烈，因而使用由高集中度的电铸磨粒层构成的切削刀具40。另外，在将划片带T上的半导体晶片W切断的情况下，划片带T过薄而无法利用切削刀具40较深地切入半导体晶片W。因此，主要使用切削刀具40的刃尖进行半导体晶片W的切削。

另外，如图2B所示，作为切削对象的板状物，存在有使用了由铁基的金属磁性颗粒(铁球)和有机系粘结剂构成的压粉材料的电感器I。在利用上述的切削刀具40对该电感器I进行切削时，虽然是高集中度的电铸磨粒层，但仍产生了切削刀具40的消耗量剧烈的问题。此处，本申请的申请人对电感器I与电铸磨粒层的集中度的关系进行了研究，结果发现了与通常的半导体晶片W等板状物相反的切削消耗特性，即，与高集中度的电铸磨粒层相比，利用低集中度的电铸磨粒层时的消耗量少。

据推测，这是由于，若磨粒的集中度过高，则粘合剂减少、每1个磨粒的保持力变弱，此外电感器I内的金属磁性颗粒的阻塞增多、摩擦力增加。更详细地说，据推测，若磨粒的集中度高，则粘合剂对磨粒的保持力变弱，切削时的摩擦力增加，从而会产生具有延展性的金属磁性颗粒将磨粒从切削刀具40磨掉的情况。这样，根据板状物的种类的不同，在使用集中度低的电铸磨粒层的切削刀具时，磨粒的消耗减少、在切刃部不容易形成R形状。

因此，如图2C所示，在电感器I等板状物的切削时考虑使用由低集中度的电铸磨粒层构成的单层结构的切削刀具50。但是，尽管通过低集中度的电铸磨粒层，使得切削刀具50的消耗减少，但随着继续进行切削，磨粒逐渐地从切削刀具50脱落。并且，在切削刀具50的角侧开始形成R形状，R形状逐渐地变大，从而刃尖整体会变圆。若利用变圆的刃尖对电感器I进行切削，则在分割后的切片上形成裙形状，无法维持稳定的制品加工尺寸。

因此，在本实施方式的切削刀具30(参照图3)中，形成为使宽度方向的中央为高集中度的磨粒层、使宽度方向的两外侧为低集中度的磨粒层的多层结构。即使利用切削刀具30对电感器I进行切削，切削刀具30的宽度方向的两外侧的磨粒层也不容易被消耗，即使外侧的磨粒层被消耗，由于磨粒层的厚度薄，因而R形状也不会增大。由此可抑制在对电感器I等板状物进行切削时刃尖变圆，在分割后的切片的侧面不会形成裙形状，能够维持稳定的制品加工尺寸。

下面参照图3对本实施方式的切削刀具进行说明。图3是本实施方式的切削刀具的截面示意图。

如图3A所示，切削刀具30的切刃部31形成为能够利用经镀覆固定有磨粒的环状的电铸磨粒层来切削使用了由铁基的金属磁性颗粒和有机系粘结剂构成的压粉材料的电感器I(参照图3B)。需要说明的是，作为切削刀具30的磨粒，例如使用5μm～100μm的金刚石磨粒、CBN磨粒。切刃部31为由宽度方向的中央的中央电铸磨粒层32和中央电铸磨粒层32的左右两侧的外侧电铸磨粒层33构成的多层结构，各外侧电铸磨粒层33由集中度低于中央电铸磨粒层32的磨粒层形成。因此，在切削电感器I时，与高集中度的中央电铸磨粒层32相比，低集中度的外侧电铸磨粒层33不容易产生消耗。

如图3B所示，越是在高集中度的位置，电感器I越会使磨粒脱落，因而在切削电感器I时，高集中度的中央电铸磨粒层32产生消耗，另一方面，低集中度的外侧电铸磨粒层33的消耗受到抑制。此时，由于切刃部31的角部分由外侧电铸磨粒层33形成，因而切刃部31的角部分的消耗受到抑制，不容易形成R形状。通过反复实施电感器I的切削，外侧电铸磨粒层33逐渐被消耗，在切刃部31的角部分开始形成R形状，但在外侧电铸磨粒层33形成的R形状不会变得过大。

这是由于，在外侧电铸磨粒层33和中央电铸磨粒层32产生磨粒的集中度之差，外侧电铸磨粒层33与中央电铸磨粒层32的消耗速度不同而没有整体地产生消耗。由于外侧电铸磨粒层33和中央电铸磨粒层32分别被消耗，因而即使在外侧电铸磨粒层33开始形成R形状，在窄幅的外侧电铸磨粒层33内R形状也受到抑制。这样，利用外侧电铸磨粒层33与中央电铸磨粒层32的层积结构而产生消耗速度的速度差，从而抑制外侧电铸磨粒层33和中央电铸磨粒层32的整体消耗，切刃部31不容易变圆。

需要说明的是，外侧电铸磨粒层33只要形成为在切削板状物时消耗量急剧增加的基准的集中度以下即可。例如，若为切削电感器I的情况，则在电铸磨粒层的集中度超过135时，消耗量急剧增加，因此外侧电铸磨粒层33按照集中度为5以上、优选集中度为45以上且集中度为135以下、优选集中度为90以下来形成。另外，对于中央电铸磨粒层32来说，为了在切削板状物时不与外侧电铸磨粒层33整体地被消耗，只要按照集中度高于外侧电铸磨粒层33的集中度来形成即可。

具体地说，若中央电铸磨粒层32的集中度过度接近于外侧电铸磨粒层33的集中度，则即使为多层刀具也与单层刀具同样，切刃部31呈圆形突出。另一方面，若中央电铸磨粒层32的集中度过度高于外侧电铸磨粒层33的集中度，则中央电铸磨粒层32被过度消耗，切刃部31的中央凹陷成凹状。因此，考虑切刃部31的角部分的消耗情况和中央部分的消耗情况，按照切刃部31在维持大致平坦形状的状态下被消耗的程度，将中央电铸磨粒层32的集中度形成得比外侧电铸磨粒层33的集中度高。

例如，若为切削电感器I的情况，则在集中度之差低于15时，即使为多层刀具，R形状也会加剧，因而按照中央电铸磨粒层32比外侧电铸磨粒层33高15以上的集中度、优选按照高60以上的集中度来形成。另外，若集中度之差大于200，则中央电铸磨粒层32被过度消耗，因而将中央电铸磨粒层32与外侧电铸磨粒层33的集中度之差抑制在200以下、优选将集中度之差抑制在150以下。这样，通过将切削刀具30制成集中度不同的多层结构，可分别调整角部分和中央部分的消耗情况。

需要说明的是，若外侧电铸磨粒层33的厚度低于10μm，则不具有作为磨粒层的功能，若外侧电铸磨粒层33的厚度超过切刃部31的厚度的1/3，则切刃部31的角部分R形状变得过大。因此，外侧电铸磨粒层33的厚度为10μm以上、优选为15μm以上且厚度形成为切刃部31的厚度的1/3以下、优选为1/4以下。通过使用这样的多层结构的切削刀具30，在电感器I的切削时可抑制切刃部31变圆，能够持续良好地进行大量电感器I的切削。

(实验例)

下面对实验例进行说明。在实验例中，作为切削刀具，准备金刚石磨粒的平均粒径为20μm、且电铸磨粒层的集中度为5、30、45、75、90、105、135、150、厚度为300μm的多个单层刀具，对利用各切削刀具切削电感器时的刀具消耗量进行测定。在实验中，准备长度140mm×宽度140mm×厚度0.9mm的模拟电感器(Dummy Inductors)，集中度不同的每一个切削刀具，以主轴转速20000rpm、进给速度25mm/秒、加工线数100条实施切削加工。由此得到了图4所示的结果。

如图4所示，对于集中度为5、30、45、75、90、105、135的切削刀具，随着集中度增高，消耗量增大，但未发现大幅变化。另一方面，对于集中度为150的切削刀具，与集中度为135以下的切削刀具相比，消耗量急剧增加。这样证实了，在切削电感器时，利用集中度为135以下的电铸磨粒层可抑制切削刀具的消耗，利用集中度超过135的电铸磨粒层时切削刀具的消耗增多。从而，多层刀具优选由比较难消耗的集中度为135以下的电铸磨粒层形成两外侧、由比较容易消耗的集中度为150以上的电铸磨粒层形成内侧。

接着，使用单层刀具和多层刀具对电感器反复进行切削，观察切刃部的截面形状。作为单层刀具，使用由高集中度(集中度为180)的电铸磨粒层构成的单层刀具。作为多层刀具，使用在高集中度(集中度为150)的中央电铸磨粒层的两外侧层积低集中度(集中度为90)的一对外侧电铸磨粒层而成的多层刀具。按照使单层刀具和多层刀具的总厚分别为300μm、多层刀具的中央电铸磨粒层和一对外侧电铸磨粒层的厚度分别为200μm、50μm来形成。

如图5所示，对于单层刀具来说，刚打磨(dress)后的切刃部的截面形状稍有变化，但在切削第1片电感器后，切刃部的截面形状明显变圆。这样，单层刀具仅加工第1片电感器即形成R形，无法进行使用。需要说明的是，此处利用高集中度的单层刀具进行了加工，若利用低集中度的单层刀具进行加工，则能够抑制切刃部的消耗。但是，即使利用低集中度的单层刀具进行加工，由于反复进行切削，估计也会在早期阶段变圆。

另一方面，对于多层刀具来说，刚打磨后的切刃部的截面形状几乎未见变化，在切削第1片电感器后切刃部的截面形状稍有变化，之后切刃部的截面形状未变圆。这样，虽然多层刀具的切刃部稍有变形，但切刃部不容易形成R形状，能够稳定地持续切削多片(在本实验中为18片)电感器。另外，由于适度地调整了外侧电铸磨粒层与中央电铸磨粒层的集中度之差，因而没有仅强烈地消耗切刃部的中央，维持了稳定的形状。

如上所述，根据本实施方式的切削刀具30，由于外侧电铸磨粒层33的集中度低于中央电铸磨粒层32，因而在对剧烈地消耗集中度高的磨粒层的电感器I进行切削时，与中央电铸磨粒层32相比，外侧电铸磨粒层33不容易发生消耗。从而，在切刃部31的两外侧不容易形成R形状，可抑制切刃部31变圆。另外，利用中央电铸磨粒层32与外侧电铸磨粒层33的集中度之差，中央电铸磨粒层32和外侧电铸磨粒层33整体的消耗受到抑制，从而切刃部31不容易变圆。这样，能够抑制切削刀具的切刃部的变形，同时良好地切削电感器I。

需要说明的是，在本实施方式，作为切削对象的板状物，例示出电感器进行了说明，但该板状物并不限于电感器等电子部件。切削对象的板状物只要为集中度越低磨粒层越不容易消耗、集中度越高磨粒层越容易消耗的部件即可。

另外，在本实施方式中，作为切削刀具，例示出无轮毂型的垫圈形刀具(washerblade)进行了说明，但切削刀具并不限于该构成。切削刀具也可以为在轮毂基台上固定切刃部而成的轮毂刀具。

另外，在本实施方式中，切削刀具由中央电铸磨粒层和一对外侧电铸磨粒层这3层结构形成，但并不限于该构成。切削刀具也可以形成为包含中央电铸磨粒层和一对外侧电铸磨粒层的多层结构，例如，可以形成为在中央电铸磨粒层与一对外侧电铸磨粒层之间进一步设置电铸磨粒层而成的5层结构。

另外，对本实施方式和变形例进行了说明，但作为本发明的其他实施方式，也可以为将上述实施方式和变形例全部或部分地组合而成的方式。

另外，本发明的实施方式并不限于上述的实施方式和变形例，可以在不脱离本发明技术思想的宗旨的范围内进行各种变更、置换、变形。此外，在由于技术的进步或派生的其它技术而利用其它方式实现了本发明的技术思想时，也可以使用该方法来实施本发明。从而，权利要求书对可包含在本发明技术思想的范围内的全部实施方式进行保护。

另外，在本实施方式中，对于将本发明应用于切削刀具的构成进行了说明，但本发明也能够应用于其它加工工具中，该其它加工工具能够在抑制刃尖变形的同时对剧烈消耗高集中度的电铸磨粒层的切削对象进行良好的加工。

工业实用性

如以上所说明，本发明具有能够在抑制刃尖变形的同时对剧烈消耗高集中度的电铸磨粒层的切削对象进行良好的加工的效果，在对使用了由铁基的金属磁性颗粒和有机系粘结剂构成的压粉材料的电感器进行切削的切削刀具中是特别有用的。

符号说明

30 切削刀具

31 切刃部

32 中央电铸磨粒层

33 外侧电铸磨粒层

I 电感器(板状物)

Claims

1.一种切削刀具，其用于切削板状物，环状的切刃部由经镀覆固定有磨粒的电铸磨粒层形成，其中，

该环状的切刃部包括中央电铸磨粒层和在该中央电铸磨粒层的两侧形成的外侧电铸磨粒层，该外侧电铸磨粒层由集中度低于该中央电铸磨粒层的磨粒层形成，

切削对象是该集中度低的该外侧电铸磨粒层难以消耗、该集中度高的该中央电铸磨粒层容易消耗的该板状物，

该板状物为使用了包含铁基的金属磁性颗粒和有机系粘结剂的压粉材料的电感器。

2.如权利要求1所述的切削刀具，其中，

该外侧电铸磨粒层按照集中度为5～135来形成，

该中央电铸磨粒层按照集中度比该外侧电铸磨粒层高15以上来形成。

3.如权利要求1或2所述的切削刀具，其中，该外侧电铸磨粒层的厚度按照10μm～切刃部的厚度的1/3的厚度来形成。