CN1880022B - 陶瓷结合剂磨具的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于：即使是难磨削材料，也不用频繁地磨锐而可以高效率地进行磨削，且不使被磨削物的品质降低。而且，使由树脂形成的海绵构件含浸流动性磨粒，并在使有机物结合剂材料与海绵构件材料发生氧化，同时用陶瓷结合剂材料烧结磨粒，由此构成带有气孔的陶瓷结合剂磨具，所述流动性磨粒是通过混炼至少以SiO2作为主成分的陶瓷结合剂材料、有机物结合剂材料、磨粒以及液体而得到的。由于带有气孔，自锐性作用容易产生，因此不必频繁地进行磨锐，能够提高生产率、被磨削物的磨削面不产生面胶着和挤裂，能够提高被磨削物的品质。
Description
技术领域
本发明涉及自锐性作用良好的陶瓷结合剂磨具及其制造方法。
背景技术
对于表面上形成多个IC、LSI等器件的晶片，其背面被磨削而形成规定的厚度以后，由切割装置等分割成各个器件。所分割的器件被应用于各种电子设备中。
作为磨削对象的晶片，其由硅、氮化硅、砷化镓、蓝宝石、钽酸锂、碳化硅等形成。另一方面，磨削磨具有陶瓷结合剂(vitrified bond)磨具、树脂结合剂磨具、金属结合剂磨具等，在这些磨具中，选择适合于晶片材料的磨具，并将其用于磨削。氮化硅、蓝宝石、以及碳化硅的硬度较高，因此在磨削由这些材料所形成的晶片时，具有以下构成的磨具被采用，即，陶瓷结合剂磨具和金属结合剂磨具等的金刚石磨粒能被牢固地保持。这样的技术被记载在日本国特开2003-136410号公报中。
但是，对于通过陶瓷结合剂和金属结合剂将磨粒牢固地保持的构成的磨具，由于其难以产生自锐性作用，所以在比较短的时间内引起磨具气孔堵塞，需要频繁地进行磨锐，因此存在连续工作困难、生产率降低的问题。此外，所谓“自锐性作用”是指，使用中刀尖的被磨损的磨粒变得不能使用时，产生脱落而接着出现新磨粒的作用。
并且，由于难以产生自锐性作用，还存在以下问题：在被磨削物的磨削面上产生面胶着和挤裂这一现象，使被磨削物的品质下降。
发明内容
于是，本发明要解决的课题在于：即使是难磨削材料，也不用频繁地磨锐、可高效率地磨削，且不会使被磨削物的品质下降。
第1发明：带有气孔的陶瓷结合剂磨具，其是通过下列方法得到的：使由树脂形成的海绵构件含浸流动性磨粒，并使有机物结合剂材料和海绵构件发生氧化，同时用该陶瓷结合剂材料烧结磨粒，所述流动性磨粒是通过混炼至少以SiO2作为主成分的陶瓷结合剂材料、有机物结合剂材料、磨粒以及液体而得到的。
第2发明：带有气孔的陶瓷结合剂磨具的制造方法，其特征在于：该方法由下列工序构成：
含浸海绵体形成工序：混炼至少以SiO2作为主成分的陶瓷结合剂材料、有机物结合剂材料、磨粒以及液体而形成流动性磨粒，并使带有气孔的由树脂形成的海绵构件含浸流动性磨粒，从而构成含浸海绵体；
固化工序：使构成含浸海绵体的液体蒸发，同时使有机物结合剂材料固化；
烧结工序：烧结固化工序后的含浸海绵体，并使有机物结合剂材料与海绵构件发生氧化，同时利用陶瓷结合剂材料对磨粒进行烧结，从而形成带有气孔的烧结体。
在含浸海绵体形成工序中，磨粒优选是在粒径为2μm或以下的金刚石磨粒中混入作为填充剂的绿碳化硅、白刚玉。在含浸海绵体形成工序中，优选的是，液体由重量比为55％的水、和重量比为10％的乙醇构成，有机物结合剂材料是重量比为5％的丙烯酸系结合剂材料。
在固化工序中，优选的是，在50℃下加热含浸海绵体2小时而使液体蒸发，并在120℃下加热有机物结合剂材料2小时而对其进行烧结。
在在烧结工序中，优选的是，在400℃下烧结固化工序后的含浸海绵体1小时而使有机物结合剂材料与海绵构件发生氧化，并在700℃下烧结4小时，从而形成烧结体。
烧结工序之后，用切削刀片切削烧结体而进行整形，制作固定在砂轮上的磨具。
附图说明
图1是表示海绵构件的立体图。
图2是表示将该海绵构件浸渍在流动性磨粒中的状态的立体图。
图3是表示成型烧结体的状态的立体图。
图4是表示固定有片断(segment)状陶瓷结合剂磨具的砂轮的立体图。
图5是表示安装了与上述相同的砂轮的磨削装置的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图，就本发明的一个实施例进行说明。
首先，混炼以SiO2作为主成分的陶瓷结合剂材料、由丙烯酸树脂等组成的有机物结合剂材料、磨粒以及液体而形成流动性磨粒。作为磨粒，可以列举有代表性的金刚石磨粒。也可以在流动性磨粒中进一步混入绿碳化硅(绿色碳化硅质)和白刚玉(白色氧化铝质)等填充剂。液体是水或乙醇。
然后，如图1所示那样，(含浸海绵体形成工序)形成使由尿烷等合成树脂构成的带有气孔的海绵构件1含浸有上述流动性磨粒的海绵体(以下，称其为含浸海绵体)。例如，如图2所示那样，将流动性磨粒2贮存在容器3中，通过将该流动性磨粒2浸渍在海绵构件1中，由此使海绵构件1含浸流动性磨粒。流动性磨粒具有流动性，海绵构件1在内部的各个角落都具有气孔，因此流动性磨粒能够浸透到气孔的各个角落，直至其内部，流动性磨粒都能均匀地到达。
而且，海绵构件1是厚度较薄的板状的长方体形状，但其实质上是后来形成的陶瓷结合剂磨具的原型，因此优选形成为磨具所要求的形状或者容易加工的形状。
其次，通过对构成含浸了流动性磨粒的海绵构件1的液体进行加热使其蒸发，然后使含浸海绵体中含有的有机物结合剂材料固化(固化工序)。通过将该有机物结合剂材料固化，则有机物结合剂材料使磨粒与海绵构件1相结合，则磨粒不会从海绵构件1脱落。而且，通过固化工序，蒸发液体、烧结有机物结合剂材料被固化后的含浸海绵体，并使有机物结合剂材料与海绵构件发生氧化，同时用陶瓷结合剂材料烧结磨粒。这样，形成带有气孔的烧结体，该烧结体成为陶瓷结合剂磨具。
例如，如图3所示那样，所形成的陶瓷结合剂磨具4通过使高速旋转的切削刀片5沿着多个切削线6纵横切入，作成单片矩形而被整形，成为多个片断状的陶瓷结合剂磨具7。
多个片断状陶瓷结合剂磨具7如图4所示那样，在砂轮814的下面被大致呈环形排列并被多枚固定。而且，该砂轮814用于例如图5所示的磨削装置8中。
该磨削装置8具有保持被磨削物的卡盘台80、以及对卡盘台80所保持的被磨削物施以磨削加工的磨削机构81。磨削机构81的构成是：在通过台架810可被旋转支撑的、且在垂直方向具有轴心的主轴811的上端与电机812连接，同时在主轴811的下端设置的砂轮支架813上装设有砂轮814。其构成如上述那样，在砂轮814上固定有多枚片断状陶瓷结合剂磨具7，通过电机812的旋转，砂轮814也旋转。
台架810被与升降板820相连接的支持部821支撑，升降板820与在垂直方向配设的导轨822滑动连接，同时内部的螺母(图中未示出)与垂直方向配设的滚珠螺杆823相配合。滚珠螺杆823的一端与脉冲电机824相连接。通过脉冲电机824的旋转，滚珠螺杆823旋转，与此相伴的是，升降板820由导轨822作导向而升降。伴随该升降板820的升降，磨削机构81也升降。
如图示的例子那样，在表面上，保护装置用的保护带T被粘贴在表面侧的晶片W的背面被磨削的场合，将粘贴有保护带T的表面侧朝下，晶片W由卡盘台80支持。然后，卡盘台80在水平方向移动，被定位在磨削机构81的正下方，在旋转卡盘台80的同时，通过一边旋转砂轮814、一边降低磨削机构81，旋转的片断状陶瓷结合剂磨具7与晶片W的背面相接触，并磨削该背面。
片断状陶瓷结合剂磨具7是使海绵构件含浸流动性磨粒并烧结而形成的，因此，在内部形成很多气孔。所以，在防止磨具气孔堵塞的同时，磨粒容易脱落、自锐性作用良好，因此，即使在晶片W由蓝宝石或碳化硅等的难磨削材料形成的场合，仍然能够高效率地磨削。而且，由于自锐性作用良好，因此晶片的被磨削面不会产生面胶着和挤裂，能够使晶片的品质提高。
在磨削卡盘台80、使卡盘台80的上面与片断状陶瓷结合剂磨具7的下面(磨削面)相一致的自磨的场合，即使卡盘台80是由碳化硅等难磨削材料形成，也能够高效率地磨削卡盘台80。
实施例1
以下，表示陶瓷结合剂磨具的制造方法的实例。首先，在含浸海绵体形成工序中，分别以体积比计，按下列比例混炼粒径2μm或以下的金刚石磨粒35％、作为填充剂的绿碳化硅、白刚玉5％、以SiO2作为主成分的陶瓷结合剂材料60％，生成重量比30％的粉末混炼物。然后，向该重量比30％的粉末混炼物混合重量比5％的丙烯酸系结合剂材料(有机物结合剂材料)、重量比55％的水、重量比10％的乙醇，制成重量比100％的流动性磨粒，使海绵构件1含浸该流动性磨粒，制成含浸海绵体。
其次，在固化工序中，通过在50℃加热含浸海绵体2小时，使水以及乙醇中的水分蒸发。然后，通过在120℃加热2小时，使丙烯酸系结合剂材料固化。
在烧结工序中，在400℃下加热固化工序后的含浸海绵体1小时而使有机物结合剂和海绵构件发生氧化。然后，在700℃下烧结4小时，从而形成烧结体。该烧结体成为陶瓷结合剂磨具。
这样，对于本实施例的陶瓷结合剂磨具，由于其经过低温烧结，因此具有容易发挥磨具本身的性能的效果。
本发明通过使海绵构件含浸流动性磨粒而进行烧结，由此构成内部带有气孔的陶瓷结合剂磨具，因此，由于气孔的作用，磨粒容易脱落，容易产生自锐性作用。因此，磨具气孔难以产生堵塞，不需要频繁地进行磨锐，因此即使是难磨削材料，也能够高效率地进行磨削。而且由于自锐性作用良好，所以在被磨削物的磨削面上不产生面胶着和挤裂，能够提高被磨削物的品质。
Claims (5)
1.一种带有气孔的陶瓷结合剂磨具的制造方法，该方法由下列工序构成：
含浸海绵体形成工序：混合陶瓷结合剂材料、有机物结合剂材料、磨粒以及液体而形成流动性磨粒，并使带有气孔的由树脂形成的海绵构件含浸所述流动性磨粒，从而构成含浸海绵体，其中所述陶瓷结合剂材料至少以SiO2作为主成分；
固化工序：使构成所述含浸海绵体的液体蒸发，同时使所述有机物结合剂材料固化；
烧结工序：烧结所述固化工序后的含浸海绵体，并使所述有机物结合剂材料与所述海绵构件发生氧化，同时利用所述陶瓷结合剂材料对所述磨粒进行烧结，从而形成带有气孔的烧结体，
其中，在所述含浸海绵体形成工序中，所述磨粒是在粒径为2μm或以下的金刚石磨粒中混入作为填充剂的绿碳化硅、白刚玉。
2.根据权利要求1所述的陶瓷结合剂磨具的制造方法，在所述含浸海绵体形成工序中，所述液体由水和乙醇构成，所述水占所述流动性磨粒的重量比为55％，所述乙醇占所述流动性磨粒的重量比为10％，所述有机物结合剂材料是占所述流动性磨粒的重量比为5％的丙烯酸系结合剂材料。
3.根据权利要求1所述的陶瓷结合剂磨具的制造方法，在所述固化工序中，在50℃下加热所述含浸海绵体2小时而使所述液体蒸发，在120℃下加热所述有机物结合剂材料2小时而对其进行烧结。
4.根据权利要求1所述的陶瓷结合剂磨具的制造方法，在所述烧结工序中，在400℃下烧结所述固化工序后的含浸海绵体1小时而使所述有机物结合剂材料和所述海绵构件发生氧化，并在700℃下烧结4小时，从而形成所述烧结体。
5.根据权利要求1所述的陶瓷结合剂磨具的制造方法，在所述烧结工序之后，用切削刀片切削所述烧结体而进行整形，制作固定在砂轮上的磨具。
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