CS245162B1

CS245162B1 - A method for producing very thin diamond cutting discs

Info

Publication number: CS245162B1
Application number: CS842198A
Authority: CS
Inventors: Jiri Reinitzer
Original assignee: Jiri Reinitzer
Priority date: 1984-03-27
Filing date: 1984-03-27
Publication date: 1986-08-14
Also published as: CS219884A1

Abstract

Problém je řečen způsobem výroby, při němž se na nosné tělo z kovu nanáší galvanicky vrstva jiného kovu, která se přitom sytí diamantovým prachem, načež po ukončení nanášení se povrch nosného těla galvanicky odleptává, až zbyde holý břit kovu, nasyv ceného diamantovým prachem, pevně spojený s nosným tělem.The problem is the production method in which a layer of another metal is galvanically applied to a metal support body, which is saturated with diamond dust, after which the surface of the support body is galvanically etched away, leaving a bare edge of metal, saturated with diamond dust, firmly connected to the support body.

Description

245162 2245162 2

Vynález patří do oboru výroby nářadí a ředí problém výroby velmi tenkých řezacích diamantových kotoučů, jejichž čapal má tloušťku několika setin mm. Tyto kotouče se používají v elektronickém průmyslu při separaci polovodičových destiček, tak zvaných čipů.The invention belongs to the field of tool manufacturing and dilutes the problem of producing very thin diamond cutting discs whose tappet has a thickness of several hundredths of a millimeter. These discs are used in the electronics industry to separate semiconductor wafers, so-called chips.

Separace polovodičových destiček se provádí v podstatě jedním ze tři způsobů a to: laaserem, vrypovou metodou diemantem a rozbruěováním· Proces separace je velmi náročný. Oddělená destičky nesmějí mít mikrotrhliny, materiál nesmí být znehodnocen teplem, nebo roztřepeným řezem. Geometrie řezu musí být přesně dodržena, separace musí být prováděna produktivně a s maximální výtěžností.The separation of semiconductor wafers is carried out in essentially one of three ways: by the laaser, the diemant scratch method and the abrasion process. The separation process is very difficult. Separate plates must not have microcracks, material must not be degraded by heat or frayed cut. The geometry of the cut must be strictly adhered to, the separation must be carried out productively and with maximum yield.

Separace byla prováděna nejprve vrypovou metodou pomocí diemantu. Při této metodě ae destičky oddělují podobnou metodou, jako se dělí tabule skla. Prakse ukázala, že geometrie řezu nebyla pravidelná, vznikaly záprasky, zmetkovitost byla veliká a tudíž výtěžnost malá.Separation was performed first by a scratch method using a diemant. In this method, the plates are separated by a method similar to that of a glass pane. Prakse showed that the geometry of the cut was not regular, there were dusts, rejects were large and therefore the yield was low.

Nověji sa přeělo na separaci rozbruěováním na vysoce výkonném zařizení pomocí tenkých řezacích diamantových kotoučů s čepelí o tlouěťce 0,03 až 0,05 mm. Výroba těchto rozbruěovacích kotoučů je mimořádně náročná.More recently, it has been converted to cutting by high performance equipment using thin cutting diamond blades with a blade thickness of 0.03-0.05 mm. These cut-off wheels are extremely difficult to manufacture.

Týto kotouče byly vyráběny ve tvaru mezikruží cca 0 60/40 mm o tlouěťce 0,06 až 0,03 mm. Velkým problémem při této výrobě je upevnění tohoto mezikruží o tlouěťce poleviny lidského vlasu do přírub a manipulac* s ním. Mezikruží se kroutí a to jak při použití velmi přesně vyrobených přírub, tak i při lepení speciálními lepidly.These discs were manufactured in the form of an annulus of about 0 60/40 mm with a thickness of 0.06 to 0.03 mm. A major problem in this production is the attachment of this annulus of the thickness of the human hair coating to the flanges and handling thereof. The annulus is twisted both when using very precisely manufactured flanges and when gluing with special adhesives.

Vyrobení tak tenkého řezacího diamantového kotouče klasickými metodami mechanického obrábění je velmi obtížné a je na hranici možností i velmi dobře technicky vybavené výroby, protože například axiální a radiální házivost břitu řezacího diamantového kotouče nesmí překročit 10 ^um.The production of such a thin diamond cutting disc by conventional mechanical machining methods is very difficult and is at the limits of the very well-equipped production because, for example, the axial and radial runout of the cutting diamond cutting edge must not exceed 10 µm.

Úkolem vynélezu je vytvořit způsob výroby tenkých řezacích diamantových kotoučů, zajišťující požadovanou přesnost.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the invention is to provide a method of manufacturing thin diamond cutting discs to provide the required precision.

Úloha je řeěena způsobem výroby velmi tenkých řezacích diamantových kotoučů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na nosné tělo z kovu se nanéěí galvanicky vrstva jiného kovu, které se přitom sytí diamantovým prachem, načež po ukončení nanášení se povrch nosného těla galvanicky odleptávé, až zbyde holý břit kovu, nasyceného diamantovým prachem, spojený pevně β nosným tělem.The object of the present invention is to provide a very thin cutting diamond disk according to the invention which comprises depositing a layer of another metal which is saturated with diamond dust on the metal support body and then electrodepositing the surface of the support body after the application. until the bare edge of the metal, saturated with diamond dust, remains firmly attached to the β carrier body.

Aby se dosáhlo toho, že nosné tělo se galvanicky odleptává, aniž se přitom narušuje kov, nasycený diamantovým prachem, zhotovuje se nosná tělo podle vynélezu z kovu, jehož polarizační napětí je nejméně o 0,2 V nižší, než polarizační napětí kovu, nasyceného diamantovým prachem. Proto se podle vynálezu nosné tělo zhotovuje z hořčíku, hliníku, mědi, železa, případně jejich slitin, kdežto jako kov, nasycovaný diamantovým prachem se používá chrom nebo nikl.In order to ensure that the support body is galvanically etched without disturbing the metal saturated with diamond dust, the support body according to the invention is made of a metal whose polarization voltage is at least 0.2 V lower than the polarization voltage of the metal saturated with diamond dust. dust. Therefore, according to the invention, the support body is made of magnesium, aluminum, copper, iron or their alloys, whereas chromium or nickel is used as the diamond dust-saturated metal.

Výhoda způsobu podle vynélezu je v tom, že umožňuje výrobu řezacích diamantových kotoučů o tloušťce až pouhých 0,02 mm s požadovanou přesnosti spolehlivě průmyslově reprodukovatelným způsobem za přijatelných nákladů.An advantage of the method according to the invention is that it enables the production of diamond cutting discs with a thickness of up to only 0.02 mm with the required accuracy in a reliable industrial reproducible manner at affordable costs.

Příklad provádění způsobu včetně k tomu potřebných zařízení je uveden na připojených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněn řezací diamantový kotouč, zobrazený v řezu, na obr. 2 řezací diamantový kotouč z obr. 1 před odleptáním, na obr. 3 detail . z obr. 2 ve zvětšeném měřítku, na obr. 4 řezací diamantový kotouč napojený na elektrodu, na obr. 5 uspořádání leptscího přístroje ve schematickém znázornění, na obr. 6 schéma usměrňovače pro elektrolytické leptání, na obr. 7 schéma simulačního zapojení a na obr. β křivky závislosti proudu na napětí.An exemplary embodiment of the method including the equipment required therefor is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a cutting diamond disk shown in cross section; Fig. 2 shows the diamond cutting disk of Fig. 1 before etching; Fig. 3 shows a detail. Fig. 2 is an enlarged view of a cutting diamond disc connected to an electrode; Fig. 5 shows an arrangement of the glueing device in a schematic representation; Fig. 6 shows a diagram of a rectifier for electrolytic etching; β curves of current versus voltage.

Na Sáat styčné plochy £ nosného těla £ z hliníkové slitiny se galvanicky nanese vrstva 2 niklu, nasyceného diamantovým prachem o tlouělce 0,03 mm. Nosné tělo 1 a vrstvou 2 se upne do leptacího přípravku, znázorněného na obr. 4. Nosné télo £ se upne mezi spodní pružnou vložku £ a vrchní pružnou vložku J. Spodní pružné vložka 6 je podložena upínací deskou 11. do níž je zašroubován středící čep 10. opatřený závitem. Vrchní pružná deska 2 ®^e přitlačuje na nosné télo J. maticí 2i našroubovanou na stře» dici čep 10.A layer of diamond dust, saturated with 0.03 mm thick, is nickel-plated onto the contact surface 6 of the aluminum alloy support body 4. The support body 1 and the layer 2 are clamped into the etching device shown in FIG. 10. threaded. The upper spring plate 2 ® ^e presses the support body J with a nut 2i screwed on the centering pin 10.

Leptací přípravek a nosným tSlem i se ponoří do nádoby 12 s elektrolytem, jímž je roztok NaOH o hustotě 1,12a teplotě 20 °C. Středící čep 10 ae upne do držáku 13. jak znázorněno na obr. 5, který je opatřen sběracím kontaktem na kladný pól uaměrňovacího zdroje. Nad elektrolyticky obráběnou část nosného těla £ ae umístí kruhová katoda z olova, připojené na záporný pól, Elektromotor 15 otáčí laptacím přípravkem.The etching agent and carrier 1 are immersed in an electrolyte container 12 which is a 1.12a NaOH solution at 20 ° C. The centering pin 10 ae is clamped into the holder 13 as shown in Fig. 5, which is provided with a collecting contact on the positive pole of the aiming source. Above the electrolytically machined portion of the support body 8ae, placing a circular lead cathode connected to the negative pole, the electric motor 15 rotates the laptops.

Celý přístroj je napájen galvanickým zdrojem, znázorněným na obr. 6.The whole device is powered by the galvanic source shown in Fig. 6.

Galvanický zdroj je opatřen jemnou plynulou regulací, docílenou regulačním transformátorem JJ, znázorněným na obr. 6, přičemž napětí ae kontroluje voltmetrem 18 a intenzita ampérmetrem 12·The galvanic power supply is provided with a fine stepless control, achieved by the control transformer 11 shown in Fig. 6, wherein the voltage ae is controlled by a voltmeter 18 and the intensity by an ammeter 12 ·

Na počátku leptání se uvede leptací přípravek do rotace 70 ot/min, přičemž počáteční napětí je nulové. Pak se napětí postupně zvyěuje. Nosné tělo 1 s vrstvou 2 tvoří anodu, složenou ze dvou kovů a to z hliníkové slitiny a niklu. Zavedením napětí se nikl, tvořící vrstvu 2 polarizuje proti směru primární elektromotorické síly. Nosné tělo 1 z hliníkové slitiny se nesnadno polarizuje á proto se z něj odleptévé vratva 16. Elektrolytické leptání hliníkové slitiny probíhá již od nejmeněích potenciálů. Z křivek závislosti proudu na napětí, znázorněných na obr. 8 je vidět, že závislost proudu na napětí je téměř přímková. Naproti tomu vrstva 2 niklu polarizuje proti směru primární elektromotorické síly. Potenciál primární elektromotorické síly se plynule zvyěuje a když dosáhne cca 0,4 V vznikne vlivem polarizace sekundární elektromotorické síla o napětí cca 0,8 V, směřující proti přimérní elektromotorické síle. Po několika minutách dostoupí polarizační napětí výěe cca 1,4 V.At the beginning of the etching, the etching agent is rotated at 70 rpm, the initial tension being zero. Then the voltage gradually increases. The supporting body 1 with layer 2 forms an anode composed of two metals, namely aluminum alloy and nickel. By applying voltage, the nickel forming the layer 2 is polarized against the direction of the primary electromotive force. The aluminum alloy support body 1 is difficult to polarize and, therefore, the gates 16 are etched off. The electrolytic etching of the aluminum alloy takes place from the very least of the potentials. From the current-voltage curves shown in FIG. 8, it can be seen that the current-voltage dependence is almost linear. In contrast, the nickel layer 2 polarizes against the direction of the primary electromotive force. The potential of the primary electromotive force increases steadily, and when it reaches about 0.4 V, a secondary electromotive force with a voltage of about 0.8 V, directed against a proportional electromotive force, results from polarization. After a few minutes, the polarization voltage reaches about 1.4 V.

Když se seřídí primární napětí na tuto hodnotu, dostoupne proud na anodě, tvořené 2 nosným tělem J,, o ploěe 1 000 mm na intenzitu 1 760 mA, čili aa proud o hustotěWhen the primary voltage is adjusted to this value, the current at the anode, consisting of a 1000 mm carrier body, of an area of 1000 mm, reaches an intensity of 1,760 mA, or a and a current of

17,5 A/dm².17.5 A / dm ² .

Vrstva 2 niklu zůstává neporučena, protože jí nepřetéká žádný proud. Leptání se provádí tak dlouho, až se odleptá nosná stěna 2· takže vznikne čepel 2·The nickel layer 2 remains undesirable because there is no current flowing through it. The etching is carried out until the supporting wall 2 is etched so that a blade 2 is formed.

Ke konci leptání je vhodné zvýěit primární napětí na 2,8 V na dobu několika minut, čímž se leptané čepel 2 dokonale očisti. To je možné proto, že čepel 2 ^g niklu se mimo ochranu polarizační, které běhen času opět nabyl· vyěěí hodnoty, jeětě zpasivovala. Pasivace je v tomto případě způsobena nedostatkem chloridových iontů v roztoku a zplodinami elektrolýzy.At the end of the etching, it is advisable to increase the primary voltage to 2.8 V for a few minutes, thereby thoroughly cleaning the etched blade 2. This is possible because the 2 ^g nickel blade has been passivated beyond the polarization protection, which has again increased over time. Passivation in this case is caused by a lack of chloride ions in the solution and by products of electrolysis.

Po ukončení leptání se vypne proud, zastaví rotace, nosné tělo i s čepelí 2 se vyjme z leptacího přípravku, opláchne se vlažnou vodou, osuěi, zkontroluje a zabalí.Upon completion of the etching, the power is turned off, rotation is stopped, the support body and the blade 2 are removed from the etching agent, rinsed with lukewarm water, dried, inspected and packaged.

Claims

1. A process for the production of very thin diamond cutting discs, characterized in that a coating of another metal which is saturated with diamond dust is electrically deposited onto the metal support body, after which the surface of the support body is galvanically etched until bare metal remains. saturated diamond dust, fixedly attached to the support body.

2. The production method according to claim 1, wherein the support body is made of a metal whose polarization voltage is at least 0.2 V lower than the polarization voltage of the metal saturated with daimant dust.

3. The production method according to items I, 2; The support body is made of magnesium, aluminum, copper, iron or their alloys, whereas chromium or nickel is used as the diamond-saturated metal.

4. The production method according to items 1 to 3, characterized in that: that metal saturated with diamond dust was not rotating,

5. The production method according to items 1 to 4, characterized in that: The surface of the support body is galvanically etched during rotation.