JP6009238B2 - Cutting blade and cutting method - Google Patents
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Description
本発明は、回転軸に装着され、各種被加工物の切削に用いられる切削ブレードおよび切削方法に関する。 The present invention relates to a cutting blade mounted on a rotary shaft and used for cutting various workpieces and a cutting method.
IC、LSI等のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成された半導体ウェーハは、回転可能な切削ブレードを備えた切削装置によって分割予定ラインが切削されて個々のデバイスに分割され、各種電子機器等に利用されている。また、複数のデバイスがパッケージングされた基板をデバイスごとに分割することにより構成されるパッケージデバイスも、回転可能な切削ブレードを備えた切削装置によって分割され、各種電子機器に利用されている。 Semiconductor wafers formed on the surface by dividing devices such as ICs and LSIs by dividing lines are divided into individual devices by cutting the dividing lines by a cutting machine equipped with a rotatable cutting blade. Etc. are used. A package device configured by dividing a substrate on which a plurality of devices are packaged for each device is also divided by a cutting apparatus including a rotatable cutting blade and used for various electronic devices.
切削ブレードには、ダイヤモンド砥粒等をニッケルめっきで固めて構成される電鋳ハブブレード、ダイヤモンド砥粒等をレジンボンドで固めて構成されるレジンボンドブレード、ダイヤモンド砥粒等をメタルボンドで固めて構成されるメタルボンドブレード、ダイヤモンド砥粒等をビトリファイドボンドで固めて構成されるビトリファイドボンドブレード等があり、被加工物の特性に応じてこれらのブレードの中から適宜選択して被加工物を適正に切削している(例えば、特許文献1参照)。 For cutting blades, electroformed hub blades composed of diamond abrasive grains solidified by nickel plating, resin bond blades composed of diamond abrasive grains solidified by resin bonds, diamond abrasive grains solidified by metal bonds, etc. There are metal bond blades configured, vitrified bond blades configured by solidifying diamond abrasive grains etc. with vitrified bond, etc., and select the appropriate one from these blades according to the characteristics of the work piece (For example, refer to Patent Document 1).
しかし、サファイアや炭化ケイ素(SiC)等の硬質材を切削する際には、切削ブレードに切削液を供給しながら切削を行っているが、切削ブレードと硬質材との摩擦熱が除去できず、火花が発生したり、加工品質が低下してしまうという問題がある。 However, when cutting a hard material such as sapphire or silicon carbide (SiC), cutting is performed while supplying a cutting fluid to the cutting blade, but the frictional heat between the cutting blade and the hard material cannot be removed, There is a problem that sparks are generated and processing quality is deteriorated.
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、その目的は、切削ブレードと硬質材の加工点で発生する摩擦熱を低減できる切削ブレードおよび切削方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a cutting blade and a cutting method capable of reducing frictional heat generated at the processing points of the cutting blade and the hard material.
本発明の切削ブレードは、保持テーブルに保持された被加工物に高速回転させながら切り込み、被加工物を切削するための、砥粒を結合材で結合して円盤形状に形成された切削ブレードであって、該結合材の両表面には少なくとも被加工物に切り込む深さ以上の幅に、熱伝導率が200W/m・K以上を有する材質がコーティングされ、かつ該コーティングされた該材質の膜厚が該結合材の両側面からの該砥粒の突出量よりも薄いとともに、該両側面が平坦な外周刃ブレードであることを特徴とする。 The cutting blade of the present invention is a cutting blade formed into a disk shape by cutting abrasives at a high speed while cutting the workpieces held at a holding table and bonding abrasive grains with a binder to cut the workpieces. The both surfaces of the binder are coated with a material having a thermal conductivity of 200 W / m · K or more at least as wide as the depth to be cut into the workpiece , and the coated film of the material The thickness is smaller than the protruding amount of the abrasive grains from both side surfaces of the binder, and the both side surfaces are flat outer peripheral blades .
本発明の切削方法は、保持テーブルに保持された、硬質材を材質とする被加工物を切削する切削方法であって、砥粒を結合材で結合して円盤形状に形成し、かつ該結合材の両表面に少なくとも該被加工物に切り込む深さ以上の幅に、熱伝導率が200W/m・K以上を有する材質をコーティングし、かつ該コーティングされた該材質の膜厚が該結合材の両側面からの該砥粒の突出量よりも薄いとともに、該両側面が平坦な外周刃ブレードである切削ブレードを高速回転させながら該被加工物に切り込む工程を含むことを特徴とする。 The cutting method of the present invention is a cutting method for cutting a workpiece made of a hard material, which is held on a holding table, and is formed by combining abrasive grains with a binder to form a disk shape. A material having a thermal conductivity of 200 W / m · K or more is coated on both surfaces of the material at least to a width greater than the depth of cutting into the workpiece , and the thickness of the coated material is the binding material And a step of cutting into the work piece while rotating at high speed a cutting blade which is a peripheral blade having a flat surface on both side surfaces .
本発明に係る切削ブレードは、硬質材を切削する際に切削ブレードと硬質材との摩擦が大きくなる切削ブレード側面を熱伝導率の高い(200W/m・K以上)材質で被覆することで、摩擦熱の除去が円滑に行われ、火花の発生が極力防止され、加工品質の向上が図れる。 The cutting blade according to the present invention coats the side of the cutting blade where the friction between the cutting blade and the hard material increases when cutting the hard material with a material having a high thermal conductivity (200 W / m · K or more). The frictional heat is removed smoothly, the generation of sparks is prevented as much as possible, and the processing quality can be improved.
以下に、本発明の実施形態に係る切削ブレードおよび切削方法につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。 Hereinafter, a cutting blade and a cutting method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.
[実施形態]
図1から図4を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、切削ブレードおよび切削方法に関する。図1は、実施形態に係る切削装置の構成例を示す図、図2は、ハブブレードを有する加工手段を示す図、図3は、加工手段の要部断面図、図4は、切削ブレードの外周部の拡大断面図である。
[Embodiment]
The embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. The present embodiment relates to a cutting blade and a cutting method. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a cutting device according to an embodiment, FIG. 2 is a diagram illustrating a processing unit having a hub blade, FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the processing unit, and FIG. It is an expanded sectional view of an outer peripheral part.
切削装置1は、被加工物Wに切削加工を行うものであり、図1に示すように、チャックテーブル10と、加工手段20と、図示しないX軸移動手段と、Y軸移動手段30と、Z軸移動手段40と、制御装置50とを含んで構成されている。
The
チャックテーブル10は、被加工物Wを保持する保持テーブルである。チャックテーブル10は、表面に載置された被加工物Wを吸引することで、被加工物Wの表面を露出させた状態で保持するものである。なお、チャックテーブル10は、テーブル移動基台2に着脱可能に固定されている。また、チャックテーブル10の周囲には、クランプ部11が設けられており、クランプ部11がエアーアクチュエータにより駆動することで、ダイシングテープTを介して被加工物Wが保持されているフレームFを挟持する。
The chuck table 10 is a holding table that holds the workpiece W. The chuck table 10 holds the workpiece W in an exposed state by sucking the workpiece W placed on the surface. The chuck table 10 is detachably fixed to the
ここで、被加工物Wは、切削装置1により加工される加工対象であり、本実施形態ではシリコン、サファイア、SiC、ガリウムなどを母材とする半導体ウェーハや、CSP基板、ガラス、樹脂等からなる板状部材である。被加工物Wは、例えば、デバイスが複数形成されているデバイス側の表面と反対側の裏面がダイシングテープTに貼着され、被加工物Wに貼着されたダイシングテープTがフレームFに貼着されることで、フレームFに固定される。
Here, the workpiece W is a workpiece to be processed by the
加工手段20は、チャックテーブル10に保持された被加工物Wに対して切削加工を行うものである。加工手段20は、切削ブレード21と、回転スピンドル22と、ブレードカバー装置23と、ハウジング24と、ノズル25とを含んで構成されている。
The processing means 20 performs cutting on the workpiece W held on the chuck table 10. The processing means 20 includes a
また、図2に示すように、加工手段20は、固定フランジ26、固定ナット27および固定ボルト28を有する。切削ブレード21は、チャックテーブル10に保持された被加工物Wに高速回転させながら切り込み、被加工物Wを切削するためのものであり、砥粒を結合材で結合して円盤形状に形成されている。本実施形態の切削ブレード21は、いわゆるハブブレードであり、ハブ29の外周に切削ブレード21が一体に固定されている。切削ブレード21は、被加工物Wを切削加工する環状に形成されており、砥粒からなる研磨剤を結合材料に保持させた状態で構成されている。
Further, as shown in FIG. 2, the processing means 20 includes a
ハブ29の貫通孔29aに固定フランジ26のボス部26aを挿入し、さらに固定フランジ26の雄ねじ部26bに固定ナット27を螺合させることにより、固定フランジ26と切削ブレード21と固定ナット27とが一体に固定される。また、固定ボルト28を固定フランジ26の貫通孔26cに挿入し、回転スピンドル22の雌ねじ部22aに螺合することにより、固定フランジ26が回転スピンドル22に対して固定される。このように、切削ブレード21は、回転スピンドル22に対して着脱自在に固定されている。
By inserting the
回転スピンドル22は、筒形状のハウジング24によって回転可能に支持され、かつハウジング24に連結されている図示しない回転駆動源に連結されている。切削ブレード21は、回転駆動源により発生した回転力により高速回転(数千〜数万rpm)する。
The
図1のブレードカバー装置23は、回転スピンドル22の先端に装着された切削ブレード21を覆うものである。ブレードカバー装置23には、2本のノズル25,25が配置されている。ノズル25,25は、切削ブレード21を挟んで回転スピンドル22の軸方向において互いに対向している。各ノズル25は、図示しない切削液供給源から供給される切削液を切削ブレード21および被加工物Wに対して供給する。ノズル25を介した切削液の供給は、制御装置50によって制御される。また、ブレードカバー装置23には、切削ブレード21の外周と径方向において対向する図示しないノズルが設けられており、このノズルからも切削ブレード21および被加工物Wに対して切削液が供給される。
The
X軸移動手段は、切削ブレード21に対してチャックテーブル10に保持された被加工物Wを切削装置1におけるX軸方向に相対移動させるものである。X軸移動手段は、図示しないX軸パルスモータにより発生した回転力により、テーブル移動基台2を図示しないX軸ガイドレールによりガイドしつつ、装置本体3に対してX軸方向に移動させる。ここで、テーブル移動基台2は、テーブル移動基台2の中心軸線を中心とする切削装置1におけるθ方向に回転自在に支持されている。テーブル移動基台2は、図示しない回転駆動源に連結されており、回転駆動源が発生した回転力により、θ方向に任意の角度、例えば90度回転や連続回転することができる。制御装置50は、チャックテーブル10に保持された被加工物Wを切削ブレード21に対してテーブル移動基台2の中心軸線を中心に任意の角度回転や連続回転などの回転駆動をさせることができる。
The X-axis moving means moves the workpiece W held on the chuck table 10 relative to the
Y軸移動手段30は、図1に示すように、チャックテーブル10に保持された被加工物Wに対して切削ブレード21を切削装置1におけるY軸方向に相対移動させるものである。Y軸移動手段30は、図示しないY軸パルスモータにより発生した回転力により、加工手段20を図示しないY軸ガイドレールによりガイドしつつ、装置本体3に対してY軸方向に移動させる。
As shown in FIG. 1, the Y-
Z軸移動手段40は、チャックテーブル10に保持された被加工物Wに対して切削ブレード21を切削装置1におけるZ軸方向に相対移動させるものである。Z軸移動手段40は、図示しないZ軸パルスモータにより発生した回転力により、加工手段20を図示しないZ軸ガイドレールによりガイドしつつ、装置本体3に対してZ軸方向に移動させる。
The Z-
制御装置50は、制御手段であり、切削装置1を構成する上述した構成要素をそれぞれ制御するものである。制御装置50は、切削ブレード21を高速回転させ、チャックテーブル10と切削ブレード21とをX軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θ方向において相対移動させることで、被加工物Wを切削する加工を加工手段20に行わせるものである。制御装置50によって実行される切削方法は、切削ブレード21を高速回転させながら、チャックテーブル10と切削ブレード21とを相対移動させ、被加工物Wに切り込む工程を含む。なお、制御装置50は、例えばCPU等で構成された演算処理装置やROM、RAM等を備える図示しないマイクロプロセッサを主体として構成されている。
The
ここで、切削加工時には切削ブレード21および被加工物Wに対して切削液を供給して冷却しているものの、切削ブレード21と被加工物Wとの摩擦熱が十分に除去できずに、火花が発生したり、加工品質が低下してしまうという問題がある。こうした問題は、サファイアあるいはSiC等の硬質材を材質とする被加工物Wを切削する場合に生じやすい。
Here, at the time of cutting, the cutting fluid is supplied to the
本実施形態に係る切削ブレード21は、結合材の両表面に高い熱伝導率を有する材質がコーティングされている。これにより、切削ブレード21と被加工物Wとの加工点で発生する摩擦熱を低減することができる。なお、加工点で発生する摩擦熱を低減することには、発生する摩擦熱を伝熱や放熱等により逃がすことで切削ブレード21と被加工物Wとの加工点の温度上昇を抑制することが含まれる。
The
図4には、図3の要部C1を拡大した断面図が示されている。本実施形態の切削ブレード21は、ダイヤモンド砥粒4を結合材5で結合して円盤形状に形成したものである。本実施形態の結合材5は、レジンボンドである。結合材5の表面(側面)5a,5bからは、ダイヤモンド砥粒4の一部が突出している。
FIG. 4 shows an enlarged cross-sectional view of the main part C1 of FIG. The
結合材5の両表面5a,5bには、被覆膜6が形成されている。本実施形態の被覆膜6は、円盤形状をなしている。被覆膜6は、少なくとも被加工物Wに切り込む深さD1以上の幅に、コーティングされている。被覆膜6は、両表面5a,5bに対して切削ブレード21の最外周から径方向内側に向けて所定の幅W1で形成されている。所定の幅W1は、切削ブレード21が被加工物Wに切り込む深さD1以上であり、好ましくは、当該深さD1よりも大きい。なお、所定の幅W1は、切削ブレード21の摩耗量が許容される範囲で最大となった場合であっても被加工物Wに切り込む深さD1以上であるように定められている。言い換えると、未使用時における所定の幅W1は、被加工物Wに切り込む深さD1と、径方向における切削ブレード21の許容最大摩耗幅との和以上である。
A
被覆膜6の材質は、熱伝導率が200W/m・K以上を有する材質である。被覆膜6の材質は、例えば、アルミ、金、銀等であるが、これに限定されるものではない。高い熱伝導率を有する被覆膜6が結合材5の表面5a,5bに形成されていることで、切削ブレード21と硬質材からなる被加工物Wの加工点で発生する摩擦熱を低減することができる。被覆膜6は、例えば、接触する切削液や空気に対する熱の放出を促進することにより、切削ブレード21内に熱が蓄積することを抑制できる。また、被覆膜6は、加工点で発生した熱を径方向の内側に逃がし、切削ブレード21の外周部、すなわち被加工物Wと接触する部分の温度上昇を抑制することができる。
The material of the
表1は、各種材料の熱伝導率と、その材料で被覆膜6を形成した場合の切削加工時の火花発生状況を示すものである。レジンブレードである切削ブレード21の側面にメッキ又は蒸着によりそれぞれニッケル膜、アルミ膜(蒸着のみ)、金膜、銀膜が形成される。被覆膜6の膜厚は0.1〜2μmである。この膜厚は、結合材5の表面5a,5bからのダイヤモンド砥粒4の突出量P1(図4参照)よりも薄い。なお、突出量P1は、例えば、ダイヤモンド砥粒4の平均突出量とすることができる。ダイヤモンド砥粒4が突出するように被覆膜6の膜厚が定められていることにより、自生発刃が円滑に行われ、側面の目詰まりの発生が抑制される。
Table 1 shows the thermal conductivity of various materials and the occurrence of sparks during cutting when the
表1の結果を得た実験では、切削ブレード21の砥粒径は2〜6μmであり、刃厚30μmの2インチサイズのレジンブレードに対して膜厚1μmのメッキ(アルミについては蒸着)により被覆膜6が形成された。切削対象の被加工物Wは、2インチ×100μmのサファイア基板であり、この被加工物Wに対して30μm程度切り込み切削を行い、火花の発生状況を確認した。加工条件は、スピンドル回転数15,000rpm、送り速度(C/T)は、10mm/sであり、10μmの切り込みを3回行って被加工物Wに深さ30μmの溝を作成した。
In the experiment in which the results shown in Table 1 were obtained, the abrasive particle size of the
実験において被覆膜6の材質とした材料は、ニッケル、アルミ、金、銀の4種類である。表1に示すように、ニッケルの被覆膜6が形成された切削ブレード21では火花が発生したが、アルミ、金、銀の被覆膜6が形成された切削ブレード21ではいずれも火花の発生が見られなかった。つまり、熱伝導率が200W/m・K以上を有する材質を切削ブレード21にコーティングした場合、硬質材を切削加工するときに加工点で発生する摩擦熱が低減され、火花の発生が抑制される。被覆膜6の材質は、例えば、アルミの熱伝導率以上の熱伝導率を有するものとされてもよい。本実施形態の切削ブレード21は、被覆膜6が形成されていることで、高い強度を有する。
There are four types of materials for the
本実施形態に係る切削方法は、チャックテーブル10に保持された、硬質材を材質とする被加工物Wを切削する切削方法であって、砥粒を結合材5で結合して円盤形状に形成し、かつ結合材5の両表面に少なくとも被加工物Wに切り込む深さD1以上の幅W1に、熱伝導率が200W/m・K以上を有する材質をコーティングした切削ブレード21を高速回転させながら被加工物Wに切り込む工程を含んでいる。硬質材は、例えば、サファイアあるいはSiCの少なくともいずれか一方を含むものである。被加工物Wは、例えば、サファイア基板やSiC基板である。
The cutting method according to the present embodiment is a cutting method for cutting a workpiece W made of a hard material, which is held on a chuck table 10, and is formed into a disk shape by bonding abrasive grains with a
熱伝導率が200W/m・K以上を有する材質がコーティングされた切削ブレード21によって切り込む切削方法により、硬質材を材質とする被加工物Wを切削加工する場合の摩擦熱が低減され、火花の発生が抑制される。
By the cutting method of cutting with the
なお、本実施形態では結合材5がレジンボンドであったが、これには限定されない。結合材5は、メタルボンドやビトリファイドボンド、ニッケル等であってもよい。また、被覆膜6の材質は、例示したものには限定されない。上記の条件の熱伝導率を有する他の材質によって切削ブレード21の表面がコーティングされてもよい。また、砥粒はダイヤモンドには限定されない。
In this embodiment, the
[実施形態の第1変形例]
実施形態の第1変形例について説明する。図5は、実施形態の第1変形例に係る加工手段を示す図である。加工手段20の切削ブレード21は、図5に示すようにワッシャーブレードであってもよい。本変形例の加工手段20は、回転スピンドル22、固定フランジ26、切削ブレード21、フランジ31、固定ナット27および固定ボルト28を含んで構成されている。切削ブレード21は、被加工物Wを切削加工する環状に形成されており、砥粒からなる研磨剤を結合材料に保持させた状態で構成されている。
[First Modification of Embodiment]
A first modification of the embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating a processing unit according to a first modification of the embodiment. The
切削ブレード21の孔部および環状のフランジ31の孔部に固定フランジ26のボス部26aを挿入し、更に固定フランジ26の雄ねじ部26bに固定ナット27を螺合させることにより、固定フランジ26と切削ブレード21とフランジ31と固定ナット27とが一体に固定される。また、固定ボルト28を固定フランジ26の貫通孔26cに挿入し、回転スピンドル22の雌ねじ部22aに螺合することにより、固定フランジ26が回転スピンドル22に対して固定される。
The
このようなワッシャーブレード式の切削ブレード21に対しても、上記実施形態と同様に熱伝導率の高い(例えば200W/m・K以上)材質で被覆膜6を形成することにより、切削ブレード21と硬質材の加工点で発生する摩擦熱を低減することができる。また、両面に被覆膜6が形成された切削ブレード21を高速回転させながら被加工物Wに切り込む切削方法により、硬質材を材質とする被加工物の切削加工において加工点で発生する摩擦熱を低減することができる。
Also for such a washer blade
[実施形態の第2変形例]
上記実施形態および第1変形例では、切削ブレード21の両面に所定の幅W1の被覆膜6が形成されたが、被覆膜6は、例えば、切削ブレード21の両面の全面に形成されてもよい。また、被覆膜6は、固定フランジ26やハブ29、フランジ31等の部材、すなわち切削ブレード21を回転スピンドル22に取り付ける取付部材と接触するように形成されていてもよい。また、これとは逆に、被覆膜6は、切削ブレード21を回転スピンドル22に取り付ける取付部材とは接触しないように形成されていてもよい。
[Second Modification of Embodiment]
In the above embodiment and the first modification, the
また、被覆膜6は、周方向や径方向において複数の領域に分割されていてもよい。例えば、被覆膜6は、径方向の異なる位置に配置された複数の円盤状の領域を有していてもよい。また、被覆膜6は、周方向の異なる位置に配置された複数の扇形の領域を有していてもよい。
Further, the
上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。 The contents disclosed in the above embodiments and modifications can be executed in appropriate combination.
1 切削装置
4 ダイヤモンド砥粒
5 結合材
5a,5b 表面
6 被覆膜
10 チャックテーブル(保持テーブル)
20 加工手段
21 切削ブレード
22 回転スピンドル
50 制御装置
D1 切り込む深さ
P1 突出量
W 被加工物
W1 所定の幅
DESCRIPTION OF
20 Processing means 21
Claims (2)
該結合材の両表面には少なくとも被加工物に切り込む深さ以上の幅に、熱伝導率が200W/m・K以上を有する材質がコーティングされ、かつ該コーティングされた該材質の膜厚が該結合材の両側面からの該砥粒の突出量よりも薄いとともに、該両側面が平坦な外周刃ブレードであることを特徴とする切削ブレード。 A cutting blade that is formed into a disk shape by combining abrasive grains with a binder to cut and cut the workpiece while rotating the workpiece held on the holding table at high speed,
Both surfaces of the binder are coated with a material having a thermal conductivity of 200 W / m · K or more at least as wide as the depth to be cut into the workpiece , and the film thickness of the coated material is A cutting blade characterized in that it is thinner than the protruding amount of the abrasive grains from both side surfaces of the binding material and is a peripheral blade having a flat side surface .
砥粒を結合材で結合して円盤形状に形成し、かつ該結合材の両表面に少なくとも該被加工物に切り込む深さ以上の幅に、熱伝導率が200W/m・K以上を有する材質をコーティングし、かつ該コーティングされた該材質の膜厚が該結合材の両側面からの該砥粒の突出量よりも薄いとともに、該両側面が平坦な外周刃ブレードである切削ブレードを高速回転させながら該被加工物に切り込む工程を含むことを特徴とする切削方法。 A cutting method for cutting a workpiece made of a hard material held by a holding table,
A material having a thermal conductivity of 200 W / m · K or more at a width greater than the depth of cutting into the workpiece on both surfaces of the binding material by bonding abrasive grains with a binding material. And the coating blade is thinner than the protruding amount of the abrasive grains from both sides of the binder, and the cutting blade which is a flat outer peripheral blade on both sides is rotated at high speed. A cutting method comprising a step of cutting into the workpiece while performing the cutting.
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