JP6872342B2

JP6872342B2 - 切削ブレード

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Publication number: JP6872342B2
Application number: JP2016204157A
Authority: JP
Inventors: 謙治升谷
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2021-05-19
Anticipated expiration: 2036-10-18
Also published as: TW201827164A; KR20180042805A; CN107953224B; JP2018065206A; CN107953224A; KR102294248B1; TWI743190B

Description

本発明は、板状物を切削する切削ブレードに関する。

半導体デバイス工程では、半導体ウェーハの切削に適した切削ブレードが使用されている。一般に、切削ブレードは砥粒層の集中度が高くなるのに伴って消耗が抑えられる傾向がある。切削ブレードとしては、幅方向の中央に低集中度の電鋳層、幅方向の両外側に高集中度の電鋳層が積層された多層ブレードが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の積層フレードは、集中度が低い中央の電鋳層が先に摩耗して刃先が凹形状になることで、切削時に生じた切り屑が凹形状に逃げてバリの発生が抑えられる等の機能を備えている。

特開２００２−３３１４６４号公報

上記したように低集中度の電鋳層が消耗し易いため、刃先が丸く変形しないように切削ブレード全体を高集中度の電鋳層で形成するという手段が取られている。しかしながら、切削対象の素材によっては低集中度の電鋳層よりも高集中度の電鋳層が激しく消耗する場合がある。例えば、鉄ベースの金属磁性粒子（鉄球）と有機系バインダーからなる圧粉材料を用いたインダクタを切削する場合には、高集中度の切削ブレードで切削すると消耗が激しく、通常の切削消耗特性とは異なる結果になって、安定して切削することができない問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、高集中度の電鋳砥粒層が激しく消耗するような切削対象を、刃先の変形を抑えつつ良好に切削することができる切削ブレードを提供することを目的の１つとする。

本発明の一態様の切削ブレードは、板状物を切削するための、環状の切れ刃部が砥粒をメッキで固定した電鋳砥粒層によって形成された切削ブレードであって、環状の切れ刃部は、中央電鋳砥粒層と中央電鋳砥粒層の両側に形成された外側電鋳砥粒層とからなり、外側電鋳砥粒層は中央電鋳砥粒層よりも集中度の低い砥粒層で形成される。

この構成によれば、中央電鋳砥粒層よりも外側電鋳砥粒層の集中度が低いため、集中度が高い砥粒層が激しく消耗するような板状物を切削する際には、切れ刃部の中央の中央電鋳砥粒層よりも切れ刃部の両外側の外側電鋳砥粒層が消耗し難い。よって、切れ刃部の両外側にはＲ形状が付き難く、切れ刃部が丸く変形することが抑えられる。また、中央電鋳砥粒層と外側電鋳砥粒層の集中度差によって、中央電鋳砥粒層及び外側電鋳砥粒層の一体的な消耗が抑えられることで切れ刃部が丸く変形し難くなっている。このように、切削ブレードの切れ刃部の変形を抑えつつ良好に板状物を切削することができる。

本発明の一態様の切削ブレードにおいて、該板状物は、鉄ベースの金属磁性粒子と有機系バインダーからなる圧粉材料を用いたインダクタである。

本発明の一態様の切削ブレードにおいて、該外側電鋳砥粒層は、集中度５〜１３５で形成され、該中央電鋳砥粒層は、該外側電鋳砥粒層よりも１５以上高い集中度で形成されている。

本発明の一態様の切削ブレードにおいて、該外側電鋳砥粒層の厚みは、１０μｍ〜切れ刃部の厚みの１／３の厚みで形成される。

本発明によれば、中央電鋳砥粒層よりも外側電鋳砥粒層が集中度の低い砥粒層で形成されているため、集中度が高い砥粒層が激しく消耗するような板状物を切削する際に刃先の変形を抑えつつ良好に切削することができる。

本実施の形態の切削手段の分解斜視図である。比較例の切削ブレードの説明図である。本実施の形態の切削ブレードの断面模式図である。集中度と消耗量との関係を示すグラフである。切削ブレードの切れ刃部の断面形状の変化を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態の切削手段の分解斜視図である。図２は、比較例の切削ブレードの説明図である。なお、図１では、説明の便宜上、切削ブレードの外周を覆うホイールカバーを省略して記載している。また、切削手段は、本実施の形態の切削ブレードが装着される構成であればよく、図１に示す構成に限定されない。

図１に示すように、切削装置には、チャックテーブル（不図示）上の板状物を切削する切削手段１が設けられている。切削手段１は、例えば、エアスピンドルであり、圧縮エアーを介してスピンドルハウジング１１に対して回転スピンドル１２を浮動状態で支持している。スピンドルハウジング１１の先端部分からは回転スピンドル１２の先端部分１３が突出しており、この回転スピンドル１２の先端部分１３にブレードマウント２１が取り付けられる。ブレードマウント２１は、円筒状のボス部２２と、ボス部２２の周面から径方向外側に広がる装着部２３とを有している。

ボス部２２の背面側には、回転スピンドル１２の先端部分１３のテーパ面に装着される嵌合穴（不図示）が形成されている。ボス部２２の表面側には、嵌合穴に連なるように円形凹部２４が形成されている。回転スピンドル１２の先端部分１３には雌ネジ１４が形成されており、嵌合穴に嵌め込まれた状態で円形凹部２４側から回転スピンドル１２の先端部分１３が露出される。そして、ボス部２２の円形凹部２４に固定ネジ１５が差し込まれ、円形凹部２４側から露出した回転スピンドル１２の雌ネジ１４に固定ネジ１５が締め付けられることで、ブレードマウント２１が回転スピンドル１２の先端部分１３に固定される。

また、装着部２３には、ハブレスタイプの切削ブレード３０が装着される装着面２５が形成されている。切削ブレード３０は、ブレードマウント２１に取り付けられた円環形状の固定プレート２６によって装着部２３の装着面２５に押し付けられる。この状態で、固定プレート２６の開口２７からボス部２２の先端側が突出され、ボス部２２の先端側の外周面に形成された雄ネジ２８にリング状の固定ナット２９が締め付けられる。そして、回転スピンドル１２に取り付けられた切削ブレード３０が高速回転され、切削ブレード３０に板状物が切り込まれることで板状物が個々のチップに分割される。

図２Ａに示すように、比較例の切削ブレード４０は、ダイヤモンド砥粒を電鋳ボンドで固めた薄い円環形状に成形されている。一般に、半導体ウェーハＷ等の板状物の切削時には砥粒の集中度が低いと砥粒の消耗が激しいため、高集中度の電鋳砥粒層からなる切削ブレード４０が使用されている。また、ダイシングテープＴ上の半導体ウェーハＷを切断する場合には、ダイシングテープＴが薄過ぎて切削ブレード４０で半導体ウェーハＷ深く切り込むことができない。このため、主に切削ブレード４０の刃先を使用して半導体ウェーハＷが切削されている。

ところで、図２Ｂに示すように、切削対象の板状物としては、鉄ベースの金属磁性粒子（鉄球）と有機系バインダーからなる圧紛材料を用いたインダクタＩが存在している。このインダクタＩを上記の切削ブレード４０で切削したところ、高集中度の電鋳砥粒層にも関わらず、切削ブレード４０の消耗量が激しいという問題が生じていた。ここで、本件出願人がインダクタＩと電鋳砥粒層の集中度の関係を調べたところ、通常の半導体ウェーハＷ等の板状物とは逆の切削消耗特性、すなわち高集中度の電鋳砥粒層よりも低集中度の電鋳砥粒層で消耗量が少なくなることを発見した。

これは、砥粒の集中度が高過ぎると、結合剤が少なくなって砥粒１つあたりの保持力が弱まるのに加え、インダクタＩ内の金属磁性粒子の目詰まりが増えて摩擦力が増加するからだと推測される。より詳細には、砥粒の集中度が高いと結合剤による砥粒の保持力が弱く、切削時の摩擦力が増加することで、延性のある金属磁性粒子によって切削ブレード４０から砥粒がもぎ取られるような状況が生じていると推測される。このように、板状物の種類によっては、集中度の低い電鋳砥粒層の切削ブレードを用いた方が、砥粒の消耗を少なくして切れ刃部にＲ形状が付き難くなる。

このため、図２Ｃに示すように、インダクタＩ等の板状物の切削時には、低集中度の電鋳砥粒層から成る単層構造の切削ブレード５０を使用することが考えられる。しかしながら、低集中度の電鋳砥粒層によって切削ブレード５０の消耗が少なくなるが、切削を継続するにつれて切削ブレード５０から徐々に砥粒が脱落する。そして、切削ブレード５０の角側にＲ形状が付き始めて、Ｒ形状が徐々に大きくなることで、刃先全体が丸く変形してしまっていた。丸くなった刃先でインダクタＩが切削されると、分割後のチップにスカート形状が形成され、安定した製品加工寸法を維持することができない。

そこで、本実施の形態の切削ブレード３０（図３参照）は、幅方向の中央を高集中度の砥粒層にし、幅方向の両外側を低集中度の砥粒層にした多層構造に形成されている。切削ブレード３０でインダクタＩを切削しても、切削ブレード３０の幅方向の両外側の砥粒層が消耗され難くなり、外側の砥粒層が消耗されても砥粒層の厚みが薄いのでＲ形状が大きくなることがない。これにより、インダクタＩ等の板状物を切削する際に刃先が丸く変形することが抑えられて、分割後のチップの側面にスカート形状が形成されず、安定した製品加工寸法で維持することができる。

以下、図３を参照して、本実施の形態の切削ブレードについて説明する。図３は、本実施の形態の切削ブレードの断面模式図である。

図３Ａに示すように、切削ブレード３０の切れ刃部３１は、メッキで砥粒を固定した環状の電鋳砥粒層で、鉄ベースの金属磁性粒子と有機系バインダーからなる圧紛材料を用いたインダクタＩ（図３Ｂ参照）を切削可能に形成されている。なお、切削ブレード３０の砥粒としては、例えば、５μｍ〜１００μｍのダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒が使用される。切れ刃部３１は、幅方向の中央の中央電鋳砥粒層３２と中央電鋳砥粒層３２の左右両側の外側電鋳砥粒層３３とから成る多層構造であり、各外側電鋳砥粒層３３が中央電鋳砥粒層３２よりも集中度の低い砥粒層で形成されている。このため、インダクタＩの切削時には、高集中度の中央電鋳砥粒層３２よりも低集中度の外側電鋳砥粒層３３が消耗し難くなっている。

図３Ｂに示すように、インダクタＩが高集中度の箇所ほど砥粒を脱落させるため、インダクタＩの切削時には高集中度の中央電鋳砥粒層３２が消耗する一方で、低集中度の外側電鋳砥粒層３３の消耗が抑えられている。このとき、切れ刃部３１の角部分が外側電鋳砥粒層３３で形成されているため、切れ刃部３１の角部分の消耗が抑えられてＲ形状が付き難くなっている。インダクタＩの切削が繰返し実施されることで、外側電鋳砥粒層３３が徐々に消耗されて切れ刃部３１の角部分にＲ形状が付き始めるが、外側電鋳砥粒層３３に付いたＲ形状は大きくなり過ぎることがない。

これは、外側電鋳砥粒層３３及び中央電鋳砥粒層３２に砥粒の集中度差が生じており、外側電鋳砥粒層３３と中央電鋳砥粒層３２の消耗速度が異なって一体的に消耗しないからである。外側電鋳砥粒層３３及び中央電鋳砥粒層３２が個別に消耗されているため、外側電鋳砥粒層３３にＲ形状が付き始めても、薄幅の外側電鋳砥粒層３３内でＲ形状が抑えられている。このように、外側電鋳砥粒層３３と中央電鋳砥粒層３２の積層構造によって消耗速度の速度差を作り出すことで、外側電鋳砥粒層３３及び中央電鋳砥粒層３２の一体的な消耗が抑えられて切れ刃部３１が丸く変形し難くなっている。

なお、外側電鋳砥粒層３３は、板状物の切削時に消耗量が急激に増加する基準の集中度以下に形成されていればよい。例えば、インダクタＩを切削する場合であれば、電鋳砥粒層の集中度が１３５を超えると消耗量が急激に増加するため、外側電鋳砥粒層３３は集中度５以上、好ましくは集中度４５以上で、かつ集中度１３５以下、好ましくは集中度９０以下で形成されている。また、中央電鋳砥粒層３２は、板状物の切削時に外側電鋳砥粒層３３と一体的に消耗しないように、外側電鋳砥粒層３３の集中度よりも高い集中度で形成されていればよい。

具体的には、中央電鋳砥粒層３２の集中度が外側電鋳砥粒層３３の集中度に近過ぎると、単層ブレードと変わらず、多層ブレードであるにも関わらず切れ刃部３１が丸く突出する。一方で、中央電鋳砥粒層３２の集中度が外側電鋳砥粒層３３の集中度よりも高過ぎると、中央電鋳砥粒層３２が消耗され過ぎて切れ刃部３１の中央が凹状に窪む。このため、切れ刃部３１の角部分の消耗具合と中央部分の消耗具合を考慮して、切れ刃部３１が略平坦形状を維持したまま消耗される程度に、中央電鋳砥粒層３２の集中度が外側電鋳砥粒層３３の集中度よりも高く形成されている。

例えば、インダクタＩを切削する場合であれば、集中度差が１５を下回ると多層ブレードでもＲ形状が激しくなるため、中央電鋳砥粒層３２が外側電鋳砥粒層３３よりも１５以上高い集中度、好ましくは６０以上高い集中度で形成されている。また、集中度差が２００を超えると中央電鋳砥粒層３２が消耗され過ぎるため、中央電鋳砥粒層３２と外側電鋳砥粒層３３の集中度差が２００以下、好ましくは集中度差が１５０以下に抑えられている。このように、切削ブレード３０を集中度の異なる多層構造にすることで、角部分と中央部分の消耗具合を個別に調整している。

なお、外側電鋳砥粒層３３の厚みが１０μｍを下回ると砥粒層としての機能がなくなり、外側電鋳砥粒層３３の厚みが切れ刃部３１の厚みの１／３を超えると、切れ刃部３１の角部分Ｒ形状が大きくなり過ぎる。このため、外側電鋳砥粒層３３の厚みは１０μｍ以上、好ましくは１５μｍ以上で、かつ厚みが切れ刃部３１の厚みの１／３以下、好ましくは１／４以下に形成されている。このような多層構造の切削ブレード３０を使用することで、インダクタＩの切削時に切れ刃部３１が丸く変形することが抑えられて、多数のインダクタＩを良好に切削し続けることが可能になっている。

（実験例）
以下、実験例について説明する。実験例では、切削ブレードとして、ダイヤモンド砥粒の平均粒径２０μｍで、かつ電鋳砥粒層が集中度５、３０、４５、７５、９０、１０５、１３５、１５０で厚み３００μｍの複数の単層ブレードを用意して、各切削ブレードでインダクタを切削したときのブレード消耗量を測定した。実験では、長さ１４０×幅１４０×厚み０．９ｍｍのダミーインダクタを用意し、集中度が異なる切削ブレード毎にスピンドル回転数２００００ｒｐｍ、送り速度２５ｍｍ／ｓｅｃ、加工ライン数１００ラインで切削加工を実施した。これにより、図４に示すような結果が得られた。

図４に示すように、集中度５、３０、４５、７５、９０、１０５、１３５の切削ブレードでは、集中度が高くなるにつれて消耗量が大きくなるが、大幅な変化が見られなかった。一方で、集中度１５０の切削ブレードでは、集中度１３５以下の切削ブレードよりも急減に消耗量が増加していた。このように、インダクタを切削する際には、集中度１３５以下の電鋳砥粒層で切削ブレードの消耗が抑えられ、集中度１３５を超えた電鋳砥粒層で切削ブレードの消耗が多くなることが判明した。よって、多層ブレードは、比較的消耗し難い集中度１３５以下の電鋳砥粒層で両外側が形成され、比較的消耗し易い集中度１５０以上の電鋳砥粒層で内側が形成されることが好ましい。

続いて、単層ブレードと多層ブレードを用いて、インダクタに対する切削を繰り返して切れ刃部の断面形状を観察した。単層ブレードとしては、高集中度（集中度１８０）の電鋳砥粒層から成る単層ブレードを使用した。多層ブレードとしては、高集中度（集中度１５０）の中央電鋳砥粒層の両外側に低集中度（集中度９０）の一対の外側電鋳砥粒層を積層した多層ブレードを使用した。単層ブレード及び多層ブレードの総厚はそれぞれ３００μｍとし、多層ブレードの中央電鋳砥粒層及び一対の外側電鋳砥粒層の厚みはそれぞれ２００μｍ、５０μｍで形成した。

図５に示すように、単層ブレードは、ドレス直後の切れ刃部の断面形状が僅かに変化するだけだが、１枚目のインダクタの切削後には切れ刃部の断面形状が明らかに丸まっていた。このように、単層ブレードは１枚目のインダクタを加工しただけでＲが付いて使用できなくなっていた。なお、ここでは高集中度の単層ブレードで加工したが、低集中度の単層ブレードで加工すれば、切れ刃部の消耗を抑えることが可能である。ただし、低集中度の単層ブレードで加工したとしても、切削が繰り返されることで早い段階で丸く変形することが予想される。

一方で、多層ブレードは、ドレス直後の切れ刃部の断面形状の変化が殆ど見られず、１枚目のインダクタの切削後に切れ刃部の断面形状が僅かに変化した後は、切れ刃部の断面形状が丸く変化することがなかった。このように、多層ブレードは切れ刃部が僅かに変形するものの、切れ刃部にＲ形状が付き難く、安定して複数（本実験では１８枚）のインダクタを切削し続けることができた。また、外側電鋳砥粒層と中央電鋳砥粒層の集中度差が適度に調整されているため、切れ刃部の中央だけが深く消耗することがなく安定した形状が維持されていた。

以上のように、本実施の形態の切削ブレード３０によれば、中央電鋳砥粒層３２よりも外側電鋳砥粒層３３の集中度が低いため、集中度が高い砥粒層が激しく消耗するようなインダクタＩを切削する際には、中央電鋳砥粒層３２よりも外側電鋳砥粒層３３が消耗し難くい。よって、切れ刃部３１の両外側にＲ形状が付き難く、切れ刃部３１が丸く変形することが抑えられる。また、中央電鋳砥粒層３２と外側電鋳砥粒層３３の集中度差によって、中央電鋳砥粒層３２及び外側電鋳砥粒層３３の一体的な消耗が抑えられることで切れ刃部３１が丸く変形し難くなっている。このように、切削ブレードの切れ刃部の変形を抑えつつ良好にインダクタＩを切削することができる。

なお、本実施の形態では、切削対象の板状物としてインダクタを例示して説明したが、インダクタ等の電子部品に限定されない。切削対象の板状物は、集中度が低いほど砥粒層が消耗し難く、集中度が高いほど砥粒層が消耗し易くなるようなものであればよい。

また、本実施の形態では、切削ブレードとしてハブレスタイプのワッシャブレードを例示して説明したが、この構成に限定されない。切削ブレードは、ハブ基台に切れ刃部を固定したハブブレードでもよい。

また、本実施の形態では、切削ブレードが中央電鋳砥粒層と一対の外側電鋳砥粒層の３層構造で形成されたが、この構成に限定されない。切削ブレードは、中央電鋳砥粒層と一対の外側電鋳砥粒層を含む多層構造に形成されていればよく、例えば、中央電鋳砥粒層と一対の外側電鋳砥粒層の間にさらに電鋳砥粒層を設けた５層構造に形成されてもよい。

また、本実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。

また、本実施の形態では、本発明を切削ブレードに適用した構成について説明したが、高集中度の電鋳砥粒層が激しく消耗するような切削対象を、刃先の変形を抑えつつ良好に加工することができる他の加工具に適用することも可能である。

以上説明したように、本発明は、高集中度の電鋳砥粒層が激しく消耗するような切削対象を、刃先の変形を抑えつつ良好に切削することができるという効果を有し、特に、鉄ベースの金属磁性粒子と有機系バインダーからなる圧粉材料を用いたインダクタを切削する切削ブレードに有用である。

３０切削ブレード
３１切れ刃部
３２中央電鋳砥粒層
３３外側電鋳砥粒層
Ｉインダクタ（板状物）

Claims

板状物を切削するための、環状の切れ刃部が砥粒をメッキで固定した電鋳砥粒層によって形成された切削ブレードであって、
該環状の切れ刃部は、中央電鋳砥粒層と該中央電鋳砥粒層の両側に形成された外側電鋳砥粒層とからなり、該外側電鋳砥粒層は該中央電鋳砥粒層よりも集中度の低い砥粒層で形成され、
切削対象は、該集中度の低い該外側電鋳砥粒層が消耗し難く、該集中度の高い該中央電鋳砥粒層が消耗し易い該板状物である、切削ブレード。
該板状物は、鉄ベースの金属磁性粒子と有機系バインダーからなる圧粉材料を用いたインダクタである、請求項１記載の切削ブレード。
該外側電鋳砥粒層は、集中度５〜１３５で形成され、
該中央電鋳砥粒層は、該外側電鋳砥粒層よりも１５以上高い集中度で形成されている請求項１又は２記載の切削ブレード。
該外側電鋳砥粒層の厚みは、１０μｍ〜切れ刃部の厚みの１／３の厚みで形成される、請求項１乃至３記載の切削ブレード。