KR20220088314A

KR20220088314A - 연삭 휠

Info

Publication number: KR20220088314A
Application number: KR1020210174291A
Authority: KR
Inventors: 료고 마지
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2021-12-08
Publication date: 2022-06-27
Also published as: JP2022096834A; CN114643541A; US20220193855A1; TW202224859A

Abstract

(과제) 종래보다 수지나 금속 등의 연성 재료가 연장되어 버가 되어 버리는 것을 억제할 수 있는 연삭 휠을 제공하는 것이다.
(해결 수단) 연성 재료를 연삭하는 연삭 휠은, 스핀들의 하단에 고정되는 고정 단부와, 연삭하는 피가공물에 대면하는 자유 단부를 갖는 환형의 휠 베이스와, 자유 단부에, 장변이 휠 베이스의 둘레 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 배열되는 직사각형 판상의 복수의 연삭 지석을 포함한다. 연삭 지석은, 지립이 니켈 도금으로 고정된 직사각형 판상의 전기 주조 지석이고, 두께가 1 mm 이하이고, 자유 단부로부터의 높이/두께로 나타내는 값이 5 이상 35 미만이다.

Description

연삭 휠{GRINDING WHEEL}

본 발명은 연삭 휠에 관한 것이다.

반도체 디바이스가 형성되는, 실리콘이나 갈륨비소, 세라믹스나 유리 기판 등을, 복수의 연삭 지석이 환형으로 배치된 연삭 휠을 사용하여 연삭하는 기술이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 제4885376호 공보

특허문헌 1 에서는, 연삭 휠의 연삭 지석은, 다이아몬드 지립이 본드로 고정된 직사각형 판상의 세그먼트이고, 연삭 휠의 하면(자유 단부)에 고정되고, 피가공물을 연삭한다. 이 연삭 지석에 사용되는 본드는, 수지(레진)계, 메탈계, 비트리파이드계로부터 선택되고, 연삭 지석의 세그먼트의 두께와 높이(돌출량)는 연삭 중에 균열되지 않도록 설정되고, 두께는 2 ~ 4 mm 정도, 높이는 4 ~ 5 mm 정도이다. 예를 들어 반도체 디바이스 칩이 패키지된 수지 패키지 기판을 이와 같은 종래의 연삭 휠로 연삭하면, 웨이퍼 레벨 패키지의 박화의 요구도 있고, 수지나 금속이 연장되어서 버(burr)가 된다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 종래보다 수지나 금속 등의 연성 재료가 연장되어서 버가 되어 버리는 것을 억제할 수 있는 연삭 휠을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 연성 재료를 연삭하는 연삭 휠로서, 스핀들의 하단에 고정되는 고정 단부와, 연삭하는 피가공물에 대면하는 자유 단부를 갖는 환형의 휠 베이스와, 상기 자유 단부에, 장변이 상기 휠 베이스의 둘레 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 배열되는 직사각형 판상의 복수의 연삭 지석을 구비하고, 상기 연삭 지석은, 지립이 니켈 도금으로 고정된 직사각형 판상의 전기 주조 지석이며, 두께가 1 mm 이하이고, 상기 자유 단부로부터의 높이/두께로 나타내는 값이 5 이상 35 미만인 연삭 휠이 제공된다.

바람직하게는, 직사각형 판상의 상기 연삭 지석은, 두께가 0.5 mm 이하이다.

바람직하게는, 연삭하는 피가공물은, 피연삭면에 배치된 수지, 또는 금속을 구비하고 있다.

본 발명은, 종래보다 수지나 금속 등의 연성 재료가 연장되어서 버가 되어 버리는 것을 억제할 수 있다.

도 1은, 실시형태에 따른 연삭 휠의 구성예를 도시하는 저면도이다.
도 2는, 도 1의 연삭 휠을 도시하는 단면도이다.
도 3은, 도 1의 연삭 휠을 장착한 연삭 장치를 도시하는 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태에 기재한 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에 기재한 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것이 포함된다. 또한, 이하에 기재한 구성은 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성의 다양한 생략, 치환 또는 변경을 행할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 관한 연삭 휠(1)을 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은, 실시형태에 따른 연삭 휠(1)의 구성예를 도시하는 저면도이다. 도 2는, 도 1의 연삭 휠(1)을 도시하는 단면도이다. 도 2는 도 1의 (II)-(II) 단면도이다. 도 3은, 도 1의 연삭 휠(1)을 장착한 연삭 장치(100)를 도시하는 단면도이다. 실시형태에 따른 연삭 휠(1)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 환형의 휠 베이스(10)와, 복수의 연삭 지석(20)을 구비한다.

연삭 휠(1)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 연삭 장치(100)의 스핀들(120)의 하단(121)에 설치된 휠 고정부(122)에 고정되고, 스핀들(120)에 의해 회전축(2) 둘레로 회전 구동되어서, 스핀들(120)의 하단(121) 측과 회전축(2) 방향으로 대향하여 설치된 연삭 장치(100)의 척 테이블(110) 상에 유지된 피가공물(200)의 피연삭면(201)의 연삭 처리에 사용된다. 여기서, 연삭 휠(1)의 회전축(2)은, 휠 베이스(10)의 원환의 중심축과 일치한다.

연삭 휠(1)의 연삭 대상인 도 3에 나타내는 피가공물(200)은, 본 실시형태에서는, 피연삭면(201)에 배치된 연성 재료를 구비한다. 연성 재료는, 본 실시형태에서는, 금속 또는 수지이다. 피가공물(200)은, 예를 들어 수지에 의해 밀봉된 디바이스를 복수 가진 원 형상 혹은 직사각 형상의 패키지 기판이나, 수지판, 금속판, 금속과 수지를 포함하는 복합재 판 등이다. 피가공물(200)은, 본 발명에서는 이에 한정되지 않고, 실리콘, 사파이어, 실리콘카바이드(SiC), 갈륨비소 등을 모재로 하는 원판형의 반도체 웨이퍼나 광 디바이스 웨이퍼 등의 피연삭면(201)에 수지막이나 금속막 등의 연성 재료의 막이 형성된 것 등이어도 된다.

휠 베이스(10)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙에, 회전축(2) 방향으로 관통하는 원형의 관통 구멍(11)이 형성되어 있다. 휠 베이스(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 회전축(2)에 직교하는 한쪽의 면이며, 스핀들(120)의 하단(121)에 고정되는 측의 면인 고정 단부(12)와, 회전축(2)에 직교하는 다른쪽의 면이며, 연삭 장치(100)에 장착되었을 때에 연삭하는 피가공물(200)의 피연삭면(201)에 대면하는 측의 면인 자유 단부(13)를 갖는다. 관통 구멍(11)은, 본 실시형태에서는, 자유 단부(13) 측을 향함에 따라 구멍 직경이 넓어지는 방향으로 테이퍼가 형성되어 있지만, 본 발명에서는 이에 한정되지 않고, 테이퍼가 형성되어 있지 않아도 된다. 휠 베이스(10)는, 본 실시형태에서는, 예컨대 스테인리스강 등의 금속으로 구성되어 있다.

휠 베이스(10)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 외주부의 자유 단부(13) 측에, 복수의 연삭 지석(20)을 감합 가능한 폭의 환형 홈(14)이 형성되어 있다. 환형 홈(14)의 폭은, 연삭 지석(20)의 두께(23)에 따라 결정된다. 환형 홈(14)의 깊이 방향은, 본 실시형태에서는, 연삭 휠(1)의 회전축(2)의 방향, 즉, 휠 베이스(10)의 두께 방향을 따르고 있다. 환형 홈(14)은, 도 1에 나타내는 예에서는, 전체 둘레에 걸쳐 균일한 깊이로 연속적으로 형성되어 있지만, 본 발명에서는 이에 한정되지 않고, 예컨대, 연삭 지석(20)의 장변 방향의 길이(21)에 대응하는 둘레 방향의 길이의 홈이, 둘레 방향으로 미리 정해진 간격(22)을 두고 단속적으로 형성되어 있어도 좋다.

휠 베이스(10)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 환형 홈(14)보다 내주 측에, 회전축(2) 방향으로 관통하는 연삭수 공급로(15)가 형성되어 있다. 연삭수 공급로(15)는, 본 실시형태에서는, 자유 단부(13) 측의 개구가 관통 구멍(11)의 테이퍼 부분에 형성되어 있지만, 본 발명에서는 이에 한정되지 않고, 관통 구멍(11)의 테이퍼 부분보다도 외주 측의 자유 단부(13)에 형성되어 있어도 좋다. 연삭수 공급로(15)는, 본 실시형태에서는, 둘레 방향을 따라 일정한 간격으로 복수 개소(도 1에 나타내는 예에서는 6 개소)에 형성되어 있다. 연삭수 공급로(15)는, 연삭 휠(1)이 연삭 장치(100)에 장착되었을 때에, 고정 단부(12) 측의 개구가 소정의 연삭수 공급원에 접속되어서, 연삭수 공급원으로부터의 연삭수(126)를 자유 단부(13) 측의 개구로부터, 복수의 연삭 지석(20)보다 내주 측의 영역과 회전축(2) 방향으로 대향하는 피가공물(200)의 피연삭면(201) 상의 영역에 공급한다. 연삭수(126)는, 본 실시형태에서는, 예를 들어 물(순수)이다.

휠 베이스(10)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 외주부의 고정 단부(12) 측에 고정용 나사 구멍(16)이 형성되어 있다. 고정용 나사 구멍(16)은, 본 실시형태에서는, 둘레 방향을 따라 일정한 간격으로 복수 개소(도 1에 나타내는 예에서는 6 개소)에 형성되어 있다. 또한, 고정용 나사 구멍(16)은, 둘레 방향에 있어서, 서로 인접하는 연삭수 공급로(15)의 중간의 위치에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 연삭 장치(100)의 휠 고정부(122)의 장착용 구멍(123)에 삽입된 복수의 나사(124)가 고정용 나사 구멍(16)에 체결됨으로써, 연삭 휠(1)이 스핀들(120)의 하단(121)에 고정된다.

연삭 지석(20)은, 직사각형 판상이며, 길이(21)의 장변 방향이 휠 베이스(10)의 둘레 방향을 따르는 방향으로 향해져서, 둘레 방향으로 미리 정해진 간격(22)으로 나란히 배치되어 있다. 연삭 지석(20)은, 단변 방향이 회전축(2)의 방향(환형 홈(14)의 깊이 방향)을 따라, 두께(23)의 방향이 휠 베이스(10)의 직경 방향을 따른 방향으로 향해지고, 환형 홈(14)에 삽입되어 감합되어서, 금속용의 접착제 등에 의해 휠 베이스(10)의 자유 단부(13) 측에 고정된다. 이 때문에, 연삭 지석(20)은, 휠 베이스(10)의 자유 단부(13) 측으로부터, 연삭 휠(1)의 회전축(2)의 방향(휠 베이스(10)의 두께 방향)을 따라 돌출되도록 고정된다. 연삭 지석(20)은, 본 실시형태에서는, 직사각형 판상의 장변 방향이 환형 홈(14)의 둘레 방향의 만곡에 맞춰 만곡되어서, 환형 홈(14)에 삽입되어 감합되어서 고정되어 있지만, 본 발명에서는 이에 한정되지 않고, 만곡되지 않고, 장변 방향이 휠 베이스(10)의 둘레 방향의 접선 방향을 따르는 방향으로 향해져서, 환형 홈(14)에 감합되어 고정되어도 된다.

연삭 지석(20)은, 다이아몬드나 CBN(Cubic Boron Nitride) 등의 지립이 니켈 도금을 포함하는 전기 주조 본드로 고정된 직사각형 판상의 전기 주조 지석이다. 연삭 지석(20)은, 두께(23)가 1 mm 이하이고, 두께(23)가 0.5 mm 이하인 것이 바람직하다. 연삭 지석(20)은, 휠 베이스(10)의 자유 단부(13)로부터 돌출된 높이(돌출량)(24)와 두께(23)의 비의 값인 애스펙트비(높이(24)/두께(23))가 5 이상 35 미만이다. 연삭 지석(20)은, 환형 홈(14)에 감합된 측과 반대측의 단면이, 척 테이블(110) 상의 피가공물(200)의 피연삭면(201)과 접촉하여, 피가공물(200)의 피연삭면(201)을 연삭하는 연삭면(25)이 된다. 연삭 지석(20)의 연삭면(25)은, 직경 방향의 길이가 두께(23)이며, 둘레 방향의 길이가 장변 방향의 길이(21)이며, 둘레 방향으로 가늘고 긴 형상이다.

연삭 지석(20)에 포함되는 지립은, 중심 입경이 4 μm 이상 30 μm 이하이다. 연삭 지석(20)에 포함되는 지립은, 중심 입경을 입도로 변환하면, 입도가 #360(360번) 이상 #2500(2500번) 이하이다. 지석의 입도의 크기는, JIS 규격 「R6001: 연삭 숫돌용 연마재의 입도」로 규정되고, 중심 입경이 커짐에 따라서 번호가 작아지고, 중심 입경이 작아짐에 따라서 번호가 커지는 파라미터이다.

연삭 지석(20)은, 미리 정해진 두께(23)가 큰 판상의 전기 주조 지석을 형성한 후, 와이어 방전 등에 의해 직사각 형상으로 잘라내어져 복수의 세그먼트형으로 형성된다. 연삭 지석(20)은, 예컨대, 미리 정해진 두께(23)가 0.5 mm 으로 형성되고, 장변 방향의 길이(21)가 15 mm 으로, 단변 방향의 길이(높이)가 5 mm 로 잘라내어지고, 인접하는 연삭 지석(20)의 미리 정해진 간격(22)을 수 mm 정도로 하여, 1 mm 깊이의 환형 홈(14)에 삽입되어 감합되어서 높이(24)를 4 mm 로 하여, 휠 베이스(10)의 자유 단부(13) 측에 고정되어, 애스펙트비가 8 이 된다.

다음에, 실시형태에 따른 연삭 휠(1)을 장착한 연삭 장치(100)의 동작을 도면에 기초하여 설명한다. 연삭 장치(100)는, 우선, 복수의 나사(124)를 휠 고정부(122)의 장착용 구멍(123)에 삽입하고 나서 연삭 휠(1)의 고정용 나사 구멍(16)에 체결함으로써, 연삭 휠(1)을 스핀들(120)의 하단(121)에 고정한다. 연삭 장치(100)는, 다음으로, 척 테이블(110)의 유지면(111)에 재치된 피가공물(200)을, 피연삭면(201)을 연삭 휠(1) 측을 향하여 흡인 유지한다.

연삭 장치(100)는, 그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 도시하지 않은 회전 구동원에 의해 척 테이블(110)을 유지면(111)에 직교하는 회전축(112) 둘레로 회전시킴으로써 척 테이블(110) 상의 피가공물(200)을 회전시킨다. 또한, 연삭 장치(100)는, 스핀들(120)을 회전 구동하여 연삭 휠(1)을 회전축(2) 둘레로 회전시킨다. 연삭 장치(100)는, 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 연삭수 공급로(15) 및 연삭수 공급부(125)에 의해 연삭 지석(20)의 각각 내주 측 및 외주 측의 각 영역과 회전축(2) 방향으로 대향하는 피가공물(200)의 피연삭면(201) 상의 각 영역에 연삭수(126)를 공급한다. 연삭 장치(100)는, 이와 같이 연삭수(126)를 공급하면서, 스핀들(120)을 회전축(2)의 방향을 따라 척 테이블(110)에 근접 이동시킴으로써, 회전축(2) 둘레로 회전하는 연삭 휠(1)의 연삭 지석(20)을 회전축(112) 둘레로 회전하는 피가공물(200)의 피연삭면(201)에 대하여 근접시켜서 접촉 및 압박함으로써, 연삭 휠(1)의 연삭 지석(20)의 연삭면(25)으로 척 테이블(110) 상의 피가공물(200)의 피연삭면(201)을 연삭한다.

종래에는, 연삭 지석의 세그먼트는, 연삭 중에 균열되지 않도록, 두께가 2 mm ~ 4 mm 정도로, 높이가 4 mm ~ 5 mm 정도로, 애스펙트비가 1 ~ 2.5 정도로 설정되어 있었기 때문에, 수지나 금속 등의 연성 재료가 연장되어 버가 되어 버리고 있었다. 그러나, 이상과 같은 구성을 갖는 실시형태에 따른 연삭 휠(1)은, 두께(23)가 1 mm 이하인 박판형의 연삭 지석(20)이 둘레 방향을 따라 환형으로 배치되어 있고, 휠 베이스(10)의 자유 단부(13) 측으로부터 휠 베이스(10)의 두께 방향을 따라 돌출되도록 고정되어 있고, 연삭 지석(20)의 애스펙트비가 5 이상 35 미만이기 때문에, 두께(23)가 1 mm 이하인 둘레 방향으로 가늘고 긴 형상의 연삭면(25)에서 수지나 금속 등의 연성 재료를 절삭하도록 깎아낼 수 있기 때문에, 종래보다 수지나 금속 등의 연성 재료가 연장되어 버가 되어 버리는 것을 억제할 수 있다는 작용 효과를 나타낸다.

또한, 실시형태에 따른 연삭 휠(1)은, 연삭 지석(20)이, 지립이 니켈 도금을 포함하는 전기 주조 본드로 고정된 직사각형 판상의 전기 주조 지석이기 때문에, 종래의 연삭 지석의 세그먼트와 비교하여 연삭 중에 깨지기 어려우므로, 두께(23)가 1 mm 이하나 0.5 mm 이하로 얇아도, 애스펙트비가 5 이상 35 미만이 되는 높이(24)까지 돌출시켜도, 연삭 지석(20)이 깨지지 않고 연삭할 수 있다. 이 때문에, 실시형태에 따른 연삭 휠(1)은, 애스펙트비를 5 이상 35 미만으로 높게 함으로써, 연삭 지석(20)이 피가공물(200)을 연삭함으로써 깎여 사용할 수 없게 될 때까지의 수명을 길게 할 수 있다. 또한, 연삭 휠은, 애스펙트비가 5 미만인 경우, 수명이 짧고, 애스펙트비가 35 이상인 경우, 연삭 지석이 연삭 중에 균열되어 파손될 우려가 생겨 버린다.

또한, 실시형태에 따른 연삭 휠(1)은, 연삭 지석(20)의 두께(23)가 1 mm 이하이기 때문에, 지립이 니켈 도금을 포함하는 전기 주조 본드로 고정한 직사각형 판상의 전기 주조 지석을 용이하게 형성할 수 있고, 또한, 휠 베이스(10)의 환형 홈(14)에 용이하게 삽입할 수 있기 때문에, 연삭 휠(1)의 제조 비용 및 연삭 비용을 저감할 수 있다.

또한, 실시형태에 따른 연삭 휠(1)은, 연삭 지석(20)의 두께(23)가 더 얇고 0.5 mm 이하인 경우, 둘레 방향으로 가늘고 긴 형상의 연삭면(25)의 두께(23)도 더 얇고 0.5 mm 이하가 되기 때문에, 더 적합하게 수지나 금속 등의 연성 재료를 절삭하도록 깎아낼 수 있기 때문에, 종래보다 수지나 금속 등의 연성 재료가 연장되어 버가 되어 버리는 것을 더 억제할 수 있다. 또한, 실시형태에 따른 연삭 휠(1)은, 연삭 지석(20)의 두께(23)가 더 얇고 0.5 mm 이하인 경우, 지립이 니켈 도금을 포함하는 전기 주조 본드로 고정한 직사각형 판상의 전기 주조 지석을 더 용이하게 형성할 수 있고, 또한, 휠 베이스(10)의 환형 홈(14)에 더 용이하게 삽입할 수 있기 때문에, 연삭 휠(1)의 제조 비용 및 연삭 비용을 더 저감할 수 있다.

또한, 실시형태에 따른 연삭 휠(1)은, 연삭 지석(20)이, 지립이 니켈 도금을 포함하는 전기 주조 본드로 고정된 직사각형 판상의 전기 주조 지석이기 때문에, 열전도성이 높기 때문에, 연삭에서 발생한 열을 신속하게 방열함으로써, 수지나 금속 등의 연성 재료가 연장되어 버가 되어 버리거나, 연성 재료가 연삭 지석(20)에 부착되어 소위 눈 막힘(clogging)을 발생시켜 버리거나 하는 것을 더 억제할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 골자를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 예컨대, 실시형태에서는, 피가공물(200)이 자전(自轉)하면서 연삭되는 인피드 방식의 연삭예를 나타내었지만, 회전하는 연삭 지석(20)에 대하여 자전하지 않는 피가공물(200)을 스핀들(120)의 회전축(2)에 대하여 레이디얼 방향으로부터 진입시켜서 연삭 지석(20)으로 연삭하는 크리프 피드 방식의 연삭에 본원의 연삭 휠(1)을 이용하여도 좋다.

1 연삭 휠
10 휠 베이스
12 고정 단부
13 자유 단부
20 연삭 지석
21 장변 방향의 길이
22 간격
23 두께
24 높이
120 스핀들
200 피가공물
201 피연삭면

Claims

연성 재료를 연삭하는 연삭 휠로서,
스핀들의 하단에 고정되는 고정 단부와, 연삭하는 피가공물에 대면하는 자유 단부를 갖는 환형의 휠 베이스와,
상기 자유 단부에, 장변이 상기 휠 베이스의 둘레 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 배열되는 직사각형 판상의 복수의 연삭 지석을 구비하고,
상기 연삭 지석은, 지립이 니켈 도금으로 고정된 직사각형 판상의 전기 주조 지석으로서, 두께가 1 mm 이하이고, 상기 자유 단부로부터의 높이/두께로 나타내는 값이 5 이상 35 미만인 것인, 연삭 휠.
제1항에 있어서, 직사각형 판상의 상기 연삭 지석은, 두께가 0.5 mm 이하인 것인, 연삭 휠.
제1항에 있어서, 연삭하는 피가공물은, 피연삭면에 배치된 수지를 구비하는 것인, 연삭 휠.
제1항에 있어서, 연삭하는 피가공물은, 피연삭면에 배치된 금속을 구비하는 것인, 연삭 휠.