TW201113134A - Erodible spacer dicing blade gang assembly - Google Patents

Description

201113134 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上係關於用於半導體工業之旋轉鋸刀 成。 【先前技術】 在由半導體材料及類似物製造電組件中，在一基板上產 製隨後鋸成較小部之多個圖案。完成此之鋸大體上係稱為 「切割鋸」。用於此一鋸中的圓形刀片係由研磨材料（舉例 而言，保持於樹脂中的鑽石件、CBN研磨材或電解沈積 (電鑄）鎳結合基質）製成。鋸刀片係薄的使得其具有一小的 切削寬度，並因此浪費較少材料且產生較少熱量。但當一 鋸刀片係薄的時’其在切削之外邊緣附近需要支樓件。此 支撐件必須在不干擾計晝的切削任務下供應。一種提供支 撐件之方式係使用相較於刀片具有一較小直徑之一圓盤。 如一實例，2英寸直徑之一鋸刀片可相鄰於17英寸直徑之 一支撐件並與該支撐件接觸使得刀片可切入一基板達〇1 央寸之一深度，而在支撐件與基板之間仍具有一 〇〇5英寸 空隙。在該實例中：（2-1·7)/2 -0·1 = 0_05。在此實例中， 〇·15英寸係稱為「刀片暴露量」或「切削刀刃」。 如一先前技術實例，圖丨繪示一成組刀具總成2，其具有 一轂主體4，該轂主體4具有精確配合於一旋轉芯軸10之一 導正銷8上並由一芯軸螺母12固定之一鑽孔6。在此實例 中不存在用於扭矩傳輪之鍵槽或類似特徵部。該刀具總 成2與該芯軸10之擠緊面之間的摩擦足以防止滑動。該成 150193.doc 201113134 組刀具總成2具有在—軸肩18上由以螺栓22緊固的一外凸 緣2〇配置及擠緊於適當位置的刀片14及間隔物16。該等間 隔物16提供先前描述的該支料。該刀具總成2的多個複 本通常可由-製造設備之—工具庫組裝及儲備，因此當該 先前刀具總成磨損並需要更換時多個複本可被帶至一切割 機is。通常指示刀片刀具總成更換的不是刀片鈍度。該等 刀片通常係由注入一結合材料内的鑽石或其他粒子製成。 田鑽；5粒子變鈍時，作用於言亥粒子上的士刀削力增力口且該 粒子被拉離該結合材料使得新的鑽石粒子暴露以保持該等 刀片鋒利。然而，此過程意味著該等刀片直徑的連續減 ’卩現著°亥研磨刀片磨損，其直徑變得較小而該相鄰間隔 物直徑保持不變。該等間隔物通常係由耐磨損之硬材料 (舉例而言硬化不銹鋼或氧化鋁陶瓷）製成。最終，為試圖 執行意欲切削，該間隔物接觸基板表面。此可損壞該基板 及該鋸。在此程度磨損之前，必須停止鋸切製程且一新的 刀具總成置於該芯軸上而該舊的刀具總成返回至該工具 庫。回到§亥工具庫，刀片暴露量可藉由以一新的研磨刀片 更換該研磨刀片或安裝一較小直徑間隔物並繼續使用相同 刀片而回復至一足夠深度。此製程導致該鋸之停機時間、 增加勞動力成本、及儲備各種直徑的間隔物之需求。 存在至少兩種切割鋸。具有一單一被支撐刀片（舉例而 言Kroll之美國專利第5,261，385號中揭示的此等刀片，其 必須完成多次穿越一基板以達成多次切削）的一種，及一 成組刀片組（如圖1所示）。成組刀片組係在一共同軸線上並 >5〇 193.d〇c 201113134 接^ 隔開之刀片。在很多情況下，該等間隔物亦 k供支樓。在此應用中’名詞「支擇m隔物」可 互換使用以指示相同件的金屬器具。儘管成組刀片總成提 供多倍的機器效率及產量，但工具成本的一顯著部分係涉 及堆疊㈣成的勞動力。相較於不需要一堆疊程序之單刀 片製％模式，此成本降低價格競爭力。 當-組刀片總成使用新近製造的刀片及間隔物首次堆最 時，諸部分通常無麵曲且堆疊並不是太困難。然而’在使 用之後，當重新堆疊需要# 耳“要使用較小間隔物時，通常發現該 等：片及先前使用的間隔物被麵曲，使堆疊更加困難。為 了付到最小量測偏差，當量測偏差時通常需要使該等刀片 及間隔物相對於彼此角度地改變(此製程通常稱為同步化) 很多次。 ； 若重新堆疊程序的頻率可降低，則該等組刀片總成將需 要使用較少勞動力並將更有成本競爭力。 二種降低重新堆疊頻率的方式係加工或磨蝕該等間隔物 =車乂小直徑而無需自該等刀片去堆疊該等間隔物。若該 相隔物係一硬材料，則此可係困難的。但已知提供-較 之間隔物’其可藉由有目的地接觸該較軟材料與— 硬修整材料而相對容易钱除。此外，若該修整材料相較於 =等刀片實質上較軟’則該等刀片可在無損害下切入該修 “才料。視需要，可特定選擇該修整材料以「修整」該等 刀片（即選擇性地移除該刀片結合材料以暴露新鮮粒子 之美國專利第5,261，385號（用於單刀片切龍）中描 I50193.doc 201113134 成組錯總 述磨蝕該等間隔物之此一製程。然而，期望在 成中使用可蝕間隔物以達成甚至更大效率。 【發明内容】 』根據本發明之職顯著改良係在—成組鑛刀片總成 (諸如用於切割晶圓之__組鑛）中可容許刀片磨損而實現。 :係藉由構造由可蝕節距間隔物分離的鋸刀片之該組鋸而 貫現。當料㈣；=；在使用期間磨料，料節距間隔物 可例如藉由暫知使用該卫具並在—受控切削深度使用該錯 刀片總成鋸切入一研磨材料而以一受控匹配方式磨韻，此 磨損該等節距間隔物以便使該等鋸刀片回復至所需暴露 量0 【實施方式】 併入並組成此說明書之一部分之隨附圖式繪示本發明之 諸實施例並連同上文給定的本發明之—般描述及下文給定 的詳細描述用於解釋本發明之原理。 圖2及圖2B缘示由刀片42、節距間隔物44及端間隔物仏 組裝之當前設計之一組刀具4〇之一實施例。該實施例並未 使用一轂主體4、凸緣20或螺栓22。取而代之，該等刀片 42及間隔物44、46係由黏合劑48固持在一起。該黏合劑牦 無需足夠強硬以在使用期間傳輸切削扭矩，因為如圖3所 繪示，該組刀具40將由透過一夾固間隔物5〇作用之該芯軸 螺母12擠緊於該⑽1〇上，因此相鄰間隔物料、“與刀片 42之間的機械摩擦將傳輸扭矩甚至無需該黏合劑48而保持 結合。然而，本發明並未如此受限制，且在一些實施例中 150193.doc -6 - 201113134 黏合劑或其他結合技術可提供唯一扭矩傳輸路徑。 如圖3及圖3 A所示’該組刀具40具有指示為D的一外側 直徑之刀片42，且該等節距間隔物44及凸緣間隔物46具有 指示為S的一外側直徑。如此設置的一組刀具40據稱具有 如E=(D-S)/2計算的一暴露量（E)。如圖3 A所示，當該組刀 具40與一工件52成一切削關係時，該組刀具理論上可切削 穿過該工件或切削一凹槽達等於E之一深度。然而實務 上’應考慮冷卻劑流及碎屑沖洗之空隙，使得實際最大切 削深度可能小於E。 如先前技術部分中所解釋’當該刀片42磨損時，d降低 而S保持恒定，除來自切削流體及碎屑之最小磨敍之外。 此導致E降低’且此係對於產製可持續多久之一限制因 素。在本發明中’該等間隔物44、46係由一容易被研磨之 材料（諸如一塑膠複合物、或一經模製/經擠製/經壓製石 墨、或.一經壓製石墨或此等或任何合適材料之一組合）事 成。該等間隔物可係素燒（即部分熔合）陶瓷。當在切削下 一工件52之前E降瓜至一限值（舉例而言—&(圖5A))時，一 修整塊54取代該工件52放置，如圖4所示。該修整塊“係 由相較於該等節距間隔物44及該等凸緣間隔物牝較硬但相 較於該等刀片42顯著較軟之—研磨材料製成。藉由簡單地 切入該修整塊54至一深度(舉例而言E2)，該等節距間隔物 44及該等凸緣間隔物46將被磨蝕掉且此時暴露量將係 E2(圖5B)。接著產製切削可恢復。有利地若該等刀片们 需要-修整途徑以削尖或㈣該等刀#，如平常所做，則 I50193.doc 201113134 可選擇該修整塊54以同時完成削尖或珩磨。 暴露量Ε在薄刀片精確截割/切賴作中係—關鍵參數。 最大暴露量對厚纟比率已由&申請案之受讓人基於該刀片 之結合複合物（及硬度）而實驗發展。 存在用於切割鋸工業的三個基本結合類型（按漸增硬度 即彈性模數的次序）：熱固性樹脂、燒結金屬及電鑄鎳。 經驗已導致下列最大縱橫比之使用： 刀片結合類型 最大暴露量:厚度比率 樹脂 10:1 金屬 20:1 鎳 30:1 為確保理解上述理念，一實例計算如下：〇 〇ι〇英寸厚 且2英寸直徑之一刀片相鄰丨.700直徑、任何厚度之間隔 物。則£=(2-1.7)/2=0.150，且該比率係〇15〇/〇〇1〇=15:1， 因此此組合可係金屬或Ni製成的刀片42之可接受刀月暴露 量’但對於樹脂製成的刀片42不可。 該可姓間隔物理念之—優點在於為了最大化刀片壽命將 不需要初始暴露量之最大化。舉例而言，僅需要足夠磨蝕 该等間隔物以暴露超出該所需切削深度之一額外,至 0.015"。此意味著切削可更精確且切削速度及產製在一致 基礎上增加。亦意味著儘管刀具總成壽命的經濟性先前已 可引起一長刀片暴露量之使用及因此一金屬或犯刀片之使 用’但現可能使用該等較不昂貴的樹脂刀片42。 再-人參考圖2A至圖2C，將解釋堆疊固定具56及其使用 方法。一錐形柱58容納一擴展心軸6〇。一堆疊間隔物62、 150193.doc 201113134 刀片42、節距間隔物44及該等凸緣間隔物46係經堆疊以環 繞該擴展心軸60。當該等刀片42、節距間隔物料及凸緣間 隔物46經堆疊時，黏合劑48(舉例而言聚乙酸乙烯酯 (PVA))係置於該等刀片42、節距間隔物44與凸緣間隔物“ 之間。該黏合劑48係經尺寸化以在一精細層中展開並進入 該等刀片42、節距間隔物44及凸緣間隔物乜之多孔區域使 得過剩黏合劑48並未影響該組刀具4〇之總體堆疊。若需 要，突起區域（未顯示）可包含於該等節距間隔物私及該等 凸緣間隔物46中以為過剩黏合劑48製造空間。作為一替 代’-合適黏合劑可預施加至__些或所有該等間隔物或刀 片，並接著在-合適製程+諸如舉例而言藉由熱、壓力、 輕射等等而活化。作用於該堆疊上之—向下力㈣該擴展 二軸60向下至該錐形柱58使得該擴展心軸6()擴展並接合該 等凸緣間隔物4 6、節距間隔物4 4及刀片4 2的内直徑以使其 等對齊。該堆疊間隔物62係經尺寸化以限制該擴展心轴6〇 的直徑擴展使得過剩力不可施加至該等刀、節距間隔 純及該等凸緣間隔物46之該等内直徑。當該黏合劑姻 化時-重量件64或供應壓縮之另一方式係留在適當位置。 圖2C顯示該組刀具40在其已自該堆疊固定具％移除之後準 備如圖3中安裝。 雖然描述的該等實施例具有厚度均相同之節距間隔物44 =加凸緣之凸緣間隔物46,但可使用任㈣隔物組合及 數置。該等凸緣間隔物提供另一表面以當處置對於小尺寸 尤其有益之該組刀具40時抓持。 150193.doc 201113134 圖2A至圖5B中描述的該實施例使用黏合劑48而非先前 技術圖1之該等轂主體4、凸緣20及螺栓22。然而，預期可 蝕間隔物亦可用於使用圖1之該等轂主體4及凸緣20及螺栓 22之實施例。此可用於新穎設計或用於已在使用中的現有 設備。必須考慮由該轂主體4及向前凸緣之該等最大直徑 導致的任何限制，因為該等刀片42及間隔物越小，該轂主 體4及凸緣20將突出越多。 下表列出一些典型刀片OD/ID/厚度尺寸。然而，注意此 等尺寸係實例，且該等可能OD/ID/厚度組合並不限於此 表。該表亦包含可能包含於一組中之相關節距間隔物厚 度。間隔物OD可與所需暴露量相關聯且此暴露量可自零 至大約該刀片結合類型容許的最大比率變化，此可隨材料 及製程改良而改變。含有一特別符號之最後欄係指示期望 係一共同使用尺寸之一些尺寸。 刀片 節距間隔物 OD ID Thks Thks 2.000-2.188" .750’. .0006-.012" .020-.080" 50.80-55.56 mm 19.05mm .015-.300mm .500-2.000mm 氺 3.000" 1.250" .0006-.012n .020-.080，， 76.2 mm 31.75 mm .015-.300 mm .500-2.000 mm 3.000” 1.575" .0006-.012. ’ .020-.080" 76.2 mm 40.00 mm .015-.300 mm .500-2.000 mm 氺 4.000" 2.047" .0012-.050” .040-.500" 101.6 mm 52.00 mm .030-1.270 mm 1.000-12.700 mm 4.300" 3.500” .0024-.050n .040-.500" 109.22 mm 88.90 mm .060-1.270 mm 1.000^12.700 mm 4.400" 3.500" •0024-.050" .040-.500" 111.76 mm 88.90 mm .060-1.270 mm 1.000-12.700 mm 4.500" 3.500" .0024-.050” .040-.50011 114.30 mm 88.90 mm .060-1.270 mm 1.000-12.700 mm 氺 4.600" 3.500" .0024-.050" .040-.50011 116.84 mm 88.90 mm .060-1.270 mm 1.000-12.700 mm 5.000'， 3.500，， .005-.050" .040-.500" 127.00 mm 88.90 mm .127-1.270 mm 1.000-12.700 mm -10- 150193.doc 201113134 本文已參考特定實施例描述本發明，且已足夠詳細地解 釋此等實施例。然而，本發明之原理並不限於已經提供用 於例示性目的之此等細節。 【圖式簡單說明】 * 圖1係一先前技術成組切割鋸總成及其所附接之一芯軸 之一分解透視圖； 圖2A至圖2C繪示堆疊於—組裝工具上並接著呈其最重 形式之一成組切割鋸總成之一實施例； 圖3以截面圖繪示在一芯軸上的一部分剖開芯.軸總成上 之圖2C之該成組切割鋸總成之一組裝圖； 圖3A係如圖3中所指示之一詳細視圖； 圖4繪不被帶至一研磨塊用於一刀片修整及磨蝕順序之 圖2C及圖3之該實施例； 圖5 A係如圖4所指示一成組總成在磨蝕及修整之前之一 詳細視圖；及 圖5B係在磨蝕及修整之後之圖5A之該詳細視圖。 【主要元件符號說明】 2 成組刀具總成 4 轂主體 6 鑽孔 8 導正銷 10 旋轉芯軸 12 芯軸螺母 14 刀片 150193.doc 201113134 16 間隔物 18 軸肩 20 外凸緣 22 螺栓 40 組刀具 42 刀片 44 節距間隔物 46 端間隔物 48 黏合劑 50 夾固間隔物 52 工件 54 修整塊 56 堆疊固定具 58 錐形柱 60 擴展心軸 62 堆疊間隔物 64 重量件 I50193.doc •12-

Claims (1)

1. 201113134 七、申請專利範圍： 1. 一種製備一成組鋸刀片總成以供使用之方法，其包括： 提供沿著一共同中心軸線定位的複數個圓形鋸刀片； 提供沿著該共同中心軸線定位的複數個可蝕節距間隔 物其中該等可蝕節距間隔物之至少一者介於相鄰圓形 錄刀片之間；及 藉由使用該鋸刀片總成鋸切入一研磨材料達導致該等 節巨間隔物磨損之深度而相對於該共同中心軸線磨蝕該 等節距間隔物至一所需直徑。 2·如印求項1之方法，其進一步包括組裝一轂、外凸緣及 緊固件以將該等圓形鋸刀片及可蝕節距間隔物擠緊入隨 後可安裳至一芯轴之該成組鋸總成内。 月求項1之方法，其進一步包括固化一黏合劑以在可 直接安裝至一芯軸之一組裝組態中固持該等間隔物及圓 形鋸刀片。 4· 求項3之方法，其中該等圓形鑛刀片具有介於大約2 英寸至4.5英寸之間之—外直徑。 5.如唄求項3之方法’其中該等圓形鋸刀片具有介於大約 0.750英寸至35英寸之間之—内直徑。 6_如°月求項3之方法’其中該等圓形鋸刀片具有介於大約 0.0006英寸至0 050英寸之間之一厚度。 7. -種増加用於一切割鋸的一成組刀具之加工時間之方 法，其包括： 女羞成組刀具，其中可具有相較於該等刀片較大之 150193.doc 201113134 一直徑之所有組件係可蝕的； 使用磨银该等組件之一研磨材修整該等刀片。 8. 一種組裝一組刀具之方法，其包括： 圍繞一擴展心軸於環形圓鋸及可蝕間隔物相鄰表面之 間使用黏合劑來堆疊環形圓鋸及可蝕間隔物； 擴展該心轴以沿著一中心軸線對齊該等圓形鋸及可蝕 間隔物； 施加壓力直到該黏合劑固化； 谷许該心轴回復尺寸並自該組刀具移除該心轴。 150193.doc 2-