TW201710028A - 磨削輪及被加工物的磨削方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題為提供一種能夠將被加工物磨削得更平坦之磨削輪。解決手段為一種用於磨削板狀之被加工物的磨削輪，其具備：具有磨削時與被加工物相面對之第1面的圓盤狀的輪基台、及複數個環狀地排列於輪基台之第1面的磨削磨石，在輪基台的圓周方向上相鄰的2個磨削磨石是配置在於輪基台的徑向上相異的位置。

Description

磨削輪及被加工物的磨削方法 發明領域
本發明是有關於一種在磨削板狀之被加工物時所使用的磨削輪、及使用該磨削輪之被加工物的磨削方法。
發明背景
在製造含有LED(Light Emitting Diode，發光二極體)等之光元件的元件晶片時，使用在機械上、熱特性上及化學上的安定性方面優異之藍寶石(Sapphire)基板是很普遍的。藍寶石基板是在例如以表面之分割預定線(切割道)所劃分的各個區域中形成了成為光元件的發光層等之後，沿著分割預定線照射雷射光線，而形成作為分割之起點的改質層。
形成有改質層的藍寶石基板會例如使背面側被磨削而薄化，又，藉由磨削時的應力等，就能分割成複數個與各個光元件對應的元件晶片。分割後的元件晶片可組裝於包括手機之電子機器上、或各種的照明器具等上。
上述之藍寶石基板之磨削是使用例如作為旋轉軸之主軸的前端部裝設有磨削輪之磨削裝置來實施(參照 例如專利文獻1、2)。磨削輪具備有圓盤狀的輪基台，並且在輪基台的下表面側環狀地排列有磨削用的複數個磨石(磨削磨石)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2011-29331號公報
專利文獻2：日本專利特開2011-40631號公報
發明概要
但是，當使用上述之磨削輪時，藍寶石基板之在中央區域的磨削量會變得比周緣區域更多，而容易使平坦性降低。本發明是有鑒於所述問題點而作成的發明，其目的在於提供一種能夠將被加工物磨削得更平坦之磨削輪、及使用此磨削輪之被加工物的磨削方法。
依據本發明所提供的一種磨削輪，為用於磨削板狀之被加工物的磨削輪，其特徵在於具備：圓盤狀的輪基台，具有磨削時與被加工物相面對之第1面；及複數個磨削磨石，環狀地排列於該輪基台之該第1面上，在該輪基台的圓周方向上相鄰的2個該磨削磨石是配置在於該輪基台的徑向上相異的位置。
較理想的是，在本發明的磨削輪中，是將該等複數個磨削磨石配置成：使磨削時所形成的任意之該磨削磨 石的軌跡的一部分，與其他的該磨削磨石的軌跡的一部分重疊。
又，依據本發明所提供的一種被加工物的磨削方法，是使用具備磨削設備及保持被加工物的工作夾台之磨削裝置來磨削被加工物，其中該磨削設備裝設有上述磨削輪，該被加工物的磨削方法的特徵在於：使該磨削輪與被加工物的位置調整成使配置在該輪基台之徑向上最外側的磨削磨石之軌跡通過該被加工物的中心，來實施磨削。
在本發明的被加工物的磨削方法中，被加工物也可為藍寶石基板或SiC基板。
在本發明的磨削輪中，由於是將輪基台的圓周方向上相鄰之2個磨削磨石配置在於輪基台的徑向上相異的位置，所以與將圓周方向上相鄰之2個的磨削磨石配置在徑向的相同位置(亦即，同一個圓周上)之以往的磨削輪相比較，能夠分散被加工物與磨削磨石接觸的區域。據此，就能減低中央區域的磨削量，且將被加工物磨削得更平坦。
1、21‧‧‧磨削輪
2‧‧‧磨削裝置
3‧‧‧輪基台
3a、11a‧‧‧第1面
3b、11b‧‧‧第2面
4a、3c‧‧‧開口
3d‧‧‧旋轉軸
4‧‧‧基台
5、5a、5b、5c、5d、5e、5f‧‧‧磨石(磨削磨石)
5g‧‧‧軌跡
6‧‧‧支撐壁
8‧‧‧X軸移動台
8b、r‧‧‧徑向
10‧‧‧防塵防滴罩
11‧‧‧被加工物
11c‧‧‧中心
12‧‧‧操作面板
14‧‧‧工作夾台
14a‧‧‧保持面
16‧‧‧Z軸移動機構
18‧‧‧Z軸導軌
20‧‧‧Z軸移動板
22‧‧‧Z軸滾珠螺桿
24‧‧‧Z軸脈衝馬達
26‧‧‧支撐構造
28‧‧‧磨削單元(磨削設備)
30‧‧‧主軸殼體
32‧‧‧主軸
34‧‧‧輪座
θ‧‧‧圓周方向
X、Y、Z‧‧‧方向
圖1為示意地顯示磨削裝置之構成例的立體圖。
圖2為示意地顯示磨削輪之構造的立體圖。
圖3為示意地顯示磨削輪之構造的平面圖。
圖4為示意地顯示磨削被加工物之情形的側視圖。
圖5為示意地顯示磨削時之被加工物及磨石的位置關係之例的圖。
圖6是顯示實驗之結果的圖表。
圖7為示意地顯示變形例之磨削輪之構造的平面圖。
用以實施發明之形態
參照附圖，說明本發明的實施形態。首先，說明本實施形態之使用磨削輪的磨削裝置的構成例。圖1為示意地顯示磨削裝置之構成例的立體圖。如圖1所示，本實施形態之磨削裝置2具備有搭載各個構造之長方體狀的基台4。基台4的後端豎立有支撐壁6。
基台4的上表面，形成有於X軸方向(前後方向)上較長的矩形開口4a。此開口4a內配置有X軸移動台8、使X軸移動台8在X軸方向上移動的X軸移動機構(圖未示)、以及覆蓋X軸移動機構之防塵防滴罩10。又，開口4a的前方設置有用於輸入磨削條件等之操作面板12。
X軸移動機構具備有在X軸方向上平行的一對X軸導軌(圖未示)，且在X軸導軌上可滑動地安裝有X軸移動台8。在X軸移動台8的下表面側設有螺帽部(圖未示)，在此螺帽部中螺合有與X軸導軌平行的X軸滾珠螺桿(圖未示)。
在X軸滾珠螺桿的一端部上連結有X軸脈衝馬達(圖未示)。藉由以X軸脈衝馬達使X軸滾珠螺桿旋轉，X軸移動台8即可沿著X軸導軌在X軸方向上移動。
在X軸移動台8上設有吸引、保持板狀的被加工物11(參照圖4、圖5)之工作夾台14。工作夾台14會與馬達等的旋轉驅動源(圖未示)連結，並繞著與Z軸方向(鉛直方向) 大致平行的旋轉軸旋轉。又，工作夾台14是藉由上述之X軸移動機構而與X軸移動台8一起在X軸方向上移動。
工作夾台14的上表面會成為吸引保持被加工物11的保持面14a。此保持面14a通過形成在工作夾台14的內部的流路(圖未示)而連接到吸引源(圖未示)。被載置於工作夾台14上之被加工物11，是藉由作用於保持面14a之吸引源的負壓而被吸引、保持在工作夾台14上。
支撐壁6之前面設有Z軸移動機構16。Z軸移動機構16具備有一對平行於Z軸方向的Z軸導軌18，且在此Z軸導軌18上可滑動地安裝有Z軸移動板20。
在Z軸移動板20的後表面側(背面側)，設有螺帽部(圖未示)，且在此螺帽部螺合有與Z軸導軌18平行的Z軸滾珠螺桿22。在Z軸滾珠螺桿22的一端部連結有Z軸脈衝馬達24。藉由以Z軸脈衝馬達24使Z軸滾珠螺桿22旋轉，Z軸移動板20即可沿著Z軸導軌18在Z軸方向上移動。
Z軸移動板20的前面(正面)設有突出於前方之支撐構造26，在此支撐構造26上支撐有磨削加工被加工物11之磨削單元(磨削設備)28。磨削單元28包含被固定在支撐構造26上的主軸殼體30。在主軸殼體30上將成為旋轉軸之主軸32以可旋轉的方式收容。
主軸32的下端部(前端部)會從主軸殼體30露出。在此主軸32的下端部上固定有圓盤狀的輪座34。於輪座34的下表面是藉由螺栓等而裝設有構成為與輪座34為大致相同直徑的圓盤狀之磨削輪1。
在主軸32的上端側(基端側)連結有馬達等的旋轉驅動源(圖未示)。磨削輪1是藉由從此旋轉驅動源所傳達的旋轉力而繞著與Z軸方向大致平行的旋轉軸旋轉。在使工作夾台14與磨削輪1相對地旋轉時，使磨削輪1降下，並一邊供給純水等磨削液一邊使其接觸被加工物11，藉此即可以磨削被加工物11。
圖2為示意地顯示本實施形態的磨削輪1之構造的立體圖，圖3為示意地顯示磨削輪1之構造的平面圖(底面圖)。如圖2及圖3所示，本實施形態的磨削輪1具備有以不銹鋼、鋁等所形成的圓盤狀(圓環狀)之輪基台3。
輪基台3具有大致平坦且相互平行的第1面3a與第2面3b，且其中央部形成有從第1面3a至第2面3b貫通輪基台3的圓形之開口3c。藉由使此輪基台3的第2面3b接觸於磨削裝置2的輪座34，就能將磨削輪1裝設到磨削裝置2。另一方面，在磨削被加工物11時，是使輪基台3的第1面3a與被加工物11相面對。
在輪基台3的第1面3a上環狀地排列有複數個磨石(磨石構件)5。各個磨石5是在例如金屬、陶瓷、樹脂等的結合材(黏結(bond)材)中混合金剛石、CBN(Cubic Boron Nitride，立方氮化硼)等的磨粒而形成為長方體狀。
再者，對結合材與磨粒並沒有限制，可因應被加工物11的種類等而適當地選擇、變更。又，排列於輪基台3的磨石5之數量，也可以配合輪基台3與被加工物11的大小等而適當地設定。
如圖3所示，輪基台3的圓周方向(θ方向)上相鄰的任意2個磨石5，是配置在輪基台3的徑向(r方向)上相異的位置。換句話說，相鄰的任意2個磨石5是以輪基台3的旋轉軸3d上的點作為中心，而配置在半徑相異的同心圓上。
藉由將磨石5這樣地配置，可以將磨削時被加工物11與磨石5接觸的區域分散。亦即，由磨石5對被加工物11的應力會變得難以集中在被加工物11的特定之區域(例如中央區域)。藉此，就能減少特定之區域(中央區域)的磨削量，且將被加工物11磨削得更平坦。
又，此複數個磨石5是排列成：使磨削時所形成的任意之磨石5的軌跡的一部分，與其他的磨石5的軌跡之一部分重疊。亦即，由於使全部的磨石5之軌跡形成為一體，所以不會有在某個磨石5的軌跡、與其餘的磨石5之軌跡之間產生間隙之情形。
具體來說，如圖3所示，是使在徑向(r方向)上位於最外側之磨石5a的軌跡之內側的一部分，與徑向上位於內側的磨石5b的軌跡之外側的一部分重疊。又，使磨石5b的軌跡之內側的一部分，與位於更內側的磨石5c的軌跡之外側的一部分重疊。同樣地，使磨石5c的軌跡之內側的一部分，與位於內側的磨石5d的軌跡之外側的一部分重疊。
此外，使磨石5d的軌跡之內側的一部分，與位於內側的磨石5e的軌跡之外側的一部分重疊。又，使磨石5e的軌跡之內側的一部分，與徑向8b上位於最內側的磨石5f的軌跡之外側的一部分重疊。然後，其結果為，使全部的 磨石5a、5b、5c、5d、5e、5f的軌跡形成為一體。
亦即，使某個磨石5的軌跡之內側的一部分，與在徑向上位於比這個磨石5更內側之磨石5的軌跡之外側的一部分重疊。或者，使某個磨石5的軌跡之外側的一部分，與徑向上位於比這個磨石5更外側之磨石5的軌跡之內側的一部分重疊。藉由將複數個磨石5像這樣地排列，就不會有因某個磨石5的軌跡與其他磨石5的軌跡的間隙而導致被加工物11的磨削量減少的情形。藉此，就能將被加工物11的整個面磨削得更平坦。
接著，針對使用上述之磨削輪1的被加工物的磨削方法加以說明。圖4為示意地顯示磨削被加工物11之情形的側視圖，圖5為示意地顯示磨削時之被加工物11與磨石5的位置關係之例的圖。再者，本實施形態中，作為被加工物11，雖然是使用藍寶石基板或SiC基板，但是也能夠使用其他的半導體晶圓或樹脂基板、陶瓷基板等來作為被加工物11。
磨削被加工物11的第1面11a側時，是如圖4所示，例如使被加工物11的第2面11b接觸於工作夾台14的保持面14a，並且使吸引源的負壓作用。藉此，被加工物11會在第1面11a側露出於上方的狀態下被吸引、保持在工作夾台14上。
接著，使工作夾台14移動至磨削輪1的下方。然後，如圖4所示，使工作夾台14和磨削輪1各自旋轉，並且一邊供給純水等之磨削液一邊使磨削單元28下降。磨削單 元28的下降量(進給速度)可調整成：將磨石5的下表面壓抵在被加工物11的第1面11a上之程度。藉此，就能磨削被加工物11的第1面11a側。
此磨削是如圖5所示，在將磨削輪1與被加工物11(工作夾台14)之位置調整成使在輪基台3之徑向(r方向)上位於最外側的磨石5a之軌跡5g通過被加工物11的中心11c之狀態下來進行。藉此，就能適當地磨削被加工物11的第1面11a。
接著，針對為了確認本實施形態的磨削輪1之效果而所進行的實驗加以說明。在此實驗中，是使用上述之磨削輪1(實施例)、和將圓周方向上相鄰之2個磨石配置在徑向的相同位置(亦即，同一個圓周上)之以往的磨削輪(比較例)，在相同條件下磨削藍寶石基板，並且測量磨削後的被磨削面之高度(高度輪廓(profile))。
具體來說，是將直徑4英吋且厚度為650μm的藍寶石基板，磨削至成為100μm的厚度為止。分別將主軸32(磨削輪)的旋轉數設定為1000rpm、將工作夾台14的旋轉數設定為300rpm、將磨削單元28(磨削輪)的下降量(進給速度)設定為0.2μm/s。
圖6是顯示實驗之結果的圖表。如圖6所示，用以往的磨削輪(比較例)，會將藍寶石基板的中央區域(例如測量位置為40mm~60mm的區域)磨削成凹狀，而用本實施形態的磨削輪1(實施例)，可磨削成大致平坦。
如以上所述，用本實施形態的磨削輪1，由於是 將輪基台3的圓周方向(θ方向)上相鄰之2個磨石(磨削磨石)5配置在於輪基台3的徑向(r方向)上相異的位置，所以與將圓周方向上相鄰之2個磨石配置在徑向的相同位置(亦即，同一個圓周上)之以往的磨削輪相比較，可以分散被加工物11與磨石5接觸的區域。據此，可以減少中央區域的磨削量，且將被加工物11磨削得更平坦。
再者，本發明並不因上述實施形態之記載而受限制，並可作各種變更而實施。例如，磨石5的排列等，可以在可得到發明之效果的態樣下任意地變更。圖7為示意地顯示變形例之磨削輪之構造的平面圖(底面圖)。
變形例之磨削輪21的基本的構造與上述實施形態之磨削輪1的構造是相同的。亦即，如圖7所示，磨削輪21具備有圓盤狀(圓環狀)的輪基台3。在輪基台3的第1面3a上環狀地排列有複數個磨石(磨石構件)5。
在此變形例之磨削輪21上，也是將輪基台3的圓周方向(θ方向)上相鄰的任意2個磨石5配置在於輪基台3的徑向(r方向)上相異的位置。又，複數個磨石5是排列成：使磨削時所形成的任意的磨石5的軌跡之一部分，與其他的磨石5的軌跡之一部分重疊。
據此，也可以藉這個變形例之磨削輪21得到與上述實施形態的磨削輪1同樣的效果。另外，上述實施形態之構造、方法等，只要在不脫離本發明的目的之範圍下，均可適當變更而實施。
1‧‧‧磨削輪
3‧‧‧輪基台
3a‧‧‧第1面
3b‧‧‧第2面
3c‧‧‧開口
5、5a、5b、5c、5d、5e‧‧‧磨石(磨削磨石)

Claims (4)

  1. 一種磨削輪，用於磨削板狀之被加工物，該磨削輪的特徵在於具備：圓盤狀的輪基台，具有磨削時與被加工物相面對之第1面；及複數個磨削磨石，環狀地排列於該輪基台之該第1面上，在該輪基台的圓周方向上相鄰的2個該磨削磨石是配置在於該輪基台的徑向上相異的位置。
  2. 如請求項1的磨削輪，其中，是將該等複數個磨削磨石配置成：使磨削時所形成的任意之該磨削磨石的軌跡的一部分，與其他的該磨削磨石的軌跡的一部分重疊。
  3. 一種被加工物的磨削方法，是使用具備磨削設備及保持被加工物的工作夾台之磨削裝置來磨削被加工物，該磨削設備裝設有請求項1或請求項2之磨削輪，該被加工物的磨削方法的特徵在於：將該磨削輪與被加工物的位置調整成使配置在該輪基台之徑向上最外側的磨削磨石之軌跡通過該被加工物的中心，來實施磨削。
  4. 如請求項3之被加工物的磨削方法，其中，被加工物為藍寶石基板或SiC基板。
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