專利名稱:連結(jié)法蘭的環(huán)狀金剛石切割片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及切割工具,特別涉及連結(jié)法蘭的環(huán)狀金剛石切割片。主要用于制造連結(jié)法蘭的環(huán)狀金剛石切割片,用來切割集成電路(IC)、晶體管(TR)、片式電阻、片式電感、片式電容等電子元器件,精密切割光學(xué)材料、寶玉石、陶瓷、鐵氧體及太陽能硅片等。
背景技術(shù):
在集成電路(IC)、晶體管(TR)劃片工序中,需將大晶片分割成具有獨(dú)立單元的小晶片,而所用的加工工具為金剛石切割片。隨著電子元器件和精密材料的發(fā)展,對切割精度的要求越來越高,晶片的分割必須使用更薄的切割片才能達(dá)到微加工的高準(zhǔn)精度要求。常規(guī)的金剛石切割片是采用熱壓法或電鍍法制造的。而熱壓法對于制造這種厚度極薄(100μm以下)的切割片很不適宜。常規(guī)的電鍍法制造的切割片存在許多不足之處,尤其是組成切割片的基體與胎體兩部分是連結(jié)而成的,這種連結(jié)的方式由電鍍沉積來完成。因此種結(jié)構(gòu),當(dāng)胎體與基體受到強(qiáng)沖擊載荷時兩者的分離脫落是不可避免的。國外技術(shù)為了解決常規(guī)電鍍法制造的超薄金剛石切割片所帶來的不足,有采用化學(xué)氣相沉積法首先制得金剛石多晶薄膜環(huán),而后再焊接于基體上,此方法一定程度上改善了切割片的性能,但化學(xué)氣相沉積法所需設(shè)備價格昂貴,制造工藝復(fù)雜。為了解決上述的問題,本申請人曾于1996年08月30日申請?zhí)枮?6109559.8的中國發(fā)明專利《超薄金剛石切割片及其制造方法》(公開號為CN1146945A),其是通過化學(xué)鍍和電鍍兩種方法相結(jié)合,在底襯材料上形成厚度在20-100μm的金剛石復(fù)合薄層,然后將兩者分離,再經(jīng)沖壓成型達(dá)到規(guī)定的幾何尺寸,制造出的一種無基體式金剛石切割片。如圖4所示,該切割片呈自由的環(huán)狀,切割用時,該環(huán)狀切割片裝配在一根主軸上,切割片2的兩端面由法蘭盤1夾持,法蘭間用螺栓緊固。它既解決了常規(guī)電鍍法制造工藝所造成的切割片的基體與胎體易分離及工藝較復(fù)雜的問題,又避免了采用CVD(化學(xué)汽相沉積)法帶來的價格昂貴的問題。但是申請人在在實(shí)際使用中又發(fā)現(xiàn)了存在以下的技術(shù)問題一是在IC晶片切割時,環(huán)狀金剛石切割片時常有被因粘接不牢的、已切割掉的IC小塊晶片飛出而擊壞金剛石切割片,致使金剛石切割片報廢;二是切割片在切割前需修磨校準(zhǔn)出刃量;三是切割片所用材料多且在裝刀時易損壞。綜上三種情況,刀片所用材料費(fèi)且使用壽命短,因此影響了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供連結(jié)法蘭的環(huán)狀金剛石切割片,使金剛石刀體和法蘭成為一個冶金連結(jié)的整體,且可有效避免所切割的碎片碰撞金剛石刀體。
本實(shí)用新型所要解決的另一個技術(shù)問題是提供高強(qiáng)度、省材料,可選擇超薄金剛石刀體厚度以提高切割精度的連結(jié)法蘭的環(huán)狀金剛石切割片。
本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為連結(jié)金屬法蘭的環(huán)狀金剛石切割片,包括金屬法蘭和環(huán)狀金剛石刀體,所述的金屬法蘭具有上、下兩端面及可置放旋轉(zhuǎn)軸的中孔,所述的環(huán)狀金剛石刀體為有中孔的復(fù)合薄層金剛石刀體,采取的技術(shù)措施包括有所述的環(huán)狀金剛石刀體內(nèi)側(cè)環(huán)上端面經(jīng)真空擴(kuò)散焊接在所述的金屬法蘭外側(cè)環(huán)下端面上,所述的金屬法蘭外側(cè)環(huán)上端面具有經(jīng)一凹口沿外徑向下延伸的斜面。
為優(yōu)化上述技術(shù)方案,所采取的技術(shù)措施還包括根據(jù)所切割對象的不同,需要有不同材料制作的刀體,上述的環(huán)狀金剛石刀體可由Mn、Fe、Co、Ni、Cu、P、稀土分別與金剛石組成的復(fù)合體,以及可以由其中的至少兩種元素與金剛石組成的復(fù)合體。
根據(jù)具體的切割要求,上述的環(huán)狀金剛石刀體的厚度為15~100μm。上述的環(huán)狀金剛石刀體的厚度還可為20~40μm。
為使金剛石刀體和法蘭可靠連結(jié),上述的環(huán)狀金剛石刀體內(nèi)側(cè)環(huán)與所述的金屬法蘭外側(cè)環(huán)接觸面徑向距離為1~20mm。上述的環(huán)狀金剛石刀體內(nèi)側(cè)環(huán)與所述的金屬法蘭外側(cè)環(huán)接觸面徑向距離為3mm。
為減輕重量,上述的金屬法蘭由Al-合金或工業(yè)純鋁制成。
根據(jù)切割設(shè)備與本切割片的裝配精度要求和切割精度要求,上述的金屬法蘭,其中孔的精度為H5;其上下端面表面粗糙度范圍為6.3~0.1μm;其平行度和垂直度的形位公差為0.002~0.01mm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型利用擴(kuò)散焊接的原理,將環(huán)狀金剛石刀體焊接在在金屬法蘭上,使金剛石刀體和金屬法蘭成為一個冶金連結(jié)的整體,其具有真空密封、熱穩(wěn)定、高機(jī)械強(qiáng)度的特性;刀具裝配后精度高,可不修磨校準(zhǔn)出刃量而直接進(jìn)行切割;金屬法蘭盤的斜面設(shè)計(jì),可大大減少因已切割的IC小塊飛出而擊壞金剛石刀體的情況發(fā)生;刀具裝卸方便、安全,刀具因裝配引起的損壞減少??裳b配在相應(yīng)的設(shè)備上,完成多種所需的切割任務(wù)。
圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例縱剖面示意圖;圖2為圖1中的金剛石刀體的放大示意圖;圖3為圖1中的法蘭盤放大示意圖;圖4為對比技術(shù)申請?zhí)?6109559.8的刀片裝卡結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖1~圖3所示,為一個連結(jié)法蘭的環(huán)狀金剛石切割片實(shí)施例,包括金屬法蘭和環(huán)狀金剛石刀體。金屬法蘭具有上、下兩端面及可置放旋轉(zhuǎn)軸的中孔,為減輕重量,金屬法蘭由Al-合金或工業(yè)純鋁制成;根據(jù)切割設(shè)備與本切割片的裝配精度要求和切割精度要求,上述的金屬法蘭,其中孔的精度為H5;其上下端面表面粗糙度范圍為6.3~0.1μm;其平行度和垂直度的形位公差為0.002~0.01mm。環(huán)狀金剛石刀體為有中孔的復(fù)合薄層金剛石刀體,根據(jù)所切割對象的不同,需要有不同材料制作的刀體,環(huán)狀金剛石刀體可由Mn、Fe、Co、Ni、Cu、P、稀土分別與金剛石組成的復(fù)合體,以及可以由其中的至少兩種元素與金剛石組成的復(fù)合體;根據(jù)具體的切割要求,環(huán)狀金剛石刀體的厚度為15~100μm,本實(shí)施例中所采用的環(huán)狀金剛石刀體的厚度還可為20~40μm中選擇。
前述的環(huán)狀金剛石刀體內(nèi)側(cè)環(huán)上端面經(jīng)真空擴(kuò)散焊接在金屬法蘭外側(cè)環(huán)下端面上,利用擴(kuò)散焊接的原理,在特定的真空、溫度和壓力環(huán)境下,使分子、原子相互擴(kuò)散再結(jié)晶,將環(huán)狀金剛石刀體經(jīng)真空擴(kuò)散焊接在在金屬法蘭上,使金剛石切割片和金屬法蘭成為一個冶金連結(jié)的整體,具有真空密封、熱穩(wěn)定、高機(jī)械強(qiáng)度的特性,使刀具裝配后精度高,可不修磨校準(zhǔn)出刃量而直接進(jìn)行切割。前述的金屬法蘭外側(cè)環(huán)上端面具有經(jīng)一凹口沿外徑向下延伸的斜面;金屬法蘭盤斜面的設(shè)計(jì),可大大減少因已切割的IC小塊飛出而擊壞金剛石切割片的情況發(fā)生。刀具裝卸方便、安全,刀具因裝配引起的損壞減少;刀具裝配在相應(yīng)的設(shè)備上,完成多種所需的切割任務(wù)。
本實(shí)用新型主要用于制造環(huán)狀金剛石切割片,用來切割集成電路(IC)、晶體管(TR)、片式電阻、片式電感、片式電容等電子元器件,精密切割光學(xué)材料、寶玉石、陶瓷、鐵氧體及太陽能硅片等。
在集成電路工業(yè)后道封裝工序中,本產(chǎn)品作是一種消耗性材料。集成電路大園片上有很多相同的單元體,為獲得這些獨(dú)立單元的集成電路塊,須將上述大園片進(jìn)行切割,所用的切割分離工具就是本實(shí)用新型所述的超薄金剛石切割片。這種金剛石切割片是安裝在空氣軸承架上,以30000-50000rpm的轉(zhuǎn)速,由全電腦控制的劃片機(jī)來完成芯片切割的,切深一般為500-800μm。此切割片的主要特點(diǎn)是,刀體厚度極薄,通常為20-40μm,大園片上允許進(jìn)行切割的“街區(qū)”僅60-100μm,金剛石刀片的切割縫只允許在40-60μm之間,切縫誤差允許為±5μm,其制造裝配精度要求極高。
權(quán)利要求1.連結(jié)金屬法蘭的環(huán)狀金剛石切割片,包括金屬法蘭(1)和環(huán)狀金剛石刀體(2),所述的金屬法蘭(1)具有上、下兩端面(1a、1b)及可置放旋轉(zhuǎn)軸的中孔(1c),所述的環(huán)狀金剛石刀體(2)為有中孔(2c)的復(fù)合薄層金剛石切割片,其特征在于所述的環(huán)狀金剛石刀體(2)內(nèi)側(cè)環(huán)(2a)上端面經(jīng)真空擴(kuò)散焊接在所述的金屬法蘭(1)外側(cè)環(huán)下端面(1b)上,所述的金屬法蘭(1)外側(cè)環(huán)上端面(1a)具有經(jīng)一凹口(1d)沿外徑向下延伸的斜面(1e)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連結(jié)金屬法蘭的環(huán)狀金剛石切割片,其特征在于所述的環(huán)狀金剛石刀體(2)可由Mn、Fe、Co、Ni、Cu、P、稀土分別與金剛石組成的復(fù)合體,以及可以由其中的至少兩種元素與金剛石組成的復(fù)合體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連結(jié)金屬法蘭的環(huán)狀金剛石切割片,其特征在于所述的環(huán)狀金剛石刀體(2)的厚度為15~100μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連結(jié)金屬法蘭的環(huán)狀金剛石切割片,其特征在于所述的環(huán)狀金剛石刀體(2)的厚度為20~40μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的連結(jié)金屬法蘭的環(huán)狀金剛石切割片,其特征在于所述的環(huán)狀金剛石刀體(2)內(nèi)側(cè)環(huán)與所述的金屬法蘭(1)外側(cè)環(huán)接觸面徑向距離為1~20mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的連結(jié)金屬法蘭的環(huán)狀金剛石切割片,其特征在于所述的環(huán)狀金剛石刀體(2)內(nèi)側(cè)環(huán)與所述的金屬法蘭(1)外側(cè)環(huán)接觸面徑向距離為3mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的連結(jié)金屬法蘭的環(huán)狀金剛石切割片,其特征在于所述的金屬法蘭(1)由Al-合金或工業(yè)純鋁制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的連結(jié)金屬法蘭的環(huán)狀金剛石切割片,其特征在于所述的金屬法蘭(1),其中孔的精度為H5;其上下端面表面粗糙度范圍為6.3~0.1μm;其平行度和垂直度的形位公差為0.002~0.01mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了連結(jié)金屬法蘭的環(huán)狀金剛石切割片,包括金屬法蘭和環(huán)狀金剛石刀體,該環(huán)狀金剛石刀體內(nèi)側(cè)環(huán)上端面經(jīng)真空擴(kuò)散焊接在所述的金屬法蘭外側(cè)環(huán)下端面上,所述的金屬法蘭外側(cè)環(huán)上端面具有經(jīng)一凹口沿外徑向下延伸的斜面。本實(shí)用新型利用擴(kuò)散焊接的技術(shù),使金剛石刀體和金屬法蘭成為一個冶金連結(jié)的整體,刀具裝卸方便、安全,刀具因裝配引起的損壞減少??裳b配在相應(yīng)的設(shè)備上,完成多種所需的切割任務(wù)。
文檔編號B28D1/22GK2644135SQ0327026
公開日2004年9月29日 申請日期2003年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月23日
發(fā)明者楊燕軍, 段莉萍, 熊朝陽, 郭鐵峰 申請人:楊燕軍