專利名稱：切削刀片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于切削玻璃、陶瓷等難切削材料的切削刀片。
背景技術(shù)：
關(guān)于切割裝置(切削裝置)，在主軸的前端安裝凸緣，在該凸緣上安 裝具有薄切削刃的切削刀片并利用螺母固定，該切割裝置使用于這樣的
領(lǐng)域?qū)⑿纬捎蠭C (Integrated Circuit:集成電路)或者LSI (Large Scale Integration:大規(guī)模集成電路)等的硅晶片、形成有光波導的鈮酸鋰(LN) 等的陶瓷基板、樹脂基板、玻璃板等切斷，從而分割成一個個的LSI芯 片、電子器件或者光器件。
使用于切割裝置中的切削刀片大致分為兩類，其中一類稱為輪轂刀 片，其通過在具有圓形輪轂的圓形基座的外周電沉積切削刃而構(gòu)成，其 中該切削刃是將金剛石磨粒分散在鎳母材中而形成的。另一類稱為環(huán)狀 刀片或者全刀片(all blade)，其通過在圓形基座的整個表面上電沉積切 削刃而構(gòu)成，其中該切削刃是將金剛石磨粒分散在鎳母材中而形成的。
雖然這兩類切削刀片都非常適于切削形成有IC或者LSI等的硅晶 片，但是當切削陶瓷基板、樹脂基板、玻璃基板等堅硬材料時，由于表 面的金剛石磨粒磨損很快，因此需要進行一些改良。
為了解決該問題，在日本特開平4-8477號公報中，公開了將樹脂粒 分散在保持金剛石磨粒的鍍敷層中而形成的電沉積磨具。在該公開公報 所公開的電沉積磨具中，分散在鍍敷金屬層中的樹脂微粒發(fā)揮了這樣的 作用控制鍍敷金屬層的強度，并且當因切削而有預定以上的力作用在 磨粒周邊的鍍敷金屬層上時，鍍敷金屬層破壞，使舊的磨粒脫落而使新 的磨粒露出。
這樣，可以認為在該電沉積磨具中，由于樹脂微粒在發(fā)揮將鍍敷層破壞的作用后，發(fā)揮使新的磨粒凸出的作用，所以適于切削陶瓷基板、 玻璃基板、樹脂基板等堅硬材料。
專利文獻1:日本特開平4-8477號公報
專利文獻1中公開的電沉積磨具僅單純地公開了將樹脂微粒分散在 保持金剛石磨粒的鍍敷層中的結(jié)構(gòu)，而樹脂微粒的最佳粒徑和最佳配合 量并不清楚，存在這樣的問題根據(jù)專利文獻1中的公開內(nèi)容，難以制 作出能夠通過用于切割的薄切削刃來獲得良好的切削結(jié)果的切削刀片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于這樣的問題而完成，其目的在于，提供一種適于切削樹 脂基板、玻璃基板、陶瓷基板等難切削材料的切削刀片。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種切削刀片，其使用于切削裝置中，該切削裝 置包括卡盤工作臺，其保持被加工物；和切削構(gòu)件，其以切削刀片能 夠旋轉(zhuǎn)的方式支承該切削刀片，該切削刀片對保持在上述卡盤工作臺上 的被加工物進行切削，上述切削刀片的特征在于，上述切削刀片具有由 電沉積磨具構(gòu)成的切削刃，該切削刃由超硬磨粒、氟類樹脂粒和鎳電沉 積層構(gòu)成，上述超硬磨粒是從由天然或者合成的金剛石磨粒、以及立方 晶體氮化硼磨粒構(gòu)成的組中選出的，上述鎳電沉積層是將上述超硬磨粒
和上述氟類樹脂?；旌喜⒐潭ǘ纬傻?，上述氟類樹脂粒的粒徑在0.2 20 u m的范圍內(nèi)，上述氟類樹脂粒的共析量在10體積％ 45體積％的范 圍內(nèi)，上述超硬磨粒的集中度在60 150的范圍內(nèi)。
優(yōu)選的是，氟類樹脂粒的粒徑在超硬磨粒的平均粒徑的1/3以下， 氟類樹脂粒的共析量在20體積％ 45體積％的范圍內(nèi)。此外超硬磨粒的 粒徑在1 400^ m的范圍內(nèi)。
由于本發(fā)明的切削刀片構(gòu)成為將最佳粒徑和最佳配合量的氟類樹 脂分散在固定有超硬磨粒的鎳電沉積層中，所以電沉積層的強度不會極 度降低，能夠提供可使磨粒穩(wěn)定地脫落的高品質(zhì)的精密加工用切削刀片， 即使是由玻璃、陶瓷等構(gòu)成的堅硬的難切削材料，也能夠進行良好的切 削。


圖1是適于安裝本發(fā)明的切削刀片的切削裝置的外觀立體圖。 圖2是表示與框架一體化了的晶片的立體圖。
圖3是表示主軸單元與應固定在主軸上的刀片座的關(guān)系的分解立體圖。
圖4是表示主軸單元與應安裝在主軸上的輪轂刀片的關(guān)系的分解立 體圖。
圖5是輪轂刀片安裝在主軸上的狀態(tài)的立體圖。 圖6是表示主軸單元與應安裝在主軸上的環(huán)狀切削刀片的關(guān)系的分 解立體圖。
圖7是切削構(gòu)件的放大立體圖。
圖8是電沉積刀片制造裝置的示意剖視圖。
圖9是表示氟類樹脂粒的粒徑與碎片的關(guān)系的圖表。
圖IO是表示氟類樹脂粒的共析量與碎片的關(guān)系的圖表。
標號說明
2:切削裝置；18:卡盤工作臺；24:切削構(gòu)件；26:主軸；28:切 削刀片；30:主軸單元；36:刀片座；40:固定托架；44:固定螺母； 56:環(huán)狀切削刀片；58:裝卸凸緣；80:電沉積刀片制造裝置；82:電 沉積槽；84:電解液；86:金剛石磨粒；88:氟類樹脂粒；90:電解金 屬；92:電源；94:電沉積層。
具體實施例方式
下面，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。圖1表示適于安裝本 發(fā)明的切削刀片的切割裝置(切削裝置)2的外觀，該切割裝置能夠切割
為難切削材料的陶瓷晶片等以便分割成一個個芯片(器件)。
在切削裝置2的前表面?zhèn)仍O(shè)置有用于讓操作員輸入加工條件等對裝 置的指示的操作構(gòu)件4。在裝置上部設(shè)置有CRT等的顯示構(gòu)件6，該顯 示構(gòu)件6顯示對操作員的引導畫面和由下述攝像構(gòu)件拍攝到的圖像。如圖2所示，在作為切割對象的晶片W的表面上，第一間隔道S1 和第二間隔道S2正交地形成，在晶片W上，被第一間隔道S1和第二間 隔道S2劃分開來地形成有多個器件D。
晶片W粘貼在作為粘貼帶的切割帶T上，切割帶T的外周緣部粘貼 在環(huán)狀框架F上。由此，晶片W成為經(jīng)過切割帶T支撐在框架F上的狀 態(tài)，在圖1中表示的晶片盒8中收納有多塊(例如25塊)晶片。晶片盒 8載置于能夠上下活動的盒升降機9上。
在晶片盒8的后方配設(shè)有搬出搬入構(gòu)件10，該搬出搬入構(gòu)件10從 晶片盒8中搬出切削前的晶片W,并且將切削后的晶片搬入到晶片盒8 中。在晶片盒8和搬出搬入構(gòu)件IO之間，設(shè)置有臨時放置區(qū)域12，該臨 時放置區(qū)域12是臨時載置作為搬出搬入對象的晶片的區(qū)域，在臨時放置 區(qū)域12中，配設(shè)有將晶片W定位于固定位置的位置對準構(gòu)件14。
在臨時放置區(qū)域12的附近配設(shè)有搬送構(gòu)件16，搬送構(gòu)件16具有回 轉(zhuǎn)臂，該回轉(zhuǎn)臂吸附與晶片W成為一體的框架F并進行搬送，搬出到臨 時放置區(qū)域12的晶片W被搬送構(gòu)件16吸附并搬送到卡盤工作臺18上， 所述晶片W被該卡盤工作臺18吸引，并且通過利用多個固定構(gòu)件19固 定框架F，所述晶片W被保持在卡盤工作臺18上。
卡盤工作臺18構(gòu)成為能夠旋轉(zhuǎn)并能夠在X軸方向上往復運動，在卡 盤工作臺18的X軸方向的移動路徑的上方，配設(shè)有檢測晶片W的應切 削的間隔道的校準構(gòu)件20。
校準構(gòu)件20具有對晶片W的表面進行攝像的攝像構(gòu)件22，根據(jù)通 過攝像獲取的圖像，通過圖案匹配等處理能夠檢測出應切削的間隔道。 通過攝像構(gòu)件22獲得的圖像顯示在顯示構(gòu)件6中。
在校準構(gòu)件20的左側(cè)，配設(shè)有對保持于卡盤工作臺18的晶片W實 施切削加工的切削構(gòu)件24。切削構(gòu)件24和校準構(gòu)件20—體地構(gòu)成，兩 者聯(lián)動地在Y軸方向及Z軸方向移動。
切削構(gòu)件24構(gòu)成為在能夠旋轉(zhuǎn)的主軸26的前端安裝有切削刀片28， 切削構(gòu)件24可在Y軸方向及Z軸方向上移動。切削刀片28位于攝像構(gòu) 件22的X軸方向的延長線上。參照圖3，示出了表示主軸與安裝于主軸的刀片座的關(guān)系的分解立
體圖。在主軸單元30的主軸殼體32中，以能夠旋轉(zhuǎn)的方式收納了由未 圖示的伺服馬達旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的主軸26。主軸26具有帶錐度部分26a和前端 小徑部26b，在前端小徑部26b形成有外螺紋34。
36是刀片座，其具有軸轂部(凸部)38和與軸轂部38—體地形成 的固定凸緣40，在軸轂部38上形成有外螺紋42。而且，刀片座36具有 安裝孔43 。
通過將刀片座36的安裝孔43插到主軸26的前端小徑部26b和帶錐 度部分26a上，并將螺母44旋合在外螺紋34上并擰緊，刀片座36就如 圖4所示地安裝在主軸26的前端部上。
圖4是表示固定有刀片座36的主軸26與切削刀片28的安裝關(guān)系的 分解立體圖。切削刀片28稱為輪轂刀片(hub blade)，其通過在具有圓 形輪轂48的圓形基座46的外周電沉積切削刃50而構(gòu)成，其中該切削刃 50是將金剛石磨粒和氟類樹脂粒分散在鎳母材中而形成的。
將切削刀片28的安裝孔52插到刀片座36的軸轂部38上，將固定 螺母54與軸轂部38的外螺紋42旋合并擰緊，由此如圖5所示，切削刀 片28就安裝在主軸26上。
參照圖6，示出了表示將環(huán)狀或者墊圈狀的切削刀片56安裝在主軸 26上的狀態(tài)的分解立體圖。切削刀片56整體由電鑄而成的切削刃(電鑄 磨具)構(gòu)成。切削刀片56在環(huán)狀基座的整個表面上形成有電鑄磨具，該 電鑄磨具是將金剛石磨粒和氟類樹脂粒分散在鎳母材中而形成的。
將切削刀片56插到刀片座36的軸轂部38上，并且將裝卸凸緣58 插到軸轂部38上，然后將固定螺母54與外螺紋42旋合并擰緊，由此， 切削刀片56以被固定凸緣40和裝卸凸緣58從兩側(cè)夾住的方式安裝在主 軸26上。
參照圖7，表示采用了第一實施方式的輪轂刀片28作為切削刀片的 切削構(gòu)件24的放大立體圖。60是將切削刀片28罩住的刀片罩，在該刀 片罩60上安裝有未圖示的切削液噴嘴，該切削液噴嘴沿著切削刀片28 的側(cè)面伸長。切削液經(jīng)由管72供給至未圖示的切削液噴嘴。62是裝卸罩，其通過螺釘64安裝于刀片罩60。裝卸罩62具有切削 液噴嘴70，在裝卸罩62安裝于刀片罩60時，切削液噴嘴70沿著切削刀 片28的側(cè)面伸長。切削液經(jīng)由管74供給至切削液噴嘴70。
66是刀片檢測單元，其通過螺釘68安裝在刀片罩60上。在刀片檢 測單元66上安裝有由發(fā)光元件和受光元件構(gòu)成的未圖示的刀片傳感器， 通過該刀片傳感器來檢測切削刀片28的切削刃50的狀態(tài)。
在由刀片傳感器檢測出了切削刃50的崩刃等的情況下，將切削刀片 28更換成新的切削刀片。76是用于調(diào)整刀片傳感器的位置的調(diào)整螺釘。
接著，參照圖8對輪轂刀片28的制造方法進行說明。輪轂刀片28 使用如圖8所示的電沉積刀片制造裝置80來制造。在電沉積槽82內(nèi)蓄 積有硫酸鎳或者硝酸鎳等電解液84，在該電解液84中混入有金剛石磨粒 86和聚四氟乙烯(商品名特氟隆)等的氟類樹脂粒88。作為氟類樹脂， 也可以采用氟化石墨、四氟乙烯、二硫化鉬等。
在電解液84中，以使電沉積面47朝上的方式浸漬輪轂刀片28的基 座46以及鎳等電解金屬90。在此，對基座46的電沉積面47以僅露出電 沉積面47的外周部的方式進行掩蓋，然后以電沉積面47朝上的方式將 基座46浸漬在電解液84中?；?6與電源92的一 (負)端子連接， 電解金屬90與電源92的十(正)端子連接。
在這樣構(gòu)成的電沉積刀片制造裝置80中，當通過電源92對基座46 和電解金屬90之間附加預定的電壓時，混入在電解液84中的金剛石磨 粒86和氟類樹脂粒88沉降而堆積在基座46的電沉積面47上，并且通 過電解金屬被鍍敷在電沉積面47上，從而生長出電沉積層(鍍敷層)94， 該電沉積層94包含有固定于電解金屬中的金剛石磨粒86和氟類樹脂粒 88。
然后，在電沉積層94形成至所希望的厚度之后，當從電解液84中 取出基座46時，僅在未被掩蓋的電沉積面47的外周部形成有預定量的 電沉積層94。
為了確定混入電解液84中的氟類樹脂粒88的最佳粒徑以及最佳配 合量，進行了以下實驗。實驗l
準備相對于金剛石磨粒86的粒徑使氟類樹脂粒的粒徑不同的下述6 種電沉積槽、以及不混入氟類樹脂粒88的1種電沉積槽，制作出共析出 的氟類樹脂粒大約為20體積％的6種切削刀片、以及沒有氟類樹脂粒發(fā) 生共析的l種切削刀片。
(1) 第一鎳電沉積槽，其含有這樣的電解液混入了平均粒徑為 0.2um的氟類樹脂粒，并且在電沉積時以集中度125電沉積平均粒徑為 20iim的金剛石磨粒。
(2) 第二鎳電沉積槽，其含有這樣的電解液混入了平均粒徑為 0.4t:m的氟類樹脂粒，并且在電沉積時以集中度125電沉積平均粒徑為 20um的金剛石磨粒。
(3) 第三鎳電沉積槽，其含有這樣的電解液混入了平均粒徑為 4"m的氟類樹脂粒，并且在電沉積時以集中度125電沉積平均粒徑為 20um的金剛石磨粒。
(4) 第四鎳電沉積槽，其含有這樣的電解液混入了平均粒徑為 10 um的氟類樹脂粒，并且在電沉積時以集中度125電沉積平均粒徑為 20ixm的金剛石磨粒。
(5) 第五鎳電沉積槽，其含有這樣的電解液混入了平均粒徑20um 的氟類樹脂粒，并且在電沉積時以集中度125電沉積平均粒徑為20um 的金剛石磨粒。
(6) 第六鎳電沉積槽，其含有這樣的電解液混入了平均粒徑為 30um的氟類樹脂粒，并且在電沉積時以集中度125電沉積平均粒徑為 20um的金剛石磨粒。
(7) 第七鎳電沉積槽，其含有這樣的電解液未混入氟類樹脂粒， 并且在電沉積時以集中度125電沉積平均粒徑為20" m的金剛石磨粒。
將基座浸漬在各電沉積槽中以生長出厚度為100 y m的電沉積層(鍍 敷層)，從而制作出直徑為52mm的第一切削刀片至第七切削刀片這7種 切削刀片28。
在利用各切削刀片切削了厚度為0.5mm的玻璃的情況下，如圖9所示，在第六切削刀片和第七切削刀片中，在玻璃的背面產(chǎn)生了比較大的 碎片。在圖9中，橫軸表示第一 第七切削刀片的序號，縱軸表示碎片 的長度。
第一切削刀片 第五切削刀片表現(xiàn)出了比較良好的切削性能，特別 是第一切削刀片 第三切削刀片幾乎沒有產(chǎn)生碎片，表現(xiàn)出非常良好的 切削性能。
根據(jù)該實驗，氟類樹脂粒的粒徑優(yōu)選在20" m以下，更優(yōu)選在0.2 6.0iim的范圍內(nèi)。 實驗2
對于實驗1中最佳的第一切削刀片，制作出改變了氟類樹脂的共析 量的下述七種切削刀片。
(1) 第一刀片以集中度125電沉積平均粒徑為20 um的金剛石 磨粒、并且氟類樹脂粒不發(fā)生共析。
(2) 第二刀片以集中度125電沉積平均粒徑為20um的金剛石 磨粒、并且共析出的平均粒徑為0.2 u m的氟類樹脂粒為5體積％。
(3) 第三刀片以集中度125電沉積平均粒徑為20um的金剛石 磨粒、并且共析出的平均粒徑為0.2lim的氟類樹脂粒為10體積％。
(4) 第四刀片以集中度125電沉積平均粒徑為20 um的金剛石 磨粒、并且共析出的平均粒徑為0.2 P m的氟類樹脂粒為20體積％。
(5) 第五刀片以集中度125電沉積平均粒徑為20iim的金剛石 磨粒、并且共析出的平均粒徑為0.2 li m的氟類樹脂粒為30體積％。
(6) 第六刀片以集中度125電沉積平均粒徑為20"m的金剛石 磨粒、并且共析出的平均粒徑為0.2 u m的氟類樹脂粒為40體積％。
(7) 第七刀片以集中度125電沉積平均粒徑為20um的金剛石 磨粒、并且共析出的平均粒徑為0.2^ m的氟類樹脂粒為45體積％。
關(guān)于各刀片，通過將基座浸漬在電沉積槽中以生長出厚度為100 "m 的電沉積層(鍍敷層)，將直徑為52mm切削刀片制作成第一切削刀片至 第七切削刀片這7種切削刀片。相對于平均粒徑為20 u m的金剛石磨粒， 平均粒徑為0.2y m的氟類樹脂粒的共析量沒有達到45體積％以上。在利用各切削刀片切削了厚度為0.5mm的玻璃的情況下，得到如圖 IO所示的結(jié)果。在圖10中，橫軸表示切削刀片的序號，縱軸表示產(chǎn)生的 碎片的長度。
若觀察圖IO可以明確在第一切削刀片和第二切削刀片的情況下，
在玻璃的背面產(chǎn)生了比較大的碎片。而關(guān)于第三切削刀片 第七切削刀 片，不太產(chǎn)生碎片、比較良好，特別是第四切削刀片 第七切削刀片幾 乎不產(chǎn)生碎片，表現(xiàn)出了優(yōu)秀的切削性能。
根據(jù)該結(jié)果，氟類樹脂粒的共析量優(yōu)選在10體積％ 45體積％的范 圍內(nèi)，更優(yōu)選在20體積％ 45體積％的范圍內(nèi)。 實驗3
使金剛石磨粒的粒徑進行各種改變，按照實驗1和實驗2進行實驗， 其結(jié)果為得到了這樣的結(jié)果金剛石磨粒的粒徑優(yōu)選在lum 400jim 的范圍內(nèi)。
實驗4
在相對于金剛石磨粒的粒徑使混入的氟類樹脂粒的粒徑進行各種變 化、并按照實驗1和實驗2進行了實驗的情況下，可知氟類樹脂粒的 粒徑優(yōu)選為金剛石磨粒的粒徑的1/3以下。
實驗5
在使金剛石磨粒的集中度進行各種變化、并按照實驗1和實驗2進 行了賣驗的情況下，可知:金剛石磨粒的集中度優(yōu)選在60 150的范圍 內(nèi)。換言之，這以體積比來說相當于15% 37.5%。
本發(fā)明的切削刀片特別適于切削具有金屬層之類的半導體晶片基 板、玻璃基板、樹脂基板、陶瓷基板等堅硬的難切削材料。在此，陶瓷 基板包括藍寶石基板、氧化鋁基板、鈮酸鋰(LN)基板、鉭酸鋰(LT) 基板等。此外，氟類樹脂包括聚四氟乙烯(商品名特氟隆)、氟化石墨、 四氟乙烯、二硫化鉬等。
此外，作為金剛石磨粒86，可以采用天然或者合成的金剛石磨粒， 也可以采用立方晶體氮化硼(CBN)磨粒等其它超硬磨粒來代替金剛石 磨粒。關(guān)于本發(fā)明實施方式的切削刀片28、 56，切削刀片中的氟類樹脂粒
具有這樣的作用控制電沉積層(鍍敷層)94中的強度，并且當因切削
而有預定以上的力作用在金剛石磨粒86周邊的電沉積層94上時，電沉 積層94破壞，使舊的金剛石磨粒86脫落而使新的金剛石磨粒86露出。 由此，防止了電沉積層強度的極度降低，能夠提供使磨粒穩(wěn)定地脫 落的髙品質(zhì)的精密加工用的切削刀片，即使是堅硬的難切削材料，也能 夠進行良好的切削。
權(quán)利要求
1. 一種切削刀片，其使用于切削裝置中，該切削裝置包括卡盤工作臺，其保持被加工物；和切削構(gòu)件，其以切削刀片能夠旋轉(zhuǎn)的方式支承該切削刀片，該切削刀片對保持在上述卡盤工作臺上的被加工物進行切削，上述切削刀片的特征在于，上述切削刀片具有由電沉積磨具構(gòu)成的切削刃，該切削刃由超硬磨粒、氟類樹脂粒和鎳電沉積層構(gòu)成，上述超硬磨粒是從由天然或者合成的金剛石磨粒、以及立方晶體氮化硼磨粒構(gòu)成的組中選出的，上述鎳電沉積層是將上述超硬磨粒和上述氟類樹脂?；旌喜⒐潭ǘ纬傻?，上述氟類樹脂粒的粒徑在0.2～20μm的范圍內(nèi)，上述氟類樹脂粒的共析量在10體積％～45體積％的范圍內(nèi)，上述超硬磨粒的集中度在60～150的范圍內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求l所述的切削刀片，其特征在于， 上述氟類樹脂粒的粒徑在上述超硬磨粒的平均粒徑的1/3以下， 上述氟類樹脂粒的共析量在20體積％ 45體積％的范圍內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的切削刀片，其特征在于， 上述超硬磨粒的粒徑在1 400 y m的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種切削刀片，其能夠切削玻璃基板、陶瓷基板等難切削材料。該切削刀片使用于切削裝置中，該切削裝置包括卡盤工作臺，其保持被加工物；和切削構(gòu)件，其以切削刀片能旋轉(zhuǎn)的方式支承切削刀片，該切削刀片對保持在該卡盤工作臺上的被加工物進行切削，該切削刀片的特征在于，該切削刀片具有由電沉積磨具構(gòu)成的切削刃，該切削刃由超硬磨粒、氟類樹脂粒和鎳電沉積層構(gòu)成，超硬磨粒是從由天然或合成的金剛石磨粒以及立方晶體氮化硼磨粒構(gòu)成的組中選出的，鎳電沉積層是將該超硬磨粒和該氟類樹脂?；旌喜⒐潭ǘ纬傻模摲悩渲５牧皆?.2～20μm的范圍內(nèi)，該氟類樹脂粒的共析量在10體積％～45體積％的范圍內(nèi)，該超硬磨粒的集中度在60～150的范圍內(nèi)。
文檔編號B28D1/24GK101434107SQ20081017632
公開日2009年5月20日 申請日期2008年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月15日
發(fā)明者新田祐士 申請人:株式會社迪思科