專利名稱：易磨蝕間隔件切割刀片成套組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于半導(dǎo)體工業(yè)的旋轉(zhuǎn)式鋸片的組件。
背景技術(shù)：
在由半導(dǎo)體材料等來制造電子元件的過程中，要在基片上產(chǎn)生多個(gè)構(gòu)圖，該基片 隨后被鋸切成更小的部分。在其上進(jìn)行這種切割的鋸?fù)ǔ７Q為“劃片機(jī)”。在這種鋸中所用 的圓形刀片由研磨材料制成，例如保持在樹脂中的金剛石片、CBN研磨劑、或者電解沉積的 (電鍍的)鎳結(jié)合基體。鋸片很薄，從而它們具有很小的切割寬度，因而浪費(fèi)較小的材料， 并產(chǎn)生較少的熱量。但是，當(dāng)鋸片很薄時(shí)，它需要在進(jìn)行切割的外刃附近進(jìn)行支撐。此支撐 必須在不干擾計(jì)劃切割任務(wù)的情況下提供。提供支撐的一種方法是使用比刀片直徑小的圓 盤。作為一個(gè)例子，可使2英寸直徑的鋸片與1. 7英寸直徑的支撐件相鄰并相接觸，從而鋸 片能切入基片0. 1英寸深，同時(shí)在支撐件和基片之間還留有0. 05英寸的間隙。在此例子中， (2-1. 7)/2-0. 1 = 0.05。在此例子中，0. 15英寸被公知為“刀片暴露量”或“切削刃”。作為現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)例子，圖1示出了一種成套切割器組件2，其具有轂盤本體4， 該轂盤本體4具有孔6，該孔6精確配合在旋轉(zhuǎn)心軸10的導(dǎo)向件8上并由心軸螺母12固定。 在此例子中，沒有用于力矩傳遞的鍵槽或類似結(jié)構(gòu)。切割器組件2和心軸10的受擠壓表面 之間的摩擦足以阻止滑動(dòng)。該成套切割器組件2具有刀片14和間隔件16，所述刀片和間隔 件通過用螺栓22緊固的外凸緣20在臺肩18上布置和擠壓就位。間隔件16提供前面所述 的支撐。切割器組件2的多個(gè)副本通常由制造設(shè)備的工具室來組裝和庫存，從而在前面的 切割器組件被磨損需要更換時(shí)它們可以被裝到劃片機(jī)上。并不總是因刀片鈍化才表示刀片 切割器組件要更換。刀片通常由浸在結(jié)合材料中的金剛石或其他顆粒制成。隨著金剛石顆 粒變鈍，作用在其上的切割力增加，且它會(huì)從結(jié)合材料中拉出來，從而新的金剛石顆粒暴露 出來以保持刀片鋒利。但是，這一過程意味著刀片直徑的連續(xù)減小。隨著研磨刀片的磨損， 其直徑變小，而相鄰間隔件的直徑保持不變。間隔件通常由耐磨的較硬材料制成，例如硬化 不銹鋼或氧化鋁陶瓷。最終，在試圖進(jìn)行意向切割時(shí)，間隔件會(huì)接觸基片表面。這可能損壞 基片和鋸。在達(dá)到此磨損程度以前，鋸切工作必須停止，將新切割器組件放到心軸上，并將 舊組件返回到工具室中。返回到工具室中后，刀片暴露量必須要回復(fù)到足夠的深度，這通過 用新的研磨刀片來更換舊的，或者安裝小直徑的間隔件并繼續(xù)使用相同的刀片來實(shí)現(xiàn)。這 一過程耽誤了鋸的時(shí)間，增加了勞動(dòng)成本，并需要庫存各種直徑的間隔件。存在至少兩種劃片機(jī)，一種具有單個(gè)受支撐刀片，例如在Kroll的美國專利 5，261，385中所公開的，其必須多次跨過基片以進(jìn)行多次切割；另一種是成套的刀片組(見 圖1)。成套的刀片組是這樣一些刀片，即它們位于公共軸線上，并通過間隔件彼此隔開。 在許多情況下，各間隔件還提供支撐。在此申請中，名詞“支撐”和“間隔件”可以互換使用 來指同一件硬件。雖然成套刀片組件使機(jī)器效率和產(chǎn)量增加了幾倍，但是，工具成本的顯著 部分是用于堆疊組件的勞動(dòng)力。與不需要堆疊過程的單刀片加工模式相比，此成本降低了 價(jià)格上的競爭力。
當(dāng)成套刀片組件第一次堆疊時(shí)，使用的是新制造的刀片和間隔件，部件通常都沒 有扭軸且堆疊并不太困難。但是，在使用后，當(dāng)需要用較小的間隔件進(jìn)行重新堆疊時(shí)，刀片 和先前使用的間隔件通常會(huì)扭軸，使堆疊變得更困難。在努力要得到最小測量偏擺時(shí)，通常 需要在測量偏擺時(shí)有角度地相對于彼此改變刀片和間隔件許多次(此過程通常公知為同 步調(diào)整(clocking))。如果能減少再堆疊過程的頻度，那么成套刀片組件將需要使用更少的勞動(dòng)力，且 將更具有成本優(yōu)勢。減少再堆疊頻度的一個(gè)方法是將間隔件加工或磨蝕到較小直徑而不用從刀片上 將它們卸下。如果間隔件是硬材料制成的話，這將很難做到。但是，公知的是，可以提供由 較軟材料制成的間隔件，通過有目的地將其與硬修整(dressing)材料接觸，能相對容易地 將間隔件磨蝕掉。另外，如果修整材料實(shí)質(zhì)上比刀片軟，那么刀片就可能切入修整材料中而 不會(huì)造成損害。如果需要的話，修整材料可以特別選擇為對刀片進(jìn)行修整(即，選擇性地 去除刀片結(jié)合材料以暴露新鮮的顆粒)。這種磨蝕間隔件的工藝過程在Kroll的美國專利 5，261，385中已針對單刀片劃片機(jī)進(jìn)行過描述。但是，需要在成套鋸組件中使用易磨蝕間隔 件來獲得更大的效率。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的原理，對成套刀片組件例如用于切割晶片的成套鋸中允許的刀片磨 損實(shí)現(xiàn)了顯著的改進(jìn)。這是通過構(gòu)造由易磨蝕節(jié)距間隔件分開的鋸片所構(gòu)成的成套鋸來實(shí) 現(xiàn)的。隨著鋸片在使用中的磨蝕，節(jié)距間隔件可以以受控的匹配的方式來得到磨蝕，例如通 過停止工具的使用以及將鋸片組件以受控的切割深度鋸入研磨材料，該切割深度將節(jié)距間 隔件研磨到使鋸片回復(fù)到所需要的暴露量。


組合在說明書中并構(gòu)成說明書一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，與上文給出 的對發(fā)明的總體說明和下面給出的詳細(xì)說明一起，用于解釋本發(fā)明的原理。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的成套劃片機(jī)組件和與其相連的心軸的分解透視圖。圖2A-2C示出了成套劃片機(jī)組件正堆疊在組裝工具上以及隨后處于其最終形式 的實(shí)施例。圖3以剖視圖示出了圖2C所示成套劃片機(jī)組件的組裝示圖，其位于心軸上的部分 剖切心軸組件上。圖3A為圖3中的詳細(xì)示圖。圖4示出了圖2C和圖3所示實(shí)施例正被帶到研磨塊處以進(jìn)行后續(xù)的刀片修整和 磨蝕。圖5A為圖4所示成套組件在磨蝕和修整前的詳細(xì)示圖。圖5B為磨蝕和修整后的圖5A的詳細(xì)示圖。
具體實(shí)施例方式圖2和2B示出了當(dāng)前設(shè)計(jì)的成套切割器40的實(shí)施例，其由刀片42、節(jié)距間隔件44、以及端部間隔件46組裝而成。該實(shí)施例不使用轂盤本體4、凸緣20、或者螺栓22。取而 代之的是，用粘結(jié)劑48將刀片42和間隔件44、46保持在一起。粘結(jié)劑48不需要強(qiáng)到在使 用過程中傳遞切割力矩，因?yàn)椋鐖D3所示，該成套切割器40將由通過夾持間隔件50作用 的心軸螺母12而擠壓在心軸10上，從而，即使沒有粘結(jié)劑48保持結(jié)合，相鄰間隔件44、46 和刀片42之間的機(jī)械摩擦也能傳遞力矩。但是，本發(fā)明并不限于此，在一些實(shí)施例中，粘結(jié) 劑或其他結(jié)合技術(shù)也可以提供唯一的力矩傳遞路徑。如圖3和3A所示，成套切割器40的刀片42的外徑標(biāo)記為D，節(jié)距間隔件44和凸 緣間隔件46的外徑標(biāo)注為S。這樣組裝的成套切割器40據(jù)說具有被計(jì)算為E= (D-S)/2 的暴露量(E)。如圖3A所示，隨著成套切割器40開始與工件52成切削關(guān)系，它理論上能切 穿，或切槽到深度等于E。但是，實(shí)際上，要考慮用于冷卻劑流動(dòng)和碎屑清洗的間隙，從而實(shí) 際最大切割深度可能小于E。如背景技術(shù)中所解釋的，隨著刀片42的磨損，D減小，而S除了由切割流體和碎屑 產(chǎn)生的最小磨蝕外保持恒定。這導(dǎo)致E減小，且這是生產(chǎn)可以繼續(xù)多長時(shí)間的一個(gè)限制因 素。在本發(fā)明中，間隔件44、46由容易磨蝕的材料制成，例如塑料復(fù)合物、或模制/擠壓/ 壓制的石墨、或壓制石墨、或這些的組合或者任何適宜的材料。它們可以是素?zé)?即部分熔 化)陶瓷(bisque-fired)。當(dāng)E在下一工件52被切割之前減小到一定限度例如E1 (圖5A) 時(shí)，修整塊54被放到工件52的位置上，如圖4所示。修整塊54由比節(jié)距間隔件44和凸緣 間隔件46硬但是比刀片42軟很多的研磨材料制成。通過簡單切進(jìn)修整塊54內(nèi)一定深度， 例如E2，節(jié)距間隔件44和凸緣間隔件46將被磨蝕掉，且暴露量在那時(shí)將會(huì)是E2 (圖5B)。 然后可以重新開始產(chǎn)品切割。有利地，如果刀片42需要修整孔型來對它們進(jìn)行削尖或細(xì)磨 的話(許多人都在那樣做)，那么，修整塊54可以被選擇成同時(shí)完成削尖或細(xì)磨過程。暴露量E是薄刀片精確切分/劃片操作中的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。暴露量與厚度的比值 的最大值已由本申請受讓人基于刀片的結(jié)合組分(以及剛度)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)而研發(fā)出來。在劃片機(jī)工業(yè)中使用的有三種基本結(jié)合類型(按增加剛度_即彈性模量的順序) 樹脂、燒結(jié)金屬以及電鍍Ni。通過試驗(yàn)已得出可使用以下最大比值
權(quán)利要求
一種制備成套鋸片組件的方法，包括以下步驟提供沿公共中心軸線定位的多個(gè)圓鋸片；提供沿所述公共中心軸線定位的多個(gè)易磨蝕節(jié)距間隔件，使至少一個(gè)所述易磨蝕節(jié)距間隔件位于相鄰圓鋸片之間；以及通過將所述鋸片組件鋸入研磨材料到使所述節(jié)距間隔件被磨蝕的深度，而將所述節(jié)距間隔件相對于所述公共中心軸線磨蝕到所需直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括組裝轂盤、外凸緣以及緊固件，以 將所述圓鋸片和易磨蝕節(jié)距間隔件擠壓到所述成套鋸片組件中，該成套鋸片組件隨后可安 裝到心軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括使粘結(jié)劑固化，以保持住可直接安 裝到心軸上的組件構(gòu)造中的間隔件和圓鋸片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述圓鋸片的外徑在約2-4.5英寸之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述圓鋸片的內(nèi)徑在約0.750-3. 5英寸之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述圓鋸片的厚度在約0.0006-0. 050英 寸之間。
7.一種增加劃片機(jī)上所用的成套切割器的工作時(shí)間的方法，包括以下步驟安裝成套切割器，在所述成套切割器中，直徑可能大于刀片直徑的所有元件都是易磨 蝕的；用磨蝕所述各元件的研磨劑來修整各刀片。
8.一種組裝成套切割器的方法，包括以下步驟繞擴(kuò)展心軸堆疊環(huán)形圓鋸片和易磨蝕間隔件，并使它們的各相鄰表面之間具有粘結(jié)劑；使心軸擴(kuò)展，以使各圓鋸片和易磨蝕間隔件沿中心軸線對齊；施加壓力直到粘結(jié)劑固化；使心軸回復(fù)原尺寸并將其從成套切割器上卸下。
全文摘要
一種用于切割晶片的成套鋸片組件，包括沿著公共中心軸線定位的多個(gè)圓鋸片；和沿著公共中心軸線定位在相鄰鋸片之間的多個(gè)易磨蝕節(jié)距間隔件。例如通過用鋸片組件鋸入研磨材料，使節(jié)距間隔件相對于公共中心軸線磨蝕到所需的直徑以保持所需的鋸暴露量。該鋸片組件因而允許鋸片能使用較長時(shí)間，盡管鋸片進(jìn)行了磨蝕。
文檔編號B28D5/02GK101992506SQ201010266738
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月24日
發(fā)明者K·A·斯萬松, S·道夫, W·J·阿貝塔 申請人:威科儀器有限公司