专利名称：切削刀片的制作方法
技术领域：
本发明涉及适于切削玻璃、陶瓷等难切削材料的切削刀片。
背景技术：
关于切割装置(切削装置)，在主轴的前端安装凸缘，在该凸缘上安 装具有薄切削刃的切削刀片并利用螺母固定，该切割装置使用于这样的
领域将形成有IC (Integrated Circuit:集成电路)或者LSI (Large Scale Integration:大规模集成电路)等的硅晶片、形成有光波导的铌酸锂(LN) 等的陶瓷基板、树脂基板、玻璃板等切断，从而分割成一个个的LSI芯 片、电子器件或者光器件。
使用于切割装置中的切削刀片大致分为两类，其中一类称为轮毂刀 片，其通过在具有圆形轮毂的圆形基座的外周电沉积切削刃而构成，其 中该切削刃是将金刚石磨粒分散在镍母材中而形成的。另一类称为环状 刀片或者全刀片(all blade)，其通过在圆形基座的整个表面上电沉积切 削刃而构成，其中该切削刃是将金刚石磨粒分散在镍母材中而形成的。
虽然这两类切削刀片都非常适于切削形成有IC或者LSI等的硅晶 片，但是当切削陶瓷基板、树脂基板、玻璃基板等坚硬材料时，由于表 面的金刚石磨粒磨损很快，因此需要进行一些改良。
为了解决该问题，在日本特开平4-8477号公报中，公开了将树脂粒 分散在保持金刚石磨粒的镀敷层中而形成的电沉积磨具。在该公开公报 所公开的电沉积磨具中，分散在镀敷金属层中的树脂微粒发挥了这样的 作用控制镀敷金属层的强度，并且当因切削而有预定以上的力作用在 磨粒周边的镀敷金属层上时，镀敷金属层破坏，使旧的磨粒脱落而使新 的磨粒露出。
这样，可以认为在该电沉积磨具中，由于树脂微粒在发挥将镀敷层破坏的作用后，发挥使新的磨粒凸出的作用，所以适于切削陶瓷基板、 玻璃基板、树脂基板等坚硬材料。
专利文献1:日本特开平4-8477号公报
专利文献1中公开的电沉积磨具仅单纯地公开了将树脂微粒分散在 保持金刚石磨粒的镀敷层中的结构，而树脂微粒的最佳粒径和最佳配合 量并不清楚，存在这样的问题根据专利文献1中的公开内容，难以制 作出能够通过用于切割的薄切削刃来获得良好的切削结果的切削刀片。
发明内容
本发明鉴于这样的问题而完成，其目的在于，提供一种适于切削树 脂基板、玻璃基板、陶瓷基板等难切削材料的切削刀片。
根据本发明，提供一种切削刀片，其使用于切削装置中，该切削装 置包括卡盘工作台，其保持被加工物；和切削构件，其以切削刀片能 够旋转的方式支承该切削刀片，该切削刀片对保持在上述卡盘工作台上 的被加工物进行切削，上述切削刀片的特征在于，上述切削刀片具有由 电沉积磨具构成的切削刃，该切削刃由超硬磨粒、氟类树脂粒和镍电沉 积层构成，上述超硬磨粒是从由天然或者合成的金刚石磨粒、以及立方 晶体氮化硼磨粒构成的组中选出的，上述镍电沉积层是将上述超硬磨粒
和上述氟类树脂粒混合并固定而形成的，上述氟类树脂粒的粒径在0.2 20 u m的范围内，上述氟类树脂粒的共析量在10体积％ 45体积％的范 围内，上述超硬磨粒的集中度在60 150的范围内。
优选的是，氟类树脂粒的粒径在超硬磨粒的平均粒径的1/3以下， 氟类树脂粒的共析量在20体积％ 45体积％的范围内。此外超硬磨粒的 粒径在1 400^ m的范围内。
由于本发明的切削刀片构成为将最佳粒径和最佳配合量的氟类树 脂分散在固定有超硬磨粒的镍电沉积层中，所以电沉积层的强度不会极 度降低，能够提供可使磨粒稳定地脱落的高品质的精密加工用切削刀片， 即使是由玻璃、陶瓷等构成的坚硬的难切削材料，也能够进行良好的切 削。
图1是适于安装本发明的切削刀片的切削装置的外观立体图。 图2是表示与框架一体化了的晶片的立体图。
图3是表示主轴单元与应固定在主轴上的刀片座的关系的分解立体图。
图4是表示主轴单元与应安装在主轴上的轮毂刀片的关系的分解立 体图。
图5是轮毂刀片安装在主轴上的状态的立体图。 图6是表示主轴单元与应安装在主轴上的环状切削刀片的关系的分 解立体图。
图7是切削构件的放大立体图。
图8是电沉积刀片制造装置的示意剖视图。
图9是表示氟类树脂粒的粒径与碎片的关系的图表。
图IO是表示氟类树脂粒的共析量与碎片的关系的图表。
标号说明
2:切削装置；18:卡盘工作台；24:切削构件；26:主轴；28:切 削刀片；30:主轴单元；36:刀片座；40:固定托架；44:固定螺母； 56:环状切削刀片；58:装卸凸缘；80:电沉积刀片制造装置；82:电 沉积槽；84:电解液；86:金刚石磨粒；88:氟类树脂粒；90:电解金 属；92:电源；94:电沉积层。
具体实施例方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。图1表示适于安装本 发明的切削刀片的切割装置(切削装置)2的外观，该切割装置能够切割
为难切削材料的陶瓷晶片等以便分割成一个个芯片(器件)。
在切削装置2的前表面侧设置有用于让操作员输入加工条件等对装 置的指示的操作构件4。在装置上部设置有CRT等的显示构件6，该显 示构件6显示对操作员的引导画面和由下述摄像构件拍摄到的图像。如图2所示，在作为切割对象的晶片W的表面上，第一间隔道S1 和第二间隔道S2正交地形成，在晶片W上，被第一间隔道S1和第二间 隔道S2划分开来地形成有多个器件D。
晶片W粘贴在作为粘贴带的切割带T上，切割带T的外周缘部粘贴 在环状框架F上。由此，晶片W成为经过切割带T支撑在框架F上的状 态，在图1中表示的晶片盒8中收纳有多块(例如25块)晶片。晶片盒 8载置于能够上下活动的盒升降机9上。
在晶片盒8的后方配设有搬出搬入构件10，该搬出搬入构件10从 晶片盒8中搬出切削前的晶片W,并且将切削后的晶片搬入到晶片盒8 中。在晶片盒8和搬出搬入构件IO之间，设置有临时放置区域12，该临 时放置区域12是临时载置作为搬出搬入对象的晶片的区域，在临时放置 区域12中，配设有将晶片W定位于固定位置的位置对准构件14。
在临时放置区域12的附近配设有搬送构件16，搬送构件16具有回 转臂，该回转臂吸附与晶片W成为一体的框架F并进行搬送，搬出到临 时放置区域12的晶片W被搬送构件16吸附并搬送到卡盘工作台18上， 所述晶片W被该卡盘工作台18吸引，并且通过利用多个固定构件19固 定框架F，所述晶片W被保持在卡盘工作台18上。
卡盘工作台18构成为能够旋转并能够在X轴方向上往复运动，在卡 盘工作台18的X轴方向的移动路径的上方，配设有检测晶片W的应切 削的间隔道的校准构件20。
校准构件20具有对晶片W的表面进行摄像的摄像构件22，根据通 过摄像获取的图像，通过图案匹配等处理能够检测出应切削的间隔道。 通过摄像构件22获得的图像显示在显示构件6中。
在校准构件20的左侧，配设有对保持于卡盘工作台18的晶片W实 施切削加工的切削构件24。切削构件24和校准构件20—体地构成，两 者联动地在Y轴方向及Z轴方向移动。
切削构件24构成为在能够旋转的主轴26的前端安装有切削刀片28， 切削构件24可在Y轴方向及Z轴方向上移动。切削刀片28位于摄像构 件22的X轴方向的延长线上。参照图3，示出了表示主轴与安装于主轴的刀片座的关系的分解立
体图。在主轴单元30的主轴壳体32中，以能够旋转的方式收纳了由未 图示的伺服马达旋转驱动的主轴26。主轴26具有带锥度部分26a和前端 小径部26b，在前端小径部26b形成有外螺纹34。
36是刀片座，其具有轴毂部(凸部)38和与轴毂部38—体地形成 的固定凸缘40，在轴毂部38上形成有外螺纹42。而且，刀片座36具有 安装孔43 。
通过将刀片座36的安装孔43插到主轴26的前端小径部26b和带锥 度部分26a上，并将螺母44旋合在外螺纹34上并拧紧，刀片座36就如 图4所示地安装在主轴26的前端部上。
图4是表示固定有刀片座36的主轴26与切削刀片28的安装关系的 分解立体图。切削刀片28称为轮毂刀片(hub blade)，其通过在具有圆 形轮毂48的圆形基座46的外周电沉积切削刃50而构成，其中该切削刃 50是将金刚石磨粒和氟类树脂粒分散在镍母材中而形成的。
将切削刀片28的安装孔52插到刀片座36的轴毂部38上，将固定 螺母54与轴毂部38的外螺纹42旋合并拧紧，由此如图5所示，切削刀 片28就安装在主轴26上。
参照图6，示出了表示将环状或者垫圈状的切削刀片56安装在主轴 26上的状态的分解立体图。切削刀片56整体由电铸而成的切削刃(电铸 磨具)构成。切削刀片56在环状基座的整个表面上形成有电铸磨具，该 电铸磨具是将金刚石磨粒和氟类树脂粒分散在镍母材中而形成的。
将切削刀片56插到刀片座36的轴毂部38上，并且将装卸凸缘58 插到轴毂部38上，然后将固定螺母54与外螺纹42旋合并拧紧，由此， 切削刀片56以被固定凸缘40和装卸凸缘58从两侧夹住的方式安装在主 轴26上。
参照图7，表示采用了第一实施方式的轮毂刀片28作为切削刀片的 切削构件24的放大立体图。60是将切削刀片28罩住的刀片罩，在该刀 片罩60上安装有未图示的切削液喷嘴，该切削液喷嘴沿着切削刀片28 的侧面伸长。切削液经由管72供给至未图示的切削液喷嘴。62是装卸罩，其通过螺钉64安装于刀片罩60。装卸罩62具有切削 液喷嘴70，在装卸罩62安装于刀片罩60时，切削液喷嘴70沿着切削刀 片28的侧面伸长。切削液经由管74供给至切削液喷嘴70。
66是刀片检测单元，其通过螺钉68安装在刀片罩60上。在刀片检 测单元66上安装有由发光元件和受光元件构成的未图示的刀片传感器， 通过该刀片传感器来检测切削刀片28的切削刃50的状态。
在由刀片传感器检测出了切削刃50的崩刃等的情况下，将切削刀片 28更换成新的切削刀片。76是用于调整刀片传感器的位置的调整螺钉。
接着，参照图8对轮毂刀片28的制造方法进行说明。轮毂刀片28 使用如图8所示的电沉积刀片制造装置80来制造。在电沉积槽82内蓄 积有硫酸镍或者硝酸镍等电解液84，在该电解液84中混入有金刚石磨粒 86和聚四氟乙烯(商品名特氟隆)等的氟类树脂粒88。作为氟类树脂， 也可以采用氟化石墨、四氟乙烯、二硫化钼等。
在电解液84中，以使电沉积面47朝上的方式浸渍轮毂刀片28的基 座46以及镍等电解金属90。在此，对基座46的电沉积面47以仅露出电 沉积面47的外周部的方式进行掩盖，然后以电沉积面47朝上的方式将 基座46浸渍在电解液84中。基座46与电源92的一 (负)端子连接， 电解金属90与电源92的十(正)端子连接。
在这样构成的电沉积刀片制造装置80中，当通过电源92对基座46 和电解金属90之间附加预定的电压时，混入在电解液84中的金刚石磨 粒86和氟类树脂粒88沉降而堆积在基座46的电沉积面47上，并且通 过电解金属被镀敷在电沉积面47上，从而生长出电沉积层(镀敷层)94， 该电沉积层94包含有固定于电解金属中的金刚石磨粒86和氟类树脂粒 88。
然后，在电沉积层94形成至所希望的厚度之后，当从电解液84中 取出基座46时，仅在未被掩盖的电沉积面47的外周部形成有预定量的 电沉积层94。
为了确定混入电解液84中的氟类树脂粒88的最佳粒径以及最佳配 合量，进行了以下实验。实验l
准备相对于金刚石磨粒86的粒径使氟类树脂粒的粒径不同的下述6 种电沉积槽、以及不混入氟类树脂粒88的1种电沉积槽，制作出共析出 的氟类树脂粒大约为20体积％的6种切削刀片、以及没有氟类树脂粒发 生共析的l种切削刀片。
(1) 第一镍电沉积槽，其含有这样的电解液混入了平均粒径为 0.2um的氟类树脂粒，并且在电沉积时以集中度125电沉积平均粒径为 20iim的金刚石磨粒。
(2) 第二镍电沉积槽，其含有这样的电解液混入了平均粒径为 0.4t:m的氟类树脂粒，并且在电沉积时以集中度125电沉积平均粒径为 20um的金刚石磨粒。
(3) 第三镍电沉积槽，其含有这样的电解液混入了平均粒径为 4"m的氟类树脂粒，并且在电沉积时以集中度125电沉积平均粒径为 20um的金刚石磨粒。
(4) 第四镍电沉积槽，其含有这样的电解液混入了平均粒径为 10 um的氟类树脂粒，并且在电沉积时以集中度125电沉积平均粒径为 20ixm的金刚石磨粒。
(5) 第五镍电沉积槽，其含有这样的电解液混入了平均粒径20um 的氟类树脂粒，并且在电沉积时以集中度125电沉积平均粒径为20um 的金刚石磨粒。
(6) 第六镍电沉积槽，其含有这样的电解液混入了平均粒径为 30um的氟类树脂粒，并且在电沉积时以集中度125电沉积平均粒径为 20um的金刚石磨粒。
(7) 第七镍电沉积槽，其含有这样的电解液未混入氟类树脂粒， 并且在电沉积时以集中度125电沉积平均粒径为20" m的金刚石磨粒。
将基座浸渍在各电沉积槽中以生长出厚度为100 y m的电沉积层(镀 敷层)，从而制作出直径为52mm的第一切削刀片至第七切削刀片这7种 切削刀片28。
在利用各切削刀片切削了厚度为0.5mm的玻璃的情况下，如图9所示，在第六切削刀片和第七切削刀片中，在玻璃的背面产生了比较大的 碎片。在图9中，横轴表示第一 第七切削刀片的序号，纵轴表示碎片 的长度。
第一切削刀片 第五切削刀片表现出了比较良好的切削性能，特别 是第一切削刀片 第三切削刀片几乎没有产生碎片，表现出非常良好的 切削性能。
根据该实验，氟类树脂粒的粒径优选在20" m以下，更优选在0.2 6.0iim的范围内。 实验2
对于实验1中最佳的第一切削刀片，制作出改变了氟类树脂的共析 量的下述七种切削刀片。
(1) 第一刀片以集中度125电沉积平均粒径为20 um的金刚石 磨粒、并且氟类树脂粒不发生共析。
(2) 第二刀片以集中度125电沉积平均粒径为20um的金刚石 磨粒、并且共析出的平均粒径为0.2 u m的氟类树脂粒为5体积％。
(3) 第三刀片以集中度125电沉积平均粒径为20um的金刚石 磨粒、并且共析出的平均粒径为0.2lim的氟类树脂粒为10体积％。
(4) 第四刀片以集中度125电沉积平均粒径为20 um的金刚石 磨粒、并且共析出的平均粒径为0.2 P m的氟类树脂粒为20体积％。
(5) 第五刀片以集中度125电沉积平均粒径为20iim的金刚石 磨粒、并且共析出的平均粒径为0.2 li m的氟类树脂粒为30体积％。
(6) 第六刀片以集中度125电沉积平均粒径为20"m的金刚石 磨粒、并且共析出的平均粒径为0.2 u m的氟类树脂粒为40体积％。
(7) 第七刀片以集中度125电沉积平均粒径为20um的金刚石 磨粒、并且共析出的平均粒径为0.2^ m的氟类树脂粒为45体积％。
关于各刀片，通过将基座浸渍在电沉积槽中以生长出厚度为100 "m 的电沉积层(镀敷层)，将直径为52mm切削刀片制作成第一切削刀片至 第七切削刀片这7种切削刀片。相对于平均粒径为20 u m的金刚石磨粒， 平均粒径为0.2y m的氟类树脂粒的共析量没有达到45体积％以上。在利用各切削刀片切削了厚度为0.5mm的玻璃的情况下，得到如图 IO所示的结果。在图10中，横轴表示切削刀片的序号，纵轴表示产生的 碎片的长度。
若观察图IO可以明确在第一切削刀片和第二切削刀片的情况下，
在玻璃的背面产生了比较大的碎片。而关于第三切削刀片 第七切削刀 片，不太产生碎片、比较良好，特别是第四切削刀片 第七切削刀片几 乎不产生碎片，表现出了优秀的切削性能。
根据该结果，氟类树脂粒的共析量优选在10体积％ 45体积％的范 围内，更优选在20体积％ 45体积％的范围内。 实验3
使金刚石磨粒的粒径进行各种改变，按照实验1和实验2进行实验， 其结果为得到了这样的结果金刚石磨粒的粒径优选在lum 400jim 的范围内。
实验4
在相对于金刚石磨粒的粒径使混入的氟类树脂粒的粒径进行各种变 化、并按照实验1和实验2进行了实验的情况下，可知氟类树脂粒的 粒径优选为金刚石磨粒的粒径的1/3以下。
实验5
在使金刚石磨粒的集中度进行各种变化、并按照实验1和实验2进 行了卖验的情况下，可知:金刚石磨粒的集中度优选在60 150的范围 内。换言之，这以体积比来说相当于15% 37.5%。
本发明的切削刀片特别适于切削具有金属层之类的半导体晶片基 板、玻璃基板、树脂基板、陶瓷基板等坚硬的难切削材料。在此，陶瓷 基板包括蓝宝石基板、氧化铝基板、铌酸锂(LN)基板、钽酸锂(LT) 基板等。此外，氟类树脂包括聚四氟乙烯(商品名特氟隆)、氟化石墨、 四氟乙烯、二硫化钼等。
此外，作为金刚石磨粒86，可以采用天然或者合成的金刚石磨粒， 也可以采用立方晶体氮化硼(CBN)磨粒等其它超硬磨粒来代替金刚石 磨粒。关于本发明实施方式的切削刀片28、 56，切削刀片中的氟类树脂粒
具有这样的作用控制电沉积层(镀敷层)94中的强度，并且当因切削
而有预定以上的力作用在金刚石磨粒86周边的电沉积层94上时，电沉 积层94破坏，使旧的金刚石磨粒86脱落而使新的金刚石磨粒86露出。 由此，防止了电沉积层强度的极度降低，能够提供使磨粒稳定地脱 落的髙品质的精密加工用的切削刀片，即使是坚硬的难切削材料，也能 够进行良好的切削。
权利要求
1. 一种切削刀片，其使用于切削装置中，该切削装置包括卡盘工作台，其保持被加工物；和切削构件，其以切削刀片能够旋转的方式支承该切削刀片，该切削刀片对保持在上述卡盘工作台上的被加工物进行切削，上述切削刀片的特征在于，上述切削刀片具有由电沉积磨具构成的切削刃，该切削刃由超硬磨粒、氟类树脂粒和镍电沉积层构成，上述超硬磨粒是从由天然或者合成的金刚石磨粒、以及立方晶体氮化硼磨粒构成的组中选出的，上述镍电沉积层是将上述超硬磨粒和上述氟类树脂粒混合并固定而形成的，上述氟类树脂粒的粒径在0.2～20μm的范围内，上述氟类树脂粒的共析量在10体积％～45体积％的范围内，上述超硬磨粒的集中度在60～150的范围内。
2. 如权利要求l所述的切削刀片，其特征在于， 上述氟类树脂粒的粒径在上述超硬磨粒的平均粒径的1/3以下， 上述氟类树脂粒的共析量在20体积％ 45体积％的范围内。
3. 如权利要求1或2所述的切削刀片，其特征在于， 上述超硬磨粒的粒径在1 400 y m的范围内。
全文摘要
本发明提供一种切削刀片，其能够切削玻璃基板、陶瓷基板等难切削材料。该切削刀片使用于切削装置中，该切削装置包括卡盘工作台，其保持被加工物；和切削构件，其以切削刀片能旋转的方式支承切削刀片，该切削刀片对保持在该卡盘工作台上的被加工物进行切削，该切削刀片的特征在于，该切削刀片具有由电沉积磨具构成的切削刃，该切削刃由超硬磨粒、氟类树脂粒和镍电沉积层构成，超硬磨粒是从由天然或合成的金刚石磨粒以及立方晶体氮化硼磨粒构成的组中选出的，镍电沉积层是将该超硬磨粒和该氟类树脂粒混合并固定而形成的，该氟类树脂粒的粒径在0.2～20μm的范围内，该氟类树脂粒的共析量在10体积％～45体积％的范围内，该超硬磨粒的集中度在60～150的范围内。
文档编号B28D1/24GK101434107SQ20081017632
公开日2009年5月20日 申请日期2008年11月14日 优先权日2007年11月15日
发明者新田祐士 申请人:株式会社迪思科