專利名稱：：切削刀片的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種切削刀片，用于對半導體晶片或光器件晶片等被加工物進行切削的切削裝置。
背景技術：
：在半導體器件制造工序中，在大致圓板形狀的半導體晶片的表面上，通過被排列成格子狀的被稱為分割道的預定分割線劃分有多個區(qū)域，在該劃分的區(qū)域中形成IC、LSI等器件。然后，通過沿分割道切斷半導體晶片，由此分割形成有器件的區(qū)域而制造一個個半導體芯片。而且，通過沿分割道對在藍寶石基板的表面上層疊有氮化鎵系化合物半導體等的光器件晶片進行切斷，由此分割成一個個發(fā)光二極管、激光二極管、CCD等光器件，并被廣泛用于電氣設備。上述晶片的沿分割道的切斷，通常通過被稱為劃片機(dicer)的切削裝置來進行。該切削裝置具有保持晶片等被加工物的承片臺(chucktable)、用于切削該承片臺所保持的被加工物的切削機構、以及使承片臺和切削機構移動的切削進給機構。切削機構包括軸單元，該軸單元具有旋轉軸、安裝在該旋轉軸上的切削刀片和旋轉驅動旋轉軸的驅動機構。在這種切削裝置中，使切削刀片以2000040000rpm的轉速旋轉，并且相對地切削進給切削刀片和承片臺所保持的被加工物。然而存在的問題為，形成有器件的晶片使用硅、藍寶石、氮化硅、玻璃、鉭酸鋰等脆性硬質材料，當通過切削刀片進行切削時在切斷面上產生缺口而降低器件品質。而且，藍寶石等莫氏硬度高的晶片，雖然切削刀片的切削不是不可能，但是也是非常困難的。為了解決上述問題而提出一種切削裝置，在切削刀片的表面上固定超聲波振子，并對該超聲波振子施加交流電壓，由此邊對切削刀片賦予超聲波振動邊進行切削。(例如參照專利文獻l)專利文獻1:日本特開2004-291636號公報為了對切削刀片賦予超聲波振動而通過設置有超聲波振子的夾持部件夾持切削刀片，但由于切削刀片構成為通過結合劑材料或金屬鍍來結合磨粒，所以存在的問題為，與夾持部件的夾持面的緊密接觸性差，超聲波振子產生的超聲波振動難以經由夾持部件而充分傳遞到切削刀片。
發(fā)明內容本發(fā)明鑒于上述事實而進行，其主要技術課題是提供一種被充分傳遞超聲波振子產生的超聲波振動的切削刀片。為了解決上述主要的技術課題，本發(fā)明提供一種用于切削裝置的切削刀片，該切削裝置包括保持被加工物的承片臺和切削機構，該切削機構具有切削該承片臺所保持的被加工物的切削刀片；并且該切削機構具備旋轉軸，將該切削機構可旋轉地支持在軸套上；刀片支架，安裝在該旋轉軸的端部，并設置有對該切削刀片賦予超聲波振動的超聲波振子，并且在外周部側面上具有夾持該切削刀片的夾持面；以及，刀片夾持法蘭，設置在該刀片支架上，并設置有對該切削刀片賦予超聲波振動的超聲波振子，并且在外周部側面上具有夾持該切削刀片的夾持面，該切削刀片的特征在于，在該切削刀片的兩側面上，在由該刀片支架的該夾持面和該刀片夾持法蘭的該夾持面夾持的區(qū)域中形成有緊密接觸層。優(yōu)選上述緊密接觸層的硬度被設定為肖氏硬度D40以上。根據本發(fā)明，在切削刀片的兩側面上，在由刀片支架的夾持面和刀片夾持法蘭的夾持面夾持的區(qū)域中形成有緊密接觸層，因此，在刀片支架的夾持面和刀片夾持法蘭的夾持面之間產生的滑動減少，所以作用于刀片支架以及刀片夾持法蘭上的超聲波振動有效地傳遞到切削刀片。因此，可使在徑向上具有較大振幅的超聲波振動作用到由刀片支架和刀片夾持法蘭夾持的切削刀片上。圖1是裝備了根據本發(fā)明而構成的切削刀片的切削裝置的立體圖。圖2是表示圖1所示的切削裝置所裝備的軸單元的一個實施方式的分解立體圖。圖3是圖1所示的切削裝置所裝備的軸單元的一個實施方式的要部剖面圖。圖4是安裝在圖3所示的軸單元上的第1超聲波振子的正視圖。圖5是安裝在圖3所示的軸單元上的第2超聲波振子的正視圖。圖6是表示切削刀片上所形成的緊密接觸層的硬度與被賦予切削刀片的超聲波振動的振幅的關系的圖表。具體實施例方式下面，參照附圖對根據本發(fā)明而構成的切削刀片的優(yōu)選實施方式進行更詳細的說明。圖1表示裝備了根據本發(fā)明而構成的切削刀片的切削裝置的立體圖。圖示的實施方式的切削裝置具有大致長方體狀的裝置殼體2。在該裝置殼體2內，保持被加工物的承片臺3被設置為可在切削進給方向、即箭頭X所示的方向上移動。承片臺3具有吸附承片盤支持臺31、和設置在該吸附承片盤支持臺31上的吸附承片盤32，通過使未圖示的吸引機構工作而在該吸附承片盤32上表面的保持面上吸引保持被加工物。而且，承片臺3構成為可通過未圖示的旋轉機構旋轉。另外，在承片臺3上設置有夾子33，該夾子33用于固定通過保護帶對作為被加工物的后述的晶片進行支持的支持框架。通過未所圖示的切削進給機構，使如此構成的承片臺3在箭頭X所示的切削進給方向上移動。圖示的實施方式的切削裝置具有作為切削機構的軸單元4。該軸單元4具有軸套41，安裝在未圖示的移動基臺上，在分度方向、即箭頭Y所示的方向及切入方向、即箭頭Z所示的方向上被移動調整；旋轉軸42，自由旋轉地支持在該軸套41上；和切削刀片43，安裝在該旋轉軸42的前端部。參照圖2至圖5對該切削刀片43及其安裝構造進行說明。切削刀片43由砂輪刀片構成，該砂輪刀片是通過結合劑結合由金剛石等構成的磨粒并形成為圓環(huán)狀。作為該切削刀片，使用將磨粒混制到樹脂結合劑材料中并成型燒制成環(huán)狀的樹脂結合劑刀片、或將磨粒混制到金屬結合劑材料中并成型燒制成環(huán)狀的金屬刀片、或通過鎳等的金屬鍍將磨粒結合在由鋁等形成的基臺的側面上的電鑄刀片等。另外，形成為圓環(huán)狀的切削刀片43的嵌合孔431的直徑，形成為與后述的刀片支架5的安裝部52嵌合的尺寸。如圖2以及圖3所示，在這樣形成的切削刀片43的兩側面上，在由在后述的刀片支架5的外周部側面上形成的環(huán)狀的夾持面511、和在后述的刀片夾持法蘭6的外周部側面上形成的環(huán)狀的夾持面62夾持的區(qū)域中，分別形成有緊密接觸層432、432?？赏糠蟓h(huán)氧樹脂等合成樹脂、或者金屬蒸鍍鎳等金屬而形成該緊密接觸層432。另外，緊密接觸層432的硬度優(yōu)選為肖氏硬度D40以上。如圖3所示，如上所述地構成的切削刀片43,由刀片支架5和與該刀片支架5相對設置的刀片夾持法蘭6夾持固定，該刀片支架5安裝在旋轉自如地支持在切削裝置的軸套41上的旋轉軸42上。如圖2以及圖3所示，刀片支架5由圓環(huán)狀的法蘭部51和從該法蘭部51的中心部向側方突出形成的圓筒狀的安裝部52構成。在法蘭部51的安裝部52側的側面上，在外周部形成有夾持上述切削刀片43的環(huán)狀的夾持面511，并且在該夾持面511的內周側形成有環(huán)狀的凹部512，該凹部512具有收納后述的第1超聲波振子8a的超聲波振子收納部512a。優(yōu)選在如此形成的法蘭部51的超聲波振子收納部512a和安裝部52之間形成有多個貫通孔513。如圖2所示，在圖示的實施方式中，該多個貫通孔513由4個圓弧狀的孔構成。這樣，通過在刀片支架5上設置多個貫通孔513而減少徑向的剛性，所以后述的超聲波振動的振幅增大。因此，可使在徑向上具有較大振幅的超聲波振動作用在由刀片支架5和后述的刀片夾持法蘭6夾持的切削刀片43上。在上述安裝部52上形成有在軸向上貫通的嵌合孔521，并在前端部的外周面上形成有陽螺紋522。另外，嵌合孔521的內周面形成為與在旋轉軸42的前端部形成的錐形面421相對應的錐形面。上述刀片夾持法蘭6形成為具有嵌合孔61的圓環(huán)狀。該嵌合孔61的直徑形成為與上述刀片支架5的安裝部52嵌合的尺寸。而且，在刀片夾持法蘭6的與上述刀片支架5的法蘭部51相對的側面上，在外周部形成有夾持上述切削刀片43的環(huán)狀的夾持面62，并且在該夾持面62的內周側形成有凹部63，該凹部63具有收納后述的第2超聲波振子8b的超聲波振子收納部63a。優(yōu)選在如此形成的刀片夾持法蘭6的超聲波振子收納部63a和嵌合孔61之間形成有多個貫通孔64。如圖2所示，在圖示的實施方式中，該多個貫通孔64由4個圓弧狀的孔構成。這樣，通過在刀片夾持法蘭6上設置多個貫通孔64而減少徑向的剛性，所以后述的超聲波振動的振幅增大。因此，可使在徑向上具有較大振幅的超聲波振動作用在由刀片夾持法蘭6和上述的刀片支架5夾持的切削刀片43上。為了通過上述刀片支架5和刀片夾持法蘭6圓定切削刀片43，如圖3所示，將形成在刀片支架5的安裝部52上的嵌合孔521與形成在旋轉軸42的前端部的錐形面421嵌合。而且，通過在形成在旋轉軸42的前端部的陽螺紋422上螺合第1緊固螺母71，而將刀片支架5安裝在旋轉軸42上。然后，將切削刀片43的嵌合孔431與刀片支架5的安裝部52嵌合。接著，將刀片夾持法蘭6的嵌合孔61與刀片支架5的安裝部52嵌合。如此，如果在刀片支架5的安裝部52上嵌合了切削刀片43和刀片夾持法蘭6，則通過在形成在刀片支架5的安裝部52上的陽螺紋522上螺合第2緊固螺母72，而將形成在切削刀片43的兩側面上的緊密接觸層432、432，夾持固定在刀片支架5的環(huán)狀的夾持面511和刀片夾持法蘭6的環(huán)狀的夾持面62之間。如圖3所示，作為圖示的實施方式的切削機構的軸單元4具有第1超聲波振子8a，設置于在刀片支架5的法蘭部51形成的環(huán)狀凹部512的超聲波振子收納部512a內；和第2超聲波振子8b，設置于在刀片夾持法蘭6上形成的凹部63的超聲波振子收納部63a內。第1超聲波振子8a包括在旋轉軸42的軸向上被極化的圓環(huán)狀的壓電體81a;安裝在該壓電體81a的兩側極化面上的圓環(huán)狀的2個電極板82a、83a;和覆蓋壓電體81a以及電極板82a、83a的絕緣體84a。壓電體81a由鈦酸鋇、鈦酸鋯酸鉛、鉭酸鋰等壓電陶瓷形成。如圖3及圖4所示，一個電極板82a具有一部分沿絕緣體84b的內周面彎曲的電極端子821a。而且，另一個電極板83a被設置為與設置在一個電極板82a上的電極端子821a具有180度相位，并具有沿絕緣體84a的內周面彎曲的電極端子831a。如此構成的第1超聲波振子8a通過適當的粘結劑安裝在形成在刀片支架5的法蘭部51上的環(huán)狀凹部63的超聲波振子收納部63a內。第2超聲波振子8b包括在旋轉軸42的軸向上被極化的圓環(huán)狀的壓電體81b;安裝在該壓電體81b的兩側極化面上的圓環(huán)狀的2個電極板82b、83b;和覆蓋壓電體81b以及電極板82b、83b的絕緣體84b。壓電體81b與上述壓電體81a同樣由鈦酸鋇、鈦酸鋯酸鉛、鉭酸鋰等壓電陶瓷形成。如圖3及圖5所示，一個電極板82b具有一部分沿絕緣體84b的內周面彎曲的電極端子821b。而且，另一個電極板83b也被設置為與設置在一個電極板82b上的電極端子821b具有180度相位，并具有沿絕緣體84b的內周面彎曲的電極端子831b。如此構成的第2超聲波振子8b通過適當的粘結劑安裝在形成在刀片夾持法蘭6上的凹部63的超聲波振子收納部63a內。參照圖3繼續(xù)說明，作為圖示的實施方式的切削機構的軸單元4具有電極端子101及102，從刀片支架5的安裝部52的外周面露出，并與上述第1超聲波振子8a相對設置；和電極端子111及112，從刀片支架5的安裝部52的外周面露出，并與上述刀片夾持法蘭6的內周面相對設置。電極端子101和102相互以180度相位設置，一個電極端子101通過引線103與構成上述第1超聲波振子8a的一個電極板82a的電極端子821a連接，另一個電極端子102通過引線104與構成上述第1超聲波振子8a的另一個電極板83a的電極端子831a連接。而且，電極端子111和112相互以180度相位設置，一個電極端子111與設置在上述刀片夾持法蘭6的內周面上的電極114接觸，另一個電極端子112與電極115接觸，該電極115與上述電極114具有180度相位地設置在上述刀片夾持法蘭6的內周面上。另外，電極114通過引線116與構成上述第2超聲波振子8b的一個電極板82b的電極端子821b連接，電極端子115通過引線117與構成上述第2超聲波振子8b的另一個電極板83b的電極端子831b連接。作為圖示的實施方式的切削機構的軸單元4，具有對上述第1超聲波振子8a及第2超聲波振子8b施加交流電壓的電壓施加機構9。電壓施加機構9具有設置在刀片支架5上的受電機構91;和供電機構92，與該受電機構91相對設置，并安裝于軸套41的前端面上。受電機構91包括轉子側鐵芯911，與嵌合凹部514嵌合，并具有環(huán)狀的槽911a，該嵌合凹部514形成在刀片支架5的形成有上述環(huán)狀凹部512的面的相反側面、即與軸套41相對的面上；和受電線圈912，設置在該轉子側鐵芯911的環(huán)狀的槽911a內。如此構成的受電機構91的受電線圈912的一端912a，經由設置在刀片支架5中的導線913與上述電極端子101、111連接。并且，受電線圈912的另一端912b經由設置在刀片支架5中的導線914與上述電極端子102、112連接。另外，上述導線913、914及電極端子101、102、111、112、114、115經由未圖示的絕緣部件設置在刀片支架5及刀片夾持法蘭6上。上述供電機構92包括定子側鐵芯921,在與受電機構91相對的面上具有環(huán)狀的槽921a;和供電線圈922，設置在該定子側鐵芯921的環(huán)狀的槽921a內。另外，定子側鐵芯921通過安裝螺栓923安裝在軸套41的前端面上。如此構成的供電機構92的供電線圈922經由電氣配線924、925與交流電源93連接。另外，圖示的實施方式的電壓施加機構9具有變換交流電源的頻率的變頻器94。如上構成的受電機構91和供電機構92構成旋轉變壓器。圖2至圖5所示的電壓施加機構9如上構成，以下說明其作用。當從交流電源93向供電機構92的供電線圈922施加由變頻器94變換為預定頻率的交流電壓時，經由旋轉的受電機構91的受電線圈912、導線913、電極端子101、引線103以及導線914、電極端子102、引線104，向第1超聲波振子8a的電極板82a和電極板83a之間施加預定頻率的交流電壓，同時經由導線913、電極端子lll、電極端子114、引線116以及導線914、電極端子112、電極端子115、引線117，向第2超聲波振子8b的電極板82b和電極板83b之間施加預定頻率的交流電壓。結果，第l超聲波振子8a及第2超聲波振子8b在徑向上重復位移而進行超聲波振動。因此，安裝了第1超聲波振子8a及第2超聲波振子8b的刀片支架5和刀片夾持法蘭6也在徑向上進行超聲波振動，刀片支架5和刀片夾持法蘭6所夾持的切削刀片43在徑向上進行超聲波振動。此時，由刀片支架5的環(huán)狀夾持面511和刀片夾持法蘭6的環(huán)狀夾持面62夾持的切削刀片43，在所夾持的區(qū)域中分別形成有緊密接觸層432、432，因此，在上述刀片支架5的夾持面511和刀片夾持法蘭6的夾持面62之間產生的滑動減少，所以作用于刀片支架5和刀片夾持法蘭6的超聲波振動可有效地傳遞到切削刀片43。在此，參照圖6對上述緊密接觸層432、432的硬度與賦予切削刀片43的超聲波振動的振幅的關系進行說明。圖6是如下條件的實驗結果準備在由電鑄刀片構成的切削刀片43的兩側面上由硬度不同的合成樹脂形成緊密接觸層432、432的切削刀片43，并分別將其由圖3所示的上述刀片支架5的夾持面511和刀片夾持法蘭6的夾持面62夾持，使由電壓施加機構9施加的交流電壓的頻率為50kHz、輸入電壓為150V，而測定切削刀片43的徑向的振幅。根據圖6可知，形成有肖氏D28.5的緊密接觸層432、432的切削刀片43的振幅為1.5nm。形成有肖氏D40的緊密接觸層432、432的切削刀片43的振幅為2.5^m。而且，當緊密接觸層432、432的硬度為肖氏D70以上時，切削刀片43的振幅為5fxm以上。在超聲波振動加工中有助于加工的切削刀片43的振幅優(yōu)選為2!im以上，因此優(yōu)選將緊密接觸層432、432的硬度設定為肖氏D40以上。作為如上構成的切削機構的軸單元4，通過未圖示的分度進給機構在圖1中箭頭Y所示的分度進給方向上移動，并且通過未圖示的切入進給機構在圖1中箭頭Z所示的切入進給方向上移動。返回圖l繼續(xù)說明，圖示的實施方式的切削裝置具有攝像機構12，該攝像機構12用于對被保持在上述承片臺3上的被加工物的表面進行攝像，檢測應該由上述切削刀片43切削的區(qū)域。該攝像機構12由顯微鏡或CCD照相機等光學機構構成。而且，切削裝置具有顯示由攝像機構22攝像的圖像的顯示機構13。在上述裝置殼體2的盒(cassette)載放區(qū)域14a中，設置有載放收納被加工物的盒的盒載放臺14。該盒載放臺14構成為，可通過未圖示的升降機構在上下方向上移動。在盒載放臺14上載放有收納被加工物W的盒15。盒15所收納的被加工物W為，在晶片表面上形成有格子狀的分割道，在由該格子狀的分割道劃分的多個矩形區(qū)域中形成有電容器、LED或電路等器件。如此形成的被加工物W，在背面被粘貼在安裝在環(huán)狀的支持框架F上的保護帶T的表面上的狀態(tài)下，收納在盒15中。而且，圖示的實施方式的切削裝置具有搬出機構17，將載放在盒載放臺14上的盒15所收納的被加工物W(通過保護帶T支持在環(huán)狀的框架F上的狀態(tài))搬出到臨時放置臺16上；第1搬送機構18，將被搬出到臨時放置臺16上的被加工物W搬送到上述承片臺3上；洗凈機構19，對在承片臺3上被切削加工的被加工物W進行洗凈；以及第2搬送機構20，將在承片臺3上被切削加工的被加工物W向洗凈機構19搬送。對如上構成的切削裝置的動作進行簡單說明。盒載放臺14通過未圖示的升降機構而進行上下運動，由此將被收納在載放在盒載放臺14上的盒15的預定位置上的被加工物W定位到搬出位置上。然后，搬出機構17進行進退工作而將定位在搬出位置上的被加工物W搬出到臨時放置臺16上。被搬出到臨時放置臺16上的被加工物W,通過第1搬送機構18的旋轉動作而被搬送到上述承片臺3上。如果加工物W被載放到承片臺3上，則未圖示的吸引機構工作，而將被加工物W吸引保持在承片臺3上。而且，通過保護帶支持被加工物W的支持框F由上述夾子33固定。如此，使保持了被加工物W的承片臺3移動至攝像機構12的正下方。當承片臺3被定位于攝像機構12的正下方時，通過攝像機構12檢測在被加工物W上形成的分割道，并在作為分度方向的箭頭Y方向上移動調節(jié)軸單元4，而進行分割道和切削刀片43的精密位置對準作業(yè)。之后，使切削刀片43向箭頭Z所示的方向進行預定量切入進給，并在預定方向上旋轉，且將吸引保持了被加工物W的承片臺3在切削進給方向、即箭頭X所示的方向(與切削刀片43的旋轉軸正交的方向)上以預定的切削迸給速度移動，由此，通過切削刀片43沿預定的分割道切斷被保持在承片臺3上的半導體晶片W。在該切削工序中，電壓施加機構9被施力，并如上所述地使第1超聲波振子8a及第2超聲波振子8b在徑向上進行超聲波振動。結果，如上所述那樣，經由刀片支架5及刀片夾持法蘭6，切削刀片43在徑向上具有較大振幅地進行超聲波振動，因此，切削刀片43的切削阻力減少，所以即使晶片是藍寶石等難切削材料，也能夠容易地進行切削。如上所述，如果沿預定的分割道切斷了被加工物W，則在箭頭Y所示的方向上將承片臺3僅分度進給分割道的間隔，并實施上述切斷作業(yè)。而且，如果沿在被加工物W的預定方向上延伸的所有分割道實施了切斷作業(yè)，則使承片臺3旋轉90度，而沿在與被加工物W的預定方向正交的方向上延伸的分割道執(zhí)行切削作業(yè)，由此，在被加工物W上形成為格子狀的所有分割道被切削，而分割成一個個芯片。另外，通過保護帶T的作用而使被分割的芯片不分散，維持為被支持在框架F上的晶片的狀態(tài)。如果上述的沿被加工物W的分割道的切斷作業(yè)結束，則保持了被加工物W的承片臺3返回到最初吸引保持被加工物W的位置。并且，解除被加工物W的吸引保持。然后，通過第2搬送機構20將被加工物W搬送至洗凈機構19。第2搬送機構20所搬送的被加工物W在此被洗凈以及被干燥。通過搬送機構28將如此地被洗凈及被干燥的被加工物W搬出到臨時放置臺16上。而且，通過第1搬出機構18將被加工物W收納到盒15的預定位置上。因此，搬出機構17還具有將加工后的被加工物W搬入到盒15中的搬入機構的功能。權利要求1、一種用于切削裝置的切削刀片，該切削裝置包括保持被加工物的承片臺和切削機構，該切削機構具有對該承片臺所保持的被加工物進行切削的切削刀片；并且該切削機構具備旋轉軸，將該切削機構可旋轉地支持在軸套上；刀片支架，安裝在該旋轉軸的端部，并設置有對該切削刀片賦予超聲波振動的超聲波振子，并且在外周部側面上具有夾持該切削刀片的夾持面；以及，刀片夾持法蘭，設置在該刀片支架上，并設置有對該切削刀片賦予超聲波振動的超聲波振子，并且在外周部側面上具有夾持該切削刀片的夾持面，該切削刀片的特征在于，在該切削刀片的兩側面上，在由該刀片支架的該夾持面和該刀片夾持法蘭的該夾持面夾持的區(qū)域上形成有緊密接觸層。2、如權利要求l所述的切削刀片，其特征在于，該緊密接觸層的硬度被設定為肖氏硬度D40以上。全文摘要一種用于切削裝置的切削刀片，充分傳遞超聲波振子產生的超聲波振動。該切削裝置包括保持被加工物的承片臺和切削機構，該切削機構具有對該承片臺所保持的被加工物進行切削的切削刀片；且該切削機構具備旋轉軸，將切削機構可旋轉地支持在軸套上；刀片支架，安裝在該旋轉軸的端部，并設置有對該切削刀片賦予超聲波振動的超聲波振子，并且在外周部側面上具有夾持該切削刀片的夾持面；以及，刀片夾持法蘭，設置在該刀片支架上，并設置有對該切削刀片賦予超聲波振動的超聲波振子，并且在外周部側面上具有夾持該切削刀片的夾持面；在該切削刀片的兩側面上，在由該刀片支架的該夾持面和該刀片夾持法蘭的該夾持面夾持的區(qū)域中形成有緊密接觸層。文檔編號B28D5/02GK101318358SQ200810091389公開日2008年12月10日申請日期2008年5月8日優(yōu)先權日2007年6月7日發(fā)明者熊谷壯祐,田筱文照申請人:株式會社迪思科