專利名稱：磨輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于磨削硬質(zhì)脆性材料的磨輪。
背景技術(shù)：
關(guān)于在表面上形成有ICantegrated Circuit 集成電路)、LSI (large scale integration 大規(guī)模集成電路)等數(shù)量眾多的器件、并且一個個器件被形成為格子狀的分割預(yù)定線(間隔道)劃分開來的硅晶片，其利用具備切削刀具的切割裝置切削分割預(yù)定線從而被分割成一個一個的器件，分割好的器件被利用于移動電話、個人計算機(jī)等電氣設(shè)備。此外，關(guān)于在表面上形成有LED (發(fā)光二極管)、LD (激光二極管)等數(shù)量眾多的發(fā)光器件、并且一個個發(fā)光器件被分割預(yù)定線(間隔道)劃分開來的藍(lán)寶石晶片，其利用照射激光束的激光加工裝置而被分割成一個一個的發(fā)光器件，分割好的發(fā)光器件被利用于燈泡、移動電話、個人計算機(jī)等電氣設(shè)備(例如，參照日本特開平10-305420號公報)。硅晶片或者藍(lán)寶石晶片在使用切割裝置或激光加工裝置分割為一個一個的器件之前利用磨削裝置對背面進(jìn)行磨削，從而被加工得較薄以實(shí)現(xiàn)散熱性、光亮度的提高(例如，參照日本特開2010-46744號公報)。專利文獻(xiàn)1 日本特開平10-305420號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開2010-46744號公報然而，特別地，在磨輪的環(huán)狀基座的自由端部呈環(huán)狀地配設(shè)有以金剛石磨粒為主要成分的多個磨削磨具并以該磨輪對藍(lán)寶石晶片進(jìn)行磨削的話，存在著這樣的問題在磨削面發(fā)生擠裂(K >)，在進(jìn)一步將藍(lán)寶石晶片磨削至100 μ m以下的厚度時會產(chǎn)生裂紋， 從而使得品質(zhì)顯著地降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于這樣的問題而完成的，其目的在于提供一種磨輪，即使是藍(lán)寶石晶片那樣的硬質(zhì)脆性材料，也能夠磨削至預(yù)期的厚度而不會在磨削面發(fā)生擠裂和裂紋。根據(jù)本發(fā)明，提供一種磨削被加工物的磨輪，其特征在于，該磨輪具備環(huán)狀基座， 所述環(huán)狀基座具有裝配到輪座上的輪座裝配面；以及多個磨削磨具，所述多個磨削磨具呈環(huán)狀地配設(shè)于所述環(huán)狀基座的自由端部，所述多個磨削磨具構(gòu)成為在金剛石磨粒中添加了硼化合物。優(yōu)選的是，硼化合物由B4C (碳化硼)、HBN (六方氮化硼)或者CBN (立方氮化硼)中的任一種構(gòu)成。優(yōu)選的是，磨削磨具由燒結(jié)磨具構(gòu)成，該燒結(jié)磨具是將樹脂結(jié)合劑、陶瓷結(jié)合劑以及金屬結(jié)合劑中的任一種與金剛石磨粒和硼化合物混勻并燒結(jié)而形成的。或者，磨削磨具由電鑄磨具構(gòu)成，該電鑄磨具是通過鎳鍍將金剛石磨粒和硼化合物固定而形成的。本發(fā)明著眼于硼化合物具有潤滑性而作為離型劑使用且熱傳導(dǎo)性良好的情況，向金剛石磨粒中添加硼化合物來形成磨削磨具，并將多個該磨削磨具配設(shè)于環(huán)狀基座的自由端部來構(gòu)成磨輪，因此即使磨削藍(lán)寶石晶片、SiC(碳化硅)晶片、玻璃板等硬質(zhì)脆性材料，也能夠通過潤滑性和散熱性緩和沖擊力，將硬質(zhì)脆性材料磨削至預(yù)期的厚度而不會發(fā)生擠裂和裂紋。


圖1是具備本發(fā)明的磨輪的磨削裝置的外觀立體圖。圖2是示出在藍(lán)寶石晶片的表面貼附保護(hù)帶的形態(tài)的立體圖。圖3中，㈧是第一實(shí)施方式的磨輪的立體圖，⑶是其縱剖視圖。圖4是示出磨削時卡盤工作臺與磨輪的位置關(guān)系的立體圖。圖5中，㈧是第二實(shí)施方式的磨輪的立體圖，⑶是其縱剖視圖。標(biāo)號說明2:磨削裝置；10:磨削單元；11 藍(lán)寶石晶片；18:主軸；20 輪座；22、22A:磨輪；23 保護(hù)帶；24、24A:環(huán)狀基座；26 磨削磨具(樹脂結(jié)合劑磨具)；36 卡盤工作臺；46 管狀電鑄磨具。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1示出了具備本發(fā)明的實(shí)施方式的磨輪的磨削裝置2的外觀立體圖。標(biāo)號4是磨削裝置2的殼體(底座)，在殼體4的后方設(shè)有立柱6。在立柱6固定有沿上下方向延伸的一對導(dǎo)軌8。磨削單元(磨削構(gòu)件)10裝配成沿該一對導(dǎo)軌8能夠在上下方向移動。磨削單元 10具有主軸殼體12和保持主軸殼體12的支承部14，支承部14被安裝于沿一對導(dǎo)軌8在上下方向移動的移動基座16。磨削單元10包括主軸18，其以能夠旋轉(zhuǎn)的方式收納在主軸殼體12中；輪座20， 其固定在主軸18的末端；磨輪22，其螺紋緊固于輪座20并具有呈環(huán)狀地配設(shè)的多個磨削磨具；以及電動馬達(dá)，其驅(qū)動主軸18旋轉(zhuǎn)。磨削裝置2具備磨削單元進(jìn)給機(jī)構(gòu)32，該磨削單元進(jìn)給機(jī)構(gòu)32由使磨削單元10 沿一對導(dǎo)軌8在上下方向移動的滾珠絲杠28和脈沖馬達(dá)30構(gòu)成。當(dāng)驅(qū)動脈沖馬達(dá)30時， 滾珠絲杠28旋轉(zhuǎn)，移動基座16在上下方向移動。在殼體4的上表面形成有凹部4a，在該凹部如配設(shè)有卡盤工作臺機(jī)構(gòu)34。卡盤工作臺機(jī)構(gòu)；34具有卡盤工作臺36，并且該卡盤工作臺結(jié)構(gòu)34借助未圖示的移動機(jī)構(gòu)在晶片裝卸位置A和磨削位置B之間沿Y軸方向移動，所述磨削位置B與磨削單元10相對置。 標(biāo)號38、40為波紋件。在殼體4的前方側(cè)配設(shè)有磨削裝置2的操作者輸入磨削條件等的操作面板42。參照圖2，示出了藍(lán)寶石晶片11的表面?zhèn)攘Ⅲw圖。在藍(lán)寶石晶片11的表面Ila 呈格子狀地形成有多條分割預(yù)定線13，在由這些分割預(yù)定線13劃分出的各區(qū)域形成了 LED (發(fā)光二極管)、LD (激光二極管)等發(fā)光器件15。藍(lán)寶石晶片11具有在表面Ila形成有多個發(fā)光器件15的器件區(qū)域17 ；和圍繞器件區(qū)域17的外圍剩余區(qū)域19。出于保護(hù)發(fā)光器件15的目的，在磨削藍(lán)寶石晶片11之前，先在其表面Ila貼附保護(hù)帶U。參照圖3的(A)，其示出了本發(fā)明的第一實(shí)施方式的磨輪22的立體圖。圖3的(B) 是其縱剖視圖。磨輪22由環(huán)狀基座M和多個磨削磨具沈構(gòu)成，所述環(huán)狀基座M具有裝配于輪座20的輪座裝配面22a，所述多個磨削磨具沈呈環(huán)狀地配設(shè)于環(huán)狀基座M的自由端部。磨削磨具沈是形成為長方體形狀的樹脂結(jié)合劑磨具，其厚度t為大約3 5mm。 在環(huán)狀基座M形成有用于螺紋緊固到輪座20的四個螺紋孔27以及多個磨削液供給孔44。樹脂結(jié)合劑由酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂等構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，采用酚醛樹脂作為樹脂結(jié)合劑，將金剛石磨粒和B4C (碳化硼)在酚醛樹脂中混勻并成形為長方體形狀，以180°C 200°C的燒結(jié)溫度燒結(jié)7至8小時，從而制造出燒結(jié)磨削磨具26。燒結(jié)磨削磨具沈并不限定于樹脂結(jié)合劑磨具，也可以采用金屬結(jié)合劑燒結(jié)磨具或者陶瓷結(jié)合劑燒結(jié)磨具。金屬結(jié)合劑燒結(jié)磨具這樣制造將金剛石磨粒和B4C在金屬結(jié)合劑中混勻并成形為長方體形狀，以600°C 700°C的燒結(jié)溫度燒結(jié)大約1小時。在此，作為金屬結(jié)合劑優(yōu)選采用這樣形成的材料以作為銅與錫的合金的青銅為主要成分，并混入了微量的鈷、鎳等。陶瓷結(jié)合劑燒結(jié)磨具這樣制造將金剛石磨粒和B4C在陶瓷結(jié)合劑中混勻并成形為長方體形狀，以700°C 800°C的燒結(jié)溫度燒結(jié)大約1小時。在此，作為陶瓷結(jié)合劑優(yōu)選采用這樣形成的材料以二氧化硅(SiO2)為主要成分，并混入了微量的長石等。下面說明如此構(gòu)成的磨削裝置2的磨削作業(yè)。將保護(hù)帶23朝下地吸引保持于卡盤工作臺36的藍(lán)寶石晶片11定位于圖1的磨削位置B后，如圖4所示，一邊使卡盤工作臺 36以30 500rpm的速度向箭頭a方向旋轉(zhuǎn)，一邊使磨輪22向與卡盤工作臺36相同的方向即箭頭b方向以例如IOOOrpm的速度旋轉(zhuǎn)，并且使磨削單元進(jìn)給機(jī)構(gòu)32工作，使磨削磨具沈與晶片11的背面lib接觸。并且，使磨輪22以預(yù)定的磨削進(jìn)給速度(例如，0.2 3.0 μ m/秒)向下方磨削進(jìn)給預(yù)定量，來實(shí)施晶片11的磨削。一邊通過未圖示的接觸式或者非接觸式的厚度測量儀測量晶片的厚度一邊將晶片精加工至預(yù)期的厚度，例如100 μ m。如圖3的⑶的放大圖所示，在磨削晶片11時，一邊經(jīng)由磨削液供給孔44向磨削區(qū)域供給磨削液，一邊執(zhí)行藍(lán)寶石晶片11的磨削。觀察磨削面時發(fā)現(xiàn)磨削面成為了鏡面。參照圖5的(A)，其示出了本發(fā)明的第二實(shí)施方式的磨輪22A的立體圖。圖5的 (B)是其縱剖視圖。本實(shí)施方式的磨削磨具22A構(gòu)成為在環(huán)狀基座24A的自由端部具有多個磨削磨具插入孔45，并且在所述磨削磨具插入孔45中插入固定有管狀電鑄磨具46。管狀電鑄磨具46例如這樣形成向混入了金剛石磨粒和B4C粒子的鎳鍍液中插入鋁線材，使鋁線材的表面生長出含有金剛石磨粒和B4C粒子的鎳鍍層，然后溶解鋁線材來將鋁線材除去。也可以取代B4C粒子，將其他硼化合物，例如HBN(Hexagonal Boron Nitride 六方氮化硼)、CBN(Cubic Boron Nitride 立方氮化硼)與金剛石磨粒一起混入鎳鍍層中。在圖5的(B)的局部放大圖中，優(yōu)選的是，管狀電鑄磨具46的直徑D為2 5mm， 管的厚度t為0. 1 1.0mm，電鑄磨具46從基座22A突出的突出量P為1 10mm。由于管狀電鑄磨具46較硬，因此本實(shí)施方式的磨輪22A特別適于藍(lán)寶石晶片等硬質(zhì)脆性材料的磨削。在磨削時通過磨輪22k的磨削液供給孔44A供給的磨削液如箭頭a和 b所示地分為兩股被供給到磨削區(qū)域。實(shí)施例1向由酚醛樹脂構(gòu)成的樹脂結(jié)合劑以體積比10% 20%混入粒徑為5 μ m的金剛石磨粒，并以體積比45% 20%混入粒徑為Ιμπι的B4C粒子，并成形為長方體形狀。將其以 180°C的燒結(jié)溫度燒結(jié)大約8小時，從而形成樹脂結(jié)合劑磨具。將多個該樹脂結(jié)合劑磨具固定到環(huán)狀基座M的自由端部從而形成了磨輪。將該磨輪裝配到輪座20，并以主軸轉(zhuǎn)速為lOOOrpm、卡盤工作臺轉(zhuǎn)速為500rpm、磨輪進(jìn)給速度為 0. 2 μ m/秒的加工條件，磨削厚度為300 μ m的藍(lán)寶石晶片。其結(jié)果是，能夠?qū)⑺{(lán)寶石晶片磨削至90 μ m的厚度而未發(fā)生擠裂和裂紋。實(shí)施例2向以青銅為主要成分的金屬結(jié)合劑以體積比10% 20%混入粒徑為5μπι的金剛石磨粒，并以體積比45% 20%混入粒徑為Ιμπι的HBN粒子，并成形為長方體形狀。將其以700°C的燒結(jié)溫度燒結(jié)大約1小時，從而形成金屬結(jié)合劑磨具。將多個該金屬結(jié)合劑磨具呈環(huán)狀地固定到環(huán)狀基座M的自由端部從而形成了磨輪。將該磨輪裝配到輪座20，并以與實(shí)施例1相同的加工條件磨削藍(lán)寶石晶片，結(jié)果能夠?qū)⑺{(lán)寶石晶片磨削至90 μ m的厚度而未發(fā)生擠裂和裂紋。實(shí)施例3向以二氧化硅為主要成分的陶瓷結(jié)合劑以體積比10% 20%混入粒徑為5 μ m的金剛石磨粒，并以體積比45% 20%混入粒徑為1 μ m的CBN粒子，并成形為長方體形狀。 將該成形體以700°C的燒結(jié)溫度燒結(jié)大約1小時，從而形成陶瓷結(jié)合劑磨具。將多個該磨具固定到環(huán)狀基座M的自由端部從而形成了磨輪。將該磨輪裝配到輪座20，并以與實(shí)施例1相同的條件磨削藍(lán)寶石晶片，結(jié)果能夠?qū)⑺{(lán)寶石晶片磨削至90 μ m 的厚度而未發(fā)生擠裂和裂紋。(比較例1)向由酚醛樹脂構(gòu)成的樹脂結(jié)合劑以體積比10% 20%混入粒徑為5 μ m的金剛石磨粒，并以體積比35% 25%混入粒徑為Ιμπι的SiC(碳化硅)粒子，并成形為長方體形狀。將該成形體以180°C的燒結(jié)溫度燒結(jié)大約8小時，從而形成樹脂結(jié)合劑磨具。將多個該樹脂結(jié)合劑磨具固定到環(huán)狀基座M的自由端部從而形成了磨輪。將該磨輪裝配到輪座20，并以與實(shí)施例1相同的條件磨削藍(lán)寶石晶片，結(jié)果在藍(lán)寶石晶片發(fā)生擠裂，并且在厚度達(dá)到150 μ m時產(chǎn)生了裂紋。其結(jié)果是發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的樹脂結(jié)合劑磨具不適于藍(lán)寶石晶片的磨削。實(shí)施例4制作以適當(dāng)?shù)谋壤烊肓肆綖? μ m的金剛石磨粒和粒徑為1 μ m的B4C粒子的鎳鍍液。將鋁線材插入該鎳鍍液中進(jìn)行電鑄。在電鑄后使鋁線材溶解，從而形成這樣的管狀電鑄磨具含有12% 18%的體積比的粒徑為5μπι的金剛石磨粒，并含有15% 10% 的體積比的粒徑為1 μ m的B4C粒子。將多個該電鑄磨具固定到環(huán)狀基座24A的自由端部從而形成了磨輪。將該磨輪裝配到輪座20，并以主軸轉(zhuǎn)速為lOOOrpm、卡盤工作臺轉(zhuǎn)速為30rpm、磨輪進(jìn)給速度為3 μ m/秒的加工條件，磨削厚度為300 μ m的藍(lán)寶石晶片。其結(jié)果是，能夠?qū)⑺{(lán)寶石晶片磨削至70 μ m 的厚度而未發(fā)生擠裂和裂紋。實(shí)施例5制作以適當(dāng)?shù)谋壤烊肓肆綖? μ m的金剛石磨粒和粒徑為1 μ m的HBN粒子的鎳鍍液。將鋁線材插入該鎳鍍液中進(jìn)行電鑄。在電鑄后使鋁線材溶解，從而形成這樣的管狀電鑄磨具含有12% 18%的體積比的粒徑為5μπι的金剛石磨粒，并含有15% 10% 的體積比的粒徑為1 μ m的HBN (六方氮化硼)粒子。將多個該電鑄磨具固定到環(huán)狀基座24A的自由端部從而形成了磨輪。將該磨輪裝配到輪座20，并以與實(shí)施例4相同的條件磨削藍(lán)寶石晶片，結(jié)果能夠?qū)⑺{(lán)寶石晶片磨削至 70 μ m的厚度而未發(fā)生擠裂和裂紋。實(shí)施例6制作以適當(dāng)?shù)谋壤烊肓肆綖? μ m的金剛石磨粒和粒徑為1 μ m的CBN粒子的鎳鍍液。將鋁線材插入該鎳鍍液中進(jìn)行電鑄。在電鑄后使鋁線材溶解，從而形成這樣的管狀電鑄磨具含有12% 18%的體積比的粒徑為5μπι的金剛石磨粒，并含有15% 10% 的體積比的粒徑為1 μ m的CBN (立方氮化硼)粒子。將多個該電鑄磨具呈環(huán)狀地固定到環(huán)狀基座24A的自由端部從而形成了磨輪。將該磨輪裝配到輪座20，并以與實(shí)施例4相同的條件磨削藍(lán)寶石晶片，結(jié)果能夠?qū)⑺{(lán)寶石晶片磨削至70 μ m的厚度而未發(fā)生擠裂和裂紋。(比較例2)混入粒徑為5 μ m的金剛石磨粒來制作出鎳鍍液。將鋁線材插入該鎳鍍液中進(jìn)行電鑄。在電鑄后使鋁線材溶解而形成這樣的管狀電鑄磨具含有15% 20%的體積比的粒徑為5μπι的金剛石磨粒。將多個該電鑄磨具呈環(huán)狀地固定到環(huán)狀基座24Α的自由端部從而形成了磨輪。將該磨輪裝配到輪座20，并以與實(shí)施例4相同的條件磨削藍(lán)寶石晶片，結(jié)果在藍(lán)寶石晶片發(fā)生擠裂，并且在厚度達(dá)到110 μ m時產(chǎn)生了裂紋。由此可知該管狀電鑄磨具不適于藍(lán)寶石晶片的磨削。
權(quán)利要求
1.一種磨輪，其為磨削被加工物的磨輪，其特征在于， 該磨輪具備環(huán)狀基座，所述環(huán)狀基座具有裝配到輪座上的輪座裝配面；以及多個磨削磨具，所述多個磨削磨具呈環(huán)狀地配設(shè)于所述環(huán)狀基座的自由端部，所述多個磨削磨具是在金剛石磨粒中添加硼化合物而構(gòu)成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨輪，其特征在于，所述硼化合物從由碳化硼、六方氮化硼和立方氮化硼構(gòu)成的組中選擇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磨輪，其特征在于，所述磨削磨具由燒結(jié)磨具構(gòu)成，該燒結(jié)磨具是將樹脂結(jié)合劑、陶瓷結(jié)合劑以及金屬結(jié)合劑中的任一種與金剛石磨粒和硼化合物混勻并燒結(jié)而形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磨輪，其特征在于，所述磨削磨具由電鑄磨具構(gòu)成，該電鑄磨具是通過鎳鍍將金剛石磨粒和硼化合物固定而形成的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磨輪，能夠?qū)⒂操|(zhì)脆性材料磨削至預(yù)期的厚度而不會在磨削面發(fā)生擠裂和裂紋。該磨輪用于磨削被加工物，其特征在于具備環(huán)狀基座，所述環(huán)狀基座具有裝配到輪座上的輪座裝配面；以及多個磨削磨具，所述磨削磨具呈環(huán)狀地配設(shè)于所述環(huán)狀基座的自由端部，該磨削磨具構(gòu)成為在金剛石磨粒中添加了硼化合物。硼化合物由B4C(碳化硼)、HBN(六方氮化硼)和CBN(立方氮化硼)中的任意一種構(gòu)成。
文檔編號B24D3/00GK102398227SQ20111026251
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月8日
發(fā)明者大島龍司, 馬路良吾 申請人:株式會社迪思科