專利名稱：磨輪的制作方法
技術領域：
本發明涉及適于磨削硬質脆性材料的磨輪。
背景技術：
關于在表面上形成有ICantegrated Circuit 集成電路)、LSI (large scale integration 大規模集成電路)等數量眾多的器件、并且一個個器件被形成為格子狀的分割預定線(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、個人計算機等電氣設備。此外，關于在表面上形成有LED (發光二極管)、LD (激光二極管)等數量眾多的發光器件、并且一個個發光器件被分割預定線(間隔道)劃分開來的藍寶石晶片，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光器件，分割好的發光器件被利用于燈泡、移動電話、個人計算機等電氣設備(例如，參照日本特開平10-30M20號公報)。硅晶片或者藍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行磨削，從而被加工得較薄以實現散熱性、亮度的提高(例如， 參照日本特開2010-46744號公報)。專利文獻1 日本特開平10-305420號公報專利文獻2 日本特開2010-46744號公報然而，若在磨輪的環狀基座的自由端部呈環狀地配設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特別是藍寶石晶片進行磨削的話，存在著這樣的問題在磨削面發生擠裂(K >)，在進一步將藍寶石晶片磨削至100 μ m以下的厚度時會產生裂紋， 從而使得品質顯著地降低。

發明內容
本發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，即使是藍寶石晶片那樣的硬質脆性材料，也能夠磨削至預期的厚度而不會在磨削面發生擠裂和裂紋。根據本發明，提供一種磨削被加工物的磨輪，其特征在于，該磨輪具備環狀基座， 所述環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狀地配設于所述環狀基座的自由端部，所述多個磨削磨具含有摻雜(卜“一 7°，dope) 了硼的金剛石磨粒。優選的是，磨削磨具由燒結磨具構成，該燒結磨具是將摻雜了硼的金剛石磨粒與樹脂結合劑、陶瓷結合劑以及金屬結合劑中的任一種混勻并燒結而形成的。或者，磨削磨具由電鑄磨具構成，該電鑄磨具是通過鎳鍍將摻雜了硼的金剛石磨粒固定而形成的。本發明利用摻雜了硼的金剛石磨粒形成磨削磨具，并將多個該磨削磨具配設于環狀基座的自由端部來構成磨輪，因此即使磨削藍寶石晶片、SiC(碳化硅)晶片、玻璃板等硬質脆性材料，也能夠通過潤滑性和散熱性緩和沖擊力和磨粒的磨損，將硬質脆性材料磨削至預期的厚度而不會發生擠裂和裂紋。


圖1是具備本發明的磨輪的磨削裝置的外觀立體圖。圖2是示出在藍寶石晶片的表面貼附保護帶的形態的立體圖。圖3中，㈧是第一實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系的立體圖。圖5中，㈧是第二實施方式的磨輪的立體圖，⑶是其縱剖視圖。標號說明2:磨削裝置；10:磨削單元；11 藍寶石晶片；18:主軸；20 輪座；22、22A:磨輪；23 保護帶；24、24A:環狀基座；26 磨削磨具(樹脂結合劑磨具)；36 卡盤工作臺；46 管狀電鑄磨具。
具體實施例方式下面，參照附圖詳細地說明本發明的實施方式。圖1示出了具備本發明的實施方式的磨輪的磨削裝置2的外觀立體圖。標號4是磨削裝置2的殼體(底座)，在殼體4的后方設有立柱6。在立柱6固定有沿上下方向延伸的一對導軌8
磨削單元(磨削構件)10裝配成沿該一對導軌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并具有呈環狀地配設的多個磨削磨具；以及電動馬達，其驅動主軸18旋轉。磨削裝置2具備磨削單元進給機構32，該磨削單元進給機構32由使磨削單元10 沿一對導軌8在上下方向移動的滾珠絲杠28和脈沖馬達30構成。當驅動脈沖馬達30時， 滾珠絲杠觀旋轉，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，在該凹部如配設有卡盤工作臺機構34。卡盤工作臺機構；34具有卡盤工作臺36，并且該卡盤工作臺結構34借助未圖示的移動機構在晶片裝卸位置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。 標號38、40為波紋件。在殼體4的前方側配設有磨削裝置2的操作者輸入磨削條件等的操作面板42。參照圖2，示出了藍寶石晶片11的表面側立體圖。在藍寶石晶片11的表面Ila
4呈格子狀地形成有多條分割預定線13，在由這些分割預定線13劃分出的各區域形成了 LED (發光二極管)、LD (激光二極管)等發光器件15。藍寶石晶片11具有在表面Ila形成有多個發光器件15的器件區域17 ；和圍繞器件區域17的外圍剩余區域19。出于保護發光器件15的目的，在磨削藍寶石晶片11之前，先在其表面Ila貼附保護帶U。參照圖3的(A)，其示出了本發明的第一實施方式的磨輪22的立體圖。圖3的(B) 是其縱剖視圖。磨輪22由環狀基座M和多個磨削磨具沈構成，所述環狀基座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狀地配設于環狀基座M的自由端部。磨削磨具沈是形成為長方體形狀的樹脂結合劑磨具，其厚度t為大約3 5mm。 在環狀基座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。樹脂結合劑由酚醛樹脂、環氧樹脂、聚酰亞胺樹脂等構成。在本實施方式中，采用酚醛樹脂作為樹脂結合劑，將摻雜了硼的金剛石磨粒在酚醛樹脂中混勻并成形為長方體形狀，以180°C 200°C的燒結溫度燒結7至8小時，從而制造出燒結磨削磨具26。燒結磨削磨具沈并不限定于樹脂結合劑燒結磨具，也可以采用金屬結合劑燒結磨具或者陶瓷結合劑燒結磨具。金屬結合劑燒結磨具這樣制造將摻雜了硼的金剛石磨粒在金屬結合劑中混勻并成形為長方體形狀，以600°C 700°C的燒結溫度燒結大約1小時。 在此，作為金屬結合劑優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。陶瓷結合劑燒結磨具這樣制造將摻雜了硼的金剛石磨粒在陶瓷結合劑中混勻并成形為長方體形狀，以700°C 800°C的燒結溫度燒結大約1小時。在此，作為陶瓷結合劑優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。摻雜了硼的金剛石磨粒例如通過日本特表2006-502955號公報公開的粉末單元 (powder cell)方法制造。通過該粉末單元方法形成含有石墨、觸媒或溶媒金屬、任意的金剛石類結晶、硼源(*々素源)的密度充分高的混合物。將該混合物在制造金剛石所需的足夠高溫高壓的氣氛中保持足夠的時間，以硼置換碳原子，從而能夠制造出摻雜了硼的金剛石磨粒。下面說明如此構成的磨削裝置2的磨削作業。以保護帶23朝下的方式吸引保持于卡盤工作臺36的藍寶石晶片11被定位于圖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，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，并且使磨削單元進給機構32工作，使磨削磨具26與晶片11的背面lib接觸。并且，使磨輪22以預定的磨削進給速度(例如，0.2 3.0 μ m/秒)向下方磨削進給預定量，來實施晶片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，一邊經由磨削液供給孔44向磨削區域供給磨削液，一邊執行藍寶石晶片11的磨削。觀察磨削面時發現磨削面成為了鏡面。參照圖5的(A)，其示出了本發明的第二實施方式的磨輪22A的立體圖。圖5的 (B)是其縱剖視圖。本實施方式的磨削磨具22A構成為在環狀基座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摻雜有硼的金剛石磨粒的鎳鍍液中插入鋁線材，使鋁線材的表面生長出含有摻雜硼的金剛石磨粒的鎳鍍層，然后溶解鋁線材來將鋁線材除去。在圖5的(B)的局部放大圖中，優選的是，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，因此本實施方式的磨輪22A特別適于藍寶石晶片等硬質脆性材料的磨削。在磨削時經磨輪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域。實施例1向由酚醛樹脂構成的樹脂結合劑，以體積比10% 20%混入平均粒徑為5μπι 的摻雜了硼的金剛石磨粒，并以體積比35% 25%混入作為填料的平均粒徑為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的燒結溫度燒結大約8小時，從而形成樹脂結合劑磨具。將多個該樹脂結合劑磨具固定到環狀基座M的自由端部從而形成了磨輪。將該磨輪裝配到輪座20，并以主軸轉速為lOOOrpm、卡盤工作臺轉速為500rpm、磨輪進給速度為 0. 2 μ m/秒的加工條件，磨削厚度為300 μ m的藍寶石晶片。其結果是，能夠將藍寶石晶片磨削至90 μ m的厚度而未發生擠裂和裂紋，能夠將磨削面精加工為鏡面。該樹脂結合劑磨具的磨損量為8. 5 μ m，與現有的樹脂結合劑磨具相比，能夠將磨損量降低至1/2以下。此外，基于裝配有該樹脂結合劑磨具的磨輪，從磨削開始經過大約10 秒負載電流值穩定。實施例2向以青銅為主要成分并混入了微量的鈷和鎳的金屬結合劑，以體積比10% 20%混入平均粒徑為5μπι的摻雜了硼的金剛石磨粒，并以體積比35% 25%混入作為填料的平均粒徑為Iym的SiC(碳化硅)粒子，并成形為長方體形狀。將該成形體以700°C的燒結溫度燒結大約1小時，從而制造出金屬結合劑磨具。將多個該金屬結合劑磨具呈環狀地固定到環狀基座M的自由端部從而形成了磨輪。將該磨輪裝配到輪座20，并以與實施例1相同的加工條件磨削藍寶石晶片，結果能夠將藍寶石晶片磨削至90 μ m的厚度而未發生擠裂和裂紋，能夠將磨削面精加工為鏡面。該金屬結合劑磨具的磨損量為7. 5 μ m，與未摻雜有硼的現有的金屬結合劑磨具的磨損量相比，能夠將其磨損量降低至大約1/2。此外，基于裝配有該金屬結合劑磨具的磨輪， 從磨削開始經過大約10秒負載電流值穩定。實施例3向以二氧化硅為主要成分并混入了微量的長石的陶瓷結合劑，以體積比10% 20%混入平均粒徑為5μπι的摻雜了硼的金剛石磨粒，并以體積比35% 25%混入作為填料的平均粒徑為Iym的SiC (碳化硅)粒子，并成形為長方體形狀。將該成形體以700°C的燒結溫度燒結大約1小時，從而形成陶瓷結合劑磨具。將多個該磨具固定到環狀基座M的自由端部從而形成了磨輪。將該磨輪裝配到輪座20，并以與實施例1相同的條件磨削藍寶石晶片，結果能夠將藍寶石晶片磨削至90 μ m的厚度而未發生擠裂和裂紋，能夠將磨削面精加工為鏡面。該陶瓷結合劑磨具的磨損量為8 μ m,與現有的陶瓷結合劑磨具的磨損量相比，能夠將其磨損量降低至大約1/2。此外，基于裝配有該陶瓷結合劑磨具的磨輪，從磨削開始經過大約10秒負載電流值穩定。(比較例1)向由酚醛樹脂構成的樹脂結合劑，以體積比10 % 20 %混入平均粒徑為5 μ m的金剛石磨粒，并以體積比35% 25%混入平均粒徑為1 μ m的SiC(碳化硅)粒子，并成形為長方體形狀。將該成形體以180°C的燒結溫度燒結大約8小時，從而制造出樹脂結合劑磨具。將多個該樹脂結合劑磨具固定到環狀基座M的自由端部從而形成了磨輪。將該磨輪裝配到輪座20，并以與實施例1相同的條件磨削藍寶石晶片，結果在藍寶石晶片發生擠裂，并且在厚度達到150 μ m時產生了裂紋。其結果是發現，現有的樹脂結合劑磨具不適于藍寶石晶片的磨削。現有的樹脂結合劑磨具的磨損量為20 μ m，與實施例1的樹脂結合劑磨削磨具的磨損量相比大約是2倍的磨損量。此外，基于裝配有該現有的樹脂結合劑磨具的磨輪，從磨削開始負載電流值怎么也不穩定，到達到穩定為止需要較長時間。實施例4制作混入了平均粒徑為5μπι且摻雜有硼的金剛石磨粒的鎳鍍液。將鋁線材插入該鎳鍍液中進行電鑄。在電鑄后使鋁線材溶解，從而制造出這樣的管狀電鑄磨具含有 15% 20%的體積比的平均粒徑為5 μ m且摻雜有硼的金剛石磨粒。將多個該電鑄磨具固定到環狀基座24A的自由端部從而形成了磨輪。將該磨輪裝配到輪座20，并以主軸轉速為lOOOrpm、卡盤工作臺轉速為30rpm、磨輪進給速度為3 μ m/秒的加工條件，磨削厚度為300 μ m的藍寶石晶片。其結果是，能夠將藍寶石晶片磨削至70 μ m 的厚度而未發生擠裂和裂紋。該電鑄磨具的磨損量為5 μ m，與未摻雜有硼的現有的電鑄磨具的磨損量相比，其磨損量降低至大約1/2。此外，基于具有該電鑄磨具的磨輪，從磨削開始經過大約15秒負載電流值穩定。(比較例2)混入平均粒徑為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%的體積比的平均粒徑為5 μ m的金剛石磨粒。將多個該電鑄磨具呈環狀地固定到環狀基座24A的自由端部從而形成了磨輪。將該磨輪裝配到輪座20，并以與實施例4相同的條件磨削藍寶石晶片，結果在藍寶石晶片發生擠裂，并且在厚度達到110 μ m時產生了裂紋。由此可知該管狀電鑄磨具不適于藍寶石晶片的磨削。現有的電鑄磨具的磨損量為9 μ m，與實施例4的電鑄磨具的磨損量相比是大約2 倍的磨損量。此外，基于具有該電鑄磨具的磨輪，從磨削開始負載電流值怎么也不穩定，到達到穩定為止需要較長時間。
權利要求
1.一種磨輪，其為磨削被加工物的磨輪，其特征在于， 該磨輪具備環狀基座，所述環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狀地配設于所述環狀基座的自由端部，所述多個磨削磨具含有摻雜了硼的金剛石磨粒。
2.根據權利要求1所述的磨輪，其特征在于，所述磨削磨具由燒結磨具構成，該燒結磨具是將摻雜了硼的金剛石磨粒與樹脂結合齊U、陶瓷結合劑以及金屬結合劑中的任一種混勻并燒結而形成的。
3.根據權利要求1所述的磨輪，其特征在于，所述磨削磨具由電鑄磨具構成，該電鑄磨具是通過鎳鍍將摻雜了硼的金剛石磨粒固定而形成的。
全文摘要
本發明提供一種磨輪，能夠將硬質脆性材料磨削至預期的厚度而不會在磨削面發生擠裂和裂紋。該磨輪用于磨削被加工物，其特征在于，該磨輪具備環狀基座，所述環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狀地配設于所述環狀基座的自由端部，所述多個磨削磨具含有摻雜了硼的金剛石磨粒。
文檔編號B24D3/18GK102452045SQ20111031488
公開日2012年5月16日 申請日期2011年10月17日 優先權日2010年10月18日
發明者大島龍司, 馬路良吾 申請人:株式會社迪思科