专利名称：易磨蚀间隔件切割刀片成套组件的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于半导体工业的旋转式锯片的组件。
背景技术：
在由半导体材料等来制造电子元件的过程中，要在基片上产生多个构图，该基片 随后被锯切成更小的部分。在其上进行这种切割的锯通常称为“划片机”。在这种锯中所用 的圆形刀片由研磨材料制成，例如保持在树脂中的金刚石片、CBN研磨剂、或者电解沉积的 (电镀的)镍结合基体。锯片很薄，从而它们具有很小的切割宽度，因而浪费较小的材料， 并产生较少的热量。但是，当锯片很薄时，它需要在进行切割的外刃附近进行支撑。此支撑 必须在不干扰计划切割任务的情况下提供。提供支撑的一种方法是使用比刀片直径小的圆 盘。作为一个例子，可使2英寸直径的锯片与1. 7英寸直径的支撑件相邻并相接触，从而锯 片能切入基片0. 1英寸深，同时在支撑件和基片之间还留有0. 05英寸的间隙。在此例子中， (2-1. 7)/2-0. 1 = 0.05。在此例子中，0. 15英寸被公知为“刀片暴露量”或“切削刃”。作为现有技术的一个例子，图1示出了一种成套切割器组件2，其具有毂盘本体4， 该毂盘本体4具有孔6，该孔6精确配合在旋转心轴10的导向件8上并由心轴螺母12固定。 在此例子中，没有用于力矩传递的键槽或类似结构。切割器组件2和心轴10的受挤压表面 之间的摩擦足以阻止滑动。该成套切割器组件2具有刀片14和间隔件16，所述刀片和间隔 件通过用螺栓22紧固的外凸缘20在台肩18上布置和挤压就位。间隔件16提供前面所述 的支撑。切割器组件2的多个副本通常由制造设备的工具室来组装和库存，从而在前面的 切割器组件被磨损需要更换时它们可以被装到划片机上。并不总是因刀片钝化才表示刀片 切割器组件要更换。刀片通常由浸在结合材料中的金刚石或其他颗粒制成。随着金刚石颗 粒变钝，作用在其上的切割力增加，且它会从结合材料中拉出来，从而新的金刚石颗粒暴露 出来以保持刀片锋利。但是，这一过程意味着刀片直径的连续减小。随着研磨刀片的磨损， 其直径变小，而相邻间隔件的直径保持不变。间隔件通常由耐磨的较硬材料制成，例如硬化 不锈钢或氧化铝陶瓷。最终，在试图进行意向切割时，间隔件会接触基片表面。这可能损坏 基片和锯。在达到此磨损程度以前，锯切工作必须停止，将新切割器组件放到心轴上，并将 旧组件返回到工具室中。返回到工具室中后，刀片暴露量必须要回复到足够的深度，这通过 用新的研磨刀片来更换旧的，或者安装小直径的间隔件并继续使用相同的刀片来实现。这 一过程耽误了锯的时间，增加了劳动成本，并需要库存各种直径的间隔件。存在至少两种划片机，一种具有单个受支撑刀片，例如在Kroll的美国专利 5，261，385中所公开的，其必须多次跨过基片以进行多次切割；另一种是成套的刀片组(见 图1)。成套的刀片组是这样一些刀片，即它们位于公共轴线上，并通过间隔件彼此隔开。 在许多情况下，各间隔件还提供支撑。在此申请中，名词“支撑”和“间隔件”可以互换使用 来指同一件硬件。虽然成套刀片组件使机器效率和产量增加了几倍，但是，工具成本的显著 部分是用于堆叠组件的劳动力。与不需要堆叠过程的单刀片加工模式相比，此成本降低了 价格上的竞争力。
当成套刀片组件第一次堆叠时，使用的是新制造的刀片和间隔件，部件通常都没 有扭轴且堆叠并不太困难。但是，在使用后，当需要用较小的间隔件进行重新堆叠时，刀片 和先前使用的间隔件通常会扭轴，使堆叠变得更困难。在努力要得到最小测量偏摆时，通常 需要在测量偏摆时有角度地相对于彼此改变刀片和间隔件许多次(此过程通常公知为同 步调整(clocking))。如果能减少再堆叠过程的频度，那么成套刀片组件将需要使用更少的劳动力，且 将更具有成本优势。减少再堆叠频度的一个方法是将间隔件加工或磨蚀到较小直径而不用从刀片上 将它们卸下。如果间隔件是硬材料制成的话，这将很难做到。但是，公知的是，可以提供由 较软材料制成的间隔件，通过有目的地将其与硬修整(dressing)材料接触，能相对容易地 将间隔件磨蚀掉。另外，如果修整材料实质上比刀片软，那么刀片就可能切入修整材料中而 不会造成损害。如果需要的话，修整材料可以特别选择为对刀片进行修整(即，选择性地 去除刀片结合材料以暴露新鲜的颗粒)。这种磨蚀间隔件的工艺过程在Kroll的美国专利 5，261，385中已针对单刀片划片机进行过描述。但是，需要在成套锯组件中使用易磨蚀间隔 件来获得更大的效率。
发明内容
根据本发明的原理，对成套刀片组件例如用于切割晶片的成套锯中允许的刀片磨 损实现了显著的改进。这是通过构造由易磨蚀节距间隔件分开的锯片所构成的成套锯来实 现的。随着锯片在使用中的磨蚀，节距间隔件可以以受控的匹配的方式来得到磨蚀，例如通 过停止工具的使用以及将锯片组件以受控的切割深度锯入研磨材料，该切割深度将节距间 隔件研磨到使锯片回复到所需要的暴露量。
组合在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，与上文给出 的对发明的总体说明和下面给出的详细说明一起，用于解释本发明的原理。图1为现有技术中的成套划片机组件和与其相连的心轴的分解透视图。图2A-2C示出了成套划片机组件正堆叠在组装工具上以及随后处于其最终形式 的实施例。图3以剖视图示出了图2C所示成套划片机组件的组装示图，其位于心轴上的部分 剖切心轴组件上。图3A为图3中的详细示图。图4示出了图2C和图3所示实施例正被带到研磨块处以进行后续的刀片修整和 磨蚀。图5A为图4所示成套组件在磨蚀和修整前的详细示图。图5B为磨蚀和修整后的图5A的详细示图。
具体实施例方式图2和2B示出了当前设计的成套切割器40的实施例，其由刀片42、节距间隔件44、以及端部间隔件46组装而成。该实施例不使用毂盘本体4、凸缘20、或者螺栓22。取而 代之的是，用粘结剂48将刀片42和间隔件44、46保持在一起。粘结剂48不需要强到在使 用过程中传递切割力矩，因为，如图3所示，该成套切割器40将由通过夹持间隔件50作用 的心轴螺母12而挤压在心轴10上，从而，即使没有粘结剂48保持结合，相邻间隔件44、46 和刀片42之间的机械摩擦也能传递力矩。但是，本发明并不限于此，在一些实施例中，粘结 剂或其他结合技术也可以提供唯一的力矩传递路径。如图3和3A所示，成套切割器40的刀片42的外径标记为D，节距间隔件44和凸 缘间隔件46的外径标注为S。这样组装的成套切割器40据说具有被计算为E= (D-S)/2 的暴露量(E)。如图3A所示，随着成套切割器40开始与工件52成切削关系，它理论上能切 穿，或切槽到深度等于E。但是，实际上，要考虑用于冷却剂流动和碎屑清洗的间隙，从而实 际最大切割深度可能小于E。如背景技术中所解释的，随着刀片42的磨损，D减小，而S除了由切割流体和碎屑 产生的最小磨蚀外保持恒定。这导致E减小，且这是生产可以继续多长时间的一个限制因 素。在本发明中，间隔件44、46由容易磨蚀的材料制成，例如塑料复合物、或模制/挤压/ 压制的石墨、或压制石墨、或这些的组合或者任何适宜的材料。它们可以是素烧(即部分熔 化)陶瓷(bisque-fired)。当E在下一工件52被切割之前减小到一定限度例如E1 (图5A) 时，修整块54被放到工件52的位置上，如图4所示。修整块54由比节距间隔件44和凸缘 间隔件46硬但是比刀片42软很多的研磨材料制成。通过简单切进修整块54内一定深度， 例如E2，节距间隔件44和凸缘间隔件46将被磨蚀掉，且暴露量在那时将会是E2 (图5B)。 然后可以重新开始产品切割。有利地，如果刀片42需要修整孔型来对它们进行削尖或细磨 的话(许多人都在那样做)，那么，修整块54可以被选择成同时完成削尖或细磨过程。暴露量E是薄刀片精确切分/划片操作中的一个关键参数。暴露量与厚度的比值 的最大值已由本申请受让人基于刀片的结合组分(以及刚度)经过实验而研发出来。在划片机工业中使用的有三种基本结合类型(按增加刚度_即弹性模量的顺序) 树脂、烧结金属以及电镀Ni。通过试验已得出可使用以下最大比值
权利要求
一种制备成套锯片组件的方法，包括以下步骤提供沿公共中心轴线定位的多个圆锯片；提供沿所述公共中心轴线定位的多个易磨蚀节距间隔件，使至少一个所述易磨蚀节距间隔件位于相邻圆锯片之间；以及通过将所述锯片组件锯入研磨材料到使所述节距间隔件被磨蚀的深度，而将所述节距间隔件相对于所述公共中心轴线磨蚀到所需直径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括组装毂盘、外凸缘以及紧固件，以 将所述圆锯片和易磨蚀节距间隔件挤压到所述成套锯片组件中，该成套锯片组件随后可安 装到心轴上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括使粘结剂固化，以保持住可直接安 装到心轴上的组件构造中的间隔件和圆锯片。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述圆锯片的外径在约2-4.5英寸之间。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述圆锯片的内径在约0.750-3. 5英寸之间。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述圆锯片的厚度在约0.0006-0. 050英 寸之间。
7.一种增加划片机上所用的成套切割器的工作时间的方法，包括以下步骤安装成套切割器，在所述成套切割器中，直径可能大于刀片直径的所有元件都是易磨 蚀的；用磨蚀所述各元件的研磨剂来修整各刀片。
8.一种组装成套切割器的方法，包括以下步骤绕扩展心轴堆叠环形圆锯片和易磨蚀间隔件，并使它们的各相邻表面之间具有粘结剂；使心轴扩展，以使各圆锯片和易磨蚀间隔件沿中心轴线对齐；施加压力直到粘结剂固化；使心轴回复原尺寸并将其从成套切割器上卸下。
全文摘要
一种用于切割晶片的成套锯片组件，包括沿着公共中心轴线定位的多个圆锯片；和沿着公共中心轴线定位在相邻锯片之间的多个易磨蚀节距间隔件。例如通过用锯片组件锯入研磨材料，使节距间隔件相对于公共中心轴线磨蚀到所需的直径以保持所需的锯暴露量。该锯片组件因而允许锯片能使用较长时间，尽管锯片进行了磨蚀。
文档编号B28D5/02GK101992506SQ201010266738
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月24日 优先权日2009年8月24日
发明者K·A·斯万松, S·道夫, W·J·阿贝塔 申请人:威科仪器有限公司