JP2006062009A

JP2006062009A - レジンボンド薄刃砥石

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Publication number: JP2006062009A
Application number: JP2004245342A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Ikeda; 吉隆池田; Hidenori Nogi; 秀則野木
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2004-08-25
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】ＱＦＮやＩｒＤＡといった電子材料部品の切断に用いてバリの発生を長期に亙って確実に防ぐことができ、また切断作業中のアイドリングタイムの減少を図るとともに、カーボン等を添加することなく導電性を付与することが可能なレジンボンド薄刃砥石を提供する。
【解決手段】超砥粒３を保持する樹脂結合剤相２にＷＣ粉末４が分散された薄刃砥粒層１を備え、この薄刃砥粒層１におけるＷＣ粉末４の含有量を１０〜４５vol%とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、特に基板上に一括して素子等を実装してモールディングした後に切断することにより個片化して電子材料部品を製造する場合において、このモールディング後の切断に用いて好適なレジンボンド薄刃砥石に関するものである。

特許文献１には、例えば半導体ウェハにおいてマトリックス状に配列された半導体素子を分割するためのダイシング工程のように、シリコンウェハ・水晶・石英などの硬質脆性材料、金属材料などを切断加工するために、厚み寸法が例えば１ｍｍ以下の薄刃砥石を用いることが記載されている。そして、さらにこの特許文献１には、このような薄刃砥石として、少なくとも超砥粒を含む粒子を樹脂結合剤で保持した薄板状の砥粒保持部を有する樹脂結合剤薄刃砥粒工具すなわちレジンボンド薄刃砥石において、この超砥粒を含む粒子として超砥粒以外にＳｉＣやＡｌ_２Ｏ_３等の無機質充填材を併用して含有させることが記載されている。
特開２００３−１１７８３９号公報

ところで、このような薄刃砥石によって切断されて製造される電子材料部品としては、上述の半導体素子のように半導体ウェハから切断されて分割された後にリードフレームに実装されて樹脂モールディングされるもののほかに、例えばＱＦＮ（ｑｕａｄｆｌａｔｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄｐａｃｋａｇｅ）と称されるもののように、リードフレーム上に一括して多数の素子を実装してこれらをまとめてモールディングした後に切断することにより個片化されて製造される電子材料部品や、あるいはＩｒＤＡ（赤外線データ通信協会）規格の光伝送モジュール（以下、単にＩｒＤＡと略称する。）のように、ガラスエポキシ樹脂製の基体に形成されたスルーホールの内周面にＮｉ、Ａｕ、Ｃｕ等のめっきが施された基板を有してやはり切断により個片化される電子材料部品などが知られている。しかるに、このような電子材料部品の切断においては、例えばＱＦＮではモールディング樹脂中に間隔をあけて配置されたＣｕ等の延性の高い金属リードフレームを切断することとなるため、切断の際の薄刃砥石の送り方向や回転方向にこのリードフレーム等の金属バリが生じ易いという問題があるが、上述のようなＳｉＣやＡｌ_２Ｏ_３等を含有しただけの従来の薄刃砥石では、このような電子材料部品を切断すると超砥粒の脱落が著しくなってその切れ味が早期に失われてしまうため、かかるバリの発生を長期に亙って確実に抑えることは困難であった。

また、こうして超砥粒の脱落が顕著となって切れ味が劣化し、切断抵抗が増大するために、上記従来の薄刃砥石では切断作業途中での中間ドレスや、あるいは切断作業当初の切れ味を確保するための初期ドレスなどのドレッシング作業を余儀なくされ、従ってこのようなドレッシング作業のために切断作業全体におけるアイドリングタイム（切断中断時間）が長引いて作業効率の低下を招くことにもなる。さらに、このような薄刃砥石によって電子材料部品を切断する切断装置では、通常そのゼロ点検知を薄刃砥石への通電確認によって行っており、従ってかかる薄刃砥石には導電性が要求されるが、この点、上記特許文献１に記載の薄刃砥石では上記無機質充填材のほかにカーボン等の導電性材料を添加することによって導電性を付与するようにしており、その分耐摩耗性が損なわれてしまうために超砥粒の脱落による切れ味の劣化を一層助長する結果となっていた。

本発明は、このような背景の下になされたもので、これらＱＦＮやＩｒＤＡといった電子材料部品の切断に用いてバリの発生を長期に亙って確実に防ぐことができ、また切断作業中のアイドリングタイムの減少を図るとともに、カーボン等を添加することなく導電性を付与することが可能なレジンボンド薄刃砥石を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、超砥粒を保持する樹脂結合剤相にＷＣ粉末が分散された薄刃砥粒層を備え、この薄刃砥粒層における上記ＷＣ粉末の含有量を１０〜４５vol%としたことを特徴とする。

このように構成されたレジンボンド薄刃砥石では、その薄刃砥粒層を形成する樹脂結合剤相に、ＳｉＣやＡｌ_２Ｏ_３等よりも高硬度であるＷＣ（タングステンカーバイド）粉末が分散されているので、この樹脂結合剤相自体の硬度を高めることができて薄刃砥粒層の耐摩耗性の向上を図ることができるのは勿論、樹脂結合剤相の形状保持性を確保することができるため、薄刃砥粒層の特に切刃として作用する外周縁部における超砥粒の保持力の向上も図ってその脱落を抑えることが可能となり、この超砥粒による鋭い切れ味を長期に亙って維持することができる。また、高硬度のＷＣ粉末の粒子自体が砥粒として研削作用を奏することも期待できる。従って、上述のＱＦＮのようなモールディング樹脂中に間隔をあけて配置された金属リードフレームを有する電子材料部品を切断するような場合や、ＩｒＤＡのようなガラスエポキシ樹脂製基材のスルーホール内周面にＮｉ、Ａｕ、Ｃｕ等の金属めっきが施された基板を有する電子材料部品を切断するような場合でも、超砥粒の鋭い切れ味によって金属リードフレームや金属めっきの切断部分にバリが発生するのを極力抑制することができるとともに、このようなバリの抑制効果を長期に亙って確実かつ安定的に持続させることが可能となり、しかもたとえバリが発生してもこれをＷＣ粉末粒子による研削作用によって除去して小さく抑えることができる。

さらに、こうしてＷＣ粉末を分散させることによって砥粒層の耐摩耗性の向上とその超砥粒の保持力の向上を図ることができるため、超砥粒の突き出し量を調整するための初期ドレスや中間ドレスといったドレッシング作業が不要となり、このドレッシング作業のために費やされるアイドリングタイムを削減して作業効率の向上を図ることが可能となる。また、上述のように超砥粒による鋭い切れ味が長期に亙って維持されるため、切断抵抗の増大を抑えることもできて、切断装置の主軸駆動力の低減による効率化を図ることもできる。しかも、ＷＣはそれ自体が導電性を有しているため、カーボン等の導電性材料を混入することなく薄刃砥粒層に通電性を与えることができ、耐摩耗性を損なうことなく切断装置におけるゼロ点検知を行うことが可能となる。

ここで、樹脂結合剤相中に分散されるＷＣ粉末が少ないと、樹脂結合剤相の硬度を十分に高めることができずに薄刃砥粒層における超砥粒の保持力の向上が図られず、従って鋭い切れ味によるバリの抑制効果を持続させることができなくなるおそれがあるとともに、ＷＣ粉末による研削作用も十分には期待できない。その一方で、このＷＣ粉末が多すぎると逆にボンド成分としての樹脂結合剤が少なくなるため、却って超砥粒の脱落を招きやすくなってやはりバリ抑制効果が損なわれるとともに、ＷＣ粉末粒子も脱落し易くなるためにその研削作用も十分に奏功されなくなり、また砥粒層の耐摩耗性も失われることになる。このため、本発明では、超砥粒も含めた薄刃砥粒層全体の体積に対するＷＣ粉末の含有量を１０〜４５vol%としており、より好ましくはこのＷＣ粉末含有量は２０〜３０vol%とされる。

さらに、こうして樹脂結合剤相に分散されるＷＣ粉末は、保持される超砥粒の粒径にもよるが、その粒子が粗すぎても薄刃砥粒層において超砥粒を確実に保持することができなくなって十分なバリ抑制効果を得ることができなくなるおそれが生じるので、このＷＣ粉末の平均粒径は３０μｍ以下とされるのが望ましい。ただし、このＷＣ粉末は、ある程度の平均粒径より微細になると、それ以上のバリ抑制効果の向上は認められず、却ってその研削作用を損なったり、微細化するためにコスト高を招いたり、あるいは樹脂結合剤相にＷＣ粉末を均一に分散させることが困難となったりするおそれが生じるので、このＷＣ粉末の粒子の平均粒径は０．５μｍ程度までとされるのが望ましい。

図１および図２は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態のレジンボンド薄刃砥石は図１に示すように軸線Ｏを中心とした円環形で厚さ０．０５〜０．５ｍｍ程度の薄肉板状をなし、それ自体が図２に示すような薄刃砥粒層１によって形成されていて、その内径部が切断装置の主軸に取り付けられて上記軸線Ｏ回りに回転されつつ該軸線Ｏに垂直な方向に送り出されることにより、この薄刃砥粒層１の外周縁部、すなわち上記厚さと等しい極小さな幅の外周面１Ａと、両側面１Ｂの外周側、およびこれら外周面１Ａと両側面１Ｂとが交差する円周状の両エッジ部１Ｃとによって、上述したＱＦＮやＩｒＤＡのような樹脂中に金属材を有する電子部品材料の切断に使用される。

そして、この薄刃砥粒層１は、フェノール樹脂やポリイミド樹脂等の耐熱樹脂よりなる樹脂結合剤相２に、ダイヤモンドやｃＢＮ等の超砥粒３とＷＣ粉末４とがそれぞれ略均一に分散されて保持された構成とされている。ここで、上記ＷＣ粉末４は、その粒子の平均粒径が超砥粒３の平均粒径よりも小さくされていて、本実施形態では０．５〜３０μｍの範囲内とされている。さらに、超砥粒３も含めた薄刃砥粒層１全体の体積に対して樹脂結合剤相２に分散されたＷＣ粉末４の体積が占める割合、すなわち薄刃砥粒層１におけるＷＣ粉末４の含有量は１０〜４５vol%の範囲内とされており、好ましくは２０〜３０vol%の範囲内とされる。

このように構成されたレジンボンド薄刃砥石においては、薄刃砥粒層１全体に対して上述のような含有量となるようにＷＣ粉末４が樹脂結合剤相２中に分散されることによってこの樹脂結合剤相２の硬度が増し、これに伴い薄刃砥粒層１全体としての耐摩耗性が向上するとともに、樹脂結合剤相２に高い形状保持性を確保することが可能となって、ＷＣ粉末４を含めた樹脂結合剤相２による超砥粒３の保持力も向上させることができる。取り分け、被切断物に切り込まれる薄刃砥粒層１の上記外周面１Ａや両側面１Ｂとのエッジ部１Ｃにおいても高い形状保持性が得られるため、かかる部分に分散した超砥粒３も確実に保持することが可能となるので、モールディング樹脂中にＣｕ等の金属リードフレームが間隔をあけて配置されたＱＦＮや、あるいはＩｒＤＡのようなガラスエポキシ樹脂製基材のスルーホール内周面にＮｉ、Ａｕ、Ｃｕ等の金属めっきが施された基板を有する電子材料部品を切断する場合に、切断作業の当初は勿論のこと、ある程度の切断長を経た後でも、特に切刃として作用する薄刃砥粒層１の外周縁部の超砥粒３の脱落を抑えてその鋭い切れ味を持続させることができ、これにより切断時の薄刃砥石の進行方向や回転方向に上記金属リードフレームや金属めっきからバリが大きく延びてしまうのを防ぐことができる。

また、ＷＣ粉末４は、その粒子自体が高硬度であるため、かかるＷＣ粉末４を樹脂結合剤相２中に分散させることにより、このＷＣ粉末４の粒子をも砥粒として機能させて研削作用を奏することができる。従って、たとえ上記超砥粒３による電子材料部品の切断の際にバリが発生してしまっても、これをＷＣ粉末粒子による研削作用によって除去して短くすることができるので、上記構成のレジンボンド薄刃砥石によれば、ＱＦＮやＩｒＤＡ等の切断においてバリの発生を防ぎ、あるいはバリが発生してもその大きさを極力小さく抑えることができ、しかもこのようなバリの抑制効果を長期に亙って維持して確実かつ安定した切断を促すことが可能となる。

さらに、上記レジンボンド薄刃砥石では、こうしてＷＣ粉末４を樹脂結合剤相２に分散させることによって薄刃砥粒層１の耐摩耗性と超砥粒３の保持力との向上を図ることができるため、この超砥粒３の突き出し量を所定の大きさに調整するためのドレッシング作業を軽減あるいは不要とすることが可能となる。従って、切断作業全体においてこのドレッシング作業のために電子材料部品の切断が中断するアイドリングタイムを大幅に削減することができて、作業効率の向上を図ることも可能となる。また、超砥粒３による切れ味が持続するために切断抵抗も低く抑えられるので、当該薄刃砥石を回転させつつ送り出すための切断装置の主軸駆動力も低減することができる。加えて、樹脂結合剤相２中に分散されるＷＣ粉末４はそれ自体が導電性を有しているため、切断装置において通電確認によりゼロ点検知を行う場合でも、カーボン等の導電性材料を樹脂結合剤相２に混入する必要がなく、かかる導電性材料によって薄刃砥粒層１の耐摩耗性や超砥粒３の保持力が損なわれたりすることもない。

しかも、このＷＣ粉末４は、当該レジンボンド薄刃砥石を形成するその薄刃砥粒層１の全体積に対する含有量が１０〜４５vol%、好ましくは２０〜３０vol%の範囲内とされているので、このようなバリ抑制効果を一層確実に奏功し、かつ、より長期に亙って維持することが可能となる。すなわち、この含有量が１０vol%を下回ると超砥粒３の保持力や樹脂結合剤相２の耐摩耗性を十分に向上させることができず、またＷＣ粉末４による研削作用も不十分となって、バリの抑制効果やその持続性が低下してしまう。一方、含有量が４５vol%を上回るほど多くても、薄刃砥粒層１において樹脂結合剤相２が占める割合が少なくなるために超砥粒３がＷＣ粉末４に直に接して保持されるような状態となり、却って保持力が低下して超砥粒３が脱落し易くなるために樹脂結合剤相２の摩耗も促進されるとともに、薄刃砥石を形成する薄刃砥粒層１自体が高回転に耐えられなくなるおそれも生じる。

また、本実施形態では、このＷＣ粉末４の粒子の平均粒径が３０μｍ以下とされているので、超砥粒３の平均粒径や粒度にもよるが、概してこの超砥粒３の周りに多くのＷＣ粉末４の粒子を配することができ、樹脂結合剤相２とともに該超砥粒３をより確実に保持することが可能となる。すなわち、ＷＣ粉末４粒子の平均粒径が３０μｍを上回るほど大きくて、例えば超砥粒３の平均粒径以上であったりすると、逆にこのＷＣ粉末４粒子が超砥粒３によって保持されるような状態となって超砥粒３の保持効果が損なわれるとともに、ＷＣ粉末４粒子自体が切断に寄与する傾向が強くなりすぎる結果、その摩耗によって切断抵抗を増大させてしまい、これらに伴いバリの抑制効果も十分に奏功されなくなるおそれが生じる。

ただし、このＷＣ粉末４の粒子の平均粒径があまり小さすぎても、そのような微細なＷＣ粉末４を樹脂結合剤相２中に均一に分散させることが困難となったり、ＷＣ粉末４による研削作用が発揮されなくなったりするおそれがある。その一方で、このＷＣ粉末４の粒径がある程度より小さくなると、やはり超砥粒４の粒径にもよるが、粒径の微細化に見合うだけの超砥粒３の保持力向上は認められない反面、微細化に要するコストは著しく増大することとなる。従って、このＷＣ粉末４の粒子の平均粒径は、本実施形態のように０．５〜３０μｍとされるのが望ましい。

以下、より具体的な実施例を挙げて、本発明の効果について説明する。本実施例では、ＷＣ粉末の含有量とその粒子の平均粒径を変えた９種の本発明に係わる外径５８ｍｍ、内径４０ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍの円環薄肉板状の薄刃砥粒層よりなるレジンボンド薄刃砥石により、まず図３に示すようにモールディング樹脂１１中にＣｕリードフレーム１２が間隔をあけて配置されたＱＦＮの切断を行い、その切断初期と５００ｍ切断時とで、切断抵抗と１０ｍ切断中の薄刃砥粒層の摩耗量とを計測するとともに、切断面を観察してＣｕリードフレーム１２から延びるバリの大きさ（図３に示すように、横方向（送り方向）に延びるバリの大きさをＸ、上方向に延びるバリの大きさをＹとする。）を測定した。これらの結果を実施例１〜９として、切断初期については表１に、５００ｍ切断時については表２にそれぞれ示す。なお、切断抵抗は、このレジンボンド薄刃砥石を取り付けた切断装置の主軸を回転させるモーターの負荷電流（Ａ）として計測しており、無負荷時には２．６Ａであった。

ただし、これら実施例１〜９のレジンボンド薄刃砥石において、樹脂結合剤はフェノール樹脂、超砥粒は粒度＃２３０のダイヤモンド砥粒であって集中度は１００であった。また、切断条件は主軸回転数２１０００（１／ｍｉｎ）、送り速度５０（ｍｍ／ｓｅｃ）であり、切断部位に向けて薄刃砥石の周方向からノズルにより１．２（Ｌ／ｍｉｎ）の冷却水を、また薄刃砥石の両側方からシャワーにより０．８（Ｌ／ｍｉｎ）の冷却水をそれぞれ供給しながら切断を行った。さらに、上記Ｃｕリードフレーム１２の外径ｄは０．３ｍｍ、隣接するＣｕリードフレーム１２間のピッチＰは０．３５ｍｍであった。

一方、これら実施例１〜９のレジンボンド砥石に対する比較例として、実施例１〜９と同様の形状、寸法、樹脂結合剤、および超砥粒であって、その薄刃砥粒層におけるＷＣ粉末含有量を５０vol%、平均粒径を１０μｍとしたもの（比較例１）、ＷＣ粉末含有量を５vol%、平均粒径を１０μｍとしたもの（比較例２）、薄刃砥粒層にＷＣ粉末を分散するのに代えてＷＡ（ホワイトアルミナ）粉末を２５vol%分散したもの（比較例３）、および同じくＷＣ粉末に代えてＳｉＣ粉末を２５vol%分散したもの（比較例４）により、実施例１〜９と同様の条件で切断を行って切断抵抗、摩耗量、およびバリの大きさを測定した。これらの結果も、切断初期については表１に、５００ｍ切断時については表２にそれぞれ合わせて示す。

次に、実施例１〜９および比較例１〜４と同形状、同寸法、同樹脂結合剤で、ＷＣ粉末含有量を２５vol%とするとともにその粒子の平均粒径を変えた３種の本発明に係わるレジンボンド薄刃砥石（実施例１０〜１２）と、ＷＣ粉末粒子の平均粒径は３μｍで、含有量を５０vol%としたもの（比較例５）、５vol%としたもの（比較例６）、およびＷＣ粉末を分散するのに代えてＷＡ（ホワイトアルミナ）粉末を２５vol%分散したもの（比較例７）、ＳｉＣ粉末を２５vol%分散したもの（比較例８）とにより、図４に示すようにガラスエポキシ樹脂よりなる基材１３に間隔をあけて形成されたスルーホールの内周面に、両端にフランジ状部１４Ａを有するようにしてＮｉ−Ｃｒ−Ａｕの金属めっき１４が施されたＩｒＤＡ基板の切断を行い、上記ＱＦＮ切断の場合と同様に切断初期と５００ｍ切断時とで、切断抵抗と摩耗量、および上記金属めっき１４から延びるバリの大きさ（図４に示すようにスルーホール内に横方向（送り方向）に延びるバリの大きさをＸ、基板底部から下方向に延びるバリの大きさをＹとする。）を測定した。これらの結果を、切断初期については表３に、５００ｍ切断時については表４にそれぞれ示す。ただし、これら実施例１０〜１２および比較例５〜８においては、超砥粒は＃８００のダイヤモンド砥粒で、集中度は１００であった。なお、切断条件は主軸回転数３００００（１／ｍｉｎ）、送り速度３０（ｍｍ／ｓｅｃ）であり、冷却水量および供給方向と無負荷時の切断抵抗はＱＦＮ切断時と同じである。また、スルーホールの長さＬは０．１８ｍｍ、スルーホールの内径Ａは０．１７ｍｍ、スルーホール内周面に施された金属めっき１４の内径Ｂは０．０４ｍｍ、フランジ状部１４Ａの外径Ｃは０．７ｍｍ、隣接するスルーホール間のピッチＰは２．０ｍｍであった。

これら表１〜４の結果より、ＱＦＮおよびＩｒＤＡ基板の切断のいずれにおいても、まず樹脂結合剤相にＷＣ粉末を分散していない比較例３、４、７、８のレジンボンド薄刃砥石では、ＷＣ粉末を分散した実施例１〜１２および比較例１、２、５、６のレジンボンド薄刃砥石に比べ、切断抵抗、バリ、および摩耗量のすべてが切断初期から大きく、その傾向は５００ｍ切断時で一層顕著となる。これに対して、樹脂結合剤相にＷＣ粉末を分散した実施例１〜１２および比較例１、２、５、６のレジンボンド薄刃砥石では、特に実施例１〜１２とＷＣ粉末を５０vol%と多めに分散させた比較例１、５とで、切断初期から切断抵抗、バリ、および摩耗量はともに低く抑えられている。そして、さらに５００ｍ切断時においては、比較例１では摩耗量が著しく大きくなって、特にＩｒＤＡ基板の切断ではバリの大きさも増加する傾向となっているのに対し、本発明に係わる実施例１〜１２のレジンボンド薄刃砥石では、切断抵抗には変化がなく、また摩耗量や、そしてバリの大きさも十分に小さい範囲に抑えられているのが分かる。また、実施例１〜９のうちでもＷＣ粉末の含有量を２０〜３０vol%とした実施例２〜８では特に摩耗量が小さく抑えられており、さらにＷＣ含有量が２５vol%で共通する実施例３〜７のうちでも平均粒径を３０μｍ以下とした実施例４〜７ではバリ、摩耗量とも効果的に抑制されているのが分かる。

本発明の一実施形態を示すレジンボンド薄刃砥石の側面図である。図１に示す実施形態のレジンボンド薄刃砥石における薄刃砥粒層１の外周縁部の拡大断面図である。本発明の実施例および比較例１〜４によって切断したＱＦＮの断面図である。本発明の実施例および比較例１〜４によって切断したＩｒＤＡ基板の断面図である。

符号の説明

１薄刃砥粒層
２樹脂結合剤相
３超砥粒
４ＷＣ粉末

Claims

超砥粒を保持する樹脂結合剤相にＷＣ粉末が分散された薄刃砥粒層を備え、この薄刃砥粒層における上記ＷＣ粉末の含有量が１０〜４５vol%とされていることを特徴とするレジンボンド薄刃砥石。
上記薄刃砥粒層における上記ＷＣ粉末の含有量が２０〜３０vol%とされていることを特徴とする請求項１に記載のレジンボンド薄刃砥石。
上記ＷＣ粉末の平均粒径が３０μｍ以下とされていることを特徴とする請求項１に記載のレジンボンド薄刃砥石。