JP2010052084A - ハブ付きブレード - Google Patents

Abstract

【課題】回転時の遠心力による刃先の変位を低減し加工品質や加工精度の向上を図るハブ付きブレードを提供する。
【解決手段】ダイシングブレード１は、ハブ３と当該ハブ３の外周縁部３ｂから一部外側に張り出して設けられたブレード部５とを備えている。ハブ３は、一体に形成されており、第１面Ａ側に位置し外周縁部３ｂに近づくほど第２面Ｂ側に近づくように傾斜する第１テーパ面７と、第２面Ｂ側に位置し、外周縁部３ｂに近づくほど第１面Ａ側に近づくように傾斜する第２テーパ面９と、を有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、ダイシングに用いられるハブ付きブレードに関するものである。

従来、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載のハブ付きブレードが知られている。このハブ付きブレードは、回転軸線を水平方向に向けた状態でダイシング装置に取り付けられ、半導体ウエハのダイシングに用いられるものである。下記特許文献１の図３に示されるように、このハブ付きブレードは、円板状のハブと当該ハブの右面側の円周縁部に設けられたブレード部とを備えている。ハブの左面側には、回転半径方向の外側に向かうほどブレード部に近づくように傾斜したテーパ面が形成されており、上記ブレード部はハブの外周縁部から外側に突出している。このように、この種のハブ付きブレードは、回転軸線に直交する面を基準にして、左右非対称の形状をなしている。
特開平６−２１０５７０号公報

このような左右非対称形状のハブ付きブレードが回転すると、ハブ及びブレード部に作用する遠心力も左右非対称となるので、非対称な遠心力による応力に起因して、ブレード部の先端縁（刃先）を左側に変位させるようなハブの変形が発生する。また、これに伴い、刃先の回転軸線に対する角度が９０°からずれることになる。従来のように、３万回転／分程度の回転速度で用いる場合であれば、ハブの変形も小さく刃先の変位も小さいので、大きな問題を生じることは少なかった。しかしながら、近年では、加工効率向上及び加工品質向上の要求に対応すべく、４〜５万回転／分といったようなより高速の回転が主流になりつつあり、更には、８万回転／分といった回転速度が要求されることもあり得る。

このように回転速度が高速化すると、遠心力によるダイシング加工中のハブの変形も大きくなり、ブレード部の刃先の変位も大きくなっていく。そして、ブレード部の刃先の変位が、切断ラインの真直度の低下、チッピングの増加といった加工品質低下や加工精度低下の原因となる。近年の回転速度の高速化傾向に鑑み、ハブ付きブレードにおいては、回転時における刃先の変位を極力抑えることが望まれる。

そこで、本発明は、回転時の遠心力による刃先の変位を低減し加工品質や加工精度の向上を図るハブ付きブレードを提供することを目的とする。

本発明のハブ付きブレードは、円板状のハブと当該ハブの外周縁部から一部外側に張り出して設けられたブレード部とを備えるハブ付きブレードであって、ハブは、一体に形成されており、一方の面側に位置し、外周縁部に近づくほど他方の面側に近づくように傾斜するテーパ面と、他方の面側に位置し、回転径方向の外側に行くほど一方の面側に近づくように傾斜する他のテーパ面と、を有することを特徴とする。

このハブ付きブレードのハブには、外周縁部に近づくほど他方の面側に近づくように傾斜するテーパ面がある。このテーパ面の存在により、ハブは、回転軸線に直交する面を基準にして、非対称の形状をなし、他方の面に近い部分の半径が大きくなっている。このようなハブ付きブレードの形状の非対称性によれば、回転の際にハブに作用する遠心力により、ブレード部の先端縁を、一方の面に近づける方向に変位させるようなモーメントが発生する。

ここで、ハブは、他方の面側に位置し、回転径方向の外側に行くほど一方の面側に近づくように傾斜する他のテーパ面を備えているので、このような他方の面側の他のテーパ面の存在により、回転軸線に直交する面を基準としたハブの形状の非対称性が緩和されるので、回転時の遠心力による刃先の変位が低減される。従って、このハブ付きブレードによれば、回転時の遠心力による刃先の変位を低減し加工品質や加工精度の向上を図ることができる。

また、ハブの一方の面側には、回転周方向に延びる円周溝が形成されてもよい。この構成によれば、円周溝よりも外側の部分には、回転時において、ブレード部の先端縁を、一方の面から離す方向に変位させるようなモーメントが発生することになる。このモーメントにより、前述したブレード部の先端縁の変位が緩和される。

また、ハブは、一方の面側に位置し、ダイシング装置のスピンドルに装着されるフランジに対してナットで締結されるときにナットが当接されるナット当接面を更に有し、円周溝は、ナット当接面よりも外側に位置することとしてもよい。この構成では、円周溝は、ナット当接面よりも外側にあることから、円周溝よりも外側の部分がナットに押さえ込まれることがないので、前述のモーメントが効率的に発生する。

本発明のハブ付きブレードによれば、回転時の遠心力による刃先の変位を低減し加工品質や加工精度の向上を図ることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るハブ付きブレードの好適な実施形態について詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１〜図４に示すダイシングブレード（ハブ付きブレード）１は、アルミニウムで一体に形成された円板状のハブ３を備えている。このハブ３の中央には、フランジ２３（図５）が取り付けられる取付穴３ａが形成されている。以下、図３及び４における状態のハブ３の下側の面を第１面Ａ、上側の面を第２面Ｂと称する。第１面Ａ側の外周部には、ハブ３の外周縁部３ｂに近づくほど第２面Ｂ側に近づくように傾斜する第１テーパ面７が設けられている。また、第２面Ｂ側の外周部には、回転径方向の外側に行くほど第１面Ａ側に近づくように傾斜する第２テーパ面９が設けられている。また、第２面Ｂ側において、第２テーパ面９の更に外側には、回転軸線Ｚに対して正確に直交する面内で延在するように形成された基準面１１が設けられている。また、第１面Ａ側において第１テーパ面７よりも内側の位置に、回転周方向に延在する円周溝１３が形成されている。

また、このダイシングブレード１は、一部がハブ３の外周縁部３ｂから外側に張り出したブレード部５を備えている。このブレード部５は、微小のダイヤモンド砥粒を含んでおり、一般的には５〜２００μmの厚さに形成されている。ブレード部５は、第２面Ｂ側において、第２テーパ面９と基準面１１とに沿って形成されているので、ブレード部５は、回転軸線Ｚに対して正確に直交する方向に、外周縁部３ｂから張り出している。また、ハブ３の第１面Ａ側において、第１テーパ面７の内側には、段差部３ｃが設けられている。

図５及び図６に示すように、このダイシングブレード１は、ナット２１を用いてフランジ２３に締結されて使用される。このようなフランジ２３への取り付けにおいては、ダイシングブレード１は、フランジ２３と当該フランジ２３に嵌合するナット２１とによって挟み込まれ確実に固定される。このとき、ハブ３の第２面Ｂには、フランジ２３のブレード把持面２３ａが押し当てられ、一方、ハブ３の第１面Ａには、ナット２１の底面２１ａが押し当てられることで、ダイシングブレード１の位置決めが行われる。このとき第１面Ａのうち、ナット２１の底面２１ａに当接する面を、以下、ナット当接面３ｄと称する。このようなフランジ２３への取り付け作業においては、作業者は段差部３ｃを指で掴むことで、ダイシングブレード１のハンドリングが可能である。

ダイシングブレード１が取り付けられたフランジ２３は、ダイシング装置２５のスピンドル２７に、ナット２９によって装着される。この状態で、スピンドル２７の回転によりダイシングブレード１が回転し、ブレード部５の刃先５ａによって半導体ウエハが切断される。

ここで、ハブ３は、第１テーパ面７や段差部３ｃを有していることから、図３及び図４に示すように、回転軸線Ｚに直交する面に対して非対称な形状をなしている。すなわち、ハブ３は、全体的に、第２面Ｂに近い部分の半径が大きくなっている。従って、回転軸線Ｚ周りに高速回転した場合には、ハブ３に作用する遠心力の非対称性によってハブ３の変形の不均一が生じ、その結果、ブレード部５の刃先５ａが、回転軸線Ｚ方向に変位するといった現象が生じる。特に、前述の円周溝１３と第２テーパ面９とを除いて考えた場合、この現象が顕著である。

具体的には、第１テーパ面７と段差部３ｃとの形状の影響を考慮した場合、刃先５ａが第１面Ａに近づく方向に変位する。また、刃先５ａの回転軸線Ｚに対する角度が９０°からずれることになる。従って、回転時にこのような刃先５ａの変位が発生すると、切断ラインの真直度の低下、チッピングの増加といった加工品質低下や加工精度低下の原因となる。特に、回転速度が高速になるほど遠心力が大きくなり変位も大きくなるので、近年の回転速度高速化の要請に対応すべく、刃先５ａの変位を適切に抑制することが重要である。

そこで、このダイシングブレード１では、第２面Ｂにおいて、基準面１１の内側に第２テーパ面９が設けられている。このような、第１テーパ面７の裏面にあたる位置に存在する第２テーパ面９により、ハブ３の形状の非対称性が緩和されるので、遠心力の非対称性が緩和される。その結果、ハブ３の変形の不均一も緩和されるので、ブレード部５の刃先５ａの変位が低減される。

更に、このダイシングブレード１では、第１面Ａ側に、前述の円周溝１３を設けている。ハブ３のうち円周溝１３よりも外側にある部分とブレード部５とを合わせた部分（以下、外周部分という）を考えると、この外周部分には、図４において反時計回りのモーメントが発生する。このモーメントは、刃先５ａを第２面側に近づける方向に作用するので、前述の刃先５ａの変位を低減することになる。また、図６にも示される通り、円周溝１３は、ナット当接面３ｄよりも回転半径方向の外側にあることから、上記外周部分がナット２１に押さえ込まれることがない。従って、前述のモーメントが効率的に発生する。

以上より、円周溝１３及び第２テーパ面９の存在によって、回転時の遠心力による刃先５ａの変位を低減し、ダイシングブレード１の加工品質・加工精度の向上を図ることができる。

このような形状のダイシングブレード１の製造方法は、以下の通りである。

まず、図７（ａ）に示すように、ハブ３よりもわずかに大径に形成されたハブ材料４を準備する。このハブ材料４には、第１面Ａ側に円周溝１３が予め形成され、第２面Ｂ側に基準面１１と第２テーパ面９とが予め形成されている。更に、ハブ材料４の第１面Ａ側には、最終的に第１テーパ面７を形成するためのテーパ面８と最終的に段差部３ｃを形成するための段差部４ｃとが予め形成されている。このようなハブ材料４は、アルミニウムから一体で形成される。従って、上記の円周溝１３、第２テーパ面９、基準面１１、テーパ面８、段差部４ｃは、旋削加工により簡易に形成することができる。

次に、図７（ｂ）に示すように、ハブ材料４の表面のうち、第２テーパ面９及び基準面１１を除く領域に、マスキング３１を施す。その後、このハブ材料４にダイヤモンド砥粒をニッケルめっきで固着させる。この処理により、図７（ｃ）に示すように、マスキング３１から露出した第２テーパ面９及び基準面１１上に、ダイヤモンド砥粒を含む砥粒層６が形成される。そして、マスキング３１を除去した後、図７（ｄ）に示すように、砥粒層６とハブ材料４との外周縁を同時に、機械的に除去する。ここでは、砥粒層６の径が、最終的なブレード部５の径になるように外周縁が加工される。

続いて、図８（ａ）に示すように、ハブ材料４の表面のうち、第２テーパ面９、基準面１１、テーパ面８、段差部４ｃを除く領域に、マスキング３３を施す。そして、アルミニウムを溶解させる処理液に、この状態のハブ材料４を浸漬させる。ここで用いる処理液は、マスキング３３及びニッケルを溶解しないものが選択される。この処理の結果、図８（ｂ）に示すように、テーパ面８及び段差部４ｃが処理液により溶解されて後退し、それぞれ第１テーパ面７及び段差部３ｃが形成される。

その後、マスキング３３を除去すると、図８（ｃ）に示すようにダイシングブレード１が完成する。このダイシングブレード１のハブ３は、上記のようにハブ材料４の一部が処理液により溶解されてなる。また、テーパ面８が後退することにより、ブレード部５の外周縁がハブ３の外周縁部３ｂの外側に張り出すことになる。

以上の製造方法によれば、ハブ材料４の時点で第２テーパ面９と円周溝１３とを予め設けておくことにより、ダイシングブレード１の特徴的な構成である第２テーパ面９と円周溝１３とを設けることができる。

（第２実施形態）
図９に示すように、ダイシングブレード１０１は、ダイシングブレード１における円周溝１３（図４）を省略したものである。すなわち、従来のダイシングブレードに加え、ハブ１０３の第２面Ｂ側における基準面１１の内側に、第２テーパ面９を設けたものである。このように、ダイシングブレード１において円周溝１３を省略した場合にも、第２テーパ面９の形状を適宜設計することにより、ハブ１０３形状の非対称性が緩和され、刃先５ａの変位抑制の効果を得ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、第１及び第２実施形態では、第１テーパ面７を円錐面としているが、第１テーパ面７は、断面が曲線となるようなテーパ面としてもよい。また、第２テーパ面９を円錐面としているが、第２テーパ面９は、断面が曲線となるようなテーパ面としてもよい。

本発明に係るダイシングブレードの第１実施形態を示す斜視図である。 図１のダイシングブレードを反対方向から見た斜視図である。 図１のダイシングブレードの断面図である。 図１のダイシングブレードの刃先付近を拡大して示す断面図である。 図１のダイシングブレードを、フランジ及びダイシングマシーンに取り付ける状態を示す断面図である。 図１のダイシングブレードを、フランジ及びダイシングマシーンに取り付けた状態を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図１のダイシングブレードの製造工程を順次示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１のダイシングブレードの製造工程を順次示す断面図である。 本発明に係るダイシングブレードの第２実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１、１０１…ダイシングブレード（ハブ付きブレード）、３，１０３…ハブ、３ｂ…ハブの外周縁部、３ｄ…ナット当接面、５…ブレード部、６…砥粒層、７…第１テーパ面、９…第２テーパ面（他のテーパ面）、１３…円周溝、２１…ナット、２３…フランジ、２５…ダイシング装置、２７…スピンドル、Ａ…第１面（一方の面）、Ｂ…第２面（他方の面）。

Claims (3)

1. 円板状のハブと当該ハブの外周縁部から一部外側に張り出して設けられたブレード部とを備えるハブ付きブレードであって、
   前記ハブは、
   一体に形成されており、
   一方の面側に位置し、前記外周縁部に近づくほど他方の面側に近づくように傾斜するテーパ面と、
   前記他方の面側に位置し、回転径方向の外側に行くほど前記一方の面側に近づくように傾斜する他のテーパ面と、
   を有することを特徴とするハブ付きブレード。
2. 前記ハブの前記一方の面側には、回転周方向に延びる円周溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のハブ付きブレード。
3. 前記ハブは、
   前記一方の面側に位置し、ダイシング装置のスピンドルに装着されるフランジに対してナットで締結されるときに前記ナットが当接されるナット当接面を更に有し、
   前記円周溝は、
   前記ナット当接面よりも外側に位置することを特徴とする請求項２に記載のハブ付きブレード。
   

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