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TW202342237A - 研削輪的製造方法以及研削輪 - Google Patents

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TW202342237A
TW202342237A TW112114233A TW112114233A TW202342237A TW 202342237 A TW202342237 A TW 202342237A TW 112114233 A TW112114233 A TW 112114233A TW 112114233 A TW112114233 A TW 112114233A TW 202342237 A TW202342237 A TW 202342237A
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TW
Taiwan
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annular groove
unevenness
annular
ultrasonic vibration
grindstone
Prior art date
Application number
TW112114233A
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English (en)
Inventor
星川裕俊
邱暁明
青木昌史
Original Assignee
日商迪思科股份有限公司
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Publication date
Application filed by 日商迪思科股份有限公司 filed Critical 日商迪思科股份有限公司
Publication of TW202342237A publication Critical patent/TW202342237A/zh

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Abstract

[課題]使磨石對環狀基台的接著力提高。[解決手段]提供一種研削輪的製造方法，其具備：凹凸形成步驟，其從超音波振動施加單元透過水而對在一面沿著圓周方向形成有環狀槽之環狀基台的環狀槽施加超音波振動，藉此在環狀槽的側面及底面的一者或兩者形成凹凸；以及磨石固定步驟，其在凹凸形成步驟之後，以接著劑將多個磨石固定於環狀槽。

Description

研削輪的製造方法以及研削輪
本發明係關於一種在研削被加工物之際所使用之研削輪的製造方法以及研削輪。
在行動電話、個人電腦等電子設備裝配有包含IC（Integrated Circuit，積體電路）等元件之元件晶片。在製造元件晶片之際，例如，將多個元件形成於正面側之晶圓的背面側進行研削而薄化之後，切割晶圓而分割成元件單位。
在研削晶圓之際，係使用研削裝置。例如，已知一種研削裝置，其對晶圓的背面側使用粗研削單元實施粗研削之後，使用精研削單元實施精研削（參照專利文獻1）。
粗研削單元具有與鉛直方向大致平行地配置之第一主軸。在第一主軸的下端部裝設有粗研削輪。同樣地，精研削單元具有與鉛直方向大致平行地配置之第二主軸。在第二主軸的下端部裝設有精研削輪。
粗研削輪、精研削輪等研削輪具有以金屬所形成之環狀基台。在環狀基台的一面側形成有環狀槽，所述環狀槽係沿著環狀基台的圓周方向具有預定的寬度。在此環狀槽，沿著環狀基台的圓周方向大致等間隔地配置多個研削磨石（以下，將研削磨石僅記載為磨石）。
各磨石係藉由接著劑而被固定於環狀基台。但是，環狀槽的寬度僅為數mm，再者，各磨石在其刃厚的厚度方向，一半以上從環狀基台的一面突出，因此若不以充分的接著力將磨石固定於環狀基台，則有在研削期間磨石從環狀基台脫落之問題。 [習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2000-288881號公報
[發明所欲解決的課題] 本發明係鑒於此問題點所完成者，且目的在於使磨石對環狀基台的接著力提高。
[解決課題的技術手段] 根據本發明的一態樣，提供一種研削輪的製造方法，其具備：凹凸形成步驟，其從超音波振動施加單元透過水而對在一面沿著圓周方向形成有環狀槽之環狀基台的該環狀槽施加超音波振動，藉此在該環狀槽的側面及底面的一者或兩者形成凹凸；以及磨石固定步驟，其在該凹凸形成步驟之後，以接著劑將多個磨石固定於該環狀槽。
根據本發明的另一態樣，提供一種研削輪，其具備：環狀基台，其在一面具有沿著圓周方向設置之環狀槽；以及多個磨石，其等係以接著劑而被固定於該環狀槽，並且，在該環狀槽的側面，在與該圓周方向正交之厚度方向形成有周期性的第一凹凸，在該環狀槽的底面，在與該圓周方向及該厚度方向正交之徑向形成有周期性的第二凹凸，在該環狀槽的側面及底面的一者或兩者形成有具有小於該第一凹凸及該第二凹凸的深度之第三凹凸。
[發明功效] 在本發明的一態樣之研削輪的製造方法中，從超音波振動施加單元透過水而對環狀基台的環狀槽施加超音波振動，藉此在環狀槽的側面及底面的一者或兩者形成凹凸（凹凸形成步驟）。由於藉由施加超音波振動而形成於環狀槽之凹凸使環狀基台與接著劑的接觸面積增加，因此可使磨石對環狀基台的接著力提高。
並且，本發明的另一態樣之研削輪係在環狀槽的側面及底面的一者或兩者形成有具有小於第一凹凸及第二凹凸的深度之第三凹凸。環狀基台與接著劑的接觸面積會因第三凹凸而增加，故可使磨石對環狀基台的接著力提高。
參照隨附圖式，針對本發明的一態樣之實施方式進行說明。圖1係研削輪2（參照圖5）的製造方法的流程圖。首先，參照圖4及圖5，針對在環狀基台4固定有多個磨石6之研削輪2的構造進行說明。
研削輪2例如具有以鋁合金等金屬材料所形成之環狀基台4。環狀基台4具有互相大致平行地配置之環狀的一面4a與環狀的另一面4b。將後述之磨石6固定於環狀基台4的一面4a側（在圖5的上表面側）。
相對於此，另一面4b側（在圖5的下表面側）係藉由螺栓等而固定於輪安裝件（未圖示）。一面4a及另一面4b的外徑為大致相同，環狀基台4的外周側面為與一面4a及另一面4b大致垂直的圓筒側面。
相對於此，一面4a的內徑大於另一面4b的內徑。因此，在環狀基台4的內周側面的一部分形成有傾斜面。此外，在環狀基台4的徑向4B的中央部形成有從一面4a貫通直至另一面4b之開口部4c。
在一面4a形成有沿著環狀基台4的圓周方向4A之環狀槽4d。環狀槽4d的寬度例如為2.0mm以上且4.0mm以下的預定值。在環狀槽4d大致等間隔地配置有多個磨石6。
各磨石6係例如混合金屬、陶瓷、樹脂等結合材與金剛石、cBN（cubic boron nitride，立方氮化硼）等超硬磨料之後，經過成型、燒結等而形成。各磨石6具有與環狀槽4d的寬度大致相同的寬度6a（亦即，研磨齒寬度）。
各磨石6的基端部6b（參照圖4）係以接著劑7而被固定於環狀槽4d。本實施方式的接著劑7為環氧樹脂等熱硬化性樹脂，但接著劑7並不受限於此例。
經固定之磨石6的高度6c之中2／3以上係比一面4a更突出。磨石6的高度6c之中從一面4a突出之區域的長度稱為研磨齒高度。研磨齒高度例如為4.0mm以上且15.0mm以下的預定值。
在環狀基台4的徑向4B上，在比一面4a的環狀槽4d內側形成有多個研削液供給口8。各研削液供給口8係沿著環狀基台4的圓周方向4A大致等間隔地配置。在研削時，從各研削液供給口8往磨石6供給純水等研削水（未圖示）。
接著，遵循圖1所示之流程圖，針對研削輪2的製造方法進行說明。在本實施方式之研削輪2的製造方法中，首先，如圖2所示，透過純水等水10而對環狀槽4d施加超音波振動，藉此在環狀槽4d形成凹凸（凹凸形成步驟S10）。此外，以下將在凹凸形成步驟S10中藉由施加超音波振動而形成於環狀槽4d之凹凸稱為第三凹凸4e 3（參照圖3（B））。
圖2係表示凹凸形成步驟S10之圖。在凹凸形成步驟S10中，首先，以一面4a朝向上方之方式使環狀基台4浸漬於已容納預定量的水10之水槽12。然後，在將超音波振動施加單元14的振動增幅傳遞部16的下端16a配置於環狀槽4d內之狀態下，從振動增幅傳遞部16施加超音波振動。
此外，本實施方式的超音波振動施加單元14具有包含壓電元件之螺栓緊固型朗之萬轉換器（亦即，BLT：Bolt-clamped Langevin-type Transducer）。在BLT連接有用於增幅超音波振動的圓錐型的喇叭（振動增幅部）。
並且，在喇叭的前端部連接有用於傳送經喇叭增幅之超音波振動的圓柱形狀的振動傳遞棒（振動傳遞部），喇叭及振動傳遞棒構成振動增幅傳遞部16。但是，超音波振動施加單元14的構成並不受限於此例。
在超音波振動施加單元14電性連接有使高頻電訊號產生之振盪器（未圖示）。藉由從振盪器供給之高頻電訊號而使超音波振動施加單元14產生超音波振動產生。
在本實施方式的凹凸形成步驟S10中，係將超音波振動的頻率設為16kHz以上且100kHz以下的預定值（例如20kHz），且將輸出設為5.0W以上且100W以下的預定值（例如30W）。
再者，在將超音波振動施加單元14相對於環狀基台4靜止之狀態下施加一分鐘以上（更佳為三分鐘以上）超音波振動之後，使超音波振動施加單元14沿著環狀槽4d的圓周方向4A僅平行移動預定距離。
如此進行，藉由交互反覆超音波振動的施加與超音波振動施加單元14的平行移動，而涵蓋整個環狀槽4d的圓周方向4A施加超音波振動。藉此，在環狀槽4d的側面4d 1（內周側面4d 1A及外周側面4d 1B）與底面4d 2的一者或兩者形成第三凹凸4e 3。
此外，水10中並不包含用於對環狀基台4造成損傷的磨粒等。因此，推測第三凹凸4e 3係例如藉由因氣泡破裂所產生之衝擊波（亦即，空穴效應）而形成。
另外，如圖3（A）所示，在側面4d 1（內周側面4d 1A及外周側面4d 1B）與底面4d 2的各表面殘留有在使用加工中心機（Machining Center）切割加工環狀基台4之際所形成之周期性的凹凸。
更具體而言，在內周側面4d 1A及外周側面4d 1B，沿著環狀基台4的厚度方向4C形成有周期性的第一凹凸4e 1。本實施方式的第一凹凸4e 1為沿著圓周方向4A延伸之互相大致平行的多條槽。
同樣地，在底面4d 2，沿著環狀基台4的徑向4B形成有周期性的第二凹凸4e 2。本實施方式的第二凹凸4e 2亦為沿著圓周方向4A而延伸之互相大致平行的多條槽。圖3（A）係環狀槽4d的放大剖面圖。
此外，在圖3（A）分別所示之環狀基台4的圓周方向4A、徑向4B及厚度方向4C係互相正交。並且，在圖3（A）中，為了便於說明，係將側面4d 1的第一凹凸4e 1及底面4d 2的第二凹凸4e 2誇大並加大描繪，但實際上第一凹凸4e 1及第二凹凸4e 2非常微小。
例如，第一凹凸4e 1及第二凹凸4e 2具有80μm至100μm（例如90μm）的周期（間距）與20μm至100μm（例如30μm）的深度。因此，第一凹凸4e 1及第二凹凸4e 2通常用肉眼幾乎看不見。
圖3（B）係圖3（A）的底面4d 2中之區域A的放大圖。此外，在圖3（B）表示形成於底面4d 2之第二凹凸4e 2的間距4f及深度4g。間距4f雖例如為相鄰之兩座山的峰頂間的距離，但亦可為相鄰之兩個谷底間的距離。
並且，本實施方式的深度4g為在從粗度曲線抽出之預定的長度（亦即，基準長度）中，高度位置最高的山頂與高度位置最低的谷底的間隔，亦稱為最大高度Rz（JIS B 0601：2013、ISO 4287：1997），且與最大高度Ry（JIS B 0601：1994）對應。
藉由在凹凸形成步驟S10對此環狀槽4d施加超音波振動，而如圖3（B）所示地在側面4d 1及底面4d 2的一者或兩者形成第三凹凸4e 3。
底面4d 2中之第三凹凸4e 3係以周期性的第二凹凸4e 2的表面與在凹凸形成步驟S10形成於底面4d 2之多個孔所構成。同樣地，側面4d 1中之第三凹凸4e 3係以周期性的第一凹凸4e 1的表面與在凹凸形成步驟S10形成於側面4d 1之多個孔所構成。
第三凹凸4e 3具有深度4h（例如10μm），所述深度4h小於第一凹凸4e 1及第二凹凸4e 2的深度4g。例如，如圖3（B）所示，形成於周期性的第二凹凸4e 2的表面之第三凹凸4e 3的深度4h，係以在未形成孔之情形中之第二凹凸4e 2的表面所對應之法線方向上的孔的最大深度而規定。
第三凹凸4e 3係與周期性的第一凹凸4e 1及第二凹凸4e 2不同，而大致隨機地形成。本實施方式的第三凹凸4e 3形成於側面4d 1及底面4d 2的兩者，但可僅形成於底面4d 2，亦可僅形成於側面4d 1。
凹凸形成步驟S10之後，從水槽12取出環狀基台4並使其乾燥。然後，將液體的接著劑7供給至環狀槽4d之後，將多個磨石6插入環狀槽4d（參照圖4）。接著，藉由使接著劑7固化，以接著劑7將各磨石6固定於環狀槽4d（磨石固定步驟S20）。圖4係表示磨石固定步驟S20之圖。
此外，接著劑7並不受限於熱硬化性樹脂。接著劑7亦可為藉由混合主劑與硬化劑而開始硬化之兩液混合型的常溫硬化樹脂，或者藉由紫外線的照射而開始硬化之紫外線硬化樹脂。
圖5係遵循圖1所示之流程圖而製造之研削輪2的立體圖。在本實施方式中，由於藉由施加超音波振動而形成於環狀槽4d之第三凹凸4e 3會使環狀基台4與接著劑7的接觸面積增加，因此可使磨石6對環狀基台4的接著力（密接性）提高。
另外，在凹凸形成步驟S10中，亦可將環狀基台4配置於能旋轉的工作台，使該工作台以預定的旋轉數較緩慢地旋轉。並且，亦可將能與環狀槽4d嵌合的環狀的振動傳遞部（未圖示）用於振動增幅傳遞部16，對環狀槽4d的整體一起施加超音波振動，以取代工作台的旋轉。
在凹凸形成步驟S10中，亦可一邊從噴嘴（未圖示）將純水等水10供給至振動增幅傳遞部16與環狀槽4d之間，一邊對環狀槽4d施加超音波振動，以取代使環狀基台4浸漬於已容納水10之水槽12。
接著，參照圖6至圖11，針對彎曲試驗的實驗結果進行說明。在本實驗中，係使用株式會社島津製作所製的萬能試驗機（型號：AG50-kNG）作為萬能試驗機20。首先，參照圖6，針對萬能試驗機20的構成進行說明。圖6係萬能試驗機20的概要圖。
萬能試驗機20具有被構成為能沿著Z軸方向下降之壓頭22。壓頭22具有直徑3mm的圓柱形狀，且被配置成圓柱的長度方向與Z軸方向正交。在本實驗中，係以設於萬能試驗機20底部的虎鉗24固定試驗片11，以1mm／min使壓頭22下降。
在本實驗所使用之試驗片11具有以鋁合金所形成之圓盤狀基台13。圓盤狀基台13的一面13a係使用加工中心機而切割加工，並與上述環狀基台4的側面4d 1及底面4d 2同樣地殘留有周期性的凹凸（參照圖9（A）、圖9（B）等）。
形成於圓盤狀基台13的一面13a之凹凸的間距為約90μm，該凹凸的深度（Rz）為約30μm。以接著劑7將磨石6的一面6d固定於圓盤狀基台13的一面13a，所述一面6d係與插入環狀槽4d之磨石6的基端部6b側對應。
此外，在本實驗中，準備未經由上述的凹凸形成步驟S10之圓盤狀基台13與以凹凸形成步驟S10的手法對塗布接著劑7之一面13a的預定區域施加超音波振動之圓盤狀基台13。
具體而言，製作兩個以接著劑7將磨石6固定於未經由上述的凹凸形成步驟S10之圓盤狀基台13之第一試驗片11、兩個將凹凸形成步驟S10中的施加超音波振動之時間設為30秒之第二試驗片11。
再者，製作兩個將凹凸形成步驟S10中的施加超音波振動之時間設為一分鐘之第三試驗片11、兩個將凹凸形成步驟S10中的施加超音波振動之時間設為三分鐘之第四試驗片11。
此外，將一液加熱硬化型的環氧樹脂使用於接著劑7。在一面13a與磨石6的一面6d對應之範圍，以160g／m 2塗布此接著劑7，以120℃耗費2小時而使其固化。藉此，將磨石6相對於一面13a固定成懸臂樑狀。
然後，在以虎鉗24固定圓盤狀基台13之狀態下，使壓頭22相對於磨石6的側面大致垂直地下降。此時，測量在接著劑7破裂而直至磨石6從圓盤狀基台13剝落之期間施加於壓頭22之最大應力（MPa）。
圖7係表示懸臂樑狀的磨石6的彎曲試驗的試驗結果之圖表。在圖7中，分別表示在兩個第一至第四試驗片11中磨石6從圓盤狀基台13剝落之際所測量到之最大應力之中較小一者的值（亦即，最小值）。
在兩個第一試驗片11的試驗中，施加於壓頭22之最大應力的最小值為122.95MPa。並且，在兩個第二試驗片11的試驗中，最大應力的最小值為122.10MPa。
並且，在兩個第三試驗片11的試驗中，最大應力的最小值為127.35MPa，在兩個第四試驗片11的試驗中，最大應力的最小值為152.85MPa。
如此，愈延長施加超音波振動之時間，接著圓盤狀基台13與磨石6之接著劑7的接著力（密接性）愈提高。若基於實驗結果，則可說對固定磨石6之區域施加超音波振動之時間較佳為一分鐘以上，更佳為三分鐘以上。
接著，針對在上述的實驗使用之圓盤狀基台13的一面13a的觀察結果進行說明。圖8係圓盤狀基台13的俯視圖。在圖9（A）、圖10（A）及圖11（A）分別表示在一面13a以接著劑7固定磨石6之區域之中一部分的區域B的放大照片。
圖9（A）係施行使用加工中心機之切割加工但未施加超音波振動之圓盤狀基台13（與第一試驗片11對應）的一面13a中之區域B的放大照片。並且，圖9（B）係圖9（A）中之在與預定方向C平行且與一面13a正交之平面的圓盤狀基台13的輪廓的剖面的示意圖。
圖9（B）的虛線係與形成於一面13a之周期性的凹凸13b 1的谷底對應。此周期性的凹凸13b 1係與上述環狀槽4d的第一凹凸4e 1及第二凹凸4e 2對應。
圖10（A）係使用加工中心機之切割加工及噴砂加工後的圓盤狀基台13的一面13a中之區域B的放大照片。圖10（B）係圖10（A）中之在與預定方向C平行且與一面13a正交之平面的圓盤狀基台13的剖面的輪廓的示意圖。
圖10（B）的虛線意味形成於一面13a之周期性的凹凸13b 1消失。並且，如圖10（B）所示，在噴砂加工後的一面13a，大致隨機地形成有微小的凹凸13c。
在噴砂加工中，係使用市售的噴砂裝置，並使用以白剛玉（WA）（亦即，熔融氧化鋁）材料所形成、具有45μm以上且75μm以下的中值粒徑（亦即，50％直徑，中數直徑）之多角形狀的粒體，以0.5Mpa將圓盤狀基台13進行三分鐘處理。
即使在已實施噴砂加工之試驗片11中，亦進行上述的彎曲試驗。在以施行噴砂加工之兩個試驗片11的試驗中，最大應力的最小值為136.85MPa。
如此，噴砂加工能有助於提高接著圓盤狀基台13與磨石6之接著劑7的接著力。然而，施行噴砂加工之情形，由於以高壓將粉體噴吹至圓盤狀基台13，因此粉體會附著於圓盤狀基台13。
因此，將噴砂加工適用於圓盤狀基台13之情形中，在加工後為了從圓盤狀基台13去除粉體而需要進行清洗，就所述部分會耗費作業時間。對環狀基台4實施噴砂加工之情形亦有同樣的問題。
相對於此，如上述的凹凸形成步驟S10，在施加超音波振動而形成凹凸之情形，由於未使用磨粒，因此有不需要凹凸形成後的清洗之優點。
圖11（A）係使用加工中心機之切割加工及施加超音波振動後的區域B的放大照片。此外，圖11（A）係凹凸形成步驟S10中的施加超音波振動之時間設為三分鐘之圓盤狀基台13（與第四試驗片11對應）的照片。
圖11（B）係圖11（A）中之在與預定方向C平行且與一面13a正交之平面的圓盤狀基台13的剖面的輪廓的示意圖。圖11（B）的虛線係與形成於一面13a之周期性的凹凸13b 1的谷底對應。此外，如上述，周期性的凹凸13b 1係與第一凹凸4e 1及第二凹凸4e 2對應。
如圖11（B）所示，藉由施加超音波振動，而可殘留藉由切割加工而形成之一面13a的周期性的凹凸13b 1，且形成比凹凸13b 1細微的凹凸13b 2（相當於第三凹凸4e 3）。
藉由施加超音波振動而形成之此細微的凹凸13b 2會使圓盤狀基台13與接著劑7的接觸面積增加，因此被認為磨石6對圓盤狀基台13的接著力（密接性）會提高。
此外，本發明的技術性範圍並不受限於上述實施方式所記載的範圍。上述實施方式之構造、方法等，可在不脫離本發明的目的之範圍內適當變更並實施。
在一例中，在上述的凹凸形成步驟S10中，雖以環狀基台4的一面4a朝向上方之方式使環狀基台4浸漬於水槽12內的水10，但若可透過水10而施加超音波振動，則環狀基台4的一面4a可朝向側面亦可朝向下方。
2:研削輪 4:環狀基台 4A:圓周方向 4B:徑向 4C:厚度方向 4a:一面 4b:另一面 4c:開口部 4d:環狀槽 4d 1:側面 4d 1A:內周側面 4d 1B:外周側面 4d 2:底面 4e 1:第一凹凸 4e 2:第二凹凸 4e 3:第三凹凸（凹凸） 4f:間距 4g:深度 4h:深度 6:磨石 6a:寬度 6b:基端部 6c:高度 6d:一面 7:接著劑 8:研削液供給口 10:水 12:水槽 11:試驗片 13:圓盤狀基台 13a:一面 13b 1,13b 2,13c:凹凸 14:超音波振動施加單元 16:振動增幅傳遞部 16a:下端 20:萬能試驗機 22:壓頭 24:虎鉗 A,B:區域 C:預定方向 S10:凹凸形成步驟 S20:磨石固定步驟
圖1係研削輪的製造方法的流程圖。 圖2係表示凹凸形成步驟之圖。 圖3（A）係環狀槽的放大剖面圖，圖3（B）係圖3（A）中之區域A的放大圖。 圖4係表示磨石固定步驟之圖。 圖5係研削輪的立體圖。 圖6係萬能試驗機的概要圖。 圖7係表示懸臂樑狀的磨石的彎曲試驗的試驗結果之圖表。 圖8係圓盤狀基台的俯視圖。 圖9（A）係未施加超音波振動之區域B的放大照片，圖9（B）係圓盤狀基台的剖面的輪廓的示意圖。 圖10（A）係切割加工及噴砂加工後的區域B的放大照片，圖10（B）係圓盤狀基台的剖面的輪廓的示意圖。 圖11（A）係切割加工及施加超音波振動後的區域B的放大照片，圖11（B）係圓盤狀基台的剖面的輪廓的示意圖。
S10:凹凸形成步驟
S20:磨石固定步驟

Claims (2)

  1. 一種研削輪的製造方法，其特徵在於，具備： 凹凸形成步驟，其從超音波振動施加單元透過水而對在一面沿著圓周方向形成有環狀槽之環狀基台的該環狀槽施加超音波振動，藉此在該環狀槽的側面及底面的一者或兩者形成凹凸；以及 磨石固定步驟，其在該凹凸形成步驟之後，以接著劑將多個磨石固定於該環狀槽。
  2. 一種研削輪，其特徵在於，具備： 環狀基台，其在一面具有沿著圓周方向設置之環狀槽；以及 多個磨石，其等係以接著劑而被固定於該環狀槽， 在該環狀槽的側面，在與該圓周方向正交之厚度方向形成有周期性的第一凹凸， 在該環狀槽的底面，在與該圓周方向及該厚度方向正交之徑向形成有周期性的第二凹凸， 在該環狀槽的側面及底面的一者或兩者形成有具有小於該第一凹凸及該第二凹凸的深度之第三凹凸。
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