切削刀具

技术领域

本发明涉及对被加工物进行切削的切削刀具。

背景技术

将形成有多个器件的晶片分割而进行单片化，由此制造具有器件的芯片(器件芯片)。另外，将安装于规定的基板上的多个器件芯片利用树脂层(模制树脂)包覆而进行密封，由此形成封装基板。将该封装基板分割而进行单片化，由此制造具有封装化的多个器件芯片的封装器件。器件芯片或封装器件被组装于移动电话、个人计算机等各种电子设备。

在晶片、封装基板等被加工物的分割中，使用切削装置。切削装置具有对被加工物进行保持的卡盘工作台以及对被加工物实施切削加工的切削单元。切削单元具有主轴，在主轴的前端部固定有对环状的切削刀具进行支承的刀具安装座。在刀具安装座上安装切削刀具，一边使主轴旋转一边使切削刀具切入至被加工物，由此将被加工物切削、分割。

作为对被加工物进行切削的切削刀具，使用轮毂型的切削刀具(轮毂刀具)或垫圈型的切削刀具(垫圈刀具、无轮毂刀具)。轮毂刀具具有将环状的基台与沿着基台的外周缘形成的环状的切刃一体化而得的构造。轮毂刀具的切刃由电铸磨具构成，该电铸磨具包含磨粒和对磨粒进行固定的镀镍层等结合材料。另一方面，垫圈刀具仅由环状的切刃构成，该切刃包含磨粒和由金属、陶瓷、树脂等构成的对磨粒进行固定的结合材料。

在利用切削装置对被加工物进行切削时，根据被加工物的材质、加工目的等而选择适当的切削刀具并安装于切削单元。不过，轮毂刀具和垫圈刀具向刀具安装座的安装方法是不同的，刀具安装座的形状、尺寸等也根据切削刀具的种类而不同。因此，例如在将安装于切削单元的轮毂刀具更换成垫圈刀具时，还需要进行将固定于主轴的轮毂刀具用的刀具安装座更换为垫圈刀具用的刀具安装座的作业。由此，切削刀具的更换作业繁杂。

因此，提出了使用将垫圈刀具固定于环状的基台而得的切削刀具(带基台的刀具)的方法(参照专利文献1)。当使用带基台的刀具时，能够在轮毂刀具用的刀具安装座上安装垫圈刀具，切削刀具的更换作业得以简化。

专利文献1：日本特开2012-135833号公报

基台与切刃(垫圈刀具)一体化的切削刀具(带基台的刀具)是通过借助粘接剂将分别形成的基台与切刃接合而制造的。具体而言，为了将切刃可靠地固定于基台，将足够量的粘接剂涂布于基台中的与切刃接触的整个区域。然后，借助粘接剂将基台与切削刀具贴合。

但是，当在基台上涂布相当量的粘接剂时，有时在贴合时粘接剂被基台和切刃夹持而扩展，从基台与切刃的接合区域探出。在该情况下，产生粘接剂附着于切刃的外周部而给加工带来不良影响或使切刃的外观劣化等不良情况，切削刀具的品质降低。另一方面，当为了抑制粘接剂的探出而减少粘接剂的量时，担心在被加工物的加工中基台与切刃容易分离，产生加工不良或切削刀具的损伤。另外，根据基台与切刃的材质、尺寸、重量等，有时仅利用粘接剂将切刃牢固地固定于基台这件事本身也是困难的。

发明内容

本发明是鉴于该问题而完成的，其目的在于提供能够省略或削减粘接剂并且使基台与切刃牢固地一体化的切削刀具。

根据本发明的一个方式，提供切削刀具，其特征在于，该切削刀具具有：基台，其具有凸部；环状的切刃，其具有供该凸部插入的开口；以及环状的固定部件，其将该切刃固定于该基台，该切刃被该基台和固定于该凸部的该固定部件夹持。

另外，优选该凸部包含供该固定部件嵌入的槽。另外，优选该固定部件是具有相互分开的一对端部的环状的弹性体。

在本发明的一个方式的切削刀具中，通过基台和固定于基台的凸部的固定部件夹持切刃。由此，能够省略或削减用于将切刃固定于基台的粘接剂并且使基台与切刃牢固地一体化。

附图说明

图1是示出切削刀具的分解立体图。

图2的(A)是示出固定部件被赋予外力的状态的切削刀具的一部分的剖视图，图2的(B)是示出固定部件与切刃接触的状态的切削刀具的一部分的剖视图，图2的(C)是示出固定部件固定于基台的凸部的状态的切削刀具的一部分的剖视图。

图3的(A)是示出切削刀具的主视图，图3的(B)是示出切削刀具的剖视图。

图4的(A)是示出具有凸部的外周面倾斜的基台的切削刀具的一部分的剖视图，图4的(B)是示出具有在凸部上设置有槽的基台的切削刀具的一部分的剖视图。

图5是示出切削装置的立体图。

图6是示出切削单元的分解立体图。

标号说明

2：切削刀具(带基台的刀具)；4：基台；4a：第1面；4b：第2面；4c：外周缘(侧面)；4d：开口；4e：凸部；4f：外周面(侧面)；4g：槽(凹部)；6：切刃；6a：第1面；6b：第2面；6c：外周缘(侧面)；6d：开口；6e：内周面(侧面)；8：固定部件；8a：切口部(缝)；8b、8c：端部；8d：开口；8e：内周面(侧面)；8f：切口部(凹部)；11：被加工物；10：切削装置；12：基台；14：罩；14a：前表面；16：切削单元；18：卡盘工作台(保持工作台)；18a：保持面；20：盒升降机；22：盒；24：显示单元(显示部、显示装置)；26：控制器(控制单元、控制部、控制装置)；30：壳体；32：主轴；34：刀具安装座；36：凸缘部；36a：正面；36b：凸部；36c：支承面；38：轮毂部(支承轴)；38a：外螺纹部(螺纹槽)；40：固定螺母；40a：开口。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。首先，对本实施方式的切削刀具的结构例进行说明。图1是示出切削刀具(带基台的刀具)2的分解立体图。切削刀具2具有环状的基台4、环状的切刃6以及固定部件8，具有通过固定部件8将基台4与切刃6一体化而得的构造。

基台4是由铝合金等金属构成的圆盘状的部件，其包含相互大致平行的第1面4a和第2面4b以及与第1面4a连接的外周缘(侧面)4c。另外，在基台4的中央部，与外周缘4c呈同心圆状地设置有圆柱状的开口4d，该圆柱状的开口4d沿厚度方向贯通基台4，从第1面4a到第2面4b。

在基台4的第1面4a侧设置有从第1面4a沿基台4的厚度方向突出的环状的凸部4e。凸部4e沿着开口4d的轮廓以规定的宽度形成，包含与第1面4a大致垂直的环状的外周面(侧面)4f。

切刃6是相当于垫圈型的切削刀具(垫圈刀具、无轮毂刀具)的圆盘状的部件。具体而言，切刃6构成为包含：磨粒，其由金刚石、立方晶氮化硼(cBN：cubic Boron Nitride)等构成；以及结合材料，其由金属、陶瓷、树脂等构成，对磨粒进行固定。另外，磨粒的材质、磨粒的粒径、结合材料的材质等根据切削刀具2的规格而适当地选择。

切刃6包含相互大致平行的第1面6a和第2面6b以及与第1面6a和第2面6b连接的外周缘(侧面)6c。另外，在切刃6的中央部，与外周缘6c呈同心圆状地设置有圆形的开口6d，该圆形的开口6d沿厚度方向贯通切刃6，从第1面6a到第2面6b。通过开口6d划定切刃6的内周面(侧面)6e，内周面6e在开口6d的内侧露出。

固定部件8是由SUS(不锈钢)、铝等金属或树脂等构成的能够弹性变形的环状的弹性体，相当于将切刃6固定于基台4的紧固件。例如作为固定部件8，能够使用形成为C字型且能够固定于基台4的凸部4e的环状的板簧。

具体而言，固定部件8与基台4的凸部4e对应地形成为圆环状，在固定部件8的一部分设置有从外周缘到内周面的切口部(缝)8a。在切口部8a，固定部件8的一方的端部8b与另一方的端部8c按照相互对置的方式分开地配置。即，固定部件8具有相互分开的一对端部8b、8c，形成为打开的环状。

在固定部件8的中央部，与固定部件8的外周缘呈同心圆状地设置有沿厚度方向贯通固定部件8的圆形的开口8d。通过开口8d划定固定部件8的内周面(侧面)8e，内周面8e在开口8d的内侧露出。

固定部件8设计成在未对固定部件8赋予外力的状态下，固定部件8的内径(内周面8e的直径)为凸部4e的外径(外周面4f的直径)以下。另外，当对固定部件8赋予外力而使一对端部8b、8c相互接近或远离时，固定部件8按照内径扩大或缩小的方式发生弹性变形。

优选在固定部件8的以中心为基准的切口部8a的相反侧设置切口部(凹部)8f。切口部8f从固定部件8的内周面8e朝向外周缘侧而形成，未到达固定部件8的外周缘。另外，在图1中示出固定部件8以俯视三角形状形成有切口部8f的例子，但对于切口部8f的形状没有限制。

当形成切口部8f时，切口部8f处的固定部件8的宽度比其他区域窄，固定部件8容易在切口部8f发生弹性变形。不过，如果即使不设置切口部8f固定部件8也能够充分地发生弹性变形，则可以省略切口部8f。

利用基台4和固定部件8夹持切刃6，由此将切刃6固定于基台4，得到切削刀具2。具体而言，首先按照将基台4的凸部4e插入切刃6的开口6d中的方式，使切刃6的第1面6a与基台4的第1面4a接触。由此，切刃6安装于基台4，被基台4的第1面4a侧支承(参照图2的(A))。

另外，优选基台4的凸部4e的外径(外周面4f的直径)与切刃6的内径(内周面6e的直径)大致相等。在该情况下，当将凸部4e插入切刃6的开口6d中时，基台4和切刃6大致配置成同心圆状，进行基台4与切刃6的对位。不过，为了使凸部4e容易插入至切刃6的开口6d，凸部4e的外径可以略小于切刃6的内径。在该情况下，凸部4e的外径与切刃6的内径的差例如设定成小于20μm。

另外，凸部4e的高度比切刃6的厚度大。具体而言，凸部4e的高度设定为切刃6的厚度与固定部件8的厚度的合计以上。因此，当将切刃6安装于基台4时，凸部4e的前端部从切刃6的第2面6b侧突出(参照图2的(A))。

接着，在将切刃6安装于基台4的状态下，将固定部件8固定于凸部4e的前端部。具体而言，首先通过对固定部件8赋予外力，按照固定部件8的内径变得大于凸部4e的外径的方式使固定部件8变形。例如作业者用手对固定部件8施加力，按照一对端部8b、8c(参照图1)相互远离的方式使固定部件8弹性变形。图2的(A)是示出固定部件8被赋予外力的状态的切削刀具2的一部分的剖视图。

接着，一边维持对固定部件8赋予外力的状态，一边按照将凸部4e的前端部插入至固定部件8的开口8d的方式使固定部件8与切刃6的第2面6b接触。由此，配置成固定部件8围绕凸部4e的前端部。图2的(B)是示出固定部件8与切刃6接触的状态的切削刀具2的一部分的剖视图。

然后，解除对固定部件8赋予外力。其结果是，固定部件8的内径因固定部件8的弹性力(复原力)而缩小，从而固定部件8的内周面8e与凸部4e的外周面4f接触。由此，固定部件8对凸部4e的前端部进行把持，在与切刃6接触的状态下固定于凸部4e。图2的(C)是示出固定部件8固定于基台4的凸部4e的状态的切削刀具2的一部分的剖视图。

图3的(A)是示出切削刀具2的主视图，图3的(B)是示出切削刀具2的剖视图。当将固定部件8固定于凸部4e时，切刃6被基台4的第1面4a和固定部件8夹持，固定于基台4。另外，切刃6的外径(外周缘6c的直径)比基台4的外径(外周缘4c的直径)大。因此，当将切刃6固定于基台4时，切刃6的外周部从基台4的外周缘4c朝向基台4的半径方向外侧突出。这样，得到基台4与切刃6一体化的切削刀具2。

如上所述，通过使用固定部件8将切刃6固定于基台4，能够不使用粘接剂而使基台4与切刃6牢固地一体化。其结果是，能够避免由于粘接剂的探出导致的切削刀具2的品质降低。

不过，为了辅助将切刃6固定于基台4，可以在基台4或切刃6上涂布粘接剂。例如在基台4的第1面4a的一部分上涂布微量的粘接剂，借助粘接剂将基台4与切刃6接合。由此，除了固定部件8以外，粘接剂也有助于切刃6的固定，基台4与切刃6牢固地一体化。另外，与仅通过粘接剂的作用而使基台4与切刃6一体化的现有方法相比，能够削减粘接剂的量，因此也不容易产生粘接剂的探出。

另外，可以代替粘接剂的涂布或在粘接剂的涂布的基础上，利用基台4的收缩和膨胀而将切刃6固定于基台4。具体而言，首先准备按照凸部4e的外径(外周面4f的直径)φ

另外，在后述的收缩工序中，通过使基台4冷却而按照凸部4e的外径φ

接着，通过使基台4的温度降低而按照凸部4e的外径φ

当使基台4冷却时，基台4的整体收缩，凸部4e的外径φ

基台4的冷却条件(冷却温度、冷却时间等)根据基台4的材质和尺寸而设定。例如设想如下的情况：基台4的材质为含有镁的铝合金(Al-Mg系合金)的一种即A5052(参照日本工业标准。线膨胀系数23.8×10

接着，将基台4的凸部4e插入切刃6的开口6d中(插入工序)。在插入工序中，按照将凸部4e插入切刃6的开口6d中的方式使切刃6与基台4的第1面4a接触。由此，将切刃6安装于基台4。另外，在刚将凸部4e插入切刃6的开口6d中之后的阶段，凸部4e的外径φ

接着，通过使基台4的温度上升，按照将切刃6固定于基台4的方式使基台4膨胀(膨胀工序)。例如在膨胀工序中，将基台4在设置于基准温度的室内的支承板上保管一定的时间。由此，基台4的温度慢慢上升，基台4的整体膨胀，凸部4e的外径φ

另外，在膨胀工序中，也可以通过对基台4实施加热处理而使基台4膨胀。例如可以通过将基台4配置在经加热的金属制的支承板上而对基台4进行加热。另外，也可以使基台4暴露于热风或热水中。由此，能够加快基台4的温度上升，缩短基台4的膨胀所需的时间。

然后，如上所述将固定部件8固定于基台4的凸部4e的前端部。由此，在将切刃6固定于凸部4e之后，进一步通过基台4和固定部件8夹持切刃6，将基台4与切刃6可靠地一体化。

如上所述，在本实施方式的切削刀具2中，通过基台4和固定于基台4的凸部4e的固定部件8夹持切刃6。由此，能够省略或削减用于将切刃6固定于基台4的粘接剂并且使基台4与切刃6牢固地一体化。

另外，基台4的凸部4e的外周面4f可以相对于凸部4e的高度方向倾斜。图4的(A)是示出具有凸部4e的外周面4f倾斜的基台4的切削刀具2的一部分的剖视图。

图4的(A)所示的凸部4e按照越远离基台4的第1面4a直径越增大的方式形成为圆锥台状。并且，凸部4e的外周面4f按照基端与前端相比定位于凸部4e的中心侧的方式配置。

当将固定部件8固定于凸部4e时，按照固定部件8的内周面8e侧的端部与凸部4e的前端部重叠的方式进行定位。由此，能够制止固定部件8向凸部4e的前端部侧移动，固定部件8不容易从凸部4e脱离。

另外，基台4的凸部4e可以具有供固定部件8嵌入的环状的槽。图4的(B)是示出具有在凸部4e上设置有槽(凹部)4g的基台4的切削刀具2的一部分的剖视图。

槽4g俯视时从外周面4f朝向凸部4e的中心侧而以规定的宽度形成，在外周面4f露出。另外，槽4g按照围绕凸部4e的方式沿着外周面4f形成为环状。另外，槽4g的宽度(凸部4e的高度方向的长度)设定成与固定部件8的厚度大致相同，能够将固定部件8的内周面8e侧的端部插入槽4g中。

在将固定部件8固定于凸部4e时，将固定部件8的内周面8e侧的端部插入槽4g中，将固定部件8的一部分嵌入至槽4g。由此，固定部件8被槽4g的两个侧壁(上端和下端)夹持而固定，固定部件8不容易从凸部4e脱离。

另外，在上述实施方式中，对固定部件8是C字型的弹性体的情况进行了说明(参照图1)，但若能够将切刃6固定于基台4，则对于固定部件8的形状、材质等没有限制。例如固定部件8可以是不具有切口部8a的环状(封闭的环状)部件。具体而言，也能够使用能够通过弹性变形而改变直径的环状橡胶等作为固定部件8。

另外，也能够利用基台4的收缩和膨胀而将不具有切口部8a的固定部件8固定于凸部4e。具体而言，固定部件8的内径(内周面8e的直径)设定成与凸部4e的外径(外周面4f的直径)大致相同。并且，在上述的收缩工序和插入工序之后，进一步按照将凸部4e插入固定部件8的开口8d中的方式将固定部件8安装于凸部4e。

然后，实施上述的膨胀工序，使基台4膨胀。由此，凸部4e的外径增大，凸部4e的外周面4f与切刃6的内周面6e和固定部件8的内周面8e接触而被推压。由此，将固定部件8固定于基台4的凸部4e。

另外，也能够利用固定部件8的收缩和膨胀而将不具有切口部8a的固定部件8固定于凸部4e。具体而言，将固定部件8的内径设定成略小于凸部4e的外径的值。并且，首先通过使固定部件8的温度上升，使固定部件8膨胀至固定部件8的内径变得大于凸部4e的外径。

接着，按照将凸部4e插入固定部件8的开口8d中的方式，将固定部件8安装于凸部4e。然后，通过使固定部件8的温度降低，使固定部件8收缩至固定部件8的内周面8e与凸部4e的外周面4f接触。由此，将固定部件8固定于基台4。

本实施方式的切削刀具2安装于切削装置，用于被加工物的切削。图5是示出对被加工物11进行切削的切削装置10的立体图。另外，在图5中，X轴方向(加工进给方向、左右方向、第1水平方向)和Y轴方向(分度进给方向、前后方向、第2水平方向)是相互垂直的方向。另外，Z轴方向(高度方向、上下方向、铅垂方向)是与X轴方向和Y轴方向垂直的方向。

例如被加工物11是由硅等半导体材料构成的圆盘状的晶片。被加工物11被按照相互交叉的方式呈格子状排列的多条间隔道(分割预定线)划分成多个矩形状的区域。另外，在由间隔道划分的多个区域中分别形成有IC(Integrated Circuit，集成电路)、LSI(LargeScale Integration，大规模集成)、LED(Light Emitting Diode，发光二极管)、MEMS(MicroElectro Mechanical Systems，微机电系统)器件等器件。利用切削装置10沿着间隔道对被加工物11进行切削、分割，由此制造分别具有器件的多个器件芯片。

不过，对于被加工物11的材质、形状、构造、大小等没有限制。例如被加工物11可以是由硅以外的半导体(GaAs、InP、GaN、SiC等)、玻璃、陶瓷、树脂、金属等构成的基板。另外，对于器件的种类、数量、形状、构造、大小、配置等也没有限制，也可以不在被加工物11上形成器件。

另外，被加工物11可以是CSP(Chip Size Package，芯片尺寸封装)基板、QFN(QuadFlat Non-leaded package，四方扁平无引脚封装)基板等封装基板。例如将安装于安装基板上的多个器件芯片利用树脂层(模制树脂)包覆而进行密封，由此形成封装基板。将封装基板分割而进行单片化，由此制造分别具有封装化的多个器件芯片的多个封装器件。

切削装置10具有对构成切削装置10的各构成要素进行支承或收纳的基台12。在基台12的上方设置有覆盖基台12的上表面侧的罩14。在罩14的内侧设置有进行被加工物11的加工的空间(加工室)。

在加工室中设置有安装切削刀具2的切削单元16。在切削单元16上连结有使切削单元16沿着Y轴方向和Z轴方向移动的滚珠丝杠式的移动机构(未图示)。

在切削单元16的下方设置有对被加工物11进行保持的卡盘工作台(保持工作台)18。卡盘工作台18的上表面是与水平面(XY平面)大致平行的平坦面，构成对被加工物11进行保持的保持面18a。保持面18a经由形成于卡盘工作台18的内部的流路(未图示)、阀(未图示)等而与喷射器等吸引源(未图示)连接。当将被加工物11配置于保持面18a上且对保持面18a作用吸引源的吸引力(负压)时，通过卡盘工作台18对被加工物11进行吸引保持。

在卡盘工作台18上连结有使卡盘工作台18沿着X轴方向移动的滚珠丝杠式的移动机构(未图示)。另外，在卡盘工作台18上连结有使卡盘工作台18绕与Z轴方向大致平行的旋转轴线旋转的电动机等旋转驱动源(未图示)。

在基台12的前方的角部设置有盒升降机20。在盒升降机20上配置有能够收纳被加工物11的盒22。盒升降机20调整盒22的高度以便适当地进行从盒22中搬出被加工物11或向盒22中搬入被加工物11的动作。

在盒升降机20的附近设置有搬送被加工物11的搬送单元(未图示)。搬送单元在卡盘工作台18与盒22之间搬送被加工物11。

在罩14的前表面14a侧设置有显示与切削装置10相关的各种信息的显示单元(显示部、显示装置)24。例如作为显示单元24，使用触摸面板式的显示器。在该情况下，显示单元24还作为用于向切削装置10输入各种信息的输入部(输入单元、输入装置)发挥功能，操作者通过对显示单元24的触摸操作而能够向切削装置10输入加工条件等信息。即，显示单元24作为用户接口发挥功能。

构成切削装置10的各构成要素(切削单元16、卡盘工作台18、盒升降机20、显示单元24等)与控制器(控制单元、控制部、控制装置)26连接。控制器26向切削装置10的各构成要素输出控制信号，由此控制切削装置10的运转。

例如控制器26由计算机构成，控制器26包含：运算部，其进行切削装置10的运转所需的运算；以及存储部，其存储在切削装置10的运转中使用的各种信息(数据、程序等)。运算部构成为包含CPU(Central Processing Unit，中央处理器)等处理器。另外，存储部构成为包含ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)等存储器。

图6是示出切削单元16的分解立体图。切削单元16具有筒状的壳体30，在壳体30中收纳有沿着Y轴方向配置的圆柱状的主轴32。主轴32的前端部(一端部)在壳体30的外部露出，在主轴32的基端部(另一端部)连结有电动机等旋转驱动源(未图示)。

在主轴32的前端部固定有刀具安装座34。刀具安装座34具有：圆盘状的凸缘部36；以及从凸缘部36的正面36a的中央部突出的圆柱状的轮毂部(支承轴)38。在凸缘部36的外周部的正面36a侧，设置有从正面36a突出的环状的凸部36b。凸部36b的前端面是与正面36a大致平行的平坦面，构成对切削刀具2进行支承的支承面36c。另外，在轮毂部38的前端部的外周面上形成有外螺纹部(螺纹槽)38a。

环状的固定螺母40紧固于轮毂部38的外螺纹部38a。在固定螺母40的中央部设置有沿厚度方向贯通固定螺母40的圆形的开口40a。开口40a形成为与轮毂部38大致相同直径。另外，在通过开口40a而露出的固定螺母40的内周面上，设置有与轮毂部38的外螺纹部38a对应的内螺纹部(螺纹槽)。

当按照将轮毂部38插入基台4的开口4d中的方式定位切削刀具2时，将切削刀具2安装于刀具安装座34。当在该状态下将固定螺母40紧固于轮毂部38的外螺纹部38a时，切削刀具2被凸缘部36的支承面36c和固定螺母40夹持。这样，在主轴32的前端部固定切削刀具2。

通过从旋转驱动源经由主轴32和刀具安装座34而传递的动力，切削刀具2绕与Y轴方向大致平行的旋转轴线旋转。并且，一边使切削刀具2旋转一边使切刃6的前端部切入至卡盘工作台18(参照图5)所保持的被加工物11，由此对被加工物11进行切削。

另外，上述实施方式的构造、方法等只要不脱离本发明的目的的范围，则可以适当地变更并实施。