一種多刀片分割裝置及分割方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種對半導體襯底等材料進行切削加工的分割裝置及其分割方法，尤其涉及切削裝置中切削刀片的安裝機構及其使用方法。。
【背景技術】
[0002]在半導體器件制造工藝中，經常要對不同類型的半導體材料，如單晶硅，多晶硅，鈮酸鋰，壓電陶瓷，砷化鎵，藍寶石，氧化鋁，氧化鐵，石英，玻璃，陶瓷，太陽能電池片等進行分割加工，在進行分割加工前，要在半導體材料的表面加工出格子狀的分割預訂線，所述分割預訂線將半導體材料劃分為多個區域，并在該劃分出的區域內形成IC、LSI等的器件。在后續加工中將上述形成了多個器件的半導體材料沿著分割預訂線進行切斷，從而將形成了器件的區域分割為單個的半導體器件。所分割的器件芯片被廣泛用于移動電話、個人計算機等的各種電氣設備。
[0003]目前廣泛使用的將半導體材料沿著切割道進行切削加工的裝置一般由保持被加工物的工作臺、切削刀片、主軸、連接主軸與切削刀片的夾具及使切削刀片相對于被加工物移動進給的進給機構。其工作過程為:主軸通過連接主軸與切削刀片的夾具帶動切削刀片運轉，所述進給機構帶動被加工物或切削刀片完成進給，從而實現切割刀片沿著分割預訂線完成切割。
[0004]所述連接主軸與切削刀片的夾具通常由法蘭底座、切削刀片、定位法蘭、定位法蘭緊固螺母、法蘭底座緊固螺絲及墊圈組成。其安裝方式為:所述法蘭底座與主軸通過法蘭底座緊固螺絲及墊圈與主軸連接在一起，依靠摩擦力傳遞扭矩;所述切削刀片安裝在法蘭底座上后，將定位法蘭安裝在切削刀片外側，并通過定位法蘭緊固螺母將定位法蘭壓緊在切削刀片上，這樣切削刀片便與法蘭底座、定位法蘭等部件連接為一個整體，當主軸帶動法蘭底座旋轉時便可以使用切削刀片進行切削加工。
[0005]目前廣泛使用的切削裝置只使用一片刀片完成切削加工，其加工過程為:在切割前先將切削刀片與分割預訂線對齊，當主軸帶動切削刀片旋轉后，便可以使被加工物沿著分割預訂線進給，從而完成一條切割道的切割。但是，這種加工方式一次只能加工一條切割道，存在效率低的不足。
[0006]針對這一不足，公開號為CN200510006286.5的發明專利提出了具有一對切削裝置的切削設備，該發明使用一對分別安裝在不同主軸的刀片進行切削加工，通過控制系統可選擇性的利用所述的一對切削刀片中的兩個切削刀片或其中一個切削刀來切削工件。但是這種切削設備使用兩個主軸來實現一對刀片的同時加工，設備較為復雜、成本較高，且刀片之間的距離較大，當分割預訂線間距較小時，將無法使用兩個刀片進行連續的切削加工，從而影響了效率。
【發明內容】
[0007]為了克服目前普通的半導體材料切削裝置一次只能加工一條切割道，加工效率不高的不足;而已有的技術方案又存在結構復雜、成本較高等不足，本發明提供一種多刀片分割裝置及分割方法，該多刀片分割裝置及分割方法不僅結構簡單、成本較低，而且多個刀片的距離可以設定為很小的數值，并可以實現連續的切削加工。本發明所采用的技術方案是:
[0008]多刀片分割裝置由法蘭底座緊固螺絲、墊圈、定位法蘭緊固螺母、定位法蘭、多個切削刀片、一個或多個調整墊圈、法蘭底座、主軸、工作盤、半導體器件、掩膜組成;法蘭底座通過法蘭底座緊固螺絲、墊圈與主軸連接在一起，法蘭底座具備一個切削刀片安裝面，將其中一個切削刀片安裝在所述法蘭底座的切削刀片安裝面上，在所述切削刀片外側安裝一個調整墊圈，在所述調整墊圈外側安裝有另一個切削刀片，在所述另一個切削刀片外側還可安裝另一個調整墊圈，依次類推可安裝多個切削刀片與調整墊圈；所述多個調整墊圈使得多個切削刀片之間留有一設定的間距值，在最后一個切削刀片外側安裝有定位法蘭，該定位法蘭通過定位法蘭緊固螺母與法蘭底座連接在一起，所述定位法蘭緊固螺母通過法蘭底座上的螺紋將所述定位法蘭壓緊在法蘭底座上，從而實現了設定距離的切削刀片組的安裝。
[0009]本發明通過更換不同厚度的調整墊圈，即可實現多個切削刀片之間距離的調整，從而使得多刀片分割裝置可以對不同間距的半導體材料進行切割。本發明的工作過程為:在加工前，先將法蘭底座安裝在主軸上，隨后將切削刀片組、第一調整墊圈安裝在所述法蘭底座上，隨后將定位法蘭安裝在所述最后一個切削刀片的外側，并使用定位法蘭緊固螺母將切削刀片組、第一調整墊圈壓緊在所述法蘭底座上，最后將墊圈安裝在所述法蘭底座外偵U，并通過法蘭底座緊固螺絲將法蘭底座壓緊在主軸上，并依靠主軸的錐度完成所述法蘭底座的定位;主軸通電旋轉，通過摩擦力帶動法蘭底座一齊旋轉，安裝在法蘭底座上的刀片也隨之旋轉；當主軸轉速達到設定的數值后，將切削刀片組對準切割道，通過機床的進給，即可進行切割。
[0010]使用所述多刀片分割裝置進行加工時，一般按照切削刀片數量的整數倍進行進給，當切割道的數量不為切削刀片數量的整數倍時，會出現最后余留的切割道數量少于切削刀片數量的情況，此時可將最外側的切削刀片對準最后一條切割道，使所述多刀片分割裝置完成最后一次切割時，最后余留的切割道有一些進行了兩次切割，余留的最后一條切割道只進行一次切割，從而完成所有切割道的切割而不損傷工作盤。
[0011]本發明的有益效果是:
[0012]可以一次切割多條切割道，提高了切割效率，且結構簡單，調整、安裝方便。
【附圖說明】
[0013]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步闡述。
[0014]圖1是本發明的裝配體爆炸圖。
[0015]圖2是本發明的總裝圖。
[0016]圖3是本發明一個實施例的縱剖面構造圖一。
[0017]圖4是本發明一個實施例的縱剖面構造圖二。
[0018]圖5是本發明另一個實施例的縱剖面構造圖。
[0019]圖6是本發明的定位法蘭緊固螺母外觀圖。
[0020]圖7是本發明的定位法蘭外觀圖。[0021 ]圖8是本發明的定位法蘭另一個外觀圖。
[0022]圖9是本發明的第一調整墊圈外觀圖。
[0023]圖10是本發明的法蘭底座外觀圖。
[0024]圖11是本發明的待切割半導體材料工作盤示意圖。
[0025]圖12是本發明的半導體材料切割過程示意圖。
[0026]圖中1.法蘭底座緊固螺絲，2.墊圈，3.定位法蘭緊固螺母，3-1.定位法蘭緊固螺母凹面，3-2.緊固孔，4.定位法蘭，4-1.定位法蘭配合孔，4-2.定位法蘭凹部I，4-3.定位法蘭凹部2，5.第二切削刀片，6.第一調整墊圈，6-1.第一調整墊圈凹部，7.第一切削刀片，8.法蘭底座，8-1.連接螺紋，8-2.臺肩，8-3.法蘭底座凹部，9.主軸，10.工作盤，11.半導體器件，12.掩膜，13.第三切削刀片，14.第二調整墊圈。
【具體實施方式】
[0027]下面參照附圖來說明本發明的一個實施方式。
[0028]如圖1所示的一種多刀片分割裝置裝配體爆炸圖，所述多刀片分割裝置由法蘭底座緊固螺絲(1)、墊圈(2)、定位法蘭緊固螺母(3)、定位法蘭(4)、多個切削刀片、一個或多個調整墊圈、法蘭底座(8)、主軸(9)、工作盤(10)、半導體器件(11)、掩膜(12)組成。
[0029]如圖11所示的待切割半導體材料安裝盤示意圖，所述待切割半導體材料安裝盤一般由掩膜(12)、工作盤(10)、待切割半導體材料組成，所述待切割半導體材料一般呈圓板形狀，其上布有加工呈格子狀的半導體器件(11)，將所述待切割半導體材料貼在所述掩膜
(12)上，即可將待切割半導體材料固定在所述工作盤(10)上，所述掩膜(12)通過膠水粘貼在所述工作盤(10)上。
[0030]如圖10所示，所述法蘭底座(8)為一中空的回轉體，該中空部位用于安裝法蘭底座緊固螺絲(I);所述法蘭底座(8)由三個臺階構成，最小的一個臺階上設有連接螺紋(8-1)，居中設有一臺肩(8-2)，該臺肩(8-2)用于安裝多個切削刀片及一個或多個調整墊圈；最大的一個臺階的端面上設有法蘭底座凹部(8-3)，該法蘭底座凹部(8-3)用于減小切削刀片
(7)與法蘭底座(8)的接觸面積，從而提高接觸精度并減小所述法蘭底座(8)的加工面積。
[0031]如圖9所示的調整墊圈，該調整墊圈為一對稱的圓環，其中空部分的直徑與所述法蘭底座(8)的臺肩(8-2)的直徑相對應，所述調整墊圈的端面上設有調整墊圈凹部(6-1)，該調整墊圈凹部(6-1)用于減小切削刀片與所述調整墊圈的接觸面積，從而提高接觸精度并減小所述調整墊圈的加工面積，所述調整墊圈具備多個規格，其厚度與切削刀片之間的間距大小相對應。
[0032]如圖7及圖8所示的定位法蘭(4)，該定位法蘭(4)為一帶有階梯孔的圓環，該階梯孔包括一個與所述臺肩(8-2)相配合的定位法蘭配合孔(4-1)及一個小孔，該小孔的孔徑比所述連接螺紋(8-1)的外徑略大，從而使得所述定位法蘭(4)能夠套在所述