DE4411730C1 - Zentrier- und Fixiervorrichtung für Trennschleifblätter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrier- und Fixiervorrichtung für Trennschleifblätter für Trennschleifmaschinen.

Zum Vereinzeln von elektronischen Bauelementen (Chips) nach dem Abschluß der Vorderseiten- bzw. Rückseiten-Beschichtung eines Wafers werden die Chips auseinandergesägt. Dies ge­ schieht durch Trennschleifmaschinen mit einer entsprechenden Trennschleifscheibe, die an ihrem äußeren Umfang einen Schneidkörper aufweist, der Diamantkörner oder Splitter mit einer Korngröße von ca. 2 bis 6 µm als eigentliche Schnitt­ elemente besitzt. Diese Diamantkörner sind galvanisch in einem relativ duktilen Metall gebunden. Der Schnittkörper ist auf einem Träger befestigt, der in der Regel aus Aluminium besteht und scheibenförmig ausgebildet ist. Der Schneidkörper oder Schleifbelag ist auf diesem aufgewachsen und steht radial etwa 700 µm nach außen vor. Die Sägeblattdicke kann zwischen 20 und 100 µm liegen. Dabei sind in einkristallinen Siliziumwafer Schnittlinien mit einer Breite von ca. 25-100 µm und mit Schnittiefen von 180-1000 µm möglich. Die 2′′- Trennblätter werden vertikal auf einem Flansch justiert und fixiert und arbeiten üblicherweise mit Umdrehungszahlen von 20 000 bis 60 000 U/min. Dies entspricht einer Schnittge­ schwindigkeit von ca. 50-150 m/s. Eine hierzu passende maximale Vorschubgeschwindigkeit liegt bei 60 mm/s. Diese Sägeblätter (Dicing Blades) sind international standardisiert und können von unterschiedlichen Firmen bezogen werden.

Mit einem Trennschleifblatt kann eine Schnittlänge von ca. 1700 bis 2000 m bei einer Schnittiefe von 180 µm und bei 18 MΩ im destillierten Wasser bewältigt werden. Dies be­ trifft insbesondere die Schnittvorgänge, bei denen die gesam­ te Waferstärke durchtrennt wird. Gerade hierbei müssen die Trennschleifscheiben innerhalb der Zentrier- und Spannvor­ richtung, in oder über die sie betrieben werden, leicht austauschbar sein.

Bisher wird als Zentrier- und Spannvorrichtung ein zylinder­ förmiger Flansch mit einem Durchmesser von ca. 19 mm verwen­ det, auf dem das genormte Trennschleifblatt mit einer zentra­ len Bohrung aufgesteckt wird. Mit einem Gegenflansch und einer Kontermutter wird die Anordnung auf einer zentralen Schraube fixiert. Der Flansch ist in Richtung auf die An­ triebswelle mit einem Zentrierkonus versehen, so daß der Flansch bezüglich der Antriebswelle zentriert ist. Die Zen­ trierung des Trennschleifblattes relativ zu dem Flansch geschieht jedoch über die Übergangs- bzw. Spielpassung zwi­ schen Trennschleifblatt und Flansch bzw. zentraler Schraube des Flansches. Hierbei liegen beispielsweise Toleranzen bis 0,02 mm vor. Direkt damit verbunden ist ein Höhenschlag (radiale Schwingungsamplitude) des Trennschleifblattes. Außerdem besteht bei Verschmutzung der Flanschanschlagsfläche für das Trennschleifblatt und der Zylinderführungsfläche zum Aufschieben des Trennschleifblattes die Gefahr der Verkip­ pung. Hierdurch werden Taumelbewegungen des Trennschleifblat­ tes bewirkt. Die Folge ist ein höherer Kerf (Breite des Trennschlitzes), Front- und Rückseiten-Shipping (muschelförmige Abschuppung), sowie Microrisse im Wafer. Zur Vermeidung des Höhenschlages, der 10 µm und mehr betragen kann, wird von den Anlagenherstellern vor dem Einsatz eines neuen Trennschleifblattes ein sogenanntes Dressing (Zustellung) empfohlen. Dabei wird das radiale Vorstandsmaß um mehrere 10 µm reduziert. Dies vermindert oder beseitigt den Höhenschlag, erniedrigt jedoch die Standzeit des Trenn­ schleifblattes wesentlich und führt zu größeren Stillstand­ zeiten der Anlagen durch den Zustellungsvorgang. Eine Verbes­ serung der radialen Justage während der Fixierung des Trenn­ schleifblattes ist mit dem Welle-Bohrungs-Prinzip nicht möglich. Eine hochgenaue Passung kann nicht verwendet werden, um beim Abziehen ein Verklemmen des Trennschleifblattes zu vermeiden. Die insgesamte Zielrichtung besteht in der Erhö­ hung der Standzeit der Trennschleifblätter. Rüstzeiten sollen minimiert werden. Ein zu großes Spiel in der Passung Welle- Bohrung vermindert die Qualität des Schnittvorganges bzw. erhöht die Rüstzeiten durch den notwendigen Zustellungsvor­ gang.

Aus der deutschen Patentschrift DE 42 13 816 ist eine Vor­ richtung zum Aufspannen eines Rotationswerkzeuges auf eine Spindel mit einem das Rotationswerkzeug aufnehmenden Werk­ zeugträger bekannt. Darin steht das Problem der reproduzier­ baren Aufspannung von Rotationswerkzeugen im Vordergrund. Der Werkzeugträger bildet darin mit dem Rotationswerkzeug eine Einheit. Diese Einheit kann über Spannelemente auf eine Spindel aufgespannt werden, wenn sie mittels der Kugel-Boh­ rungs-Führung zentral aufgesetzt worden ist.

Dadurch, daß der Werkzeugträger mit dem daran befestigten Rotationswerkzeug eine Einheit bildet, das heißt der Werkzeugträger mit dem Werkzeug auch nach dem Abspannen verbunden bleibt und die radiale Ausrichtung dieser Einheit beim Aufspannen auf die Spindel durch das Einpressen der Kugel in die Buchse erfolgt und die axiale Ausrichtung durch Plananlage mit Hilfe der Planflächen gegeben ist, wird ein hohes Maß an Reproduzierbarkeit beim Wiederaufspannen erreicht. Wegen dieser großen Reproduzierbarkeit ist beispielsweise beim Einsatz von Schleifscheiben ein Abrichtprozeß nur noch vor dem erstmaligen Einsatz der Schleifscheibe notwendig.

Durch das Anbringen von Markierungen auf der Einheit Werkzeugträger/Rotationswerkzeug einerseits und der Spindel bzw. Buchse andererseits, kann zudem eine Ausrichtung der Einheit zur Spindel immer winkeltreu erfolgen, wodurch eine weitere Steigerung der Repro­ duzierbarkeit beim Wiederaufspannen bewirkt wird.

Diese Vorrichtung aus dem Stand der Technik ermöglicht zwar eine reprodu­ zierbare Aufspannung eines Rotationswerkzeuges, erfordert jedoch beim erstmaligen Einspannen des Ratationswerkzeuges in den Werkzeugträger einen Abrichtvorgang und desweiteren Ausrichtvorgänge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrier- und Fixiervorrichtung für eine Trennschleifscheibe zur Montage auf einer Antriebswelle bereitzustellen, die die vorgenannten Nachteile beseitigt.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht durch den Gegenstand des Anspruches 1.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch die Verwendung einer im Flansch, d. h. im Zentrierflansch, axial federnd und radial in einer Bohrung im Zentrierflansch füh­ rend gelagerten Kugel, die in Richtung auf das Sägeblatt federnd angedrückt wird, die radiale Positionierung des Trennschleifblattes bei der Montage deutlich vereinfacht wird. Der axiale Anschlag des Trennschleifblattes erfolgt wie bisher durch Anschlag an dem Zentrierflansch, der seinerseits relativ zur Antriebswelle zentriert ist. Die Fixierung des Trennschleifblattes geschieht durch einen Gegenflansch und eine Kontermutter, wobei sämtliche Bauteile auf einer zentra­ len Schraube aufgereiht sind. Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß die Passung gleich Null ist und die Monta­ ge des Trennschleifblattes, sowie die Demontage, vereinfacht werden. Damit ist die Gefahr der Verkantung und des erhöhten Verschleißes des Trennschleifblattes ausgeräumt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dem Unteranspruch zu entnehmen.

Im folgenden wird anhand der schematischen Figur eine Kon­ struktionsform der Zentrier- und Fixiervorrichtung beschrie­ ben:

Die Figur zeigt ein Trennschleifblatt 1, das zwischen einem Zentrierflansch 2 und einem Gegenflansch 3 eingespannt ist. Der Zentrierflansch 2 ist relativ zur Antriebswelle 8 über entsprechende Konusflächen zentriert. Auf einer Zentral­ schraube 4 der Antriebswelle 8 sind Zentrierflansch 2, Trenn­ schleifblatt 1, Gegenflansch 3 und Mutter 5 hintereinander aufgereiht. Die Kugel 7 mit einer zentralen Durchgangsbohrung wird in einer im Zentrierflansch 2 zentral positionierten Bohrung 10 mit Passung Null geführt und durch die Feder 6 in Richtung auf das Trennschleifblatt 1 federnd angedrückt. Die zentrale Bohrung innerhalb der Kugel 7 dient zur Durchführung der Zentralschraube 4. Die Feder 6 ist als Schraubenfeder ausgebildet.

Bei der Montage des Trennschleifblattes 1 geschieht dessen Zentrierung relativ zum Zentrierflansch 2 über den Kontakt der Oberfläche der Kugel 7 mit dem Rand der zentralen Bohrung 11 im Trennschleifblatt 1. Der mittels der Kontermutter 5 an das Trennschleifblatt 1 angedrückte Gegenflansch 3 sorgt für die entsprechende Fixierung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, Trennschleif­ blätter mit verschieden großen zentralen Bohrungen bzw. Bohrungstoleranzen zu verwenden. Durch die Verwendbarkeit von Norm- bzw. Standardteilen, wie beispielsweise Spiralfedern und Wälzlagerkugeln) ist diese konstruktive Lösung kostengün­ stig. Die Vorrichtung kann unabhängig von dem verwendeten Trennschleifmaschinen-Typ eingesetzt werden.

Durch die Ausbildung des Zentrierflansches 2 mit der radial umlaufenden Nut 9 wird dessen Konstruktion leichter und geringfügig federnd.

Claims (2)

1. Zentrier- und Fixiervorrichtung für Trennschleifblätter, zu deren Zentrierung und Fixierung relativ zu einer Antriebswelle (8) einer Trennschleifmaschine mit einer Kegel- Kegelzentrierung und einer Kugel-Buchse-Führung zwischen dem Ende der Antriebswelle (8) und dem Sägeblatt, und einem Flansch und einem Gegenflansch (2; 3) zur Befestigung des Sägeblattes, wobei der Flansch als Zentrierflansch (2) ausge­ bildet ist, der mit dem Ende der Antriebswelle (8) über die Kegel-Kegelzentrierung zusammenwirkt, an seinem gegenüberlie­ genden Ende einen Anschlag für das Sägeblatt aufweist und eine zentrale Bohrung (10) für die Kugel-Buchse-Führung beinhaltet, innerhalb der die Kugel (7) axial federnd ver­ schiebbar und paßgenau gelagert ist und mittels der Feder (6) an eine zentrale Bohrung des Sägeblattes andrückbar ist, und der Zentrierflansch (2), das Sägeblatt und der Gegenflansch (3) hintereinander auf einer Zentralschraube (4) der An­ triebswelle (8) angeordnet und befestigt sind, so daß das Sägeblatt bei der Montage durch den Kontakt seiner zentralen Bohrung zur Oberfläche der Kugel (7) relativ zum Zentrier­ flansch (2) zentrierbar und mittels des Gegenflansches (3) fixierbar ist.

2. Zentrier- und Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Zentrierflansch (2) an seiner dem Trennschleifblatt (1) zuge­ wandten Stirnseite zwischen äußerem Umfang und zentraler Bohrung eine radial umlaufende Nut (9) aufweist.