CN1275746C - 刻线装置 - Google Patents

Abstract

一种刻线装置，其中夹具(20)可以转动地连接在主体(10)上。刻线工具(30)安装在夹具(20)的一端部上。板簧(16)固定在主体(10)上，接受板(26)固定在夹具(20)上，压力传动器(40)设置在此板簧(16)和接受板(26)之间。弹性常数小的板簧(50)的一端固定在夹具(20)上。在主体(10)上设有调节螺栓(60)。一旦使调节螺栓(60)的下端部(65)突出，该下端部(65)就按压板簧(50)，使其弯曲产生弹力。因此付与夹具(20)转动力，进而付与刻线工具(30)向工件施加按压荷重。

Description

刻线装置

技术领域

本发明涉及在平板形工件上刻线的刻线装置以及刻线系统。

背景技术

最原始的刻线装置具有夹具和圆盘状的刀具，刀具安装在夹具的下端，可以转动。刀具的边缘部锋利。通过该刻线装置当刀具被压于工件表面的状态下移动夹具，用刀具的边缘在工件表面刻线。

在上述装置，因为由刀具付与工件很强的按压荷重，所以工件在刻线的附近容易破损，很难形成整齐的刻线。在此，本申请人开发了特开平9-278473号的刻线装置。该装置具有：主体；板簧(弹性体)，一端连在主体上；压力传动器，其供给设在主体上的板簧振动能；刻线工具，其固定在板簧的另一端。该装置在使板簧变形的状态将刻线工具按压在工件上。在这个按压状态使主体沿着工件移动，同时驱动压力传动器，于是压力传动器的振动能量通过板簧传递到刻线工具，这样，刻线工具在工件表面上边移动边叩击工件，能够在工件上连续地产生垂直裂纹，进而能够形成刻线。

在上述装置，板簧的作用是在其端部保持刻线工具，付与刻线工具向工件施加按压荷重，将来自压力传动器的振动传递到刻线工具。

可是，在上述装置中因为板簧的作用大，所以不适宜对由硅片和半导体化合物等脆性材料制成的薄工件进行刻线。即，板簧承担着保持刻线工具和传达振动的功能，必须要加大弹性常数。因此，例如会对薄的工件加上过大的按压荷重。另外，刻线工具对工件的微小凹凸的追随性不好，按压荷重的变化大。另外，因为压力传动器的振动通过板簧传递到刻线工具，所以不能稳定地进行振动的传递。结果，该装置在薄工件上不能形成整齐的刻线。

另外，本申请人也开发了在特开2001-48562号公报上发表的刻线装置。该刻线装置的结构是用滑动机构导向、磁铁磁悬浮的同时，还弹性地支承包含主体、夹具、压力传动器等大的质量(重量)。但是，在该装置因为用很大的质量叩击工件，所以对工件的冲击过大。另外，为了保持大的质量，磁铁的弹力常数要增大，所以对工件的微小凹凸的追随性不好，按压荷重的变动大。结果，使用这些装置也不能在薄工件上形成整齐的刻线。

发明内容

为了解决上述课题，本发明的刻线装置具有：(a)主体；(b)夹具，其由主体支承可以转动；(c)刻线工具，其安装在夹具的一端部；(d)发生振动部件，其设在夹具上，通过夹具供给刻线工具振动能；(e)弹性体，其一端部固定在夹具上；(f)按压部件，其设在主体上，通过按压弹性体使其弯曲产生弹力。通过这样给与夹具转动力，进而付与刻线工具向工件施加按压荷重。

在上述结构中弹性体只承担付与刻线工具按压工件的按压荷重的作用，不承担保持刻线工具的作用和传递振动的作用。因此，可以减小弹性体的弹性常数并且可以减小按压荷重。另外刻线工具可以追随工件表面的微小的凹凸，可以减小按压荷重的变动。进而，来自振动发生部件的振动不通过弹性体，可以从夹具稳定地传递到刻线工具，更进一步，可以付与工件比较小的质量的冲击荷重。其结果，即使在薄工件的场合也能够形成整齐的刻线。

上述装置的一方式是在上述的主体和上述的夹具上分别设置互相对峙的接受部，上述发生振动部件设在这些接受部之间。因此，可以从振动发生部件将振动能量确实地供给刻线工具。

在上述的一方式中，在上述主体上设置补助弹性部件作为上述主体的接受部。这样，在刻线工具触压在工件上的状态，可以避免在工件上付与过大的按压荷重。

优选的是上述的补助弹性部件由板簧构成。这样，可以稳定地向刻线工具传递振动能。

在上述装置的另一方式，上述夹具具有第1夹具部分，其由上述主体支承并可以转动，和第2夹具部分，其由该第1夹具部分支承并可以转动，上述弹性体的一端部固定在上述第1夹具部分上，上述刻线工具安装在上述第2夹具部分的一端部，在上述第1夹具部分和第2夹具部分上，分别安装互相对峙的接受部，在这些接受部之间设置上述发生振动部件，通过第2夹具部分将该发生振动部件的振动能供给上述刻线工具。

用上述另一方式的结构也可以获得与上述第1方式同样的作用效果，同时还可以得到如下的作用效果。即，因为振动发生部件配置在第1，第2夹具的接受部之间，不论在何种状况，也不会影响弹性体的弹力和刻线工具向工件的按压荷重之间的关系，可以得到优选的按压荷重。

在另一方式，优选的是在上述第1夹具部分设置预压部件，该预压部件从上述第2夹具部分的对第1夹具部分的转动中心看，配置在上述发生振动部件的相反侧上，通过付与上述第2夹具部分转动力，付与上述发生振动部件预压，作为压缩力。由此，发生振动部件可以稳定地供给第2夹具部分以及刻线工具振动能量。

在本发明装置优选的是上述按压部件由可以调节尖端部的突出量的调节螺栓构成，该调节螺栓的尖端部触碰在上述弹性体上。通过这样构成，通过调节调节螺栓的尖端部的突出量，可以调节弹性体的弹力，进而可以调节刻线工具向工件的按压荷重，因此，可以根据工件的厚度和材质进行最适宜的刻线。

更为优选的是在上述夹具上设置触接部，该触接部从上述夹具的对主体的转动中心看，配置在上述刻线工具的相反侧，在上述主体上设置荷重检测部件，其检测来自该触接部的荷重。根据该构成，通过荷重检测部件检测从触接部所接受的荷重，可以正确地预测并且调节上述刻线工具向工件的按压荷重。

优选的是以上述夹具相对主体的转动中心为基准，包含上述夹具的转动系统的一侧的质量与其重心距转动中心距离的积大约等于另一侧的质量与其重心距转动中心距离的积。通过该构成，可以去除夹具对刻线工具向工件的按压荷重的影响。

在上述的全部的方式中，优选上述的弹性体是板簧，由此，可以更稳定地向刻线工具供给按压荷重，使刻线工具能够确实地追随工件表面的微小凹凸。

附图说明

图1是包含成为本发明第一实施例的刻线装置的刻线系统的纵向剖面图。

图2是同刻线装置的图1中的II-II箭头方向剖面视图。

图3是成为本发明的第2实施例的刻线装置的纵向剖面图。

图4是同刻线装置的图3中的IV-IV箭头方向剖面视图。

具体实施方式

以下，参照图1，图2说明本发明的第1实施例的刻线系统。刻线系统具有：刻线装置1；工件台2，其具有装载工件W的水平的并且平滑的保持面2a；移动机构3，其移动刻线装置1。

概略地说明，上述刻线装置具有：主体10；夹具20，其由该主体10支承可以转动；刻线工具30，其安装在夹具20上；压力传动器40(发生振动部件)，其供给夹具20振动能量；板簧50(弹性体)，其安装在夹具20上；调节螺栓60(按压部件)，其调节板簧50的弹力。

以下，参照水平X轴(和保持面2a平行，在图1中向左右方向延长的轴)，水平Y轴(和X轴直交，和保持面2a平行的轴)，垂直Z轴(和保持面2a直交的轴)详细地说明刻线装置。上述主体10具有：水平基板11，其在X轴方向延伸和上述保持面2a平行；支承部12，其设在该基板部11的中间位置的下面。如图2所示，该支承部12在Y方向延伸，在其两端有一对轴承13。另外，在基板部11的右端部的下面设有载荷计15(检测荷重部件)，在左端部的上面设板簧16(补助弹性部件)，该板簧16向左方水平延伸，然后直角向下折，然后再直角向右折。该板簧16的下侧的水平部16a，成为上述压力传动器40的接受部。

上述夹具20具有在X方向延伸的第1部21和在Y轴方向延伸的第2部22，成为十字形。这些第1部21、第2部22下方开放形成中空，并且为了减轻重量，第1部21上形成多个没作图示的孔。

轴23在Y轴方向延伸，贯通在上述夹具20的第2部22的两端部上，用没作图示的螺栓等固定，轴23的两端部成尖状从第2部22突出，由上述轴承13支承可以转动。其结果，夹具20以轴23为转动中心，由主体10支承可以转动。

在上述夹具20的右端部安装螺栓25，该螺栓25的头部是触接部25a，与上述载荷计15碰接。

在上述夹具20的左端部的上面搭设着接受板26(夹具20的接受部)，上述压力传动器40其下端固定在接受板26上，其上端固定在板簧16的下侧水平部16a上，板簧16安装在上述主体10上。

在上述夹具的左端部上设有保持机构35，该保持机构35保持上述刻线工具30。刻线工具30成棒状其下端尖锐。在该刻线工具30的尖端安装钻石粒。根据工件W的材质，保持机构35可以调节刻线工具30的倾斜角度。

在上述夹具20的下面，在从上述轴23(转动中心)向右偏离的位置，通过螺栓55固定沿X轴方向细长的板簧50的右端部。另外，在主体10上设有调节螺栓60(按压部件)，该调节螺栓60的下端部65(尖端部)贯通在夹具20的第1部21的从轴23向左方偏离的位置上形成的孔21a，从夹具20的下面突出，接触板簧50上，按压该板簧50，可以使其弹性弯曲。由上述说明可知，板簧50的固定点和按压点从夹具20的转动中心看，位于相反侧的位置。

通过转动调节螺栓60的操作环61可以调节下端部65从夹具20的下面的突出量。在下端部65的突出量是零的状态，板簧50的弯曲量是零，其接触第1部21的下面，随着下端部65的突出量增大，板簧50的弯曲量增大。

上述的板簧16如下所述，为了将压力传动器40的振动传递到夹具20上其弹性系数充分大。板簧50比板簧16的弹性常数小。

在本实施例实施例，在包含上述夹具20的转动系统中从夹具20的转动中心向左侧的部位(包含刻线工具30、保持机构35等的附属部件)的质量W1和其重心距转动中心距离D1的积W1×D1大约等于从转动中心向右侧的部位(包含螺栓25、55等附属部件)的质量W2和其重心距转动中心距离D2的积W2×D2。

另外，夹具20能够以轴23为中心转动，但是该转动区域微小，即，因为夹具20的左端部利用压力传动器40和板簧16连接在主体10上，所以夹具20的大的转动受到限制。

其次说明上述结构的刻线系统的作用。在刻线装置1离开工件的状态，因为夹具20通过压力传动器40和板簧16连接在主体10的左端部，所以夹具20维持静止状态。在下端部65的突出量是零，板簧50的弯曲度是零的状态，载荷计15的检测荷重是初值(例如是零)。

一旦调节螺栓60的下端部65从夹具20的下面突出，板簧50就弯曲，随着突出量增大，板簧50的弯曲度增大，由于弯曲的板簧50的弹力，在夹具20上付与在图1中的反时针方向的转动力。在该状态由板簧16和载荷计15阻止夹具20，负担荷重。从而载荷计15检测出对应弯曲的板簧50的弹力的荷重。操作者边看该载荷计15检测的荷重，边调节调节螺栓16的下端部65的突出量，调节板簧50的弹力。

然后，驱动连接主体10的移动机构3，使刻线装置1下降，配置刻线工具30的尖端在离开工件W的边缘，并且位于工件W的上面微量距离(例如数微米)的位置。在该状态，向右方(刻线工具30的倾斜方向)移动刻线装置1，使刻线工具30的尖端触压在工件W的上面。在该触压状态刻线工具30通过产生于板簧50的弹性力的按压荷重对工件按压，在上述刻线工具30触压在工件W的前和后，因为刻线工具30对主体10的变位量很微小，所以板簧16几乎没有变形，因此，上述刻线工具30的按压荷重不受该板簧16的弹性力的影响。另外，在上述刻线工具30的尖端刻入工件W的场合，上述刻线工具30对主体10的变位量更小。

在上述的状态，驱动移动机构3，向右方(刻线工具30的倾斜方向)移动刻线装置1，同时驱动压力传动器40产生振动，于是该振动通过夹具20传递到刻线工具30上。结果，刻线工具30每隔微小的间隔叩击工件W，形成连续的垂直裂纹，即，形成刻线。

上述的板簧50不承担保持刻线工具30的机能，也不承担传递压力传动器40的振动的机能，只承担在刻线工具30上付与按压荷重的机能。因此，可以减小上述板簧50的弹性常数，在对上述的硅片和化合物半导体等的薄的工件刻线的场合，能够容易减小上述刻线工具30对工件W的按压荷重。另外，因为可以将板簧50的弹性常数设定为小，刻线工具30追随工件W表面微小的凹凸没有弹跳，可以抑制按压荷重的变动。进而，在冲击工件W时主体10的质量不起作用，只是夹具20以及安装在该夹具20上的刻线工具30等附属物的质量起作用，并且通过该夹具20轻量化，可以减小每1次的冲击荷重。并且还有，因为包含夹具20的转动系统获得了转动中心左右的平衡，所以夹具20的自重也不会影响刻线工具30对工件W的按压荷重。结果，可以进行稳定的刻线，即使工件薄也可以划出整齐的刻线。

移动机构3使刻线装置1转动90°，在Y轴方向也可以形成同样的刻线。此时，和上述相同地沿着工件W的面，向刻线工具30倾斜的方向移动刻线装置1。

其次，参照图3、图4说明本发明的第2实施例的刻线系统。在第2实施例中，在与第1实施例对应的构成部分在图中付与同一个号码，省略其详细的说明。另外，关于工件台2和移动机构3因为和第1实施例相同，省略图示。在图中省略主体10的基板部11，只表示支承部12。

在第2实施例的刻线装置1′，代替第1实施例的夹具20，使用夹具20′，其具有互相不同的第1夹具部分20A和第2夹具部分20B。第1夹具部分20A和第1实施例的夹具20相同，在主体10上通过轴23支承并可以转动。在第1夹具部分20A的平板部，由该转动中心向右侧，安装板簧50，同时在右端部安装螺钉25作为载荷计15的触接部，进而，在第1夹具部分20A的平板部由上述转动中心向左侧，形成贯通调节螺栓60尖端部的孔21a。

上述第2夹具部分20B成上部开口的箱形，由上述第1夹具部分20A支承并可以转动。如果详细说明，则在第1夹具部分20A的左端部的两侧壁上，设有一对轴承24，这些轴承24支承与上述轴23平行的轴27(转动轴)并可以转动。该轴27贯通第2夹具部分20B的两侧壁，固定在两侧壁。

在上述第2夹具部分20B的左端部上，安装刻线工具。在上述第2夹具部分20B的转动中心(轴27)和刻线工具之间的位置，配置压力传动器40。如果详细说明，则在第2夹具部分20B的底壁上形成凹部28(第2夹具部分的接受部)，在该凹部28内嵌入压力传动器40的下端部。螺栓29(第1夹具部分的接受部)垂直地拧入第1夹具部分20A的平板部的左端部，该螺栓29的下端与压力传动器40的上端相接触。

从上述第2夹具部分20B的转动中心(轴27)看，预压机构70被配置在压力传动器40的相反侧，即在轴23、27之间。该预压机构70具有：预压螺栓71(预压部件)，其垂直地拧入第1夹具部分20A的平板部内；蝶形弹簧72(弹性部件)，其位置介于该预压螺栓71的下端和第2夹具部分20B后壁的上面之间。

由于拧入上述预压螺栓71，通过蝶形弹簧72在第2夹具部分20B上产生图3中顺时针方向的转动力，第2夹具部分20B将压力传动器40按压在第1夹具部分20A的螺栓29上。因此，付予压力传动器40预压。其结果，压力传动器可以输出稳定的振动。通过调节预压螺栓71的拧入量，可以调节上述预压。虽然通过蝶形弹簧72可以微调对压力传动器40的预压，但是也可以去掉该蝶形弹簧72。另外，代替蝶形弹簧72也可以使用钢球作为弹性部件。钢球也可能有几微米的弹性变形。

在本实施例，在包含上述第1夹具部分20A、第2夹具部分20B的转动系统中，由第1夹具部分20A的转动中心向左侧的部位(包含刻线工具30，保持机构35等附属机构)的质量和其重心距转动中心距离的积大约等于由转动中心向右侧的部位(包括螺栓25、55等附属部件)的质量和其重心距转动中心距离的积。

说明上述结构的刻线装置1′的作用。在刻线装置1′离开工件W的状态，通过板簧50的弹力付与包含第1夹具部分20A、第2夹具部分20B的转动系统向反时针方向的转动力，因其受到载荷计15的阻止，所以维持静止状态。

然后，驱动移动机构使刻线装置1′下降，配置刻线工具30的尖端在离开工件W的边缘并且位于距工件的上面微量距离(例如数微米)的位置。在该状态下，移动刻线装置1′使刻线工具30的尖端触压在工件W的上面。在该触压状态下，刻线工具30通过产生于板簧50的弹力的按压荷重对工件W按压。在上述刻线工具30触压工件W的前和后，刻线工具30对主体10变位，与其相应地板簧50的弹力增大一些，但是只要是由板簧50的弹力产生的按压荷重就能够付与刻线工具30。对应上述变位的板簧50的弹力的增大部分也计算入由载荷计15检测出的荷重内，因此，可以正确地计算出按压荷重。另外，该增加部分很微小也可以忽略不计。

在上述状态，驱动移动机构3，向右方(刻线工具30的倾斜方向)移动刻线装置1，同时驱动压力传动器40产生振动，于是该振动通过第2夹具部分20B传递到刻线工具30。其结果，刻线工具30以微小间隔叩击工件W，形成连续的垂直裂纹，即刻线。上述振动也向第1夹具部分20A的方向传递，但是第1夹具部分20A的质量比第2夹具部分20B大，所以其传递量小。

上述刻线装置1′的其它的作用和第1实施例的刻线装置1相同，省略说明。

本发明不只局限于上述实施例，可以采用各种方式。例如，在第1实施例的夹具20或者第2实施例的第1夹具部分20A上沿其长方向形成多个螺纹孔，对应工件W的材质和厚度改变板簧50的固定点，也可以以此来改变弹性常数。

第1实施例的主体和夹具的形状也不只限于该实施例，例如，具有水平部和直立部呈L字形，载荷计设置在主体的直立部，触接部设在夹具的直立部也行。关于第2实施例的主体以及第1夹具部分也同样。

在第1实施例，板簧16以及压力传动器接近夹具的转动中心也行。该场合可以省略板簧16。

移动机构也可以使工件台相对主体移动。

本发明的刻线装置也可以应用于比较厚的工件。

根据以上说明的本发明，即使在薄工件的场合也可以形成整齐的刻线。

Claims (10)

1.一种刻线装置，其特征在于，包括：

(a)主体；

(b)夹具，其由主体支承可以转动；

(c)刻线工具，其安装在夹具的一端部；

(d)发生振动部件，其设在夹具上，通过夹具供给刻线工具振动能；

(e)弹性体，其一端部固定在夹具上；

(f)按压部件，其设在主体上，通过按压弹性体使其弯曲产生弹力，通过这样付与夹具转动力，进而付与刻线工具向工件施加按压荷重。

2.如权利要求1所述的刻线装置，其特征在于，在上述主体和上述夹具上，分别设置互相对峙的接受部，上述发生振动部件设在这些接受部之间。

3.如权利要求2所述的刻线装置，其特征在于，在上述主体上设置补助弹性部件作为上述主体的接受部。

4.如权利要求3所述的刻线装置，其特征在于，上述补助弹性部件是板簧。

5.如权利要求1所述的刻线装置，其特征在于，上述夹具，具有由上述本体支承并可以转动的第1夹具部分和由该第1夹具部分支承并可以转动的第2夹具部分，上述弹性体的一端部固定在上述第1夹具部分上，上述刻线工具安装在上述第2夹具部分的一端部，在上述第1夹具部分和第2夹具部分上，分别安装互相对峙的接受部，在这些接受部之间设置上述发生振动部件，通过第2夹具部分将该振动发生部件的振动能供给上述刻线工具。

6.如权利要求5所述的刻线装置，其特征在于，在上述第1夹具部分设置预压部件，该预压部件从上述第2夹具部分的相对第1夹具部分的转动中心看，配置在上述发生振动部件的相反侧上，通过付与上述第2夹具部分转动力，付与上述发生振动部件预压，作为压缩力。

7.如权利要求1所述的刻线装置，其特征在于，上述按压部件由可以调节尖端部突出量的调节螺栓构成，该调节螺栓的尖端部碰触上述弹性体。

8.如权利要求7所述的刻线装置，其特征在于，在上述夹具上设置触接部，该触接部从上述夹具相对主体的转动中心看，配置在上述刻线工具的相反侧，在上述主体上设置荷重检测部件，其检测来自该触接部的荷重。

9.如权利要求1所述的刻线装置，其特征在于，以上述夹具相对主体的转动中心为基准，包含上述夹具的转动系统的一侧的质量与其重心距转动中心距离的积大约等于另一侧的质量与其重心距转动中心距离的积。

10.如权利要求1所述的刻线装置，其特征在于，上述的弹性体是板簧。

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