JP2003200387A - 超音波切断装置及び切断ツール - Google Patents

超音波切断装置及び切断ツール

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JP2003200387A
JP2003200387A JP2001397268A JP2001397268A JP2003200387A JP 2003200387 A JP2003200387 A JP 2003200387A JP 2001397268 A JP2001397268 A JP 2001397268A JP 2001397268 A JP2001397268 A JP 2001397268A JP 2003200387 A JP2003200387 A JP 2003200387A
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JP
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blade
cutting tool
resonator
cutting
cut
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JP2001397268A
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Shigeru Sato
茂 佐藤
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Altecs Co Ltd
Original Assignee
Altecs Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 切断幅の縮小化を図る。 【解決手段】 搭載台2の上に切断対象部品25を搭載
した後、モータ4を一方向に回転駆動することによっ
て、ねじ棒5aが回転し、支持機構6が下降する一方、
振動子17で発生した超音波振動に共振器15や切断ツ
ール21及びブレード23を共振させておき、搭載台2
が実線示位置から仮想線示位置の方向に横移動すると、
その状態において、ブレード23の下部が搭載台2の上
の切断対象部品25に接触して切断対象部品25をブレ
ード23からの超音波振動で切断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハ、金、
銀、アルミニウム、半田、銅などの粘りのある柔らかい
もの、セラミックス、ガラス、石英、シリコン、フェラ
イトなどの硬くて脆いもの、回路基板、合成樹脂と金属
とよりなる積層構造となっているもの、無機質と金属と
合成樹脂とよりなる設層構造となっているものなどの切
断対象部品を超音波振動で切断する超音波切断装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】特開2001−162493号公報には
円板状の切断ツールに超音波振動を与えるとともに回転
駆動しさらに直線移動させることによって、切断対象部
品を丸鋸で切断するような格好で切断する装置が開示さ
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来例は
切断ツールを回転駆動する構造であるため、切断ツール
のブレードが回転しつつ左右に振れ易く、ブレードが左
右に振れると、切断幅が広くなることは否めない。
【0004】そこで、本発明は切断対象部品を超音波振
動する切断ツールで切断対象部品をブレードの厚さと同
じ切断幅で切断することができる超音波切断装置を提供
するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波切断
装置にあっては、装置本体の下部に設けられた切断対象
部品を載せる搭載台と、装置本体の上部に設けられた昇
降機構と、昇降機構に取り付けられたホルダーと、ホル
ダーに取り付けられた共振器と、共振器の上端に結合さ
れた振動子と、共振器の下端に結合された切断ツール
と、切断ツールの下端に設けられたブレードとを備えた
ことによって、搭載台の上に切断対象部品を載せた後、
昇降機構でブレードを下降し、例えばその過程におい
て、振動子で発生した超音波振動に共振器や切断ツール
及びブレードを共振させることによって、ブレードの下
部が搭載台の上の切断対象部品に接触して切断対象部品
を切断することができる。また、本発明に係る超音波切
断に用いる切断ツールにあっては、共振周波数の1/2
波長の長さまたは1/2波長の整数倍の長さを有すると
ともに下端に直線状のブレードを備え、ブレードの下部
が一側から他側に行くに従って徐々に突出する三角形状
に形成されたことによって、ブレードの下部が切断対象
部品に一部分から接触して徐々にその接触面積を増やす
ように切断対象部品を切断するので、ブレードの下部の
全部が一緒に切断対象部品に接触する場合に比べ、切断
を適切に行うことができる。また、本発明に係る超音波
切断に用いる切断ツールにあっては、共振周波数の1/
2波長の長さまたは1/2波長の整数倍の長さを有する
とともに下端に直線状のブレードを備え、ブレードの下
部が両側から内側に行くに従って徐々に突出する三角形
状に形成されたことによって、搭載台の直線的な横移動
による1往復で2回の切断を行うことができる。
【0006】
【発明の実施の形態】図1及び図2は第1実施形態であ
って、図1は超音波切断装置を模式的に示し、図2は切
断ツール21の外観を示す。
【0007】図1を参照し、超音波切断装置について説
明する。超音波切断装置は装置本体の定盤1上に搭載台
2を図1の右から左へ、右から左へというように直線的
に横移動可能に備え、定盤1より立設された支持台3に
組み付けられた昇降機構のモータ4を配置し、モータ4
で回転するねじ棒5aの下端にはモータ4の動作で昇降
する支持機構6を備える。ねじ棒5aに嵌め込まれたナ
ット5bは上壁7に固定的に設けられる。ねじ棒5aと
ナット5bとがボルト・ナット機構を構成する。ナット
5bは上壁7に形成されたねじ孔でもよい。搭載台2は
定盤1に図外のXY駆動機構で1つの平面内をX方向ま
たは図外のY方向(図1の紙面の表裏方向であり、X方
向と直交する方向)に直線的に横移動可能に取り付けら
れるとともに図外のθ駆動機構で搭載台2の中心を中心
として1つの平面内で回転し得るように取り付けられ
る。支持機構6はねじ棒5aに回転可能に連結された上
壁7と、上壁7に取り付けられた左右一対のガイドマス
ト8と、ガイドマスト8を上下方向にがたつくことのな
いよう誘導するように摺接係合するとともに支持台3に
取り付けられたガイドレール9と、ガイドマスト8の下
端に取り付けられたホルダー10とを備える。ガイドマ
スト8は上壁7に対しねじ棒5aより左右に等距離で振
り分けられた位置に配置される。ホルダー10はねじ棒
5aと同軸状に形成された貫通孔11の直径を可変にす
るための割溝12と、割溝12周りのホルダー10の一
方から割溝12を経てホルダー10の他方に装着された
ボルト13とを備える。そして、共振器15の支持部1
6がホルダー10の貫通孔11に上方または下方より挿
入された状態で、ボルト13が締結されることによっ
て、貫通孔11の直径が縮小し、ホルダー10が支持部
16を把持して共振器15を支持する。
【0008】共振器15は良好な音響特性を有するチタ
ンなどのような金属にて振動子17から出力された超音
波振動と所定の共振周波数で共振する棒状になってい
る。共振器15の上下方向の長さは例えば共振周波数の
1/2波長であって、共振器15の上下端は最大振動振
幅点となり、共振器15の中央の最小振動振幅点におけ
る共振器15の外側面より支持部16が突出する。共振
器15の上端には振動子17の最大振動振幅点である出
力端が図外の無頭ねじで同軸上に結合される。共振器1
5の下端には切断ツール21が図外の無頭ねじで同軸上
に結合される。
【0009】図2にも示すように、切断ツール21は良
好な音響特性を有するアルミニウムよりなる角棒状であ
って、切断ツール21の上下方向の長さは共振器15か
ら入力される超音波振動に共振する共振周波数の1/2
波長であって、切断ツール21の上下端は最大振動振幅
点になっている。切断ツール21の下端には横方向に細
長い突起22を備え、突起22にはダイヤモンドを主成
分とするブレード23を備える。ブレード23の下部は
突起22からの突出量が一側から他側に行くに従って徐
々に多くなる三角形になっているとともに矢印Zで示す
方向に振動する。切断ツール21の上端中心部には無頭
ボルトを締結するためのねじ孔24を備える。
【0010】切断用ツールの製造方法について詳述する
と、アルミニウムよりなる共振器15の初期形状を作
る。この初期形状はブレード23以外の突起22及びね
じ孔24を備える。次に、共振器15の突起22を除い
た部分をマスキング部材で被覆する。その後、マスキン
グ部材で被覆された共振器15をメッキ槽に入れてダイ
ヤモンドのブレード23を突起22に成長させる。メッ
キ槽には硫酸ニッケル溶液とダイヤモンド粉末とが混合
されたメッキ液が満たされており、突起22のブレード
23成長部以外の部分にはメッキ用電極の正極が接続さ
れ、メッキ用電極の負極がメッキ槽に接続される。そし
て、マスキング部材で被覆された共振器15がメッキ液
の中に浸けられ、メッキ液が攪拌され、メッキ用電極が
投入される。この展開メッキ法により、メッキ液中のダ
イヤモンド粉末が突起22を種として成長してダイヤモ
ンドを主成分としたブレード23となる。ブレード23
の成長後において、ブレード23の下部が突起22より
突出するように、突起22の先端部がアルミニウムエッ
チングで除去する一方、ブレード23の下部を三角形と
なるように除去することによって、ブレード23が図2
に示す形状に形成される。
【0011】第1実施形態の構造によれば、図1におい
て、切断対象部品25を超音波振動で切断する場合、搭
載台2の上に切断対象部品25を搭載して横ずれしない
ように固定的に支持させておく。そして、モータ4を一
方向に回転駆動することによって、ねじ棒5aが回転
し、支持機構6が下降し、切断ツール21のブレード2
3が図1に示す実線示位置から仮想線示位置に停止す
る。この停止位置はブレード23が切断対象部品25に
接触するが、搭載台2に接触しない位置である。このブ
レード23の停止までの間において、図外の超音波発振
器から振動子17に電気的なエネルギーを供給して振動
子17に超音波振動を発生させる。この超音波振動に共
振器15や切断ツール21及びブレード23が共振す
る。
【0012】その後、搭載台2が実線示位置から一点鎖
線示位置の方向に直線的に横移動することによって、ブ
レード23の下部が搭載台2の上の切断対象部品25に
接触し、切断対象部品25がブレード23からの超音波
振動を受けて切断される。ブレード23の下部が三角形
状になっているので、ブレード23の下部が切断対象部
品25に一部分から接触して徐々にその接触面積を増や
すように切断対象部品25を切断するので、ブレード2
3の下部の全部が一緒に切断対象部品25に接触する場
合に比べ、切断が適切に行われる。その理由はナイフで
食物を引き切るような格好にブレード23の下部が切断
対象部品25に作用するからであると考えられる。
【0013】図3は第2実施形態に係る切断ツール31
の外観を示す。切断ツール31は良好な音響特性を有す
るアルミニウムよりなる丸棒状であって、切断ツール3
1の上下方向の長さは図1の共振器15から入力される
超音波振動に共振する共振周波数の1/2波長であっ
て、切断ツール31の下端には横方向に細長い突起32
を備え、突起32にはダイヤモンドを主成分とするブレ
ード33を備える。ブレード33の下部は突起32から
の突出量が両側から内側に行くに従って徐々に多くなる
二等辺三角形になっているとともに矢印Zで示す方向に
振動する。切断ツール31の上端中心部には無頭ボルト
を締結するためのねじ孔24を備える。第2実施形態の
構造によれば、ブレード33の下部は中央から両側に行
くに従って徐々に低くなった二等辺三角形になっている
ので、搭載台2の直線的な横移動による1往復で2回の
切断を行うことができる。
【0014】図1において、搭載台2を定盤1に固定
し、支持台3をXY駆動機構及びθ駆動機構で動かして
も同様に適用できるが、第1実施形態のように搭載台2
を動かすことによって、切断ツール21のZ方向である
昇降と横移動とを分散するので、何れか一方の動力系を
小さくすることができる。ブレード33における三角形
を形成する斜辺は外側に出っ張る弧状または内側にへこ
む弧状に形成してもよいが、図2及び図3に示すように
斜辺を直線に形成すれば、斜辺の形成や補修を容易に行
うことができる。また、図1において、昇降機構がモー
タで回転するねじ棒5aとナット5bとを備えるので、
ブレード33で切断対象部品25の上面から内部中間に
切断による溝を形成するような半切り切断を行う場合
に、昇降機構にエアシリンダのような部品を使用した場
合に比べ、切断対象部品25に対するブレード33の深
さ位置を適切に微調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施形態の超音波切断装置を示す模式
図。
【図2】 第1実施形態の切断ツールを示す斜視図。
【図3】 第2実施形態の切断ツールを示す斜視図。
【符号の説明】
1 定盤(装置本体の下部)、2 搭載台、3 支持台
(装置本体の上部)、4 モータ(昇降機構)、5a
ねじ棒(昇降機構)、5b ナット(昇降機構)、10
ホルダー、15 共振器、17 振動子、21 切断
ツール、23 ブレード、25 切断対象部品。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 装置本体の下部に設けられた切断対象部
    品を載せる搭載台と、装置本体の上部に設けられた昇降
    機構と、昇降機構に取り付けられたホルダーと、ホルダ
    ーに取り付けられた共振器と、共振器の上端に結合され
    た振動子と、共振器の下端に結合された切断ツールと、
    切断ツールの下端に設けられたブレードとを備えたこと
    を特徴とする超音波切断装置。
  2. 【請求項2】 共振周波数の1/2波長の長さまたは1
    /2波長の整数倍の長さを有するとともに下端に直線状
    のブレードを備え、ブレードの下部が一側から他側に行
    くに従って徐々に突出する三角形状に形成されたことを
    特徴とする超音波切断ツール。
  3. 【請求項3】 共振周波数の1/2波長の長さまたは1
    /2波長の整数倍の長さを有するとともに下端に直線状
    のブレードを備え、ブレードの下部が両側から内側に行
    くに従って徐々に突出する三角形状に形成されたことを
    特徴とする超音波切断ツール。
JP2001397268A 2001-12-27 2001-12-27 超音波切断装置及び切断ツール Pending JP2003200387A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008540169A (ja) * 2005-05-06 2008-11-20 コーニング インコーポレイテッド 脆性材料における超音波誘起クラック伝搬
JP2012106329A (ja) * 2010-04-27 2012-06-07 Adwelds:Kk 振動切断装置
CN102672830A (zh) * 2011-03-17 2012-09-19 苏州赫瑞特电子专用设备科技有限公司 一种多线切割机工作台系统
JP2016007660A (ja) * 2014-06-24 2016-01-18 株式会社アドウェルズ 超音波振動切断装置

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