JP2003285297A - Ultrasonically vibrating cutting tool and manufacturing method thereof - Google Patents

Ultrasonically vibrating cutting tool and manufacturing method thereof

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JP2003285297A
JP2003285297A JP2002091598A JP2002091598A JP2003285297A JP 2003285297 A JP2003285297 A JP 2003285297A JP 2002091598 A JP2002091598 A JP 2002091598A JP 2002091598 A JP2002091598 A JP 2002091598A JP 2003285297 A JP2003285297 A JP 2003285297A
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JP
Japan
Prior art keywords
blade
protrusion
ultrasonic vibration
tool
cutting tool
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002091598A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Sato
茂 佐藤
Seiya Nakai
誠也 中居
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Altecs Co Ltd
Original Assignee
Altecs Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the durability of a blade. <P>SOLUTION: In an ultrasonically vibrating cutting tool 1, having an initial form comprising a tool body 2 made of aluminum which is one of the materials having good acoustical characteristics, a vibration converting part 3, a protrusion 4, tool fit-engaging parts 6 and screw holes 7, etc., all the parts except one side face of the protrusion 4 and one part of the outer circumferential face of the vibration converting part 3, that is, the tool body 2, the outer circumferential face of the vibration converting part 3 at the location of the margin of the one side face of the protrusion 4, the circumferential face and the other side face of the protrusion 4, the tool fit- engaging parts 6, and the screw holes 7, etc., are masked with a masking member 10. Thereafter, the ultrasonically vibrating cutting tool 1 is placed in a plating bath 31 wherein a blade 5 of a mixture of large-diameter and small-diameter particles of diamonds is developed, with the protrusion 4 as a seed, at a portion not covered with the masking material 10, thereby growing a form wherein the gaps between mutually adjacent large-diameter diamond particles 36 on the blade 5 are filled with a plurality of small-diameter diamond particles 37 while the latter are bonded with the large-diameter diamond particles 36. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は超音波振動切断用ツ
ール及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic vibration cutting tool and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】特開2001−162493号公報には
ダイヤモンド粉末の混入されたメッキ液を用いた電解メ
ッキ法によりダイヤモンドを主成分としたブレードを有
する超音波振動切断用ツールが開示されている。
2. Description of the Related Art Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-162493 discloses an ultrasonic vibration cutting tool having a blade containing diamond as a main component by an electrolytic plating method using a plating solution containing diamond powder.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来例におい
て、切断加工を行ったところ、ブレードからダイヤモン
ドが脱落し、ブレードの寿命が短いという問題点があっ
た。
However, in the conventional example, when cutting was performed, there was a problem that the diamond fell off from the blade and the life of the blade was short.

【0004】そこで、本発明はブレードの耐久性を向上
することができる超音波振動切断用ツール及びその製造
方法を提供するものである。
Therefore, the present invention provides an ultrasonic vibration cutting tool capable of improving the durability of the blade and a method of manufacturing the same.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波振動
切断用ツールにあっては、ツール本体の外周面には突起
と突起に支持された大小粒径の入り混じったダイヤモン
ドを主成分としたブレードとが設けられ、ブレードの先
端部が突起よりも外側に突出したことによって、ブレー
ドでは大粒径ダイヤモンドどうしの隙間を複数の小粒径
ダイヤモンドが埋めつつ大粒径ダイヤモンドどうしと結
合し、ダイヤモンド粉末の粒径を統一した場合に比べ、
ブレードの耐久性を向上することができる。本発明に係
る超音波振動切断用ツールの製造方法にあっては、突起
を有するツール本体が大粒径ダイヤモンド粉末と小粒径
ダイヤモンド粉末との混入されたメッキ液に浸され、電
解メッキ法により突起を種として大小粒径の入り混じっ
たダイヤモンドを主成分としたブレードを成長させるこ
とによって、大小粒径の入り混じったダイヤモンドを主
成分としたブレードを有する超音波振動切断用ツールを
容易に製造することができる。また、本発明に係る超音
波振動切断用ツールの製造方法にあっては、ブレード成
長後に突起がブレードの先端部よりも内側となるように
除去されれば、ブレードの外径を適切に形成することが
できる。
In the ultrasonic vibration cutting tool according to the present invention, the outer peripheral surface of the tool body is mainly composed of protrusions and mixed diamonds of large and small grain sizes supported by the protrusions. With the blade is provided, the tip of the blade is projected outward than the projection, in the blade a plurality of small-diameter diamond while filling the gap between the large-diameter diamond is bonded with the large-diameter diamond, Compared to the case where the particle size of diamond powder is unified,
The durability of the blade can be improved. In the method of manufacturing an ultrasonic vibration cutting tool according to the present invention, the tool body having the protrusions is immersed in a plating solution containing a large-diameter diamond powder and a small-diameter diamond powder, and electrolytic plating is used. Easily manufacture ultrasonic vibration cutting tools with blades containing diamonds with large and small grain sizes as the main components by growing blades containing diamonds with large and small grain sizes as the main component can do. Further, in the method for manufacturing an ultrasonic vibration cutting tool according to the present invention, if the protrusion is removed so as to be inside the tip of the blade after the blade is grown, the outer diameter of the blade is appropriately formed. be able to.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】図1〜図3は第1実施形態であっ
て、図1は超音波振動切断用ツール1の製造方法を示
し、図2は超音波振動切断用ツール1とブースタ11と
振動子15との結合構造を示し、図3は超音波振動切断
加工装置を示す。
1 to 3 show a first embodiment, FIG. 1 shows a method for manufacturing an ultrasonic vibration cutting tool 1, and FIG. 2 shows an ultrasonic vibration cutting tool 1 and a booster 11. 3 shows a coupling structure of the vibrator 15 and the vibrator 15, and FIG. 3 shows an ultrasonic vibration cutting machine.

【0007】図1を参照し、超音波振動切断用ツール1
の製造方法について説明する。この製造方法では、先
ず、図1のa図に示すように、超音波振動切断用ツール
1の音響特性の良い材料の1つであるアルミニウムより
なる初期形状を作る。この初期形状は、超音波振動切断
用ツール1がツール本体2、振動変換部3、突起4、工
具嵌合部6、ねじ孔7などを備える。ツール本体2は、
一端より入力される超音波振動に共振する1/2波長の
長さを有する超音波ホーンである。ツール本体2の両端
には図1のe図に示すように矢印X1で示す軸方向に振
動する瞬間的な変位(振動振幅)を示す振動波形W1の
最大振動振幅点f1,f3が存在し、ツール本体2の中
央には振動波形W1の最小振動振幅点f2が存在する。
Referring to FIG. 1, an ultrasonic vibration cutting tool 1
The manufacturing method of will be described. In this manufacturing method, first, as shown in FIG. 1A, an initial shape made of aluminum, which is one of the materials with good acoustic characteristics of the ultrasonic vibration cutting tool 1, is formed. In this initial shape, the ultrasonic vibration cutting tool 1 includes a tool body 2, a vibration converting portion 3, a protrusion 4, a tool fitting portion 6, a screw hole 7, and the like. The tool body 2 is
It is an ultrasonic horn having a length of ½ wavelength that resonates with ultrasonic vibration input from one end. At both ends of the tool main body 2, there are maximum vibration amplitude points f1 and f3 of a vibration waveform W1 showing a momentary displacement (vibration amplitude) vibrating in the axial direction shown by an arrow X1 as shown in FIG. At the center of the tool body 2, there is a minimum vibration amplitude point f2 of the vibration waveform W1.

【0008】振動変換部3は振動波形W1の最小振動振
幅点f2の位置でツール本体2の外周面より外側にツー
ル本体2と同軸状に突出する環状である。振動変換部3
はツール本体2より大きな直径と最小振動振幅点f2を
中心として軸方向両側に等分に振分けられた幅とを有
し、振動の伝達方向を軸方向より矢印Yで示す径方向に
変換する。この振動伝達方向が径方向に変換された超音
波振動の瞬間的な変位(振動振幅)は振動波形W2であ
る。振動波形W2における最大振動振幅点f4,f5は
振動変換部3の外周部側に存在する。突起4は振動変換
部3の外周面より外側にツール本体2と同軸状に突出し
た環状である。突起4は最小振動振幅点f2の位置より
軸方向一側近傍に位置がずれている。工具嵌合部6はツ
ール本体2の外周面に振動変換部3と干渉しない位置に
設けられる。ねじ孔7はツール本体2の両端面の中心よ
り内側に形成される。
The vibration converting portion 3 is an annular shape that projects coaxially with the tool body 2 outside the outer peripheral surface of the tool body 2 at the position of the minimum vibration amplitude point f2 of the vibration waveform W1. Vibration converter 3
Has a diameter larger than that of the tool body 2 and a width evenly distributed on both sides in the axial direction about the minimum vibration amplitude point f2, and converts the vibration transmission direction from the axial direction to the radial direction indicated by arrow Y. The instantaneous displacement (vibration amplitude) of the ultrasonic vibration in which the vibration transmission direction is converted to the radial direction is the vibration waveform W2. The maximum vibration amplitude points f4 and f5 in the vibration waveform W2 exist on the outer peripheral side of the vibration conversion unit 3. The protrusion 4 is an annular shape that projects coaxially with the tool body 2 outside the outer peripheral surface of the vibration converting portion 3. The protrusion 4 is displaced from the position of the minimum vibration amplitude point f2 to the vicinity of one side in the axial direction. The tool fitting portion 6 is provided on the outer peripheral surface of the tool body 2 at a position where it does not interfere with the vibration converting portion 3. The screw hole 7 is formed inside the center of both end surfaces of the tool body 2.

【0009】次に、図1のb図に示すように、突起4の
一側面および振動変換部3の外周面の一部を除いた部
分、つまり、ツール本体2、突起4の一側面周りにおけ
る振動変換部3の外周面、突起4の周面及び他側面、工
具嵌合部6、ねじ孔7などをマスキング部材10で被覆
(マスキング)する。その後、図1のc図に示すよう
に、前記マスキングされたb図の部材をメッキ槽31に
入れて大小粒径の入り混じったダイヤモンドのブレード
5を突起4を種としてマスキング部材10で被覆されて
いない部分に成長させる。メッキ槽31には硫酸ニッケ
ル溶液と大粒径のダイヤモンド粉末36と小粒径のダイ
ヤモンド粉末37とが混合されたメッキ液32が満たさ
れている。
Next, as shown in FIG. 1B, a portion of the protrusion 4 excluding a side surface and a part of the outer peripheral surface of the vibration converting portion 3, that is, the tool main body 2 and the periphery of the protrusion 4 on one side surface. The outer peripheral surface of the vibration converting portion 3, the peripheral surface and the other side surface of the protrusion 4, the tool fitting portion 6, the screw hole 7 and the like are covered (masking) with a masking member 10. After that, as shown in FIG. 1c, the masked member shown in FIG. B is put in a plating bath 31 and a diamond blade 5 mixed with large and small particles is coated with a masking member 10 using the projections 4 as seeds. Not grow to the part. The plating bath 31 is filled with a plating solution 32 in which a nickel sulfate solution, a large-diameter diamond powder 36, and a small-diameter diamond powder 37 are mixed.

【0010】ダイヤモンド粉末としては、例えば、数十
μmの大粒径のダイヤモンド粉末36と数μmの小粒径
のダイヤモンド粉末37との組み合わせ、μmの大粒径
のダイヤモンド粉末36とnmの小粒径のダイヤモンド
粉末37との組み合わせ、数十μmの大粒径のダイヤモ
ンド粉末36とnmの小粒径のダイヤモンド粉末37と
の組み合わせになっている。突起4のブレード成長部以
外の部分にはメッキ用電源の正極33が接続され、メッ
キ用電源の負極34がメッキ槽31に接続される。そし
て、前記マスキングされたb図の超音波振動切断用ツー
ル1がメッキ液32の中に浸けられ、メッキ液32が回
転羽35で攪拌されつつ、メッキ用電源が投入される。
この電解メッキ法により、図1のd図に示すように、メ
ッキ液32中の大粒径のダイヤモンド粉末36と小粒径
のダイヤモンド粉末37とが交じり合った状態で突起4
を種として突起4の一側面および振動変換部3の外周面
の一部に成長して大小粒径の入り混じったダイヤモンド
を主成分としたブレード5となる。ブレード5は互いに
隣接する大粒径ダイヤモンド粉末36どうしの隙間を複
数の小粒径ダイヤモンド粉末37が埋めつつ大粒径ダイ
ヤモンド粉末36どうしと結合しているので、ダイヤモ
ンド粉末の粒径を統一した場合に比べ、ブレード5の耐
久性を向上することができる。
As the diamond powder, for example, a combination of a diamond powder 36 having a large particle size of several tens μm and a diamond powder 37 having a small particle size of several μm, a diamond powder 36 having a large particle size of μm and a small particle of nm is used. The diamond powder 37 having a diameter is combined with the diamond powder 36 having a large particle diameter of several tens of μm and the diamond powder 37 having a small particle diameter of nm. The positive electrode 33 of the power source for plating is connected to the portion of the protrusion 4 other than the blade growth portion, and the negative electrode 34 of the power source for plating is connected to the plating tank 31. Then, the masked ultrasonic vibration cutting tool 1 of FIG. B is immersed in the plating solution 32, and the plating solution 32 is stirred by the rotary blades 35, and the plating power is turned on.
By this electrolytic plating method, as shown in FIG. 1D, the protrusions 4 are formed in a state where the large-diameter diamond powder 36 and the small-diameter diamond powder 37 in the plating solution 32 are mixed with each other.
Is used as a seed to grow on one side surface of the protrusion 4 and a part of the outer peripheral surface of the vibration converting portion 3 to form a blade 5 containing diamond having large and small grain sizes as a main component. When the blades 5 are bonded to the large-diameter diamond powders 36 while filling the gaps between the large-diameter diamond powders 36 adjacent to each other with a plurality of small-diameter diamond powders 37, when the particle sizes of the diamond powders are unified. The durability of the blade 5 can be improved as compared with.

【0011】そして、図1のd図に示す超音波振動切断
用ツール1をメッキ槽31から取り出した後に、上記マ
スキング部材10が除去される。この成長したブレード
5は、図2のe図に示すように最小振動振幅点f2に位
置し、その厚さtは例えば数ミクロン〜200ミクロン
である。さらに、図1のe図に示すように、突起4の外
周部である除去部分4a以外が図外のマスキング部材に
より被覆された後、突起4の除去部分4aがアルミニウ
ムエッチングで除去され、突起4の外径がブレード5の
外径よりも小寸法に設定され、ブレード5の外周部たる
先端部が突起4よりも径方向外側に突出し、ツール本体
2とブレード5とが一体化された超音波振動切断用ツー
ル1が得られる。
Then, after the ultrasonic vibration cutting tool 1 shown in FIG. 1D is taken out from the plating bath 31, the masking member 10 is removed. This grown blade 5 is located at the minimum vibration amplitude point f2 as shown in FIG. 2e, and its thickness t is, for example, several microns to 200 microns. Further, as shown in FIG. 1e, after the portions other than the removed portion 4a, which is the outer peripheral portion of the protrusion 4, are covered with a masking member (not shown), the removed portion 4a of the protrusion 4 is removed by aluminum etching. Has a smaller outer diameter than the outer diameter of the blade 5, and the tip of the outer peripheral portion of the blade 5 projects outward in the radial direction with respect to the projection 4, and ultrasonic waves in which the tool body 2 and the blade 5 are integrated with each other. The vibration cutting tool 1 is obtained.

【0012】図2を参照し、超音波振動切断加工に供さ
れる超音波振動切断用ツール1の形態について説明す
る。ツール本体2の一端にはブースタ11が無頭ねじ1
6により結合され、ブースタ11の一端には振動子15
が無頭ねじ17により結合される。ブースタ11は、チ
タン、アルミニウム、焼き入れされた鉄などの何れかの
音響特性の良い材料よりなり、振動子15より伝達され
た超音波振動に共振する1波長の長さを有する。ブース
タ11の両端部には、振動波形W1の最大振動振幅点f
11,f15が存在する。ツール本体2とブースタ11
とが共振器を構成する。
The form of the ultrasonic vibration cutting tool 1 used for ultrasonic vibration cutting will be described with reference to FIG. A booster 11 is provided at one end of the tool body 2 with a headless screw 1
6 and the oscillator 15 is connected to one end of the booster 11.
Are joined by headless screws 17. The booster 11 is made of a material having good acoustic characteristics, such as titanium, aluminum, or hardened iron, and has a length of one wavelength that resonates with the ultrasonic vibration transmitted from the vibrator 15. At both ends of the booster 11, the maximum vibration amplitude point f of the vibration waveform W1
There are 11 and f15. Tool body 2 and booster 11
And form a resonator.

【0013】ブースタ11は前後の支持部12と工具嵌
合部13を備える。支持部12は厚肉な付根部12aと
肉薄部12b及び肉厚部12cよりなるクランク形状で
ある。付根部12aはブースタ11の最小振動振幅点f
12;f14の位置でブースタ11の外側面より径方向
外側に突出する環状である。肉薄部12bは付根部12
aの周縁より軸方向と平行する方向に突出した筒状であ
る。肉厚部12cは肉薄部12bの先端より径方向外側
に突出する環状である。支持部12のクランク形状は左
右対象形状であるが、左右同じ向きでも良い。工具嵌合
部13はブースタ11の外周面に支持部12と干渉しな
い位置に設けられる。
The booster 11 includes a front and rear support portion 12 and a tool fitting portion 13. The support portion 12 has a crank shape including a thick root portion 12a, a thin portion 12b, and a thick portion 12c. The root portion 12a is the minimum vibration amplitude point f of the booster 11.
12; An annular shape that projects radially outward from the outer surface of the booster 11 at the position of f14. The thin portion 12b is the root portion 12
It has a cylindrical shape protruding from the peripheral edge of a in a direction parallel to the axial direction. The thick portion 12c is an annular shape that projects radially outward from the tip of the thin portion 12b. The crank shape of the support portion 12 is symmetrical to the left and right, but the left and right directions may be the same. The tool fitting portion 13 is provided on the outer peripheral surface of the booster 11 at a position where it does not interfere with the support portion 12.

【0014】そして、例えば、支持部12を図3の超音
波振動回転機構21で支持した状態において、振動子1
5に電気エネルギーで超音波振動を発生させると、超音
波振動が振動子15からブースタ11を経由してツール
本体2に伝達され、ツール本体2が振動子15から伝達
された超音波振動に共振し、ブレード5の外周面が矢印
Yで示す径方向に振動する。このブレード5の外周面が
径方向に振動することは、振動変換部3からの突出量に
より決まる。ブレード5の直径が振動変換部3の直径よ
り大き過ぎると、ブレード5の外周面は矢印X1方向へ
の振動も生じてしまうので、ブレード5の直径は振動変
換部3の直径を基に刃先が矢印Y方向にのみ振動する範
囲内に定められる。
Then, for example, in a state where the supporting portion 12 is supported by the ultrasonic vibration rotation mechanism 21 of FIG.
When ultrasonic vibration is generated by electric energy in 5, the ultrasonic vibration is transmitted from the vibrator 15 to the tool main body 2 via the booster 11, and the tool main body 2 resonates with the ultrasonic vibration transmitted from the vibrator 15. Then, the outer peripheral surface of the blade 5 vibrates in the radial direction indicated by the arrow Y. The radial vibration of the outer peripheral surface of the blade 5 is determined by the amount of protrusion from the vibration conversion unit 3. If the diameter of the blade 5 is too larger than the diameter of the vibration converting portion 3, the outer peripheral surface of the blade 5 also vibrates in the direction of the arrow X1. It is set within a range that vibrates only in the Y direction.

【0015】図3を参照し、超音波振動切断用ツール1
を用いた切断加工について説明する。切断対象部材とし
てのICなどの組込まれた半導体ウエハ23を複数のベ
アチップと呼ばれるさいころ状の半導体チップに切断す
るような切断加工を例として説明する。図2のブースタ
11及び振動子15が超音波振動切断装置20の超音波
振動回転機構21の内部に同軸状に組込まれ、ブースタ
11の前後の図2の支持部12が超音波振動回転機構2
1に取り付けられ、超音波振動切断用ツール1の図1の
振動変換部3やブレード5及び突起4が超音波振動回転
機構21の外側に配置される。また、超音波振動切断装
置20の搭載台22に半導体ウエハ23が固定される。
そして、作業者が超音波振動切断装置20の図外の操作
盤を操作し、切断開始が超音波振動切断装置20の制御
部24に指示されると、制御部24が超音波振動切断装
置20のCCDカメラ25に撮影開始を指示する。
Referring to FIG. 3, ultrasonic vibration cutting tool 1
The cutting process using is explained. A description will be given of an example of a cutting process for cutting a semiconductor wafer 23 having an IC or the like as a member to be cut into a plurality of dice-shaped semiconductor chips called bare chips. The booster 11 and the vibrator 15 of FIG. 2 are coaxially incorporated in the ultrasonic vibration rotation mechanism 21 of the ultrasonic vibration cutting device 20, and the support portions 12 before and after the booster 11 of FIG.
1, the vibration converting portion 3 of the ultrasonic vibration cutting tool 1 shown in FIG. 1, the blade 5 and the protrusion 4 are arranged outside the ultrasonic vibration rotating mechanism 21. Further, the semiconductor wafer 23 is fixed to the mounting table 22 of the ultrasonic vibration cutting device 20.
Then, when the operator operates the operation panel (not shown) of the ultrasonic vibration cutting device 20 and the cutting start is instructed to the control unit 24 of the ultrasonic vibration cutting device 20, the control unit 24 causes the ultrasonic vibration cutting device 20 to operate. The CCD camera 25 is instructed to start photographing.

【0016】そして、CCDカメラ25が搭載台22上
の半導体ウエハ23の画像信号を制御部24に出力し、
制御部24が画像信号と基準画像情報とに基づく演算結
果である位置ずれを搭載台22に出力して搭載台22の
調整機能を働かせて超音波振動回転機構21に対する半
導体ウエハ23の位置合せを終了する。この後、制御部
24が超音波振動回転機構21と搭載台22の3軸駆動
機構26と図2の振動子15とを制御し、ブレード5が
一方向に回転すると共に超音波振動に共振しつつ前後左
右上下方向の直線移動により四角形の軌跡を描く。その
四角形の1回の軌跡において、ブレード5が半導体ウエ
ハ23に対する一方向の1回の切断が実行される。この
3軸駆動機構26の四角形の軌跡を描く移動が繰返され
ることにより、半導体ウエハ23が複数の帯状に切断さ
れる。この帯状の切断が完了すると、制御部24が搭載
台22に90度回転を指示して搭載台22の調整機能を
働かせ、超音波振動回転機構21に対する半導体ウエハ
23の向きを90度変化させる。その状態において、制
御部24が3軸駆動機構26の制御を再開し、ブレード
5が帯状の半導体ウエハ23を複数のさいころ状に切断
することにより、1つの半導体ウエハ23に対する超音
波振動回転による切断作業が終了する。前記半導体ウエ
ハ23の切断工程において、ブレード5は超音波振動切
断装置20の冷却系統28により冷却される。
Then, the CCD camera 25 outputs the image signal of the semiconductor wafer 23 on the mounting table 22 to the control section 24,
The control unit 24 outputs the positional deviation, which is the calculation result based on the image signal and the reference image information, to the mounting table 22 to activate the adjusting function of the mounting table 22 to align the semiconductor wafer 23 with the ultrasonic vibration rotation mechanism 21. finish. After that, the control unit 24 controls the ultrasonic vibration rotation mechanism 21, the three-axis drive mechanism 26 of the mounting table 22 and the vibrator 15 in FIG. 2 so that the blade 5 rotates in one direction and resonates with the ultrasonic vibration. While drawing a quadrangle locus by moving straight in the front-back, left-right and up-down directions. In one locus of the quadrangle, the blade 5 cuts the semiconductor wafer 23 once in one direction. The semiconductor wafer 23 is cut into a plurality of strips by repeating the movement of the triaxial drive mechanism 26 that draws a square trajectory. When the band-shaped cutting is completed, the control unit 24 instructs the mounting table 22 to rotate 90 degrees to activate the adjusting function of the mounting table 22 and change the orientation of the semiconductor wafer 23 with respect to the ultrasonic vibration rotation mechanism 21 by 90 degrees. In this state, the control unit 24 restarts the control of the triaxial drive mechanism 26, and the blade 5 cuts the belt-shaped semiconductor wafer 23 into a plurality of dice, thereby cutting one semiconductor wafer 23 by ultrasonic vibration rotation. The work is finished. In the step of cutting the semiconductor wafer 23, the blade 5 is cooled by the cooling system 28 of the ultrasonic vibration cutting device 20.

【0017】前記実施形態では突起4及びブレード5は
最小振動振幅点f2を基準として設けられたが、突起4
及びブレード5は振動変換部3の外周面の軸方向範囲で
あるならば、最小振動振幅点f2より位置がずれて設け
られても同様に適用できる。その理由は、振動変換部3
の外周面はどの部分も振動波形W2で示す径方向に変換
された超音波振動における振動振幅が同じであるからで
ある。
In the above embodiment, the protrusion 4 and the blade 5 are provided with the minimum vibration amplitude point f2 as a reference.
If the blade 5 and the blade 5 are in the axial range of the outer peripheral surface of the vibration converting portion 3, even if the blade 5 is provided at a position displaced from the minimum vibration amplitude point f2, the blade 5 can be similarly applied. The reason is that the vibration converter 3
This is because the vibration amplitude in the ultrasonic vibration converted in the radial direction indicated by the vibration waveform W2 is the same in every part of the outer peripheral surface.

【0018】図4は第2実施形態に係る超音波振動切断
用ツール41の外観を示す。第1実施形態では回転切断
タイプの超音波振動切断用ツール1を例示したのに対
し、第2実施形態は押切切断タイプの超音波振動切断用
ツール41を示す。第2実施形態の超音波振動切断用ツ
ール41は、図4に示すように、ツール本体42と突起
43およびねじ孔44を備えた良好な音響特性を有する
アルミニウムよりなる初期形状を有する。ツール本体4
2は図6のブースタ46を経由して振動子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波長の
上下方向の長さの角棒状であって、ツール本体42の上
下端は最大振動振幅点になっている。突起43はツール
本体42の下端面から下方に突出した横方向に細長い板
状である。ねじ孔44はツール本体42の上端中心部に
無頭ボルトを締結するために形成される。
FIG. 4 shows the appearance of the ultrasonic vibration cutting tool 41 according to the second embodiment. In the first embodiment, the rotary cutting type ultrasonic vibration cutting tool 1 is illustrated, while in the second embodiment, the push-cut cutting type ultrasonic vibration cutting tool 41 is shown. As shown in FIG. 4, the ultrasonic vibration cutting tool 41 of the second embodiment has an initial shape made of aluminum having a tool body 42, a protrusion 43, and a screw hole 44 and having good acoustic characteristics. Tool body 4
Reference numeral 2 denotes a rectangular rod having a vertical length of ½ wavelength of the resonance frequency resonating with the ultrasonic vibration input from the vibrator 15 via the booster 46 of FIG. Is the maximum vibration amplitude point. The projection 43 is a laterally elongated plate-like member that projects downward from the lower end surface of the tool body 42. The screw hole 44 is formed in the center of the upper end of the tool body 42 for fastening a headless bolt.

【0019】そして、超音波振動切断用ツール41の初
期形状において、突起43の一側面を除いた部分、つま
り、ツール本体42、突起43の下面及び他側面、ねじ
孔44などを図1に示すマスキング部材10で被覆(マ
スキング)する。その後、マスキング部材10で被覆さ
れた超音波振動切断用ツール41を図1の硫酸ニッケル
溶液と大粒径のダイヤモンド粉末36と小粒径のダイヤ
モンド粉末37とが混合されたメッキ液32が満たされ
たメッキ槽31に入れて、電解メッキ法により、大小粒
径の入り混じったダイヤモンドのブレード45を突起4
3を種としてマスキング部材10で被覆されていない部
分に成長させる。成長したブレード45は下部が突起4
3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。そして、超音波振動切断用
ツール41をメッキ槽31から取り出した後、ブレード
45の下部が突起43より突出するように、突起43の
先端部(下端部)をアルミニウムエッチングで除去する
ことによって、図4に示すツール本体42とブレード4
5とが一体化された超音波振動切断用ツール41が得ら
れる。
In the initial shape of the ultrasonic vibration cutting tool 41, the portion excluding one side surface of the protrusion 43, that is, the tool body 42, the lower surface and the other side surface of the protrusion 43, the screw hole 44, etc. are shown in FIG. Covering (masking) with the masking member 10. Thereafter, the ultrasonic vibration cutting tool 41 covered with the masking member 10 is filled with the plating solution 32 in which the nickel sulfate solution of FIG. 1, the large-diameter diamond powder 36 and the small-diameter diamond powder 37 are mixed. And the diamond blade 45 mixed with large and small particle diameters is projected into the plating bath 31 by electroplating.
3 is used as a seed and grown on a portion not covered with the masking member 10. The grown blade 45 has a protrusion 4 at the bottom.
The protrusion amount from 3 is a triangle that gradually increases from one side to the other side. Then, after removing the ultrasonic vibration cutting tool 41 from the plating bath 31, the tip end (lower end) of the protrusion 43 is removed by aluminum etching so that the lower portion of the blade 45 protrudes from the protrusion 43. Tool body 42 and blade 4 shown in FIG.
The ultrasonic vibration cutting tool 41 in which 5 and 5 are integrated is obtained.

【0020】図5は第3実施形態に係る超音波振動切断
用ツール51の外観を示す。第2実施形態では角棒状の
超音波振動切断用ツール41を例示したのに対し、第3
実施形態は丸棒状の押切切断タイプの超音波振動切断用
ツール51を示す。第3実施形態の超音波振動切断用ツ
ール51は、図5に示すように、丸棒状のツール本体5
2の上下方向の長さは図6のブースタ46を経由して振
動子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、ツール本体52の下端面には
下方に突出した横方向に細長い板状の突起43を備え、
突起43には大小粒径の入り混じったダイヤモンドを主
成分とするブレード55を備える。ブレード55の下部
は突起43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。ブレード5
5は第2実施形態と同じ電解メッキ法により突起43を
種として成長された後、突起43の下部がアルミニウム
エッチングで除去される。第3実施形態によれば、ブレ
ード55の先端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、図6に示す
搭載台66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。
FIG. 5 shows the appearance of the ultrasonic vibration cutting tool 51 according to the third embodiment. In the second embodiment, the rectangular rod-shaped ultrasonic vibration cutting tool 41 is exemplified, while in the third embodiment
The embodiment shows a tool 51 for ultrasonic vibration cutting of a round bar-shaped press-cutting type. As shown in FIG. 5, the ultrasonic vibration cutting tool 51 of the third embodiment has a round bar-shaped tool body 5.
The vertical length of 2 is a half wavelength of the resonance frequency resonating with the ultrasonic vibration input from the vibrator 15 via the booster 46 of FIG. 6, and is lower than the lower end surface of the tool body 52. A laterally elongated plate-like protrusion 43 protruding in the direction of
The protrusion 43 is provided with a blade 55 whose main component is a mixed diamond of large and small grain sizes. The lower portion of the blade 55 is an isosceles triangle in which the amount of protrusion from the protrusion 43 gradually increases from both sides toward the inside. Blade 5
5 is grown using the projection 43 as a seed by the same electrolytic plating method as in the second embodiment, and then the lower portion of the projection 43 is removed by aluminum etching. According to the third embodiment, the tip portion of the blade 55 is an isosceles triangle that gradually lowers from the center to both sides, so that one reciprocation by linearly moving the mounting base 66 shown in FIG. Can be cut twice.

【0021】図6を参照し、超音波振動切断用ツール4
1を用いた切断加工について説明する。半導体ウエハ2
3を超音波振動で押切切断する場合、ツール本体42と
ブースタ46とが図外の無頭ねじで同軸上に結合された
状態で超音波振動切断装置61のホルダー62に取り付
けられる。具体的には、ブースタ46の支持部47がホ
ルダー62の貫通孔63に上方または下方より挿入され
た状態で、ボルト64が締結されることによって、ホル
ダー62の周壁に形成された割溝65が狭くなること
で、貫通孔63の直径が縮小し、ホルダー62が支持部
47を把持してブースタ46を支持する。ブースタ46
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15から出力された超音波振動と所定の共振周波
数で共振する棒状であって、ブースタ46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、ブース
タ46の上下端は最大振動振幅点となり、ブースタ46
の中央の最小振動振幅点におけるブースタ46の外側面
より支持部47が突出する。ブースタ46の上端には振
動子15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。
Referring to FIG. 6, the ultrasonic vibration cutting tool 4
The cutting process using 1 will be described. Semiconductor wafer 2
In the case of pressing and cutting 3 by ultrasonic vibration, the tool main body 42 and the booster 46 are attached to the holder 62 of the ultrasonic vibration cutting device 61 in a state of being coaxially coupled with each other by a headless screw (not shown). Specifically, when the support portion 47 of the booster 46 is inserted into the through hole 63 of the holder 62 from above or below, the bolt 64 is fastened to form the split groove 65 formed on the peripheral wall of the holder 62. The narrowing reduces the diameter of the through hole 63, and the holder 62 holds the support portion 47 and supports the booster 46. Booster 46
Is a rod that resonates with ultrasonic vibration output from the vibrator 15 at a predetermined resonance frequency with a metal such as titanium having good acoustic characteristics, and the vertical length of the booster 46 is, for example, the resonance frequency. 1/2 wavelength of the booster 46 and the upper and lower ends of the booster 46 become the maximum vibration amplitude point.
The support portion 47 projects from the outer surface of the booster 46 at the minimum vibration amplitude point at the center of the. An output end, which is the maximum vibration amplitude point of the vibrator 15, is coaxially coupled to the upper end of the booster 46 with a headless screw (not shown).

【0022】また、超音波振動切断装置61の搭載台6
6の上に半導体ウエハ23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、超音波振動切断装
置61の支持部67に固定されたモータ68を一方向に
回転駆動することによって、モータ68の出力端に一緒
に回転するように連結されたねじ棒69が回転し、ねじ
棒69に嵌め込まれたナット70および上壁71を有す
る支持機構72が支持機構72のガイドマスト73と支
持部67に固定されたガイドレール74との摺接係合で
案内されつつ下降し、ツール本体42のブレード45が
図6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45が半導体ウエハ23に接触す
るが、搭載台66に接触しない位置である。このブレー
ド45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15に電気的なエネルギーを供給して振動子1
5に超音波振動を発生させる。この超音波振動にブース
タ46やツール本体42及びブレード45が共振する。
ブレード45は矢印Zで示す方向に振動する。
The mounting table 6 of the ultrasonic vibration cutting device 61
The semiconductor wafer 23 is mounted on 6 and is fixedly supported so as not to be laterally displaced. Then, by rotating the motor 68 fixed to the support portion 67 of the ultrasonic vibration cutting device 61 in one direction, the screw rod 69 connected to the output end of the motor 68 to rotate together rotates, The support mechanism 72 having the nut 70 and the upper wall 71 fitted in the screw rod 69 descends while being guided by the sliding contact engagement between the guide mast 73 of the support mechanism 72 and the guide rail 74 fixed to the support portion 67, The blade 45 of the tool main body 42 stops from the solid line position shown in FIG. 6 to the virtual line position. This stop position is a position where the blade 45 contacts the semiconductor wafer 23 but does not contact the mounting table 66. Until the blade 45 is stopped, electric energy is supplied to the vibrator 15 from an ultrasonic oscillator (not shown) and the vibrator 1
5. Generate ultrasonic vibration in 5. The booster 46, the tool main body 42, and the blade 45 resonate with this ultrasonic vibration.
The blade 45 vibrates in the direction indicated by the arrow Z.

【0023】その後、搭載台66がXY駆動機構で矢印
X2方向に示すように実線示位置から一点鎖線示位置の
方向に直線的に水平横移動することによって、ブレード
45の下部が搭載台66の上の半導体ウエハ23に接触
し、半導体ウエハ23がブレード45からの超音波振動
を受けて切断される。ブレード45の下部が三角形状に
なっているので、ブレード45の下部が半導体ウエハ2
3に一部分から接触して徐々にその接触面積を増やすよ
うに半導体ウエハ23を切断するので、ブレード45の
下部の全部が一緒に半導体ウエハ23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45の下部が半導体ウ
エハ23に作用するからであると考えられる。
After that, the mounting table 66 is horizontally moved linearly from the position indicated by the solid line to the position indicated by the alternate long and short dash line by the XY drive mechanism as shown by the arrow X2, whereby the lower part of the blade 45 is moved to the position of the mounting table 66. The semiconductor wafer 23 is cut by being in contact with the upper semiconductor wafer 23 and receiving ultrasonic vibration from the blade 45. Since the lower portion of the blade 45 has a triangular shape, the lower portion of the blade 45 is located on the semiconductor wafer 2
Since the semiconductor wafer 23 is cut so as to come into contact with the part 3 from 3 and gradually increase its contact area, the cutting is appropriately performed as compared with the case where the entire lower part of the blade 45 contacts the semiconductor wafer 23 together. It is considered that the reason is that the lower part of the blade 45 acts on the semiconductor wafer 23 in a manner that the food is cut off with a knife.

【0024】図6において、超音波振動切断用ツール5
1を超音波振動切断用ツール41と読み替えることによ
って、第3実施形態に係る超音波振動切断用ツール51
を用いた超音波振動切断装置61による押切切断が行え
ることは容易に理解できるであろう。
In FIG. 6, the ultrasonic vibration cutting tool 5 is used.
By replacing 1 with the ultrasonic vibration cutting tool 41, the ultrasonic vibration cutting tool 51 according to the third embodiment
It can be easily understood that the push-cut cutting can be performed by the ultrasonic vibration cutting device 61 using the.

【0025】第1から第3実施形態では切断対象部品と
して半導体ウエハ23を用いたが、切断対象部品として
は金、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積層構造となっているものな
どでも良い。
In the first to third embodiments, the semiconductor wafer 23 is used as the cutting target component. However, as the cutting target component, sticky and soft ones such as gold, silver, aluminum, solder, copper, ceramics, glass, quartz. ,silicon,
A hard and brittle material such as ferrite, a circuit board, a laminated structure composed of a synthetic resin and a metal, or a laminated structure composed of an inorganic material, a metal and a synthetic resin may be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 第1実施形態のツールの製造方法を示す工程
図。
FIG. 1 is a process diagram showing a method of manufacturing a tool according to a first embodiment.

【図2】 第1実施形態のツールとブースタと振動子と
を結合した側面図。
FIG. 2 is a side view in which the tool, the booster, and the vibrator according to the first embodiment are combined.

【図3】 第1実施形態のツールを用いた切断加工装置
を示す側面図。
FIG. 3 is a side view showing a cutting apparatus using the tool according to the first embodiment.

【図4】 第2実施形態のツールを示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing a tool according to a second embodiment.

【図5】 第3実施形態のツールを示す斜視図。FIG. 5 is a perspective view showing a tool according to a third embodiment.

【図6】 第2;3実施形態のツールを用いた切断加工
装置を示す側面図。
FIG. 6 is a side view showing a cutting apparatus using the tools of the second and third embodiments.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1;41;51 超音波振動切断用ツール 2;42;52 ツール本体 3 振動変換部 4;43 突起 5;45;55 ブレード 1; 41; 51 Ultrasonic vibration cutting tool 2; 42; 52 Tool body 3 Vibration converter 4; 43 protrusions 5; 45; 55 blade

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ツール本体の外周面には突起と突起に支
持された大小粒径の入り混じったダイヤモンドを主成分
としたブレードとが設けられ、ブレードの先端部が突起
よりも外側に突出したことを特徴とする超音波振動切断
用ツール。
1. A tool body is provided with a protrusion and a blade supported by the protrusion and having a mixture of large and small grain diameters and containing diamond as a main component, and the tip of the blade protrudes outward from the protrusion. Ultrasonic vibration cutting tool characterized by the following.
【請求項2】 突起を有するツール本体が大粒径ダイヤ
モンド粉末と小粒径ダイヤモンド粉末との混入されたメ
ッキ液に浸され、電解メッキ法により突起を種として大
小粒径の入り混じったダイヤモンドを主成分としたブレ
ードを成長させることを特徴とする超音波振動切断用ツ
ールの製造方法。
2. A tool body having protrusions is dipped in a plating solution in which a large-diameter diamond powder and a small-diameter diamond powder are mixed, and a diamond mixed with large and small grains is formed by the electrolytic plating method using the protrusions as seeds. A method for manufacturing an ultrasonic vibration cutting tool, which comprises growing a blade comprising a main component.
【請求項3】 ブレード成長後に突起がブレードの先端
部よりも内側となるように除去されることを特徴とする
請求項2記載の超音波振動切断用ツールの製造方法。
3. The method for manufacturing an ultrasonic vibration cutting tool according to claim 2, wherein the protrusion is removed after the blade is grown so as to be inside the tip portion of the blade.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100647199B1 (en) * 2005-06-03 2006-11-23 (주)해빛정보 Ultrasonic cutter and its cutting method
JP2007111803A (en) * 2005-10-19 2007-05-10 Disco Abrasive Syst Ltd Ultrasonic vibration cutting device
CN105856326A (en) * 2016-05-12 2016-08-17 柳州市富英华工贸有限公司 High pressure water cutting machine for carpet

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