JP2006140210A - Ultrasonic vibration cutting device and amplitude measuring method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic vibration cutting device measuring amplitude in a radial direction of a cutting blade which ultrasonic-vibrates and improving metal cutting precision. <P>SOLUTION: The ultrasonic vibration cutting device ultrasonic-vibrates the cutting blade 22 in the radial direction and cuts a work piece. The ultrasonic vibration cutting device is provided with an amplitude measuring device 50 measuring amplitude (d) where the cutting blade 22 ultrasonic-vibrates in the diameter direction. Since amplitude (d) where the cutting blade 22 ultrasonic-vibrates in the radial direction can be measured, cutting depth of the cutting blade 22 can be controlled based on measured amplitude (d). It can be confirmed whether the cutting blade 22 vibrates at scheduled amplitude (d) or not. Consequently, metal cutting precision can be improved. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は,超音波振動切削装置,振幅測定方法に関し,特に,切削ブレードを径方向に超音波振動させて被加工物を切削する超音波振動切削装置およびこの装置における振幅測定方法に関する。   The present invention relates to an ultrasonic vibration cutting apparatus and an amplitude measurement method, and more particularly to an ultrasonic vibration cutting apparatus that cuts a workpiece by ultrasonically vibrating a cutting blade in a radial direction and an amplitude measurement method in the apparatus.

半導体ウェハ等の被加工物をチップ状に分割するために,切削砥石である切削ブレードによって半導体ウェハを格子状に切削加工するダイシング装置等の切削装置が知られている。このような切削装置においては,加工点における温度上昇を抑えることや,切削抵抗を増加させずにチッピングを減少させることが,継続的な課題となっている。かかる課題の解決手段として,超音波振動を使用して切削することが検討されている。   In order to divide a workpiece such as a semiconductor wafer into chips, a cutting apparatus such as a dicing apparatus that cuts a semiconductor wafer into a lattice with a cutting blade that is a cutting grindstone is known. In such a cutting apparatus, it is a continuous problem to suppress the temperature rise at the machining point and to reduce chipping without increasing the cutting resistance. As means for solving such a problem, cutting using ultrasonic vibration has been studied.

このような超音波振動を利用した切削方法の一例として,特許文献1には,切削ブレードをその厚さ方向(回転軸方向)に撓ませるようにして超音波振動させる装置が記載されている。この方法では,超音波振動する切削ブレードによって半導体ウェハの切削溝を広げるような力が働くため,どうしても切削抵抗が増加し,チッピングが発生し易いという問題があった。   As an example of such a cutting method using ultrasonic vibration, Patent Document 1 describes an apparatus that ultrasonically vibrates a cutting blade in a thickness direction (rotational axis direction). In this method, a force that widens the cutting groove of the semiconductor wafer works by the ultrasonically oscillating cutting blade, so that there is a problem that the cutting resistance is inevitably increased and chipping is likely to occur.

このような問題を解決できる方法として,特許文献2には,切削ブレードをその径方向に超音波振動させて被加工物を切断する超音波振動切断装置が記載されている。この超音波切断装置では,切削ブレードが取り付けられた回転軸(スピンドル)を介して伝達された超音波振動の伝達方向を,切削ブレードと共に取り付けられた振動伝達方向変換部によって,垂直方向に変換して,切削ブレードを径方向に振動させている。   As a method for solving such a problem, Patent Document 2 describes an ultrasonic vibration cutting device that cuts a workpiece by ultrasonically vibrating a cutting blade in the radial direction thereof. In this ultrasonic cutting apparatus, the transmission direction of ultrasonic vibration transmitted through a rotating shaft (spindle) to which a cutting blade is attached is converted into a vertical direction by a vibration transmission direction converter attached together with the cutting blade. Thus, the cutting blade is vibrated in the radial direction.

特開2002−336775号公報JP 2002-336775 A 特開2000−210928号公報JP 2000-210928 A

しかしながら,上記従来の超音波振動切削装置では,切削ブレードを径方向に振動させているが,この切削ブレードが径方向に超音波振動する振幅を測定して把握できないので,被加工物に対する切削ブレードの切り込み深さを好適に制御できないという問題があった。また,当該振幅を測定できないと,切削ブレードが予定した振幅で振動しているか否かを確認することができないという問題があった。この結果,超音波振動切削装置による切削加工精度が低下する要因となっていた。   However, in the above conventional ultrasonic vibration cutting apparatus, the cutting blade is vibrated in the radial direction. However, since the cutting blade cannot measure and grasp the amplitude of ultrasonic vibration in the radial direction, There has been a problem that the depth of cut cannot be controlled favorably. Further, if the amplitude cannot be measured, there is a problem that it cannot be confirmed whether or not the cutting blade vibrates at a predetermined amplitude. As a result, the cutting accuracy by the ultrasonic vibration cutting device was a factor.

そこで,本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので,その目的とするところは,切削ブレードが径方向に超音波振動する振幅を測定して,切削加工精度を向上させることが可能な,新規かつ改良された超音波振動切削装置,および超音波振動切削装置における振幅測定方法を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to measure the amplitude at which the cutting blade ultrasonically vibrates in the radial direction to improve the cutting accuracy. It is an object of the present invention to provide a new and improved ultrasonic vibration cutting apparatus and an amplitude measurement method in the ultrasonic vibration cutting apparatus.

上記課題を解決するために,本発明の第1の観点によれば,切削ブレードを径方向に超音波振動させて被加工物を切削する超音波振動切削装置が提供される。この超音波振動切削装置は,切削ブレードが径方向に超音波振動する振幅を測定する振幅測定装置を備えることを特徴とする。これにより,切削ブレードが径方向に超音波振動する振幅を測定できるので,測定した振幅に基づいて切削ブレードの切り込み深さを制御でき,また,切削ブレードが予定した振幅で振動しているか否かを確認することもできる。よって,切削加工精度を向上させることができる。   In order to solve the above-mentioned problems, according to a first aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic vibration cutting apparatus for cutting a workpiece by ultrasonically vibrating a cutting blade in a radial direction. This ultrasonic vibration cutting device includes an amplitude measuring device that measures the amplitude of the ultrasonic vibration of the cutting blade in the radial direction. As a result, the amplitude of the ultrasonic vibration of the cutting blade in the radial direction can be measured, so that the cutting depth of the cutting blade can be controlled based on the measured amplitude, and whether or not the cutting blade vibrates at the planned amplitude. Can also be confirmed. Therefore, the cutting accuracy can be improved.

また,上記振幅測定装置は,切削ブレードが径方向に超音波振動する振動の幅より大きい発光径を有する発光素子と,切削ブレードが径方向に超音波振動する振動の幅より大きい受光径を有する受光素子とを備え,発光素子と受光素子とを結ぶ光線内で切削ブレードの刃先を超音波振動させたときの,受光素子の受光量の変化に基づいて,切削ブレードが径方向に超音波振動する振幅を測定するようにしてもよい。これにより,切削ブレードが径方向に超音波振動する振幅を正確に測定でき,さらに,非接触方式で測定するため,切削ブレードの破損を防止できる。   Further, the amplitude measuring device has a light emitting element having a light emitting diameter larger than a vibration width of the cutting blade ultrasonically vibrating in a radial direction and a light receiving diameter larger than a vibration width of the cutting blade ultrasonically vibrating in the radial direction. The cutting blade is ultrasonically vibrated in the radial direction based on a change in the amount of light received by the light receiving element when the cutting edge of the cutting blade is ultrasonically vibrated in a light beam connecting the light emitting element and the light receiving element. The amplitude to be measured may be measured. As a result, the amplitude of the ultrasonic vibration of the cutting blade in the radial direction can be accurately measured. Further, since the measurement is performed by a non-contact method, the cutting blade can be prevented from being damaged.

なお,「切削ブレードが径方向に超音波振動する振動の幅」は,径方向に超音波振動する切削ブレードの最大拡径時の半径と,当該切削ブレードの最小縮径時の半径との差である。よって,「切削ブレードが径方向に超音波振動する振動の幅」は,「切削ブレードが径方向に超音波振動する振幅」の2倍である。   The “width of vibration that causes the blade to vibrate ultrasonically in the radial direction” is the difference between the radius of the cutting blade that vibrates ultrasonically in the radial direction at the time of maximum diameter expansion and the radius of the cutting blade at the time of minimum diameter reduction. It is. Therefore, “the width of vibration in which the cutting blade ultrasonically vibrates in the radial direction” is twice the “amplitude in which the cutting blade ultrasonically vibrates in the radial direction”.

また,上記振幅測定装置は,切削ブレードの刃先と接触し,切削ブレードの径方向の超音波振動に従動して振動する接触子を備え,切削ブレードの刃先を接触子に接触させた状態で切削ブレードを超音波振動させて接触子を振動させたときの,接触子の位置の変化に基づいて,切削ブレードが径方向に超音波振動する振幅を測定するようにしてもよい。これにより,切削ブレードが径方向に超音波振動する振幅を正確に測定できる。   In addition, the amplitude measuring device includes a contact that contacts the cutting edge of the cutting blade and vibrates following the ultrasonic vibration in the radial direction of the cutting blade, and the cutting blade is in contact with the contact. The amplitude of ultrasonic vibration of the cutting blade in the radial direction may be measured based on the change in the position of the contact when the blade is vibrated ultrasonically. As a result, the amplitude of the ultrasonic vibration of the cutting blade in the radial direction can be accurately measured.

また,上記超音波振動切削装置は,スピンドルと;スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと;スピンドルの先端部に装着される切削ブレードと;スピンドルを超音波振動させる超音波振動子と;を備え,超音波振動子からスピンドルを介して伝達される超音波振動の伝達方向を変換し,切削ブレードを径方向に超音波振動させるようにしてもよい。これにより,スピンドルを介して,切削ブレードを正確かつ均等に超音波振動させることができる。   The ultrasonic vibration cutting apparatus includes: a spindle; a spindle housing that rotatably supports the spindle; a cutting blade attached to the tip of the spindle; and an ultrasonic vibrator that ultrasonically vibrates the spindle. The transmission direction of the ultrasonic vibration transmitted from the ultrasonic vibrator via the spindle may be changed, and the cutting blade may be ultrasonically vibrated in the radial direction. Thereby, the cutting blade can be ultrasonically vibrated accurately and evenly through the spindle.

また,上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,切削ブレードを径方向に超音波振動させて被加工物を切削する超音波振動切削装置において,切削ブレードを径方向に移動させたときに切削ブレードの刃先が所定位置に達したことを検知する切削ブレード検知装置を用いて,切削ブレードが径方向に超音波振動する振幅を測定する振幅測定方法が提供される。この振幅測定方法は,超音波振動していない状態の切削ブレードを径方向に移動させ,切削ブレード検知装置が当該切削ブレードの刃先を検知したときの当該切削ブレードの位置を測定するステップと;超音波振動させた状態の切削ブレードを径方向に移動させ,切削ブレード検知装置が当該切削ブレードの刃先を検知したときの当該切削ブレードの位置を測定するステップと;超音波振動していない状態で測定された切削ブレードの位置と,超音波振動させた状態で測定された切削ブレードの位置との差を検出して,切削ブレードが径方向に超音波振動する振幅を求めるステップと;を含むことを特徴とする。これにより,切削ブレードが径方向に超音波振動する振幅を測定できるので,測定した振幅に基づいて切削ブレードの切り込み深さを制御でき,また,切削ブレードが予定した振幅で振動しているか否かを確認することもできる。よって,切削加工精度を向上させることができる。   In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, in an ultrasonic vibration cutting apparatus for cutting a workpiece by ultrasonically vibrating the cutting blade in the radial direction, the cutting blade is moved in the radial direction. There is provided an amplitude measuring method for measuring an amplitude of ultrasonic vibration of a cutting blade in a radial direction using a cutting blade detection device that detects that the cutting edge of the cutting blade has reached a predetermined position when moved. The amplitude measuring method includes a step of measuring a position of the cutting blade when the cutting blade detecting device detects a cutting edge of the cutting blade by moving a cutting blade in a state of not being ultrasonically vibrated in a radial direction; A step of measuring the position of the cutting blade when the cutting blade is moved in the radial direction and the cutting blade detector detects the cutting edge of the cutting blade; Detecting a difference between the position of the cutting blade measured and the position of the cutting blade measured in the state of ultrasonic vibration, and determining an amplitude at which the cutting blade ultrasonically vibrates in a radial direction. Features. As a result, the amplitude of the ultrasonic vibration of the cutting blade in the radial direction can be measured, so that the cutting depth of the cutting blade can be controlled based on the measured amplitude, and whether or not the cutting blade vibrates at the planned amplitude. Can also be confirmed. Therefore, the cutting accuracy can be improved.

また,上記切削ブレード検知装置は,所定間隔を空けて対向配置された発光素子と受光素子とを有し,発光素子と受光素子とを結ぶ光線上に切削ブレードの刃先が存在するか否かを感知する非接触センサであるようにしてもよい。これにより,切削ブレードの破損を防止できる。   In addition, the cutting blade detection device has a light emitting element and a light receiving element arranged to face each other at a predetermined interval, and determines whether or not the cutting edge of the cutting blade exists on a light beam connecting the light emitting element and the light receiving element. It may be a non-contact sensor for sensing. This can prevent the cutting blade from being damaged.

また,上記切削ブレード検知装置は,切削ブレードの刃先が接触したことを感知する接触センサであるようにしてもよい。これにより,切削ブレード検知装置の構造が簡単かつ安価になる。   Further, the cutting blade detection device may be a contact sensor that detects that the cutting edge of the cutting blade is in contact. This makes the structure of the cutting blade detector simple and inexpensive.

また,上記超音波振動切削装置は,スピンドルと;スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと;スピンドルの先端部に装着される切削ブレードと;スピンドルを超音波振動させる超音波振動子と;を備え,超音波振動子からスピンドルを介して伝達される超音波振動の伝達方向を変換し,切削ブレードを径方向に超音波振動させるようにしてもよい。これにより,スピンドルを介して,切削ブレードを正確かつ均等に超音波振動させることができる。   The ultrasonic vibration cutting apparatus includes: a spindle; a spindle housing that rotatably supports the spindle; a cutting blade attached to the tip of the spindle; and an ultrasonic vibrator that ultrasonically vibrates the spindle. The transmission direction of the ultrasonic vibration transmitted from the ultrasonic vibrator via the spindle may be changed, and the cutting blade may be ultrasonically vibrated in the radial direction. Thereby, the cutting blade can be ultrasonically vibrated accurately and evenly through the spindle.

以上説明したように本発明によれば,超音波振動切削装置の切削ブレードが径方向に超音波振動するときの振幅を測定することができる。このため,測定した振幅に基づいて,被加工物に対する切削ブレードの切り込み深さを好適に制御でき,また,切削ブレードが予定した振幅で振動しているか否かを確認することもできる。従って,超音波振動切削装置による被加工物の切削加工精度を向上できる。   As described above, according to the present invention, the amplitude when the cutting blade of the ultrasonic vibration cutting device vibrates ultrasonically in the radial direction can be measured. For this reason, the cutting depth of the cutting blade with respect to the workpiece can be suitably controlled based on the measured amplitude, and it can also be confirmed whether or not the cutting blade vibrates with a predetermined amplitude. Therefore, the cutting accuracy of the workpiece by the ultrasonic vibration cutting device can be improved.

以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

まず,図1に基づいて,本発明の第1の実施形態にかかる超音波振動切削装置の一例として構成されたダイシング装置10の全体構成について説明する。なお,図1は,本実施形態にかかるダイシング装置10を示す全体斜視図である。   First, based on FIG. 1, the whole structure of the dicing apparatus 10 comprised as an example of the ultrasonic vibration cutting apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is an overall perspective view showing a dicing apparatus 10 according to the present embodiment.

図1に示すように,ダイシング装置10は,例えば,半導体ウェハなどの被加工物12を切削加工する切削ユニット(スピンドルユニット)20と,被加工物12を保持する保持手段であるチャックテーブル15と,切削ユニット移動機構(図示せず。)と,チャックテーブル移動機構(図示せず。)とを備える。   As shown in FIG. 1, the dicing apparatus 10 includes, for example, a cutting unit (spindle unit) 20 that cuts a workpiece 12 such as a semiconductor wafer, and a chuck table 15 that is a holding means for holding the workpiece 12. , A cutting unit moving mechanism (not shown) and a chuck table moving mechanism (not shown).

切削ユニット20は,スピンドルに装着された切削ブレード(詳細は後述する。)を備えている。この切削ユニット20は,径方向に超音波振動する切削ブレードを高速回転させながら被加工物12に切り込ませることにより,被加工物12を切削して極薄のカーフ(切溝)を形成することができる。   The cutting unit 20 includes a cutting blade (details will be described later) mounted on a spindle. The cutting unit 20 cuts the workpiece 12 to form an extremely thin kerf (cut groove) by cutting the workpiece 12 while rotating a cutting blade that vibrates ultrasonically in the radial direction at a high speed. be able to.

また,チャックテーブル15は,例えば,上面が略平坦な円盤状のテーブルであり,その上面に真空チャック(図示せず。)等を具備している。このチャックテーブル15は,例えば,ウェハテープ13を介してフレーム14に支持された状態の被加工物12が載置され,この被加工物12を真空吸着して安定的に保持することができる。   Further, the chuck table 15 is, for example, a disk-shaped table having a substantially flat upper surface, and is provided with a vacuum chuck (not shown) on the upper surface. For example, the workpiece 12 supported by the frame 14 via the wafer tape 13 is placed on the chuck table 15, and the workpiece 12 can be stably held by vacuum suction.

切削ユニット移動機構は,切削ユニット20を,Y軸方向に移動させる。このY軸方向は,切削方向(X軸方向)に対して直交する水平方向であり,例えば,切削ユニット20内に配設されたスピンドルの軸方向である。このようなY軸方向の移動により,切削ブレードの刃先を被加工物12の切削位置(切削ライン)に位置合わせすることができる。また,この切削ユニット移動機構は,切削ユニット20をZ軸方向(垂直方向)にも移動させる。これにより,被加工物12に対する切削ブレードの切り込み深さを調整したり,後述するブレード検出手段に向けて切削ブレードを降下したりできる。   The cutting unit moving mechanism moves the cutting unit 20 in the Y-axis direction. The Y-axis direction is a horizontal direction orthogonal to the cutting direction (X-axis direction), and is, for example, the axial direction of a spindle disposed in the cutting unit 20. By such movement in the Y-axis direction, the cutting edge of the cutting blade can be aligned with the cutting position (cutting line) of the workpiece 12. The cutting unit moving mechanism also moves the cutting unit 20 in the Z-axis direction (vertical direction). Thereby, the cutting depth of the cutting blade with respect to the workpiece 12 can be adjusted, or the cutting blade can be lowered toward the blade detecting means described later.

チャックテーブル移動機構は,通常のダイシング加工時には,被加工物12を保持したチャックテーブル15を切削方向(X軸方向)に往復移動させて,被加工物12に対し切削ブレードの刃先を直線的な軌跡で作用させる。   During normal dicing, the chuck table moving mechanism moves the chuck table 15 holding the workpiece 12 back and forth in the cutting direction (X-axis direction) so that the cutting edge of the cutting blade is linear with respect to the workpiece 12. Act on the trajectory.

かかる構成のダイシング装置10は,高速回転する切削ブレードを被加工物12に切り込ませながら,切削ユニット20とチャックテーブル15とを相対移動させることにより,被加工物12をダイシング加工することができる。なお,ダイシング装置10には,モニタ等の表示装置16が設けられており,この表示装置16は,アライメント時に撮像された被加工物12表面の画像や,切削加工設定情報,測定された切削ブレードの振幅などの各種情報を表示できる。   The dicing apparatus 10 having such a configuration can perform the dicing process on the workpiece 12 by moving the cutting unit 20 and the chuck table 15 relative to each other while cutting the cutting blade rotating at a high speed into the workpiece 12. . The dicing apparatus 10 is provided with a display device 16 such as a monitor. The display device 16 is an image of the surface of the workpiece 12 imaged at the time of alignment, cutting setting information, and a measured cutting blade. Various information such as the amplitude of the can be displayed.

次に,図2に基づいて,本実施形態にかかる切削ユニット20の構成について説明する。なお,図2は,本実施形態にかかる切削ユニット20を示す斜視図である。   Next, based on FIG. 2, the structure of the cutting unit 20 concerning this embodiment is demonstrated. FIG. 2 is a perspective view showing the cutting unit 20 according to the present embodiment.

図2に示すように,切削ユニット20は,例えば,フランジ21と,切削ブレード22と,ナット24と,スピンドル25と,スピンドルハウジング26と,切削水供給ノズル27と,ホイルカバー28と,を主に備える。   As shown in FIG. 2, the cutting unit 20 includes, for example, a flange 21, a cutting blade 22, a nut 24, a spindle 25, a spindle housing 26, a cutting water supply nozzle 27, and a foil cover 28. Prepare for.

切削ブレード22は,例えば,略リング形状を有する極薄の切削砥石である。かかる切削ブレード22は,例えば,フランジ21およびナット24などによって,スピンドル25の先端部に装着される。なお,本実施形態にかかる切削ブレード22は,例えば,外周部に配される切断砥石である切り羽部と,当該切り羽部をスピンドル25に軸着するための基台部(一側のフランジ21a,図3参照)とが一体構成されたハブブレードで構成されている。しかし,かかる例に限定されず,切削ブレード22を所謂ワッシャーブレードで構成し,その両側からフランジ21a,21b(図3参照)で挟持してスピンドル25に軸着するようにしてもよい。   The cutting blade 22 is, for example, an extremely thin cutting grindstone having a substantially ring shape. The cutting blade 22 is attached to the tip of the spindle 25 by, for example, a flange 21 and a nut 24. The cutting blade 22 according to the present embodiment includes, for example, a cutting blade portion that is a cutting grindstone disposed on the outer peripheral portion, and a base portion (one side flange for attaching the cutting blade portion to the spindle 25). 21a, see FIG. 3) is a hub blade that is integrally formed. However, the present invention is not limited to this example, and the cutting blade 22 may be a so-called washer blade, and may be clamped to the spindle 25 by being sandwiched by flanges 21a and 21b (see FIG. 3) from both sides.

また,スピンドル25は,例えば,後述するモータ(図示せず。)の回転駆動力を切削ブレード22に伝達するための回転軸であり,装着された切削ブレード22を例えば30,000rpmで高速回転させることができる。このスピンドル25の大部分は,スピンドルハウジング26に覆われているが,その先端部は,スピンドルハウジング26から露出しており,かかる先端部にブレード22等が装着される。   The spindle 25 is a rotating shaft for transmitting a rotational driving force of a motor (not shown), which will be described later, to the cutting blade 22, for example, and rotates the mounted cutting blade 22 at a high speed of, for example, 30,000 rpm. be able to. Most of the spindle 25 is covered with a spindle housing 26, but its tip is exposed from the spindle housing 26, and a blade 22 or the like is attached to the tip.

また,スピンドルハウジング26は,スピンドル25を覆うようにして設けられたハウジングである。このスピンドルハウジング26は,内部に設けられたエアベアリングによって,スピンドル25を高速回転可能に支持することができるが,詳細については後述する。   The spindle housing 26 is a housing provided so as to cover the spindle 25. The spindle housing 26 can support the spindle 25 so as to be rotatable at high speed by an air bearing provided therein. Details will be described later.

また,切削水供給ノズル27は,例えば切削ブレード22の側方に脱着可能に設けられ,加工点付近に切削水を供給して冷却する。また,ホイルカバー28は,切削ブレード22の外周を覆うにして設けられ,切削水や切削屑などの飛散を防止する。   The cutting water supply nozzle 27 is detachably provided on the side of the cutting blade 22, for example, and supplies cutting water near the processing point to cool it. Further, the foil cover 28 is provided so as to cover the outer periphery of the cutting blade 22 and prevents scattering of cutting water and cutting waste.

かかる構成の切削ユニット20は,スピンドル25により切削ブレード22を高速回転させ,かかる切削ブレード22の刃先を被加工物12に切り込ませて相対移動させる。これにより,例えば,被加工物12の加工面を切削加工して,切削ラインに沿って極薄の切溝(カーフ)を形成することができる。   The cutting unit 20 having such a configuration rotates the cutting blade 22 at a high speed by the spindle 25 and cuts the cutting edge of the cutting blade 22 into the workpiece 12 so as to relatively move. Thereby, for example, the processing surface of the workpiece 12 can be cut and an extremely thin kerf can be formed along the cutting line.

次に,図3に基づいて,本実施形態にかかる切削ユニット20におけるスピンドルハウジング26の内部構成について説明する。なお,図3は,本実施形態にかかるスピンドルハウジング26の内部構成を示す部分切り欠き側面図である。この図3では,説明の便宜上,スピンドルハウジング26を,スピンドル25の回転軸を含む垂直面で切断した断面で表してある。   Next, the internal configuration of the spindle housing 26 in the cutting unit 20 according to the present embodiment will be described based on FIG. FIG. 3 is a partially cutaway side view showing the internal configuration of the spindle housing 26 according to the present embodiment. In FIG. 3, for convenience of explanation, the spindle housing 26 is represented by a cross section cut along a vertical plane including the rotation axis of the spindle 25.

図3に示すように,スピンドルハウジング26の内部には,例えば,スピンドル25を回転可能に支持するラジアルエアベアリング30およびスラストエアベアリング31と,ロータ321およびステータ322を有するモータ32と,スピンドル25の後端部に設けられた超音波振動子33と,ラジアルエアベアリング30及びスラストエアベアリング31に高圧エアを供給するためのエア供給路(図示せず。)と,ラジアルエアベアリング30およびスラストエアベアリング31によって噴出されたエアを排出するための排気路(図示せず。)と,が設けられている。さらに,スピンドルハウジング26の後端部には,超音波振動子33に電力を供給する非接触給電装置40が設けられている。   As shown in FIG. 3, the spindle housing 26 includes, for example, a radial air bearing 30 and a thrust air bearing 31 that rotatably support the spindle 25, a motor 32 having a rotor 321 and a stator 322, and a spindle 25. An ultrasonic vibrator 33 provided at the rear end, an air supply path (not shown) for supplying high-pressure air to the radial air bearing 30 and the thrust air bearing 31, and the radial air bearing 30 and the thrust air bearing. And an exhaust passage (not shown) for exhausting the air ejected by 31. Further, a non-contact power feeding device 40 that supplies power to the ultrasonic transducer 33 is provided at the rear end portion of the spindle housing 26.

スピンドル25の後端部側は,モータ32を構成する回転軸であるロータ321と連結されおり,ロータ321およびステータ322の相互作用により発生する回転駆動力によって,スピンドル25が高速回転する構成である。また,スピンドル25の先端部側には,スピンドル25の軸径よりも大径のスラストプレート251が設けられている。   The rear end side of the spindle 25 is connected to a rotor 321 that is a rotating shaft constituting the motor 32, and the spindle 25 rotates at a high speed by the rotational driving force generated by the interaction between the rotor 321 and the stator 322. . Further, a thrust plate 251 having a diameter larger than the shaft diameter of the spindle 25 is provided on the tip end side of the spindle 25.

ラジアルエアベアリング30及びスラストエアベアリング31は,上記エア供給路を介して,高圧ポンプ等で構成されたエア供給手段(図示せず。)と連通している。これにより,エア供給手段が提供する高圧エアは,ラジアルエアベアリング30及びスラストエアベアリング31に供給される。   The radial air bearing 30 and the thrust air bearing 31 communicate with air supply means (not shown) configured by a high-pressure pump or the like via the air supply path. Thereby, the high pressure air provided by the air supply means is supplied to the radial air bearing 30 and the thrust air bearing 31.

ラジアルエアベアリング30は,例えば,スピンドルハウジング26の内周面に略均等に設けられた複数の噴射口(図示せず。)から,スピンドル25の外周に向けてエアを噴出する。これにより,ラジアルエアベアリング30は,スピンドル25が回転軸に対して垂直な径方向(ラジアル方向,即ち,XおよびZ軸方向)へ移動することを制限して,高速回転するスピンドル25をラジアル方向に支持することができる(即ち,横ブレを防止できる)。   The radial air bearing 30 ejects air toward the outer periphery of the spindle 25 from, for example, a plurality of injection ports (not shown) provided substantially uniformly on the inner peripheral surface of the spindle housing 26. As a result, the radial air bearing 30 restricts the spindle 25 from moving in the radial direction perpendicular to the rotation axis (radial direction, that is, the X and Z axis directions), and causes the spindle 25 that rotates at high speed to move in the radial direction. (I.e., lateral blurring can be prevented).

一方,スラストエアベアリング31は,スラストプレート251の左右両側に設けられた噴射口(図示せず。)から,スラストプレート251を挟持するようにエアを噴出する。これにより,スラストエアベアリング31は,スピンドル25が回転軸方向(スラスト方向,即ち,Y軸方向)へ移動することを制限して,高速回転するスピンドル25をスラスト方向に支持することができる(即ち,縦ブレを防止できる)。   On the other hand, the thrust air bearing 31 ejects air from the injection ports (not shown) provided on the left and right sides of the thrust plate 251 so as to sandwich the thrust plate 251. Thereby, the thrust air bearing 31 can support the spindle 25 rotating at high speed in the thrust direction by limiting the movement of the spindle 25 in the rotation axis direction (thrust direction, that is, the Y-axis direction) (ie, in the thrust direction). , Can prevent vertical blur).

このように,スピンドルハウジング26は,ラジアルエアベアリング30及びスラストエアベアリング31から噴出するエアによって,スピンドル25を高速回転可能に支持することができる。なお,エアベアリングの構成は,上記図3の例に限定されず,多様に設計変更可能である。例えば,スラストエアベアリング31およびスラストプレート251は,図3の例のように,スピンドル25の切削ブレード22側に1組だけ設けられる構成でなくてもよく,例えば,スピンドル25の略中央部や基部側などの箇所に1組設けられる,或いはこれらの箇所に複数組設けられるなどしてもよい。   Thus, the spindle housing 26 can support the spindle 25 so as to be rotatable at high speed by the air ejected from the radial air bearing 30 and the thrust air bearing 31. Note that the configuration of the air bearing is not limited to the example of FIG. 3 described above, and various design changes can be made. For example, the thrust air bearing 31 and the thrust plate 251 do not have to be provided with only one set on the cutting blade 22 side of the spindle 25 as in the example of FIG. One set may be provided at a location such as a side, or a plurality of sets may be provided at these locations.

また,ラジアルエアベアリング30およびスラストエアベアリング31から噴出されたエアの大部分は,上記排気路を通ってスピンドルハウジング26外部に排気されるが,一部のエアは,切削ブレード22側におけるスピンドル25とスピンドルハウジング26との隙間から排出され,エアシールとして機能する。なお,上記のようにしてスピンドルハウジング26内を流通するエアは,スピンドルハウジング26およびスピンドル25の温度を制御する温度制御媒体としても機能する。これにより,スピンドル25の温度を所定温度に維持して,スピンドル25に熱歪みが生ずることを防止できる。   Further, most of the air ejected from the radial air bearing 30 and the thrust air bearing 31 is exhausted to the outside of the spindle housing 26 through the exhaust path, but a part of the air is exhausted to the spindle 25 on the cutting blade 22 side. And the spindle housing 26 are discharged and function as an air seal. The air flowing through the spindle housing 26 as described above also functions as a temperature control medium for controlling the temperature of the spindle housing 26 and the spindle 25. As a result, the temperature of the spindle 25 can be maintained at a predetermined temperature, and thermal distortion can be prevented from occurring in the spindle 25.

以上のような,スピンドル25,スピンドルハウジング26,ラジアルエアベアリング30,スラストエアベアリング31,モータ32,エア供給路,排気路およびエア供給手段などは,エアスピンドルを構成している。   The spindle 25, the spindle housing 26, the radial air bearing 30, the thrust air bearing 31, the motor 32, the air supply path, the exhaust path, and the air supply means as described above constitute an air spindle.

さらに,本実施形態にかかる切削ユニット20には,スピンドル25および切削ブレード22を超音波振動させるための振動発生手段として,図3に示すように,超音波振動子33と,この超音波振動子33に電力を供給する非接触式給電装置40とが設けられている。   Further, in the cutting unit 20 according to the present embodiment, as a vibration generating means for ultrasonically vibrating the spindle 25 and the cutting blade 22, as shown in FIG. 3, an ultrasonic vibrator 33 and the ultrasonic vibrator A non-contact type power supply device 40 that supplies power to 33 is provided.

超音波振動子33は,スピンドル25の後端部側(切削ブレード22とは反対側)において,ロータ321よりさらに後端部側に配設されている。この超音波振動子33は,例えば,ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)等の圧電セラミックス材料からなる電歪振動子で構成されている。かかる超音波振動子33は,非接触式給電装置40から供給された電力により,所定周波数の縦波の超音波振動を発生する。なお,超音波振動子33は,かかる電歪振動子の例に限定されず,超音波振動を発生可能であれば,例えば,磁歪振動子(超磁歪振動子を含む。)または水晶振動子などで構成することもできる。   The ultrasonic transducer 33 is disposed further to the rear end side than the rotor 321 on the rear end side of the spindle 25 (on the side opposite to the cutting blade 22). The ultrasonic vibrator 33 is composed of an electrostrictive vibrator made of a piezoelectric ceramic material such as lead zirconate titanate (PZT). The ultrasonic vibrator 33 generates longitudinal ultrasonic vibration of a predetermined frequency by the electric power supplied from the non-contact power supply device 40. Note that the ultrasonic transducer 33 is not limited to such an electrostrictive transducer. For example, a magnetostrictive transducer (including a supermagnetostrictive transducer) or a quartz crystal resonator may be used as long as it can generate ultrasonic vibration. Can also be configured.

非接触式給電装置40は,スピンドル25後端部に設けられた2次トランス44と,この2次トランス44を取り囲むように所定間隔離隔して配設された1次トランス42とから構成される。この非接触式給電装置40は,外部電源からの電力を,電磁誘導方式により非接触でスピンドル25に伝達して,超音波振動子33に供給する。かかる電力により,超音波振動子33は超音波振動を発生してスピンドル25を振動させる。   The non-contact type power feeding device 40 includes a secondary transformer 44 provided at the rear end portion of the spindle 25 and a primary transformer 42 disposed so as to be separated from the secondary transformer 44 by a predetermined distance. . The non-contact type power supply device 40 transmits electric power from an external power source to the spindle 25 in a non-contact manner by an electromagnetic induction method and supplies it to the ultrasonic transducer 33. With this electric power, the ultrasonic transducer 33 generates ultrasonic vibrations to vibrate the spindle 25.

このように,スピンドル25に設けられた電歪振動子である超音波振動子33に対して,非接触給電装置40を用いて非接触で給電している。上記のようなエアスピンドル機構においてスピンドル25はスピンドルハウジング26によって非接触で保持されている。かかる機構において,非接触給電装置40によって給電することにより,スピンドル25に給電用の部材を接触させなくて済むので,スピンドル25が円滑に回転でき,エアスピンドルの利点を生かすことができる。かかる観点から,給電装置として上記非接触給電装置40を用いることが好ましいが,かかる例に限定されず,接触式の給電装置を用いることも可能である。なお,超音波振動子33として磁歪振動子を用いる場合には,上記給電装置は不要である。   In this manner, the ultrasonic vibrator 33 that is an electrostrictive vibrator provided on the spindle 25 is fed in a non-contact manner using the non-contact power feeding device 40. In the air spindle mechanism as described above, the spindle 25 is held by the spindle housing 26 without contact. In such a mechanism, it is not necessary to bring the power supply member into contact with the spindle 25 by supplying power with the non-contact power supply device 40, so that the spindle 25 can rotate smoothly and the advantages of the air spindle can be utilized. From such a viewpoint, it is preferable to use the non-contact power feeding device 40 as a power feeding device, but the invention is not limited to this example, and a contact type power feeding device can also be used. Note that when a magnetostrictive vibrator is used as the ultrasonic vibrator 33, the above power feeding device is not necessary.

かかる構成の非接触式給電装置40から電力が供給された超音波振動子33は,超音波振動を発生してスピンドル25を超音波振動させる。この超音波振動は,スピンドル25の軸方向(Y軸方向)に伝達され,スピンドル25の先端部に装着された切削ブレード22に向かう。   The ultrasonic vibrator 33 to which power is supplied from the non-contact type power supply device 40 having such a configuration generates ultrasonic vibrations to cause the spindle 25 to vibrate. This ultrasonic vibration is transmitted in the axial direction of the spindle 25 (Y-axis direction) and travels toward the cutting blade 22 attached to the tip of the spindle 25.

さらに,このようにスピンドル25の回転軸方向(Y軸方向)に伝達される超音波振動を切削ブレード22の径方向(XZ平面方向)に変換するときの振動伝達方向変換点のY軸位置が,スピンドル25に対する切削ブレード22の装着位置(切削ブレード22のY軸位置)と同一となるように,スピンドル25の構造や超音波振動子33の周波数などが調整されている。   Furthermore, the Y-axis position of the vibration transmission direction conversion point when the ultrasonic vibration transmitted in the rotation axis direction (Y-axis direction) of the spindle 25 in this way is converted into the radial direction (XZ plane direction) of the cutting blade 22 is as follows. The structure of the spindle 25 and the frequency of the ultrasonic transducer 33 are adjusted so that the mounting position of the cutting blade 22 with respect to the spindle 25 (the Y-axis position of the cutting blade 22) is the same.

以上のような構成によって,スピンドル25の回転軸方向に超音波振動を伝達させ,切削ブレード22と同一位置にある振動伝達方向変換点で,当該伝達された超音波振動の振動方向を切削ブレード22の径方向に変換できる。これにより,切削ブレード22を径方向に超音波振動させる,即ち,リング形状の切削ブレード22が高周波で拡径,縮径を繰り返すように振動させながら,被加工物12を切削することができる。   With the configuration described above, ultrasonic vibration is transmitted in the direction of the rotation axis of the spindle 25, and the vibration direction of the transmitted ultrasonic vibration is determined at the vibration transmission direction conversion point at the same position as the cutting blade 22. Can be converted in the radial direction. Accordingly, the workpiece 12 can be cut while the cutting blade 22 is ultrasonically vibrated in the radial direction, that is, while the ring-shaped cutting blade 22 is vibrated so as to repeatedly expand and contract at a high frequency.

このように切削ブレード22を径方向に超音波振動させる原理についは,例えば上記特許文献2に記載されており公知であるが,以下に,図4に基づいて簡単に説明する。   The principle of ultrasonic vibration of the cutting blade 22 in the radial direction as described above is described in, for example, the above-mentioned Patent Document 2 and is publicly known, but will be briefly described below with reference to FIG.

図4は,本実施形態にかかる切削ユニット25において,超音波振動子33からの超音波振動に共振する振動波形W1と,伝達方向が径方向に変換された振動波形W2とを示す説明図である。振動波形W1は,共振による超音波振動の瞬間的な変位(振動振幅)を表し,振動波形W2は,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)を表す。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing a vibration waveform W1 that resonates with ultrasonic vibration from the ultrasonic transducer 33 and a vibration waveform W2 in which the transmission direction is converted to the radial direction in the cutting unit 25 according to the present embodiment. is there. The vibration waveform W1 represents the instantaneous displacement (vibration amplitude) of the ultrasonic vibration due to resonance, and the vibration waveform W2 represents the instantaneous displacement (vibration amplitude) of the ultrasonic vibration whose transmission direction is converted to the radial direction. .

図4に示すように,スピンドル25の回転軸上(Y軸上)には,振動波形W1の最大振動振幅点A,C,E,Gと,最小振動振幅点B,D,F,Hが存在する。通常,最小振動振幅点B,D,F,Hでは,スピンドル25の径方向の伸長が最大となる。従って,スピンドル25とスピンドルハウジング26との間隔は,少なくとも最小振動振幅点B,D,F,Hにおけるスピンドル25の最大拡径量よりも大きくしなければならない。しかし,その他の点に関しては,切削ユニット20がエアスピンドル機構を採用しているため,メカスピンドル機構の場合のように最小振動振幅点B,D,F,H付近を構造的に補強したりする必要はない。   As shown in FIG. 4, the maximum vibration amplitude points A, C, E, and G and the minimum vibration amplitude points B, D, F, and H of the vibration waveform W1 are on the rotation axis (Y axis) of the spindle 25. Exists. Usually, at the minimum vibration amplitude points B, D, F, and H, the radial extension of the spindle 25 is maximized. Therefore, the distance between the spindle 25 and the spindle housing 26 must be at least larger than the maximum diameter expansion amount of the spindle 25 at the minimum vibration amplitude points B, D, F, and H. However, with respect to other points, since the cutting unit 20 employs an air spindle mechanism, the vicinity of the minimum vibration amplitude points B, D, F, and H is structurally reinforced as in the case of the mechanical spindle mechanism. There is no need.

振動波形W1の最小振動振幅点Bは,振動伝達方向変換点であり,この振動伝達方向変換点の位置に切削ブレード22が設けられている。振動伝達方向変換点Bにおいて,超音波振動の伝達方向が,スピンドル25の回転軸方向(以下,単に「軸方向」という場合もある。)から,切削ブレード22の径方向(以下,単に「径方向」という場合もある。)に変換される。このように伝達方向が径方向に変換された超音波振動の振動波形W2における最大振動振幅点α,βが,切削ブレード22の刃先に位置するように,切削ブレード22のブレード径や超音波振動の周波数が調整されている。   The minimum vibration amplitude point B of the vibration waveform W1 is a vibration transmission direction conversion point, and a cutting blade 22 is provided at the position of this vibration transmission direction conversion point. At the vibration transmission direction conversion point B, the transmission direction of the ultrasonic vibration is changed from the rotational axis direction of the spindle 25 (hereinafter sometimes simply referred to as “axial direction”) to the radial direction of the cutting blade 22 (hereinafter simply referred to as “diameter”). ”Direction”). The blade diameter of the cutting blade 22 and the ultrasonic vibration so that the maximum vibration amplitude points α and β in the vibration waveform W2 of the ultrasonic vibration whose transmission direction is converted to the radial direction are positioned at the cutting edge of the cutting blade 22 in this way. The frequency is adjusted.

さらに,上記超音波振動を好適に伝達および変換するために,切削ブレード22とフランジ21a,21bとが密着し,さらに,フランジ21a,21bとスピンドル25とが密着するように,各部材が構成されている。   Further, in order to suitably transmit and convert the ultrasonic vibration, each member is configured such that the cutting blade 22 and the flanges 21a and 21b are in close contact with each other, and the flanges 21a and 21b and the spindle 25 are in close contact with each other. ing.

以上のようにして,スピンドル25を軸方向に伝達してきた超音波振動の伝達方向を径方向に変換することにより,切削ブレード22は拡径,縮径を繰り返して,切削ブレード22の刃先が,図4の矢印で示す径方向に振動する。   As described above, by changing the transmission direction of the ultrasonic vibration transmitted through the spindle 25 in the axial direction to the radial direction, the cutting blade 22 repeatedly expands and contracts, and the cutting edge of the cutting blade 22 It vibrates in the radial direction indicated by the arrow in FIG.

なお,振動伝達方向変換点(上記B点)において,振動伝達方向変換を促すために,ホーンなどの振動伝達方向変換部材を配置してもよい。この振動伝達方向変換部材を設けることにより,切削ブレード22を超音波振動させるときの精度や制御を行い易くなる。しかし,振動伝達方向変換点の位置と切削ブレード22の位置とが正確に合致していれば,この振動伝達方向変換部材を別途に配設しなくとも,振動伝達方向を変換することは可能である。   Note that a vibration transmission direction conversion member such as a horn may be arranged at the vibration transmission direction conversion point (the B point) in order to promote the vibration transmission direction conversion. By providing this vibration transmission direction changing member, it becomes easy to perform accuracy and control when the cutting blade 22 is vibrated ultrasonically. However, if the position of the vibration transmission direction conversion point and the position of the cutting blade 22 are exactly matched, it is possible to convert the vibration transmission direction without providing a separate vibration transmission direction conversion member. is there.

以上,本発明の第1の実施形態にかかる切削ユニット20の構成,特に,切削ブレード22を径方向に超音波振動させるための構成について説明した。このように,径方向に超音波振動させた切削ブレード22によって被加工物12を切削加工することにより,振動させていない切削ブレードによる通常の切断加工と比較して,(1)切削抵抗を低減してチッピングを抑制できる,(2)加工点に切削水が供給され易くなるため,加工点における温度上昇を抑えて,熱による歪が生じ難い,(3)切削ブレード22の振動によりコンタミネーションが振り落とされるため,切削ブレード22にコンタミネーションが付着しない,(4)切削ブレード22に対する負荷を軽減して寿命が延びる,といった利点がある。   The configuration of the cutting unit 20 according to the first embodiment of the present invention, particularly, the configuration for ultrasonically vibrating the cutting blade 22 in the radial direction has been described above. In this way, by cutting the workpiece 12 with the cutting blade 22 that is ultrasonically vibrated in the radial direction, (1) cutting resistance is reduced as compared with normal cutting with a non-vibrated cutting blade. Therefore, chipping can be suppressed. (2) Since cutting water is easily supplied to the processing point, the temperature rise at the processing point is suppressed and distortion due to heat hardly occurs. (3) Contamination is caused by the vibration of the cutting blade 22. Since it is shaken off, there is an advantage that no contamination adheres to the cutting blade 22 and (4) the load on the cutting blade 22 is reduced and the life is extended.

次に,本発明の特徴として,上記径方向に超音波振動する切削ブレード22の振幅を測定するための振幅測定装置および振幅測定方法について説明する。以下では,測定手法が相異なる第1〜第4の実施形態にかかる振幅測定装置および振幅測定方法について,それぞれ説明する。なお,第2から第4実施形態にかかる超音波振動切削装置(ダイシング装置10)の構成については,上述した第1の実施形態の場合と略同一であるので,詳細説明は省略する。   Next, as an aspect of the present invention, an amplitude measuring apparatus and an amplitude measuring method for measuring the amplitude of the cutting blade 22 that vibrates ultrasonically in the radial direction will be described. Hereinafter, the amplitude measuring apparatus and the amplitude measuring method according to the first to fourth embodiments having different measurement methods will be described. The configuration of the ultrasonic vibration cutting device (dicing device 10) according to the second to fourth embodiments is substantially the same as that of the above-described first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

第1および第2の実施形態は,切削ブレード22の位置を固定した状態で径方向に超音波振動させ,振幅測定装置を用いて,切削ブレード22が径方向に超音波振動する振幅を測定する手法である。一方,第3および第4の実施形態は,超音波振動していない状態(以下,「非振動状態」という。)の切削ブレード22,或いは超音波振動させた状態(以下,「振動状態」という。)の切削ブレード22を,位置固定された切削ブレード検知装置に向けて,径方向に移動(例えば,Z軸方向に下降)させ,非振動状態にある切削ブレード22の刃先位置が検出されるときの切削ブレード22の位置と,振動状態にある切削ブレード22の刃先位置が検出されるときの切削ブレード22の位置との差を算出して,切削ブレード22が径方向に超音波振動する振幅を測定する方法である。   In the first and second embodiments, ultrasonic vibration is performed in the radial direction with the position of the cutting blade 22 fixed, and the amplitude at which the cutting blade 22 is ultrasonically vibrated in the radial direction is measured using an amplitude measuring device. It is a technique. On the other hand, in the third and fourth embodiments, the cutting blade 22 is not ultrasonically vibrated (hereinafter referred to as “non-vibrating state”) or is ultrasonically vibrated (hereinafter referred to as “vibrating state”). The cutting blade 22 is moved in the radial direction (for example, lowered in the Z-axis direction) toward the fixed cutting blade detector, and the cutting edge position of the non-vibrating cutting blade 22 is detected. And calculating the difference between the position of the cutting blade 22 and the position of the cutting blade 22 when the cutting edge position of the cutting blade 22 in a vibrating state is detected, and the amplitude at which the cutting blade 22 ultrasonically vibrates in the radial direction. Is a method of measuring.

(第1の実施形態)
まず,図5に基づいて,本発明の第1の実施形態にかかる振幅測定装置50およびこれを用いた振幅測定方法について説明する。なお,図5は,第1の実施形態にかかる振幅測定装置50の構成を示す説明図である。
(First embodiment)
First, based on FIG. 5, an amplitude measuring apparatus 50 according to the first embodiment of the present invention and an amplitude measuring method using the same will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of the amplitude measuring apparatus 50 according to the first embodiment.

図5に示すように,第1の実施形態にかかる振幅測定装置50は,切削ブレード22が切削ブレード22が径方向に超音波振動する振動の幅(振幅dの2倍)より大きいスポット径r(発光径,受光径)を有する発光素子62および受光素子64を備え,切削ブレード22の刃先を,発光素子62と受光素子64と間と結ぶ光線Lの径r内で振動させたときの受光素子64の受光量に基づいて,切削ブレード22が径方向に超音波振動する振幅d(以下,単に「振動d」という場合もある。)を測定する装置である。   As shown in FIG. 5, the amplitude measuring apparatus 50 according to the first embodiment is such that the cutting blade 22 has a spot diameter r larger than the width of vibration (twice the amplitude d) that the cutting blade 22 ultrasonically vibrates in the radial direction. A light-emitting element 62 and a light-receiving element 64 having (light-emitting diameter, light-receiving diameter) are provided, and light reception when the cutting edge of the cutting blade 22 is vibrated within a diameter r of a light beam L connecting the light-emitting element 62 and the light-receiving element 64 is received. Based on the amount of light received by the element 64, the device measures an amplitude d (hereinafter, sometimes simply referred to as “vibration d”) at which the cutting blade 22 ultrasonically vibrates in the radial direction.

この振幅測定装置50は,例えば,非接触センサ60と,振幅変換部70とを備える。   The amplitude measuring device 50 includes, for example, a non-contact sensor 60 and an amplitude converting unit 70.

非接触センサ60は,例えば,発光素子62と,受光素子64と,電圧検出部66と,電圧検出部68とを備えた光学センサである。この非接触センサ60は,切削ブレード22が到達可能な位置,例えば,チャックテーブル15の近傍などに配設されている。   The non-contact sensor 60 is, for example, an optical sensor including a light emitting element 62, a light receiving element 64, a voltage detection unit 66, and a voltage detection unit 68. The non-contact sensor 60 is disposed at a position where the cutting blade 22 can reach, for example, in the vicinity of the chuck table 15.

発光素子62と受光素子64は,基台部65に形成された溝65aの各側面に,切削ブレード22の刃先を挿入可能な所定間隔を空けて,相互に対向するように配設される。発光素子62が発光,出射した光線Lは,受光素子64で受光される。この光線Lの進行方向は,スピンドル52の軸方向(Y軸方向)であり,切削ブレード22の径方向(Z軸方向)に対して垂直である。   The light emitting element 62 and the light receiving element 64 are arranged on each side surface of the groove 65a formed in the base portion 65 so as to face each other with a predetermined interval at which the cutting edge of the cutting blade 22 can be inserted. The light beam L emitted and emitted by the light emitting element 62 is received by the light receiving element 64. The traveling direction of the light beam L is the axial direction (Y-axis direction) of the spindle 52 and is perpendicular to the radial direction (Z-axis direction) of the cutting blade 22.

さらに,この発光素子62および受光素子64の発光径,受光径r(光線Lの径)は,少なくとも「切削ブレード22が径方向に超音波振動する振動の幅2d」よりも大きい(r>2d)。このため,切削ブレード22の刃先を発光素子62と受光素子64との間に挿入して,光線Lの内部で径方向に超音波振動させることができる。換言すると,径方向に超音波振動する切削ブレード22が最も縮径するときも,最も拡径するときも,切削ブレード22の刃先が光線Lを部分的に遮蔽するようになる。   Further, the light emitting diameter and the light receiving diameter r (the diameter of the light beam L) of the light emitting element 62 and the light receiving element 64 are at least larger than “the width 2d of vibration in which the cutting blade 22 ultrasonically vibrates in the radial direction” (r> 2d). ). For this reason, the cutting edge of the cutting blade 22 can be inserted between the light emitting element 62 and the light receiving element 64 and can be ultrasonically vibrated in the radial direction inside the light beam L. In other words, the cutting edge of the cutting blade 22 partially shields the light beam L, even when the cutting blade 22 that is ultrasonically vibrated in the radial direction has the smallest diameter or the largest diameter.

かかる非接触センサ60では,切削ブレード22の刃先が発光素子62と受光素子52と間と結ぶ光線L内にあると,発光素子62からの光線Lが遮蔽され,受光素子64で受光される光量(受光量)が減少する。よって,上記のように切削ブレード20の刃先が径方向に超音波振動すると,発光素子62からの光線Lを遮蔽する面積が変化するため,これに伴い受光素子64での受光量が変化する。非接触センサ60は,このようにして得られる受光素子64の受光量を電圧検出部66に出力する。   In the non-contact sensor 60, when the cutting edge of the cutting blade 22 is in the light beam L connecting the light emitting element 62 and the light receiving element 52, the light amount L received from the light receiving element 64 is blocked by the light beam L from the light emitting element 62. (Received light amount) decreases. Therefore, when the cutting edge of the cutting blade 20 is ultrasonically vibrated in the radial direction as described above, the area for shielding the light beam L from the light emitting element 62 changes, and accordingly, the amount of light received by the light receiving element 64 changes. The non-contact sensor 60 outputs the received light amount of the light receiving element 64 thus obtained to the voltage detection unit 66.

電圧検出部66は,受光素子64から入力された受光量を電気的信号に変換して,電圧検出部68に出力する。電圧検出部68は,電圧検出部66から入力された電気的信号から電圧値を検出して,振幅変換部70に出力する。   The voltage detector 66 converts the amount of light received from the light receiving element 64 into an electrical signal and outputs the electrical signal to the voltage detector 68. The voltage detector 68 detects a voltage value from the electrical signal input from the voltage detector 66 and outputs it to the amplitude converter 70.

振幅変換部70は,非接触センサ60から入力される電圧値を変換して,測定対象である切削ブレード22が径方向に超音波振動する振幅dを求める。この振幅変換部70は,ダイシング装置10の制御装置にインストールされたプログラムなどによって構成される。この振幅変換部70は,例えば,電圧差検出部72と,比較部74と,記憶部76とを含む。   The amplitude conversion unit 70 converts the voltage value input from the non-contact sensor 60 and obtains an amplitude d at which the cutting blade 22 as a measurement target ultrasonically vibrates in the radial direction. The amplitude converter 70 is configured by a program installed in the control device of the dicing apparatus 10. The amplitude conversion unit 70 includes, for example, a voltage difference detection unit 72, a comparison unit 74, and a storage unit 76.

電圧差検出部72は,電圧検出部68から入力される電圧値の中から,最小電圧値と最大電圧値とを抽出し,この最大電圧値と最小電圧値との電圧差を算出して,比較部74に出力する。   The voltage difference detector 72 extracts the minimum voltage value and the maximum voltage value from the voltage values input from the voltage detector 68, calculates the voltage difference between the maximum voltage value and the minimum voltage value, It outputs to the comparison part 74.

比較部74は,電圧差検出部72から実際に入力された電圧差と,記憶部63に予め記憶されている電圧差と振幅dとの関係データとを比較して,測定対象である振幅dを算出する。   The comparison unit 74 compares the voltage difference actually input from the voltage difference detection unit 72 with the relationship data between the voltage difference and the amplitude d stored in advance in the storage unit 63, and compares the amplitude d as a measurement target. Is calculated.

記憶部76は,電圧差検出部72で算出される電圧差と,径方向に超音波振動する切削ブレード22の振幅dとの関係を表すデータを記憶している。かかる関係データは,例えば,予め実験等により求めておき,記憶部76に保存されている。図6に,当該電圧差と振幅dとの関係データの一例を示す。   The storage unit 76 stores data representing the relationship between the voltage difference calculated by the voltage difference detection unit 72 and the amplitude d of the cutting blade 22 that vibrates ultrasonically in the radial direction. Such relation data is obtained in advance by experiments or the like and stored in the storage unit 76, for example. FIG. 6 shows an example of relationship data between the voltage difference and the amplitude d.

図6に示すように,スポット径が0.2mm,0.1mmである受光素子64を使用した場合について,上記電圧差と振幅dとの関係が定められている。上記比較部65は,例えば,受光素子64のスポット径が0.1mmであり電圧差検出部72から入力された電圧差が2Vである場合,図6の関係データを参照して,切削ブレード22が径方向に超音波振動する振幅dが3μmであると算出する。   As shown in FIG. 6, the relationship between the voltage difference and the amplitude d is determined when a light receiving element 64 having spot diameters of 0.2 mm and 0.1 mm is used. For example, when the spot diameter of the light receiving element 64 is 0.1 mm and the voltage difference input from the voltage difference detection unit 72 is 2 V, the comparison unit 65 refers to the relational data in FIG. The amplitude d of ultrasonic vibration in the radial direction is calculated to be 3 μm.

比較部74は,上記のように算出した振幅dを表示装置16に出力する。表示装置16は,かかる振幅dを画面に表示して,オペレータに認知させる。   The comparison unit 74 outputs the amplitude d calculated as described above to the display device 16. The display device 16 displays the amplitude d on the screen to allow the operator to recognize it.

次に,以上のような構成の振幅測定装置50を用いて,切削ブレード22が径方向に超音波振動する振幅dを測定する振幅測定方法について説明する。   Next, an amplitude measurement method for measuring the amplitude d at which the cutting blade 22 ultrasonically vibrates in the radial direction using the amplitude measurement apparatus 50 having the above configuration will be described.

まず,上記切削ユニット移動機構を動作させて,非振動状態の切削ブレード22を下降させ,切削ブレード22の下端部の刃先が非接触センサ60の発光素子62と受光素子64との間に挿入された位置で,切削ブレード22の下降を停止して,切削ブレード22の高さ方向の位置(Z方向位置)を固定する。次いで,上記超音波振動子33を動作させて,切削ブレード22の刃先を発光素子62と受光素子64と結ぶ光線L内で超音波振動させ,上記振幅測定装置50を用いて,切削ブレード22が径方向に超音波振動する振幅dを測定する。   First, the cutting unit moving mechanism is operated to lower the non-vibrating cutting blade 22, and the cutting edge at the lower end of the cutting blade 22 is inserted between the light emitting element 62 and the light receiving element 64 of the non-contact sensor 60. At this position, the lowering of the cutting blade 22 is stopped, and the height position (Z-direction position) of the cutting blade 22 is fixed. Next, the ultrasonic vibrator 33 is operated to ultrasonically vibrate the cutting edge of the cutting blade 22 within the light beam L connecting the light emitting element 62 and the light receiving element 64, and the cutting blade 22 is moved by using the amplitude measuring device 50. The amplitude d of ultrasonic vibration in the radial direction is measured.

具体的には,上記のように,切削ブレード22を径方向に振動させると,切削ブレード22の刃先が光線Lを遮蔽する面積が周期的に増減するため,受光素子64の受光量が周期的に増減する。このように増減する受光量を光電変換部66によって電気的信号に変換し,電圧検出部68によって電圧値を検出する。さらに,振幅変換部70によって,かかる電圧値の中から最大電圧値と最小電圧値とを抽出してこれらの電圧差を算出し,次いで,この電圧差に基づき,予め記憶されている電圧差と振幅dとの関係データとを比較し,測定対象である切削ブレード22が径方向に超音波振動する振幅dを算出する。このように測定された振幅dは,表示装置16に表示される。   Specifically, as described above, when the cutting blade 22 is vibrated in the radial direction, the area where the cutting edge of the cutting blade 22 shields the light beam L periodically increases and decreases, so that the amount of light received by the light receiving element 64 is periodic. Increase or decrease. The amount of received light that increases or decreases in this way is converted into an electrical signal by the photoelectric conversion unit 66, and the voltage value is detected by the voltage detection unit 68. Further, the amplitude converter 70 extracts the maximum voltage value and the minimum voltage value from the voltage values and calculates the voltage difference between them, and then based on the voltage difference, By comparing the relation data with the amplitude d, the amplitude d at which the cutting blade 22 to be measured is ultrasonically vibrated in the radial direction is calculated. The amplitude d measured in this way is displayed on the display device 16.

以上のように,第1の実施形態にかかる振幅測定方法では,非接触センサ60を用いて,切削ブレード22に対して非接触で,切削ブレード22が径方向に超音波振動する振幅dを測定する。このため,切削ブレード22を破損させることなく,正確に振幅dを測定することができる。   As described above, in the amplitude measurement method according to the first embodiment, the non-contact sensor 60 is used to measure the amplitude d at which the cutting blade 22 ultrasonically vibrates in the radial direction without contact with the cutting blade 22. To do. For this reason, the amplitude d can be accurately measured without damaging the cutting blade 22.

なお,上記のように,非接触センサ60において,発光素子62の発光径rおよび受光素子64の受光径r(即ち,光線Lの光線径r)が,切削ブレード22が径方向に超音波振動する振動の幅2dより大きくなければ,振幅dを測定できない。しかし,光線径rは,振動の幅2dより大きいという条件を満たすならば,なるべく小さい方が好ましい。これは,切削ブレード22が振動したときに光線径rが小さいと,切削ブレード22の刃先が光線Lを遮蔽する面積の変化が大きくなり,電圧差が測定し易くなり,振幅dを正確に測定できるからである。一例として,振幅dが20μmである場合には,発光素子62の発光径rおよび受光素子64の受光径rは,例えば100μm程度であることが好ましいと考えられる。   As described above, in the non-contact sensor 60, the light emitting diameter 62 of the light emitting element 62 and the light receiving diameter r of the light receiving element 64 (that is, the light beam diameter r of the light beam L) are ultrasonic vibrations of the cutting blade 22 in the radial direction. The amplitude d cannot be measured unless it is larger than the vibration width 2d. However, the light beam diameter r is preferably as small as possible if the condition that it is larger than the vibration width 2d is satisfied. This is because when the beam diameter r is small when the cutting blade 22 vibrates, the change in the area where the cutting edge of the cutting blade 22 shields the light beam L becomes large, the voltage difference is easily measured, and the amplitude d is accurately measured. Because it can. As an example, when the amplitude d is 20 μm, it is considered that the light emission diameter r of the light emitting element 62 and the light reception diameter r of the light receiving element 64 are preferably about 100 μm, for example.

(第2の実施形態)
次に,図7に基づいて,本発明の第2の実施形態にかかる振幅測定装置150およびこれを用いた振幅測定方法について説明する。なお,図7は,第2の実施形態にかかる振幅測定装置150の構成を示す説明図である。
(Second Embodiment)
Next, based on FIG. 7, an amplitude measuring apparatus 150 according to a second embodiment of the present invention and an amplitude measuring method using the same will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of the amplitude measuring apparatus 150 according to the second embodiment.

図7に示すように,第2の実施形態にかかる振幅測定装置150は,非振動状態の切削ブレード22の刃先と接触子162とを接触させ,この接触状態を維持したまま切削ブレード22を径方向に超音波振動させ,この切削ブレード22の超音波振動に従動して接触子162を上下に振動させたときの,接触子162の高さ方向の位置の変化に基づいて,切削ブレード22が径方向に超音波振動する振幅dを測定する装置である。   As shown in FIG. 7, the amplitude measuring apparatus 150 according to the second embodiment brings the cutting edge 22 of the cutting blade 22 in a non-vibrating state into contact with the contact 162, and maintains the contacting state with the diameter of the cutting blade 22 maintained. Based on the change in the position in the height direction of the contact 162 when the contact 162 is vibrated up and down following the ultrasonic vibration of the cutting blade 22, the cutting blade 22 This is a device for measuring the amplitude d of ultrasonic vibration in the radial direction.

この振幅測定装置150は,例えば,接触センサ160と,振幅変換部170とを備える。   The amplitude measurement device 150 includes, for example, a contact sensor 160 and an amplitude conversion unit 170.

接触センサ160は,例えば,測定対象物と接触される接触子162と,接触子162を所定方向(例えば垂直方向)に往復動可能に支持する支持部164と,振動電気変換部166と,電圧検出部168とを備える。この接触センサ160は,例えば,レコード針,バイモルフセンサ等の電気音響変換素子などで構成できる。かかる接触センサ160は,切削ブレード22が到達可能な位置,例えば,チャックテーブル15の近傍などに配設されている。   The contact sensor 160 includes, for example, a contact 162 that comes into contact with the measurement object, a support unit 164 that supports the contact 162 so as to be able to reciprocate in a predetermined direction (for example, a vertical direction), an oscillating electrical conversion unit 166, a voltage A detection unit 168. The contact sensor 160 can be composed of, for example, an electroacoustic transducer such as a record needle or a bimorph sensor. The contact sensor 160 is disposed at a position where the cutting blade 22 can reach, for example, in the vicinity of the chuck table 15.

接触子162は,その上端に切削ブレード22の刃先(下端)が接触され,当該切削ブレード22の刃先の超音波振動に従動して振動(例えば上下動)する。このときの接触子162の振動の幅は,径方向に超音波振動する切削ブレード22の振動の幅2dと同一である。   The contact 162 is brought into contact with the cutting edge (lower end) of the cutting blade 22 at its upper end, and vibrates (for example, moves up and down) following the ultrasonic vibration of the cutting edge of the cutting blade 22. The vibration width of the contact 162 at this time is the same as the vibration width 2d of the cutting blade 22 that vibrates ultrasonically in the radial direction.

振動電気変換部166は,接触子162の機械的振動を電気的信号に変換して,電圧検出部168に出力する。電圧検出部168は,振動電気変換部166から入力された電気的信号から電圧値を検出する。   The oscillating electricity conversion unit 166 converts the mechanical vibration of the contact 162 into an electrical signal and outputs the electrical signal to the voltage detection unit 168. The voltage detector 168 detects a voltage value from the electrical signal input from the oscillating electricity converter 166.

かかる構成の接触センサ160は,切削ブレード22に従動して振動する接触子162の位置の変化(機械的振動)を計測し,この機械的振動を電気信号に変換して電圧値を振幅変換部170に出力する。   The contact sensor 160 having such a configuration measures a change in position (mechanical vibration) of the contact 162 that vibrates following the cutting blade 22, converts the mechanical vibration into an electric signal, and converts the voltage value into an amplitude converter. Output to 170.

振幅変換部170は,接触センサ160から入力される電圧値を変換して,測定対象である切削ブレード22が径方向に超音波振動する振幅dを求める。この振幅変換部170は,例えば,電圧差検出部172と,比較部174と,記憶部176とを含む。なお,この振幅変換部170の機能構成は,上記第1の実施形態の振幅変換部70の場合と略同一であるので,詳細説明は省略する。   The amplitude converter 170 converts the voltage value input from the contact sensor 160, and obtains an amplitude d at which the cutting blade 22 as a measurement object ultrasonically vibrates in the radial direction. The amplitude conversion unit 170 includes, for example, a voltage difference detection unit 172, a comparison unit 174, and a storage unit 176. The functional configuration of the amplitude converter 170 is substantially the same as that of the amplitude converter 70 of the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

次に,以上のような構成の振幅測定装置150を用いて,切削ブレード22が径方向に超音波振動する振幅dを測定する振幅測定方法について説明する。   Next, an amplitude measurement method for measuring the amplitude d at which the cutting blade 22 ultrasonically vibrates in the radial direction using the amplitude measurement apparatus 150 having the above configuration will be described.

まず,上記切削ユニット移動機構を動作させて切削ブレード22を下降させ,切削ブレード22の下端部の刃先が接触センサ160の接触子162に接触する位置で,切削ブレード22の下降を停止して,切削ブレード22の高さ方向の位置(Z方向位置)を固定する。次いで,この接触状態を維持したままで,切削ブレード22を径方向に超音波振動させ,上記超音波振動子33を動作させて,切削ブレード22を超音波振動させ,上記振幅測定装置150を用いて,切削ブレード22が径方向に超音波振動する振幅dを測定する。   First, the cutting unit moving mechanism is operated to lower the cutting blade 22, and the lowering of the cutting blade 22 is stopped at the position where the cutting edge at the lower end of the cutting blade 22 contacts the contact 162 of the contact sensor 160, The position in the height direction (Z direction position) of the cutting blade 22 is fixed. Next, while maintaining this contact state, the cutting blade 22 is ultrasonically vibrated in the radial direction, the ultrasonic vibrator 33 is operated, the cutting blade 22 is ultrasonically vibrated, and the amplitude measuring device 150 is used. Then, the amplitude d at which the cutting blade 22 ultrasonically vibrates in the radial direction is measured.

具体的には,切削ブレード22を径方向に振動させると,これに従動して接触子162が振動する。この接触子162の機械的振動を振動電気変換部166よって電気的信号に変換し,電圧検出部168によって電圧値を検出する。さらに,振幅変換部170によって,かかる電圧値の中から最大電圧値と最小電圧値とを抽出してこれらの電圧差を算出し,次いで,この電圧差に基づき,予め記憶されている電圧差と振幅dとの関係データとを比較し,測定対象である振幅dを算出する。このように測定された振幅dは,表示装置16に表示される。   Specifically, when the cutting blade 22 is vibrated in the radial direction, the contact 162 vibrates following this. The mechanical vibration of the contact 162 is converted into an electrical signal by the oscillating and electrical conversion unit 166, and the voltage value is detected by the voltage detection unit 168. Further, the amplitude converter 170 extracts the maximum voltage value and the minimum voltage value from the voltage values and calculates the voltage difference between them, and then based on the voltage difference, The relational data with the amplitude d is compared, and the amplitude d as a measurement target is calculated. The amplitude d measured in this way is displayed on the display device 16.

以上のように,第2の実施形態にかかる振幅測定方法では,接触センサ160を用いて,切削ブレード22が径方向に超音波振動する振幅dを正確に測定することができる。また,非接触状態の切削ブレード22を接触子162に接触させてから,切削ブレード22の超音波振動を開始して,接触子162を振動させるので,接触方式での検出であるにもかかわらず,切削ブレード22の刃先の破損を抑制できる。   As described above, in the amplitude measurement method according to the second embodiment, the contact sensor 160 can be used to accurately measure the amplitude d at which the cutting blade 22 ultrasonically vibrates in the radial direction. Further, since the cutting blade 22 in a non-contact state is brought into contact with the contact 162 and then the ultrasonic vibration of the cutting blade 22 is started to vibrate the contact 162, the detection is based on the contact method. , Damage to the cutting edge of the cutting blade 22 can be suppressed.

(第3および第4の実施形態)
次に,図8及び図9に基づいて,本発明の第3および第4の実施形態にかかる振幅測定方法について説明する。なお,図8は,第3の実施形態にかかる振幅測定方法におけるダイシング装置10の動作を示す説明図であり,図9は,第4の実施形態にかかる振幅測定方法におけるダイシング装置10の動作を示す説明図である。また,図10は,第3および第4の実施形態にかかる振幅測定方法を示すフローチャートである。
(Third and fourth embodiments)
Next, amplitude measurement methods according to the third and fourth embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is an explanatory view showing the operation of the dicing apparatus 10 in the amplitude measuring method according to the third embodiment, and FIG. 9 shows the operation of the dicing apparatus 10 in the amplitude measuring method according to the fourth embodiment. It is explanatory drawing shown. FIG. 10 is a flowchart showing amplitude measurement methods according to the third and fourth embodiments.

図8および図9に示すように,第3及び第4の実施形態にかかる振幅測定方法では,たとえば,降下された切削ブレード22の刃先が所定高さに達したことを検知する切削ブレード検知装置80,90を固定配置して,まず,(1)非振動状態の切削ブレード22を降下させ,切削ブレード検知装置80,90によって当該切削ブレード22の刃先が検出されたときの当該切削ブレード22の位置(第1の位置)を測定し,次いで,(2)振動状態の切削ブレード22を降下させ,切削ブレード検知装置80,90によって当該切削ブレード22の刃先が検出されたときの当該切削ブレード22の位置(第2の位置)を測定し,さらに,(3)上記第1の位置と上記第2の位置との差を算出して,切削ブレード22が径方向に超音波振動する振幅dを求める方法である。   As shown in FIGS. 8 and 9, in the amplitude measuring methods according to the third and fourth embodiments, for example, a cutting blade detection device that detects that the cutting edge of the lowered cutting blade 22 has reached a predetermined height. 80 and 90 are fixedly arranged. First, (1) the cutting blade 22 in a non-vibrating state is lowered, and when the cutting edge of the cutting blade 22 is detected by the cutting blade detectors 80 and 90, the cutting blade 22 of the cutting blade 22 is detected. The position (first position) is measured, and then (2) the cutting blade 22 in the vibrating state is lowered, and the cutting blade 22 when the cutting edge of the cutting blade 22 is detected by the cutting blade detectors 80 and 90 is measured. And (3) the difference between the first position and the second position is calculated, and the cutting blade 22 vibrates ultrasonically in the radial direction. It is a method of determining the width d.

この第3及び第4の実施形態の違いは,切削ブレード検知装置として,非接触センサ80を使用するか,あるいは接触センサ90を使用するか,という点にある。   The difference between the third and fourth embodiments is whether the non-contact sensor 80 or the contact sensor 90 is used as the cutting blade detection device.

第3の実施形態では,図8に示すように,切削ブレード検知装置として非接触センサ80を用いる。この非接触センサ80は,所定間隔を空けて対向配置された発光素子82と受光素子84とを有する光学センサであり,発光素子82と受光素子84と結ぶ光線上に切削ブレード22の刃先が存在するか否かを検知する。   In the third embodiment, as shown in FIG. 8, a non-contact sensor 80 is used as a cutting blade detection device. The non-contact sensor 80 is an optical sensor having a light-emitting element 82 and a light-receiving element 84 that are arranged to face each other at a predetermined interval, and the cutting edge of the cutting blade 22 exists on a light beam that connects the light-emitting element 82 and the light-receiving element 84. Detect whether to do.

一方,第4の実施形態では,図9に示すように,切削ブレード検知装置として接触センサ90を用いる。この接触センサ90は,切削ブレード22の刃先が接触したことを検知する接触反応式のセンサであり,例えばマイクロスイッチなどである。   On the other hand, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 9, a contact sensor 90 is used as a cutting blade detection device. The contact sensor 90 is a contact reaction type sensor that detects that the cutting edge of the cutting blade 22 is in contact, and is, for example, a micro switch.

以下に,図10に基づいて,かかる切削ブレード検知装置80,90を用いた第3及び第4の実施形態にかかる振幅測定方法について詳細に説明する。   Below, based on FIG. 10, the amplitude measuring method concerning 3rd and 4th embodiment using this cutting blade detection apparatus 80 and 90 is demonstrated in detail.

図10に示すように,まず,ステップS102では,非振動状態の切削ブレード22を切削ブレード検知装置80,90に向けて降下させる(ステップS102)。具体的には,図8(a)および図9(a)の破線で示すように,まず,上記切削ブレード移動機構を用いて,切削ブレード22を切削ブレード検知装置80,90の上方に配置し,次いで,切削ブレード22を所定速度で垂直方向(Z軸方向)に降下して,固定配置された切削ブレード検知装置80,90に接近させていく。このとき,上記超音波振動子33は動作しておらず,切削ブレード22は振動していない。   As shown in FIG. 10, first, in step S102, the non-vibrating cutting blade 22 is lowered toward the cutting blade detectors 80 and 90 (step S102). Specifically, as shown by the broken lines in FIGS. 8A and 9A, first, the cutting blade 22 is disposed above the cutting blade detectors 80 and 90 using the cutting blade moving mechanism. Then, the cutting blade 22 is lowered in the vertical direction (Z-axis direction) at a predetermined speed, and is brought close to the fixedly arranged cutting blade detection devices 80 and 90. At this time, the ultrasonic transducer 33 is not operating and the cutting blade 22 is not vibrating.

次いで,ステップS104では,非振動状態の切削ブレード22の刃先が切削ブレード検知装置80,90によって検知されたときの切削ブレード22の位置(第1の位置)が,測定される(ステップS104)。具体的には,図8(a)の実線で示すように,上記降下された切削ブレード22の刃先によって,発光素子82と受光素子84とを結ぶ光線が遮蔽されると,受光素子84の受光量が減少若しくはゼロになるため,非接触センサ80は,切削ブレード22の刃先が所定高さに達したことを検知できる。一方,図9(a)の実線で示すように,上記降下された切削ブレード22の刃先が接触センサ90の上部に直接的に接触すると,接触センサ90は,切削ブレード22の刃先が所定高さに達したことを検知できる。このように切削ブレード22の刃先が非接触センサ80または接触センサ90によって検知されると,ダイシング装置10の制御部は,このときの切削ブレード22の位置(例えば,スピンドル25の回転軸25aの高さ)を上記切削ブレード移動機構から取得して,当該位置を第1の位置として記憶する。   Next, in step S104, the position (first position) of the cutting blade 22 when the cutting edge of the non-vibrating cutting blade 22 is detected by the cutting blade detectors 80 and 90 is measured (step S104). Specifically, as shown by the solid line in FIG. 8A, when the light beam connecting the light emitting element 82 and the light receiving element 84 is shielded by the blade edge of the lowered cutting blade 22, the light receiving element 84 receives light. Since the amount decreases or becomes zero, the non-contact sensor 80 can detect that the cutting edge of the cutting blade 22 has reached a predetermined height. On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 9A, when the cutting edge of the lowered cutting blade 22 directly contacts the upper part of the contact sensor 90, the contact sensor 90 indicates that the cutting edge of the cutting blade 22 has a predetermined height. Can be detected. When the cutting edge of the cutting blade 22 is detected by the non-contact sensor 80 or the contact sensor 90 in this way, the control unit of the dicing apparatus 10 at this time determines the position of the cutting blade 22 (for example, the height of the rotary shaft 25a of the spindle 25). Is acquired from the cutting blade moving mechanism, and the position is stored as the first position.

さらに,ステップS106では,切削ブレード22を上昇させた後,超音波振動させる(ステップS106)。具体的には,まず,切削ブレード22を上昇させて,切削ブレード検知装置80,90の上方で待機させた後,上記超音波振動子33に電力を印可して,超音波振動を発生させる。この結果,切削ブレード22が径方向に超音波振動して,拡径および縮径を繰り返すようになる。   Further, in step S106, the cutting blade 22 is raised and then ultrasonically vibrated (step S106). Specifically, first, the cutting blade 22 is raised and waited above the cutting blade detectors 80 and 90, and then power is applied to the ultrasonic vibrator 33 to generate ultrasonic vibration. As a result, the cutting blade 22 vibrates ultrasonically in the radial direction and repeats the expansion and contraction.

その後,ステップS108では非振動状態の切削ブレード22を切削ブレード検知装置80,90に向けて降下させる(ステップS108)。具体的には,図8(b)および図9(b)の破線で示すように,まず,切削ブレード移動機構を用いて,切削ブレード22を所定速度で垂直方向(Z軸方向)に降下して,固定配置された切削ブレード検知装置80,90に接近させていく。   Thereafter, in step S108, the non-vibrating cutting blade 22 is lowered toward the cutting blade detectors 80 and 90 (step S108). Specifically, as shown by the broken lines in FIGS. 8B and 9B, first, the cutting blade 22 is lowered at a predetermined speed in the vertical direction (Z-axis direction) using the cutting blade moving mechanism. Then, the cutting blade detection devices 80 and 90 arranged in a fixed manner are brought closer to each other.

次いで,ステップS110では,振動状態の切削ブレード22の刃先が切削ブレード検知装置80,90によって検知されたときの,切削ブレード22の位置(第2の位置)が測定される(ステップS110)。具体的には,図8(b)の実線で示すように,振動状態の切削ブレード22の刃先によって,発光素子82と受光素子84と結ぶ光線が遮蔽されることにより,非接触センサ80は,当該切削ブレード22の刃先が所定高さに達したことを検知できる。一方,図9(b)の実線で示すように,振動状態の切削ブレード22の刃先が接触することにより,接触センサ90は,当該切削ブレード22の刃先が所定高さに達したことを検知できる。   Next, in step S110, the position (second position) of the cutting blade 22 when the cutting edge of the vibrating cutting blade 22 is detected by the cutting blade detectors 80 and 90 is measured (step S110). Specifically, as shown by a solid line in FIG. 8B, the light beam connecting the light emitting element 82 and the light receiving element 84 is shielded by the cutting edge of the cutting blade 22 in a vibrating state, so that the non-contact sensor 80 It can be detected that the cutting edge of the cutting blade 22 has reached a predetermined height. On the other hand, as shown by a solid line in FIG. 9B, the contact sensor 90 can detect that the cutting edge of the cutting blade 22 has reached a predetermined height when the cutting edge of the cutting blade 22 in a vibrating state comes into contact. .

この場合,振動状態の切削ブレード22は径方向に超音波振動(即ち,高周期で拡径および縮径)しているため,非接触センサ80および接触センサ90は,切削ブレード22が最大に拡径したときの刃先を検知することになる。従って,振動状態の切削ブレード22の方が,上記非振動状態の切削ブレード22よりも,上方の位置で検出されることになる。   In this case, since the cutting blade 22 in the vibration state is ultrasonically vibrated in the radial direction (that is, the diameter is increased and decreased at a high cycle), the non-contact sensor 80 and the contact sensor 90 are configured so that the cutting blade 22 is expanded to the maximum. The cutting edge is detected when the diameter is reached. Therefore, the cutting blade 22 in the vibrating state is detected at a position above the cutting blade 22 in the non-vibrating state.

このように切削ブレード22の刃先が非接触センサ80または接触センサ90によって検知されると,ダイシング装置10の制御部は,このときの切削ブレード22の位置(例えば,スピンドル25の回転軸25aの高さ)を,上記切削ブレード移動機構から取得して,当該位置を第2の位置として記憶する。このように振動状態で測定された第2の位置は,上記非振動状態で測定された第1の位置よりも,切削ブレード22が径方向に超音波振動する振幅d(非振動状態の切削ブレード22の半径と,振動状態の切削ブレード22の最大拡径時の半径との差)の分だけ,上方に位置する。   When the cutting edge of the cutting blade 22 is detected by the non-contact sensor 80 or the contact sensor 90 in this way, the control unit of the dicing apparatus 10 at this time determines the position of the cutting blade 22 (for example, the height of the rotary shaft 25a of the spindle 25). ) Is acquired from the cutting blade moving mechanism, and the position is stored as the second position. In this way, the second position measured in the vibration state has an amplitude d (the cutting blade in the non-vibrating state) in which the cutting blade 22 ultrasonically vibrates in the radial direction, compared to the first position measured in the non-vibrating state. (The difference between the radius of 22 and the radius at the time of maximum diameter expansion of the cutting blade 22 in the vibration state) is positioned above.

さらに,ステップS112では,上記第1の位置と上記第2の位置との差を算出する(ステップS112)。具体的には,ダイシング装置10の制御部は,上記ステップS104で検出された第1の位置と,上記ステップS110で検出された第2の位置との差を算出して,切削ブレード22が径方向に超音波振動する振幅dを得る。このようにして測定された振幅dは,例えば,表示装置16に表示され,オペレータに認知される。   Further, in step S112, the difference between the first position and the second position is calculated (step S112). Specifically, the control unit of the dicing apparatus 10 calculates the difference between the first position detected in step S104 and the second position detected in step S110, and the cutting blade 22 has a diameter. An amplitude d that ultrasonically vibrates in the direction is obtained. The amplitude d measured in this way is displayed on the display device 16 and recognized by the operator, for example.

以上,第3および第4の実施形態にかかる振幅測定方法について説明した。この振幅測定方法では,切削ブレード検知装置80,90は,切削ブレード22の存在の有無を検知するだけでよいので,単純な構造や回路で構成でき,コストが安くて済むという利点がある。しかし,切削ブレード22を降下させるための切削ユニット移動機構として,通常ではパルスモータ等が使用されるため,切削ブレード22の降下動作は,連続的ではなく,微細な所定間隔毎に断続的に成される。このため,例えば20μm程度の振幅dを測定することを考慮すると,第1および第2の実施形態と比べて,測定結果の精度は低下する恐れがある。また,切削ブレード22の破損を防止するという観点では,接触センサ90を用いる第4実施形態よりも,非接触センサ80を用いる第3実施形態の方が好ましい。   The amplitude measurement methods according to the third and fourth embodiments have been described above. In this amplitude measurement method, the cutting blade detectors 80 and 90 need only detect the presence or absence of the cutting blade 22, and thus can be configured with a simple structure or circuit and have an advantage that the cost can be reduced. However, since a pulse motor or the like is normally used as a cutting unit moving mechanism for lowering the cutting blade 22, the lowering operation of the cutting blade 22 is not continuous but is intermittently performed at fine predetermined intervals. Is done. For this reason, considering that the amplitude d is about 20 μm, for example, the accuracy of the measurement result may be reduced as compared with the first and second embodiments. Further, from the viewpoint of preventing the cutting blade 22 from being damaged, the third embodiment using the non-contact sensor 80 is preferable to the fourth embodiment using the contact sensor 90.

以上,第1〜第4の実施形態にかかる振幅測定装置および振幅測定方法について説明した。これによれば,ダイシング装置10の切削ブレード22が径方向に超音波振動するときの振幅dを好適に測定することができる。このため,測定した振幅dに基づいて,被加工物12に対する切削ブレード22の切り込み深さを好適に制御できる。また,切削ブレード22が予定した振幅dで振動しているか否かを確認することもできる。従って,ダイシング装置10を用いて,被加工物12を高精度で切削加工できるようになる。   The amplitude measuring apparatus and the amplitude measuring method according to the first to fourth embodiments have been described above. According to this, the amplitude d when the cutting blade 22 of the dicing apparatus 10 ultrasonically vibrates in the radial direction can be suitably measured. For this reason, the cutting depth of the cutting blade 22 with respect to the workpiece 12 can be suitably controlled based on the measured amplitude d. It can also be confirmed whether or not the cutting blade 22 vibrates with a predetermined amplitude d. Therefore, the workpiece 12 can be cut with high accuracy using the dicing apparatus 10.

以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this example. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are of course within the technical scope of the present invention. Understood.

例えば,上記実施形態では,超音波振動切削装置としてダイシング装置10の例を挙げて説明したが,本発明は,かかる例に限定されない。例えば,スピンドル25により高速回転する切削ブレード22を用いて被加工物12を切削加工する装置であれば,例えば,ダイシング加工以外の切削加工を行う各種の切削装置であってもよい。   For example, in the above embodiment, the dicing apparatus 10 is described as an example of the ultrasonic vibration cutting apparatus, but the present invention is not limited to such an example. For example, as long as it is a device that cuts the workpiece 12 using the cutting blade 22 that rotates at high speed by the spindle 25, for example, various cutting devices that perform cutting processing other than dicing processing may be used.

また,上記実施形態では,切削ブレード22として,基台となるハブ(HUB)と切刃部とを備えたハブブレードを用いたが,本発明は,かかる例に限定されない。例えば,リング状の切刃部のみからなる所謂ワッシャーブレードなどを用いてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the hub blade provided with the hub (HUB) used as a base and a cutting blade part was used as the cutting blade 22, this invention is not limited to this example. For example, a so-called washer blade composed only of a ring-shaped cutting edge may be used.

また,切削ブレード22をスピンドル25に装着するために,スピンドル25の先端部に,スピンドル25と一体化して突出されたマウント部を設けてもよい。また,上記ハブブレードを用いた場合には,ナットとマウント部材のみを用いて,ハブブレードをスピンドル25に装着してもよい。   Further, in order to mount the cutting blade 22 on the spindle 25, a mount portion that protrudes integrally with the spindle 25 may be provided at the tip of the spindle 25. When the hub blade is used, the hub blade may be attached to the spindle 25 using only a nut and a mount member.

また,上記実施形態にかかる切削ユニット20では,スピンドル22の支持機構として,エアスピンドルの例を挙げて説明したが,本発明はかかる例に限定されない。例えば,スピンドル25をベアリングで支持するメカスピンドルであってもよい。本発明は,切削ブレード22を径方向に超音波振動させる超音波振動切削装置であれば,如何なるスピンドルの支持機構であっても適用可能である。   In the cutting unit 20 according to the above embodiment, the example of the air spindle has been described as the support mechanism of the spindle 22, but the present invention is not limited to this example. For example, a mechanical spindle that supports the spindle 25 with a bearing may be used. The present invention is applicable to any spindle support mechanism as long as it is an ultrasonic vibration cutting device that ultrasonically vibrates the cutting blade 22 in the radial direction.

また,上記第3および第4の実施形態では,まず,非振動状態の切削ブレード22について第1の位置を検出(S104)した後に,切削ブレード22を上昇させた上で,振動状態の切削ブレード22を再び降下させ,第2の位置を検出(S110)しているが,本発明はかかる例に限定されない。   In the third and fourth embodiments, first, after detecting the first position of the non-vibrating cutting blade 22 (S104), the cutting blade 22 is raised and then the vibrating cutting blade 22 is moved. Although the second position is detected again (S110), the present invention is not limited to this example.

例えば,まず,振動状態の切削ブレード22について第2の位置を検出(S110)し,その後に,非振動状態の切削ブレード22について第1の位置を検出(S104)してもよい。   For example, first, the second position of the vibration cutting blade 22 may be detected (S110), and then the first position of the non-vibration cutting blade 22 may be detected (S104).

また,非振動状態の切削ブレード22について第1の位置を検出した後に,そのままの位置で切削ブレード22を超音波振動させ,次いで,切削ブレード22を上昇させて,切削ブレード検知手段80,90により刃先が検知されなくなったときの切削ブレード22位置を第3の位置として測定し,この第3の位置と上記第1の位置との差を,振幅dとしてもよい。ただし,この手法では,接触センサを使用すると,切削ブレード22が接触センサに接触して破損してしまう可能性があるので,非接触センサを使用することが好ましい。   Further, after detecting the first position of the non-vibrating cutting blade 22, the cutting blade 22 is ultrasonically vibrated at the same position, and then the cutting blade 22 is lifted by the cutting blade detection means 80, 90. The position of the cutting blade 22 when the cutting edge is no longer detected may be measured as the third position, and the difference between the third position and the first position may be set as the amplitude d. However, in this method, if a contact sensor is used, the cutting blade 22 may come into contact with the contact sensor and break, so it is preferable to use a non-contact sensor.

また,上記第3および第4の実施形態では,切削ブレード22の下方に固定配置された切削ブレード検知手段80,90に向けて,上方から切削ブレード22を降下させて,切削ブレード22の刃先(下端)を検出したが,本発明は,かかる例に限定されない。例えば,切削ブレード22の上方或いは側方等に配置された切削ブレード検知手段80,90に向けて,下方から切削ブレード22を径方向に上昇させて切削ブレード22の刃先(上端)位置を検出する,或いは,側方から切削ブレード22を径方向に水平移動させて,切削ブレード22の刃先(側端)位置を検出するなどしてもよい。また,固定配置された切削ブレード22に向けて,切削ブレード検知手段80,90を切削ブレード22の径方向に移動させて,切削ブレード22の刃先を検出する手法も可能である。   In the third and fourth embodiments, the cutting blade 22 is lowered from above toward the cutting blade detection means 80 and 90 fixedly disposed below the cutting blade 22, and the cutting edge ( However, the present invention is not limited to such an example. For example, the cutting blade 22 is lifted in the radial direction from below to detect the cutting edge (upper end) position of the cutting blade 22 toward the cutting blade detection means 80 and 90 disposed above or on the side of the cutting blade 22. Alternatively, the cutting blade 22 may be horizontally moved from the side in the radial direction to detect the cutting edge (side end) position of the cutting blade 22. Further, it is possible to detect the cutting edge of the cutting blade 22 by moving the cutting blade detection means 80 and 90 in the radial direction of the cutting blade 22 toward the fixedly arranged cutting blade 22.

また,上記第1〜第4の振幅測定方法の他にも,スピンドル25にセンサを設けて,振動伝達方向変換部(図4のB点)で伝達方向が変換される前の超音波振動を測定し,切削ブレード22が径方向に超音波振動する振幅dを推定するという手法も考えられる。この場合のセンサは,例えば,加速度センサやAEセンサなどが考えられる。ただし,かかる手法は,切削ブレード22の振幅dを間接的に測定するものであるので,測定精度が低い恐れがある。   In addition to the first to fourth amplitude measuring methods, a sensor is provided on the spindle 25 to detect ultrasonic vibration before the transmission direction is converted by the vibration transmission direction conversion unit (point B in FIG. 4). A method of measuring and estimating the amplitude d at which the cutting blade 22 ultrasonically vibrates in the radial direction is also conceivable. As the sensor in this case, for example, an acceleration sensor or an AE sensor can be considered. However, since this method indirectly measures the amplitude d of the cutting blade 22, the measurement accuracy may be low.

本発明は,切削ブレードを径方向に超音波振動させながら切削を行う,超音波振動切削装置に適用可能である。   The present invention can be applied to an ultrasonic vibration cutting apparatus that performs cutting while ultrasonically vibrating a cutting blade in the radial direction.

本発明の第1の実施形態にかかるダイシング装置を示す全体斜視図である。1 is an overall perspective view showing a dicing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 同実施形態にかかる切削ユニットを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the cutting unit concerning the embodiment. 同実施形態にかかるスピンドルハウジングの内部構成を示す部分切り欠き側面図である。It is a partial notch side view which shows the internal structure of the spindle housing concerning the embodiment. 同実施形態にかかる切削ブレードを径方向に超音波振動させる原理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principle which ultrasonically vibrates the cutting blade concerning the embodiment to radial direction. 同実施形態にかかる振幅測定装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the amplitude measuring apparatus concerning the embodiment. 同実施形態にかかる振幅測定装置において,測定された電圧差と振幅との関係を示すグラフである。5 is a graph showing a relationship between a measured voltage difference and amplitude in the amplitude measuring apparatus according to the embodiment. 本発明の第2の実施形態にかかる振幅測定装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the amplitude measuring apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態にかかる振幅測定方法におけるダイシング装置の動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the dicing apparatus in the amplitude measuring method concerning the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態にかかる振幅測定方法におけるダイシング装置の動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the dicing apparatus in the amplitude measuring method concerning the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第3および第4の実施形態にかかる振幅測定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the amplitude measuring method concerning the 3rd and 4th embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 : ダイシング装置
12 : 被加工物
15 : チャックテーブル
16 : 表示装置
20 : 切削ユニット
22 : 切削ブレード
25 : スピンドル
26 : スピンドルハウジング
30 : ラジアルエアベアリング
33 : 超音波振動子
40 : 非接触給電装置
50,150 : 振幅測定装置
60 : 非接触センサ
62 : 発光素子
64 : 受光素子
70,170 : 振幅変換部
80 : 非接触センサ(切削ブレード検知装置)
82 : 発光素子
84 : 受光素子
90 : 接触センサ(切削ブレード検知装置)
160 : 接触センサ
162 : 接触子
d : 切削ブレードが径方向に超音波振動する振幅
r : 発光素子の発光径,受光素子の受光径(光線径)
L : 光線
10: Dicing device 12: Workpiece 15: Chuck table 16: Display device 20: Cutting unit 22: Cutting blade 25: Spindle 26: Spindle housing 30: Radial air bearing 33: Ultrasonic vibrator 40: Non-contact power feeding device 50 , 150: Amplitude measuring device 60: Non-contact sensor 62: Light emitting element 64: Light receiving element 70, 170: Amplitude conversion unit 80: Non-contact sensor (cutting blade detection device)
82: Light emitting element 84: Light receiving element 90: Contact sensor (cutting blade detector)
160: Contact sensor 162: Contact d: Amplitude of ultrasonic vibration of cutting blade in radial direction r: Light emission diameter of light emitting element, light receiving diameter (light beam diameter) of light receiving element
L: Ray

Claims (8)

切削ブレードを径方向に超音波振動させて被加工物を切削する超音波振動切削装置において:
前記切削ブレードが径方向に超音波振動する振幅を測定する振幅測定装置を備えることを特徴とする,超音波振動切削装置。
In an ultrasonic vibration cutting device that cuts a workpiece by ultrasonically vibrating a cutting blade in the radial direction:
An ultrasonic vibration cutting device comprising an amplitude measuring device for measuring an amplitude of ultrasonic vibration in the radial direction of the cutting blade.
前記振幅測定装置は,
前記切削ブレードが径方向に超音波振動する振動の幅より大きい発光径を有する発光素子と,前記切削ブレードが径方向に超音波振動する振動の幅より大きい受光径を有する受光素子とを備え,
前記発光素子と前記受光素子とを結ぶ光線内で前記切削ブレードの刃先を超音波振動させたときの,前記受光素子の受光量の変化に基づいて,前記切削ブレードが径方向に超音波振動する振幅を測定することを特徴とする,請求項1に記載の超音波振動切削装置。
The amplitude measuring device includes:
A light emitting element having a light emission diameter larger than a vibration width of the cutting blade ultrasonically vibrated in a radial direction, and a light receiving element having a light receiving diameter larger than a vibration width of the cutting blade ultrasonically vibrated in a radial direction,
The cutting blade vibrates in the radial direction based on a change in the amount of light received by the light receiving element when the cutting edge of the cutting blade is vibrated ultrasonically within a light beam connecting the light emitting element and the light receiving element. The ultrasonic vibration cutting apparatus according to claim 1, wherein the amplitude is measured.
前記振幅測定装置は,
前記切削ブレードの刃先と接触し,前記切削ブレードの径方向の超音波振動に従動して振動する接触子を備え,
前記切削ブレードの刃先を前記接触子に接触させた状態で前記切削ブレードを超音波振動させて前記接触子を振動させたときの,前記接触子の位置の変化に基づいて,前記切削ブレードが径方向に超音波振動する振幅を測定することを特徴とする,請求項1に記載の超音波振動切削装置。
The amplitude measuring device includes:
A contact that contacts the cutting edge of the cutting blade and vibrates following the ultrasonic vibration in the radial direction of the cutting blade;
Based on the change in the position of the contact when the cutting blade is vibrated ultrasonically with the cutting edge of the cutting blade in contact with the contact, the diameter of the cutting blade is reduced. The ultrasonic vibration cutting device according to claim 1, wherein an amplitude of ultrasonic vibration in a direction is measured.
スピンドルと;
前記スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと;
前記スピンドルの先端部に装着される前記切削ブレードと;
前記スピンドルを超音波振動させる超音波振動子と;
を備え,
前記超音波振動子から前記スピンドルを介して伝達される超音波振動の伝達方向を変換し,前記切削ブレードを径方向に超音波振動させることを特徴とする,請求項1,2または3のいずれかに記載の超音波振動切削装置。
With a spindle;
A spindle housing for rotatably supporting the spindle;
The cutting blade mounted on the tip of the spindle;
An ultrasonic vibrator for ultrasonically vibrating the spindle;
With
4. The transmission direction of ultrasonic vibration transmitted from the ultrasonic vibrator via the spindle is changed, and the cutting blade is ultrasonically vibrated in a radial direction. The ultrasonic vibration cutting device according to claim 1.
切削ブレードを径方向に超音波振動させて被加工物を切削する超音波振動切削装置において,前記切削ブレードを径方向に移動させたときに前記切削ブレードの刃先が所定位置に達したことを検知する切削ブレード検知装置を用いて,前記切削ブレードが径方向に超音波振動する振幅を測定する振幅測定方法であって:
超音波振動していない状態の前記切削ブレードを径方向に移動させ,前記切削ブレード検知装置が当該切削ブレードの刃先を検知したときの当該切削ブレードの位置を測定するステップと;
超音波振動させた状態の前記切削ブレードを径方向に移動させ,前記切削ブレード検知装置が当該切削ブレードの刃先を検知したときの当該切削ブレードの位置を測定するステップと;
前記超音波振動していない状態で測定された前記切削ブレードの位置と,前記超音波振動させた状態で測定された前記切削ブレードの位置との差を検出して,前記切削ブレードが径方向に超音波振動する振幅を求めるステップと;
を含むことを特徴とする,振幅測定方法。
In an ultrasonic vibration cutting device that cuts a workpiece by ultrasonically vibrating the cutting blade in the radial direction, when the cutting blade is moved in the radial direction, it is detected that the cutting edge of the cutting blade has reached a predetermined position. An amplitude measurement method for measuring the amplitude of ultrasonic vibration of the cutting blade in the radial direction using a cutting blade detector that performs:
Moving the cutting blade in a state of not being ultrasonically vibrated in a radial direction, and measuring the position of the cutting blade when the cutting blade detection device detects the cutting edge of the cutting blade;
Moving the cutting blade in a state of ultrasonic vibration in a radial direction, and measuring the position of the cutting blade when the cutting blade detection device detects the cutting edge of the cutting blade;
Detecting a difference between the position of the cutting blade measured in a state where the ultrasonic vibration is not performed and the position of the cutting blade measured in a state where the ultrasonic vibration is performed; Determining the amplitude of ultrasonic vibration;
A method for measuring amplitude, comprising:
前記切削ブレード検知装置は,所定間隔を空けて対向配置された発光素子と受光素子とを有し,前記発光素子と前記受光素子とを結ぶ光線上に前記切削ブレードの刃先が存在するか否かを感知する非接触センサであることを特徴とする,請求項5に記載の振幅測定方法。   The cutting blade detection device has a light emitting element and a light receiving element arranged to face each other at a predetermined interval, and whether or not a cutting edge of the cutting blade exists on a light beam connecting the light emitting element and the light receiving element. The amplitude measuring method according to claim 5, wherein the amplitude measuring method is a non-contact sensor that senses a noise. 前記切削ブレード検知装置は,前記切削ブレードの刃先が接触したことを感知する接触センサであることを特徴とする,請求項5に記載の振幅測定方法。   The amplitude measuring method according to claim 5, wherein the cutting blade detection device is a contact sensor that detects that the cutting edge of the cutting blade is in contact. 前記超音波振動切削装置は,
スピンドルと;
前記スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと;
前記スピンドルの先端部に装着される前記切削ブレードと;
前記スピンドルを超音波振動させる超音波振動子と;
を備え,
前記超音波振動子から前記スピンドルを介して伝達される超音波振動の伝達方向を変換し,前記切削ブレードを径方向に超音波振動させることを特徴とする,請求項5,6または7のいずれかに記載の振幅測定方法。

The ultrasonic vibration cutting device
With a spindle;
A spindle housing for rotatably supporting the spindle;
The cutting blade mounted on the tip of the spindle;
An ultrasonic vibrator for ultrasonically vibrating the spindle;
With
8. The transmission direction of ultrasonic vibration transmitted from the ultrasonic vibrator via the spindle is changed, and the cutting blade is ultrasonically vibrated in a radial direction. Amplitude measurement method according to claim 1.

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