JP2009027052A - Processing method for piezoelectric element - Google Patents

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Masayoshi Teramoto
政由志 寺本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a processing method for piezoelectric element capable of preventing breakage of a square pillar, when slicing. <P>SOLUTION: The processing method for piezoelectric element by a cutting device includes a first slicing process for slicing the piezoelectric element at a plurality of times in a first direction in a predetermined width at a predetermined interval, and a second slicing process for slicing the piezoelectric element at a plurality of times, in a second direction that is orthogonal to the first direction in a predetermined width at a predetermined interval. In the first and second slicing processes, a cutting blade rotates at a peripheral speed 1,400-4,100 m/min and a feed speed of the piezoelectric element is 1-5 mm/sec, while cooling water is supplied to the surface of the piezoelectric element. The square pillar, formed in the second slicing process, has longitudinal and lateral lengths of 15-30 μm, a height of 300-400 μm, and the interval between the square pillars is 15-30 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波探触子として用いられる圧電素子の加工方法に関する。   The present invention relates to a method for processing a piezoelectric element used as an ultrasonic probe.

圧電素子(圧電セラミックス)を利用した超音波探触子は、年々感度向上への改良が進んでおり、超音波診断装置等の医療機器に広く利用されている。感度向上方法の一つとして、圧電振動子のサイズ縮小化や、形状の変化が挙げられる。   Ultrasonic probes using piezoelectric elements (piezoelectric ceramics) have been improved to improve sensitivity year by year, and are widely used in medical equipment such as ultrasonic diagnostic apparatuses. One of the methods for improving the sensitivity is to reduce the size of the piezoelectric vibrator or change its shape.

圧電素子としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマスなどの圧電セラミックスが用いられているが、特にPZTの圧電セラミックスがより高い電気機械結合係数と誘電率を有することから、広く利用されている。   As the piezoelectric element, for example, piezoelectric ceramics such as lead zirconate titanate (PZT), lead titanate, barium titanate, bismuth titanate, etc. are used. In particular, PZT piezoelectric ceramics have a higher electromechanical coupling coefficient. Since it has a dielectric constant, it is widely used.

特に最近では、圧電振動子が一方向にのみスライス加工された長方形の角柱ではなく、縦方向及び横方向のスライス加工が必要となる正四角柱の圧電振動子をアレー状に配列した超音波探触子が提案されている。   In particular, recently, an ultrasonic probe in which piezoelectric transducers are arranged in an array of square prisms that require vertical and horizontal slicing, rather than rectangular prisms sliced in only one direction. A child has been proposed.

圧電振動子のサイズにおいても、正四角柱の縦横が15〜30μm、高さが300〜400μmと高いアスペクト比が要求され、加工の難易度が格段に上がっており、四角柱を形成するダイシング方法の改善が必要となっている。   As for the size of the piezoelectric vibrator, the aspect ratio of the regular square column is 15-30 μm and the height is 300-400 μm, and the processing difficulty is greatly increased. Improvement is needed.

ダイシングとは、ダイシング装置(切削装置)を用い、高速回転する切削ブレードで板状物(ワーク)を分割する加工方法を言うが、エッチングやレーザーなどの加工方法に比べ、角柱高さや形状の制御がし易く、比較的安価に精度良く加工が可能であることから、良く使用される加工方法である。   Dicing is a processing method that uses a dicing device (cutting device) to divide a plate (work) with a cutting blade that rotates at high speed. However, compared to processing methods such as etching and laser, the control of the height and shape of the prisms. It is a processing method that is often used because it can be easily processed and can be processed with high accuracy at a relatively low cost.

例えば、特開平11−318893号公報には、正四角柱の圧電振動子がアレー状に配列された超音波探触子が開示されている。この公開公報では、圧電素子のスライス方法については何ら触れていない。   For example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-318893 discloses an ultrasonic probe in which regular quadrangular prism piezoelectric vibrators are arranged in an array. This publication does not mention any method for slicing the piezoelectric element.

ただ、一方向にスライスされた圧電振動子同士のギャップ中に絶縁性フィラーを充填して、強度の向上を図るという記載から、脆い材質である圧電素子の加工時の剛性を上げるために、一方向にスライス加工した後、その溝に絶縁性樹脂を充填後、圧電素子を90°回転させて再度スライス加工することが示唆されている。   However, from the description that the insulating filler is filled in the gap between the piezoelectric vibrators sliced in one direction to improve the strength, in order to increase the rigidity at the time of processing the piezoelectric element which is a brittle material, It has been suggested that after slicing in the direction, the groove is filled with an insulating resin, and then the piezoelectric element is rotated 90 ° to perform slicing again.

しかし、この加工方法であると、圧電素子の材料であるチタン酸ジルコン酸鉛に比較して充填剤である絶縁性樹脂が切削しづらく、四角柱破損の原因となる場合がある。特に、四角柱サイズを小さく抑えるため、加工時の欠けを極力抑える目的で、砥粒サイズが小さい(例えば、メッシュサイズ#1500〜#3000)切削ブレードを使用する場合は、樹脂による切削ブレードの目詰まりが発生してしまい、四角柱に傷が出来たり、ひいては四角柱の破損を招くことになる。
特開平11−318893号公報
However, with this processing method, the insulating resin as the filler is harder to cut than the lead zirconate titanate that is the material of the piezoelectric element, which may cause the square column to be damaged. In particular, when a cutting blade with a small abrasive grain size (for example, mesh size # 1500 to # 3000) is used in order to suppress the size of the quadrangular prism to be small and to prevent chipping during processing as much as possible, Clogging occurs, and the square column can be damaged, and eventually the square column can be damaged.
JP 11-318893 A

そこで、圧電素子のスライス溝中に樹脂を充填せず、微細な四角柱の加工を実現するための方法を検討した結果、本願発明者は、四角柱破損を発生させる原因を追究し、その原因を見出すに至った。   Therefore, as a result of examining a method for realizing processing of a fine quadrangular prism without filling a resin in the slice groove of the piezoelectric element, the inventor of the present application investigated the cause of the occurrence of the quadrangular prism breakage, and the cause I came to find.

即ち、ワーク(圧電素子)に高速で切削ブレードが衝突する際の加工条件の最適化、高い負荷がワークにかかる加工条件の最適化、高速回転する切削ブレードによって加速された冷却水がワークにあたる衝撃等により、加工したそばから四角柱が折れてしまうという現象が発生していることを見出した。   That is, optimization of the machining conditions when the cutting blade collides with the workpiece (piezoelectric element) at high speed, optimization of the machining conditions that the high load is applied to the workpiece, and the impact of the cooling water accelerated by the high-speed rotating cutting blade on the workpiece As a result, it has been found that a phenomenon that the quadrangular prism breaks from the processed soba has occurred.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スライス加工する際の四角柱の破損を防止することが可能な圧電素子の加工方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a method for processing a piezoelectric element capable of preventing damage to a rectangular column during slicing. .

本発明によると、板状の圧電素子を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された圧電素子を切削する切削ブレードを回転可能に支持する切削手段と、前記チャックテーブルを前記切削ブレードに対して移動するチャックテーブル送り手段と、前記圧電素子表面に冷却水を供給する冷却水供給手段とを備えた切削装置を用いた圧電素子の加工方法であって、前記圧電素子を第1の方向に所定の幅及び所定の間隔で複数回スライスする第1スライス工程と、前記圧電素子を前記第1の方向と直交する第2の方向に前記所定の幅及び所定の間隔で複数回スライスする第2スライス工程とを具備し、前記第1及び第2スライス工程は、前記冷却水供給手段で前記圧電素子表面に冷却水を供給しながら、前記切削ブレードを1400〜4100m/分の周速で回転し、前記圧電素子の送り速度を1〜5mm/秒で実施するとともに、前記第2スライス工程で形成された四角柱は、縦及び横の長さが15〜30μm、高さが300〜400μmであり、四角柱同士の間隔が15〜30μmであることを特徴とする圧電素子の加工方法が提供される。   According to the present invention, a chuck table for holding a plate-like piezoelectric element, a cutting means for rotatably supporting a cutting blade for cutting the piezoelectric element held by the chuck table, and the chuck table with respect to the cutting blade A piezoelectric element machining method using a cutting device comprising a chuck table feed means that moves and a cooling water supply means that supplies cooling water to the surface of the piezoelectric element, wherein the piezoelectric element is moved in a first direction. A first slicing step of slicing a plurality of times at a predetermined width and a predetermined interval; and a second slicing of the piezoelectric element at a predetermined width and a predetermined interval in a second direction orthogonal to the first direction. A slicing step, wherein the first and second slicing steps supply the cutting blade 1400 while supplying cooling water to the surface of the piezoelectric element by the cooling water supply means. While rotating at a peripheral speed of 4100 m / min and carrying out the feed speed of the piezoelectric element at 1 to 5 mm / sec, the rectangular column formed in the second slicing step has a vertical and horizontal length of 15 to 30 μm. Further, there is provided a method for processing a piezoelectric element, characterized in that the height is 300 to 400 μm and the interval between the square pillars is 15 to 30 μm.

好ましくは、切削ブレードの周速は1500〜3900m/分であり、冷却水供給手段から供給される冷却水は、圧電素子の上面に1〜5mmの厚さの水の層を形成する。   Preferably, the peripheral speed of the cutting blade is 1500 to 3900 m / min, and the cooling water supplied from the cooling water supply means forms a water layer having a thickness of 1 to 5 mm on the upper surface of the piezoelectric element.

本発明の圧電素子の加工方法によると、四角柱の破損を招くことなく、圧電素子を縦方向及び横方向にスライス加工して、縦方向及び横方向に整列した複数の四角柱を形成することができる。   According to the piezoelectric element processing method of the present invention, the piezoelectric element is sliced in the vertical direction and the horizontal direction without damaging the quadrangular column to form a plurality of square columns aligned in the vertical direction and the horizontal direction. Can do.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明のスライス加工に使用する切削装置(ダイシング装置)2の外観を示している。4はワーク(本発明では圧電素子)を保持するチャックテーブルであり、図示しない送り機構によりX軸方向に移動されるとともに、回転可能に構成されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows the appearance of a cutting device (dicing device) 2 used for slicing according to the present invention. Reference numeral 4 denotes a chuck table that holds a workpiece (a piezoelectric element in the present invention), and is configured to be rotatable while being moved in the X-axis direction by a feed mechanism (not shown).

チャックテーブル4のX軸方向の移動経路の上方にはアライメント手段6が配設されている。アライメント手段6は、切削すべき圧電素子の表面を撮像するCCDカメラ等の撮像手段を備えており、撮像手段によって取得された画像は表示手段14に表示される。   An alignment unit 6 is disposed above the movement path of the chuck table 4 in the X-axis direction. The alignment unit 6 includes an imaging unit such as a CCD camera that images the surface of the piezoelectric element to be cut, and an image acquired by the imaging unit is displayed on the display unit 14.

アライメント手段6の左側には、チャックテーブル4に保持されたワーク(圧電素子)に対して切削加工を施す切削手段8が配設されている。切削手段8はアライメント手段6と一体的に構成されており、両者が連動してY軸方向及びZ軸方向に移動可能に構成されている。   On the left side of the alignment means 6, a cutting means 8 for cutting a work (piezoelectric element) held on the chuck table 4 is disposed. The cutting means 8 is configured integrally with the alignment means 6 and is configured to be movable in the Y-axis direction and the Z-axis direction in conjunction with each other.

切削手段8は、回転可能なスピンドル9の先端に切削ブレード10が装着されて構成され、Y軸方向及びZ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード10は図示しない撮像手段のX軸方向の延長線上に位置している。   The cutting means 8 is configured by attaching a cutting blade 10 to the tip of a rotatable spindle 9 and is movable in the Y-axis direction and the Z-axis direction. The cutting blade 10 is located on an extension line in the X-axis direction of an imaging unit (not shown).

12は冷却水供給手段であり、図3及び図4に示されているように、切削すべき圧電素子18の上流側に配置されて、圧電素子表面に冷却水を供給する。16は透明のスライドカバーであり、ワークの搬入及び搬出時にはスライドカバー16を開け、ワークの切削加工時にはスライドカバー16を閉めて切削作業が行われる。   A cooling water supply means 12 is arranged upstream of the piezoelectric element 18 to be cut and supplies cooling water to the surface of the piezoelectric element as shown in FIGS. A transparent slide cover 16 opens the slide cover 16 when the workpiece is carried in and out, and closes the slide cover 16 when the workpiece is cut.

図2を参照すると、切削加工後の圧電素子18の斜視図が示されている。圧電素子18は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマス等の圧電セラミックスから構成されるが、特にチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)が高い電気機械結合係数と誘電率を有することから好ましい。   Referring to FIG. 2, a perspective view of the piezoelectric element 18 after cutting is shown. The piezoelectric element 18 is made of, for example, piezoelectric ceramics such as lead zirconate titanate (PZT), lead titanate, barium titanate, bismuth titanate, etc., and in particular, an electric machine having high lead zirconate titanate (PZT). It is preferable because it has a coupling coefficient and a dielectric constant.

本発明実施形態の圧電素子の加工方法によると、圧電素子18は、第1スライス工程で、第1の方向(X1方向)に所定の幅及び所定の間隔で複数回スライスされる。次いで、圧電素子18を90°回転した後、第2のスライス工程で、圧電素子18を第1の方向と直交する第2の方向(X2方向)に前記所定の幅及び所定の間隔で複数回スライスされる。   According to the piezoelectric element processing method of the embodiment of the present invention, the piezoelectric element 18 is sliced a plurality of times at a predetermined width and a predetermined interval in the first direction (X1 direction) in the first slicing step. Next, after rotating the piezoelectric element 18 by 90 °, in the second slicing step, the piezoelectric element 18 is moved a plurality of times in the second direction (X2 direction) orthogonal to the first direction at the predetermined width and the predetermined interval. Sliced.

この第1及び第2スライス工程を経ることにより、X1方向及びX2方向に整列した複数の四角柱20が形成される。図2で四角柱20の縦をa、横をb、隣接する四角柱20同士の間隔をcとすると、好ましくはa≒b≒cとなる。また、四角柱20の高さをtとすると、t/a=10〜27であるのが好ましい。   By going through the first and second slicing steps, a plurality of square pillars 20 aligned in the X1 direction and the X2 direction are formed. In FIG. 2, the vertical axis of the square column 20 is a, the horizontal column is b, and the interval between adjacent rectangular columns 20 is c. Moreover, it is preferable that it is t / a = 10-27, when the height of the square pillar 20 is set to t.

好ましくは、第1及び第2スライス工程で形成された四角柱20は、縦a及び横bの長さが15〜30μm、高さtが300〜400μm、四角柱20同士の間隔cが15〜30μmである。   Preferably, the rectangular column 20 formed in the first and second slicing steps has a length a of 15 to 30 μm, a height t of 300 to 400 μm, and a distance c between the rectangular columns 20 of 15 to 15 μm. 30 μm.

次に、図3及び図4を参照して、本発明実施形態にかかる圧電素子の加工方法について詳細に説明する。図3は圧電素子18加工時の平面図であり、図4はその断面図である。圧電素子18は粘着テープ24に貼着され、粘着テープ24の外周縁部は環状フレーム22に貼着されている。これにより、圧電素子18は粘着テープ24を介して環状フレーム22に支持された状態となる。   Next, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the processing method of the piezoelectric element concerning embodiment of this invention is demonstrated in detail. 3 is a plan view when the piezoelectric element 18 is processed, and FIG. 4 is a cross-sectional view thereof. The piezoelectric element 18 is attached to the adhesive tape 24, and the outer peripheral edge of the adhesive tape 24 is attached to the annular frame 22. As a result, the piezoelectric element 18 is supported by the annular frame 22 via the adhesive tape 24.

圧電素子18は粘着テープ24を介してチャックテーブル4に吸引保持される。この状態で切削ブレード10を回転させながらチャックテーブル4をX軸方向に移動させることにより、図2のX1方向の第1のスライス工程を実施する。   The piezoelectric element 18 is sucked and held on the chuck table 4 via an adhesive tape 24. In this state, the first slicing step in the X1 direction in FIG. 2 is performed by moving the chuck table 4 in the X-axis direction while rotating the cutting blade 10.

このとき、冷却水供給手段12から矢印13で示すように冷却水を圧電素子18の表面に供給しながら切削ブレード10による第1のスライス工程を実施する。好ましくは、冷却水供給手段12から供給された冷却水13は圧電素子18の表面に1〜5mmの厚さの水の層を形成する。   At this time, the first slicing step by the cutting blade 10 is performed while supplying the cooling water from the cooling water supply means 12 to the surface of the piezoelectric element 18 as indicated by the arrow 13. Preferably, the cooling water 13 supplied from the cooling water supply means 12 forms a water layer having a thickness of 1 to 5 mm on the surface of the piezoelectric element 18.

これにより、圧電素子18スライス加工時の圧電素子18及び切削ブレード10の加熱を防止することができる。26は切削装置2に通常付随している切削水供給手段であるが、本実施形態の圧電素子18のスライス加工時には、切削水供給手段26からの切削水の供給を停止する。   Thereby, the heating of the piezoelectric element 18 and the cutting blade 10 during the slice processing of the piezoelectric element 18 can be prevented. Reference numeral 26 denotes a cutting water supply means that is normally attached to the cutting apparatus 2, but the supply of the cutting water from the cutting water supply means 26 is stopped when slicing the piezoelectric element 18 of this embodiment.

図2に示したX1方向の全てのスライス工程が終了すると、チャックテーブル4を90°回転させて、X2方向のスライス工程を同様に実施する。これにより、図2に示すようなX1方向及びX2方向に整列した複数の四角柱20を形成することができる。好ましくは、四角柱20は正四角柱である。   When all the slicing processes in the X1 direction shown in FIG. 2 are completed, the chuck table 4 is rotated by 90 °, and the slicing process in the X2 direction is similarly performed. Thereby, a plurality of quadrangular prisms 20 aligned in the X1 direction and the X2 direction as shown in FIG. 2 can be formed. Preferably, the quadrangular prism 20 is a regular quadrangular prism.

圧電素子18の送り速度、切削ブレード10のブレード周速、冷却水供給手段12から供給する冷却水量を変化させて、種々実験を行った結果を表1に示す。   Table 1 shows the results of various experiments performed by changing the feed speed of the piezoelectric element 18, the blade peripheral speed of the cutting blade 10, and the amount of cooling water supplied from the cooling water supply means 12.

Figure 2009027052
表1を観察すると、切削ブレード10の周速が1300m/分以下であると角柱作成成功率が非常に低くなっており、また切削ブレード10の周速が4200m/分以上でも角柱作成成功率が悪化している。よって、切削ブレード10の周速は1400〜4100m/分の範囲内が好ましく、より好ましくは1500〜3900m/分の範囲内である。
Figure 2009027052
Observing Table 1, when the peripheral speed of the cutting blade 10 is 1300 m / min or less, the prism creation success rate is very low, and even when the peripheral speed of the cutting blade 10 is 4200 m / min or more, the prism creation success rate is high. It is getting worse. Therefore, the peripheral speed of the cutting blade 10 is preferably in the range of 1400 to 4100 m / min, and more preferably in the range of 1500 to 3900 m / min.

また、圧電素子18の送り速度を種々変化させて角柱作成を行った。送り速度7mm/秒としたところ角柱作成成功率が極端に悪化し、反対に非常に遅い0.5mm/秒の送り速度を採用したところ、角柱作成成功率が同様に悪化した。よって、切削時の圧電素子18の送り速度は1〜5mm/秒の範囲内が好ましい。   Further, the prisms were created by changing the feed speed of the piezoelectric element 18 in various ways. When the feed rate was 7 mm / sec, the prism creation success rate was extremely deteriorated. Conversely, when a very slow feed rate of 0.5 mm / sec was adopted, the prism creation success rate was similarly deteriorated. Therefore, the feed speed of the piezoelectric element 18 at the time of cutting is preferably in the range of 1 to 5 mm / second.

ほとんどの実験では、切削水供給手段26からの切削水の供給を停止し、冷却水供給手段12から1.5l/分の冷却水を供給しながら実験を実施したが、表1の事件NO.1では、冷却水の供給を停止し切削手段26から少量の切削水、すなわち0.3l/分の切削水を供給しながら圧電素子18の送り速度3mm/秒及び切削ブレード10の周速約3300m/分で実験を行ったところ、角柱作成成功率が90.3%であった。   In most experiments, the experiment was conducted while the supply of the cutting water from the cutting water supply means 26 was stopped and the cooling water supply means 12 was supplying 1.5 l / min of cooling water. 1, the cooling water supply is stopped and a small amount of cutting water, that is, 0.3 l / min of cutting water is supplied from the cutting means 26, while the feed speed of the piezoelectric element 18 is 3 mm / second and the peripheral speed of the cutting blade 10 is about 3300 m. When the experiment was performed at a rate of 10 minutes, the success rate of prism creation was 90.3%.

この結果から、切削水供給手段26から切削水を供給しながら圧電素子18のスライス加工を行うと、切削ブレード10により加速される切削水が圧電素子18に当たるため、この衝撃により角柱20が倒れてしまう確立が高くなることが判明した。   From this result, when slicing the piezoelectric element 18 while supplying cutting water from the cutting water supply means 26, the cutting water accelerated by the cutting blade 10 hits the piezoelectric element 18. It has been found that the probability of becoming higher is higher.

よって、本実施形態の圧電素子のスライス加工方法では、切削手段26からの切削水の供給を停止し、冷却水供給手段12から冷却水を供給しながらスライス加工を実施するのは好ましいと判明した。その理由は、冷却水供給手段12は切削ブレード10から相当離れて配置されているため、冷却水が切削ブレード10の高速回転により加速される恐れがないことだと考えられる。   Therefore, in the slice processing method of the piezoelectric element of the present embodiment, it has been found that it is preferable to stop the supply of the cutting water from the cutting means 26 and perform the slicing process while supplying the cooling water from the cooling water supply means 12. . The reason is considered that the cooling water supply means 12 is arranged at a considerable distance from the cutting blade 10, so that the cooling water is not likely to be accelerated by the high speed rotation of the cutting blade 10.

比較例として、図5に切削水供給手段26から切削水を供給しながらワーク(圧電素子)18の加工を行うときの断面図を示す。この加工条件は、表1の実験NO.1に相当する。すなわち、この場合には、切削水供給手段26から供給された切削水27が切削ブレード10の高速回転により加速されて切削中の圧電素子18に衝突することになる。その結果、角柱作成成功率が悪化する。   As a comparative example, FIG. 5 shows a cross-sectional view when processing the workpiece (piezoelectric element) 18 while supplying cutting water from the cutting water supply means 26. This processing condition is the same as the experiment No. in Table 1. Corresponds to 1. That is, in this case, the cutting water 27 supplied from the cutting water supply means 26 is accelerated by the high speed rotation of the cutting blade 10 and collides with the piezoelectric element 18 being cut. As a result, the success rate of prism creation is deteriorated.

図6に圧電素子18の送り速度が遅い場合(A)と、早い場合(B)とで加工負荷が変化する様子を示す。28は切削ブレード10の外周部に電着されたダイヤモンド砥粒である。実際は無数の砥粒が電着されているが、代用として一個のみを示した。   FIG. 6 shows how the machining load changes when the feed speed of the piezoelectric element 18 is slow (A) and when it is fast (B). Reference numeral 28 denotes diamond abrasive grains electrodeposited on the outer periphery of the cutting blade 10. In fact, countless abrasive grains are electrodeposited, but only one is shown as a substitute.

図6(A)に示すように、圧電素子18の送り速度が遅い場合(例えば2mm/秒)には切削ブレード10一回転あたりの切削除去体積30aが小さいが、圧電素子18の送り速度が速い場合(例えば4mm/秒)には、切削ブレード10一回転あたりの切削除去体積30bが遅い場合の30aに比較して大きくなる。   As shown in FIG. 6A, when the feed speed of the piezoelectric element 18 is slow (for example, 2 mm / second), the cutting removal volume 30a per rotation of the cutting blade 10 is small, but the feed speed of the piezoelectric element 18 is fast. In some cases (for example, 4 mm / second), the cutting removal volume 30b per rotation of the cutting blade 10 is larger than 30a when the cutting removal volume 30b is slow.

よって、圧電素子18の送り速度が速いと、切削ブレード10が一回転あたり切削する圧電素子18の体積が大きくなるため、圧電素子18にかかる切削時の負荷が大きくなり、角柱破損の原因となる。   Therefore, if the feed speed of the piezoelectric element 18 is high, the volume of the piezoelectric element 18 that the cutting blade 10 cuts per rotation increases, so that the load applied to the piezoelectric element 18 during cutting becomes large, causing damage to the prism. .

表1に示したように、圧電素子18の送り速度は5mm/秒以下が好ましい。圧電素子18の送り速度があまり遅い場合にも、表1から角柱作成成功率が低くなっているが、この原因としてスライス加工時の切削ブレード10のぶれ等が考えられる。   As shown in Table 1, the feed speed of the piezoelectric element 18 is preferably 5 mm / second or less. Even when the feed speed of the piezoelectric element 18 is too slow, the success rate of prism creation is low from Table 1, but this may be due to the vibration of the cutting blade 10 during slicing.

尚、図6(A)及び図6(B)では、切削ブレード10の周速は一定周速(例えば約1600mm/分)で行ったが、反対に圧電素子18の送り量を一定にして、切削ブレード10の周速を変化させると、高速回転ほどブレード一回転あたりの切削除去体積が大きくなることが理解される。   6A and 6B, the peripheral speed of the cutting blade 10 is a constant peripheral speed (for example, about 1600 mm / min). On the contrary, the feed amount of the piezoelectric element 18 is constant, It is understood that when the peripheral speed of the cutting blade 10 is changed, the cutting removal volume per one rotation of the blade increases as the rotation speed increases.

圧電素子加工時の圧電素子の固定方法は図7に示す二通りが考えられる。図7(A)は上述した圧電素子18を粘着テープ24に貼着し、粘着テープ24の外周部を環状フレーム22に貼着する固定方法である。   Two methods shown in FIG. 7 can be considered for fixing the piezoelectric element during the processing of the piezoelectric element. FIG. 7A shows a fixing method in which the piezoelectric element 18 described above is attached to the adhesive tape 24 and the outer peripheral portion of the adhesive tape 24 is attached to the annular frame 22.

図7(B)に示す方法は、圧電素子18を硬質の板状物である基板(板ガラス、カーボン板、プラスチック板等)32に熱軟化性樹脂(ホットメルトワックス)(例えば日化精工株式会社製ADFIXワックス)34で固定し、基板32をチャックテーブル4にバキューム固定する方法である。   In the method shown in FIG. 7B, the piezoelectric element 18 is a hard plate-like substrate (plate glass, carbon plate, plastic plate, etc.) 32 and a heat softening resin (hot melt wax) (for example, Nikka Seiko Co., Ltd.). In this method, the substrate 32 is fixed to the chuck table 4 by vacuum.

例えば、約130℃に熱したホットプレート上に基板32を載置し、ADFIXワックス34を基板32上で溶かしてから、圧電素子18をADFIXワックス34上に載置する。ホットプレートから基板32を取り出してワックスを冷却すると、ワックス34が硬化し非常に強い接着力を発揮する。   For example, the substrate 32 is placed on a hot plate heated to about 130 ° C., the ADFIX wax 34 is melted on the substrate 32, and then the piezoelectric element 18 is placed on the ADFIX wax 34. When the substrate 32 is taken out of the hot plate and the wax is cooled, the wax 34 is cured and exhibits a very strong adhesive force.

この方法によると、粘着テープ24に比べて接着力が非常に高くなる。圧電素子18を剥離する場合には、アルコール等に浸して超音波洗浄を行って圧電素子18を基板32から剥離する。   According to this method, the adhesive force is very high as compared with the adhesive tape 24. When the piezoelectric element 18 is peeled off, the piezoelectric element 18 is peeled from the substrate 32 by ultrasonic cleaning by immersion in alcohol or the like.

本発明の加工方法に使用するのに適した切削装置の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the cutting device suitable for using for the processing method of this invention. スライス加工して角柱形成後の圧電素子の斜視図である。It is a perspective view of the piezoelectric element after slicing and forming a prism. 本発明実施形態の加工方法に使用する切削装置の主要部平面図である。It is a principal part top view of the cutting device used for the processing method of this invention embodiment. 図3の切削装置の断面図である。It is sectional drawing of the cutting device of FIG. 比較例を説明するための切削装置の断面図である。It is sectional drawing of the cutting device for demonstrating a comparative example. 圧電素子送り速度と加工負荷の関係を説明する図であり、図6(A)は送り速度が遅い場合を、図6(B)は送り速度が速い場合をそれぞれ示している。FIGS. 6A and 6B are diagrams for explaining the relationship between the piezoelectric element feed speed and the machining load, FIG. 6A shows a case where the feed speed is slow, and FIG. 6B shows a case where the feed speed is fast. 図7(A)は粘着テープによる圧電素子の固定方法、図7(B)は基板とホットメルトワックスを使用した圧電素子の固定方法を示している。FIG. 7A shows a method for fixing a piezoelectric element using an adhesive tape, and FIG. 7B shows a method for fixing a piezoelectric element using a substrate and hot melt wax.

符号の説明Explanation of symbols

4 チャックテーブル
10 切削ブレード
12 冷却水供給手段
18 圧電素子
20 四角柱
22 フレーム
24 粘着テープ
32 基板
34 ホットメルトワックス
4 Chuck table 10 Cutting blade 12 Cooling water supply means 18 Piezoelectric element 20 Square pillar 22 Frame 24 Adhesive tape 32 Substrate 34 Hot melt wax

Claims (2)

板状の圧電素子を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された圧電素子を切削する切削ブレードを回転可能に支持する切削手段と、前記チャックテーブルを前記切削ブレードに対して移動するチャックテーブル送り手段と、前記圧電素子表面に冷却水を供給する冷却水供給手段とを備えた切削装置を用いた圧電素子の加工方法であって、
前記圧電素子を第1の方向に所定の幅及び所定の間隔で複数回スライスする第1スライス工程と、
前記圧電素子を前記第1の方向と直交する第2の方向に前記所定の幅及び所定の間隔で複数回スライスする第2スライス工程とを具備し、
前記第1及び第2スライス工程は、前記冷却水供給手段で前記圧電素子表面に冷却水を供給しながら、前記切削ブレードを1400〜4100m/分の周速で回転し、前記圧電素子の送り速度を1〜5mm/秒で実施するとともに、
前記第2スライス工程で形成された四角柱は、縦及び横の長さが15〜30μm、高さが300〜400μmであり、四角柱同士の間隔が15〜30μmであることを特徴とする圧電素子の加工方法。
A chuck table for holding a plate-like piezoelectric element, a cutting means for rotatably supporting a cutting blade for cutting the piezoelectric element held on the chuck table, and a chuck table for moving the chuck table relative to the cutting blade A method of processing a piezoelectric element using a cutting device comprising a feeding means and a cooling water supply means for supplying cooling water to the surface of the piezoelectric element,
A first slicing step of slicing the piezoelectric element a plurality of times in a first direction at a predetermined width and a predetermined interval;
A second slicing step of slicing the piezoelectric element in a second direction orthogonal to the first direction at a predetermined width and a predetermined interval,
In the first and second slicing steps, the cutting blade is rotated at a peripheral speed of 1400 to 4100 m / min while supplying cooling water to the surface of the piezoelectric element by the cooling water supply means, and the feeding speed of the piezoelectric element Is carried out at 1 to 5 mm / second,
The rectangular column formed in the second slicing step has a vertical and horizontal length of 15 to 30 μm, a height of 300 to 400 μm, and an interval between the square columns of 15 to 30 μm. Element processing method.
前記切削ブレードの周速は1500〜3900m/分であり、前記冷却水供給手段による冷却水の供給は、前記圧電素子の表面に1〜5mmの厚さの水の層を形成することを特徴とする請求項1記載の圧電素子の加工方法。   The peripheral speed of the cutting blade is 1500 to 3900 m / min, and the cooling water supply by the cooling water supply means forms a water layer having a thickness of 1 to 5 mm on the surface of the piezoelectric element. The method for processing a piezoelectric element according to claim 1.
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