JP2009119543A - Fine machining tool, manufacturing method of the fine machining tool, precision device, and manufacturing method of the precision device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細加工用工具、微細加工用工具の製造方法、精密デバイス及び精密デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a micromachining tool, a micromachining tool manufacturing method, a precision device, and a precision device manufacturing method.
近年、光導波路を備えるオプトエレクトロニクスデバイスや、マイクロTAS(Total Analysis Systems)をはじめとするマイクロ流路デバイスなどの精密デバイスの分野においては、微細な溝構造を有する部品が重要な要素を占めつつある。そして、そのような部品に関しては、形状精度や表面粗さがサブミクロンレベルで要求され、その製造技術にも様々な工夫が加えられている。 In recent years, in the field of precision devices such as optoelectronic devices with optical waveguides and micro-channel devices such as micro TAS (Total Analysis Systems), components with fine groove structures are becoming an important factor. . For such parts, shape accuracy and surface roughness are required at the submicron level, and various ingenuity has been added to the manufacturing technology.
ここで、微細な溝加工に関する技術として、リソグラフィーやドライエッチングといった半導体製造技術を用いる加工方法や、レーザ光を用いる加工方法などが知られている。しかしながら、半導体製造技術を用いて、精密デバイスの溝加工を行う場合には、製造設備にコストがかかるうえ、溝エッジ部分の形状制御性が悪いという問題がある。また、レーザ光を用いて、精密デバイスの溝加工を行う場合には、断面形状の再現性や表面粗さの面で多くの課題が残されている。 Here, as a technique related to fine groove processing, a processing method using semiconductor manufacturing technology such as lithography and dry etching, a processing method using laser light, and the like are known. However, when a precision device is grooved using a semiconductor manufacturing technique, there are problems that the manufacturing equipment is costly and the shape controllability of the groove edge portion is poor. In addition, when performing precision device groove processing using laser light, many problems remain in terms of reproducibility of the cross-sectional shape and surface roughness.
そのため、高精度な回転主軸と移動テーブルとを具備した精密加工機を用いる切削加工法が提案されている(特許文献1を参照)。
このような切削加工法によれば、比較的簡易な設備で精密デバイスの溝加工を行うことができ、また、要求される表面粗さや形状精度を確保した溝加工を行うことができる。
このような切削加工法の場合、加工に用いる微細加工用工具が重要な要素となる。そのため、種々の刃先形状を有する微細加工用工具が提案されている(例えば、特許文献2、3、4を参照)。
For this reason, there has been proposed a cutting method using a precision machine equipped with a high-precision rotating spindle and a moving table (see Patent Document 1).
According to such a cutting method, it is possible to perform grooving of a precision device with relatively simple equipment, and it is possible to perform grooving that ensures required surface roughness and shape accuracy.
In the case of such a cutting method, a fine processing tool used for processing is an important factor. For this reason, tools for micromachining having various blade shapes have been proposed (see, for example,
しかしながら、これらの微細加工用工具では、溝幅寸法が100マイクロメートル未満で、かつ、高アスペクト比(例えば、2以上)の矩形断面溝加工を行うことが難しかった。 例えば、特許文献2に開示がされた技術では、溝幅寸法が100マイクロメートル未満の溝を加工するために刃部の直径寸法を極めて小さくする必要があり、工具寿命が短くなるおそれがある。また、加工が可能なアスペクト比にも制約がかかるおそれがあった。 また、特許文献3、4に開示がされた技術では、刃先有効長さを長くすることができないため、高アスペクト比の溝加工が困難となるおそれがある。
本発明は、幅寸法が極めて小さく、かつ、高アスペクト比の溝であっても加工をすることができる微細加工用工具、微細加工用工具の製造方法、精密デバイス、及び精密デバイスの製造方法を提供する。 The present invention relates to a micromachining tool, a micromachining tool manufacturing method, a precision device, and a precision device manufacturing method capable of processing even a groove having an extremely small width dimension and a high aspect ratio. provide.
本発明の一態様によれば、柄部と、前記柄部の一方の端部に設けられた第1のテーパ部と、前記第1のテーパ部の前記柄部が設けられた側と対向する側の端部に設けられた軸部と、前記軸部の前記第1のテーパ部が設けられた側と対向する側の端部に設けられた刃部と、を備え、前記軸部の直径寸法は、前記刃部の直径寸法よりも小さく、前記軸部と前記刃部との間には、第2のテーパ部が設けられていること、を特徴とする微細加工用工具が提供される。 According to one aspect of the present invention, a handle portion, a first taper portion provided at one end of the handle portion, and a side of the first taper portion on which the handle portion is provided are opposed. A shaft portion provided at an end portion on the side, and a blade portion provided at an end portion on the side facing the side on which the first taper portion of the shaft portion is provided, and the diameter of the shaft portion A dimension is smaller than the diameter dimension of the said blade part, and the 2nd taper part is provided between the said axial part and the said blade part, The tool for fine processing characterized by the above-mentioned is provided. .
また、本発明の他の一態様によれば、柄部と、前記柄部の一方の端部に設けられた第1のテーパ部と、前記第1のテーパ部の前記柄部が設けられた側と対向する側の端部に設けられた軸部と、前記軸部の前記第1のテーパ部が設けられた側と対向する側の端部に設けられた刃部と、を有する微細加工用工具の前記刃部を研削加工法により形成した後、放電加工法により前記軸部を形成すること、を特徴とする微細加工用工具の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a handle portion, a first tapered portion provided at one end of the handle portion, and the handle portion of the first tapered portion are provided. A microfabrication comprising: a shaft portion provided at an end portion on the side facing the side; and a blade portion provided on an end portion on the side facing the side where the first taper portion of the shaft portion is provided. There is provided a method for manufacturing a micromachining tool, wherein the blade portion of the working tool is formed by a grinding method, and then the shaft portion is formed by an electric discharge machining method.
また、本発明の他の一態様によれば、上記の微細加工用工具を用いて加工されたこと、を特徴とする精密デバイスが提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a precision device characterized by being processed using the above-described micromachining tool.
また、本発明の他の一態様によれば、上記の微細加工用工具を用いて加工する工程を備えたことを特徴とする精密デバイスの製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a precision device comprising a step of processing using the above-described micromachining tool.
本発明によれば、幅寸法が極めて小さく、かつ、高アスペクト比の溝であっても加工をすることができる微細加工用工具、微細加工用工具の製造方法、精密デバイス、及び精密デバイスの製造方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the width | variety dimension is very small and can process even if it is a high aspect ratio groove | channel, the manufacturing method of a fine processing tool, a precision device, and manufacture of a precision device A method is provided.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。尚、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
図1は、本発明の実施の形態に係る微細加工用工具について例示をするための模式図である。
図1に示すように、微細加工用工具1には、後述する微細加工装置のチャックに把持される部分である柄部2と、柄部2の一方の端部に設けられたテーパ部3と、テーパ部3の柄部2が設けられた側と対向する側の端部に設けられた軸部4と、軸部4のテーパ部3が設けられた側と対向する側の端部に設けられた刃部5と、が備えられている。
FIG. 1 is a schematic view for illustrating a micromachining tool according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, a
柄部2は、円柱状を呈し、例えば、その直径を4ミリメートル程度とすることができる。柄部2の一方の端部に設けられたテーパ部3は、円錐台形状を呈し、外径寸法が異なる柄部2と軸部4との間を緩やかな寸法変化となるようにつないでいる。そして、テーパ部3を設けることで切削加工時の応力集中を分散させ、微細加工用工具1の折損を抑制するようにしている。なお、説明のために柄部2をチャックに把持される部分(工具把持部)としたが、これに限らず、テーパ部を含んだ多段構造のようになっていてもよい。
The
刃部5には切削刃5aが設けられている。切削刃5aは、例えば、刃数を1枚〜2枚程度、すくい角を5°程度、ねじれ角を5°〜20°程度とすることができる。尚、刃数、すくい角、ねじれ角は例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
The
また、例えば、精密デバイスの分野などにおいて溝幅寸法が100マイクロメートル未満の微細な溝を加工することができるように、その刃径D1、すなわち刃部5の直径寸法が100マイクロメートル未満とされている。
For example, in the precision device field, the blade diameter D1, that is, the diameter of the
軸部4は、円柱状を呈し、その直径寸法D2が刃径D1(刃部5の直径寸法)よりも小さいものとされている。直径寸法D2が小さいことで軸部4の外周部分に形成される空間は、切削加工時に発生した切り屑を排出させる際の逃げとなる。すなわち、刃部5による切削で発生した切り屑は、軸部4の外周部分に形成される空間を通過して外部に排出されるようになっている。
The
この場合、発生した切り屑が軸部4の外周部分を円滑に通過できるように、発生する切り屑の大きさを考慮して軸部4の直径寸法D2を決定することが好ましい。例えば、精密デバイスの分野などにおいて、溝幅寸法が100マイクロメートル未満の微細な溝を加工する場合には、切り屑の大きさは1マイクロメートル以下と推定される。そのため、軸部4の直径寸法D2は、刃径D1(刃部5の直径寸法)よりも2マイクロメートル以上小さくすることが好ましい。尚、その場合であっても、剛性を考慮して軸部4の直径寸法D2はなるべく大きくすることが好ましい。
In this case, it is preferable to determine the diameter dimension D2 of the
近年の精密デバイスの分野などにおいては、高いアスペクト比の溝の加工が必要になってきている。そのため、テーパ部3の軸部4が設けられた側の端部から刃部5の刃先までの寸法L(以下、首下長さLという)は、刃径D1(刃部5の直径寸法)の2倍以上とすることが好ましい。
In the field of precision devices in recent years, it has become necessary to process grooves with a high aspect ratio. Therefore, the dimension L (hereinafter referred to as the neck length L) from the end of the
このように、極細径の軸部4と、長い首下長さLを有する微細加工用工具1においては、工具自体の剛性が問題となる。そのため、微細加工用工具1においては、テーパ部3を設けるとともに、軸部4とテーパ部3との接合部分に曲率半径Rの曲面を設けるようにしている。また、軸部4と刃部5との間にもテーパ部6を設けるようにしている。そのため、切削加工時の応力集中をさらに分散させることができ、微細加工用工具1の折損をさらに抑制することができる。
As described above, in the
また、図1に例示をした軸部4は円柱状であるが、テーパ部3に向かうにつれて断面寸法が漸増するようなテーパを設けるようにすることもできる。そのように軸部4をテーパ形状とすれば、切削加工時の応力集中をさらに緩和することができるので、微細加工用工具1の折損をさらに抑制することができる。
Further, although the
また、高いアスペクト比の溝加工をする場合、刃の間の隙間(チップポケット)が小さいと切り屑が詰まり切削トルクが増大する。そのため、刃の間の隙間(チップポケット)が大きくなるように、刃数は少ない方が好ましい。この場合、例えば、刃数を1枚〜2枚程度とすることができる。 Further, when a groove having a high aspect ratio is formed, if the gap between the blades (chip pocket) is small, chips are clogged and the cutting torque increases. Therefore, it is preferable that the number of blades is small so that a gap (chip pocket) between the blades is large. In this case, for example, the number of blades can be about 1 to 2.
また、刃長の3乗に反比例して剛性が低下するので、極細径の軸部4と長い首下長さLを有し剛性が低下しやすい微細加工用工具1においては、刃長は短い方が好ましい。
尚、刃形は特に限定されるわけではなく、ボール刃、ラジアス刃、スケア刃などであってもよい。
Further, since the rigidity is reduced in inverse proportion to the cube of the blade length, the blade length is short in the
The blade shape is not particularly limited, and may be a ball blade, a radius blade, a scare blade, or the like.
微細加工用工具1の材質は、例えば、超硬合金やcBN(六方晶窒化ホウ素)などの硬質材料とすることができる。この場合、靭性の高い超微粒子超硬合金を用いることが好ましい。また、溶着防止のために表面にTiNコーティング処理などを施すこともできる。尚、例示した材質や表面処理に限定されるわけではなく、適宜変更することができる。
The material of the
次に、微細加工用工具の製造方法について例示をする。
微細な加工に用いる加工用工具は、例えば、特許文献2に開示がされているように、研削加工法により製造されるのが一般的である。
Next, the manufacturing method of the tool for fine processing is illustrated.
A processing tool used for fine processing is generally manufactured by a grinding method as disclosed in
しかしながら、刃部5の刃径D1が100マイクロメートル未満となり剛性が極めて低い微細加工用工具を、砥石が被加工物に接触する研削加工法により加工するものとすれば、折損の増加により製造歩留まりが極めて悪くなるおそれがある。
However, if a fine machining tool having a
特に、微細で高アスペクト比の溝加工を可能とするために、極細径の軸部4と長い首下長さLを有する微細加工用工具1においては、研削加工法による安定した製造が極めて困難であった。
In particular, in order to enable fine and high aspect ratio grooving, it is extremely difficult to stably manufacture the
一方、硬質材料からなる部材を精密に加工する技術として、放電加工が知られている。放電加工においては、電極が被加工物に接触することがないので、微細加工用工具1の折損を防止することができる。しかしながら、微細加工用工具1を放電加工のみで加工するものとすれば、加工時間が長くなるため生産性が低下するという問題がある。
On the other hand, electric discharge machining is known as a technique for precisely machining a member made of a hard material. In the electric discharge machining, since the electrode does not contact the workpiece, breakage of the
また、放電加工は、電極と被加工物との間にスパークを生じさせ、このスパークにより被加工物の表面の一部を溶かし、蒸発させることで加工を行う。そのため、被加工物の表面に無数の微小凹部が形成されることになる。そのため、放電加工により刃部5を加工するものとすれば、刃面に微小凹部が形成され、切削性(切れ味)が低下するという問題もある。また、刃先エッジの鋭利さを確保することが難しく、切削性(切れ味)が低下するという問題もある。
In the electric discharge machining, a spark is generated between the electrode and the workpiece, and a part of the surface of the workpiece is melted and evaporated by the spark. Therefore, innumerable minute recesses are formed on the surface of the workpiece. Therefore, if the
本発明者は検討の結果、研削加工法により外形と刃部5とを形成させた後に、放電加工法により軸部4を形成させるようにすれば、折損を防止することができるので製造歩留まりを向上させることができるとの知見を得た。また、この場合、加工時間短縮による生産性の向上や、刃面の表面粗さを小さくし刃先エッジの鋭利さを確保することによる切削性(切れ味)の向上などを図ることができるとの知見を得た。
As a result of study, the inventor can prevent breakage by forming the
図2は、本発明の実施の形態に係る微細加工用工具の製造方法について例示をするための模式工程図である。尚、図2(c)、(d)は、先端部分の模式拡大図である。
まず、図2(a)に示すように、研削加工法により外形粗加工を行う。すなわち、円柱状の母材から、柄部2やテーパ部3を削り出す。
次に、図2(b)、(c)に示すように、外形粗加工により形成されたブランクの先端に、研削加工法により刃部5を形成させる。
微細加工用工具1において、切削現象を適切に発現させるためには、刃面の表面粗さを小さくし、刃先エッジの鋭利さを確保する必要がある。そのため、本実施の形態においては、刃部5を研削加工法により形成させるものとしている。また、加工面の表面粗さが極力小さくなるように、いわゆる研削仕上げ加工をすることもできる。
FIG. 2 is a schematic process diagram for illustrating a method for manufacturing a micromachining tool according to an embodiment of the present invention. 2C and 2D are schematic enlarged views of the tip portion.
First, as shown in FIG. 2A, external roughing is performed by a grinding method. That is, the
Next, as shown in FIGS. 2B and 2C, the
In the
次に、図2(d)に示すように、放電加工法により、軸部4、テーパ部6、軸部4とテーパ部3との接合部分に設けられる曲率半径Rの曲面を形成させる。すなわち、図2(d)の斜線で示された部分を放電加工法により除去する。
ここで、放電加工法の一種であるワイヤ放電研削法を用いて、軸部4、テーパ部6、軸部4とテーパ部3との接合部分に設けられる曲率半径Rの曲面を形成させる場合を例示する。
Next, as shown in FIG. 2 (d), a curved surface having a radius of curvature R provided at the joint portion between the
Here, a case where a curved surface having a radius of curvature R provided at a joint portion between the
図3は、ワイヤ放電研削法による加工を例示するための模式図である。
ワイヤ放電研削法(Wire Electrical Discharge Grinding)は、ガイドに沿って走行するワイヤWを電極として、被加工物の放電加工を行うものである。
FIG. 3 is a schematic view for illustrating the processing by the wire electric discharge grinding method.
Wire electrical discharge grinding (Wire Electrical Discharge Grinding) is to perform electrical discharge machining of a workpiece using a wire W traveling along a guide as an electrode.
ワイヤ放電研削法を用いて、微細加工用工具1の加工を行う場合には、図3に示すように、外形粗加工により形成されたブランク(微細加工用工具1)を図示しない回転手段により回転させると伴に、電極であるワイヤWに近接させることで放電加工を行う。また、ブランク(微細加工用工具1)の位置をX軸、Y軸、Z軸方向に適宜移動させることで、加工部分が所望の形状になるようにしている。
When the
このようなワイヤ放電研削法を用いるものとすれば、非接触の加工を行うことができるので加工力の発生はない。そのため、極細径の軸部4や長い首下長さLを形成させる場合であっても、折損のない安定した加工を行うことができる。また、加工時間が長いワイヤ放電研削法を軸部4などの形成にのみ用いることで、効率的かつ歩留まりの高い生産を行うことができる。
また、加工能率の高い研削加工法により外形粗加工を行うようにしているため、加工時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
If such a wire electric discharge grinding method is used, non-contact machining can be performed, so that no machining force is generated. Therefore, stable processing without breakage can be performed even when the
Moreover, since the external roughing is performed by a grinding method with high processing efficiency, the processing time can be shortened and the productivity can be improved.
また、研削加工法により刃部5の形成を行うようにしているので、刃面の表面粗さを小さくすることができ、また、刃先エッジの鋭利さを確保することができる。そのため、切削性(切れ味)に優れた微細加工用工具1を得ることができる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、加工能率が高く、刃部5の形成に適した研削加工法による加工を先に行い、次に加工力の発生がない放電加工法、ワイヤ放電研削加工法による加工を行うことで折損のない安定した加工を行うことができる。
Further, since the
As described above, according to the present embodiment, the electrical discharge machining method and the wire have a high machining efficiency, the machining is first performed by the grinding method suitable for forming the
次に、本実施の形態に係る微細加工用工具を用いた精密デバイスの製造について例示をする。
図4は、精密デバイスの製造に用いることができる加工装置について例示をするための模式斜視図である。尚、図4中の矢印X、Y、Zは互いに直交する三方向を示しており、X、Yは水平方向、Zは鉛直方向を示している。
図4に示すように、加工装置10には、架台11の上面に設けられたXYテーブル12と、XYテーブル12の後方に設けられたスタンド13と、スタンド13の上端部近傍からXYテーブル12の直上に向けて突出するようにして設けられた加工ヘッド14と、を主に備えている。
Next, production of a precision device using the micromachining tool according to the present embodiment will be exemplified.
FIG. 4 is a schematic perspective view for illustrating a processing apparatus that can be used for manufacturing a precision device. Note that arrows X, Y, and Z in FIG. 4 indicate three directions orthogonal to each other, X and Y indicate the horizontal direction, and Z indicates the vertical direction.
As shown in FIG. 4, the
XYテーブル12には、架台11の上面に設けられY方向に往復自在な図示しない取付部を有する駆動部12aと、駆動部12aの図示しない取付部の上に設けられX方向に往復自在な図示しない取付部を有する駆動部12bとが設けられている。そして、駆動部112bの図示しない取付部の上には被加工物(例えば、精密デバイスの基板など)を保持するための保持テーブル12cが設けられている。また、保持テーブル12cには、例えば、真空チャックや機械的な把持手段などが内蔵され、被加工物を保持することができるようになっている。そのため、保持テーブル12cに保持された被加工物がX方向、Y方向(水平方向)に移動自在となっている。
The XY table 12 has a
また、スタンド13に設けられた加工ヘッド14も、図示しない駆動手段によりZ方向(鉛直方向)に移動自在となっている。また、加工ヘッド14の前端近傍からは、保持テーブル12cに向けてチャック15が垂下している。チャック15は、図示しない駆動手段により回転自在とされており、微細加工用工具1が把持可能とされている。そのため、チャック15に把持した微細加工用工具1を回転させるとともに、保持テーブル12cに保持された被加工物に向けて下降させることができるようになっている。
Further, the
この場合、加工精度と折損リスクとを考慮して、非回転同期振れを0.05マイクロメートル以下に抑えられるような超精密空気静圧スピンドルを備えるようにすることが好ましい。また、微細加工用工具1の静的回転振れ量を低減できるように微調整機構を備えるようにすることがより好ましい。
In this case, in consideration of processing accuracy and breakage risk, it is preferable to provide an ultra-precise aerostatic spindle that can suppress non-rotational synchronous run-out to 0.05 micrometers or less. Further, it is more preferable to provide a fine adjustment mechanism so that the amount of static rotational runout of the
回転しながら被加工物に向けて下降した微細加工用工具1は、被加工物に貫入される。そして、その状態で保持テーブル12cに保持された被加工物を所定の方向に移動させることにより、被加工物の上面に所望の形状の溝または孔が加工される。また、加工ヘッド14を昇降方向に移動させることで、溝または孔の深さを調整することができる。
The
この場合、XYテーブル12や加工ヘッド14の位置制御、チャック15の回転制御などは、図示しない制御手段により数値制御されるようにすることができる。
In this case, the position control of the XY table 12 and the
ここで、溝幅寸法が50マイクロメートル、深さが100マイクロメートルの矩形断面を有する溝の加工条件を例示するものとすれば、例えば、微細加工用工具1の回転数(スピンドル回転数)を8000rpm、加工送り速度を6ミリメートル/分、1回あたりの切り込み量を10マイクロメートルとすることができる。
以上のようにして、微細加工用工具1により精密デバイスの基板などに溝または穴の加工をすることができる。
Here, if the processing conditions of a groove having a rectangular cross section with a groove width dimension of 50 micrometers and a depth of 100 micrometers are exemplified, for example, the rotation speed (spindle rotation speed) of the
As described above, grooves or holes can be formed on the substrate of a precision device or the like with the
次に、微細加工用工具1により溝加工がされる精密デバイスについて例示をする。
精密デバイスとしては、例えば、光導波路を備えるオプトエレクトロニクスデバイスや、マイクロ流路を備えるマイクロTAS(Total Analysis Systems)などを例示することができる。
Next, a precision device in which grooving is performed by the
Examples of the precision device include an optoelectronic device having an optical waveguide and a micro TAS (Total Analysis Systems) having a micro flow path.
図5は、光導波路を例示するための模式図である。
図5に示すように、下側クラッド20の主面には、直線状の溝21と、溝21と連通し、所定の角度で枝分かれした溝22、23とが形成されている。また、下側クラッド20の主面には、図示しない上側クラッドが重ね合わされるようにして設けられる。そして、図示しない上側クラッドと、溝21〜23とにより形成される空間が、光導波路のコアを形成するためのコア材の充填空間となる。また、コア材は、光の屈折率がクラッドより高い材料からなり、例えば、シリコーン樹脂などとすることができる。
FIG. 5 is a schematic diagram for illustrating an optical waveguide.
As shown in FIG. 5, the main surface of the lower clad 20 is formed with a
下側クラッド20と、図示しない上側クラッドとを減圧下で重ね合わせた後、液体状のコア材を図示しない上側クラッドに設けられた開口部に滴下する。尚、図示しない上側クラッドに設けられた開口部は、溝21〜23と連通されている。コア材を滴下した後、大気圧に戻すことにより毛細管現象を促進してコア材を溝21〜23に充填する。
そして、充填したコア材が硬化した後、例えば、A−A、B−Bで切断し、切断面を研磨して光導波路を形成させる。この場合、A−A側のコアが光の入射口、B−B側のコアが出射口となる。
After the lower clad 20 and an upper clad (not shown) are superposed under reduced pressure, a liquid core material is dropped into an opening provided in the upper clad (not shown). The opening provided in the upper clad (not shown) communicates with the grooves 21-23. After dripping the core material, the capillarity phenomenon is promoted by returning to atmospheric pressure, and the core material is filled in the
And after the filled core material hardens | cures, it cut | disconnects by AA and BB, for example, and a cut surface is grind | polished and an optical waveguide is formed. In this case, the core on the AA side becomes the light entrance and the core on the BB side becomes the exit.
以上のような光導波路において、下側クラッド20の主面に設けられる溝21〜23を本実施の形態に係る微細加工用工具1により形成させるものとすれば、要求される表面粗さや形状精度などを確保することができる。すなわち、溝エッジ部分の形状精度に優れ、また、断面形状の再現性がよく、表面粗さも小さい溝を形成させることができる。また、溝幅寸法が100マイクロメートル未満で、かつ、高アスペクト比(例えば、2以上)の矩形断面の溝を形成させることもできる。
In the optical waveguide as described above, if the
図6は、細胞マイクロチップを例示するための模式図である。
図6に示すように、細胞マイクロチップ30の基板31の主面には、矩形断面の溝であるマイクロ流路32が形成されている。マイクロ流路32は、流路33〜35により構成され、これらの流路を交差させる三叉路状分岐点36が設けられている。
FIG. 6 is a schematic diagram for illustrating a cell microchip.
As shown in FIG. 6, a
マイクロ流路32は、例えば、流路34に細胞を含む試料が注入されることにより1組の測定系を構成する。すなわち、流路34に細胞を含む試料を注入し、これを増殖または生存させる。一方、流路33から薬品含有溶液を注入し、細胞と薬品とを接触させるようにする。
そして、例えば、細胞の耐薬品性を検査する場合には、耐薬品性のない細胞は分岐点36付近で増殖が止まることになる。また耐薬品性がある細胞は、流路35を増殖路として増殖を続けることになる。
The
For example, when examining the chemical resistance of a cell, the growth of cells having no chemical resistance stops near the
以上のようなマイクロ流路32を、本実施の形態に係る微細加工用工具1により形成させるものとすれば、要求される表面粗さや形状精度などを確保することができる。すなわち、溝エッジ部分の形状精度に優れ、また、断面形状の再現性がよく、表面粗さも小さい溝を形成させることができる。また、溝幅寸法が100マイクロメートル未満で、かつ、高アスペクト比(例えば、2以上)の矩形断面の溝を形成させることもできる。
If the
以上は、矩形断面を有する溝を形成させる場合であるが、これに限定されるわけではない。例えば、所望の先端形状を適宜選択するようにすれば、溝の底面を曲面とすることもできる。また、直線状の溝を例示したが、曲線状の溝であってもよい。 The above is a case where a groove having a rectangular cross section is formed, but the present invention is not limited to this. For example, if the desired tip shape is appropriately selected, the bottom surface of the groove can be a curved surface. Moreover, although the linear groove | channel was illustrated, a curved groove | channel may be sufficient.
また、溝の形成を例示したが、貫通孔や有底の孔を形成させることもできる。例えば、液晶ディスプレイのバックライトなどに用いられる導光板を成形する金型に設けられる微小なディンプル(半球状のくぼみ形状)などを形成させることもできる。 Moreover, although formation of the groove | channel was illustrated, a through-hole or a hole with a bottom can also be formed. For example, minute dimples (hemispherical concave shape) provided in a mold for forming a light guide plate used for a backlight of a liquid crystal display or the like can be formed.
また、精密デバイスは、光導波路、マイクロ流路、微小なディンプルが形成されるもの(例えば、導光板など)などに限定されるわけではなく、微細な溝や孔が形成される精密部品(例えば、インクジェットヘッドなど)、電子部品、光学部品、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)分野における要素部品(例えば、機械要素部品、センサー、アクチュエータなど)、半導体装置などとすることもできる。 In addition, the precision device is not limited to an optical waveguide, a micro flow channel, or a device in which a minute dimple is formed (for example, a light guide plate), but a precision component in which a minute groove or hole is formed (for example, Inkjet head, etc.), electronic components, optical components, element components (for example, mechanical element components, sensors, actuators, etc.) in the field of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), semiconductor devices, and the like.
また、説明の便宜上、溝、貫通孔、有底の孔などを製品(精密デバイス)に直接形成させる場合を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、本実施の形態に係る微細加工用工具1を用いて溝、貫通孔、有底の孔などを母材に加工し、この加工がされた母材の表面に電鋳法などを用いて金属層を成長させることにより原型を作成し、この原型を用いて複製を行うようにすることもできる。
例えば、原型を金型のキャビティ内に配置し、金型のキャビティ内に樹脂を射出して成形を行い複製品(製品)を製造することもできる。尚、前述した電鋳法や射出成形法に限定されるわけではなく、適宜変更することができる。
Further, for convenience of explanation, the case where grooves, through holes, bottomed holes and the like are directly formed on a product (precision device) is illustrated, but the present invention is not limited thereto. For example, a groove, a through hole, a hole with a bottom, or the like is processed into a base material using the
For example, a replica (product) can be manufactured by placing an original mold in a cavity of a mold and injecting a resin into the cavity of the mold to perform molding. In addition, it is not necessarily limited to the electroforming method and injection molding method mentioned above, It can change suitably.
以上、本発明の実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、微細加工用工具1、加工装置10、下側クラッド20、細胞マイクロチップ30などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
The embodiment of the present invention has been illustrated above. However, the present invention is not limited to these descriptions.
As long as the features of the present invention are provided, those skilled in the art appropriately modified the design of the above-described embodiments are also included in the scope of the present invention.
For example, the shape, size, material, arrangement, and the like of each element included in the
Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is combined can be combined as much as possible, and what combined these is also included in the scope of the present invention as long as the characteristics of the present invention are included.
1 微細加工用工具、2 柄部、3 テーパ部、4 軸部、5 刃部、5a 切削刃、6 テーパ部、10 加工装置、20 下側クラッド、30 細胞マイクロチップ、D1 刃径、D2 直径寸法、L 首下長さ、R 曲率半径
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記柄部の一方の端部に設けられた第1のテーパ部と、
前記第1のテーパ部の前記柄部が設けられた側と対向する側の端部に設けられた軸部と、
前記軸部の前記第1のテーパ部が設けられた側と対向する側の端部に設けられた刃部と、
を備え、
前記軸部の直径寸法は、前記刃部の直径寸法よりも小さく、
前記軸部と前記刃部との間には、第2のテーパ部が設けられていること、を特徴とする微細加工用工具。 The handle,
A first taper provided at one end of the handle;
A shaft portion provided at an end portion of the first taper portion on the side facing the side on which the handle portion is provided;
A blade portion provided at an end portion of the shaft portion on the side facing the side on which the first taper portion is provided;
With
The diameter dimension of the shaft portion is smaller than the diameter dimension of the blade portion,
A micro-machining tool, wherein a second taper portion is provided between the shaft portion and the blade portion.
前記柄部の一方の端部に設けられた第1のテーパ部と、
前記第1のテーパ部の前記柄部が設けられた側と対向する側の端部に設けられた軸部と、
前記軸部の前記第1のテーパ部が設けられた側と対向する側の端部に設けられた刃部と、
を有する微細加工用工具の前記刃部を研削加工法により形成した後、放電加工法により前記軸部を形成すること、を特徴とする微細加工用工具の製造方法。 The handle,
A first taper provided at one end of the handle;
A shaft portion provided at an end portion of the first taper portion on the side facing the side on which the handle portion is provided;
A blade portion provided at an end portion of the shaft portion on the side facing the side on which the first taper portion is provided;
A method for manufacturing a micromachining tool, comprising: forming the blade portion of a micromachining tool having a shape by a grinding method and then forming the shaft portion by an electric discharge machining method.
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---|---|---|---|
JP2007294517A JP2009119543A (en) | 2007-11-13 | 2007-11-13 | Fine machining tool, manufacturing method of the fine machining tool, precision device, and manufacturing method of the precision device |
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-
2007
- 2007-11-13 JP JP2007294517A patent/JP2009119543A/en active Pending
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