JP2011251351A

JP2011251351A - 薄刃ブレード

Info

Publication number: JP2011251351A
Application number: JP2010124798A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Ikeda; 吉隆池田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2011-12-15
Anticipated expiration: 2030-05-31
Also published as: JP5725733B2

Abstract

【課題】加工品位を向上することができるとともに、ブレード自体の寿命を長くすることができる薄刃ブレードを提供する。
【解決手段】金属材料をベースとして、超砥粒を分散させてなるメタル基材１１と、メタル基材の外周縁部に形成された切刃１３と、を有し、メタル基材が軸周りに回転されるとともに、切刃で被切断材を切断加工する薄刃ブレード１０であって、メタル基材に、軸方向に貫通する貫通孔２７および軸方向に沿って形成された凹部の少なくともいずれかが放射状または格子状に形成されるとともに、貫通孔または凹部には、メタル基材よりも軟質材料で形成された軟質部材２５が配されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、薄刃ブレードに関するものである。

従来から、センサなどに用いられる水晶や石英などの硬脆材料（被切断材）に溝加工を施したり、切断することによって個片化したりする加工には、高精度が要求されており、このような溝加工や切断加工など（以下、「切断加工」と省略する。）には、円形薄板状の薄刃ブレードが使用されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の薄刃ブレード（薄刃砥石）は、略リング状の薄板状の砥石本体における外周近傍部分に、周方向に沿って、厚み方向に貫通する貫通孔を複数形成したものである。

特開２００２−３６１２１号公報

しかしながら、特許文献１の薄刃ブレードのように、ブレードの基体を金属で形成すると、ブレード自体の強度は確保できるが、砥石として作用させるためには硬すぎるため、加工品位を保持することができないという問題があるとともに、ブレード自体の寿命が短いという問題がある。
また、上述の薄刃ブレードを用いて、例えばＱＦＮパッケージのようなＣｕ＋エポキシモールのような複合材料を切断加工すると、Ｃｕのバリが加工精度に影響を与えるという問題がある。

そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、加工品位を向上することができるとともに、ブレード自体の寿命を長くすることができる薄刃ブレードを提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明に係る薄刃ブレードは、金属材料をベースとして、超砥粒を分散させてなるメタル基材と、該メタル基材の外周縁部に形成された切刃と、を有し、前記メタル基材が軸周りに回転されるとともに、前記切刃で被切断材を切断加工する薄刃ブレードであって、前記メタル基材に、前記軸方向に貫通する貫通孔および前記軸方向に沿って形成された凹部の少なくともいずれかが放射状または格子状に形成されるとともに、前記貫通孔または前記凹部には、前記メタル基材よりも軟質材料で形成された軟質部材が配されていることを特徴としている。
本発明に係る薄刃ブレードによれば、軟質部材が貫通孔または凹部に配されることにより、所望の剛性を確保しつつ加工品位を向上することができるとともに、メタル基材の寿命を長くすることができる。

また、本発明に係る薄刃ブレードにおいて、前記軟質部材には、前記超砥粒より大きい粒径の砥粒が配されていることを特徴としている。
本発明に係る薄刃ブレードによれば、軟質部材が砥粒を弾性的に支持するため、砥粒が加工する際に発生する力を軟質部材が吸収する。したがって、加工品位を向上することができる。

また、本発明に係る薄刃ブレードにおいて、前記軟質部材の径方向の大きさが、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴としている。
本発明に係る薄刃ブレードによれば、軟質部材の大きさを制限することにより軟質部材の効果を確実に得ることができる。したがって、所望の剛性を確保しつつ加工品位を向上することができるとともに、メタル基材の寿命を長くすることができる。

また、本発明に係る薄刃ブレードにおいて、前記軟質部材が、前記メタル基材の径方向に対して少なくとも１層は配されていることを特徴としている。
本発明に係る薄刃ブレードによれば、薄刃ブレード自体が摩耗しても軟質部材の効果を持続させることができる。したがって、所望の剛性を確保しつつ加工品位を向上することができるとともに、メタル基材の寿命を長くすることができる。

本発明に係る薄刃ブレードによれば、軟質部材が貫通孔または凹部に配されることにより、所望の剛性を確保しつつ加工品位を向上することができるとともに、メタル基材の寿命を長くすることができる。

本発明の実施形態における薄刃ブレードの正面図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２のＢ部拡大図である。本発明の実施形態における薄刃ブレードの別の態様を示す正面図である。

次に、本発明の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１は、薄刃ブレードの正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図３は、図２のＢ部拡大図である。なお、本実施形態の薄刃ブレードは、ガラス・セラミックなどの脆性材料を切断するものや、Ｃｕリードフレーム＋ガラスエポキシ樹脂パッケージを切断することなどに使用するものである。
図１に示すように、薄刃ブレード１０は、軸線Ｏを中心とした円環形状を有しており、厚さ０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の薄肉板状をなしている。薄刃ブレード１０は、円環形状のメタル基材１１と、メタル基材１１の外周縁に形成された切刃１３と、を備えている。メタル基材１１は、例えば、Ｃｕ−Ｓｎにより形成されている。また、薄刃ブレード１０には、被切断材を切断など加工するためのダイヤモンド砥粒２１が配されている。

また、メタル基材１１の正面視略中央に形成された貫通孔１５は、図示しない加工装置の主軸に挿入されて、該加工装置に取り付け可能に構成されている。そして、軸線Ｏ回りに回転されつつ、該軸線Ｏに垂直な方向に送り出されることにより、メタル基材１１の外周縁に形成された切刃１３によって、例えば半導体チップなどの電子部品の切断や溝入れなどの超精密加工に使用される。

ここで、本実施形態のメタル基材１１には、軟質部材２５が放射状に複数配されている。軟質部材２５は、メタル基材１１に軸方向に沿って形成された貫通孔２７に挿入するようにして配されている。また、軟質部材２５は、軸方向両端に配された砥粒２９，２９と、砥粒２９，２９の間に配された樹脂材料３１と、樹脂材料３１に混入されたフィラー３３と、を有している。砥粒２９は、ダイヤモンド砥粒２１よりは粒径の大きいものが用いられている。また、砥粒２９はメタル基材１１の端面から突出するように配されている。なお、砥粒２９の粒径、つまり軟質部材２５の径方向の大きさは０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下になっている。

さらに、本実施形態では、軟質部材２５が放射状に２層形成されている。具体的には、径方向外側に放射状に複数配された１層目の軟質部材２５の周方向の隙間を埋めるように、径方向内側の２層目の軟質部材２５が放射状に複数配されている。

本実施形態の薄刃ブレード１０によれば、軸方向に貫通する貫通孔２７を放射状に形成するとともに、貫通孔２７にメタル基材１１よりも軟質材料で形成された軟質部材２５を挿入するように配したため、メタル基材１１により所望の剛性を確保しつつ、軟質部材２５により加工品位を向上することができる。また、メタル基材１１に軟質部材２５を配することにより、メタル基材１１の寿命を長くすることができるという効果が得られる。

また、軟質部材２５にダイヤモンド砥粒２１より大きい粒径の砥粒２９を配したため、軟質部材２５の摩耗を周囲のメタル基材１１より遅らせることができ、軟質部材２５が砥粒２９と被切断材との間に生じる衝撃を吸収するため、加工品位を向上することができる。また、軟質部材２５に配された砥粒２９に、粒径の大きい砥粒を使用してもチッピングが生じるのを抑制することができる。

さらに、軟質部材２５の径方向の大きさを０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下と制限したため、軟質部材２５の効果を確実に得ることができる。したがって、所望の剛性を確保しつつ加工品位を向上することができるとともに、メタル基材１１の寿命を長くすることができる。

そして、軟質部材２５が、メタル基材１１の径方向に対して少なくとも１層は配されるように構成したため、薄刃ブレード１０自体が摩耗しても軟質部材２５の効果を持続させることができる。

実施例１では、粒度♯４００のダイヤモンド超砥粒を、金属結合層に均一に分散した電鋳ブレードからなるベースブレードを作製した。このベースブレードの各寸法は、外径５８ｍｍ、内径４０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍである。

本発明による発明品１〜４、並びに発明品１〜４と比較するための比較品５は、ベースブレードと同じ材料を用い、発明品１はベースブレードに粒度♯２００の砥粒が配された軟質部材を配して形成し、発明品２はベースブレードに粒度♯２３０の砥粒が配された軟質部材を配して形成し、発明品３はベースブレードに粒度♯２７０の砥粒が配された軟質部材を配して形成し、発明品４はベースブレードに粒度♯３２５の砥粒が配された軟質部材を配して形成した。一方、比較品５はベースブレードに粒度♯４００の砥粒が配された軟質部材を配して形成した。なお、軟質部材の径方向の大きさは直径１ｍｍであり、軟質部材を３層に亘って配置した。また、ベースブレード、発明品１〜４および比較品５をまとめてサンプル品という。

（切断試験１）
切断試験１では、上記各サンプル品のブレードを使用して、ワークの切断加工を行った。なお、ワークとしては、長さ３ｍｍ、幅３ｍｍで１６ピンを有するＱＦＮ（ＱｕａｄＦｌａｔＮｏｎ−ｌｅａｄｅｄ）パッケージを用いた。
この切断加工において、ワークに生じた縦バリおよび横バリの大きさを計測した。また、切断加工中に、主軸電流値を測定した。
なお、切断装置は、各ブレードを外径５２ｍｍのフランジによってその主軸を狭着して、主軸回転数２００００ｍｉｎ^−１、送り速度６０ｍｍ／ｓｅｃとして切断加工を行った。この切断試験１によって得られた縦バリ、横バリの大きさ、主軸電流値を表１に示す。

表１に示すように、発明品１〜４と比較して、ベースブレードおよび比較品５の縦バリおよび横バリの大きさが大きくなっていることが理解される。また、主軸電流値については、ベースブレードおよび比較品５に対して発明品１〜４が小さくなることが理解される。
上記の結果より、本発明に係る発明品１〜４は、ベースブレード、比較品５と比較して、縦バリおよび横バリが小さく抑えられるとともに、主軸電流値も小さく、すなわち低い抵抗で切断可能であることが理解される。つまり、ベースブレードにダイヤモンド砥粒より粒径の大きい砥粒を有する軟質部材を配することにより、上記効果が得られることが理解できる。

実施例２では、粒度♯３２５のダイヤモンド超砥粒を金属結合層（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｃｏ）に均一に分散したメタルボンドのベースブレードを作製した。このベースブレードの各寸法は、外径５８ｍｍ、内径４０ｍｍ、厚さ０．３２ｍｍである。

本発明による発明品１〜４、並びに発明品１〜４と比較するための比較品５，６は、ベースブレードと同じ材料を用い、発明品１はベースブレードに径方向の大きさが直径０．５ｍｍの軟質部材を配して形成し、発明品２はベースブレードに径方向の大きさが直径１．０ｍｍの軟質部材を配して形成し、発明品３はベースブレードに径方向の大きさが直径２．０ｍｍの軟質部材を配して形成し、発明品４はベースブレードに径方向の大きさが直径３．０ｍｍの軟質部材を配して形成した。一方、比較品５はベースブレードに径方向の大きさが直径０．３ｍｍの軟質部材を配して形成し、比較品６はベースブレードに径方向の大きさが直径３．５ｍｍの軟質部材を配して形成した。なお、軟質部材の両端に配された砥粒は粒度２３０のものを使用し、軟質部材を１層配置したものを用いた。また、ベースブレード、発明品１〜４および比較品５，６をまとめてサンプル品という。

（切断試験２）
切断試験２では、上記各サンプル品のブレードを使用して、ワークの切断加工を行った。なお、ワークとしては、長さ４ｍｍ、幅４ｍｍで２４ピンを有するＱＦＮを用いた。
この切断加工において、上述した切断試験１と同様に、縦バリ、横バリの大きさおよび主軸電流値を測定した。また、一つのブレードでワークをどれ位連続して切断できるか（連続切断距離）を測定した。
なお、切断装置は、各ブレードを外径５２ｍｍのフランジによってその主軸を狭着して、主軸回転数２００００ｍｉｎ^−１、送り速度１２０ｍｍ／ｓｅｃとして切断加工を行った。この切断試験２によって得られた縦バリ、横バリの大きさ、主軸電流値、連続切断距離を表２に示す。

表２に示すように、縦バリ、横バリの大きさは、ベースブレードおよび比較品５，６に対して、発明品１〜４が小さくなっていることが理解される。また、主軸電流値も、比較品５は発明品１と同じ値になっているが、ベースブレードおよび比較品６に対して発明品１〜４が小さくなっていることが理解される。
また、表２に示すように、連続切断距離は、ベースブレードおよび比較品５，６に対して発明品１〜４は明らかに長くなっていることが理解される。つまり、ブレードの長寿命化を図ることができる。

実施例３では、粒度♯８００のダイヤモンド超砥粒を金属結合層（Ｃｕ−Ｓｎ−Ａｇ）に均一に分散したメタルボンドのベースブレードを作製した。このベースブレードの各寸法は、外径５８ｍｍ、内径４０ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍである。

本発明による発明品１〜４、並びに発明品１〜４と比較するための比較品５は、ベースブレードと同じ材料を用い、発明品１はベースブレードに粒度♯３２５の砥粒が配された軟質部材を配して形成し、発明品２はベースブレードに粒度♯４００の砥粒が配された軟質部材を配して形成し、発明品３はベースブレードに粒度♯５００の砥粒が配された軟質部材を配して形成し、発明品４はベースブレードに粒度♯６００の砥粒が配された軟質部材を配して形成した。一方、比較品５はベースブレードに粒度♯８００の砥粒が配された軟質部材を配して形成した。なお、軟質部材の径方向の大きさは直径１ｍｍであり、軟質部材を５層に亘って配置した。また、ベースブレード、発明品１〜４および比較品５をまとめてサンプル品という。

（切断試験３）
切断試験３では、上記各サンプル品のブレードを使用して、ワークの切断加工を行った。なお、ワークとしては、長さ１００ｍｍ、幅１００ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのＡｌ２０３を用いた。
この切断加工において、ワークに生じた角かけの有無、チッピングの大きさおよび主軸電流値を測定した。
なお、切断装置は、各ブレードを外径５２ｍｍのフランジによってその主軸を狭着して、主軸回転数２１０００ｍｉｎ^−１、送り速度１０ｍｍ／ｓｅｃとして切断加工を行った。この切断試験３によって得られた角かけの有無、チッピングの大きさ、主軸電流値を表３に示す。

表３に示すように、発明品１〜４にはワークに角かけが生じたものは無かったのに対し、ベースブレードおよび比較品５には角かけが生じていることが理解される。また、チッピングの大きさおよび主軸電流値については、ベースブレードおよび比較品５に対して発明品１〜４が小さくなることが理解される。
上記の結果より、本発明に係る発明品１〜４は、ベースブレード、比較品５と比較して、ワークに角かけが生じるのを防止できるとともに、チッピングの大きさおよび主軸電流値も小さく、すなわち低い抵抗で切断可能であることが理解される。つまり、ベースブレードにダイヤモンド砥粒より粒径の大きい砥粒を有する軟質部材を配することにより、上記効果が得られることが理解できる。

なお、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や形状などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では、軟質部材を放射状に複数配置した場合の説明をしたが、図４に示すように、格子状に配置してもよい。

１０…薄刃ブレード１１…メタル基材１３…切刃２１…ダイヤモンド砥粒（超砥粒）２５…軟質部材２７…貫通孔Ｏ…軸線（軸）

Claims

金属材料をベースとして、超砥粒を分散させてなるメタル基材と、
該メタル基材の外周縁部に形成された切刃と、を有し、
前記メタル基材が軸周りに回転されるとともに、前記切刃で被切断材を切断加工する薄刃ブレードであって、
前記メタル基材に、前記軸方向に貫通する貫通孔および前記軸方向に沿って形成された凹部の少なくともいずれかが放射状または格子状に形成されるとともに、
前記貫通孔または前記凹部には、前記メタル基材よりも軟質材料で形成された軟質部材が配されていることを特徴とする薄刃ブレード。
前記軟質部材には、前記超砥粒より大きい粒径の砥粒が配されていることを特徴とする請求項１に記載の薄刃ブレード。
前記軟質部材の径方向の大きさが、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の薄刃ブレード。
前記軟質部材が、前記メタル基材の径方向に対して少なくとも１層は配されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄刃ブレード。