JP3037094U - 遊離砥粒を用いる切断機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遊離砥粒を用いる切断機の切断効率を向上さ
せる。 【解決手段】 切断機本体１０のベース１２の内部に
は、加工物を回転させるための回転駆動装置１４、これ
を上下動させることが可能な上下動装置４２、該上下動
装置内の作動油を上下方向に微振動させる加振装置４
３、砥粒を含む研摩液を収容する研摩液タンク１８、該
研摩液を圧送するための研摩液供給ポンプ１６などが設
けられている。回転駆動装置１４は、テーブル５０、こ
れに取り付けられた架台、架台内に取り付けられた駆動
用のモータ、架台上に設けられた固定側軸受装置、固定
側軸受装置によって回転可能に支持されたスピンドル、
固定側軸受装置と対向する位置に、軸方向に移動可能に
設けられスピンドルを有する可動側軸受装置、及び可動
側軸受装置を軸方向に移動可能な可動側軸受装置移動装
置を有している。加工物が取り付けられる回転軸部材
は、回転駆動装置によって回転可能に支持されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、遊離砥粒を用いる切断機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来の遊離砥粒を用いる切断機としては、特開昭６２−２４９６１号公報に示 されるようなものがある。これに示される遊離砥粒を用いる切断機は、上下方向 に移動可能なテーブル上に加工物を固定し、加工物に対して左右方向にブレード を往復運動させながら、切削部に遊離砥粒を含む研摩液を供給することにより、 セラミックス、水晶、フェライト、シリコン、ガラスなどの比較的脆弱な材料を 切断してウェファとするようにしている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記のような従来の遊離砥粒を用いるラッピング方式の切断機 には、高精度の加工が可能である反面、加工物の切断にかなりの時間がかかると いう問題点がある。 本考案はこのような課題を解決することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、ブレードを往復運動させるとともに、加工物を回転させながら、こ れに切り込み方向の振動を与えるようにすることにより上記課題を解決する。す なわち、本考案の遊離砥粒を用いる切断機は、ブレード（７８）と、砥粒を含む 研摩液をブレード（７８）と加工物（８０）間の加工部に供給するための研摩液 供給装置（３８）と、加工物（８０）をブレード（７８）に向かって押し付ける 動作をすることが可能な流体圧駆動式の上下動装置（４２）と、を有するものを 対象にしており、 加工物（８０）と一体に設けられた回転軸部材（７２）と、ブレード（７８） に対して回転軸部材（７２）を相対回転させることが可能な回転駆動装置（１４ ）と、加振装置（４３）と、を有しており、上記上下動装置（４２）は、加工物 （８０）を回転駆動装置（１４）ごと上下運動させることにより、上記加工物（ ８０）をブレード（７８）に向かって押し付ける動作をすることが可能であり、 上記加振装置（４３）は、上記上下動装置（４２）に供給される作動油を上下方 向に微振動させることにより、該作動油及び上記上下動装置（４２）を介して上 記加工物（８０）を切り込み方向に微振動させるように構成されていることを特 徴としている。 なお、かっこ内の符号は実施例の対応する部材を示す。

【０００５】

【作用】

切断機本体内の回転駆動装置が作動すると、回転軸部材が加工物と一体に回転 させられ、この状態で加振装置が作動すると、作動油及び上下動装置を介して加 工物が切り込み方向に微少振幅で振動させられる。この状態で切断機が作動する と、ブレードが往復移動することにより加工物の切断が開始される。同時に研摩 液供給装置を介して加工部に研摩液がかけられる。これにより、加工物は、回転 させられるとともに微振動を与えられながら、ブレードの往復運動によって研摩 液中の遊離砥粒により切断され、完成品のウェファとされる。加工物を回転させ るとともに切り込み方向に微振動を与えながら切断加工が行われるので、遊離砥 粒は、加工物に対する相対速度が従来よりも高くなり（加工物の回転による相対 速度の増大による）、しかも、ブレードと加工物間に遊離砥粒が出入りしやすく なる（微振動に伴う加工物とブレードとの間の距離の微少変動による）ので、同 じ加工物を切断する場合であっても、従来よりも著しく短時間で切断加工するこ とができる。 試験結果によると、加工物に切り込み方向の微振動を与えても、加工面の面精 度が低下するようなことはなく、また、被加工物の加工面の全面にわたる厚み偏 差や、多数の被加工物の平均の厚さ寸法の偏差を、微振動を与えない従来のもの と比較すると、むしろ改善される傾向が見られた。

【０００６】

【考案の実施の形態】 図１及び図２に本考案の実施の形態を示す。切断機本体１０のベース１２の内 部には、加工物を回転させるための回転駆動装置１４、該回転駆動装置１４を上 下運動させることが可能な上下動装置４２（図２参照）、上下動装置４２内の作 動油を図中上下方向に微振動させる加振装置４３（図２参照）、砥粒を含む研摩 液を収容する研摩液タンク１８、研摩液タンク１８内の研摩液を圧送するための 研摩液供給ポンプ１６、及び使用済の研摩液を研摩液タンク１８に戻すための戻 り側フレキシブルパイプ２２などが設けられている。上下動装置４２は、切断機 本体１０の固定部に固定されたガイド本体４１、これにガイドされて図２中上下 方向に移動可能な主柱４５を有している。主柱４５は、テーブル５０と連結され ている。後述するように、テーブル５０上には、回転可能に支持された回転軸部 材７２が配置され、これの外周面に加工物８０が取り付けられるようになってい る。図示してない油圧ユニットから配管４７を介して供給される作動油によって 主柱４５を上昇させることにより、テーブル５０を後述するブレード７８に近づ けることが可能である。 研摩液供給ポンプ１６は、研摩液タンク１８に取り付けられており、研摩液タ ンク１８中の研摩液を供給側パイプ４０を介して切断機に送ることができる。ま た、切断に使用された研摩液は、戻り側フレキシブルパイプ２２から研摩液タン ク１８に戻すことができる。また、ベース１２内には、駆動モータ２４、Ｖベル ト２６、プーリ２８、Ｖベルト３０、フライホイール３２、スライディングフレ ーム３６を往復動させるための駆動機構が設けられる。 ベース１２の上部の上部ベース２０には、ブレード７８を取り付けるためのス ライディングフレーム３６が図中左右方向に移動可能に設けられる。このスライ ディングフレーム３６の上方には研摩液供給装置３８が配置され、研摩液供給装 置３８と研摩液供給ポンプ１６との間は供給側パイプ４０によって接続されてい る。これにより、研摩液供給ポンプ１６を作動させれば、研摩液は研摩液タンク １８、供給側パイプ４０、研摩液供給装置３８、及び戻り側パイプ２２から成る 経路内を循環することになる。

【０００７】 図１に示すように、回転駆動装置１４は、テーブル５０、これに取り付けられ た架台５２、架台５２内に取り付けられた駆動用のモータ５４、モータ５４の軸 に固定された駆動側歯付きプーリ５６、架台５２上に設けられた固定側軸受装置 ５８、固定側軸受装置５８によって回転可能に支持されたスピンドル６０、スピ ンドル６０の図中左端部に固定された従動側歯付きプーリ６２、両プーリ５６及 び６２間に掛け渡された歯付きベルト６４、固定側軸受装置５８と対向する位置 に、軸方向に移動可能に設けられスピンドル７６を有する可動側軸受装置６６、 可動側軸受装置６６を軸方向に移動可能な可動側軸受装置移動装置６８、及び歯 付きベルト６４を覆うように設けられたカバー７０を有している。図１中加工物 ８０の上方に仮想線で示すようにブレード７８が配置されている。 図２に示すように、回転駆動装置１４は、上下動装置４２に取り付けて使用さ れる。上下動装置４２は流体圧駆動式のものであり、加振装置４３によって、作 動油に図中上下方向（上下動装置４２の移動方向）の微振動を与えられるように なっている。こうすることによって、配管４７中の作動油、上下動装置４２及び 回転駆動装置１４を介して加工物８０を図中上下方向、すなわち切り込み方向に 微振動させることが可能である。この実施の形態においては、加振装置４３とし てサーボ弁が用いられている。 回転軸部材７２は、回転駆動装置１４によって回転可能に支持されている。す なわち、加工物８０及び台ガラス７３が取り付けられる回転軸部材７２は、軸継 手７４を介して両スピンドル６０及び７６によって回転可能に支持されている。 なお、図２中には、加工後の研摩液を集めるための液だまり２０、ストロークピ ッチ交換用回転板３４なども示されている。 図３に示すように、ブレード７８は、これの両端側が切断機本体１０のブレー ドヘッド８２を介してスライディングフレーム３６に固定支持されている。回転 駆動装置１４は、上下動装置４２によって、図３中ストロークＳだけブレード７ ８に対して上下方向に移動可能とされている。 この状態でモータ５４を作動させることにより、駆動側歯付きプーリ５６、歯 付きベルト６４、従動側歯付きプーリ６２、スピンドル６０、及び軸継手７４を 介して回転軸部材７２と加工物８０とが回転させられることになる。また、切断 機本体１０のモータ２４を駆動すると、ブレード７８が図中左右方向に往復運動 し、また、研摩液供給ポンプ１６を駆動すると、供給側パイプ４０を介して研摩 液供給装置３８から加工部に研摩液がかけられる。すなわち、加工物８０は、回 転させられるとともに、油圧ユニットから作動油が供給される上下動装置４２に よってブレード７８に押し付けられながら、また、前述の加振装置４３によって 作動油及び上下動装置４２を介して上下方向の微振動を与えられながら、ブレー ド７８の往復運動によって研摩液中の砥粒により切断されることになる。 この実施の形態の場合、加工物８０は、中空軸状をしており、軸方向に３つ重 ね合わせた状態で、これらの内周側が接着剤をもって筒状の台ガラス７３に接着 されており、台ガラス７３は、回転軸部材７２に接着されている。これにより、 回転軸部材７２、台ガラス７３、及び加工物８０は、一体とされている。台ガラ ス７３としては、ガラス、セラミック、カーボン等の材質のものが使用される。

【０００８】 次に、この実施の形態の作用を説明する。切断機本体１０内の回転駆動装置１ ４のモータ５４が作動すると、回転軸部材７２、台ガラス７３及び加工物８０が 一体に回転させられ、スライディングフレーム３６の下側にブレード７８が取付 けられた状態で駆動モータ２４が作動すると、ブレード７８が往復移動し、同時 に研摩液供給ポンプ１６を作動させることにより加工物８０の切削が開始される 。すなわち、研摩液タンク１８から研摩液供給ポンプ１６、供給側パイプ４０、 及び研摩液供給装置３８を介して加工部に研摩液がかけられ、加工物８０は、回 転させられながら、ブレード７８の往復運動によって研摩液により切断されるこ とになる。この場合、回転駆動装置１４が上下動装置４２によって徐々に押し上 げられることにより、図１２に示すように、加工物８０がブレード７８に軽く押 しつけられた状態で、また、加振装置４３によって、作動油、上下動装置４２及 び回転駆動装置１４を介して図中上下方向の微振動を与えられながら、切削が行 われることになる。この際、ブレード７８の加工端部は、加工の進行に伴って、 次第にストロークの内側に移動していくことになる。すなわち、図１２に示すよ うに、加工開始時には、仮想線で示す加工物８０の外周面と、ブレード７８の加 工面とによって図中左側の切削端部７８ｍが形成されるが（右側の切削端部は図 示を省略してある）、加工の進行により切断部直径寸法が次第に小さくなって図 中実線で示す加工物８０ａとなった時点では、切削端部７８ｎまで図中右側（す なわち、左側の切削端部７８ｍから見てストロークの内側）に移動したことにな る。同様にして、図示を省略した右側の切削端部は、加工の進行に伴って徐々に 左側（右側の切削端部から見てストロークの内側）に移動することになる。これ により、切断ストロークが自動的に次第に内側に減少していく結果となり、従来 のようなブレード７８のストローク変更作業をしなくても、切断精度の低下、チ ッピング、クラックなどの不具合が発生しないで済む。このようにして、ブレー ド７８の台ガラス７３が切断されたとき切断作業が終了することになる。台ガラ ス７３から加工済みのウェファを取り外すことにより、完成品のウェファとする ことができる。

【０００９】 （試験結果） 加振装置４３として東京精密測器株式会社製サーボ弁４０３Ｆ −４５Ｌ−３０と、同社製プログラム設定器ＡＳ−１０００Ａとを用い、幅５０ ｍｍ、厚さ２５ｍｍ、長さ１５０ｍｍのガラス片を台ガラス上に接着して取付板 に取り付けたものを用いて切り込み量２９ｍｍで切断試験を行った。加振装置４ ３を駆動しなかった場合には、切断速度は２．８ｍｍ／Ｈであったが、振動速度 を１０Ｈｚ、最大振幅はプログラム設定器の目盛８の条件で加振装置４３を駆動 した場合には、切断速度は３．８ｍｍ／Ｈであり、加振しない場合の１．３６倍 となった。製造されたウェファを検査したところ、ウェファ１枚の全面にわたる 厚み偏差は非加振時９．２ミクロンだったものが加振時６．４ミクロンに改善さ れた。また、ウェファ平均の厚さ寸法の偏差は非加振時９．５だったものが加振 時１０．４ミクロンとやや低下した。 次に、幅４８ｍｍ、厚さ１６ｍｍ、長さ６５ｍｍのガラス片を切り込み量２０ ｍｍで上記と同様にして切断試験を行った。加振装置４３を駆動しなかった場合 には、切断速度は０．９７ｍｍ／Ｈであったが、振動速度を１０Ｈｚ、最大振幅 はプログラム設定器の目盛８の条件で加振装置４３を駆動した場合には、切断速 度は１．５ｍｍ／Ｈであり、加振しない場合の１．５５倍となった。製造された ウェファを検査したところ、ウェファ１枚の全面にわたる厚み偏差は非加振時４ ．５４ミクロンだったものが加振時１．５８ミクロンに改善された。また、ウェ ファ平均の厚さ寸法の偏差は非加振時５．７７だったものが加振時２．５６ミク ロンに改善された。 さらに、幅４８ｍｍ、厚さ１６ｍｍ、長さ１２０ｍｍのガラス片を切り込み量 ２０ｍｍで上記と同様にして切断試験を行った。加振装置４３を駆動しなかった 場合には、切断速度は１．２ｍｍ／Ｈであったが、振動速度を１０Ｈｚ、最大振 幅はプログラム設定器の目盛８の条件で加振装置４３を駆動した場合には、切断 速度は１．５ｍｍ／Ｈであり、加振しない場合の１．２５倍となった。製造され たウェファを検査したところ、ウェファ１枚の全面にわたる厚み偏差は非加振時 ４．５１ミクロンだったものが加振時５．０５ミクロンとあまり変化がなかった 。また、厚さ寸法の偏差は非加振時１０．６だったものが加振時１０．３ミクロ ンとあまり変化がなかった。 なお、上記試験はいずれも回転駆動装置１４を駆動しない場合であるが、図５ に示す構成で回転駆動装置１４を駆動した場合を以下に説明する。幅１８ｍｍ、 厚さ８ｍｍのガラス片を台ガラス上に接着して、１軸当たり６本（相当長さ１０ ８ｍｍ）、合計４箇所で回転軸７２に取り付けたもの（合計相当長さ４３２ｍｍ ）を用い切断試験を行った。回転駆動装置１４を駆動しない場合は１時間当たり の切断面積が１０８平方ｍｍであったが、駆動した場合は、４９６．８平方ｍｍ となり、加工時間が１／５近くに短縮されることが確認された。ウェファ１枚の 全面にわたる厚み偏差（非回転時３．３９０ミクロン、回転時３．２８ミクロン ）及び厚さ寸法の偏差（非回転時３．６１５ミクロン、回転時１．２３ミクロン ）は、非回転時、回転時共に問題なかったが、いずれの偏差も回転時の方が良好 であった。

【００１０】 なお、上記実施の形態の説明においては、加振装置４３として配管４７に接続 したサーボ弁を用いるものとしたが、サーボ弁に代えて脈動シリンダを用いるこ ともできる。 また、上下動装置４２は、特開平１−２１６７４０号公報に示されるようなサ ーボモータ式のものとすることもできる。この場合には加振装置４３として正逆 転装置を用い、サーボモータを短い時間間隔で正逆転させることにより、油圧シ リンダ内の作動油を振動させるようにすればよい。

【００１１】 また、上記実施の形態の説明においては、台ガラス７３に接着された加工物８ ０を直接回転軸７２に取り付けるものとしたが、加工物８０を取り付けた取付板 をボルトで回転軸７２に取り付けるようにすれば、取付け・取外し作業を簡単に できる。

【００１２】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、加工物を回転させるとともに、これに 切り込み方向の微振動を与えながら、往復運動するブレードに遊離砥粒を供給す ることにより、加工物を切断するようにしたので、遊離砥粒の加工物へのまわり がよくなり、従来のように、加工物をブレードに押し付けるだけのものよりも、 短時間で精度よく加工物を切断することができる。従来よりも多くの数の加工物 を一度に加工することができ、作業能率を向上させることができる。また、ブレ ードの往復運動ストロークを変更するような手間が少なくて済む。さらに、加工 物の切断部の断面積が変化するような形状のものであっても、切断面にいわゆる ソーマークが発生しないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の遊離砥粒を用いる切断機の実施例を示
す図である。

【図２】図１のベース内の機器の配置を示す図である。

【図３】回転駆動装置及びブレードを側面から見た図で
ある。

【図４】回転部材に対する加工物の取り付け方の１例を
示す図である。

【図５】回転部材に対する加工物の取り付け方の他の例
を示す図である。

【図６】回転部材に対する加工物の取り付け方のさらに
他の例を示す図である。

【図７】台ガラスの形状を説明する図である。

【図８】台ガラスの別の形状を説明する図である。

【図９】加工物が加工されていく様子を説明する図であ
る。

【図１０】切断試験に用いた台ガラスと加工物の斜視図
である。

【図１１】切断試験に用いた台ガラスと加工物の正面図
である。

【図１２】ブレードと、回転する加工物との接触部がス
トローク内側に移動していく様子を説明する図である。

【符号の説明】

１０ 切断機本体 １２ ベース １４ 回転駆動装置 １６ 研摩液供給ポンプ １８ 研摩液タンク ２２ 戻り側パイプ ３８ 研摩液供給装置 ４０ 供給側パイプ ４１ ガイド本体 ４２ 上下動装置 ４３ 加振装置 ４５ 主柱 ４７ 配管 ５０ テーブル ５２ 架台 ５４ モータ ５８ 固定側軸受装置 ６０ スピンドル ６６ 可動側軸受装置 ６８ 軸受装置移動装置 ７２ 回転軸部材 ７３ 台ガラス ７６ スピンドル ７８ ブレード ８０ 加工物

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブレード（７８）と、砥粒を含む研摩液
   をブレード（７８）と加工物（８０）間の加工部に供給
   するための研摩液供給装置（３８）と、加工物（８０）
   をブレード（７８）に向かって押し付ける動作をさせる
   ことが可能な流体圧駆動式の上下動装置（４２）と、を
   有する遊離砥粒を用いる切断機において、 加工物（８０）と一体に設けられた回転軸部材（７２）
   と、ブレード（７８）に対して回転軸部材（７２）を相
   対回転させることが可能な回転駆動装置（１４）と、加
   振装置（４３）と、を有しており、 上記上下動装置（４２）は、加工物（８０）を回転駆動
   装置（１４）ごと上下運動させることにより、上記加工
   物（８０）をブレード（７８）に向かって押し付ける動
   作をさせることが可能であり、 上記加振装置（４３）は、上記上下動装置（４２）に供
   給される作動油を上下方向に微振動させることにより、
   該作動油及び上記上下動装置（４２）を介して上記加工
   物（８０）を切り込み方向に微振動させるように構成さ
   れていることを特徴とする遊離砥粒を用いる切断機。