JP4360043B2 - 粉末成形体の切断方法及び切断装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結前の粉末成形体を切断する切断方法及び切断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子回路等のセラミックコンデンサやチップインダクタの生産に用いられるチップ状の焼結体は、例えば以下のように量産されていた。
まず、金属粉末と有機系のバインダとを混練してシート状に成形する。次いで、このシート状の成形体を脱バインダした後、焼結する。しかる後、このシート状の焼結体を格子状に切断し、チップ状の焼結体を多数個取りする。
【０００３】
ところが、焼結体は高硬度の脆性材であるから、カッタ寿命の短命化や切断時の割れを回避し得ない。
そこで、かかる不具合を回避すべく、近年、シート状の粉末成形体を焼結前に予めチップ状に切断しておき、これらチップ状の粉末成形体を脱バインダ後に焼結する方法が実施されている。
【０００４】
図５〜図８は、この方法の実施に使用される切断装置の一例を示している。
この切断装置１は、回転自在に支持された円板状のカッタ２と、このカッタ２の側方から冷媒Ｃを噴射するノズル３，４と、切削点に向けてカッタ２の前方又は後方から冷媒Ｃを噴射するノズル５とを備えている。
このカッタ２は、メタルボンド又はレジンボンドと、ダイヤモンド等の超砥粒とからなる砥粒層を備えたものである。
【０００５】
図６は、カッタ２とノズル３，４，５の位置関係を示す平面図、図７はカッタ２とノズル３，４との位置関係を示す正面図である。
ここで、ノズル３，４は、カッタ２の冷却及び粉末成形体６の洗浄を目的とするものであり、また、ノズル５は、カッタ２と粉末成形体６との接点、すなわち、切削点の冷却を目的とするものである。
【０００６】
切断に際し、シート状の粉末成形体６は、シート状の接着体に張り合わされた状態で、図示せぬテーブル上に載置される。
そして、テーブルを駆動して粉末成形体６をカッタ２に向けて移動させ、周方向に回転するカッタ２で粉末形成体６に格子状の切り込みを入れる。この切断時、ノズル３，４，５からは冷媒Ｃが供給される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、切断に供されるシート状の粉末成形体６は、切断前に脱バインダ処理が何ら施されていないものであるから、粉末成形体６及び切断時に飛散する切屑７のいずれにも、粘着性のあるバインダが含まれていることになる。
このため、ノズル５からの噴射冷媒Ｃによって、粉末成形体６の送り方向前方に飛散した切屑７は、図８に示すように、粉末成形体６に付着してしまう。
【０００８】
特に、粉末成形体６に格子状の切り込みを入れる、いわゆるダイシングカットにおいては、縦溝８の切断後、横溝９を切断した際に、送り方向前方に飛ばされた切屑７が縦溝８内に溜まり易く、切屑付着の傾向が顕著に現れる。
そして、これら粉末成形体６及び切屑７は、いずれもバインダを含むものであるから、粉末成形体６への切屑７の付着力は強固であり、エアー等を吹き付けても切屑７を吹き飛ばすことができない。このため、そのまま焼結すると不良品となって、歩留まりの低下を招く。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、焼結前の粉末成形体においては、切断時の温度条件が厳しくないことに着目して冷却条件を見直し、歩留まり向上を図ることのできる粉末成形体の切断方法及び切断装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明は以下の手段を採用した。
すなわち、本発明に係る切断方法は、超砥粒層を備えたカッタを使用して、冷媒を供給しつつ前記カッタによって、電子回路のセラミックコンデンサまたはチップインダクタの生産に用いられるチップ状の焼結体の焼結前の粉末成形体を格子状に切断する方法であって、回転自在に支持された円板状の前記カッタを回転させ、前記カッタの下部両面側にのみ配設された冷媒供給手段から冷媒を噴射し、しかる後、前記粉末成形体を前記カッタに向けて送ることにより前記粉末成形体の切断を行うとともに、切断時における冷媒供給を前記カッタの側方からのみ行うことを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、前記冷媒の供給角度は、前記粉末成形体を載置するテーブルに平行な面内では、カッタ側面に直交する方向を０゜とした場合に−８０゜〜８０゜の範囲に設定すると共に、送り方向に垂直な面内では、カッタ側面に直交する方向を０゜として下向きを正とした場合に−３０゜〜９０゜の範囲に設定し、また、前記冷媒の供給量は、０．５〜５（Ｌ／min）に設定し、さらに、前記冷媒の供給範囲は、前記カッタを回転自在に保持する保持部材よりも送り方向内側に設定しておくことが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る切断装置は、超砥粒層を備えたカッタを使用して、冷媒供給手段から冷媒を供給しつつ前記カッタによって、電子回路のセラミックコンデンサまたはチップインダクタの生産に用いられるチップ状の焼結体の焼結前の粉末成形体を格子状に切断する装置であって、前記粉末成形体をテーブル上に載置しつつ搬送する搬送機構と、回転自在に支持された円板状の前記カッタと、前記カッタの下部両面側にのみ配設された前記冷媒供給手段とを備え、前記カッタを回転させ、前記粉末成形体を前記搬送機構を用いて前記カッタに向けて送ることにより前記粉末成形体の切断を行うとともに、前記冷媒供給手段は、前記カッタの側方からのみ冷媒を供給することを特徴とするものである。
【００１３】
以上の構成によれば、切断時にはカッタの側方からのみ冷媒が供給されるので、粉末成形体から飛散した切屑を送り方向に導くことなく除去し得るようになり、粉末成形体への切屑の付着を有効に防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１は本発明の一実施の形態による粉末成形体の切断装置を示す側面図、図２は同切断装置の平面図、図３は同切断装置の正面図であり、これらの図において、符号１０は粉末成形体の切断装置、１１はシート状の粉末成形体、１２はカッタ、１３，１４はノズルを示している。
【００１５】
粉末成形体の切断装置１０は、シート状の接着体が下面に貼り付けられた粉末成形体１１をテーブル上に載置しつつ搬送する搬送機構と、回転自在に支持された円板状のカッタ１２と、このカッタ１２の両側方に、カッタ側面に対して所定の間隔をおいて配設されて冷媒供給源からの冷媒Ｃをカッタ側面に向けて噴射するノズル（冷媒供給手段）１３，１４とを備えている。
カッタ１２の粉末成形体送り方向前方又は後方にノズルは配設されていない。
【００１６】
ここで、カッタ１２は、メタルボンド又はレジンボンドと、例えばダイヤモンド等の超砥粒とからなる砥粒層を備えて構成されたカッタである。また、カッタ１２は、その両側から小径かつ円板状の保持部材１５によって回転自在に保持されており、図１の矢印Ａ方向、あるいは矢印Ｂ方向の何れの方向にも選択的に回転することができる。
ノズル１３，１４は、上記の通り、カッタ１２の下部両面側にのみ、カッタ側面に対して所定の間隔をおいて配設されている。
【００１７】
ノズル１３，１４からの冷媒噴射角度は、粉末成形体１１を載置するテーブルに平行な面内では、カッタ側面に直交する方向（図２の矢印Ｘ）を０゜とした場合に−８０゜〜８０゜の範囲に設定し、送り方向に垂直な面内では、カッタ側面に直交する方向（図３の）を０゜として下向きを正とした場合に−３０゜〜９０゜の範囲に設定されている。
この範囲から逸脱すると、切断部に供給される冷却水が著しく減少し、洗浄，冷却効果が低下するからである。
【００１８】
また、ノズル１３，１４からの冷媒Ｃの噴射量は、０．５〜５（Ｌ／min）に設定されている。
噴射量が０．５（Ｌ／min）よりも少ないと、粉末成形体１１の切屑（ミスト）が残留し、５（Ｌ／min）よりも多いと、シート状の粉末成形体１１から切り出されたチップ状の粉末成形体１１が飛散するからである。
【００１９】
さらに、ノズル１３、１４からの冷媒Ｃの噴射範囲は、切り込み量とカッタ外径とから算出される幾何学的干渉長さに設定されており、本実施の形態では、保持部材１５の外径よりも送り方向内側となるように設定されている。
この範囲から逸脱すると、カッタと粉末成形体とが干渉する位置に冷却水がかからなくなるからである。
【００２０】
次に、上記構成からなる切断装置１０を用いた粉末成形体の切断方法について説明する。
まず、カッタ１２を回転させ、ノズル１３，１４から冷媒Ｃを噴射する。
このとき、カッタ１２の回転方向は、ダウンカットの場合には、図１中の矢印Ａ方向に設定され、アップカットの場合には、矢印Ｂ方向に設定される。
【００２１】
しかる後、粉末成形体１１を図示せぬ搬送機構を用いてカッタ１２に向けて一定速度で送る。
すると、ノズル１３，１４によってカッタ１２の側方のみからカッタ側面に冷媒Ｃが噴射された状態で、カッタ１２による粉末成形体１１の切断が行われる。
【００２２】
したがって、粉末成形体１１から飛散した切屑が送り方向前方に案内されることなく除去され、粉末成形体１１への切屑の付着を有効に防止しつつ、切断が行われる。
このとき、焼結前の粉末成形体１１は軟らかいため、カッタ１２の冷却はノズル１３，１４のみで十分であり、別ノズルを用いて切削点を集中的に冷却せずとも、カッタ寿命が短命化する虞はない。
【００２３】
逆に、切削点を冷却すべく、カッタ１２の前方又は後方にノズルを配置し、冷媒Ｃを粉末成形体１１の送り方向に沿って噴射すると、切削時に飛散した切屑を粉末成形体１１に付着させてしまう。
これに対し、本実施の形態による切断装置１０では、粉末成形体１１の送り方向に沿う方向には冷媒Ｃを噴射しないので、切屑の付着を有効に防止できる。
【００２４】
図４は、ノズル１３，１４からの冷媒Ｃの噴射角度，噴射量，噴射範囲を上記の如く設定して切断した粉末成形体１１の模式図である。
この図に示すように、粉末成形体１１を格子状に切断した際の縦溝１６と横溝１７には切屑が溜まっておらず、粉末成形体１１への切屑付着は殆どない。
以上説明したように、本実施の形態によれば、粉末成形体１１を焼結前に切断する際の切屑付着と、粉末成形体１１を焼結後に切断する際の割れとを同時に回避したことにより、歩留まりの大幅な向上を図ることができる。
【００２５】
［第１実施例］
次に、本発明の第１実施例を説明する。
本実施例において、切断するワーク（焼結前の粉末成形体），使用機械，使用カッタ，及び切断条件は以下に示す設定とした。
また、比較例においても、切断装置が図５及び図６に示す構成である以外の点については、本実施例と同じ条件で切断した。
【００２６】
ワーク ：アルミナグリーンシート（１１０mm×１１０mm×１mm）
使用機械 ：ダイサー
使用カッタ ：電鋳ブレード（1A8 Type）
主軸回転数 ：３００００(l／min)
送り速度 ：１００(mm／sec)
ワーク固定 ：Ｕ．Ｖ．テープ
カット方式 ：ダウンカット
【００２７】
上記条件にてアルミナグリーンシートを切断した後、切断されたチップ状のアルミナグリーンシート（以下、「チップ」という。）を焼結し、その良品率を比較例と比較すると、表１の通りになる。
【表１】

【００２８】
なお、表１中、「チップ飛び」とは、チップがＵ．Ｖ．テープから飛ぶ現象、「コーナ欠け」とは、チップのコーナ部に欠けが生じる現象、「良品率」とは、アルミナグリーンシートから切り出した４０００個のチップのうち、良品として製品化できるチップの割合、すなわち、歩留まりをいう。
この表１に示すように、本発明の第１実施例では、良品率が比較例の８１％に対して９８％に上昇しており、歩留まりが大幅に向上した。
【００２９】
［第２実施例］
次に、本発明の第２実施例を説明する。
本実施例では、第１実施例の使用カッタに代えて、以下に示す使用カッタを採用し、それ以外の点は第１実施例と同じである。
使用カッタ：電鋳ブレード（1A8スリット Type）
すなわち、本実施例では、カッタ２として、スリット入りの電鋳ブレードを使用した。
【００３０】
かかる条件にてアルミナグリーンシートを切断した後、チップを焼結し、その良品率を比較例と比較すると、表２の通りになる。
【表２】

【００３１】
カッタにスリットを入れると切屑排出性は良好になるが、この表２と上記表１とを比較すると、比較例においては、切屑付着，チップ飛び，及びコーナ欠けのいずれもが増加しており、良品率は８１％から７５％に低下している。
これに対し、本発明の第２実施例では、良品率は９５％となっており、カッタにスリットを入れた場合でも、比較例に比して歩留まりが大幅に向上した。
【００３２】
［第３実施例］
次に、本発明の第３実施例を説明する。
本実施例では、第１実施例の送り速度に代えて、以下に示す送り速度を採用し、それ以外の点は第１実施例と同じである。
送り速度：３００(mm／sec)
すなわち、本実施例は、高速切断を実施したものである。
【００３３】
かかる条件にてアルミナグリーンシートを切断した後、チップを焼結し、その良品率を比較例を比較すると、表３の通りになる。
【表３】

【００３４】
送り速度を速める切断は高速になるが、この表３と上記表１とを比較すると、比較例においては、切屑付着，チップ飛び，及びコーナ欠けのいずれも大幅に増加しており、良品率は８１％から２１％へと大幅に低下している。
これに対し、本発明の第３実施例によれば、良品率は９５％となっており、送り速度＝３００(mm／sec)という高速での切断が可能になっただけでなく、歩留まりも大幅に向上した。
【００３５】
［第４実施例］
次に、本発明の第４実施例を説明する。
本実施例では、第３実施例のカット方式に代えて、以下に示すカット方式を採用し、それ以外の点は第３実施例と同じである。
カット方式：アップカット
すなわち、本実施例では、送り速度を速めてアップカットを実施した。
【００３６】
かかる条件にてアルミナグリーンシートを切断した後、チップを焼結し、その良品率を比較例と比較すると、表４の通りになる。
【表４】

【００３７】
この表４に示すように、比較例においては、切屑付着，チップ飛び，及びコーナ欠けのいずれもが大幅に増加するばかりか、寸法不良さえも生じており、良品率は０％になっている。
これに対し、本発明の第４実施例によれば、良品率は８７％となっており、従来技術では採用し得なかった条件での切断も可能になった。
【００３８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想にもとづいて種々の設計変更が可能である。
例えば、ノズル１３，１４の他に、カッタ１２の粉末成形体送り方向前方又は後方に別ノズルが配設されてなる切断装置の場合には、切断時に前記別ノズルからの冷媒供給を停止させるようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、切断時にはカッタの側方からのみ冷媒が供給されるので、粉末成形体から飛散した切屑が送り方向に導かれることなく除去されるようになり、粉末成形体を焼結する前に切断する際の切屑付着と、これとは逆に焼結後に粉末成形体を焼結後に切断する際の割れとを同時に回避し得て、製品歩留まりを著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る粉末成形体の切断装置の一実施形態を示す側面図である。
【図２】 同切断装置の平面図である。
【図３】 同切断装置の正面図である。
【図４】 同切断装置によって切断した粉末成形体を模式的に示す平面図である。
【図５】 粉末成形体の切断装置の一従来例を示す側面図である。
【図６】 同切断装置の平面図である。
【図７】 同切断装置の正面図である。
【図８】 同切断装置によって切断した粉末成形体を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
１０ 切断装置
１１ 粉末成形体
１２ カッタ
１３、１４ ノズル（冷媒供給手段）
Ｃ 冷媒

Claims (5)

1. 超砥粒層を備えたカッタを使用して、冷媒を供給しつつ前記カッタによって、電子回路のセラミックコンデンサまたはチップインダクタの生産に用いられるチップ状の焼結体の焼結前の粉末成形体を格子状に切断する方法であって、
   回転自在に支持された円板状の前記カッタを回転させ、前記カッタの下部両面側にのみ配設された冷媒供給手段から冷媒を噴射し、しかる後、前記粉末成形体を前記カッタに向けて送ることにより前記粉末成形体の切断を行うとともに、切断時における冷媒供給を前記カッタの側方からのみ行うことを特徴とする粉末成形体の切断方法。
2. 前記冷媒の供給角度は、前記粉末成形体を載置するテーブルに平行な面内では、カッタ側面に直交する方向を０゜とした場合に−８０゜〜８０゜の範囲に設定し、送り方向に垂直な面内では、カッタ側面に直交する方向を０゜として下向きを正とした場合に−３０゜〜９０゜の範囲に設定したことを特徴とする請求項１記載の粉末成形体の切断方法。
3. 前記冷媒の供給量は、０．５〜５（Ｌ／min）に設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の粉末成形体の切断方法。
4. 前記冷媒の供給範囲は、前記カッタを回転自在に保持する保持部材よりも送り方向内側に設定したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の粉末成形体の切断方法。
5. 超砥粒層を備えたカッタを使用して、冷媒供給手段から冷媒を供給しつつ前記カッタによって、電子回路のセラミックコンデンサまたはチップインダクタの生産に用いられるチップ状の焼結体の焼結前の粉末成形体を格子状に切断する装置であって、
   前記粉末成形体をテーブル上に載置しつつ搬送する搬送機構と、回転自在に支持された円板状の前記カッタと、前記カッタの下部両面側にのみ配設された前記冷媒供給手段とを備え、前記カッタを回転させ、前記粉末成形体を前記搬送機構を用いて前記カッタに向けて送ることにより前記粉末成形体の切断を行うとともに、前記冷媒供給手段は、前記カッタの側方からのみ冷媒を供給することを特徴とする粉末成形体の切断装置。

Images