JP6253206B2 - Blade processing apparatus and blade processing method - Google Patents

Blade processing apparatus and blade processing method Download PDF

Info

Publication number
JP6253206B2
JP6253206B2 JP2015114149A JP2015114149A JP6253206B2 JP 6253206 B2 JP6253206 B2 JP 6253206B2 JP 2015114149 A JP2015114149 A JP 2015114149A JP 2015114149 A JP2015114149 A JP 2015114149A JP 6253206 B2 JP6253206 B2 JP 6253206B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
blade
diamond
workpiece
cutting edge
machining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015114149A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017001105A (en
Inventor
康夫 和泉
康夫 和泉
久 南
久 南
幸司 渡邊
幸司 渡邊
大祐 柳田
大祐 柳田
藤田 隆
隆 藤田
純二 渡邉
純二 渡邉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Seimitsu Co Ltd
Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
Original Assignee
Tokyo Seimitsu Co Ltd
Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Seimitsu Co Ltd, Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology filed Critical Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority to JP2015114149A priority Critical patent/JP6253206B2/en
Publication of JP2017001105A publication Critical patent/JP2017001105A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6253206B2 publication Critical patent/JP6253206B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Dicing (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

本発明は、ダイヤモンド砥粒を焼結した多結晶ダイヤモンドによって構成されたブレードに対して加工を施すブレード加工装置及びブレード加工方法に関する。   The present invention relates to a blade processing apparatus and a blade processing method for processing a blade made of polycrystalline diamond obtained by sintering diamond abrasive grains.

半導体装置や電子部品が形成されたウェーハ等のワークを個々のチップに分割するダイシング装置には、少なくともスピンドルによって高速に回転されるダイシングブレードと、ワークを載置するワークテーブルと、ワークテーブルとブレードとの相対的位置を変化させるX、Y、Z、θの各移動軸が設けられており、これらの各移動軸の動作によってワークに対して切断や溝入れなどの切断加工を施す。   A dicing apparatus that divides a workpiece such as a wafer on which a semiconductor device or an electronic component is formed into individual chips includes at least a dicing blade that is rotated at high speed by a spindle, a work table on which the work is placed, a work table and a blade X, Y, Z, and θ moving axes that change the relative position of the workpiece are provided, and the workpieces are subjected to cutting processing such as cutting and grooving by the operations of these moving axes.

このようなダイシング装置で用いられるダイシングブレードとしては、これまでに各種提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。   Various dicing blades used in such a dicing apparatus have been proposed so far (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特許文献1には、ダイヤモンド砥粒を、ニッケルや銅等の軟質の金属の合金を結合材として、電気メッキ技術を用いた電鋳法で金属母材(アルミフランジ)の端面に固着させた電鋳ブレードが記載されている。   In Patent Literature 1, diamond abrasive grains are bonded to an end surface of a metal base material (aluminum flange) by electroforming using an electroplating technique using a soft metal alloy such as nickel or copper as a binder. A casting blade is described.

特許文献2には、化学気相蒸着(CVD)法によって硬度が互いに異なるダイヤモンド層を順次積層することにより、複数のダイヤモンド層からなる基材により構成されるダイヤモンドブレードが記載されている。   Patent Document 2 describes a diamond blade composed of a substrate composed of a plurality of diamond layers by sequentially laminating diamond layers having different hardnesses by chemical vapor deposition (CVD).

特開2005−129741号公報JP 2005-129741 A 特開2010−234597号公報JP 2010-234597 A

ところで、近年、半導体パッケージの小型化、高集積化への要求が高まっており、半導体チップの薄片化が進んでいる。これに伴って、例えば厚さ100μm以下の極薄のワークが要求されるようになってきている。このような極薄のワークは非常に割れやすいので、極薄のワークをダイシングする場合には、ダイシングブレードによって形成される切断溝の溝幅をできるだけ細くする必要がある。例えば、厚さ100μm程度のワークを切断加工する際は、ダイシングブレードの刃厚として、ワークの厚みよりも薄くする必要があり、少なくとも100μm以下の厚みとする必要がある。仮にワークの厚みよりも厚い刃厚のダイシングブレードで切断加工を行った場合、ワークが切断される以前に割れてしまうことがある。このため、例えば、厚さ50μm程度のワークに深さ30μm程度の溝入れ加工を行う場合には、当然のことながら、溝の幅も30μm以下にしなくてはならないため、ダイシングブレードの刃厚を30μm以下に抑える必要がある。   Incidentally, in recent years, demands for miniaturization and high integration of semiconductor packages are increasing, and semiconductor chips are becoming thinner. Along with this, for example, an ultra-thin workpiece having a thickness of 100 μm or less has been required. Since such an extremely thin workpiece is very easy to break, when dicing an extremely thin workpiece, it is necessary to make the groove width of the cutting groove formed by the dicing blade as small as possible. For example, when a workpiece having a thickness of about 100 μm is cut, the blade thickness of the dicing blade needs to be smaller than the thickness of the workpiece and needs to be at least 100 μm or less. If the cutting process is performed with a dicing blade having a blade thickness larger than the thickness of the workpiece, the workpiece may be broken before being cut. For this reason, for example, when performing grooving processing with a depth of about 30 μm on a workpiece with a thickness of about 50 μm, the width of the groove must naturally be 30 μm or less. It is necessary to keep it below 30 μm.

しかしながら、従来のダイシングブレードには以下に示す技術的な問題があり、極薄のワークに対して安定して精度良く切断加工を行うことができない。   However, the conventional dicing blade has the following technical problems, and it is impossible to stably and accurately cut an extremely thin workpiece.

また、脆性材料については、割れの原因となるクラックを回避することが難しい。銅やアルミニウム及び有機フィルムや樹脂などの延性を有する材料については、割れない一方、バリが出やすい性質を有し、バリの発生を回避することが難しい。   In addition, for brittle materials, it is difficult to avoid cracks that cause cracks. A ductile material such as copper, aluminum, an organic film, or a resin is not cracked, but has a property of easily generating burrs, and it is difficult to avoid the generation of burrs.

(突き出し調整不可によるクラックの問題)
まず、特許文献1に記載される電鋳ブレードは、図21に示すように、ダイヤモンド砥粒92が結合材(メタルボンド)94内に散在しており、表面には鋭利な先端部を有するダイヤモンド砥粒92が突出した状態となっている。このとき、ダイヤモンド砥粒92の突出位置や突出量はばらばらであり、原理的に砥粒突き出しを精度良く制御することは困難である。このため、1つの加工単位における切り込み深さを高精度に制御することはできない。特に厚さが100μm以下の極薄のワークに対して切断加工が行われる場合、ある一定以上の切り込みでクラックが発生し、ダイヤモンド砥粒の先端部がワークに対して致命的な切り込みを与えてしまうことがある。その結果、クラック同士が結びつくことで、多かれ少なかれチッピングが発生してしまう問題がある。
(Problems with cracks due to unadjustable protrusion)
First, in the electroformed blade described in Patent Document 1, as shown in FIG. 21, diamond abrasive grains 92 are scattered in a binder (metal bond) 94, and a diamond having a sharp tip on the surface. The abrasive grains 92 are in a protruding state. At this time, the protruding positions and the protruding amounts of the diamond abrasive grains 92 are varied, and it is difficult in principle to accurately control the protrusion of the abrasive grains. For this reason, the cutting depth in one processing unit cannot be controlled with high accuracy. In particular, when cutting is performed on an extremely thin workpiece having a thickness of 100 μm or less, a crack is generated when the cut exceeds a certain level, and the tip of the diamond abrasive grain gives a fatal cut to the workpiece. May end up. As a result, there is a problem that chipping occurs more or less because the cracks are connected.

このような問題が生じる原因としては、電鋳ブレードの表面形態にある。すなわち、図21に示したように、電鋳ブレードにおいてはダイヤモンド砥粒92が結合材94によって結合されているが、その表面形態は結合材94の中にダイヤモンド砥粒92が散りばめられた形で存在している。そのため、電鋳ブレードにおいては、全体的な平均高さ位置となる基準平面98は結合材94の表面近くに存在し、その基準平面98からダイヤモンド砥粒92が突出する状態となっている。そして、この状態でダイシング加工を進めていくと、ダイヤモンド砥粒92ではなく、それを結びつける結合材94の表面部分が目減りし、ダイヤモンド砥粒92の突出量がさらに大きくなる。このようなことから、上述のように、ダイヤモンド砥粒92の突出位置や突出量を精度良く制御することは困難である。すなわち、切り込みが大きく変化する場合、材料の臨界切り込み深さ(Dc値)以上の切込みが入るとクラックが発生し、本発明の目的とする延性モード加工は不可能となる。   The cause of such a problem is the surface form of the electroformed blade. That is, as shown in FIG. 21, in the electroformed blade, diamond abrasive grains 92 are bonded by a binder 94, but the surface form is such that diamond abrasive grains 92 are scattered in the binder 94. Existing. Therefore, in the electroformed blade, the reference plane 98 that is the overall average height position exists near the surface of the binder 94, and the diamond abrasive grains 92 protrude from the reference plane 98. When the dicing process proceeds in this state, not the diamond abrasive grains 92 but the surface portion of the binding material 94 to which the diamond abrasive grains 92 are connected is reduced, and the protruding amount of the diamond abrasive grains 92 is further increased. For this reason, as described above, it is difficult to accurately control the protruding position and the protruding amount of the diamond abrasive grains 92. In other words, when the depth of cut changes greatly, if a depth of cut greater than the critical depth of cut (Dc value) of the material is entered, a crack is generated, and the ductile mode processing intended by the present invention becomes impossible.

特に電鋳ブレードの場合は、自生発刃なる用語があるように、切断途中で摩耗したダイヤモンド砥粒92はそのまま脱落し、次にその下にある新しいダイヤモンド砥粒92が作用する形態となる。しかし、こうしたダイヤモンド砥粒92の脱落を容認すると、脱落したダイヤモンド砥粒92がブレードとワークの間に入り込み、結果的にクラックを助長することになる。ダイヤモンドが脱落することを前提にしたブレードによる加工においては、原理的にクラックの発生を防ぐことは不可能である。   In particular, in the case of an electroformed blade, as there is a term of self-generated blade, the diamond abrasive grains 92 worn during cutting are dropped off as they are, and then the new diamond abrasive grains 92 underneath act. However, if such diamond abrasive grains 92 are allowed to fall off, the dropped diamond abrasive grains 92 enter between the blade and the workpiece, and consequently promote cracks. In machining with a blade on the premise that diamond falls off, it is impossible in principle to prevent the occurrence of cracks.

(鋭利化が困難な問題)
また、電鋳ブレードの場合、機械加工によってブレード先端部を薄く鋭利に加工しようとしても、ダイヤモンド砥粒がまばらに存在するため、一様に薄く加工したり、テーパをつけるように加工しようとしても、その加工に伴って表面からダイヤモンド砥粒が脱落してしまうので、ブレード先端部を鋭利化することには限界がある。
(Problems difficult to sharpen)
Also, in the case of electroformed blades, even if you try to machine the blade tip thinly and sharply by machining, diamond abrasive grains exist sparsely, so even if you try to machine thinly or taper Since the diamond abrasive grains fall off from the surface along with the processing, there is a limit to sharpening the blade tip.

すなわち、薄いブレードを製作するためには、電着のメッキをする際に、一様に薄くメッキしたものを製作し、それを基材から取り外してブレードにするが、ブレードにしたものを後から加工によって成形し、薄くすることは困難である。   In other words, in order to manufacture a thin blade, when performing electrodeposition plating, a thin plate that is uniformly thin is manufactured and removed from the base material to form a blade. It is difficult to form and thin by processing.

(熱伝導性の悪さからくる熱蓄積の問題)
また、電鋳ブレードは、熱伝導性が悪く、切断加工時に溝側面との摩擦抵抗による発熱によってブレード内に熱が蓄積されやすく、ブレードの反りを招く恐れもある。
(Heat accumulation problem due to poor thermal conductivity)
In addition, the electroformed blade has poor thermal conductivity, and heat is likely to be accumulated in the blade due to heat generated by frictional resistance with the groove side surface during cutting, which may cause warpage of the blade.

電鋳ブレードがニッケルを結合材として製作された場合、表1に示すように、ニッケルの熱伝導率はせいぜい92W/m・K程度である。また、銅を結合材とした場合でも398W/m・K程度の熱伝導率しかない。このようにブレードの熱伝導性が悪いと、熱が蓄積されやすくブレードが反ることや、加工中の発熱でダイヤモンドがグラファイト化することもあるため、純水をかけながら冷却して加工を行う場合が多い。なお、ダイヤモンドの熱伝導率は2100W/m・Kであり、ニッケルや銅とは桁違いの熱伝導率を有する。   When the electroformed blade is manufactured using nickel as a binder, as shown in Table 1, the thermal conductivity of nickel is at most about 92 W / m · K. Even when copper is used as a binder, it has only a thermal conductivity of about 398 W / m · K. In this way, if the blade has poor thermal conductivity, heat is likely to accumulate, and the blade may warp or diamond may be graphitized due to heat generated during processing, so cooling and processing with pure water is performed. There are many cases. The thermal conductivity of diamond is 2100 W / m · K, which is orders of magnitude higher than that of nickel and copper.

(恣意的な等間隔の切れ刃が形成できない問題)
一方、特許文献2に記載されるダイヤモンドブレードには、以下に示すような問題がある。
(Problem that cannot form arbitrary equally spaced cutting edges)
On the other hand, the diamond blade described in Patent Document 2 has the following problems.

まず、上記のダイヤモンドブレードはCVD法で形成されているため、非常に緻密な膜で形成されたブレードとなるが、その結果、ダイヤモンドブレードの表面はほとんど平面状になり、恣意的に切り込みを与えるための凹み形状や切り屑除去のためのポケットを形成することができない。また、結果的に微小な凹凸が形成されたとしても、成膜前に恣意的に粒界の大きさを設定できない。したがって、凹凸のピッチなどを恣意的に設計できるものではない。   First, since the diamond blade is formed by a CVD method, the blade is formed by a very dense film. As a result, the surface of the diamond blade is almost flat and arbitrarily cut. Therefore, it is impossible to form a recess shape or a pocket for removing chips. Even if fine irregularities are formed as a result, the grain boundary size cannot be arbitrarily set before film formation. Therefore, it is not possible to arbitrarily design the uneven pitch.

(CVD成膜によるブレード製作における振れ精度の問題)
また、CVD法でダイヤモンドブレードを製作する場合、成膜分布によってブレードの刃厚分布が決定される。特に成膜分布にうねりがある場合に、そのうねりを除去することはできない。すなわち、機械加工でうねりを除去しようとしても、クラックが入るなどしてしまい、薄いブレードを成形することは困難である。したがって、高精度な振れのないスピンドルフランジに基準面同士を合わせて取り付け、振れ精度を向上させることは原理的に難しい。
(Problems of runout accuracy in blade production by CVD film formation)
When a diamond blade is manufactured by the CVD method, the blade thickness distribution of the blade is determined by the film formation distribution. In particular, when there is a undulation in the film formation distribution, the undulation cannot be removed. That is, even if it is going to remove a wave | undulation by machining, a crack will enter etc. and it is difficult to shape | mold a thin blade. Therefore, it is theoretically difficult to improve the runout accuracy by attaching the reference surfaces to the spindle flange with high precision and no runout.

(異種材料を接合することによる平面度確保)
また、ブレードによる切断溝の溝幅を細くするためにはブレードの外周部(先端部)はできるだけ細い方が好ましいが、フランジに当接させる部分は高精度な基準となる平面を維持するため反りが発生しない程度の厚みを必要とする。しかし、ブレードを一体物として製作する上で、こうした厚みの異なる部分を有するブレードとする場合、成膜による方法では、一体物で製作することはできず実質不可能である。なお、そのために異種の材料を接合するのでは、熱応力の関係から変形し、真円度、平面度を乱してしまうため、後述する本発明のような延性モードの加工を実現することが難しい場合がある。ここで、研削や切削加工を行う際に、螺旋形や流線形の切り屑が出るような状態でワークの加工を行う場合を延性モードの加工という。すなわち、ワークにクラックを及ぼすことなく、ワーク材料の脆性破壊に至る前の塑性変形域内で除去加工が進行することを延性モード加工という。
(Securing flatness by joining dissimilar materials)
In order to reduce the groove width of the cutting groove by the blade, it is preferable that the outer peripheral portion (tip portion) of the blade is as thin as possible. However, the portion that contacts the flange is warped to maintain a highly accurate reference plane. A thickness that does not occur is required. However, when the blade is manufactured as a single piece, if the blade has such portions having different thicknesses, it cannot be manufactured as a single piece by the film forming method, which is substantially impossible. For this reason, joining different types of materials deforms due to thermal stress and disturbs the roundness and flatness, so that it is possible to realize ductile mode processing as in the present invention described later. It can be difficult. Here, when grinding or cutting, when a workpiece is processed in a state where spiral or streamlined chips are produced, it is called ductile mode processing. In other words, ductile mode machining is a process in which removal processing proceeds in a plastic deformation region before brittle fracture of a workpiece material without cracking the workpiece.

また、ブレード外周に高硬度のダイヤモンドチップを埋め込む構成は、ダイヤモンド部分と基材の部分で熱膨張や熱伝導率が異なるため、バイメタル効果でブレード全体の平面度を確保しにくく、それぞれ高さが微小に異なるダイヤモンドチップの先端高さを同一平面上に面出しすることが難しくなる。また、チップを円周状に配列すると、温度分布が軸対称のきれいな温度分布にならないため、やはり熱応力によって平面度が悪化することになってしまう。   In addition, the configuration in which a diamond chip with a high hardness is embedded in the outer periphery of the blade has different thermal expansion and thermal conductivity between the diamond portion and the base material portion. It becomes difficult to surface the tip heights of minutely different diamond tips on the same plane. In addition, when the chips are arranged in a circumferential shape, the temperature distribution does not become an axisymmetric clean temperature distribution, so that the flatness is also deteriorated due to thermal stress.

また、クラックフリーの延性モードダイシングにするためには、0.1mm以下の薄いブレードで極局所的な領域に溝入れないしは切断幅を限定する必要があるが、ダイヤモンドチップと母材を張り合わせた構成ではこのような薄いブレードを形成することはできない。ダイヤモンドチップ部とその他の母材部分の連続的な平面度を確保することが難しい。   In addition, in order to achieve crack-free ductile mode dicing, it is necessary to limit the grooving or cutting width to a very local region with a thin blade of 0.1 mm or less, but with a configuration in which a diamond tip and a base material are bonded together Such a thin blade cannot be formed. It is difficult to ensure continuous flatness of the diamond tip portion and other base material portions.

さらには、ダイヤモンドチップ部分は極めて硬度が高いが、母材の金属の部分の弾性効果で、ダイヤモンドチップが受ける衝撃を母材部分が吸収してしまうことがある。延性モードで加工を行う場合は、極微小な切込みを継続的に入れる必要があるが、こうした衝撃を母材が吸収してしまうと、極微小な切込みの下で延性モードの加工を行うことはできない。   Furthermore, although the diamond tip portion has extremely high hardness, the base material portion may absorb the impact received by the diamond tip due to the elastic effect of the metal portion of the base material. When processing in ductile mode, it is necessary to continuously make a very small cut, but if the base material absorbs such an impact, it is not possible to perform ductile mode processing under a very small cut. Can not.

以上から、熱伝導の点、形状的な平面度や平面の連続性の点、加工による衝撃を吸収せず局所的に効果的なせん断力を与える点などに照らすと、ダイヤモンドチップを埋め込むブレードは、問題となる。   From the above, in light of the points of heat conduction, the shape flatness and continuity of the plane, and the point of giving effective shear force locally without absorbing the impact of processing, the blade that embeds the diamond tip is , It becomes a problem.

(成膜方法では、膜堆積方向により応力分布が異なりブレード反りが発生)
また、上記のダイヤモンドブレードでは、CVD法によって成膜されたダイヤモンド層からなる膜内に圧縮応力が形成されるので、膜が堆積するにしたがって、応力の入り方が異なる。このため、最終的に膜を剥してブレードにする際に、左右の両面において圧縮応力の入り方に違いがあり、結果的にブレードが大きく反ることになる。こうしたブレードの反りを修正するにしても、修正する手段はなく、膜の応力によって歩留りが悪くなることが懸念される。
(In the film formation method, the stress distribution varies depending on the film deposition direction and blade warpage occurs.)
Further, in the above diamond blade, a compressive stress is formed in a film made of a diamond layer formed by the CVD method, so that the stress is applied differently as the film is deposited. For this reason, when the film is finally peeled to form a blade, there is a difference in how the compressive stress is applied on both the left and right sides, resulting in a significant warpage of the blade. Even if the blade warp is corrected, there is no means to correct it, and there is a concern that the yield may deteriorate due to the stress of the film.

また、ブレードにおいては、外周部に切れ刃を設ける必要がある。その切れ刃には、何らかの恣意的な連続した凹凸が必要となる。鋭利なナイフのように外周部に全く凹凸がない一様な鋭利な刃物を形成したとしても、脆性材料や場合によっては延性材料など、材料に微小に切り込みを入れつつ、切り屑を除去しながら加工を進めるという本発明の課題を解決する上においては、外周部の微小凹凸無しに実質的な切断加工を行うことは不可能である。   Further, in the blade, it is necessary to provide a cutting edge on the outer periphery. The cutting edge needs some arbitrary continuous unevenness. Even if a uniform sharp blade with no irregularities on the outer periphery is formed like a sharp knife, while removing fine chips while making fine cuts in materials such as brittle materials and in some cases ductile materials In order to solve the problem of the present invention that the processing is advanced, it is impossible to perform substantial cutting without fine irregularities on the outer peripheral portion.

(スクライビングの問題)
また、他の問題として、ブレード自体の問題ではないが、たとえ、ブレードを精度よく製作し、先端部が鋭利でかつ、切断加工時の熱においても平面状態が変化することのない理想的なブレードを製作できたとしても、そのブレードの使用方法も重要となる。特に、ブレード自体をワークに対して鉛直方向に押圧してクラックを与えて切り進めるスクライビングなどの場合は、明らかに脆性破壊を利用した加工となるため、後述する本発明のような延性モードの加工を行うことはできない。
(Scribing problem)
Also, as another problem, it is not a problem of the blade itself, but it is an ideal blade, even if the blade is manufactured accurately, the tip is sharp, and the plane state does not change due to heat during cutting Even if it can be manufactured, how to use the blade is also important. In particular, in the case of scribing, etc., in which the blade itself is pressed against the workpiece in the vertical direction to make a crack and cut, the processing is obviously performed using brittle fracture. Can not do.

スクライビングでは、ワークとブレードは滑らないように相対速度は0にする。ブレード構成として、スクライビングの場合、材料に垂直応力を与えるためブレードはフリーで回転することが必要となり、ブレード内の軸受ないしは軸部分を鉛直下方に押圧する形式となる。   In scribing, the relative speed is set to zero so that the workpiece and the blade do not slip. As a blade configuration, in the case of scribing, the blade needs to rotate freely in order to apply a vertical stress to the material, and the bearing or shaft portion in the blade is pressed vertically downward.

ブレードをワークに沿ってスライドさせるためのブレード保持部分と、ワークと接して回転するブレード部分は、完全固定していてはならない。ブレードに対してまったく遊びが存在せず、モータに直結していることはない。   The blade holding portion for sliding the blade along the workpiece and the blade portion rotating in contact with the workpiece must not be completely fixed. There is no play at all with respect to the blade and it is not directly connected to the motor.

こうしたことから、従来のスクライビングのブレード構成では、軸と軸受け部分の間の摺動部分が重要となる。   For this reason, in the conventional scribing blade configuration, the sliding portion between the shaft and the bearing portion is important.

ちなみに、本発明はスクライビングではないため、モータとブレードは直結した構造となっており、軸と軸受けという関係は存在せず、嵌め合いで精度よく同軸構成で組み込んでいる。   Incidentally, since the present invention is not a scribing, the motor and the blade are directly connected to each other, and there is no relationship between the shaft and the bearing.

そのためには、ブレード端面とモータ直結のフランジ端面との面合わせが重要になる。すなわち、ダイシングのブレードにはフランジ端面と合わせるための基準平面が必要となる。   For this purpose, it is important to align the blade end surface with the flange end surface directly connected to the motor. In other words, the dicing blade requires a reference plane for matching with the flange end face.

(ワークに対して一定切込み深さを維持してカッティングすること)
また、切断するに従って除去体積が大きく変化して、1つの切れ刃が除去する体積自体が変化し、その結果、1つの切れ刃が除去する上での所定の臨界切り込み深さを制御できず、結果的に、切断加工中に切断抵抗が大きく変化して、そのアンバランスさからワーク材料内にクラックを及ぼす場合もある。こうした場合も、脆性破壊を誘発する原因となり、延性モードの加工を実現することはできない。すなわち、ワークに対して微視的に一つの切れ刃が一定の切込み深さを維持するために、ワークに対しても一定の切込みを与えて加工中は定常状態を確保する必要がある。
(Cutting while maintaining a constant depth of cut for the workpiece)
In addition, the removal volume changes greatly as it is cut, and the volume itself that one cutting edge removes changes. As a result, the predetermined critical cutting depth for removing one cutting edge cannot be controlled, As a result, the cutting resistance may change greatly during the cutting process, and cracks may occur in the workpiece material due to the unbalance. Even in such a case, it causes brittle fracture, and ductile mode machining cannot be realized. That is, in order to maintain a constant cutting depth by one cutting edge microscopically with respect to the workpiece, it is necessary to give a constant cutting to the workpiece to ensure a steady state during machining.

また、ワークが平板状試料ではない場合は、ワークを固定することがうまくできない場合がある。例えば、円柱状のワークをそのまま切断する場合、ワークが動いてしまい、切込みが一定でないばかりか、ワークが切断により振動することもある。   Moreover, when a workpiece | work is not a flat sample, a workpiece | work cannot be fixed successfully. For example, when a cylindrical workpiece is cut as it is, the workpiece moves and the cut is not constant, and the workpiece may vibrate due to cutting.

次に一方で、最近はCu/Low-k材料(銅材と低誘電率の材料が混在した材料)のように延性材料と脆性材料が混在した材料もある。Low-k材料のように脆性材料においては、脆性破壊を起こさないように材料の変形域内でワークを加工しなければならない。その一方で、Cuは、延性材料であるために割れることはない。しかし、こうした材料は、割れない一方で非常に延びる傾向にある。こうした延性の高い材料は、ブレードにまとわりつくと共に、ブレードが抜ける部分で大きなバリを発生させる。また、円形ブレードでは上部にひげのようなバリを形成する場合も多い。   On the other hand, recently, there is a material in which a ductile material and a brittle material are mixed, such as a Cu / Low-k material (a material in which a copper material and a low dielectric constant material are mixed). In brittle materials such as low-k materials, the workpiece must be machined within the deformation zone of the material so as not to cause brittle fracture. On the other hand, since Cu is a ductile material, it does not crack. However, these materials tend to be very elongated while not cracking. Such a highly ductile material clings to the blade and generates a large burr at the part where the blade comes off. In many cases, circular blades form a burr like a beard on the top.

また、延性の高い材料では、カットしても材料がブレードに引きずられる場合、ブレードにまとわりつく問題がある。ブレードにまとわりつくと、ブレードの目詰まりを早くしてしまい、ブレードの切れ刃部分がワーク材料で覆われてしまい、研削能力が著しく低下する問題が生じる。   In addition, when a material having high ductility is dragged by a blade even if it is cut, there is a problem of clinging to the blade. When clinging to the blade, clogging of the blade is accelerated, and the cutting edge portion of the blade is covered with the work material, resulting in a problem that the grinding ability is remarkably lowered.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、脆性材料から構成されるワークに対しても、クラックや割れを発生させることなく、延性モードで安定して精度良く切断加工を行うことができるブレード加工装置及びブレード加工方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to stably and accurately perform a cutting process in a ductile mode without generating a crack or a crack even on a workpiece made of a brittle material. An object of the present invention is to provide a blade processing apparatus and a blade processing method capable of performing the above.

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るブレード加工装置は、ワークを延性モードで加工するためにダイヤモンド砥粒を焼結した多結晶ダイヤモンドによって構成される駆動ブレードに対して加工を施すブレード加工装置であって、前記多結晶ダイヤモンドの表面を電気加工により除去して切れ刃を生成する切れ刃生成手段を備える。   In order to achieve the above object, a blade processing apparatus according to an aspect of the present invention processes a drive blade composed of polycrystalline diamond obtained by sintering diamond abrasive grains in order to process a workpiece in a ductile mode. It is a blade processing device to be applied, comprising cutting edge generating means for generating a cutting edge by removing the surface of the polycrystalline diamond by electromachining.

この態様によれば、多結晶ダイヤモンドの表面を電気加工により除去して切れ刃を生成する切れ刃生成手段を備えたので、多結晶ダイヤモンドの表面に切れ刃を生成することができる。これにより、脆性材料から構成されるワークに対しても、クラックや割れを発生させることなく、延性モードで安定して精度良く切断加工を行うことが可能となる。   According to this aspect, since the cutting blade generating means for generating the cutting edge by removing the surface of the polycrystalline diamond by electromachining is provided, the cutting edge can be generated on the surface of the polycrystalline diamond. As a result, it is possible to stably and accurately perform a cutting process in a ductile mode without causing cracks or cracks even on a workpiece made of a brittle material.

なお、多結晶ダイヤモンドの表面でも、特にダイヤモンド砥粒の部分は単結晶であるため絶縁体であるが、ダイヤモンド砥粒とダイヤモンド砥粒とを結ぶ結晶粒界の部分は、微量の焼結助剤が残っていて比較的導電性を有することや、ダイヤモンド砥粒の部分と比較して幾何学的にも不連続な形状部分であるので、電界集中がおきやすい場所でもある。そのため、通常の金属めっきなどを放電加工するのとは違い、結晶粒界部分だけに電界集中することに相まって、局所的に高密度な電気エネルギーが結晶粒界部分に作用する。その結果、局所的な除去加工で浸食作用が進み、その結果鋭利な切れ刃が形成されることになる。   Note that even on the surface of polycrystalline diamond, the diamond abrasive grain part is a single crystal because it is a single crystal, but the part of the crystal grain boundary connecting the diamond abrasive grain and the diamond abrasive grain is a trace amount of sintering aid. This is also a place where electric field concentration is likely to occur, because it has a relatively conductive property and is a geometrically discontinuous shape portion compared to the diamond abrasive grain portion. Therefore, unlike ordinary metal plating or the like, the electric field concentrates only on the crystal grain boundary part, and locally high-density electric energy acts on the crystal grain boundary part unlike electric discharge machining. As a result, the erosion action proceeds by local removal processing, and as a result, a sharp cutting edge is formed.

本発明の一態様に係るブレード加工装置において、切れ刃生成手段は、ワークの加工前後又は加工中にオフラインで電気加工を行ってもよいし、駆動ブレードでワークを加工しながらインプロセスで電気加工を行ってもよい。インプロセスで行う態様によれば、多結晶ダイヤモンドの表面には常に新しい切れ刃が生成された状態でワークに対する加工が行われるので、加工効率及び加工精度の向上を図ることができる。   In the blade processing apparatus according to one aspect of the present invention, the cutting edge generating means may perform electrical machining offline before, during, or during the machining of the workpiece, or in-process electrical machining while machining the workpiece with the driving blade. May be performed. According to the in-process mode, the workpiece is processed while a new cutting edge is always generated on the surface of the polycrystalline diamond, so that it is possible to improve the processing efficiency and the processing accuracy.

ただし、オフラインで電気加工を行う場合でも、駆動ブレードでワークの加工する際と、駆動ブレード上に新しい切れ刃を生成するために駆動ブレード自体を加工する際とは、同一の回転軸(スピンドル)に駆動ブレードが取り付けられた状態でそれぞれの加工が行われることが望ましい。   However, even when off-line electrical machining is performed, the same rotating shaft (spindle) is used when machining the workpiece with the drive blade and when machining the drive blade itself to generate a new cutting edge on the drive blade. It is desirable that each processing is performed in a state where the drive blade is attached to the.

それぞれの加工を互いに異なる回転軸に駆動ブレードを取り付けた状態で行う場合、たとえ、駆動ブレード上に新しい切れ刃を形成したとしても、その駆動ブレードをワークの加工に適用する段階で回転軸への取り付け誤差が生じる。この取り付け誤差は、回転の際の偏芯を生むため、一定の微小な切込みがワークに対して与えられず、時としてワークに致命的なクラックを及ぼすこともある。そのため、ワークを加工するときの駆動ブレードを取り付けている回転軸と、駆動ブレードに新しい切れ刃を発刃させるときの回転軸は同一であること、すなわち同一の回転上でそれぞれの加工が行われることが望ましい。   When each process is performed with the drive blades attached to different rotary shafts, even if a new cutting edge is formed on the drive blade, the drive blade is applied to the rotary shaft at the stage of application to the workpiece processing. Installation error occurs. Since this attachment error causes eccentricity during rotation, a constant minute cut is not given to the workpiece, and sometimes a fatal crack is caused to the workpiece. For this reason, the rotating shaft to which the driving blade is attached when machining the workpiece and the rotating shaft when causing the driving blade to issue a new cutting edge are the same, that is, each machining is performed on the same rotation. It is desirable.

また、本発明の一態様に係るブレード加工装置において、前記駆動ブレードは円盤状に一体的に構成され、前記切れ刃生成手段は、前記駆動ブレードを回転させながら前記駆動ブレードの外周部に連続した切れ刃を形成する態様が好ましい。   Further, in the blade processing apparatus according to one aspect of the present invention, the drive blade is integrally formed in a disk shape, and the cutting edge generating means is continuous with the outer peripheral portion of the drive blade while rotating the drive blade. An embodiment in which a cutting edge is formed is preferable.

また、本発明の一態様に係るブレード加工装置において、前記切れ刃生成手段は、前記多結晶ダイヤモンドの表面の結晶粒界部分を放電加工により除去する態様が好ましい。   Moreover, the blade processing apparatus which concerns on 1 aspect of this invention WHEREIN: The said cutting edge production | generation means has a preferable aspect which removes the crystal grain boundary part of the surface of the said polycrystalline diamond by electric discharge machining.

この態様によれば、多結晶ダイヤモンドの表面の結晶粒界部分を放電加工により溶融させて選択的に除去することが可能となる。したがって、多結晶ダイヤモンドの表面に切れ刃を生成することができ、脆性材料から構成されるワークに対しても、クラックや割れを発生させることなく、延性モードで安定して精度良く切断加工を行うことが可能となる。   According to this aspect, the grain boundary portion on the surface of the polycrystalline diamond can be selectively removed by melting by electric discharge machining. Therefore, a cutting edge can be generated on the surface of polycrystalline diamond, and even a workpiece made of a brittle material can be stably and accurately cut in a ductile mode without causing cracks or cracks. It becomes possible.

また、ダイヤモンド砥粒を敷き詰めて焼結された多結晶ダイヤモンドでは、結晶粒界部分から選択的に除去することで、自動的に切れ刃は略等間隔になる。また、一つのダイヤモンド砥粒が脱落したとしても、その隣にあるダイヤモンド砥粒がすぐさま切れ刃として機能するため、略等間隔の切れ刃状態は持続的に維持される。   Further, in polycrystalline diamond sintered with diamond abrasive grains spread, the cutting edges are automatically arranged at substantially equal intervals by selectively removing from the grain boundary portion. Even if one diamond abrasive grain falls off, the diamond abrasive grains adjacent to it immediately function as a cutting edge, so that the cutting edge state at substantially equal intervals is maintained continuously.

それに対して、従来の砥石のように、まばらな砥粒を結合材で固めた場合は、一つの砥粒が脱落すると、その砥粒脱落後の周りの部分はすぐに砥粒が存在せず、結合材だけとなる。そのため、その結合材を後退させない限り次の砥粒は現れない。こうした点で、結晶粒界を選択的に浸食させて切れ刃を形成する場合は、基本的に結合材は存在せず、脱落してもすぐにその脇が切れ刃に変わり略一定間隔の切れ刃は持続的に維持される。しかし、結合材を除去しながら後退させて埋まっている砥粒を表に出す従来の砥石では、そうした持続的な切れ刃間隔を原理的に維持することができない。そのことから、砥粒間隔の制御の点で、ダイヤモンド砥粒同士を焼結した多結晶ダイヤモンドは、その原理が全く異なるものである。   On the other hand, when sparse abrasive grains are hardened with a binder like a conventional grindstone, if one abrasive grain falls off, there will be no abrasive grains immediately after the abrasive grains fall off. , Only the binder. Therefore, the next abrasive will not appear unless the binder is retracted. In this respect, when the cutting edge is formed by selectively eroding the crystal grain boundary, there is basically no binder, and even if it falls off, the side immediately changes to a cutting edge and the cutting edge is cut at a substantially constant interval. The blade is maintained continuously. However, in the conventional grindstone in which the abrasive grains that have been retreated while removing the binder are exposed, such a continuous cutting edge interval cannot be maintained in principle. Therefore, the polycrystalline diamond obtained by sintering the diamond abrasive grains is completely different in terms of controlling the abrasive grain spacing.

また、本発明の一態様に係るブレード加工装置において、前記切れ刃生成手段は、前記多結晶ダイヤモンドの表面に対向して配置された加工電極と、前記多結晶ダイヤモンドと前記加工電極との間に電圧を印加して放電を発生させる電圧印加手段と、前記多結晶ダイヤモンドと前記加工電極との間に加工液を供給する加工液供給手段と、を有する態様が好ましい。   Further, in the blade processing apparatus according to one aspect of the present invention, the cutting edge generating means includes a processing electrode disposed to face the surface of the polycrystalline diamond, and between the polycrystalline diamond and the processing electrode. An embodiment having a voltage application unit that generates a discharge by applying a voltage and a machining liquid supply unit that supplies a machining liquid between the polycrystalline diamond and the machining electrode is preferable.

この態様は、切れ刃生成手段の一態様を示したものである。なお、加工電極としては、多結晶ダイヤモンドとの間に放電を発生させることできるものであれば特に限定されず、例えば、帯状電極や円板状電極またはワイヤ電極などを用いることが可能である。   This aspect shows one aspect of the cutting edge generating means. The processing electrode is not particularly limited as long as it can generate a discharge with polycrystalline diamond. For example, a strip electrode, a disk electrode, a wire electrode, or the like can be used.

ただし、ブレード先端部分に電界集中を起こさせる電極構造が望ましい。その場合、円盤状の駆動ブレードの場合、円弧状のブレード先端部分に対向させる形で、電極は直線状や、駆動ブレードに対向する円盤状にするなどして、幾何学的に一点だけで放電させる構成とするのがよい。   However, an electrode structure that causes electric field concentration at the blade tip is desirable. In that case, in the case of a disk-shaped drive blade, the electrode is linearly shaped in a shape facing the tip of the arc-shaped blade, or in a disk shape facing the drive blade. It is good to make it the structure made to do.

また、本発明の一態様に係るブレード加工装置において、前記加工液供給手段は、前記加工液として超純水を供給する態様が好ましい。   Moreover, the blade processing apparatus which concerns on 1 aspect of this invention WHEREIN: The aspect with which the said process liquid supply means supplies ultrapure water as said process liquid is preferable.

この態様によれば、被加工物である多結晶ダイヤモンドも不導体に近い状態であり、一部の導電性がある結晶粒界部分に大きな電界集中が発生する。その結果、電界集中効果もあいまって、放電加工により選択的に多結晶ダイヤモンドの結晶粒界部分の溶融が起こり、切れ刃の形成に寄与する。   According to this aspect, polycrystalline diamond as a workpiece is also in a state close to a non-conductor, and a large electric field concentration is generated in a part of the crystal grain boundary having some conductivity. As a result, the electric field concentration effect is combined, and the melting of the crystal grain boundary portion of the polycrystalline diamond occurs selectively by electric discharge machining, which contributes to the formation of the cutting edge.

また、本発明の一態様に係るブレード加工装置において、前記加工電極は、金属材料又はカーボン材料により構成される態様が好ましい。   Moreover, the blade processing apparatus which concerns on 1 aspect of this invention WHEREIN: The aspect with which the said process electrode is comprised with a metal material or a carbon material is preferable.

また、本発明の一態様に係るブレード加工装置において、前記加工液供給手段は、前記駆動ブレードと前記加工電極との間で一方向の流水で供給する態様が好ましい。   Moreover, the blade processing apparatus which concerns on 1 aspect of this invention WHEREIN: The aspect with which the said process liquid supply means supplies with the flowing water of one direction between the said drive blade and the said process electrode is preferable.

また、本発明の一態様に係るブレード加工装置において、前記切れ刃生成手段は、前記多結晶ダイヤモンドと前記加工電極との間の相対的な距離を変化させる調整手段を有する態様が好ましい。   Moreover, the blade processing apparatus which concerns on 1 aspect of this invention WHEREIN: The aspect in which the said cutting blade production | generation means has an adjustment means to change the relative distance between the said polycrystalline diamond and the said process electrode is preferable.

この態様によれば、多結晶ダイヤモンドと前記加工電極との間隔(放電ギャップ)を適正に維持することができるので安定した放電加工を行うことが可能となる。   According to this aspect, since the interval (discharge gap) between the polycrystalline diamond and the machining electrode can be properly maintained, stable electric discharge machining can be performed.

特に、多結晶ダイヤモンドの結晶粒界部分を浸食させて切れ刃を形成する場合、多結晶ダイヤモンドも不導体であるため、放電ギャップを大きくとりすぎると、ほとんど加工できない。そのため、放電ギャップは極めて小さいことが好ましく、調整手段により放電ギャップを制御することにより安定かつ効率的に放電加工を行うことができる。   In particular, when a cutting edge is formed by eroding the grain boundary portion of polycrystalline diamond, polycrystalline diamond is also a nonconductor, and therefore, if the discharge gap is made too large, it can hardly be processed. Therefore, it is preferable that the discharge gap is extremely small, and the discharge machining can be performed stably and efficiently by controlling the discharge gap by the adjusting means.

また、本発明の一態様に係るブレード加工装置において、前記電圧印加手段は、前記多結晶ダイヤモンドと前記加工電極との間の極性が交互に反転する電圧を印加する態様が好ましい。   In the blade processing apparatus according to one aspect of the present invention, it is preferable that the voltage applying unit applies a voltage in which the polarity between the polycrystalline diamond and the processing electrode is alternately reversed.

この態様によれば、多結晶ダイヤモンドと加工電極とによって形成される間隙に加工用電圧の極性を正負交互に切り替えつつ多結晶ダイヤモンドの表面を放電加工することにより、多結晶ダイヤモンドの表面に対する電極材料の付着と脱離が繰り返される。   According to this aspect, by subjecting the surface of the polycrystalline diamond to electrical discharge machining while switching the polarity of the machining voltage alternately between positive and negative in the gap formed by the polycrystalline diamond and the machining electrode, an electrode material for the surface of the polycrystalline diamond is obtained. Is repeatedly attached and detached.

特に、加工液として超純水が用いられる場合、超純水は不導体の媒質であるが、電極材料の一部が溶出することで電極材料の金属イオンが媒質(超純水)内に一部溶け込み、それが不導体である多結晶ダイヤモンド上に付着する。多結晶ダイヤモンド上でも特に結晶粒界部分は、電界集中が大きくなり、電極材料が付着しやすくなる。その後極性が変化することで結晶粒界部分に付着した電極材料が脱離し、多結晶ダイヤモンドの結晶粒界部分への電界集中効果により選択的な浸食効果が生まれる。これにより、効率的かつ局部的な放電加工が可能となる。なお、多結晶ダイヤモンドと加工電極との間の極性を交互に反転させる電圧としては、両極性パルス電圧や交流電圧がある。   In particular, when ultrapure water is used as the processing liquid, ultrapure water is a non-conductive medium, but a part of the electrode material is eluted, so that metal ions of the electrode material are contained in the medium (ultrapure water). Partially melts and deposits on polycrystalline diamond, which is a nonconductor. Even on polycrystalline diamond, especially at the grain boundary portion, the electric field concentration becomes large, and the electrode material tends to adhere. Thereafter, when the polarity changes, the electrode material adhering to the crystal grain boundary part is detached, and a selective erosion effect is produced by the electric field concentration effect on the crystal grain boundary part of the polycrystalline diamond. Thereby, efficient and local electric discharge machining becomes possible. Note that, as a voltage for alternately inverting the polarity between the polycrystalline diamond and the machining electrode, there are a bipolar pulse voltage and an AC voltage.

また、上記目的を達成するために、本発明の他の態様に係るブレード加工方法は、ワークを延性モードで加工するためにダイヤモンド砥粒を焼結した多結晶ダイヤモンドによって構成される駆動ブレードに対して加工を施すブレード加工方法であって、前記多結晶ダイヤモンドの表面を電気加工により除去して切れ刃を生成する切れ刃生成ステップを備える。   In order to achieve the above object, a blade machining method according to another aspect of the present invention is directed to a driving blade composed of polycrystalline diamond obtained by sintering diamond abrasive grains in order to machine a workpiece in a ductile mode. And a cutting edge generation step of generating a cutting edge by removing the surface of the polycrystalline diamond by electromachining.

この態様によれば、多結晶ダイヤモンドの表面の結晶粒界部分を電気加工により除去する切れ刃生成ステップを備えたので、多結晶ダイヤモンドの表面に切れ刃を生成することができる。これにより、脆性材料から構成されるワークに対しても、クラックや割れを発生させることなく、延性モードで安定して精度良く切断加工を行うことが可能となる。   According to this aspect, since the cutting edge generating step for removing the grain boundary portion on the surface of the polycrystalline diamond by electromachining is provided, the cutting edge can be generated on the surface of the polycrystalline diamond. As a result, it is possible to stably and accurately perform a cutting process in a ductile mode without causing cracks or cracks even on a workpiece made of a brittle material.

また、本発明は、以下の技術思想を含むものである。   The present invention also includes the following technical ideas.

本発明の一態様に係るダイシング装置は、ワークを切断加工するダイシング装置において、ダイヤモンド砥粒を焼結して形成されたダイヤモンド焼結体によって円盤状に構成され、前記ダイヤモンド焼結体は前記ダイヤモンド砥粒の含有量が80vol%(以下、単に「%」とも表示する。)以上であるダイシングブレードと、前記ダイシングブレードを回転させる回転機構と、前記ダイシングブレードによって前記ワークに一定の切り込み深さを与えながら、前記ワークを前記ダイシングブレードに対して相対的に移動させる移動機構と、を備える。   A dicing apparatus according to an aspect of the present invention is a dicing apparatus for cutting a workpiece, and is configured in a disk shape by a diamond sintered body formed by sintering diamond abrasive grains, and the diamond sintered body is the diamond A dicing blade having an abrasive content of 80 vol% or more (hereinafter also simply referred to as “%”), a rotating mechanism for rotating the dicing blade, and a constant cutting depth in the workpiece by the dicing blade. And a moving mechanism for moving the workpiece relative to the dicing blade.

本発明の一態様において、ダイシングブレードは、ダウンカット方向に回転しながら前記ワークに切り込みを与えることが好ましい。   In one aspect of the present invention, it is preferable that the dicing blade cuts the workpiece while rotating in the down cut direction.

なお、ダウンカット方向とは、ワークをダイシングブレードに対して相対的に移動させる際に、ダイシングブレードの切れ刃がワーク表面に切り入るような回転方向をいう。   The down cut direction refers to a rotation direction in which the cutting edge of the dicing blade cuts into the work surface when the work is moved relative to the dicing blade.

また、本発明の一態様において、前記ダイシングブレードの外周部には、前記ダイヤモンド焼結体の表面に形成された凹部からなる切れ刃(微小切刃)が周方向に沿って連続して設けられていることが好ましい。   Further, in one aspect of the present invention, a cutting edge (a minute cutting edge) made of a recess formed on the surface of the diamond sintered body is continuously provided along the circumferential direction on the outer peripheral portion of the dicing blade. It is preferable.

ダイヤモンド焼結体で構成されているために、従来のダイヤモンドより軟らかい結合材で電着されたダイヤモンド電着による材料とは全く異なる。   Since it is composed of a diamond sintered body, it is completely different from a material obtained by electrodeposition of diamond electrodeposited with a binder softer than conventional diamond.

従来の電着ダイヤモンドの場合、ダイヤモンドに比べて結合材が後退するためにダイヤモンドが突出し、結果的に平均的な水準線に対してダイヤモンド砥粒の突き出しが大きくなっていた。その結果、突き出し量が大きい砥粒部分で過大な切込み深さとなり、材料固有の臨界切込み深さを越えてクラックを及ぼしてしまう。   In the case of the conventional electrodeposited diamond, the diamond protrudes because the binding material recedes as compared with diamond, and as a result, the diamond abrasive grains protrude from the average level line. As a result, an excessive depth of cut occurs in the abrasive grain portion where the protrusion amount is large, and cracks are caused beyond the critical depth of cut inherent to the material.

それに対して本発明の場合は、ダイシングブレードはほとんどダイヤモンドで構成されており、ダイヤモンドで囲まれた凹みの部分が切れ刃となる。そのため、周りが後退して突出した砥粒が形成されることはない。その結果、過大な切込み深さとなることはなく、凹部が切れ刃として作用する。平面の基準面がダイヤモンド面であって、そのところどころに凹み部分が存在するので、基本的には凹み部分が切れ刃として加工を行うことになる。   On the other hand, in the case of the present invention, the dicing blade is almost composed of diamond, and the recessed portion surrounded by diamond becomes the cutting edge. Therefore, abrasive grains protruding around and retreating are not formed. As a result, the depth of cut does not become excessive, and the recess acts as a cutting edge. Since the flat reference surface is a diamond surface and there are concave portions in some places, basically, the concave portion is processed as a cutting edge.

このように、ダイヤモンド砥粒が全体の中で支配的に存在し、その間に拡散して残された焼結助剤が存在することで、形成される切れ刃は、ダイヤモンド砥粒の中に形成された凹みの切れ刃になる。また、この際のダイヤモンド砥粒の含有率については、後に述べるが80%以上のダイヤモンド砥粒の含有量を有して初めて、その空き部分が切れ刃として作用する。含有率が減少すると、ダイヤモンド砥粒で形成される外縁に凹みの部分が形成されるという形式ではないため、凹凸部分がほとんど同じになるか、凸部が支配的になり、相対的に突出する部分が生まれ、ワークに致命的なクラックを及ぼさない一定以下の安定した切込み深さを与える切れ刃とならない。   In this way, the diamond abrasive grains exist predominantly in the whole, and the cutting edge to be formed is formed in the diamond abrasive grains due to the presence of the sintering aid left diffused between them. It becomes the cutting edge of the dent that was made. As for the content of diamond abrasive grains at this time, as will be described later, only when the diamond abrasive grain content is 80% or more, the empty portion acts as a cutting edge. When the content decreases, the concave portion is not formed in the outer edge formed by the diamond abrasive grains, so the concave and convex portions are almost the same or the convex portion becomes dominant and relatively protrudes. The part is born and does not become a cutting edge that gives a stable cutting depth below a certain level that does not cause a fatal crack to the workpiece.

また、本発明に係るブレードは焼結ダイヤモンドで構成されていることが大きい特徴となる。焼結ダイヤモンドは、あらかじめ粒径が揃えられたダイヤモンドを敷き詰め、微量の焼結助剤を添加して、高温高圧化で製作される。焼結助剤は、ダイヤモンド砥粒内に拡散して、結果的にダイヤモンド同士を強固に結びつけることになる。   The blade according to the present invention is characterized by being composed of sintered diamond. Sintered diamond is manufactured by increasing the temperature and pressure by spreading diamonds with a uniform particle size in advance and adding a small amount of sintering aid. The sintering aid diffuses into the diamond abrasive grains, and as a result, the diamonds are strongly bonded to each other.

電着ブレードや電鋳ブレードでは、ダイヤモンド同士が結びつくのではない。ダイヤモンドがちりばめられたものを周りの金属で固めることでダイヤモンド砥粒を固める方式である。   In electrodeposition blades and electroformed blades, diamonds are not tied together. This is a method in which diamond abrasive grains are hardened by hardening diamonds with surrounding metal.

焼結の場合は、焼結助剤がダイヤモンド内に拡散することでダイヤモンド粒子同士が強固に結びつく。ダイヤモンド粒子同士を結合することによってダイヤモンドの特性を生かすことができる。ダイヤモンドの剛性、硬度、熱伝導などにおいて、ダイヤモンド含有量が多ければ、ほぼダイヤモンドに近い物理物性を生かすことが可能になる。これはダイヤモンド同士を結合させることによる。   In the case of sintering, the diamond particles are firmly connected to each other as the sintering aid diffuses into the diamond. The diamond characteristics can be utilized by bonding the diamond particles together. If the diamond content is large in the rigidity, hardness, heat conduction, etc. of diamond, it becomes possible to make use of physical properties almost similar to diamond. This is because diamonds are bonded together.

電鋳ブレードなどの他の製法と比較して、高温高圧化で焼成されて製作されることで、ダイヤモンド同士が結びつく。こうした焼結ダイヤモンドは、例えばGE社のコンパックスダイヤモンド(商標)などがこれに相当する。コンパックスダイヤモンドは、単結晶で構成される微粒子同士を焼結助剤で結合させている。   Compared with other manufacturing methods such as electroforming blades, diamonds are connected by being fired at a high temperature and high pressure. Such a sintered diamond corresponds to, for example, Compax Diamond (trademark) manufactured by GE. Compaq diamond combines fine particles composed of single crystals with a sintering aid.

ダイヤモンドの含有量でいえば、天然ダイヤモンドや人工ダイヤモンドなども当然ながらダイヤモンド含有量は多く、強固なダイヤモンドとして存在する。こうした単結晶ダイヤモンドは、脱落する際にはへきかい面に沿って割れを起こしやすい。例えば、すべてのブレードを単結晶ダイヤモンドにした場合、円盤状に成形したとしても、ある方向にへきかい面があるとへきかい面から二つに割れてしまうこともある。加工の進行によってダイヤモンドが摩耗する場合にも、へきかい面に沿った面方位に依存して摩耗が起こるという問題もある。   Speaking of the diamond content, natural diamond and artificial diamond naturally have a high diamond content and exist as strong diamonds. Such single crystal diamonds are liable to crack along the rough face when falling off. For example, when all the blades are made of single crystal diamond, even if the blade is formed into a disk shape, if there is a cut surface in a certain direction, it may break into two from the cut surface. Even when diamond wears due to the progress of processing, there is also a problem that wear occurs depending on the plane orientation along the cleavage plane.

単結晶ダイヤモンドの場合、ダイヤモンドが摩耗する過程で、どのような単位で摩耗させていくのか、材料内での摩耗過程を厳密に制御することはできない。   In the case of single crystal diamond, it is impossible to precisely control the wear process in the material, in what units the diamond is worn.

一方、同様にDLC(ダイヤモンドライクカーボン)のようにCVDで気相成長して製作された部材も多結晶体とされるが、結晶粒界の大きさを精度よく制御することができない。そのため、粒界から摩耗する際にも、どの程度均一に摩耗させるか設定することはできず、加工によって摩耗し脱落する結晶単位や粒界の単位を厳密に制御することはできない。よって、時として大きく欠損したり、一部の欠陥に過剰な応力が入って大きく割れたりといったことが起こりうる。   On the other hand, a member produced by vapor phase growth by CVD like DLC (diamond-like carbon) is also a polycrystal, but the size of the crystal grain boundary cannot be accurately controlled. For this reason, it is impossible to set the degree of uniform wear even when worn from the grain boundary, and it is not possible to strictly control the crystal units and grain boundary units that are worn away by processing. Therefore, it may happen that a large defect is occasionally generated, or that some defects are excessively stressed and cracked greatly.

それに対して、ダイヤモンド微粒子同士を高温高圧化で焼成したPCD(Polycrystalline Diamond)においては、DLCなどと同様に多結晶ダイヤモンドとされるが、その結晶構成は全く異なる。微粒子同士を焼成したPCDは、ダイヤモンド微粒子自体は単結晶体であり、非常に硬度の高い完全な結晶体である。PCDは、その単結晶体同士を結合させるために、焼結助剤を混ぜて単結晶同士を結びつけている。その際、結合部分は完全に方位は揃わないため、全体としては単結晶ではなく多結晶体として結合する形になる。そのため、摩耗過程でも結晶方位依存性は存在せず、どの方向であっても一定の大きい強度を有する。   On the other hand, PCD (Polycrystalline Diamond) obtained by firing diamond fine particles at high temperature and high pressure is polycrystalline diamond like DLC, but the crystal structure is completely different. In PCD obtained by firing fine particles, the diamond fine particles themselves are single crystals, and are complete crystals with very high hardness. In PCD, in order to bond single crystals, single crystals are combined by mixing a sintering aid. At that time, since the bonding portions are not completely aligned, the whole is bonded not as a single crystal but as a polycrystal. Therefore, there is no crystal orientation dependency even in the wear process, and it has a certain large strength in any direction.

以上から、PCDの場合は、すべての構成は、完全な単結晶ではないため多結晶ではあるが、大きさが揃った微小な単結晶が密に集合した状態での多結晶体である。   From the above, in the case of PCD, all structures are polycrystalline because they are not perfect single crystals, but are polycrystalline bodies in which minute single crystals having uniform sizes are densely assembled.

こうした構成により加工における摩耗過程において、外周の切れ刃の状態及び外周切れ刃のピッチ単位の制御の点で、精度よく初期の状態を維持することができる。ダイシングによって摩耗していく過程で、単結晶そのものが割れることよりも、単結晶と単結晶とをつなぐ部分が硬度や強度的にも相対的に弱いので、その粒界部分から結合がきれて脱落していく。   With this configuration, the initial state can be maintained with high accuracy in terms of the state of the outer peripheral cutting edge and the pitch unit of the outer peripheral cutting edge during the wear process in machining. In the process of abrasion due to dicing, the portion connecting the single crystal and the single crystal is relatively weak in terms of hardness and strength rather than cracking the single crystal itself, so the bond is broken from the grain boundary portion and falls off I will do it.

PCDにおいては、切れ刃を形成する上で、単結晶の間にある結晶粒界に沿って摩耗していくので、自然に等間隔な切れ刃が設定されることになる。こうしてできた凹凸はすべて切れ刃になる。また、等間隔に存在する自然な凹凸の切れ刃の間にも、粒子の粒界による凹凸の切れ刃も存在し、これらすべてがダイヤモンドで構成されるため切れ刃として存在する。   In PCD, when the cutting edges are formed, they are worn along the crystal grain boundaries between the single crystals, so that the cutting edges are set at regular intervals. All the irregularities thus formed become cutting edges. In addition, there are also irregular cutting edges due to grain boundaries between natural irregular cutting edges that exist at equal intervals, and all of these are constituted by diamond, and therefore exist as cutting edges.

このように本発明に係るブレードがPCDによる構成であることと、円盤形状であることとも相まって、特に効果を発揮する。円盤状の外周に切れ刃が存在し、それが加工点に順次作用する形で加工点に到達する。切れ刃は、加工中に絶えず加工点にあるわけではなく、回転しながら極部分円弧だけで加工に寄与するため、加工と冷却が繰り返されるため先端部が過剰に過熱されることは無い。その結果、ダイヤモンドが熱化学的に反応することなくなり安定して加工に寄与することになる。   As described above, the blade according to the present invention is particularly effective in combination with the PCD configuration and the disk shape. A cutting edge exists on the outer periphery of the disk shape, and reaches the machining point in such a manner that it sequentially acts on the machining point. The cutting edge does not always exist at the machining point during machining, and contributes to machining only by the pole arc while rotating. Therefore, since the machining and cooling are repeated, the tip portion is not excessively heated. As a result, diamond does not react thermochemically and contributes to processing stably.

次に、等間隔な切れ刃の形成は、後に述べる本発明の課題である延性モードダイシングには不可欠な要素となる。すなわち、延性モードダイシングでは、後にも述べるように一つの切れ刃が材料に与える切込み深さが重要となり、また一つの切れ刃がワークに与える切込み深さは、「ブレード外周部の切れ刃間隔」が、必要要素にかかわってくる。この点の一つの刃がワークに与える臨界切込み深さと切れ刃間隔の関係は後に記すが、一つの刃の臨界切込み深さを規定するためには、安定した切れ刃間隔の設定が必須となる。この切れ刃間隔を精度よく設定する上で、粒径が揃った単結晶砥粒同士を焼結させて結合したPCDが好適となるのである。   Next, the formation of equally spaced cutting edges is an indispensable element for ductile mode dicing, which is the subject of the present invention described later. That is, in the ductile mode dicing, as will be described later, the cutting depth given to the material by one cutting edge is important, and the cutting depth given to the workpiece by one cutting edge is the "cutting edge interval on the outer periphery of the blade" However, it is concerned with the necessary elements. The relationship between the critical depth of cut and the cutting edge interval given to a workpiece by one blade at this point will be described later, but in order to define the critical cutting depth of one blade, it is essential to set a stable cutting edge interval. . In order to set the interval between the cutting edges with high accuracy, PCD in which single crystal abrasive grains having a uniform particle size are sintered and bonded together is suitable.

なお、補足的として、本発明の「等間隔な切れ刃の形成」において、本発明におけるPCD素材におけるダイヤモンド砥粒配置を行ったブレードと、一般的な他の事例におけるダイヤモンド砥粒の配置を行った従来ブレードとの違いを述べる。   As a supplementary note, in the “formation of equally spaced cutting edges” of the present invention, the arrangement of the diamond abrasive grains in the PCD material in the present invention and the arrangement of diamond abrasive grains in other general cases are performed. Differences from conventional blades are described.

電鋳ブレードにおいては、砥粒の含有率は少ない。特開2010-005778号公報などにおいても、砥粒層の中に占めるダイヤモンド砥粒の含有率は10%程度である。よって、砥粒含有率が70%を超えるような設定はまずない。そのため、各砥粒は疎らに存在する。ある程度均一に配置するが、一つの砥粒の十分な突き出しを確保するためには砥粒間隔も大きい。   In an electroformed blade, the content of abrasive grains is small. Also in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-005778 and the like, the content of diamond abrasive grains in the abrasive layer is about 10%. Therefore, it is unlikely that the abrasive content will exceed 70%. Therefore, each abrasive grain exists sparsely. Although it arrange | positions to some extent uniformly, in order to ensure sufficient protrusion of one abrasive grain, an abrasive grain space | interval is also large.

特許3308246号では、希土類磁石切断用のダイシングブレードが記載され、ダイヤモンド及び/又はCBNの複合焼結体によって形成されるとしている。ダイヤモンドまたはCBNの含有量は、1〜70vol%としており、より好ましくは5〜50%としている。ダイヤモンド含有量が70%を超えると、反り・曲がりの点で問題ないが、衝撃に対して弱くなり破損しやすいとしている。   Japanese Patent No. 3308246 describes a dicing blade for cutting rare earth magnets, which is formed of a composite sintered body of diamond and / or CBN. The content of diamond or CBN is 1 to 70 vol%, more preferably 5 to 50%. When the diamond content exceeds 70%, there is no problem in terms of warping and bending, but it is weak against impact and easily broken.

特許4714453号においても、セラミックス、金属、ガラスなどの複合材料に対して切断、溝入れ加工する工具を開示している。ダイヤモンドを焼成して作製する工具において、砥粒は焼成対中に3.5〜60vol%含有すると記載されている。ここでの技術課題はボンド材が高弾性率、高硬度であっても砥粒の保持力が高いことであり、記載の構成とすれば常に十分な砥粒の突き出しが維持できるとしている。「砥粒の突き出し」を十分に保つことで自生発刃を効果的に維持して高速度加工を可能とすることが記載されている。   Japanese Patent No. 4714453 also discloses a tool for cutting and grooving composite materials such as ceramics, metal, and glass. In a tool produced by firing diamond, it is described that abrasive grains are contained in an amount of 3.5 to 60 vol% in the firing pair. The technical problem here is that the holding power of the abrasive grains is high even if the bond material has a high elastic modulus and high hardness, and it is said that sufficient protrusion of the abrasive grains can always be maintained with the described configuration. It is described that by sufficiently maintaining “abrasive grain protrusion”, the self-generated blade can be effectively maintained to enable high-speed machining.

このように従来事例を考慮すると、電鋳ブレードにおいても、ダイヤモンド焼結体のブレードにおいても、砥粒の隙間を敷き詰めるということはしていない。また、敷き詰められた砥粒の隙間を切れ刃にするという考え方も存在しない。本発明において、延性モードで加工するためには、後に数式でも述べるが、一つの切れ刃が与える臨界切込み深さが重要となり、その切込み深さを一定以下に保つためには、切れ刃の間隔が重要になる。また、切れ刃も大きく孤立して突き出す砥粒を作るのではなく、ダイヤモンドを敷き詰めて、敷き詰めた凹みの部分を利用して等間隔の切れ刃を形成する。   In this way, considering the conventional case, neither the electroforming blade nor the diamond sintered body blade is filled with a gap between the abrasive grains. Moreover, there is no idea that the gap between the spread abrasive grains is a cutting edge. In the present invention, in order to work in the ductile mode, as will be described later, a critical cutting depth given by one cutting edge is important, and in order to keep the cutting depth below a certain level, the interval between cutting edges Becomes important. In addition, the cutting blades are not made of isolated and protruding abrasive grains, but diamonds are laid down to form equally spaced cutting edges using the laid recessed portions.

図22A及び22Bにダイヤモンド砥粒含有率に応じた砥粒間隔の様子を模式的に示す。一定した砥粒間隔で過剰な切込みを与えない切れ刃を形成するためには、ダイヤモンドを密接に敷き詰めた上、一部の砥粒が連続的に除去されて荒らされていくことが必要となる。そのためには、敷き詰めるために少なくとも70%以上のダイヤモンド砥粒含有率は最低でも必要となる。その上で一部のダイヤモンドを除去していかなければならない。80%以上のダイヤモンド砥粒の含有量で焼結すれば、図22Aのように少なくとも空間的に隙間なくダイヤモンドが敷き詰められた状態を形成でき、そこから、砥粒自体を除去しながら荒らすことで、自然に等間隔の切れ刃を有するブレードを形成できるようになる。また、そうしてできた凹凸はすべて切れ刃として作用する。   22A and 22B schematically show the state of the abrasive grain spacing according to the diamond abrasive grain content. In order to form a cutting edge that does not give excessive cutting at a constant abrasive grain interval, it is necessary to spread diamonds closely and remove some abrasive grains continuously and roughen them. . For that purpose, at least 70% or more of the diamond abrasive grain content is required for spreading. On top of that, some diamond must be removed. Sintering with a diamond abrasive content of 80% or more can form a state in which diamonds are spread at least spatially without gaps as shown in FIG. 22A. Naturally, it becomes possible to form a blade having cutting edges at equal intervals. In addition, all the irregularities thus formed act as cutting edges.

以上から、等間隔の切れ刃を形成するためには、高密度に砥粒を敷き詰めた上で高温高圧化で焼成された材料で構成する必要がある。   From the above, in order to form equally spaced cutting edges, it is necessary to use a material fired at a high temperature and high pressure after laying abrasive grains at a high density.

なお、図22Bのようにダイヤモンド砥粒の含有率が70%以下の場合、等間隔の切れ刃を恣意的に形成することは難しくなる。これは、含有率が70%以下では、ダイヤモンド砥粒がリッチな部分とそうでない部分がどうしても生まれてしまい、ダイヤモンド砥粒がまばらな部分には、その中に孤立した砥粒の存在によって、切れ刃の間隔が大きくなってしまう可能性があるからである。切れ刃の間隔が大きい場合、または、まばらな部分があって、例えばダイヤモンド砥粒が一つだけ大きく突き出している場合は、厳密な突き出し量を設定できず、ワークに対して致命的なクラックを及ぼす切込み深さを与えることになる。   In addition, when the content rate of a diamond abrasive grain is 70% or less like FIG. 22B, it becomes difficult to form an equal-interval cutting edge arbitrarily. This is because when the content is less than 70%, a portion where diamond abrasive grains are rich and a portion where diamond abrasive grains are not inevitably are born, and a portion where diamond abrasive grains are sparse is cut off due to the presence of isolated abrasive grains therein. This is because the distance between the blades may increase. If the distance between the cutting edges is large, or there are sparse parts, for example, if only one diamond abrasive grain protrudes greatly, the exact protrusion amount cannot be set and a fatal crack to the workpiece will occur. The depth of cut will be given.

先に示された特許4714453号では、十分な砥粒の突き出しの下で、高速度加工を行う課題を解決するため、ダイヤモンド砥粒の含有率が70%以下とすることが好ましい。しかし、本発明では、延性モードでクラックフリーのダイシングを行うことが課題である。そのため、砥粒の間の凹みの部分を切れ刃として作用させるとともに、切れ刃の間隔を一定間隔に保つために、ダイヤモンド含有率は最低でも70%以上ある方がよく、理想的には80%以上あることが望ましい。   In the above-mentioned Japanese Patent No. 4714453, it is preferable that the content of diamond abrasive grains be 70% or less in order to solve the problem of performing high-speed machining under sufficient abrasive grain protrusion. However, the subject of the present invention is to perform crack-free dicing in the ductile mode. Therefore, in order to make the dent portion between the abrasive grains act as a cutting edge and keep the interval between the cutting edges constant, the diamond content should be at least 70%, ideally 80%. It is desirable that there be more.

また、この場合のブレードは単にカッターのように鋭い刃で切断するものではない。すなわち先端を鋭利な刃で製作し、挟みの様な原理でカットするものではない。削りながらワークを除去して溝を入れていく必要がある。継続的に切り屑を排出しながら次の刃を材料内に切込み、それを連続的に行う必要がある。よって、単に先端は鋭利であればよいのではなく、微小な切れ刃が必要となる。   Further, the blade in this case is not simply cut with a sharp blade like a cutter. In other words, the tip is not manufactured with a sharp blade and cut on the principle of pinching. It is necessary to remove the workpiece while cutting and make a groove. It is necessary to continuously cut the next blade into the material while discharging chips continuously. Therefore, it is not necessary for the tip to be sharp, but a fine cutting edge is required.

こうした密にダイヤモンドが詰まった構成の場合、切れ刃部分は粒界部分のみならず、外周部分の自然な粗さによっても一定の切れ刃間隔が形成される。こうした切れ刃間隔は後に具体的な間隔を持つ事例を示すが、ダイヤモンド粒径と切れ刃間隔とは、全く異なるサイズになることもある。   In the case of such a structure in which diamond is closely packed, a constant cutting edge interval is formed not only by the grain boundary part but also by the natural roughness of the outer peripheral part. Such a cutting edge interval will be shown later as a specific example, but the diamond particle size and the cutting edge interval may be quite different.

こうしたダイヤモンド粒径と異なる切れ刃間隔を持つ場合では、通常の電鋳式のブレードとは切れ刃の考え方が異なってくる。すなわち、従来ブレードではダイヤモンドは結合材に埋め込まれて存在しているため、個々のダイヤモンド同士は独立して存在することになり、従って、切れ刃の大きさは、ダイヤモンド粒径と同一になる。すなわち、一つのダイヤモンドが一つの切れ刃を形成する。こうした構成では自生発刃の単位は、一つ一つのダイヤモンドであり、すなわち一つ一つの切れ刃に相当する。切れ刃の単位と自生発刃の単位は変わらない。例えば、ある程度ワークへの引っ掛かりを必要とする場合、切込みが必要となるため切れ刃も大きくする必要があるが、その分自生発刃は砥粒そのものが脱落するため自生発刃する単位も大きくなってしまい、その分寿命が極めて短くなる。   In the case of having a cutting edge interval different from the diamond particle size, the concept of the cutting edge differs from that of a normal electroformed blade. That is, in the conventional blade, since diamond is embedded in the binder, each diamond exists independently, and therefore the size of the cutting edge is the same as the diamond particle size. That is, one diamond forms one cutting edge. In such a configuration, the unit of the self-generated blade is each diamond, that is, corresponds to each cutting edge. The unit of cutting edge and the unit of self-generated blade do not change. For example, when it is necessary to catch on the workpiece to some extent, it is necessary to make the cutting edge larger because the cutting is necessary. However, the self-generated blade also increases the unit of self-generated blade because the abrasive grains fall off accordingly. As a result, the life is extremely shortened.

以上から、従来の電鋳ブレードなどにおいては砥粒の大きさと切れ刃の大きさが同じになることが切れ刃の状態を保つための制約になってしまう。   From the above, in conventional electroformed blades and the like, the size of the abrasive grains and the size of the cutting edge are the same as the restriction for maintaining the state of the cutting edge.

それに対して、本発明の焼結ダイヤモンドを利用したブレードの場合、小さいダイヤモンド同士が結合している。ダイヤモンド同士を結合して構成される焼結ダイヤモンドのブレードの外周部にはダイヤモンド粒子よりも大きい切れ刃が形成される。切れ刃の単位と比較して、焼結体を構成する一つ一つの砥粒であるダイヤモンドの粒径は1μ程度と非常に小さい。   On the other hand, in the case of the blade using the sintered diamond of the present invention, small diamonds are bonded to each other. A cutting edge larger than the diamond particle is formed on the outer periphery of a sintered diamond blade formed by bonding diamonds together. Compared to the unit of the cutting edge, the particle diameter of diamond, which is each abrasive grain constituting the sintered body, is as small as about 1 μm.

本発明に係るブレードを使用する場合、加工に伴って一つ一つのダイヤモンドが脱落するが、切れ刃全体が脱落することはない。また、脱落する際も電鋳ブレードのように一つの切れ刃を構成する砥粒が抜け落ちるのではなく、ダイヤモンド同士が結合している部分の中で、一部のダイヤモンドが欠落して落ちることになる。   When using the blade according to the present invention, each diamond falls off during processing, but the entire cutting edge does not fall off. Also, when falling off, the abrasive grains constituting one cutting edge like an electroformed blade do not fall off, but in the part where diamonds are bonded, some diamonds are missing and fall off Become.

その結果、自生発刃する過程において、本発明の場合、切れ刃の大きさよりも小さい領域でダイヤモンドが摩滅によって剥がれ落ち、切れ刃自体の大きさは大きく変化することはない。一つの切れ刃内で、極微小に部分的に剥がれ落ちながらダイシングが進行する形となる。その結果、切れ刃の大きさ自体が変化することはなく、その一方で、切れ刃全体が摩滅で切れ味が悪くなっていくこともない。小さく部分的に自生しながら、一つの切れ刃あたりの最大切込み深さは一定以内に保たれる。結果として、延性モード加工を持続させることができ、安定した切れ味を両立することが可能となるのである。   As a result, in the process of self-generated blades, in the case of the present invention, diamond is peeled off by wear in a region smaller than the size of the cutting edge, and the size of the cutting edge itself does not change greatly. Within one cutting edge, dicing progresses while peeling off very finely. As a result, the size of the cutting edge itself does not change, and on the other hand, the entire cutting edge is not worn out and the sharpness does not deteriorate. The maximum depth of cut per cutting edge is kept within a certain range while being small and partially self-generated. As a result, it is possible to maintain the ductility mode processing and achieve both stable sharpness.

また、別の捉え方をするならば、従来の結合材、例えばニッケルなどで電着して砥粒を固めたドレッサーの場合、一つの砥粒が脱落すると、その脱落した部分は穴になるため、切れ刃はなくなり、その部分に相当する加工性はなくなってしまう。そのため、加工性を維持するためには、次の切れ刃を突き出しやすくするために、結合材を速く摩耗させて次の砥粒が突き出すように設計しないといけない。   In another way, in the case of a dresser in which abrasive particles are hardened by electrodeposition with a conventional binder, such as nickel, if one abrasive grain falls off, the removed part becomes a hole. The cutting edge disappears, and the workability corresponding to that portion is lost. Therefore, in order to maintain workability, in order to make the next cutting edge easy to protrude, it must be designed so that the next abrasive grain protrudes by quickly wearing the binder.

それに対して、本発明の構成では、ダイヤモンドが欠落した部分は、小さい凹みとなり、その凹み部分も別のダイヤモンド砥粒に囲まれた領域として大きい切れ刃内に存在する微小切れ刃として存在し、ワークに食い込むきっかけとなる微小粗さを構成する。すなわち、ダイヤモンド欠落部分がそのまま次の切れ刃になるという点で全く従来構成とは自生発刃の考え方が異なるのである。   On the other hand, in the configuration of the present invention, the part where the diamond is missing becomes a small dent, and the dent part also exists as a fine cutting edge existing in a large cutting edge as a region surrounded by another diamond abrasive grain, Constructs a micro roughness that triggers the work. That is, the idea of the self-generated blade is completely different from the conventional configuration in that the diamond missing portion becomes the next cutting edge as it is.

このような切れ刃の考え方、間隔及び一つの切れ刃が切り込む臨界切込み深さは、ダイシングにおける設定条件として、切れ刃を外周に要するブレードで一定のブレードの切込みを設定して、その切込みの設定に見合ったワークに対する送り速度で送る必要がある。よって、表面形状にそって一定切込みで一定送りでブレードを動作させる装置が前提となる。ワークが平面の場合、加工対象であるワーク表面に平行に一定切込みを設定してブレードを相対的に送る必要がある。   The concept of the cutting edge, the interval, and the critical cutting depth at which one cutting edge cuts are set as dicing conditions by setting a constant blade cutting with a blade that requires a cutting edge on the outer periphery. It is necessary to feed at a feed rate suitable for the workpiece. Therefore, a premise is an apparatus that operates the blade at a constant feed with a constant cut along the surface shape. When the workpiece is a flat surface, it is necessary to set a constant cut parallel to the workpiece surface to be processed and relatively feed the blade.

次に、円盤状のブレードを回転させることによって、それぞれの外周端部の切れ刃が加工点でワークの除去加工を行った後、そのまま空を切る形になって、ブレードが自然に冷却される。特に、ワークに接触する部分はごく一部であるから、ほとんどが空を切る形になって冷却されることになる。   Next, by rotating the disk-shaped blades, the cutting edges at the respective outer peripheral ends are subjected to workpiece removal processing at the processing points, and then the shape is cut as it is, so that the blades are naturally cooled. . In particular, since only a small part is in contact with the workpiece, most of the part is cooled in the form of cutting the sky.

切削などの場合、切れ刃が絶えずワークと接触し続けて、切れ刃部分が摩擦によって熱を持ち、ダイヤモンドであっても熱化学的に摩滅していくことがあるが、ワーク表面に対して円盤状ブレードを立ててワークに切り込むことにより、熱的な影響によるダイヤモンドの摩滅を大きく回避することができる。   In the case of cutting, the cutting edge keeps in contact with the workpiece. The cutting edge has heat due to friction, and even diamond may be worn away thermochemically. By cutting the blade into a workpiece while standing up, the diamond wear due to thermal influence can be largely avoided.

また、本発明の一態様において、前記ダイヤモンド焼結体は、軟質金属の焼結助剤を用いて前記ダイヤモンド砥粒を焼結したものであることが好ましい。   In one aspect of the present invention, the diamond sintered body is preferably obtained by sintering the diamond abrasive grains using a soft metal sintering aid.

軟質金属を焼結助剤にすることで、ブレードが導電性になる。ブレードが導電性ではない場合、ブレード外周端部の外径を正確に見積もることは難しく、さらにスピンドルに取り付けることによる取り付け誤差などを考慮すると、ワークに対するブレード先端位置を正確に見積もることは難しい。   By using a soft metal as a sintering aid, the blade becomes conductive. When the blade is not conductive, it is difficult to accurately estimate the outer diameter of the outer peripheral edge of the blade, and it is difficult to accurately estimate the position of the blade tip with respect to the workpiece in consideration of an attachment error due to attachment to the spindle.

そこで、ブレードは導電性のブレードを使用すると共に、導電性のブレードと基準となる平面状基板をチャックするチャック板とに導通を取っておき、導電性ブレードがチャック板に接触した時点で導通することでブレードとチャック板の相対高さを見つけることができる。   Therefore, the blade uses a conductive blade, and keeps conduction between the conductive blade and the chuck plate that chucks the reference planar substrate, and when the conductive blade comes into contact with the chuck plate, The relative height of the blade and chuck plate can be found.

また、本発明の一態様において、前記凹部は、前記ダイヤモンド焼結体を摩耗ないしはドレッシング処理することによって形成された凹部によって構成されることが好ましい。   In one embodiment of the present invention, the concave portion is preferably constituted by a concave portion formed by wearing or dressing the diamond sintered body.

また、本発明の一態様において、前記ダイヤモンド砥粒の平均粒子径は25μm以下であることが好ましい。   In one embodiment of the present invention, the diamond abrasive grains preferably have an average particle size of 25 μm or less.

ここで、先に示した特許3308246号では、希土類磁石切断用ダイヤモンドブレードが記載されているが、ダイヤモンド含有率は1〜70vol%で、ダイヤモンドの平均粒径は1〜100μmであることが望ましいとしている。また、実施例1においては、ダイヤモンドの平均粒径は150μmとしている。これは、曲がり反りが少なくて芯金の耐摩耗性を向上させることを目的としている。   Here, in the above-mentioned Patent No. 3308246, a diamond blade for cutting rare earth magnets is described, but it is desirable that the diamond content is 1 to 70 vol% and the average particle diameter of diamond is 1 to 100 μm. Yes. In Example 1, the average particle size of diamond is 150 μm. This is intended to improve the wear resistance of the cored bar with less warping.

また、同じく特許3892204号のブレードでは、ダイヤモンドの粒子径は、平均粒径が10〜100μmで有効であるが、より望ましくは40〜100μmの平均粒径としている。   Similarly, in the blade of Japanese Patent No. 3892204, the average particle size of diamond is effective when the average particle size is 10 to 100 μm, but more preferably the average particle size is 40 to 100 μm.

特開2003-326466では、セラミックスやガラス、樹脂や金属をダイシングするブレードであるが、平均粒径が0.1μm〜300μmがよいとしている。   In Japanese Patent Laid-Open No. 2003-326466, a blade for dicing ceramics, glass, resin, or metal is used, and the average particle size is preferably 0.1 μm to 300 μm.

このように、従来のブレードでは、比較的大きいサイズのダイヤモンド粒径が適当としている。   Thus, in the conventional blade, a relatively large diamond particle size is appropriate.

本発明においては、ダイヤモンド砥粒の平均粒径は、ダイヤモンド含有量とも相まって、25μm以下である必要がある。   In the present invention, the average particle diameter of the diamond abrasive grains needs to be 25 μm or less in combination with the diamond content.

25μm以上の場合、ダイヤモンド同士が接触する面積割合は格段に減り、その分一部は焼結することで結びつくものの大多数部分は焼結助剤がなく、空間となってしまう。   In the case of 25 μm or more, the area ratio where diamonds come into contact with each other is remarkably reduced, and a part of the area is connected by sintering.

ブレードの厚み方向は、最低でも厚み方向に微粒子が2個から3個分の存在する幅がないと、各砥粒同士を相互に結び付けた強固なブレード自体を形成することはできない。25μm以上の微粒子で構成することになると、厚み方向は最低でも50μm以上は必要となる。しかし、厚み方向で50μmより分厚いブレードは、存在する切れ刃の直線性から、一つの刃が切り込む最大切込み深さは、例えばSiCなどにおいては0.1μmのDc値より大きくなってしまう。よって、微小に延性モード加工にならない可能性があり、理想的な延性モードの加工は難しくなり、原理的に脆性破壊を起こしてしまう確率が非常に大きくなる。この点は後ほど詳細に説明する。   In the blade thickness direction, if there is at least a width in which two to three fine particles exist in the thickness direction, it is impossible to form a strong blade itself in which abrasive grains are connected to each other. If it is composed of fine particles of 25 μm or more, the thickness direction must be at least 50 μm. However, in the case of a blade thicker than 50 μm in the thickness direction, the maximum cutting depth that one blade cuts is larger than the Dc value of 0.1 μm in SiC or the like because of the linearity of the existing cutting blade. Therefore, there is a possibility that the ductile mode processing may not be performed minutely, and it is difficult to process the ideal ductile mode, and the probability of causing brittle fracture in principle becomes very large. This point will be described in detail later.

よって、ダイヤモンドの粒径は25μm以下とすることが望ましい。ただし、最小粒径については、現状0.3〜0.5μm程度までの微粒ダイヤモンドについて試しているが、それ以下の超微粒ダイヤモンドについては不明である。   Therefore, it is desirable that the diamond particle size be 25 μm or less. However, as for the minimum particle size, the present diamond has been tried with a fine diamond of about 0.3 to 0.5 μm, but the ultrafine diamond with a particle size of less than that is unknown.

また、本発明の一態様において、前記ダイシングブレードの外周部は、前記外周部の内側部分よりも薄く構成されていることが好ましく、前記ダイシングブレードの外周部の厚さは50μm以下であることがより好ましい。   In the aspect of the invention, it is preferable that the outer peripheral portion of the dicing blade is configured to be thinner than the inner portion of the outer peripheral portion, and the thickness of the outer peripheral portion of the dicing blade is 50 μm or less. More preferred.

ここで、ダイシングブレードの外周部とは、ワーク内に入り込む部分の幅をいう。ワークに入り込む部分は、延性モードダイシングの場合、ワーク厚みより、ブレード幅が大きいとワークを割ってしまうことがある。これについては後ほど詳述する。   Here, the outer peripheral portion of the dicing blade refers to the width of the portion entering the work. In the case of ductile mode dicing, the part entering the work may break the work if the blade width is larger than the work thickness. This will be described in detail later.

また、本発明の一態様において、前記回転機構には、前記ダイシングブレードを回転させる回転軸に垂直な金属製のフランジ面が設けられ、前記ダイシングブレードは、片側面に基準平面部を備え、前記基準平面部を前記フランジ面に当接させた状態で前記回転軸に固定されることが好ましい。この態様において、前記ダイシングブレードの基準平面部は、前記回転軸を中心とする環状に構成されていることがより好ましい。   Also, in one aspect of the present invention, the rotating mechanism is provided with a metal flange surface perpendicular to a rotating shaft for rotating the dicing blade, and the dicing blade includes a reference plane portion on one side surface, It is preferable that the reference flat portion is fixed to the rotating shaft in a state where the reference flat portion is in contact with the flange surface. In this aspect, it is more preferable that the reference plane portion of the dicing blade is formed in an annular shape centering on the rotation axis.

本発明の他の態様に係るダイシング装置は、ワークを切断加工するダイシング装置において、ダイヤモンド砥粒を焼結して形成されたダイヤモンド焼結体によって円盤状に構成され、前記ダイヤモンド焼結体は前記ダイヤモンド砥粒の含有量が80vol%以上であるダイシングブレードと、前記ダイシングブレードを回転させる回転機構と、前記ダイシングブレードによって前記ワークに一定の切り込み深さを与えて、前記ダイシングブレードに微粒子を与えながら、前記ワークを前記ダイシングブレードに対して相対的に移動させる移動機構と、を備える。   A dicing apparatus according to another aspect of the present invention is a dicing apparatus for cutting a workpiece, and is configured in a disk shape by a diamond sintered body formed by sintering diamond abrasive grains. A dicing blade having a diamond abrasive content of 80 vol% or more, a rotating mechanism for rotating the dicing blade, and giving a constant cutting depth to the workpiece by the dicing blade to give fine particles to the dicing blade And a moving mechanism for moving the work relative to the dicing blade.

本発明の更に他の態様に係るダイシング方法は、ワークを切断加工するダイシング方法において、ダイヤモンド砥粒を焼結して形成されたダイヤモンド焼結体によって円盤状に構成され、前記ダイヤモンド焼結体は前記ダイヤモンド砥粒の含有量が80vol%以上であるダイシングブレードを回転させながら、前記ワークに一定の切り込み深さを与える工程と、前記ダイシングブレードによって前記ワークに一定の切り込み深さが与えられた状態で、前記ワークを前記ダイシングブレードに対して相対的に移動させる工程と、を含む。   A dicing method according to still another aspect of the present invention is a dicing method for cutting a workpiece, wherein the diamond sintered body is constituted by a diamond sintered body formed by sintering diamond abrasive grains, and the diamond sintered body is A step of giving a constant cutting depth to the workpiece while rotating a dicing blade having a diamond abrasive content of 80 vol% or more, and a state where a constant cutting depth is given to the workpiece by the dicing blade And moving the workpiece relative to the dicing blade.

本発明の更に他の態様において、ダイシングブレードは、ダウンカット方向に回転しながら前記ワークに切り込みを与えることが好ましい。   In still another aspect of the present invention, it is preferable that the dicing blade cuts the workpiece while rotating in the down cut direction.

また、本発明の更に他の態様において、前記ダイシングブレードの外周部には、前記ダイヤモンド焼結体の表面に形成された凹部(微小切刃)が周方向に沿って連続して設けられていることが好ましい。   In still another aspect of the present invention, a concave portion (a fine cutting edge) formed on the surface of the diamond sintered body is continuously provided along the circumferential direction on the outer peripheral portion of the dicing blade. It is preferable.

また、本発明の更に他の態様において、前記ダイヤモンド焼結体は、軟質金属の焼結助剤を用いて前記ダイヤモンド砥粒を焼結したものであることが好ましい。   In still another aspect of the present invention, it is preferable that the diamond sintered body is obtained by sintering the diamond abrasive grains using a soft metal sintering aid.

また、本発明の更に他の態様において、前記ダイヤモンド砥粒の平均粒子径は25μm以下であることが好ましい。   In still another aspect of the present invention, the diamond abrasive grains preferably have an average particle size of 25 μm or less.

また、本発明の更に他の態様において、前記ダイシングブレードの外周部は、前記外周部の内側部分よりも薄く構成されていることが好ましく、前記ダイシングブレードの外周部の厚さは50μm以下であることがより好ましい。   In still another aspect of the present invention, the outer peripheral portion of the dicing blade is preferably thinner than the inner portion of the outer peripheral portion, and the thickness of the outer peripheral portion of the dicing blade is 50 μm or less. It is more preferable.

また、本発明の更に他の態様において、前記ダイシングブレードを回転させる回転軸に垂直な金属製のフランジ面が設けられ、前記ダイシングブレードは、片側面に基準平面部を備え、前記基準平面部を前記フランジ面に当接させた状態で前記回転軸に固定されることが好ましい。この態様において、前記ダイシングブレードの基準平面部は、前記回転軸を中心とする環状に構成されていることがより好ましい。   Further, in still another aspect of the present invention, a metal flange surface perpendicular to a rotation shaft for rotating the dicing blade is provided, and the dicing blade includes a reference plane portion on one side surface, and the reference plane portion is provided. It is preferable that the shaft is fixed to the rotating shaft in a state of being in contact with the flange surface. In this aspect, it is more preferable that the reference plane portion of the dicing blade is formed in an annular shape centering on the rotation axis.

本発明によれば、脆性材料から構成されるワークに対しても、ダイシングブレードの切り込み深さをワークの臨界切り込み深さ以下に設定した状態で切り込みを行うことが可能となり、クラックや割れを発生させることなく、延性モードで安定して精度良く切断加工を行うことができる。   According to the present invention, it becomes possible to perform cutting with a cutting depth of a dicing blade set to a critical cutting depth of a workpiece or less even for a workpiece made of a brittle material, and cracks and cracks are generated. Therefore, the cutting process can be performed stably and accurately in the ductility mode.

ダイシング装置の外観を示す斜視図Perspective view showing appearance of dicing machine ダイシングブレードの正面図Front view of dicing blade 図2のA−A断面を示す側断面図FIG. 2 is a side sectional view showing a section AA in FIG. 切刃部の構成の一例を示した拡大断面図Enlarged sectional view showing an example of the configuration of the cutting edge part 切刃部の構成の他の例を示した拡大断面図Expanded sectional view showing another example of the configuration of the cutting edge portion 切刃部の構成の更に他の例を示した拡大断面図Enlarged sectional view showing still another example of the configuration of the cutting edge portion ダイヤモンド焼結体の表面付近の様子を模式的に示した概略図Schematic diagram schematically showing the state of the surface of the diamond sintered body ダイヤモンド砥粒の平均粒子径が50μmのブレードにより溝入れ加工を行った場合のワーク表面の様子を示し、クラックが発生している事例を示した図Diagram showing the surface of the workpiece when grooving with a blade with an average particle diameter of 50 μm, and an example of cracks occurring ダイシングブレードがスピンドルに取り付けられた状態を示した断面図Sectional view showing the dicing blade attached to the spindle 比較実験1(シリコン溝入れ加工)の結果を示した図(本実施形態)The figure which showed the result of the comparative experiment 1 (silicon grooving process) (this embodiment) 比較実験1(シリコン溝入れ加工)の結果を示した図(従来技術)The figure which showed the result of comparative experiment 1 (silicon grooving processing) (prior art) 比較実験2(サファイア溝入れ加工)の結果を示した図(本実施形態)The figure which showed the result of the comparative experiment 2 (sapphire grooving process) (this embodiment) 比較実験2(サファイア溝入れ加工)の結果を示した図(従来技術)The figure which showed the result of comparative experiment 2 (sapphire grooving processing) (prior art) 比較実験3の結果を示した図(ブレード厚20μmの場合)The figure which showed the result of the comparative experiment 3 (when the blade thickness is 20 μm) 比較実験3の結果を示した図(ブレード厚50μmの場合)The figure which showed the result of the comparative experiment 3 (when the blade thickness is 50 μm) 比較実験3の結果を示した図(ブレード厚70μmの場合)The figure which showed the result of the comparative experiment 3 (when the blade thickness is 70 μm) 比較実験4の結果を示した図(ワーク表面)The figure which showed the result of comparative experiment 4 (work surface) 比較実験4の結果を示した図(ワーク断面)The figure which showed the result of comparative experiment 4 (work section) 比較実験5の結果を示した図(ワーク表面)The figure which showed the result of comparative experiment 5 (work surface) 比較実験5の結果を示した図(ワーク断面)The figure which showed the result of comparative experiment 5 (work section) 比較実験6の結果を示した図(本実施形態)The figure which showed the result of the comparative experiment 6 (this embodiment) 比較実験6の結果を示した図(従来技術)The figure which showed the result of the comparative experiment 6 (prior art) 両側テーパタイプの切刃部を有するブレードを用いてダイシング加工が行われるときの様子を模式的に示した説明図Explanatory drawing which showed the mode when a dicing process was performed using the blade which has a cutting edge part of a double-sided taper type バリやチッピングが発生する様子を示した図Diagram showing how burrs and chipping occur ブレードを平行移動させて加工する際の最大切込み深さを幾何学的に計算する場合の説明図Explanatory drawing when geometrically calculating the maximum depth of cut when machining with the blade translated ブレード外周端を粗さ計で測定した結果を示した図The figure which showed the result which measured the blade outer periphery end with the roughness meter ブレード外周端を粗さ計で測定した結果を示した図The figure which showed the result which measured the blade outer periphery end with the roughness meter ブレード外周端の表面状態を示した図(ブレード先端側面)Diagram showing the surface condition of the blade outer edge (blade tip side) ブレード外周端の表面状態を示した図(ブレード先端)Diagram showing the surface condition of the blade outer edge (blade tip) ブレード先端がワーク材料に対して切り込む様子を示した模式図Schematic showing how the blade tip cuts into the workpiece material ブレードの厚みに関する説明に使用した説明図Explanatory drawing used to explain the thickness of the blade ブレードの厚みに関する説明に使用した説明図(ブレードの厚みがワークの厚みよりも大きい場合)Explanatory drawing used to explain blade thickness (when blade thickness is greater than workpiece thickness) ブレードの厚みに関する説明に使用した説明図(ブレードの厚みがワークの厚みよりも小さい場合)Explanatory drawing used to explain blade thickness (when blade thickness is smaller than workpiece thickness) 電鋳ブレードの表面の様子を示した概略図Schematic showing the surface of the electroformed blade ダイヤモンド砥粒含有率に応じた砥粒間隔の様子を示した模式図(砥粒含有率が80%以上の場合)Schematic showing the state of the abrasive grain spacing according to the diamond abrasive content (when the abrasive content is 80% or more) ダイヤモンド砥粒含有率に応じた砥粒間隔の様子を示した模式図(砥粒含有率が70%以下の場合)Schematic showing the state of the abrasive grain spacing according to the diamond abrasive content (when the abrasive content is 70% or less) ファイバーレーザで切れ刃を形成した場合のブレード外周端の断面図(100μm間隔で50μm孔)Cross-sectional view of the outer edge of the blade when a cutting edge is formed with a fiber laser (50 μm holes at 100 μm intervals) 微粒子供給機構の正面図Front view of fine particle supply mechanism 微粒子供給機構の側面図Side view of fine particle supply mechanism 第1実施形態に係るブレード加工装置の構成例を示した概略図Schematic showing a configuration example of a blade processing apparatus according to the first embodiment 第2実施形態に係るブレード加工装置の構成例を示した概略図Schematic which showed the example of a structure of the blade processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係るブレード加工装置の構成例を示した概略図Schematic showing a configuration example of a blade machining apparatus according to the third embodiment 第4実施形態に係るブレード加工装置の構成例を示した概略図Schematic showing a configuration example of a blade processing apparatus according to the fourth embodiment 従来の電鋳ブレードに適用した場合の様子を示した概略図Schematic showing the state when applied to a conventional electroformed blade ダイヤモンド砥粒を焼結した多結晶ダイヤモンドに適用した場合の様子を示した概略図Schematic showing how diamond abrasive grains are applied to sintered polycrystalline diamond

以下、添付図面に従って本発明に係るダイシング装置及びダイシング方法の好ましい実施の形態について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of a dicing apparatus and a dicing method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、ダイシング装置の外観を示す斜視図である。図1に示すように、ダイシング装置10は、複数のワークWが収納されたカセットを外部装置との間で受渡すロードポート12と、吸着部14を有しワークWを装置各部に搬送する搬送手段16と、ワークWの表面を撮像する撮像手段18と、加工部20と、加工後のワークWを洗浄し、乾燥させるスピンナ22、及び装置各部の動作を制御するコントローラ24等とから構成されている。   FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the dicing apparatus. As shown in FIG. 1, the dicing apparatus 10 includes a load port 12 that transfers a cassette containing a plurality of workpieces W to and from an external device, and a conveyance unit that has a suction unit 14 and conveys the workpieces W to each unit. Means 16, imaging means 18 for imaging the surface of the workpiece W, a processing unit 20, a spinner 22 for cleaning and drying the processed workpiece W, and a controller 24 for controlling the operation of each part of the apparatus. ing.

加工部20には、2本対向して配置され、先端にブレード26が取り付けられた高周波モータ内臓型のエアーベアリング式スピンドル28が設けられており、所定の回転速度で高速回転するとともに、互いに独立して図のY方向のインデックス送りとZ方向の切り込み送りとがなされる。また、ワークWを吸着載置するワークテーブル30がZ方向の軸心を中心に回転可能に構成されているとともに、Xテーブル32の移動によって図のX方向に研削送りされるように構成されている。   The processing unit 20 is provided with an air bearing spindle 28 with a built-in high-frequency motor that is disposed so as to face each other and have a blade 26 attached to the tip, and rotates at a predetermined rotational speed and is independent of each other. As a result, index feed in the Y direction and cut feed in the Z direction are performed. In addition, the work table 30 on which the work W is sucked and mounted is configured to be rotatable around the axis in the Z direction, and is configured to be ground and fed in the X direction in the figure by the movement of the X table 32. Yes.

ワークテーブル30は、負圧を利用してワークWを真空吸着するポーラスチャック(多孔質体)を備えて構成される。ワークテーブル30に載置されたワークWは、ポーラスチャック(不図示)に真空吸着された状態で保持固定される。これにより、平板状試料であるワークWは、ポーラスチャックにより平面矯正された状態で全面一様に吸着される。このため、ダイシング加工時にワークWに対してせん断応力が作用しても、ワークWに位置ずれが生じることがない。   The work table 30 includes a porous chuck (porous body) that vacuum-sucks the work W using negative pressure. The work W placed on the work table 30 is held and fixed in a state of being vacuum-sucked by a porous chuck (not shown). As a result, the workpiece W, which is a flat sample, is uniformly adsorbed over the entire surface while being flattened by the porous chuck. For this reason, even if a shear stress acts on the workpiece W during dicing, the workpiece W will not be displaced.

こうした、ワーク全体を真空吸着するワーク保持方式は、ブレードがワークに対して絶えず一定の切込み深さを与えることにつながる。   Such a work holding system that vacuum-sucks the entire work leads to the blade constantly giving a constant cutting depth to the work.

例えば、ワークが平板状に矯正されないような試料である場合などでは、ワーク表面の基準面を定義することが難しく、そのため、その基準面からどの程度のブレードの切込み深さを設定するかが難しくなる。ワークに対する一定のブレードの切込み深さが設定できない場合、一つの切れ刃が絶えず安定した切込みを与える臨界切込み深さも設定できなくなり、安定した延性モードダイシングは難しい。   For example, when the workpiece is a sample that is not corrected into a flat plate shape, it is difficult to define the reference surface of the workpiece surface, so it is difficult to set the blade cutting depth from the reference surface. Become. When the cutting depth of a certain blade with respect to the workpiece cannot be set, it becomes impossible to set a critical cutting depth at which one cutting edge constantly gives a stable cutting, and stable ductile mode dicing is difficult.

ワークが平板状に矯正されておればワーク表面の基準面を定義でき、基準面からのブレード切込み深さを設定することができるため、一つの切れ刃あたりの臨界切込み深さが設定でき、安定した延性モードダイシングが可能となる。   If the workpiece is straightened, the reference surface of the workpiece surface can be defined and the blade cutting depth from the reference surface can be set, so the critical cutting depth per cutting edge can be set and stable. Ductile mode dicing can be performed.

なお、真空吸着ではなくても、硬質基板上に全面接着する形であっても構わない。全面強固に接着された面を基準として、薄い基板であっても表面を規定することができれば、安定した延性モードダイシングは可能となる。   It should be noted that it may be a form that is not vacuum-sucked but is adhered to the entire surface of the hard substrate. Stable ductile mode dicing is possible if the surface can be defined even on a thin substrate with reference to the firmly bonded surface as a whole.

図2は、ダイシングブレードの正面図である。図3は、図2のA−A断面を示す側断面図である。   FIG. 2 is a front view of the dicing blade. FIG. 3 is a side cross-sectional view showing the AA cross section of FIG. 2.

図2及び図3に示すように、本実施形態のダイシングブレード(以下、単に「ブレード」という。)26はリング型のブレードであり、その中央部にはダイシング装置10のスピンドル28に装着するための装着孔38が穿設されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the dicing blade (hereinafter simply referred to as “blade”) 26 of the present embodiment is a ring-type blade, and is attached to the spindle 28 of the dicing apparatus 10 at the center thereof. A mounting hole 38 is formed.

なお、ブレード26は、焼結ダイヤモンドで構成され、円盤状かリング状であって、同心円状の構成であれば、温度分布は軸対称となる。同一素材で軸対称の温度分布であれば、半径方向においてポアソン比に伴うせん断応力は作用することはない。そのため、外周端部は理想的な円形を保ち、また、外周端は同一面上を維持することになるため、回転によってワークに一直線上に作用する。   The blade 26 is made of sintered diamond and has a disk shape or a ring shape. If the blade 26 has a concentric shape, the temperature distribution is axisymmetric. If the temperature distribution is axisymmetric with the same material, the shear stress accompanying the Poisson's ratio does not act in the radial direction. Therefore, the outer peripheral end portion maintains an ideal circular shape, and the outer peripheral end is maintained on the same plane, so that it acts on the workpiece in a straight line by rotation.

ブレード26は、ダイヤモンド砥粒を焼結して形成されたダイヤモンド焼結体(PCD)によって円盤状に一体的に構成される。このダイヤモンド焼結体はダイヤモンド砥粒の含有量(ダイヤモンド含有量)が80%以上であり、各ダイヤモンド砥粒は焼結助剤(例えばコバルト等)により互いに結合されている。   The blade 26 is integrally formed in a disk shape by a diamond sintered body (PCD) formed by sintering diamond abrasive grains. This diamond sintered body has a diamond abrasive grain content (diamond content) of 80% or more, and each diamond abrasive grain is bonded to each other by a sintering aid (for example, cobalt or the like).

ブレード26の外周部は、ワークWに対して切込みされる部分であり、その内側部分よりも薄刃状に形成された切刃部40が設けられている。この切刃部40には、ダイヤモンド焼結体の表面に形成された微小な凹みからなる切れ刃(微小切刃)がブレード外周端部(外周縁部)26aの周方向に沿って微小ピッチ(例えば10μm)で連続的に形成されている。   The outer peripheral portion of the blade 26 is a portion cut into the workpiece W, and a cutting blade portion 40 formed in a thin blade shape than the inner portion thereof is provided. In this cutting edge portion 40, a cutting edge (a minute cutting edge) made of a minute recess formed on the surface of the diamond sintered body has a minute pitch (along the circumferential direction of the blade outer peripheral end portion (outer peripheral edge portion) 26 a ( For example, 10 μm) is formed continuously.

本実施形態において、切刃部40の厚さ(刃厚)は少なくともワークWの厚さより薄く構成される。例えば100μmのワークWに対して切断加工を行う場合には、切刃部40の厚さは50μm以下が好ましく、より好ましくは30μm以下、さらに好ましくは10μm以下に構成される。   In the present embodiment, the thickness (blade thickness) of the cutting edge portion 40 is configured to be at least thinner than the thickness of the workpiece W. For example, when cutting a workpiece W having a thickness of 100 μm, the thickness of the cutting edge portion 40 is preferably 50 μm or less, more preferably 30 μm or less, and further preferably 10 μm or less.

切刃部40の断面形状としては、外側(先端側)に向って厚みが徐々に薄くなるテーパ状に形成されていてもよいし、均一な厚みを有するストレート状に形成されていてもよい。   As a cross-sectional shape of the cutting edge part 40, it may be formed in the taper shape which thickness becomes thin gradually toward the outer side (front end side), and may be formed in the straight shape which has uniform thickness.

図4Aから4Cは、切刃部40の構成例を示した拡大断面図である。なお、図4Aから4Cは、図3のB部を拡大した部分に相当する。   4A to 4C are enlarged cross-sectional views showing a configuration example of the cutting edge portion 40. 4A to 4C correspond to an enlarged portion of portion B in FIG.

図4Aに示した切刃部40Aは、片側の側面部のみがテーパ状に斜めに加工された片側テーパタイプ(片Vタイプ)のものである。この切刃部40Aは、例えば、最も薄く形成される外周端部の厚みT1が10μm、片側の側面部がテーパ状に加工された部分のテーパ角θ1は20度となっている。なお、ブレード26の内側部分(後述する環状部36を除く)の厚みは1mmである(図4B及び4Cにおいても同様である。)。 The cutting blade portion 40A shown in FIG. 4A is a one-side tapered type (one-piece V type) in which only one side surface portion is processed obliquely in a tapered shape. In this cutting edge portion 40A, for example, the thickness T 1 of the outermost end portion formed to be the thinnest is 10 μm, and the taper angle θ 1 of the portion where the side surface portion on one side is processed into a tapered shape is 20 degrees. Note that the inner portion of the blade 26 (excluding an annular portion 36 described later) has a thickness of 1 mm (the same applies to FIGS. 4B and 4C).

図4Bに示した切刃部40Bは、両側の側面部がテーパ状に斜めに加工された両側テーパタイプ(両Vタイプ)のものである。この切刃部40Bは、例えば、最も薄く形成される外周端部の厚みT2が10μmであり、両側の側面部がテーパ状に加工された部分のテーパ角θ2は15度となっている。 The cutting edge portion 40B shown in FIG. 4B is of a double-sided taper type (both V-type) in which the side surfaces on both sides are processed obliquely in a tapered shape. In this cutting edge portion 40B, for example, the thickness T 2 of the outermost end portion formed to be the thinnest is 10 μm, and the taper angle θ 2 of the portion where the side surface portions on both sides are processed into a tapered shape is 15 degrees. .

図4Cに示した切刃部40Cは、両側の側面部がストレート状に平行に加工されたストレートタイプ(平行タイプ)のものである。この切刃部40Cは、例えば、最も薄くストレート状に加工された先端部の厚みT3が50μmとなっている。なお、ストレート状の先端部の内側部分(中央側部分)は片側の側面部がテーパ状に加工されており、そのテーパ角θ3は20度となっている。 The cutting blade portion 40C shown in FIG. 4C is of a straight type (parallel type) in which the side portions on both sides are processed in parallel in a straight shape. In this cutting edge portion 40C, for example, the thickness T 3 of the tip portion processed into the thinnest straight shape is 50 μm. In addition, the inner side portion (center side portion) of the straight tip portion has one side surface portion processed into a taper shape, and the taper angle θ 3 is 20 degrees.

図5は、ダイヤモンド焼結体の表面付近の様子を模式的に示した概略図である。図5に示すように、焼結助剤86によりダイヤモンド焼結体80は高密度にダイヤモンド砥粒(ダイヤモンド粒子)82同士が相互に結合した状態となっている。このダイヤモンド焼結体80の表面には微小な凹み(凹部)からなる切れ刃(微小切刃)84が形成される。この凹み84は、ダイヤモンド焼結体80を機械的に加工することによってコバルトなどの焼結助剤86が選択的に摩耗することによって形成されるものである。ダイヤモンド焼結体80は砥粒密度が高いため、焼結助剤86が摩耗したところに形成される凹みは微小なポケット状になり、電鋳ブレードのように鋭利なダイヤモンド砥粒の突き出しはない(図21参照)。このため、ダイヤモンド焼結体80の表面に形成される凹みは、ワークWを切断加工する際に生じる切り屑を搬送するポケットとして機能するとともに、ワークWに対して切り込みを与える切れ刃84として機能する。これにより、切り屑の排出性が向上するとともに、ワークWに対するブレード26の切り込み深さを高精度に制御することが可能となる。   FIG. 5 is a schematic view schematically showing a state near the surface of the diamond sintered body. As shown in FIG. 5, the diamond sintered body 80 is in a state in which diamond abrasive grains (diamond particles) 82 are bonded to each other at a high density by the sintering aid 86. On the surface of the diamond sintered body 80, a cutting edge (microscopic cutting edge) 84 composed of a microscopic recess (concave) is formed. The recess 84 is formed by selectively wearing a sintering aid 86 such as cobalt by mechanically processing the diamond sintered body 80. Since the diamond sintered body 80 has a high abrasive density, the dent formed when the sintering aid 86 is worn becomes a minute pocket, and there is no protrusion of sharp diamond abrasive grains like an electroformed blade. (See FIG. 21). For this reason, the dent formed on the surface of the diamond sintered body 80 functions as a pocket for conveying chips generated when the workpiece W is cut, and also functions as a cutting edge 84 that gives a cut to the workpiece W. To do. As a result, the chip discharge performance is improved, and the cutting depth of the blade 26 with respect to the workpiece W can be controlled with high accuracy.

ここで、本実施形態のブレード26について更に詳しく説明する。   Here, the blade 26 of the present embodiment will be described in more detail.

本実施形態のブレード26は、図5に示したように、焼結助剤86を用いてダイヤモンド砥粒82を焼結して形成されたダイヤモンド焼結体80により一体的に構成される。このため、ダイヤモンド焼結体80の隙間にはごくわずかに焼結助剤86が存在するが、焼結助剤はダイヤモンド砥粒自体の中にも拡散しており、実際はダイヤモンド同士が強固に結合する形態となる。この焼結助剤86はコバルトやニッケル等が使用され、ダイヤモンドと比較すると硬度的に低い。そのため、ダイヤモンド同士が結合するとはいえ、焼結助剤がリッチな部分は単結晶ダイヤモンドと比較すると少し強度的に弱くなる。こうした部分がワークWを加工する際に摩耗して目減りし、ダイヤモンド焼結体80の表面(基準平面)に対して適度な凹みとなる。また、ダイヤモンド焼結体80を摩耗処理加工することで、ダイヤモンド焼結体80の表面には焼結助剤が除去された凹みが形成される。また、GC(グリーンカーボランダム)の目立て用砥石で目立てを行うか、場合によっては硬い脆性材料である超硬合金を切断することで、焼結助剤のほかに一部のダイヤモンドが欠落して、ダイヤモンド焼結体の外周部に適度な粗さが形成される。この外周部の粗さを、ダイヤモンド粒径よりも大きくすることで、一つの切れ刃内で微小なダイヤモンド砥粒の欠落が起こり、切れ刃の摩滅が起こりにくくなる。   As shown in FIG. 5, the blade 26 of the present embodiment is integrally constituted by a diamond sintered body 80 formed by sintering diamond abrasive grains 82 using a sintering aid 86. For this reason, there is very little sintering aid 86 in the gap between the diamond sintered bodies 80, but the sintering aid is also diffused in the diamond abrasive grains themselves, and in fact, the diamonds are firmly bonded together. It becomes a form to do. Cobalt, nickel, etc. are used for this sintering aid 86, and hardness is low compared with a diamond. Therefore, although the diamonds are bonded to each other, the portion rich in the sintering aid is slightly weaker than the single crystal diamond. Such a portion is worn and reduced when the workpiece W is processed, and becomes an appropriate recess with respect to the surface (reference plane) of the diamond sintered body 80. Further, by subjecting the diamond sintered body 80 to wear processing, a recess from which the sintering aid is removed is formed on the surface of the diamond sintered body 80. In addition, some diamonds are missing in addition to the sintering aid by sharpening with a grinding wheel of GC (Green Carborundum) or by cutting a cemented carbide which is a hard brittle material in some cases. Appropriate roughness is formed on the outer periphery of the diamond sintered body. By setting the roughness of the outer peripheral portion to be larger than the diamond particle size, a minute diamond abrasive grain is lost in one cutting edge, and the cutting edge is hardly worn.

ダイヤモンド焼結体80の表面に形成された凹みは延性モードでの加工にとって有利に作用する。すなわち、この凹みは、前述したように、ワークWを切断加工する際に生じる切り屑を排出するためのポケットとして機能するとともに、ワークWに対して切り込みを与える切れ刃84として機能する。このため、ワークWへの切り込み量は自ずと所定範囲に制限され、致命的な切り込みを与えることはない。   The dent formed on the surface of the diamond sintered body 80 works advantageously for processing in the ductile mode. In other words, as described above, the dent functions as a pocket for discharging chips generated when the workpiece W is cut, and also functions as a cutting edge 84 that gives a cut to the workpiece W. For this reason, the amount of cut into the workpiece W is naturally limited to a predetermined range, and no fatal cut is given.

また、本実施形態のブレード26によれば、ダイヤモンド焼結体80で一体的に構成されるので、ダイヤモンド焼結体80の表面に形成される凹みの数やピッチ、その幅についても恣意的に調整することが可能となる。   In addition, according to the blade 26 of the present embodiment, since the diamond sintered body 80 is integrally formed, the number, pitch, and width of the recesses formed on the surface of the diamond sintered body 80 are also arbitrarily determined. It becomes possible to adjust.

すなわち、本実施形態のブレード26を構成するダイヤモンド焼結体80は焼結助剤86を用いてダイヤモンド砥粒82が相互に結合されたものである。このため、相互に結合しているダイヤモンド砥粒82の間には焼結助剤86があり粒界が存在する。この粒界部分が凹みに相当するため、ダイヤモンド砥粒82の粒径(平均粒子径)を設定することで、自ずと凹みのピッチ、個数が定まることになる。また、軟質金属を使用した焼結助剤86を使用することで選択的な凹み加工ができるようになり、焼結助剤86を選択的に摩耗させることも可能となる。また、その粗さについても、ブレード26を回転させながら、摩耗処理やドレッシング処理を設定することにより、その粗さを調整することが可能となる。すなわち、ダイヤモンド砥粒82の粒径の選択に伴って形成される粒界のピッチによって、ダイヤモンド焼結体80の表面に形成される凹みからなる切れ刃84のピッチや幅、深さ、個数を調整することが可能となる。こうした切れ刃84のピッチや幅、深さ、個数は延性モードの加工を行う上で重要な役割を果たす。   That is, the diamond sintered body 80 constituting the blade 26 of the present embodiment is obtained by bonding the diamond abrasive grains 82 to each other using the sintering aid 86. For this reason, there is a sintering aid 86 between the diamond abrasive grains 82 bonded to each other, and a grain boundary exists. Since this grain boundary portion corresponds to a dent, the pitch and number of the dents are naturally determined by setting the particle diameter (average particle diameter) of the diamond abrasive grains 82. Further, by using the sintering aid 86 using a soft metal, selective dent processing can be performed, and the sintering aid 86 can be selectively worn. Further, the roughness can be adjusted by setting the wear process and the dressing process while rotating the blade 26. That is, the pitch, width, depth, and number of the cutting edges 84 formed of dents formed on the surface of the diamond sintered body 80 are determined depending on the pitch of the grain boundaries formed along with the selection of the grain size of the diamond abrasive grains 82. It becomes possible to adjust. The pitch, width, depth, and number of the cutting edges 84 play an important role in performing ductile mode processing.

このように本実施形態によれば、ダイヤモンド砥粒82の粒径の選択と摩耗処理、ドレッシング処理という制御性の良いパラメータを適宜調整することによって、精度よく結晶の粒界に沿って所望の切れ刃84の間隔を達成できる。また、ブレード26の外周部には、ダイヤモンド焼結体80の表面に形成された凹みからなる切れ刃84が周方向に沿って一直線状に並べることが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the desired grain size of the diamond abrasive grains 82 is adjusted along the crystal grain boundaries with high precision by appropriately adjusting parameters having good controllability such as wear processing and dressing processing. The spacing of the blades 84 can be achieved. In addition, on the outer peripheral portion of the blade 26, it is possible to arrange the cutting edges 84 formed of dents formed on the surface of the diamond sintered body 80 in a straight line along the circumferential direction.

ここで、比較として、ダイヤモンド砥粒を焼結したホイールに関し、類似するものとしてスクライビングに使用されるホイールがあるが、スクライビングホイールとの混同を避けるため、あえて違いに触れておく。   Here, as a comparison, there is a wheel used for scribing that is similar to a wheel in which diamond abrasive grains are sintered. However, in order to avoid confusion with the scribing wheel, a difference will be mentioned.

スクライビングに使用されるホイールは、例えば、特開2012-030992号公報などに示される。上記文献には、焼結ダイヤモンドで形成され、円環状の刃が外周部に刃先を有したホイールが開示されている。スクライビングと本発明のダイシングは、両者とも材料を分断する技術で同じ部類にあると捉えられがちだが、その加工原理や、その加工原理に伴って具体構成は全く異なる。   A wheel used for scribing is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2012-030992. The above document discloses a wheel formed of sintered diamond and having an annular blade having a cutting edge on the outer peripheral portion. Although scribing and dicing according to the present invention are both considered to be in the same category in the technology of dividing the material, the processing principle and the specific configuration are completely different depending on the processing principle.

まず、上記文献と本発明との決定的な違いとして、上記文献のスクライビングとは、上記文献段落[0020]に記載されるように、脆性材料で形成された基板の表面にスクライビングライン(縦割れ)を入れる装置であり、スクライビングにより垂直方向に伸びる垂直クラックが発生する(上記文献段落[0022]参照)。このクラックを利用して割断する。   First, as a crucial difference between the above document and the present invention, the scribing of the above document refers to a scribing line (longitudinal crack) on the surface of a substrate formed of a brittle material as described in the above paragraph [0020]. ), And vertical cracks extending in the vertical direction are generated by scribing (see paragraph [0022] above). Cleaving using this crack.

それに対して、本発明は、クラックやチッピングを発生させずに材料をせん断的に除去する加工方法として原理が全く異なる。具体的には、ブレード自体が高速回転し、ワーク面に対してほとんど水平方向に作用してワークを除去していくため、ワークの垂直方向へは応力はかからない。また、その切込み深さは材料の変形域内にとどめ、クラックが発生しない切込み深さで加工するため、結果として加工後はクラックのない面が得られる。以上から、加工原理が全く異なる。   On the other hand, the principle of the present invention is completely different as a processing method for removing material in a shearing manner without generating cracks or chipping. Specifically, since the blade itself rotates at high speed and acts almost horizontally with respect to the workpiece surface to remove the workpiece, no stress is applied in the vertical direction of the workpiece. In addition, since the depth of cut is limited within the deformation region of the material and processing is performed with a depth of cut that does not generate cracks, a crack-free surface is obtained as a result. From the above, the processing principle is completely different.

以上の加工原理の違いに照らして、ブレードの仕様における具体的な違いを以下に列挙する。   In light of the above differences in processing principles, specific differences in blade specifications are listed below.

・(刃先頂角の点)
スクライビングは、材料内部にクラックを発生させるだけであるため、材料内にほとんど入り込まない。刃先の稜線のみを作用させるため、刃先角は鈍角(上記文献段落[0070]参照)であることが普通である。鋭角ましてや20度以下とすることは、捩りによる欠損などを考慮すると到底考えられない。
・ (Point of tip angle)
Since scribing only generates cracks inside the material, it hardly enters the material. Since only the edge line of the cutting edge is applied, the cutting edge angle is usually an obtuse angle (see paragraph [0070] above). A sharp angle of 20 degrees or less cannot be considered at all in consideration of defects caused by twisting.

それに対して、ダイシングは材料内部に入り込んで入り込んだ部分を除去していくため、刃先はストレートか、せいぜい刃の頂角は、ブレード進行方向におけるダイシング抵抗による座屈を考慮した程度にV字である程度である。最大でも頂角は20度以下である。   On the other hand, dicing penetrates into the material and removes the part that entered, so the edge of the blade is straight or at most the apex angle of the blade is V-shaped to the extent that buckling due to dicing resistance in the blade traveling direction is considered. To some extent. The maximum apex angle is 20 degrees or less.

また、20度以上の頂角とすると、切断後の断面が斜めになってしまって断面積が増大するほか、加工のメカニズム的にも、ブレード先端が切り進める要素よりも、ブレードの側面で研削する体積が増えることになる。その結果、加工の効率性が低下し、時として加工が進行しない。ダイシングの場合、ブレード外周に切れ刃を形成し、先端の切れ刃で効率よく切り進めていく一方で、ブレード側面はワークとの潤滑性を向上させて、研削する量を低下させながら鏡面化することが求められる。ブレードの側面で研削する量が多くなると、側面での研削量が必然的に多くなり、切断後の断面が鏡面化できなくなる。よって、ダイシングではストレート形状が最も望ましいが、最低でもブレードが座屈しない程度に極小さくV字であるのがよく、せいぜい20度以下である。   Also, if the apex angle is 20 degrees or more, the cross-section after cutting becomes oblique and the cross-sectional area increases, and in terms of machining mechanism, grinding is performed on the side of the blade rather than the element that the blade tip advances. The volume to be increased. As a result, the processing efficiency decreases, and sometimes the processing does not proceed. In the case of dicing, a cutting edge is formed on the outer periphery of the blade and the cutting edge at the tip is efficiently advanced, while the blade side surface is mirror-finished while improving the lubricity with the workpiece and reducing the amount of grinding. Is required. When the amount of grinding on the side surface of the blade increases, the grinding amount on the side surface inevitably increases, and the cross section after cutting cannot be mirror-finished. Therefore, a straight shape is most desirable for dicing, but it is preferable that the shape is extremely small and V-shaped so that the blade does not buckle at least, and it is 20 degrees or less at most.

・(材料組成の点)
スクライビングは、ホイールがワークに当接させられた状態(食い込んだ状態)で進行方向が変化すると捩りの応力によって刃先が欠損することがある。そのため、同じダイヤモンドの焼結体であったとしてもダイヤモンドの重量%を65%〜75%としている。その結果、耐摩耗性、耐衝撃性だけでなく耐捩り強度特性を向上させている。ダイヤモンドの重量%を75%以上とすると、ホイールの硬度自体は上昇するが、耐捩り強度が低下する。よって比較的ダイヤモンド含有量は少なく設定される。
・ (Points of material composition)
In scribing, if the traveling direction changes in a state where the wheel is in contact with the workpiece (a state where the wheel is bitten), the cutting edge may be lost due to torsional stress. Therefore, even if it is the same sintered body of diamond, the weight percentage of diamond is set to 65% to 75%. As a result, not only wear resistance and impact resistance but also torsional strength characteristics are improved. If the weight percentage of diamond is 75% or more, the hardness of the wheel itself is increased, but the torsional strength is decreased. Therefore, the diamond content is set to be relatively small.

それに対して、ダイシングはブレードが高速回転して材料を一定量除去しながら直線的に進む。そのため、捩りの応力はかからない。その代わり、ダイヤモンド含有量が少ない場合、切り込んだ際に、みかけの硬度が低下してしまうため、ワークからの反力や、ブレードの切れ刃が切込む時間内にワークが弾性回復してしまい、所定の切込み深さを維持できない場合がある。そのため、ダイシングの場合、ブレードの硬度はワークの硬度と比べて、跳ね返りが起こらず所定の切込みのまま切り進めることができるよう、十分大きい。延性モードで材料の変形域内で、加工時の切れ刃作用時間内における弾性回復を許さず加工を進行させる上では、単結晶ダイヤモンド(ヌープ硬度で10000程度)と同等の表面硬度が必要となり、ヌープ硬度で約8000程度は必要となる。結果としてダイヤモンド含有量は80%以上は必要となる。ただし、ダイヤモンド含有量が98%以上になると、焼結助剤の割合が極端に減るためダイヤモンド同士の結合力が弱くなり、ブレードそのものの靭性が低下して脆くて欠けやすくなる。よって、ダイヤモンド含有量は80%以上が必要であり、実用的な点を加味すると、98%以下とする方が望ましい。   On the other hand, dicing proceeds linearly while the blade rotates at a high speed to remove a certain amount of material. Therefore, no torsional stress is applied. Instead, if the diamond content is low, the apparent hardness will drop when cutting, so the reaction force from the workpiece and the workpiece will elastically recover within the time when the blade cutting edge is cut, The predetermined depth of cut may not be maintained. For this reason, in the case of dicing, the hardness of the blade is sufficiently larger than the hardness of the workpiece so that the blade does not rebound and can be cut with a predetermined cut. In the ductile mode, the surface hardness equivalent to that of single-crystal diamond (about 10000 Knoop hardness) is required to allow machining to proceed without allowing elastic recovery within the cutting edge working time during machining within the deformation range of the material. About 8000 in hardness is required. As a result, the diamond content needs to be 80% or more. However, when the diamond content is 98% or more, the ratio of the sintering aid is extremely reduced, so that the bonding force between the diamonds is weakened, the toughness of the blade itself is lowered, and it becomes brittle and easily chipped. Therefore, the diamond content needs to be 80% or more, and considering the practical point, it is desirable to make it 98% or less.

以上から、スクライビングホイールに使用されるPCDと本発明のダイシングブレードに使用するPCDは、材料としては同種であったとしても、その加工原理が全く異なるため、求められるPCDの組成、具体的にはダイヤモンド含有量は全く異なるものとなる。   From the above, even if the PCD used for the scribing wheel and the PCD used for the dicing blade of the present invention are the same material, the processing principle is completely different, so the required PCD composition, specifically, The diamond content is quite different.

・(ホイール構造と基準面の点)
さらにホイールの構造が異なる。スクライビングホイールはホルダを有しており、ホルダはスクライビングホイールを回転自在に保持する要素である。ホルダは、主としてピンと支持枠体を有するので、ピンの部分(軸の部分)は回転しない。ホイールの内径部が軸受になり、軸であるピンの部分と、相対的に擦れることによって回転し、材料表面に垂直方向のスクライビングライン(縦割れ)を形成する。
・ (Points of wheel structure and reference surface)
Furthermore, the structure of the wheel is different. The scribing wheel has a holder, and the holder is an element that rotatably holds the scribing wheel. Since the holder mainly has a pin and a support frame, the pin portion (shaft portion) does not rotate. The inner diameter part of the wheel becomes a bearing and rotates by rubbing relatively with the pin part that is the shaft, thereby forming a vertical scribing line (longitudinal crack) on the material surface.

それに対して、本発明に係るブレードは、回転するスピンドルにブレードは同軸で取り付ける。スピンドルとブレードは一体的に高速回転させる。ブレードはスピンドル軸に対して垂直に取り付ける必要があり、回転による振れをなくする必要がある。   On the other hand, in the blade according to the present invention, the blade is coaxially attached to the rotating spindle. The spindle and blade are integrally rotated at a high speed. The blade needs to be mounted perpendicular to the spindle axis, and it is necessary to eliminate runout due to rotation.

そのため、ブレードには基準平面が存在する。ブレードに存在する基準面は、スピンドルに予め垂直に取り付けたフランジの基準端面と当接させて固定する。これにより、ブレードのスピンドル回転軸に対する垂直度が確保される。この垂直度が確保されて初めて、ブレードが回転することによって外周部に形成される切れ刃がワークに対して一直線状に作用することになる。   Therefore, the blade has a reference plane. The reference surface existing on the blade is fixed in contact with a reference end surface of a flange previously attached to the spindle in a vertical direction. Thereby, the perpendicularity with respect to the spindle rotation axis of the blade is ensured. Only when this perpendicularity is secured, the cutting blade formed on the outer peripheral portion acts on the workpiece in a straight line when the blade rotates.

また、スクライビングの場合の基準面は、円板ブレードの軸と平行な円筒面で、ブレードを垂直に押圧することを前提にして規定している。しかしながら、本発明に係るブレードにおけるブレードの基準面は、先に述べたように、スピンドルのフランジに対向するブレードの側部端面(円板面)である。ブレードの基準面を、ブレードの側面(円板面)とすることで、ブレードはブレード中心に対してバランスが取れた状態で精度よく回転する。従って、ブレード先端に形成された切れ刃は、ブレードが高速回転していても、ブレード中心を基準にして一定半径位置で定義される所定の高さ位置で精度よく切れ刃が作用し、所定高さのワークに対しても垂直な応力を与えることなく、ワーク面に対して水平に切れ刃が作用して除去していくだけである。そのため、ワークが脆性材料であっても、ワーク面に対して垂直応力によってクラックを及ぼすことは一切ない。   In addition, the reference surface in the case of scribing is a cylindrical surface parallel to the axis of the disk blade, and is defined on the assumption that the blade is pressed vertically. However, the reference plane of the blade in the blade according to the present invention is the side end face (disk surface) of the blade facing the flange of the spindle as described above. By setting the reference surface of the blade to the side surface (disk surface) of the blade, the blade rotates with high precision in a balanced state with respect to the blade center. Therefore, the cutting edge formed at the tip of the blade operates accurately at a predetermined height defined by a fixed radial position with respect to the center of the blade, even if the blade rotates at a high speed. The vertical cutting edge acts on the workpiece surface horizontally without giving a vertical stress to the workpiece. Therefore, even if the workpiece is a brittle material, there is no crack at all on the workpiece surface due to normal stress.

・(加工原理の点)
この垂直方向にクラックを与えて加工するか、それとも一切クラックを発生させることなく加工するかが、スクライビングと本発明に係るダイシングとの決定的に異なる原理の違いである。
・ (Processing principle)
The difference in principle between scribing and dicing according to the present invention is whether the processing is performed with cracks in the vertical direction or processing without generating any cracks.

・(外周刃の溝の役割)
また、スクライビングは表面だけにスクライバーの垂直応力によって押圧してスクライビングラインをつける。スクライビングの場合の外周刃の溝の役割は、ホイールの刃先の突起部が脆性材料基板に当接しつつ(食い込みつつ)、材料に垂直なクラックを発生させるためのものである(上記文献段落[0114]参照)。すなわち、溝以外の部分が、材料に食い込んで垂直クラックを及ぼす程度のスクライビングラインをつけることができるような溝である。よって、溝というよりも、溝と溝の間の山部分が材料にどのように食い込むかが重要になる。
・ (Role of groove of outer peripheral blade)
In addition, the scribing is applied only to the surface by the vertical stress of the scriber to form a scribing line. The role of the groove of the outer peripheral blade in the case of scribing is to generate a crack perpendicular to the material while the protrusion of the wheel blade edge is in contact with the brittle material substrate (the above paragraph [0114] ]reference). That is, the groove other than the groove can be provided with a scribing line that can penetrate the material and cause vertical cracks. Therefore, it is more important how the crest portion between the grooves bites into the material rather than the groove.

それに対して、ダイシングの場合は、外周端部に設けられる凹部は、切れ刃の役割を果たす。凹部と凹部の間の部分は、外周の輪郭を形成し、その間に設けられる切れ刃がワーク表面に対してクラックを及ぼさない程度の臨界切込み深さとするように設定される。よって、ダイシングの場合は切れ刃を形成する必要がある。   On the other hand, in the case of dicing, the recess provided in the outer peripheral end plays the role of a cutting edge. A portion between the recesses is set so as to form a contour of the outer periphery and to have a critical depth of cut so that a cutting edge provided therebetween does not crack the work surface. Therefore, in the case of dicing, it is necessary to form a cutting edge.

また、スクライビングの場合の溝深さは、スクライビングラインをつけるための食い込み量を与える程度に溝深さを形成するが、ダイシングの場合は、ワーク内に入り込んで、一つ一つの切れ刃でワークを研削除去していかなければならない。そのため、ブレード先端は完全にワーク内に入り込みつつ、ブレードの振れは許されず、材料の奥深くまでワーク面に対して垂直に切れ刃を作用させなければならない。   In addition, the groove depth in the case of scribing is formed so as to give the amount of biting for attaching the scribing line, but in the case of dicing, the groove depth enters the work and the work piece is cut with each cutting edge. Must be removed by grinding. For this reason, the blade tip completely enters the workpiece, but the blade is not allowed to sway, and the cutting edge must act perpendicularly to the workpiece surface deeply into the material.

本発明に係るブレードの場合は、外周端部に一定間隔の凹部の切れ刃を有する。その切れ刃間隔は後に示すとおり、一つの切れ刃が与える臨界切込み深さが、クラックを及ぼさない程度であればよい。そのためには、切れ刃間隔を適正に保つ必要がある。   In the case of the blade according to the present invention, the outer peripheral end portion has concave cutting edges with a constant interval. As will be described later, it is sufficient that the critical cutting depth given by one cutting edge does not cause cracks. For this purpose, it is necessary to keep the cutting edge distance appropriate.

また、スクライビングホイールは、スクライビングホールが脆性材料と当接したままスクライビングホイールの刃先の向きが90度変更させられ、これをキャスター効果と呼ぶ。   In the scribing wheel, the direction of the cutting edge of the scribing wheel is changed by 90 degrees while the scribing hole is in contact with the brittle material, which is called a caster effect.

ダイシングブレードでは、刃は材料内に入り込んでいるため、刃先の向きを90度変更することはできない。例えば、ストレート形状や頂角が20度以下のダイシングブレードで当接させながら刃先を変更させれば刃は折れてしまう。   In the dicing blade, the blade is in the material, so the direction of the blade cannot be changed by 90 degrees. For example, if the cutting edge is changed while abutting with a dicing blade having a straight shape or an apex angle of 20 degrees or less, the blade breaks.

なお、軟質金属からなる焼結助剤86を用いて焼結されたダイヤモンド焼結体80の場合、その表面に凹みを形成する方法としては摩耗処理やドレッシング処理などが最も適しているが、これに限らない。例えば、コバルトやニッケルのような焼結助剤が用いられる場合、酸系のエッチングにより化学的に部分溶解することで、ダイヤモンド焼結体80の表面に凹みを形成することも可能である。   In the case of the diamond sintered body 80 sintered using the sintering aid 86 made of a soft metal, wear treatment and dressing treatment are the most suitable methods for forming a dent on the surface. Not limited to. For example, when a sintering aid such as cobalt or nickel is used, it is possible to form a dent on the surface of the diamond sintered body 80 by chemically partial dissolution by acid-based etching.

これに対して、従来の電鋳ブレードでは、ダイヤモンド砥粒自体が切れ刃の役割を果たすが、その切れ刃のピッチや幅などを調整するためには、初期にダイヤモンド砥粒を分散させる分散度合いに頼らざるを得ないため技術的に困難である。すなわち、ダイヤモンド砥粒の分散という曖昧さを多く含み、実質的には制御することができない。また、ダイヤモンド砥粒の分散が不十分で凝集している部分が存在したり、分散しすぎて疎らな部分があったりしても、これを恣意的に調整することは困難である。このように従来の電鋳ブレードでは、切れ刃の配列を制御することは不可能である。   In contrast, in conventional electroformed blades, the diamond abrasive grains themselves act as cutting edges, but in order to adjust the pitch and width of the cutting edges, the degree of dispersion in which the diamond abrasive grains are initially dispersed It is technically difficult to rely on. That is, there is a lot of ambiguity of dispersion of diamond abrasive grains and it cannot be controlled substantially. Moreover, even if there are portions where the diamond abrasive grains are not sufficiently dispersed and agglomerated, or there are portions where the diamond abrasive grains are too dispersed and sparse, it is difficult to arbitrarily adjust this. As described above, it is impossible to control the arrangement of the cutting edges with the conventional electroformed blade.

また、従来の電鋳ブレードにおいて、ミクロンオーダのダイヤモンド砥粒を一つ一つ人為的に配列することは現状の技術にはなく、効率よく切れ刃を一直線状に整列させて配列することはほとんど不可能である。また、切れ刃の密な部分と疎な部分が混在し切れ刃の配列を実質的に制御できない従来の電鋳ブレードでは、ワークWに対する切り込み量を制御することは困難であり、原理的に延性モードの加工を行うことはできない。   In addition, with conventional electroforming blades, it is not possible to artificially arrange micron-order diamond abrasive particles one by one, and it is almost impossible to efficiently align the cutting edges in a straight line. Impossible. In addition, it is difficult to control the amount of cut with respect to the workpiece W with a conventional electroformed blade in which the dense and sparse portions of the cutting blades are mixed and the arrangement of the cutting blades cannot be substantially controlled. The mode cannot be processed.

本実施形態のブレード26において、ダイヤモンド焼結体に含有されるダイヤモンド砥粒の平均粒子径は25μm以下(より好ましくは10μm以下、さらに好ましくは5μm以下)であることが好ましい。   In the blade 26 of the present embodiment, the average particle diameter of the diamond abrasive grains contained in the diamond sintered body is preferably 25 μm or less (more preferably 10 μm or less, and further preferably 5 μm or less).

本発明者が行った実験結果によれば、ダイヤモンド砥粒の平均粒子径が50μmの場合、ウェーハ材料がSiCでは0.1mmの切り込み量でダイシングした場合にクラックが生じた。おそらくダイヤモンドが脱落したことが要因である。50μm以上のダイヤモンド平均粒子径で焼結した場合、ダイヤモンド粒子同士が密着する面積が小さくなり、局所的な面積で大きい粒子同士を結合させることになる。そのため、材料の組成的な点で耐衝撃性に非常に弱くなり欠けやすいという欠点を持つ。局所的な衝撃で50μm以上の単位でダイヤモンドが脱落してしまうと、その脱落をきっかけに非常に大きい切れ刃が形成される。その場合、孤立した切れ刃として所定の臨界切込み深さ以上の切込み深さを与えることになり、結果的にチッピングやクラックを発生させてしまうことが確率的に極めて高くなる。また、50μm程度のダイヤモンドが脱落すると、残された部分の切れ刃が大きくなることのみならず、その脱落したダイヤモンド砥粒そのものが、ワークとブレードの間に絡まって、さらにクラックを及ぼすこともある。25μm以下の微粒子であればそうしたクラックが定常的に起こる結果は得られていない。   According to the results of experiments conducted by the present inventor, when the average particle diameter of diamond abrasive grains was 50 μm, cracks occurred when the wafer material was SiC and was diced with a cutting depth of 0.1 mm. This is probably due to diamonds falling off. When sintered with a diamond average particle size of 50 μm or more, the area where the diamond particles are in close contact with each other is reduced, and large particles are bonded with a local area. For this reason, the material composition has a drawback that it is very weak in impact resistance and is easily chipped. When diamond falls off in units of 50 μm or more due to local impact, a very large cutting edge is formed as a result of the falling off. In this case, a cutting depth greater than a predetermined critical cutting depth is given as an isolated cutting edge, and as a result, the occurrence of chipping and cracking is extremely high. In addition, when a diamond of about 50 μm falls off, not only the remaining cutting edge becomes large, but also the dropped diamond abrasive grains themselves are entangled between the workpiece and the blade and may cause further cracks. . If the particle size is 25 μm or less, such a crack has not been obtained.

図6は、ダイヤモンド砥粒の平均粒子径が50μmのブレードにより溝入れ加工を行った場合のワーク表面の様子を示し、クラックが発生している事例を示す。   FIG. 6 shows the surface of the workpiece when grooving is performed with a blade having an average particle diameter of diamond abrasive grains of 50 μm, and shows an example in which cracks are generated.

また、ダイヤモンド砥粒の平均粒子径を50μm、25μm、10μm、5μm、1μm、0.5μm の各々としたブレードにより溝入れ加工を行った場合のクラック又はチッピングの発生率を評価した結果を表2に示す。評価結果は、A、B、C、Dの順にクラック又はチッピングの発生率が高くなることを示す。その他の条件については以下の通りである。   Table 2 shows the results of evaluating the incidence of cracking or chipping when grooving with a blade with an average particle size of 50, 25, 10, 5, 5, or 0.5 μm. Show. The evaluation results indicate that the occurrence rate of cracks or chipping increases in the order of A, B, C, and D. Other conditions are as follows.

・ 標準評価条件:SiC基板(4H)(六方晶)
・ スピンドル回転数:20000rpm
・ 送り速度:1mm/s
・ 切込み深さ:100μm
・ 評価指針:10μm以上のチッピングがあるかないかで評価。(理想的には完全にチッピングがないこと。)
Standard evaluation conditions: SiC substrate (4H) (hexagonal crystal)
・ Spindle speed: 20000rpm
・ Feeding speed: 1mm / s
・ Depth of cut: 100μm
・ Evaluation guidelines: Evaluate whether there is chipping of 10μm or more. (Ideally there should be no chipping.)

また、サファイアでは0.2μmの切込みでクラックが生じた。石英、シリコンでも同様な切り込みでクラックが発生した。   In sapphire, cracks occurred at a depth of 0.2 μm. Quartz and silicon were also cracked with similar cuts.

さらに、ダイヤモンド砥粒の平均粒子径が50μmの場合、ブレードの刃厚(ブレード外周端部の厚み)を50μm以下にすることも難しく、ブレード26を製作する際にブレード26の外周部で刃欠けが多い。また、100μm(0.1mm)の刃厚でブレードを製作しようとしても、大きな空隙がある部分もあり、さらに、少しの衝撃で割れてしまうこともあり、現実的にブレードを安定して製作することは困難であった。   Furthermore, when the average particle diameter of the diamond abrasive grains is 50 μm, it is difficult to reduce the blade thickness (the thickness of the outer peripheral edge of the blade) to 50 μm or less, and the blade 26 is chipped at the outer peripheral portion of the blade 26 when manufacturing the blade 26. There are many. Also, even if you try to manufacture a blade with a blade thickness of 100μm (0.1mm), there is a part with a large gap, and it may be cracked by a slight impact, so it is realistic to manufacture the blade stably. Was difficult.

一方、ダイヤモンド砥粒の平均粒子径が25μm、5μm、1μm、0.5μmの場合には、SiC、サファイア、石英、及びシリコンの各脆性材料でも、平均粒子径が50μmの場合と同様の切り込みを行ってもクラックは発生しなかった。すなわち、これらの脆性材料では、ダイヤモンド砥粒の平均粒子径が50μmではサブミクロンオーダの切り込みでクラックが発生し、それ以上の平均粒子径のダイヤモンド砥粒が用いられる場合には、必然的に切り込みが大きくなり、致命的なクラックを招くことになる。これに対し、平均粒子径が25μm以下(より好ましくは10μm以下、さらに好ましくは5μm以下)のダイヤモンド砥粒が用いられる場合には、切り込みを小さく抑えることができ、高精度な切り込み深さの制御が可能となる。   On the other hand, when the average particle diameter of the diamond abrasive grains is 25 μm, 5 μm, 1 μm, and 0.5 μm, each brittle material of SiC, sapphire, quartz, and silicon is cut in the same way as when the average particle diameter is 50 μm. However, no cracks occurred. That is, in these brittle materials, when the average particle diameter of the diamond abrasive grains is 50 μm, cracks are generated by cutting in the order of submicron, and when diamond abrasive grains having an average particle diameter larger than that are used, the cutting is necessarily performed. Will increase and lead to fatal cracks. On the other hand, when diamond abrasive grains having an average particle diameter of 25 μm or less (more preferably 10 μm or less, and even more preferably 5 μm or less) are used, the cutting can be suppressed to be small and the cutting depth can be controlled with high accuracy. Is possible.

なお、本実験の一般的な加工条件としては、ブレード外径50.8mm、ウェーハサイズ2インチ、切り込み10μm溝入れ、スピンドル回転数20,000rpm、テーブル送り速度5mm/sである。   The general processing conditions of this experiment are a blade outer diameter of 50.8 mm, a wafer size of 2 inches, a notch 10 μm grooving, a spindle rotation speed of 20,000 rpm, and a table feed speed of 5 mm / s.

このように構成されるブレード26の製造方法としては、タングステンカーバイドを主成分とする基台の上にダイヤモンド微粉末を置いて型に入れる。次いで、この型の中に焼結助剤としてコバルト等の溶媒金属(焼結助剤)を添加する。次いで、5GPa以上の高圧、且つ、1300℃以上の高温雰囲気下で焼成・焼結する。これにより、ダイヤモンド砥粒同士が直接相互に結合し、非常に強固なダイヤモンドのインゴットが形成される。このようにして、例えば、直径60mmサイズで焼結ダイヤモンド層(ダイヤモンド焼結体)が0.5mm、タングステンカーバイド層が3mmの円柱インゴットを得ることができる。タングステンカーバイド上に形成されたダイヤモンド焼結体としては、住友電工ハードメタル社製DA200等がある。ダイヤモンド焼結体だけを取り出し、ブレード基材を所定形状に外周摩耗処理ないしはドレッシング処理加工を施すことにより、本実施形態のブレード26を得ることができる。なお、円柱インゴットのダイヤモンド表面(切刃部40を除く)は、回転時を振れをなくすための基準面形成としてスカイフ研磨(scaif、研磨用円盤)を行うことにより、表面粗さ(算術平均粗さRa)0.1μm程度の鏡面に加工しておくことが好ましい。   As a manufacturing method of the blade 26 configured as described above, diamond fine powder is placed on a base mainly composed of tungsten carbide and put in a mold. Next, a solvent metal such as cobalt (sintering aid) is added to the mold as a sintering aid. Next, it is fired and sintered in a high pressure of 5 GPa or higher and a high temperature atmosphere of 1300 ° C. or higher. Thereby, diamond abrasive grains are directly bonded to each other, and a very strong diamond ingot is formed. In this way, for example, a cylindrical ingot having a diameter of 60 mm, a sintered diamond layer (diamond sintered body) of 0.5 mm, and a tungsten carbide layer of 3 mm can be obtained. Examples of the diamond sintered body formed on tungsten carbide include DA200 manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Corporation. The blade 26 of this embodiment can be obtained by taking out only the diamond sintered body and subjecting the blade base material to a predetermined shape and subjecting it to peripheral wear or dressing. In addition, the diamond surface of the cylindrical ingot (excluding the cutting edge portion 40) is subjected to surface roughness (arithmetic average roughness) by performing skiff polishing (scaif, a polishing disk) as a reference surface formation for eliminating vibration during rotation. Ra) It is preferable to process a mirror surface of about 0.1 μm.

ここで、上記製造方法における摩耗処理・ドレッシング処理は、次のような条件とすることができる。   Here, the abrasion treatment / dressing treatment in the above production method can be performed under the following conditions.

摩耗処理としては、次の条件などがある。   The wear process includes the following conditions.

・ ブレード回転数:10000rpm
・ 送り速度:5mm/s
・ ワーク加工対象:石英ガラス(ガラス材料)
・ 加工処理時間:30分間
・ 上記処理により、わずかに1〜2μm程度のコバルト焼結助剤が除去されて凹みが形成された。さらに、非常に薄いエッチング液(弱酸系)を薄く塗って純水供給なしにドライ環境で処理することでさらに凹みが深くなった。
・ Blade rotation speed: 10000rpm
・ Feeding speed: 5mm / s
-Workpiece processing target: Quartz glass (glass material)
-Processing time: 30 minutes-By the said process, the cobalt sintering auxiliary agent of about 1-2 micrometers was removed slightly, and the dent was formed. Furthermore, the dent became deeper by applying a very thin etching solution (weak acid type) thinly and processing it in a dry environment without supplying pure water.

ドレッシング処理(摩耗処理)として次の条件であってもよい。   The following conditions may be used as a dressing process (abrasion process).

・ ブレード回転数:10000rpm
・ 送り速度:5mm/s
・ ワーク加工対象:GC600ドレッシング砥石(70mm□)
(GC600とは、炭化ケイ素質研削材の粒度600番手(#600)を意味する。粒度は日本工業規格(JIS:Japan Industrial Standards)R6001に基づく)
・ 加工処理時間:15分間
・ この処理でもわずかにコバルト焼結助剤が除去されて凹みが形成された。
・ Blade rotation speed: 10000rpm
・ Feeding speed: 5mm / s
・ Workpiece object: GC600 dressing wheel (70mm □)
(GC600 means that the particle size of the silicon carbide abrasive is 600 (# 600). The particle size is based on Japan Industrial Standards (JIS) R6001)
-Processing time: 15 minutes-Even in this treatment, the cobalt sintering aid was slightly removed and dents were formed.

なお、ブレード外周部のうち、ブレード外周端部とブレード側面部は、粗さを変えた方が望ましい。具体的には、ブレード外周端部は切れ刃に相当し、摩耗処理によって結晶粒界に沿って切れ刃間隔を調整することになる。特にブレード外周端部は、ワーク材料に切り込みを入れつつ、ある程度は大きく加工除去していくことから、少し粗く加工する。   Of the blade outer periphery, it is desirable to change the roughness of the blade outer end and the blade side surface. Specifically, the outer peripheral edge of the blade corresponds to a cutting edge, and the cutting edge interval is adjusted along the crystal grain boundary by wear processing. Particularly, the outer peripheral edge of the blade is slightly roughened since it is removed by machining to a certain extent while cutting the workpiece material.

一方、ブレード側面部は、積極的に除去加工をするわけではなく、ワーク材料の溝側面部との接触時に溝側面部を削り出す程度に粗くなっていればよい。また、ブレード側面部に突起があると、溝側面部に割れを誘発してしまうので、突起部を形成することなく加工する一方で、溝側面部との接触面積を低下して、少しでも摩擦による熱の発生を軽減する必要がある。そのため、側面部は細かく粗す方が望ましい。   On the other hand, the blade side surface portion is not actively removed, but may be rough enough to cut out the groove side surface portion when contacting the groove side surface portion of the workpiece material. In addition, if there are protrusions on the blade side surface, cracks will be induced in the groove side surface portion, so that processing is performed without forming the protrusion portion, while the contact area with the groove side surface portion is reduced, and even a little friction occurs. It is necessary to reduce the heat generation due to. Therefore, it is desirable that the side surface portion is finely roughened.

従来の電鋳ブレードなどでは、砥粒を鍍金にて固めて製作するため、面全体が同じような砥粒分布となり、その結果、ブレード外周端とブレード側面との砥粒のつき方の形態を大きく分けることができなかった。すなわち、ワークを切り進めるためのブレード外周端部と、ワークと擦れながら微小に削る程度とする側面部とで、明らかに粗さの状況を変化させることはできなかった。   In conventional electroformed blades, etc., the abrasive grains are solidified by plating, so that the entire surface has the same abrasive grain distribution, and as a result, the form of how the abrasive grains are attached to the blade outer peripheral edge and the blade side surface. I could not divide it. That is, the roughness condition could not be clearly changed between the outer peripheral edge of the blade for advancing the workpiece and the side portion that is finely scraped while rubbing against the workpiece.

本発明に係るブレードの場合は、ほとんどがダイヤモンドで構成され、その状態から成形加工することができる。例えば、本発明に係るブレードの場合、側面部を荒らすためには、ダイヤモンドラッピングなどを行っても構わない。微小なダイヤモンド(粒径1μm〜150μm)で表面を荒らすことにより、例えばRaが0.1μm〜20μm程度の粗さを形成することが可能となる。   In the case of the blade according to the present invention, most of the blade is composed of diamond and can be molded from that state. For example, in the case of the blade according to the present invention, diamond wrapping or the like may be performed in order to roughen the side surface portion. By roughening the surface with fine diamond (particle size: 1 μm to 150 μm), it is possible to form a roughness with Ra of about 0.1 μm to 20 μm, for example.

一方、ブレード外周部は、ブレード側面部と異なり、ワークを加工しながら切り進めていく必要があるため、側面部と異なり切れ刃としての粗さをつけた方がよい。こうした粗さは、例えば、パルスレーザなどで外周部に形成することができる。   On the other hand, unlike the blade side surface portion, the blade outer peripheral portion needs to be cut while machining the workpiece. Therefore, unlike the side surface portion, it is better to have roughness as a cutting edge. Such roughness can be formed on the outer periphery with a pulse laser, for example.

パルスレーザで切れ刃を形成する場合は、次に示す条件などが好適に使用される。   When the cutting edge is formed with a pulse laser, the following conditions are preferably used.

レーザ発振気器:米国IPG社製ファイバーレーザ:YLR−150−1500−QC

送りテーブル:JK702
波長:1060nm
出力:250W
パルス幅:0.2msec
焦点位置0.1mm
ブレード回転数2.8rpm
ガス:高純度窒素ガス0.1L/min
穴径50μm
ブレード材料:住友電工製DA150(ダイヤモンド粒径5μm)
外径50.8mm
このようなパルス式ファイバレーザによって、図23に示すように、0.1mmピッチでブレード外周端上に直径0.05mmの一定間隔で連続した半円状のシャープな切れ刃を形成することができる。こうした切れ刃形成ではダイヤモンド粒径は5μmの大きさであるが、一つの切れ刃自体は50μm切れ刃とすることができる。またこれを等間隔に形成すれば、回転数を高速にすることによって、見かけの間隔が小さくなり、延性モードのダイシングを可能とする。(例:スピンドル回転数10000rpm以上の場合など)
ファイバーレーザでは一つの切れ刃の大きさは5μm程度の大きさから大きいものでは1mmまで、様々な孔径で切れ刃の大きさを形成することができるが、通常はレーザのビーム径から、5μmから200μm程度までをあけることが可能である。
Laser oscillator: Fiber laser manufactured by IPG, USA: YLR-150-1500-QC
W
Feeding table: JK702
Wavelength: 1060nm
Output: 250W
Pulse width: 0.2msec
Focal position 0.1mm
Blade rotation speed 2.8rpm
Gas: High purity nitrogen gas 0.1L / min
Hole diameter 50μm
Blade material: Sumitomo Electric DA150 (diamond particle size 5μm)
Outer diameter 50.8mm
With such a pulsed fiber laser, as shown in FIG. 23, a semicircular sharp cutting edge continuous at a constant interval of 0.05 mm in diameter can be formed on the outer peripheral edge of the blade at a pitch of 0.1 mm. In such cutting edge formation, the diamond particle size is 5 μm, but one cutting edge itself can be a 50 μm cutting edge. If these are formed at equal intervals, the apparent interval is reduced by increasing the number of rotations, and dicing in the ductile mode becomes possible. (Example: When the spindle speed is 10,000 rpm or more)
With fiber lasers, the size of a single cutting edge can be formed with various hole diameters, from a size of about 5 μm to 1 mm with a large one. It is possible to open up to about 200μm.

電鋳法など、鍍金でダイヤモンドを固めた材料で切り欠きを形成するのではなく、焼結ダイヤモンドの材料で構成し、その円盤にした外周端に微小な切り欠きを連続して構成することで、一つ一つの切り欠きが切れ刃として作用する。   Rather than forming a notch with a diamond-hardened material such as an electroforming method, it is made of sintered diamond material and a small notch is continuously formed at the outer periphery of the disk. Each notch acts as a cutting edge.

特開2005-129741号公報は、電鋳法で製造したブレードにおいて、外周部に切り欠きを形成する方法が記載されるが、この場合の切り欠きは、切り屑の排出機能や目詰まりを防ぐ機能として切り欠きが設けられており、切れ刃として設けていない。電鋳法で製造された場合、切り欠きのエッジ部分に必ずしもダイヤモンドが存在するものでもなく、結合材と共に存在するので、結合材が加工と共に摩耗していくことから、材料として切れ刃として作用するものではない。   Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-129741 describes a method of forming a notch in the outer peripheral portion of a blade manufactured by an electroforming method. In this case, the notch prevents a chip discharge function and clogging. Notches are provided as a function, not as cutting edges. When manufactured by electroforming, diamond is not necessarily present at the edge of the notch, but is present together with the binding material, so that the binding material wears with processing, and thus acts as a cutting edge as a material. It is not a thing.

それに対して、ブレードがダイヤモンド焼結体から構成される場合、外周部に空けた切れ刃の先端はそのまま切れ刃として作用する。また、切れ刃の大きさ50μmと比べてダイヤモンド砥粒径は5μmと小さいため、一つの切れ刃の中で、一つのダイヤモンド砥粒が欠け落ちることで切れ刃内で小さく自生することも可能となる。従来の電鋳法における砥石は、ダイヤモンド砥粒がそのまま切れ刃として作用するため、切れ刃の大きさと自生単位は同じ大きさであるが、本発明の場合、恣意的な切れ刃を形成することで、切れ刃の大きさとその中でダイヤモンドが自生する単位を変えることができ、その結果、長い間切れ味を確保することができる。   On the other hand, when the blade is composed of a diamond sintered body, the tip of the cutting edge opened in the outer peripheral portion acts as it is as a cutting edge. In addition, since the diamond abrasive grain size is as small as 5 μm compared to the size of the cutting edge of 50 μm, one diamond abrasive grain is chipped off in one cutting edge, and it is possible to grow smaller in the cutting edge. Become. In the conventional electroforming method, since the diamond abrasive grains act as a cutting edge as they are, the size of the cutting edge and the self-generated unit are the same size, but in the case of the present invention, an arbitrary cutting edge is formed. Thus, the size of the cutting edge and the unit in which the diamond grows can be changed, and as a result, the sharpness can be secured for a long time.

さらに、ブレードの側面部の粗さに対して、ブレードの外周端部の粗さを大きくすることで、ブレード外周端で切り進めながらもブレード側面は細かい粗い面でワークを削りながら鏡面化することができる。従来は電鋳法によるブレードでは、外周端部の粗さと側面部の粗さを独立して変化させることが難しく、実質できなかったが、本発明のように焼結ダイヤモンドを使用することで恣意的に外周端部に等間隔の切れ刃を形成するとともに、ブレード側面は細かく荒らした面とすることが可能となる。それにより外周の切れ味を確保して効率よく切り進めながらも、ワーク側面では全く独立して鏡面仕上げ加工を独立して行うことが可能となる。   Furthermore, by increasing the roughness of the outer peripheral edge of the blade relative to the roughness of the blade side surface, the blade side surface can be mirror-finished while cutting the workpiece with a fine rough surface while cutting at the blade outer peripheral edge. Can do. Conventionally, with an electroforming blade, it was difficult to change the roughness of the outer peripheral edge and the roughness of the side surface independently, and this could not be substantially achieved. Thus, it is possible to form equally spaced cutting edges at the outer peripheral end and to make the blade side surface fine and rough. As a result, it is possible to perform mirror finishing independently of the workpiece side surface, while ensuring efficient cutting of the outer periphery and proceeding efficiently.

なお、ブレード外周のみに高硬度のダイヤモンドチップを一つ一つ埋め込む構成(例えば特開平7-276137号公報など)は、切れ刃は等間隔で形成されるかもしれないが、一体の円盤状のPCDで形成されていないため、先述の通り、熱伝導の点、形状的な平面度や平面の連続性の点、加工による衝撃を吸収することなく局所的に効果的なせん断力をワークに与える点、さらには延性モードで加工を行う点などで、本発明に係るブレードとは全く異なることは明白である。   In addition, a configuration (for example, JP-A-7-276137, etc.) in which high-hardness diamond chips are embedded one by one only on the outer periphery of the blade, the cutting edges may be formed at equal intervals. Since it is not formed by PCD, as described above, it gives local effective shearing force to the workpiece without absorbing the impact of heat conduction, shape flatness and plane continuity, and impact due to processing. It is obvious that the blade is completely different from the blade according to the present invention in that the processing is performed in the ductile mode.

こうした切れ刃の間隔や側面部の表面の粗さは、加工対象材料に応じて適宜調整するものである。   The distance between the cutting edges and the surface roughness of the side surface are appropriately adjusted according to the material to be processed.

図7は、ブレード26がスピンドル28に取り付けられた状態を示した断面図である。図7に示すように、スピンドル28は、不図示のモータ(高周波モータ)を内蔵したスピンドル本体44と、スピンドル本体44で回動可能に軸支され、その先端部がスピンドル本体44から突出した状態に配設されたスピンドル軸46とから主に構成される。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which the blade 26 is attached to the spindle 28. As shown in FIG. 7, the spindle 28 is supported by a spindle main body 44 incorporating a motor (high-frequency motor) (not shown), and is pivotally supported by the spindle main body 44, and its tip protrudes from the spindle main body 44. And a spindle shaft 46 disposed on the main body.

ハブフランジ48は、スピンドル軸46とブレード26との間に介装される部材であり、テーパ状に形成された取付孔48aが設けられるとともに、円筒状の突起部48bが設けられる。このハブフランジ48には、ブレード26のスピンドル軸46(回転軸)に対する垂直度を決定するための基準面となるフランジ面48cが設けられている。このフランジ面48cには、後述するようにブレード26のブレード基準面36aが当接される。   The hub flange 48 is a member interposed between the spindle shaft 46 and the blade 26, and is provided with a mounting hole 48a formed in a tapered shape and a cylindrical projection 48b. The hub flange 48 is provided with a flange surface 48c serving as a reference surface for determining the perpendicularity of the blade 26 to the spindle shaft 46 (rotation shaft). A blade reference surface 36a of the blade 26 is brought into contact with the flange surface 48c as will be described later.

ブレード26には、片側の端面に切刃部40よりも内側部分に厚肉に形成された環状部(当接領域)36が設けられている(図2及び図3参照)。この環状部36には、ハブフランジ48のフランジ面48cが当接するブレード基準面36aが形成されている。ブレード基準面36aは、環状部36が形成される端面において他の位置よりも高い位置に設けられていることが好ましく、これにより平面度を出しやすくなっている。また、ブレード基準面36aを構成する環状部36の厚みは、ブレード外周部に設けられる切刃部40と比べて十分に厚くする必要がある。   The blade 26 is provided with an annular portion (contact region) 36 formed thick on the inner side of the cutting edge portion 40 on one end face (see FIGS. 2 and 3). The annular portion 36 is formed with a blade reference surface 36a with which the flange surface 48c of the hub flange 48 abuts. The blade reference surface 36a is preferably provided at a higher position than the other positions on the end surface where the annular portion 36 is formed, thereby facilitating flatness. Further, the thickness of the annular portion 36 constituting the blade reference surface 36a needs to be sufficiently thicker than that of the cutting edge portion 40 provided on the outer peripheral portion of the blade.

ブレード外周部は、切断時に材料表面において脆性破壊を起こさないため切断幅も細くする必要があり、その厚みとしては50μm以下としなくてはならない。   Since the blade outer peripheral portion does not cause brittle fracture on the material surface at the time of cutting, it is necessary to reduce the cutting width, and the thickness must be 50 μm or less.

しかしながら、そのブレード外周部の厚みのままでブレード基準面部分を含めて、すべてを50μm以下の厚みで製作する場合、ブレードの平面を出す過程で加工した際の加工歪が大きな問題になる。特に、ブレード全面を50μm程度の厚みで製作すると、ブレード両側面同士の歪のバランスで一方の側にブレードが反ることになる。ブレードが少しでも反っている場合、外周端部は非常に薄いので、非常に小さい応力で元々反っている側にブレードが座屈変形してしまい、結果的に使用できない。   However, when manufacturing everything including the blade reference surface portion with the thickness of the outer peripheral portion of the blade with a thickness of 50 μm or less, the processing strain at the time of processing in the process of drawing out the flat surface of the blade becomes a big problem. In particular, if the entire surface of the blade is manufactured with a thickness of about 50 μm, the blade warps to one side due to the balance of strains on both sides of the blade. When the blade is warped even a little, the outer peripheral end portion is very thin, so that the blade is buckled and deformed to the side originally warped by a very small stress, and as a result cannot be used.

このため、ブレード基準面を形成する部分は、ブレードの面に加工歪が残っていたとしても、その歪で反りが発生するほどの厚みであってはならない。直径にして50mm程度の円板で加工歪による反りが発生しない程度のブレードの基準面部分の厚みは、最低でも0.25mm以上、好ましくは0.5mm以上ある方がよい。この程度のブレード基準面部分の厚みがないと、ブレード基準面として平面を維持できない。平面が維持できなければブレード外周端部を一直線状にワークに作用させることが困難になる。   For this reason, even if a processing strain remains on the blade surface, the portion that forms the blade reference surface must not have a thickness that causes warping due to the strain. The thickness of the reference surface portion of the blade, which is a disk having a diameter of about 50 mm and does not warp due to processing strain, is at least 0.25 mm, preferably 0.5 mm or more. Without such a thickness of the blade reference surface portion, a flat surface cannot be maintained as the blade reference surface. If the plane cannot be maintained, it becomes difficult to make the outer peripheral edge of the blade act on the workpiece in a straight line.

以上のことから、本実施形態のブレード26では次の条件を満たすことが必要となる。   From the above, the blade 26 of this embodiment must satisfy the following conditions.

すなわち、ブレード基準面36aは、ブレード26の両側面の加工歪のバランスが崩れていたとしても平面を維持しなくてはいけないことから、最低でも基準面部の厚みは0.3mm以上は必要である。   That is, the blade reference surface 36a must maintain a flat surface even if the balance of the processing strains on both side surfaces of the blade 26 is lost. Therefore, the thickness of the reference surface portion must be at least 0.3 mm.

一方、ブレード外周端部は、材料にクラックを誘発させないためにも極微小領域で加工しなくてはいけない。そのためには、ブレード外周部に設けられる切刃部40の厚みは50μm以下とする必要がある。   On the other hand, the outer peripheral edge of the blade must be processed in a very small region so as not to induce cracks in the material. For that purpose, the thickness of the cutting edge part 40 provided in a blade outer peripheral part needs to be 50 micrometers or less.

つまり、例えば直径50mmのブレード全体で見ると、平面度維持のためすべてを一体で製作する必要があり、ブレード内周部は平面度維持のため分厚くしなくてはならない一方で、ブレード外周部は薄くしなくてはならない。   In other words, for example, when looking at the entire blade with a diameter of 50 mm, it is necessary to manufacture everything in one piece to maintain flatness, and the blade inner periphery must be made thicker to maintain flatness, while the blade outer periphery is It must be thinned.

なお、平面度を出す方法としては、スカイフ研磨などによる鏡面加工を使用することができる。   In addition, as a method for obtaining the flatness, mirror finishing by Skyf polishing or the like can be used.

ブレード26の取付方法としては、まず、ハブフランジ48の取付孔48aにテーパ状に形成されたスピンドル軸46を嵌合させた状態で、不図示の固定手段によってハブフランジ48をスピンドル軸46に位置決め固定する。次いで、ハブフランジ48の突起部48bにブレード26の装着孔38を嵌合させた状態で、ブレードナット52を突起部48bの先端に形成されたネジ部にねじ込むことにより、ブレード26をハブフランジ48に位置決め固定する。   As a method of attaching the blade 26, first, the hub flange 48 is positioned on the spindle shaft 46 by a fixing means (not shown) in a state where the tapered spindle shaft 46 is fitted in the attachment hole 48a of the hub flange 48. Fix it. Next, in a state in which the mounting hole 38 of the blade 26 is fitted to the protrusion 48b of the hub flange 48, the blade nut 52 is screwed into a screw portion formed at the tip of the protrusion 48b, whereby the blade 26 is moved to the hub flange 48. Position and fix to.

このようにブレード26がハブフランジ48を介してスピンドル軸46に取り付けられたとき、ブレード26のスピンドル軸46に対する垂直度はハブフランジ48のフランジ面48cの平面度とブレード26のブレード基準面36aの平面度及びその両者を重ね合わせる取り付け精度で決定される。このため、ハブフランジ48のフランジ面(回転軸に対して垂直な面)48cと、このフランジ面48cに接触するブレード26のブレード基準面36aは、例えば鏡面加工によって平坦化され、スピンドル軸46に対する垂直度が高精度になるように形成されていることが好ましい。これにより、ハブフランジ48を介してブレード26をスピンドル軸46に装着する際、フランジ面48cとブレード基準面36aを接触させた状態で位置決め固定することにより、ブレード26をスピンドル軸46に対して高精度に垂直にすることができる。   Thus, when the blade 26 is attached to the spindle shaft 46 via the hub flange 48, the perpendicularity of the blade 26 with respect to the spindle shaft 46 is such that the flatness of the flange surface 48c of the hub flange 48 and the blade reference surface 36a of the blade 26 are. It is determined by the flatness and the mounting accuracy for superimposing both. For this reason, the flange surface (surface perpendicular to the rotation axis) 48c of the hub flange 48 and the blade reference surface 36a of the blade 26 in contact with the flange surface 48c are flattened by, for example, mirror finishing, and are thus made to the spindle shaft 46. It is preferable that the perpendicularity is formed with high accuracy. Thus, when the blade 26 is mounted on the spindle shaft 46 via the hub flange 48, the blade 26 is positioned with respect to the spindle shaft 46 by positioning and fixing the blade surface 48c and the blade reference surface 36a in contact with each other. Can be perpendicular to accuracy.

また、ブレード26の中心位置の精度は、ブレード26の装着孔38とハブフランジ48の突起部48bとの嵌め合い精度で決定されることから、装着孔38の内周面及び突起部48bの外周面の加工精度を高めることで、これらの同軸度を確保することができ、良好な取付精度を実現することができる。   Further, since the accuracy of the center position of the blade 26 is determined by the fitting accuracy between the mounting hole 38 of the blade 26 and the protrusion 48b of the hub flange 48, the inner peripheral surface of the mounting hole 38 and the outer periphery of the protrusion 48b. By increasing the processing accuracy of the surface, it is possible to ensure the same degree of concentricity and to realize good mounting accuracy.

その結果、ブレード単体精度に加えて、高精度なスピンドル軸46に対する取付精度も確保することで高精度な切断加工が実現できる。   As a result, in addition to the accuracy of the blade alone, high-accuracy cutting can be realized by ensuring the accuracy of mounting on the spindle shaft 46 with high accuracy.

すなわち、延性モードで加工するためには、ブレード26の切刃部40の厚みを薄く構成するだけでなく、その切刃部40をブレード26の回転軸(スピンドル軸46)に対して垂直な方向に略一直線上に作用させることができるように高精度な取り付けが必要となるが、その要求精度を十分に満たすことができる。   That is, in order to process in the ductility mode, not only the thickness of the cutting edge portion 40 of the blade 26 is made thin, but also the cutting edge portion 40 is perpendicular to the rotation axis (spindle shaft 46) of the blade 26. However, it is necessary to attach with high accuracy so that it can act on a substantially straight line. However, the required accuracy can be sufficiently satisfied.

本実施形態では、ブレード26を軸支するハブフランジ48及びスピンドル軸46はステンレス(例えばSUS304、SUS304は日本工業規格(JIS: Japan Industrial Standards)に基づくステンレス鋼、以下、本発明におけるステンレス鋼は日本工業規格に基づく)等の金属材料で構成されている。一方、ブレード26は、上述のとおり、ダイヤモンド焼結体80により一体的に構成されている。すなわち、ブレード基準面36aは金属基準面で支えられる構成となっている。このような構成によれば、切断加工によってブレード外周部の切刃部40が熱をもち、或いは、スピンドル軸46側に熱があったとしても、まずはブレード26の内部に均一に熱が伝わる。すなわち、ブレード26は熱伝導率の非常に高いダイヤモンド焼結体80で構成されるのに対し、ブレード26を軸支するハブフランジ48及びスピンドル軸46はダイヤモンド焼結体80と比較すると格段に熱伝導率が低いステンレスで構成される。このため、これらに生じた熱は、ブレード26に沿って周方向に伝わり、ブレード26の周方向にすぐに均一化され、放射状の温度分布となる。ダイヤモンド部分だけが熱がすぐに伝わり、ステンレスのスピンドル軸46やハブフランジ48には断面積などの点で、熱が伝わりにくく接触部も少ないため、結果的にダイヤモンド部分がさらに熱の均一化が促進され、その均一な状態で、熱的平衡が確保されるようになる。   In the present embodiment, the hub flange 48 and the spindle shaft 46 that support the blade 26 are made of stainless steel (for example, SUS304, SUS304 is stainless steel based on JIS: Japan Industrial Standards). (Based on industrial standards) and the like. On the other hand, the blade 26 is integrally formed of the diamond sintered body 80 as described above. That is, the blade reference surface 36a is supported by the metal reference surface. According to such a configuration, even if the cutting edge portion 40 on the outer peripheral portion of the blade is heated by the cutting process or heat is generated on the spindle shaft 46 side, the heat is first uniformly transmitted to the inside of the blade 26. That is, the blade 26 is composed of a diamond sintered body 80 having a very high thermal conductivity, whereas the hub flange 48 and the spindle shaft 46 that support the blade 26 are much more heat-resistant than the diamond sintered body 80. Made of stainless steel with low conductivity. For this reason, the heat generated in these is transmitted in the circumferential direction along the blade 26, and immediately uniformed in the circumferential direction of the blade 26, resulting in a radial temperature distribution. Only the diamond part transfers heat immediately, and the stainless steel spindle shaft 46 and hub flange 48 are difficult to transmit heat in terms of cross-sectional area, etc., and there are few contact parts. And in that uniform state, thermal equilibrium is ensured.

また、ブレード外周部において、熱膨張を阻害する部材もなく、またバイメタル効果もないため、ブレード26の外周部は真円度及び平面度を良好に保つことができる。その結果、ブレード外周端部に設けられる切れ刃84はワークWに対して一直線上に作用するようになる。   In addition, since there is no member that inhibits thermal expansion and no bimetal effect at the outer peripheral portion of the blade, the outer peripheral portion of the blade 26 can maintain good roundness and flatness. As a result, the cutting edge 84 provided at the outer peripheral edge of the blade acts on the workpiece W in a straight line.

なお、本実施形態では、ブレード26がハブフランジ48を介してスピンドル軸46に装着される構成を示したが、ブレード26がスピンドル軸46に直接装着される構成としてもよく、同様の効果を得ることができる。   In the present embodiment, the configuration in which the blade 26 is mounted on the spindle shaft 46 via the hub flange 48 is shown. However, the blade 26 may be mounted directly on the spindle shaft 46, and the same effect is obtained. be able to.

次に、本実施形態のブレード26を用いたダイシング方法について説明する。このダイシング方法は、シリコン、サファイア、SiC(シリコンカーバイド)、ガラスなどの脆性材料に対してクラックやチッピングなどの脆性破壊を伴うことなく塑性変形させながら安定して精度良く切断加工を行うことができる方法である。   Next, a dicing method using the blade 26 of this embodiment will be described. This dicing method can perform a stable and accurate cutting process while plastically deforming a brittle material such as silicon, sapphire, SiC (silicon carbide), or glass without causing brittle fracture such as cracking or chipping. Is the method.

まず、ロードポート12に載置されたカセットからワークWが取り出され、搬送手段16によりワークテーブル30上に載置される。ワークテーブル30上に載置されたワークWは、撮像手段18により表面が撮像され、ワークW上のダイシングされるラインの位置とブレード26との位置が、不図示のX,Y、θの各移動軸によりワークテーブル30を調整して合わせられる。位置合わせが終了し、ダイシングが開始されると、スピンドル28が回転を始め、ブレード26がワークWを切断するないしは溝入れする量だけスピンドル28が所定の高さまでZ方向へ下がりブレード26が高速に回転する。この状態でワークWは、ブレード位置に対してワークテーブル30とともに不図示の移動軸によって、図1に示すX方向へ加工送りされるとともに、所定の高さまで下げられたスピンドル先端につけられたブレード26でダイシングが行われる。   First, the work W is taken out from the cassette placed on the load port 12 and placed on the work table 30 by the conveying means 16. The surface of the workpiece W placed on the workpiece table 30 is imaged by the imaging means 18, and the position of the line to be diced on the workpiece W and the position of the blade 26 are X, Y, and θ (not shown). The work table 30 is adjusted and adjusted by the movement axis. When the alignment is completed and dicing is started, the spindle 28 starts to rotate, and the spindle 28 is lowered in the Z direction to a predetermined height by an amount by which the blade 26 cuts or grooves the workpiece W, and the blade 26 moves at high speed. Rotate. In this state, the workpiece W is processed and fed in the X direction shown in FIG. 1 by a moving shaft (not shown) together with the workpiece table 30 with respect to the blade position, and the blade 26 attached to the tip of the spindle lowered to a predetermined height. Dicing is performed at

このとき、ブレード26のワークWに対する切り込み深さ(切り込み量)が設定される。外周に多数の切れ刃を要するブレード26を高速回転させることで、1つの切れ刃(微小切刃)84が臨界切り込み深さ(Dc値)以下になるように設定されなければならない。この臨界切り込み深さは、脆性材料の脆性破壊を起こすことなく、塑性変形による延性モードでの切断加工が可能な最大切り込み深さである。   At this time, the cutting depth (cutting amount) of the blade 26 with respect to the workpiece W is set. By rotating the blade 26 that requires a large number of cutting edges on the outer periphery at a high speed, one cutting edge (micro cutting edge) 84 must be set to have a critical cutting depth (Dc value) or less. This critical depth of cut is the maximum depth of cut that can be cut in a ductile mode by plastic deformation without causing brittle fracture of the brittle material.

ここで、ワーク材料とクラックを及ぼさない一つの刃あたりの臨界切り込み深さとの関係を表3に示す。   Here, Table 3 shows the relationship between the work material and the critical depth of cut per blade that does not crack.

表3から分かるように、例えばワーク材料がシリコンの場合には、その臨界切り込み深さは0.15μmであることから、ブレード26のワークWに対する切り込み深さは0.15μm以下に設定される。仮に切り込み深さが0.15μmを超える場合にはワーク材料へのクラック発生は避けられない。   As can be seen from Table 3, for example, when the workpiece material is silicon, the critical cutting depth is 0.15 μm, so the cutting depth of the blade 26 with respect to the workpiece W is set to 0.15 μm or less. If the cutting depth exceeds 0.15 μm, cracks in the workpiece material are inevitable.

また、表3に示したワーク材料の中ではシリコンの臨界切り込み深さ(0.15μm)が最も小さく、他の材料と比べて割れやすいことが分かる。このことから、大抵の材料では、0.15μm以下の切り込み深さであれば、原理上クラックを発生することなく材料の変形範囲で加工を進行させることのできる延性モード加工が可能となる。   Moreover, it can be seen that among the work materials shown in Table 3, the critical cutting depth of silicon (0.15 μm) is the smallest, and it is easier to crack than other materials. For this reason, in most materials, if the depth of cut is 0.15 μm or less, ductile mode processing is possible in which processing can proceed in the deformation range of the material without generating cracks in principle.

また、ブレード26のワークWに対する周速度(ブレード周速度)は、ブレード26のワークWに対する相対送り速度(加工送り速度)に比べて十分に大きく設定される。例えば、ブレード26の回転数20,000rpm、ブレード26の外径50.8mmの時、ブレード26の回転速度53.17m/sに対し、ブレード26の相対送り速度は10mm/sに設定される。   Further, the peripheral speed (blade peripheral speed) of the blade 26 with respect to the workpiece W is set sufficiently higher than the relative feed speed (machining feed speed) of the blade 26 with respect to the workpiece W. For example, when the rotational speed of the blade 26 is 20,000 rpm and the outer diameter of the blade 26 is 50.8 mm, the relative feed speed of the blade 26 is set to 10 mm / s with respect to the rotational speed 53.17 m / s of the blade 26.

なお、ブレード26の切り込み深さや回転速度、ブレード26のワークWに対する相対送り速度の制御は、図1に示したコントローラ24によって行われる。   Note that the control of the cutting depth and rotation speed of the blade 26 and the relative feed speed of the blade 26 with respect to the workpiece W is performed by the controller 24 shown in FIG.

このような延性モードでのダイシング加工は、切断ラインの溝深さが最終切り込み深さとなるまで、1回あたりの切り込み深さが臨界切り込み深さ以下に設定された状態で繰り返し行われる。   The dicing process in the ductility mode is repeatedly performed in a state where the cutting depth per time is set to be equal to or less than the critical cutting depth until the groove depth of the cutting line reaches the final cutting depth.

そして、ワークWに対する1つの切断ラインに沿うダイシング加工が終了すると、ブレード26は、次に加工する隣の切断ラインにインデックス送りされて位置決めされ、前記と同様の加工手順により、当該切断ラインに沿うダイシング加工が実施される。   When the dicing process along one cutting line for the workpiece W is completed, the blade 26 is indexed and positioned to the next cutting line to be processed next, and along the cutting line by the same processing procedure as described above. Dicing is performed.

そして、前記ダイシング加工が繰り返されることにより、所定数の切断ラインに沿うダイシング加工が全て終了すると、ワークテーブル30とともにワークWを90度回転させて、前記と同様の加工手順により、前述した切断ラインと直交する方向の切断ラインに沿ってダイシング加工が行われる。   Then, by repeating the dicing process, when all the dicing processes along the predetermined number of cutting lines are completed, the work W is rotated 90 degrees together with the work table 30, and the cutting line described above is performed by the same processing procedure as described above. Dicing is performed along a cutting line in a direction perpendicular to the line.

このようにして、全ての切断ラインに沿うダイシング加工が全て完了すると、ワークWは多数のチップに切断分割される。   Thus, when all the dicing processes along all the cutting lines are completed, the workpiece W is cut and divided into a large number of chips.

ここで、本発明の効果を検証するために、上記ダイシング加工方法において、本実施形態のブレード26と従来の電鋳ブレードとを用いてワークに対して溝入れ加工を行った結果について説明する。   Here, in order to verify the effect of the present invention, the result of grooving the workpiece using the blade 26 of the present embodiment and the conventional electroformed blade in the dicing method will be described.

[比較実験1](シリコンウェーハ)
本実施形態のブレード26としては、両側テーパタイプ(両Vタイプ)のものを使用した。一方、従来の電鋳ブレードとしては、ブレード厚みが50μm(#600)を使用した。その他の条件については以下のとおりである。
[Comparative Experiment 1] (silicon wafer)
As the blade 26 of this embodiment, a double-sided taper type (both V type) was used. On the other hand, as a conventional electroformed blade, a blade thickness of 50 μm (# 600) was used. Other conditions are as follows.

・装置:ブレードダイシング装置AD20T(東京精密製)
・ブレード回転数:20000rpm
・ワーク送り速度(加工送り速度):10mm/s
・切り込み深さ:30μm
・ワーク:シリコンウェーハ(厚み780μm)
比較実験1の結果を図8A及び8Bに示す。なお、図8A及び8Bは、溝入れ加工後のワーク表面の様子を示したものである。
・ Device: Blade dicing device AD20T (manufactured by Tokyo Seimitsu)
・ Blade rotation speed: 20000rpm
・ Work feed speed (machining feed speed): 10mm / s
-Depth of cut: 30μm
・ Work: Silicon wafer (thickness: 780μm)
The results of Comparative Experiment 1 are shown in FIGS. 8A and 8B. 8A and 8B show the state of the workpiece surface after grooving.

図8Aに示すように、本実施形態のブレード26を用いた場合には、ワークに対してクラックが発生させることなく切断溝を形成することができた。   As shown in FIG. 8A, when the blade 26 of the present embodiment was used, it was possible to form the cutting groove without causing cracks on the workpiece.

一方、図8Bに示すように、従来の電鋳ブレードを用いた場合には、ワーク表面に微小なクラックが発生した。また、切断溝の底面にもクラックが生じていた。   On the other hand, as shown in FIG. 8B, when a conventional electroformed blade was used, minute cracks were generated on the workpiece surface. Moreover, the crack had arisen also in the bottom face of the cutting groove.

このように本実施形態のブレード26を用いた場合には、従来の電鋳ブレードを用いた場合に比べて、クラックを発生させることなく、延性モードで安定して精度良い切断加工を行うことができることを確認した。   As described above, when the blade 26 of the present embodiment is used, it is possible to perform stable and accurate cutting in the ductility mode without generating cracks, compared to the case of using the conventional electroformed blade. I confirmed that I can do it.

[比較実験2](サファイアウェーハ)
次に、比較実験1と同様のブレードを用いて、以下の条件で比較実験を行った。
[Comparison Experiment 2] (Sapphire wafer)
Next, a comparative experiment was performed using the same blade as in comparative experiment 1 under the following conditions.

・装置:ブレードダイシング装置AD20T(東京精密製)
・ブレード回転数:20000rpm
・ワーク送り速度(加工送り速度):10mm/s
・切り込み深さ:50μm
・ワーク:サファイアウェーハ(厚み200μm)
比較実験2の結果を図9A及び9Bに示す。なお、図9A及び9Bは、溝入れ加工後のワーク表面の様子を示したものであり、図9Aは本実施形態のブレード26を用いた場合、図9Bは従来の電鋳ブレードを用いた場合である。
・ Device: Blade dicing device AD20T (manufactured by Tokyo Seimitsu)
・ Blade rotation speed: 20000rpm
・ Work feed speed (machining feed speed): 10mm / s
-Depth of cut: 50μm
・ Work: Sapphire wafer (thickness 200μm)
The results of Comparative Experiment 2 are shown in FIGS. 9A and 9B. 9A and 9B show the state of the workpiece surface after grooving, FIG. 9A shows the case where the blade 26 of the present embodiment is used, and FIG. 9B shows the case where the conventional electroformed blade is used. It is.

図9A及び9Bから明らかないように、ワークをサファイアウェーハに変更した場合においても、シリコンウェーハを対象とした比較実験1と同様の結果が得られることを確認した。   As is apparent from FIGS. 9A and 9B, it was confirmed that the same result as in Comparative Experiment 1 for a silicon wafer was obtained even when the workpiece was changed to a sapphire wafer.

[比較実験3](SiCウェーハ)
次に、ストレート形状のブレードを用いて、以下の条件で比較実験を行った。ブレード厚みは、20μm、50μm、70μm厚で行った。
[Comparison Experiment 3] (SiC wafer)
Next, a comparative experiment was performed using a straight blade under the following conditions. The blade thickness was 20 μm, 50 μm, and 70 μm.

・装置:ブレードダイシング装置AD20T(東京精密製)
・ブレード回転数:20000rpm
・ワーク送り速度(加工送り速度):2mm/s
・切り込み深さ:200μm
・ワーク:4H-SiCウェーハ Si面(厚み330μm)
図10Aから10Cは本実施形態のブレード26による溝入れ加工後のワーク表面の様子を示したものであり、図10Aは、ブレード厚みが20μmの場合、図10Bは、ブレード厚みが50μmの場合、図10Cは、ブレード厚みが70μmの場合を示す。
・ Device: Blade dicing device AD20T (manufactured by Tokyo Seimitsu)
・ Blade rotation speed: 20000rpm
・ Work feed speed (machining feed speed): 2mm / s
-Depth of cut: 200μm
・ Work: 4H-SiC wafer Si surface (thickness 330μm)
10A to 10C show the state of the workpiece surface after grooving by the blade 26 of this embodiment. FIG. 10A shows a case where the blade thickness is 20 μm, and FIG. 10B shows a case where the blade thickness is 50 μm. FIG. 10C shows the case where the blade thickness is 70 μm.

ブレード厚みは50μm以下とすることが理想的ではあるが、SiCの場合70μ刃厚では、小さいクラックはあるが、顕著なクラックはなかった。   Ideally, the blade thickness should be 50 μm or less, but in the case of SiC, with a 70 μ blade thickness, there were small cracks but no significant cracks.

[比較実験4](超硬合金)
次に、先と同様にストレート形状のブレードを用いて、以下の条件で比較実験を行った。ブレード厚みは、20μm厚で行った。
[Comparison Experiment 4] (Cemented carbide)
Next, a comparative experiment was performed under the following conditions using a straight blade as before. The blade thickness was 20 μm.

・装置:ブレードダイシング装置AD20T(東京精密製、AD20Tは装置の型番)
・ブレード回転数:10000rpm
・ワーク送り速度(加工送り速度):1mm/s
・切り込み深さ:40μm
・ワーク:超硬WC(WC:タングステンカーバイド)
図11A及び11Bは、本実施形態のブレード26による溝入れ加工後のワーク表面(図11A)及び断面(図11B)を示している。同図のように、超硬WCのような硬質材料でも理想的な延性モード加工を行うことができることを示している。
-Equipment: Blade dicing equipment AD20T (manufactured by Tokyo Seimitsu, AD20T is equipment model number)
・ Blade rotation speed: 10000rpm
・ Work feed speed (machining feed speed): 1mm / s
-Depth of cut: 40μm
・ Work: Carbide WC (WC: Tungsten Carbide)
11A and 11B show a workpiece surface (FIG. 11A) and a cross section (FIG. 11B) after grooving by the blade 26 of the present embodiment. As shown in the figure, ideal ductile mode processing can be performed even with a hard material such as carbide WC.

[比較実験5](ポリカーボネード)
次に、先と同様にストレート形状のブレードを用いて、以下の条件で比較実験を行った。ブレード厚みは、50μm厚で行った。
[Comparative Experiment 5] (Polycarbonate)
Next, a comparative experiment was performed under the following conditions using a straight blade as before. The blade thickness was 50 μm.

・装置:ブレードダイシング装置AD20T(東京精密製)
・ブレード回転数:20000rpm
・ワーク送り速度(加工送り速度):1mm/s
・切り込み深さ:500μm(フルカット)
・ワーク:ポリカーボネード
図12A及び12Bは、それぞれ、本実施形態のブレード26による溝入れ加工後のワーク表面、及びワーク断面を示している。図12Aに示すように、ワーク表面から見るとシャープな切断ラインが観察される。図12Bに示すように、従来の電鋳ブレードと比較しても鏡面の切断面を得たことが分かる。
・ Device: Blade dicing device AD20T (manufactured by Tokyo Seimitsu)
・ Blade rotation speed: 20000rpm
・ Work feed speed (machining feed speed): 1mm / s
・ Cut depth: 500μm (full cut)
Work: Polycarbonate FIG. 12A and 12B show a work surface and a work cross section after grooving by the blade 26 of the present embodiment, respectively. As shown in FIG. 12A, a sharp cutting line is observed when viewed from the workpiece surface. As shown in FIG. 12B, it can be seen that a mirror cut surface was obtained even when compared with a conventional electroformed blade.

[比較実験6](CFRP:carbon-fiber-reinforced plastic)
次に、先と同様にストレート形状のブレードを用いて、以下の条件で比較実験を行った。ブレード厚みは、50μm厚で行った。
[Comparison Experiment 6] (CFRP: carbon-fiber-reinforced plastic)
Next, a comparative experiment was performed under the following conditions using a straight blade as before. The blade thickness was 50 μm.

・装置:ブレードダイシング装置AD20T(東京精密製)
・ブレード回転数:20000rpm
・ワーク送り速度(加工送り速度):1mm/s
・切り込み深さ:500μm(フルカット)
・ワーク:CFRP
比較実験6の結果を図13A及び13Bに示す。なお、図13A及び13Bは、溝入れ加工後のワーク断面の様子を示したものであり、図13Aは本実施形態のブレード26を用いた場合、図13Bは従来の電鋳ブレードを用いた場合である。
・ Device: Blade dicing device AD20T (manufactured by Tokyo Seimitsu)
・ Blade rotation speed: 20000rpm
・ Work feed speed (machining feed speed): 1mm / s
・ Cut depth: 500μm (full cut)
・ Work: CFRP
The results of Comparative Experiment 6 are shown in FIGS. 13A and 13B. 13A and 13B show the state of the workpiece cross section after grooving, FIG. 13A shows the case where the blade 26 of the present embodiment is used, and FIG. 13B shows the case where the conventional electroformed blade is used. It is.

従来の電鋳ブレードと比較すると、電鋳ブレードは一つ一つの繊維を引きちぎるため、繊維のきれいな断面を観察できないが、本発明に係るブレードでは一つ一つの繊維が絡まって引きちぎれることなくシャープな繊維端面持つ切断面を得ることができる。   Compared with the conventional electroformed blade, the electroformed blade tears each fiber, so that a clean cross section of the fiber cannot be observed, but with the blade according to the present invention, each fiber is entangled and not sharply broken. It is possible to obtain a cut surface having a proper fiber end surface.

この結果は、本発明に係るブレードの場合、連続した切れ刃が形成され、それぞれの凹み部分が切れ刃になると共にダイヤモンド同士が結合している。そのため、電鋳ブレードでは切れ刃が繊維一本を切断するのに軟らかい結合材で衝撃を吸収してしまい、鋭利に切れ刃が作用しないが、本発明に係るブレードは、ダイヤモンドのせん断応力によって、瞬時の衝撃を吸収することなく鋭利に刃先が作用するためである。   As a result, in the case of the blade according to the present invention, continuous cutting edges are formed, and each concave portion becomes a cutting edge and diamonds are bonded to each other. Therefore, in the electroformed blade, the cutting edge absorbs the impact with a soft binder to cut one fiber, and the cutting edge does not act sharply, but the blade according to the present invention is due to the shear stress of diamond. This is because the cutting edge acts sharply without absorbing an instantaneous impact.

次に、ブレード26のワークWに対する切り込み深さを臨界切り込み深さ(Dc値)以下として延性モード加工での切断加工が行われる場合であっても実用的なダイシング加工が可能である理由について説明する。   Next, the reason why a practical dicing process is possible even when the cutting process in the ductile mode process is performed by setting the cutting depth of the blade 26 to the workpiece W to be equal to or less than the critical cutting depth (Dc value). To do.

例えば、外径50mmのブレード26を用いてシリコンウェーハからなるワークWを切断加工する場合を考える。なお、ブレード外周端部には結晶粒界に沿った切れ刃(微小切刃)が約10μmピッチで周方向に沿って設けられているものとする。この場合、ブレードの外周長は157mm(157000μm)であることから、約15700個の切れ刃が外周部に形成されていることになる。   For example, consider a case where a workpiece W made of a silicon wafer is cut using a blade 26 having an outer diameter of 50 mm. It is assumed that cutting edges (fine cutting edges) along the crystal grain boundaries are provided along the circumferential direction at a pitch of about 10 μm at the outer peripheral edge of the blade. In this case, since the outer peripheral length of the blade is 157 mm (157000 μm), about 15700 cutting edges are formed on the outer peripheral portion.

まず、1つの切れ刃がワークWにクラックを与えない程度の切り込みとして、0.15μmの切り込みを入れたものとし、その切り込みにより一度の除去量が0.02μm(20nm)であるとする。なお、通常、SiCやSi、サファイア、SiOなどクラックが発生しない臨界切り込み深さはサブミクロンオーダ(例えば約0.15μm)である。そうすると、ブレード外周端部には15700個の切れ刃が存在するため、ブレード一回転あたり原理的には0.314mm(314μm)ほど、加工を進めることができる。ダイシングのスピンドルとして10,000rpmとすると、1秒当たり166回転する。よって、1秒当たりのブレード外周端部での切断除去排除距離は52.124mmとなる。例えば、ブレードの送り速度を20mm/sとした場合、ワーク材料内を押しながら進む速度よりも、ワーク材料をせん断方向に加工して除去する速度の方が速い。すなわち、ワーク材料を切断する上では、ワーク材料の破壊が起きない程度に微小切り込みを入れて、ワーク材料をブレードの進行方向とは直交する水平方向に加工して払いのけ、その払いのけ除去された部分を、ブレードが進行していく形態となる。そのため、クラックが発生する程度の0.1μm以上の切り込みが入る余地がないため脆性破壊を起こすことなく、塑性変形に基づく延性モード加工領域での切断加工が可能となる。すなわち、高速にブレードを回転させながらブレード回転によるブレード外周端部(先端部)の加工対象材料に対する周速度を、ブレードの加工対象材料に対する送り速度に比べて大きくとることで、延性モードでの加工を行うことが可能となる。 First, it is assumed that a cut of 0.15 μm is made as a cut that does not cause a crack on the workpiece W by one cutting edge, and the removal amount at one time is 0.02 μm (20 nm). Normally, the critical cutting depth at which cracks such as SiC, Si, sapphire, and SiO 2 do not occur is on the order of submicron (for example, about 0.15 μm). Then, since there are 15700 cutting edges at the outer peripheral edge of the blade, the processing can be advanced by 0.314 mm (314 μm) in principle per blade rotation. If the dicing spindle is 10,000 rpm, 166 revolutions per second. Therefore, the cutting removal exclusion distance at the outer peripheral edge of the blade per second is 52.124 mm. For example, when the blade feed rate is 20 mm / s, the speed at which the workpiece material is processed and removed in the shearing direction is faster than the speed at which the workpiece material moves while being pushed. In other words, when cutting the workpiece material, a minute cut is made to such an extent that the workpiece material does not break, and the workpiece material is machined in a horizontal direction perpendicular to the blade traveling direction, and then removed. The removed part becomes a form in which the blade advances. For this reason, there is no room for incision of 0.1 μm or more enough to cause cracking, so that it is possible to perform cutting in a ductile mode processing region based on plastic deformation without causing brittle fracture. In other words, by rotating the blade at high speed, the peripheral speed of the outer peripheral edge (tip) of the blade due to blade rotation with respect to the material to be processed is larger than the feed speed of the blade with respect to the material to be processed. Can be performed.

なお、実際的には、多少のブレードの偏芯も考慮し少し余裕を持たせて実施し、φ50.8mmのブレード径では、20,000rpmで回転させながら、10mm/s程度の送り速度で加工すれば、材料のクラックは発生しない。   Actually, it is carried out with a little allowance in consideration of some eccentricity of the blade, and with a blade diameter of 50.8 mm, it is processed at a feed rate of about 10 mm / s while rotating at 20,000 rpm. In this case, no cracking of the material occurs.

次に、本実施形態のブレード26を用いて延性モードでの加工を実現するために各種検討した結果について説明する。   Next, the results of various investigations for realizing processing in the ductility mode using the blade 26 of the present embodiment will be described.

[ブレードの切刃部の断面形状について]
本実施形態において、ブレード26の外周部に設けられる切刃部40の断面形状は、図4Aから4Cに示した断面形状のうち、図4Bに示した両側テーパタイプ(両Vタイプ)のものが好ましく用いられる。
[About the cross-sectional shape of the blade cutting edge]
In the present embodiment, the cross-sectional shape of the cutting edge portion 40 provided on the outer peripheral portion of the blade 26 is a double-sided taper type (both V-type) shown in FIG. 4B among the cross-sectional shapes shown in FIGS. 4A to 4C. Preferably used.

図14は、両側テーパタイプの切刃部40を有するブレード26を用いてダイシング加工が行われるときの様子を模式的に示した説明図である。まず、ブレード26の切刃部40の任意の位置に設けられる先端部40aは、図14中の(A)部から(C)部に示すように、ワークWの表面部から最深部(最下点)まで徐々に移動しながらワークWの研削を行う。その後、図14中の(C)部から(D)部に示すように、切刃部40の先端部40aはワークWの最深部から表面部に向かって徐々に移動する。このとき、研削溝の側面とブレード26の側面との間には隙間Sが形成される。   FIG. 14 is an explanatory view schematically showing a state in which dicing is performed using a blade 26 having a double-side tapered type cutting edge portion 40. First, the tip end portion 40a provided at an arbitrary position of the cutting edge portion 40 of the blade 26 is the deepest portion (the bottommost portion) from the surface portion of the workpiece W, as shown from the (A) portion to the (C) portion in FIG. The workpiece W is ground while gradually moving to a point). Thereafter, as shown from (C) to (D) in FIG. 14, the tip 40 a of the cutting edge 40 gradually moves from the deepest part of the workpiece W toward the surface. At this time, a gap S is formed between the side surface of the grinding groove and the side surface of the blade 26.

すなわち、ブレード26の切刃部40がワークWの表面から内側に切り込んでいる領域において、ブレード回転方向上流側ではワークWの研削が行われる切断部60となる一方で、その下流側ではブレード側面(切刃部40の側面)と溝側面との間に隙間Sが形成され、ワークWの研削は行われず、上流側の切断部60で研削された切り屑が溝内に排出される排出部62となる。   That is, in the region where the cutting edge portion 40 of the blade 26 is cut inward from the surface of the workpiece W, the blade W is a cutting portion 60 where the workpiece W is ground on the upstream side in the blade rotation direction, while the blade side surface on the downstream side. A gap S is formed between the (side surface of the cutting edge portion 40) and the side surface of the groove, and the workpiece W is not ground, and the waste ground by the upstream cutting portion 60 is discharged into the groove. 62.

一般にバリやチッピングは、ブレードを材料から抜く際、溝側面と擦れて生じる。このため、例えば図15に示すように、両側の側面部がストレート状に平行に加工されたストレートタイプのブレード90が用いられる場合、ブレード先端部(切刃部)がワークW内部に侵入から外側に抜け出すまでブレード側面は絶えず切断溝の側面と接触する。このため、両側テーパタイプのブレード26に比べて、ブレード先端部がワークW内部から抜けるときに切断溝の側面とブレード側面が擦れやすく、その結果、バリやチッピングを引き起こす要因となる(図15中の(D)部、(E)参照)。また、ダイヤモンド砥粒を埋め込んだ電鋳ブレードが用いられる場合、ブレード側面から突き出ている砥粒が溝側面を引きかき、溝側面のバリやチッピングの発生を助長しやすくなる。   In general, burrs and chipping are caused by rubbing against the side surfaces of the groove when the blade is pulled out of the material. For this reason, for example, as shown in FIG. 15, when a straight type blade 90 in which side surfaces on both sides are processed in a straight shape is used, the blade tip (cutting edge) enters the work W from the inside to the outside. The blade side constantly contacts the side of the cutting groove until it comes out. For this reason, as compared with the double-side tapered blade 26, the side surface of the cutting groove and the side surface of the blade are rubbed more easily when the blade tip part comes out of the workpiece W, and as a result, causes burrs and chipping (in FIG. 15). (D) part, (E) reference). In addition, when an electroformed blade in which diamond abrasive grains are embedded is used, the abrasive grains protruding from the blade side surface tend to scratch the groove side surface and facilitate the generation of burrs and chipping on the groove side surface.

これに対して、両側テーパタイプの切刃部40を有するブレード26によれば、上記のようにブレード26がワークWから抜ける際にはブレード側面と溝側面との間に隙間Sが生じているため、バリやチッピングが生じることがない。また、切り屑の排出に伴って、研削時に生じる熱を切り屑とともに排出することができる。これにより、ブレード26の反りを防ぐことが可能となる。   On the other hand, according to the blade 26 having the both-side tapered type cutting edge portion 40, when the blade 26 comes off from the workpiece W as described above, the gap S is generated between the blade side surface and the groove side surface. Therefore, no burr or chipping occurs. Moreover, the heat generated at the time of grinding can be discharged together with the chips as the chips are discharged. This makes it possible to prevent the blade 26 from warping.

すなわち、ブレード26の切刃部40がワークW内に切込んで最下点に向うまでワークWを切込み、その後、ブレード26がワークWの最下点を通過して、ブレード26がワークWから抜き出る過程でブレード側面と溝側面との間に隙間Sが形成された状態でブレード26がワークWから抜け出るため、チッピングなどの発生を効果的に抑えることが可能となる。   That is, the workpiece W is cut until the cutting edge portion 40 of the blade 26 cuts into the workpiece W and reaches the lowest point, and then the blade 26 passes through the lowest point of the workpiece W. Since the blade 26 is pulled out from the workpiece W in a state where the gap S is formed between the blade side surface and the groove side surface in the extraction process, it is possible to effectively suppress the occurrence of chipping and the like.

さらに、上記のような切断加工を行うことによって、ブレード側面と溝側面との接触に伴う摩擦によって生じる熱の発生を極力抑えることにも寄与する。その結果、熱の上昇による切断抵抗の増大などを抑えて、切断屑のブレード26への溶着を防止することができる。また、ブレード26をワークWから抜き出す過程で隙間Sを作りつつ、切断屑を溝内に置き去りにしていくことによって、切断屑に熱を持たせ、熱を排出する効果もある。こうした切断屑は後の洗浄で洗い流すことができる。さらに、ブレード26の発熱やワークWの発熱を抑えることが可能となるので、ブレード26やワークWに多量の水を供給しなくても、これらの発熱を防ぐことが可能となり、ドライな環境で加工することが可能となる。   Furthermore, by performing the cutting process as described above, it contributes to minimizing the generation of heat caused by friction accompanying the contact between the blade side surface and the groove side surface. As a result, it is possible to prevent the cutting waste from being welded to the blade 26 by suppressing an increase in cutting resistance due to an increase in heat. Further, while the gap 26 is formed in the process of extracting the blade 26 from the workpiece W, the cutting waste is left in the groove, so that there is an effect of giving heat to the cutting waste and discharging the heat. Such cutting debris can be washed away by subsequent cleaning. Further, since it is possible to suppress the heat generation of the blade 26 and the work W, it is possible to prevent the heat generation without supplying a large amount of water to the blade 26 and the work W, and in a dry environment. It becomes possible to process.

[ダイヤモンド砥粒の粒径と含有量の関係について]
本実施形態において、延性モードで加工するためにはブレード26の周方向における砥粒配列について考慮する必要がある。その理由としては以下のとおりである。
[Relationship between grain size and content of diamond abrasive grains]
In the present embodiment, it is necessary to consider the abrasive grain arrangement in the circumferential direction of the blade 26 in order to perform processing in the ductile mode. The reason is as follows.

まず、仮に0.15μmの切り込みを入れるためには、その切り込みを入れるための切れ刃(微小切刃)の大きさとしては、1桁程度の大きい砥粒径や切れ刃間隔である方が望ましい。3桁以上大きい切れ刃間隔となる場合、切れ刃間隔のばらつきも考慮すると、微小な切り込みを入れることは難しい。   First, in order to make a cut of 0.15 μm, it is desirable that the size of the cutting edge (fine cutting edge) for making the cut is a large abrasive particle size or cutting edge interval of about one digit. When the cutting edge interval is 3 digits or more, it is difficult to make a fine cut in consideration of variations in the cutting edge interval.

一般的に、平板状試料に対して、略等間隔に切れ刃が設定されたブレードを平行移動させて加工する際の最大切込み深さを幾何学的に計算する。以下図16を基にすると、ハッチングした部分を一刃あたりの切り屑部分とすれば、ブレード中心Oと切り屑上の一点Aとを結ぶ線によって決まるACなる長さが一刃あたりの最大切込み深さgmaxとなる。 In general, the maximum depth of cut is calculated geometrically when a flat sample is processed by moving a blade having cutting edges set at substantially equal intervals. Hereinafter, based on FIG. 16, if the hatched portion is a chip portion per blade, the AC length determined by the line connecting the blade center O and one point A on the chip is the maximum cut per blade. Depth g max .

なお、Dはブレード直径、Zはブレード切れ刃数、Nはブレードの毎分回転数、Vはブレードの円周速度(πDN)、Vはワークの送り速度、Sはブレード一刃あたりの送り量、aは切込み深さとする。 D is the blade diameter, Z is the number of blade cutting edges, N is the blade rotation speed per minute, V S is the blade circumferential speed (πDN), V W is the workpiece feed speed, and S Z is per blade The feed amount a is the depth of cut.

そこで、
there,

とおき、切込み深さgmaxはブレード直径Dに比べて十分小さいとすれば、 If the cutting depth g max is sufficiently smaller than the blade diameter D,

したがって、 Therefore,

ここで、ブレードの刃数Zの代わりに、切れ刃間隔λを使用して、Z=πD/λとして、式(1)に代入すると、一刃あたりの最大切込み深さが求まる。 Here, instead of the number of blades Z, using the cutting edge interval λ and substituting into equation (1) as Z = πD / λ, the maximum cutting depth per blade is obtained.

ここで、πDNは明らかにブレード周速度Vに等しい。すなわち、ブレードによる平板加工において、切れ刃間隔λと一刃あたりの最大切り込み深さの関係は次式で与えられる。 Here, PaiDN clearly equal to the blade peripheral velocity V S. That is, in flat plate processing with a blade, the relationship between the cutting edge interval λ and the maximum cutting depth per blade is given by the following equation.

但し、gmax:単位切れ刃あたりの切り込み深さ、λ:切れ刃間隔、Vω:ワーク送り速度、V:ブレード速度、a:ブレード切り込み深さ、D:ブレード径とする。 However, g max: Unit cutting edge per depth of cut, lambda: cutting edge spacing, V omega: work feeding speed, V s: blade speed, a: blade cutting depth, D: the blade diameter.

これからも、単位切れ刃あたりの切込み深さを一定以下にするためには、切れ刃の間隔が重要になることが分かる。また、ブレードの回転速度も重要になる。   It can be seen from this that the interval between the cutting edges is important in order to keep the depth of cut per unit cutting edge below a certain level. Also, the rotational speed of the blade is important.

このgmaxの式に示した関係によれば、Vω:40mm/s、V:26166mm/s、a:1mm、D:50mm、λ:25μmとしても、0.027μm程度の切り込み量だけとなり、0.1μm以下の切り込み量となる。この範囲であれば、臨界切り込み深さ以下であるから、延性モード加工の範囲である。 According to the relationship shown in the equation of g max , even when V ω : 40 mm / s, V s : 26166 mm / s, a: 1 mm, D: 50 mm, λ: 25 μm, only the cut amount is about 0.027 μm. The cut amount is 0.1 μm or less. If it is within this range, it is below the critical cutting depth, and therefore is the range of ductile mode machining.

延性モード加工を行うためには、必ず上記の条件を満たさなければならない。   In order to perform ductile mode machining, the above conditions must be satisfied.

さらには、実用的な条件として、2インチ径のブレード(直径50mm)を10000rpmで回転させて加工する条件で、ワーク厚みが0.5mm、ワークの送り速度を10mm/sとし、ブレード外周部分の切れ刃間隔を1mmピッチで形成したとする(Vω:10mm/s、V:157×10mm/s、a:0.5mm、D:50mm、λ:1mm)。 Furthermore, as a practical condition, a 2-inch blade (diameter 50 mm) is processed by rotating at 10,000 rpm, the workpiece thickness is 0.5 mm, the workpiece feed rate is 10 mm / s, and the blade outer periphery is cut. the edge spacing and formed at 1mm pitch (V ω: 10mm / s, V s: 157 × 10 4 mm / s, a: 0.5mm, D: 50mm, λ: 1mm).

その条件であっても、上の式に代入すると、一つの刃が切込む臨界切込み深さは0.08μmとなり、依然0.1μm以下の切込み深さとなる。よって、ブレードが偏芯せず理想的にすべての切れ刃がワークの除去加工に作用するとした場合、臨界的にはブレード外周部に形成できる切れ刃間隔は1mm以下までであれば、致命的なクラックを生じる過剰な切込みを与えることなく、加工を進行させることが可能となる。   Even under these conditions, when substituting into the above equation, the critical depth of cut by one blade is 0.08 μm, and the depth of cut is still 0.1 μm or less. Therefore, if the blade is not eccentric and ideally all cutting edges act on the workpiece removal processing, critically, if the cutting edge interval that can be formed on the outer periphery of the blade is 1 mm or less, it is fatal. It is possible to proceed the processing without giving excessive cuts that cause cracks.

なお、SiCでは、クラックを生じさせない臨界切込み深さは0.1μm程度である。他のサファイア、ガラス、シリコンなどにおいては、同クラックを及ぼさない臨界切込み深さは、0.2〜0.5μm程度であるため、臨界切込み深さを0.1μm以下と設定しておれば、ほとんどの脆性材料はクラックを及ぼすことなく、材料の塑性変形域内で加工を行うことができる。   In SiC, the critical cutting depth that does not cause cracking is about 0.1 μm. In other sapphire, glass, silicon, etc., the critical cutting depth that does not cause the same crack is about 0.2 to 0.5 μm, so if the critical cutting depth is set to 0.1 μm or less, most brittle materials Can be processed within the plastic deformation region of the material without cracking.

よって、ブレード周囲につける切れ刃間隔は1mm以下である方が望ましい。   Therefore, it is desirable that the interval between the cutting edges attached around the blade is 1 mm or less.

一方、ブレード周囲の切れ刃間隔は1μm以上である方がよい。仮に、平均的な切れ刃間隔が1μm以下の場合、すなわちサブミクロンオーダの切れ刃間隔を有する場合、臨界切込み深さ量と材料除去の深さ単位がほぼ同程度になってくる。すなわち、両者ともサブミクロンオーダとなるが、このような条件では実際に一つの切れ刃が期待する除去量に達することは難しく、逆に目詰まりモードによって加工速度は急激に低下する。   On the other hand, the cutting edge spacing around the blade is preferably 1 μm or more. If the average cutting edge interval is 1 μm or less, that is, when the cutting edge interval is in the submicron order, the critical cutting depth amount and the material removal depth unit are approximately the same. That is, both are on the order of submicrons, but under such conditions, it is difficult to actually reach the removal amount expected by one cutting edge, and conversely, the machining speed is rapidly reduced by the clogging mode.

こうした状況下では、一つの切れ刃の臨界切込み深さは別として一つの切れ刃が除去できる深さ自体に無理があると考えられる。   Under such circumstances, it is considered that the depth at which one cutting edge can be removed is not possible, apart from the critical cutting depth of one cutting edge.

なお、上記の考えは、ワークを切断する断面積が一定である場合に成り立つ。すなわち、試料は略平板状試料において、ブレードを高速回転させて、ブレードを、平板状ワークに対して一定の切込み深さに設定し、ワークをスライドさせながら切断加工するブレードに関する内容において合致する。   The above idea holds when the cross-sectional area for cutting the workpiece is constant. That is, the sample is a substantially flat sample, the blade is rotated at a high speed, the blade is set to a constant cutting depth with respect to the flat workpiece, and the content of the blade matches with the content of the blade that is cut while sliding the workpiece.

また、上記の式は、一つの切れ刃が与える臨界切込み深さは、切れ刃間隔によることも重要なことである。一つの切れ刃が切り込む量は、次の切れ刃との間隔に影響し、ある部分で切れ刃間隔が大きい部分があると、所望の臨界切込み深さより深く切込みクラックを及ぼす可能性を示している。よって、切れ刃間隔は重要な要素であり、安定した切れ刃間隔を得るために、その切れ刃間隔を材料組成から自然に設定されるように、単結晶ダイヤモンドを焼結したPCD材料が好適に使用されるのである。   In the above formula, it is important that the critical cutting depth given by one cutting edge depends on the cutting edge interval. The amount by which one cutting edge cuts affects the distance from the next cutting edge, and if there is a part with a large cutting edge interval in a certain part, it indicates the possibility of causing a cutting crack deeper than the desired critical cutting depth. . Therefore, the cutting edge interval is an important factor, and in order to obtain a stable cutting edge interval, a PCD material obtained by sintering single crystal diamond is preferably used so that the cutting edge interval is naturally set from the material composition. It is used.

但し、ダイヤモンド砥粒の粒径(平均粒子径)が大きくても、その隙間が密に敷き詰められており、実質的な砥粒間隔がその粒径よりも小さいオーダであれば、さらに砥粒の切り込みを抑制し、制御することが可能となる。実際には、理想的な粒径として1μmから5μm程度のダイヤモンド砥粒が望ましい。   However, even if the diameter of the diamond abrasive grains (average particle diameter) is large, the gap is closely packed, and if the substantial abrasive grain spacing is on the order of smaller than the grain diameter, the abrasive grains further It is possible to suppress and control the cutting. In practice, diamond abrasive grains having an ideal grain size of about 1 μm to 5 μm are desirable.

なお、粒径が必ずしも切れ刃間隔になるとは限らない。正確にツルーイングされている場合は、切れ刃の間隔は粒径に相当するかもしれないが、通常切り出してドレッシングされた状態では、切れ刃間隔は砥粒径よりも大きくなる。   In addition, a particle size does not necessarily become a cutting edge space | interval. When the truing is correctly performed, the interval between the cutting edges may correspond to the particle diameter, but the cutting edge interval is larger than the abrasive particle diameter in the state of being normally cut out and dressed.

すなわち、粒界で厳密に規定されれば、一つの砥粒の両脇に存在する隙間が、切れ刃に相当すると解釈されるが、実際はいくつかの砥粒が固まりで抜け落ちて、自然に一定周期の切れ刃を形成するようになる。これは、ブレードを平均的に荒らすことで切れ刃ピッチを形成することができる。   In other words, if it is strictly defined at the grain boundary, the gap that exists on both sides of one abrasive grain is interpreted as equivalent to a cutting edge, but in reality, some abrasive grains fall off in a lump and are naturally constant. A periodic cutting edge is formed. This can form the cutting edge pitch by roughening the blades on average.

図17A及び17Bには、ブレード外周端を粗さ計で測定した結果を示す。さらに図18A及び18Bには、表面状態の写真を示す。焼結体であるため、基本的には表面に見える部分はすべて砥粒であるダイヤモンドで構成される。   17A and 17B show the results of measuring the outer peripheral edge of the blade with a roughness meter. Further, FIGS. 18A and 18B show photographs of the surface state. Since it is a sintered body, basically all the parts visible on the surface are composed of diamond as abrasive grains.

また、表面の凹凸はダイヤモンド粒界から形成されており、自然な略等間隔の凹凸形状が構成される。この一つ一つの凹部が材料に切込むための切れ刃として作用する。この切れ刃ピッチは、図から明らかなように、4mmレンジで260個、263個の山数があるため、約15μmピッチの切れ刃間隔となっていることが分かる。なお、本材料は、住友電工ハードメタル社製のDA200で構成されており、構成されるダイヤモンド粒子の粒径は公称1μmである。このように、粒径は小さくても、切れ刃間隔はそれよりも大きく形成されており、図から分かるように略等間隔に形成されている。   Further, the irregularities on the surface are formed from diamond grain boundaries, and natural irregularities with substantially equal intervals are formed. Each of these recesses acts as a cutting edge for cutting into the material. As is apparent from the figure, this cutting edge pitch has 260 and 263 peaks in the 4 mm range, so it can be seen that the cutting edge pitch is about 15 μm pitch. This material is composed of DA200 manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Co., Ltd., and the particle diameter of the composed diamond particles is nominally 1 μm. Thus, even if the particle size is small, the cutting edge interval is larger than that, and as shown in the figure, they are formed at substantially equal intervals.

こうした等間隔な切れ刃は、単結晶の微粒子を焼結させて作られたダイヤモンド焼結体によって、ブレードそのものを形成していることによるものである。   Such equally spaced cutting edges are due to the blade itself being formed by a diamond sintered body made by sintering single crystal fine particles.

このように、ブレード先端部分は、ワークを切り進めるために大きく凹凸をつけるようにしているが、それに対して、ブレード先端部分に比べてブレード側面部分はワーク切断後の端面を鏡面になるように研削する。そのため、ブレード先端部は切り進めるために粗く成形しており、ブレード側面部はそれに対して細かく成形している。   In this way, the blade tip has a large unevenness in order to cut the workpiece, but in contrast to the blade tip, the blade side has a mirror-like end surface after cutting the workpiece. Grind. For this reason, the blade tip is roughly formed to cut it, and the blade side is finely formed.

なお、従来の電鋳ブレードでは、通常ダイヤモンド砥粒の間隔は、その粒径と比べて格段に大きい。これは、まばらに振りまいたダイヤモンド砥粒を単にメッキしているためであり、メッキする時点で全く異なる。   In the conventional electroformed blade, the distance between the diamond abrasive grains is usually much larger than the grain size. This is because sparsely distributed diamond abrasive grains are simply plated, and are completely different at the time of plating.

これに対して、本実施形態のブレード26では、ダイヤモンド焼結体は焼結助剤が焼結によりダイヤモンド内に溶融してダイヤモンド同士が強固に結合するため、非常に硬質かつ高強度に構成される。また、ダイヤモンド焼結体は電鋳ブレードと比較して相対的にダイヤモンド含有量が多く(例えば、特開昭61-104045号公報を参照)、電鋳ブレードと比較すると相対的に強度が大きい。   In contrast, in the blade 26 of the present embodiment, the diamond sintered body is very hard and has high strength because the sintering aid is melted in the diamond by sintering and the diamonds are firmly bonded to each other. The Further, the diamond sintered body has a relatively large diamond content compared to the electroformed blade (see, for example, JP-A-61-104045), and has a relatively high strength compared to the electroformed blade.

また、ブレード材料内部の多くがダイヤモンドで占められているために、ダイヤモンド体積よりも、それ以外の部分(焼結助剤含む)の方を小さくすることが可能となり、ダイヤモンド焼結体の場合では、仮に粒径が大きくてもダイヤモンド砥粒の隙間を実質的にミクロンオーダにすることが可能になる。   In addition, since most of the blade material is occupied by diamond, it is possible to make the other part (including the sintering aid) smaller than the diamond volume. Even if the particle diameter is large, the gap between the diamond abrasive grains can be made substantially in the micron order.

また、ダイヤモンド砥粒の間の凹み部分が本発明では極めて重要な役割を果たす。ダイヤモンド砥粒は非常に硬質であるが、焼結助剤として入れたコバルトは一部はダイヤモンド内に浸透するが、一部はダイヤモンド砥粒間に残っている。この部分はダイヤモンドと比べると硬度的に少し柔らかいので、切断加工において摩耗しやすく少し凹む形になる。すなわち、ダイヤモンド同士に挟まれた部分があって、その間の凹みを微小な切れ刃にすることで、過剰な切り込みを与えることなく、安定した切り込みを得ようとしているものである。また、微小な切れ刃は、ダイヤモンド同士に挟まれた凹みのみならず、ダイヤモンド粒子自体が欠落してできた凹み部分も切れ刃として作用させることもある。この切れ刃間隔は、先の式に示した一つの刃あたりの臨界切込み深さを超えない程度の間隔に設定しておけばよい。   Moreover, the recessed part between diamond abrasive grains plays a very important role in the present invention. Although the diamond abrasive grains are very hard, some of the cobalt added as a sintering aid penetrates into the diamond, but some remains between the diamond abrasive grains. Since this portion is slightly softer than diamond, it is easily worn away during cutting and has a slightly recessed shape. That is, there is a portion sandwiched between diamonds, and by making the dent between them a minute cutting edge, it is intended to obtain a stable cut without giving an excessive cut. In addition, a fine cutting edge may cause not only a dent sandwiched between diamonds but also a dent portion formed by missing diamond particles itself to act as a cutting edge. This cutting edge interval may be set to an interval that does not exceed the critical cutting depth per blade shown in the previous equation.

例えば、25μm粒径のダイヤモンド砥粒を焼結で固める場合を考える。ここでは分かりやすくするために、ダイヤモンド砥粒は25μm四方の立方体であるものと仮定する。ダイヤモンド砥粒同士を結合するために、25μmの外側で両側1μmの部分を別の粒子と結合するための結合部分として利用するものとする。すると、27μm四方の立方体となる。その場合に、ダイヤモンド砥粒部分が占める体積%は78.6%程度になる。よって、80%以上程度のダイヤモンド含有量があれば、たとえ、25μm粒径のダイヤモンド砥粒であっても、そのダイヤモンド砥粒間の隙間、すなわち粒子間隔は実質せいぜい1〜2μm程度となり、その凹み部分が切り込みを与えるための切れ刃(微小切刃)となる。また、2μm程度の粒子間隔であれば、その粒子間隔においてそのピッチの粒子がワーク材料に押し込まれたとしても、そのワーク材料の変位はダイヤモンド砥粒の間隔と比べて1桁以上小さくなる。すなわち、0.15μmかそれ以下となる。また、25μmピッチで切れ刃(微小切刃)が形成されているとして、50mmのブレード径の場合、全周約157mmあたり6280個の切れ刃が形成されている。仮にブレードを20000rpmで回転させるとして、1秒当たりに切れ刃は、2093333個作用させることができる。   For example, consider a case where diamond abrasive grains having a particle diameter of 25 μm are hardened by sintering. Here, for the sake of clarity, it is assumed that the diamond abrasive grains are 25 μm square cubes. In order to bond diamond abrasive grains, the part of 1 μm on both sides outside of 25 μm is used as a bonding part for bonding with another particle. Then, it becomes a 27μm square cube. In that case, the volume% occupied by the diamond abrasive grains is about 78.6%. Therefore, if there is a diamond content of about 80% or more, even if it is a diamond grain having a particle size of 25 μm, the gap between the diamond grains, that is, the particle interval is substantially no more than about 1 to 2 μm, and the depression The part becomes a cutting edge (a minute cutting edge) for giving a cut. Further, if the particle interval is about 2 μm, even if particles having the pitch are pushed into the workpiece material at the particle interval, the displacement of the workpiece material is one digit or more smaller than the interval of the diamond abrasive grains. That is, 0.15 μm or less. Further, assuming that cutting edges (micro cutting edges) are formed at a pitch of 25 μm, in the case of a blade diameter of 50 mm, 6280 cutting edges are formed per approximately 157 mm in the entire circumference. Assuming that the blade is rotated at 20000 rpm, 2093333 cutting edges can be applied per second.

この1つの切れ刃が0.15μm以下の切り込みを入れて、仮にその1/5である0.03μmほど、1秒あたりに除去するとする。そうすれば、2093333個の微小切刃であれば1秒当たり、62799μmほど除去可能となり、理論上、一秒当たり6cm程度切り進めることが可能となる。   It is assumed that this one cutting edge makes a cut of 0.15 μm or less, and removes about 0.03 μm, which is 1/5 of that, per second. If it does so, if it is 2093333 minute cutting blades, it will be possible to remove about 62799 μm per second, and theoretically it is possible to cut about 6 cm per second.

こうした点からも、理論上、25μm粒径のダイヤモンド砥粒であっても、80%以上のダイヤモンド含有量を有しておれば、ダイヤモンド砥粒同士が結合している隙間の部分は1〜2μm程度となり、その結果、過剰な切り込み量を与えることなく、安定した切り込み量として0.15μmとすることが可能となる。   From these points, even in the case of diamond abrasive grains having a particle diameter of 25 μm, if the diamond content is 80% or more, the gap portion where the diamond abrasive grains are bonded is 1 to 2 μm. As a result, the stable cutting amount can be set to 0.15 μm without giving an excessive cutting amount.

また、ダイヤモンド砥粒の粒径が25μmではなく、それ以下であっても、ダイヤモンド含有量を80%以上とすれば切り込みや材料除去量の点において、臨界切り込み深さを越えることがないため問題はなく、クラックを発生することなく延性モードでの加工を行うことが可能となる。   In addition, even if the diamond abrasive grain size is not 25 μm or less, if the diamond content is 80% or more, the critical depth of cut will not be exceeded in terms of cutting and material removal. No, it becomes possible to perform processing in the ductile mode without generating cracks.

以上のように、ダイヤモンド焼結体の場合、ダイヤモンド砥粒(ダイヤモンド粒子)間が密に詰まっているため、ダイヤモンド含有量が非常に高く、個々のダイヤモンド砥粒がそのダイヤモンド砥粒のサイズの切れ刃として作用する。   As described above, in the case of a diamond sintered body, since the diamond abrasive grains (diamond particles) are closely packed, the diamond content is very high, and the size of each diamond abrasive grain is cut off. Acts as a blade.

また、ダイヤモンド砥粒の粒径と比較して、ダイヤモンド砥粒間の距離が格段に小さくなり、切り込み量として正確に制御することが可能となる。その結果、切り込み深さが所定の当初目論んだ切り込み深さ以上に大きくなることはなく、加工中絶えず安定した切り込み深さを保証する。その結果、ミス無く、延性モードの切断加工を行うことが可能となる。   In addition, the distance between the diamond abrasive grains is remarkably reduced as compared with the grain diameter of the diamond abrasive grains, and the cutting depth can be accurately controlled. As a result, the cutting depth does not become larger than a predetermined initial cutting depth, and a stable cutting depth is constantly guaranteed during processing. As a result, it is possible to perform ductile mode cutting without error.

なお、25μm程度の大きい粒径では、ダイヤモンド砥粒の含有率をさらに多くすることができ、通常市販されているものであれば93%程度の含有率(ダイヤモンド含有量)のものがある。そうであれば、なおさら、焼結助剤の割合が減少し、すなわち、ダイヤモンド砥粒同士の隙間は、実際微小になる。   Note that with a large particle size of about 25 μm, the content of diamond abrasive grains can be further increased, and there is a content (diamond content) of about 93% if it is commercially available. If so, even more so, the proportion of sintering aid is reduced, i.e. the gaps between the diamond abrasive grains are actually very small.

ただし、25μm以上の大きい粒径のダイヤモンドを使用する場合、先に述べたように切れ刃間隔としては、延性モード加工を行う上で十分なのであるが、一方でブレードの刃厚を50μm以下とする場合には、そうした大きい砥粒では製作することはできない。   However, when using diamond with a large particle size of 25 μm or more, as described above, the cutting edge spacing is sufficient for performing ductile mode processing, but the blade thickness of the blade is 50 μm or less. In some cases, such large abrasive grains cannot be produced.

なぜならば、例えば、40μmの刃厚で製作する場合は、少なくともブレード断面に二つ以上のダイヤモンド砥粒を擁していないとならないが、理論上二つ入らず、1.6個となるからである。   This is because, for example, when manufacturing with a blade thickness of 40 μm, it is necessary to have at least two diamond abrasive grains in the blade cross section, but theoretically there are not two and 1.6 pieces.

[ワーク材料の変形を考慮したブレードの刃厚について]
延性モードの加工を安定して行うためには、前述したように、深さ方向においては切り込みを0.15μm程度以下にする必要がある。この切り込みを安定的に行うためには、切り込み幅から考慮されるワーク材料の厚み方向変位(縦方向変位)も考慮しなくてはならない。
[Blade thickness considering work material deformation]
In order to perform the ductile mode processing stably, as described above, it is necessary to make the cut in the depth direction about 0.15 μm or less. In order to stably perform this cutting, it is necessary to consider the thickness direction displacement (longitudinal displacement) of the workpiece material, which is considered from the cutting width.

すなわち、広い範囲でブレード面(ブレード26の回転軸に垂直な面)に平行な方向に切り込みを入れて除去する場合、それに伴うワーク材料の変形は縦方向(切り込み深さ方向)にも広がる。すなわち、ワーク材料のポアソン比を考慮して、ある程度有限の切り込み幅とする必要がある。なぜなら、極端に切り込み幅を大きくすると、ポアソン比の影響による材料変形で縦方向にもその変形余波が及んでしまう。これにより、所定の設定した臨界切り込み深さ以上の切り込み量が入ってしまい、結果的にワークWの割れを誘起することがあるためである。   That is, when a cut is made in a direction parallel to the blade surface (a surface perpendicular to the rotation axis of the blade 26) and the workpiece material is removed in a wide range, the deformation of the work material accompanying the spread also extends in the vertical direction (cut depth direction). That is, in consideration of the Poisson's ratio of the workpiece material, it is necessary to make the cut width finite to some extent. This is because if the cut width is extremely increased, the deformation aftermath also extends in the longitudinal direction due to material deformation due to the influence of the Poisson's ratio. This is because a cutting amount exceeding the predetermined critical cutting depth is entered, and as a result, cracking of the workpiece W may be induced.

ここで、ポアソン比の影響を考慮した場合に安定的に切り込みを与えることができるブレードの刃厚(ブレード幅)について検討する。表4は、脆性材料のヤング率とポアソン比との関係を示したものである。   Here, the blade thickness (blade width) of the blade capable of stably giving a cut when the influence of the Poisson's ratio is taken into consideration will be examined. Table 4 shows the relationship between the Young's modulus and Poisson's ratio of the brittle material.

ここでは、1つの切れ刃がワーク材料に切り込むものとする。また、細いストレートなブレード先端は、特段恣意的に鋭利化するものではなく通常に加工すると、断面形状は略半円形になるものとする。   Here, it is assumed that one cutting edge cuts into the workpiece material. Further, the tip of the thin straight blade is not particularly sharpened arbitrarily, and the cross-sectional shape thereof becomes a substantially semicircular shape when processed normally.

そうした場合、例えば0.15μmの切り込みを直方体状のもので与えるとすれば、略1μm程度の幅で平行に切り込みを与えると、ポアソン比によれば、付随的に縦方向に単純に0.17μm程度変位することになり、これは実際の切り込み量近くになる。実際は、ポアソン比の影響は縦変位のみならず、水平方向にも及ぶため、概算で1μm程度の幅であれば切り込み量として与えることができる。   In such a case, for example, if a 0.15 μm cut is given in a rectangular parallelepiped shape, a parallel cut with a width of about 1 μm is given, and according to the Poisson's ratio, the incident is simply displaced in the vertical direction by about 0.17 μm. This is close to the actual depth of cut. Actually, since the Poisson's ratio affects not only the vertical displacement but also the horizontal direction, an approximate width of about 1 μm can be given as the cutting depth.

しかし、図19に示すように、略半円状のブレード先端(ブレード外周端部)をワーク材料に対して0.15μm切り込む場合は、その幅として平行に一様に変位させているわけではないので、外周の立ち上がりを考慮すると、約5μmの円弧状の幅であればポアソン比の影響を受けずに切り込むことが可能となる。すなわち、Rsinθ=2.5となり、R(1-cosθ)=0.15となる。   However, as shown in FIG. 19, when a substantially semicircular blade tip (blade outer peripheral end) is cut 0.15 μm into the workpiece material, the width is not uniformly displaced in parallel. Considering the rise of the outer circumference, it is possible to cut without affecting the Poisson's ratio if the arc-shaped width is about 5 μm. That is, Rsinθ = 2.5 and R (1-cosθ) = 0.15.

これを逆算すると、先端部分のブレード半径は約25μm程度となり、上記5μm幅の切り込みを与える頂角は12度程度になる。   When this is calculated back, the blade radius of the tip portion is about 25 μm, and the apex angle giving the 5 μm width cut is about 12 degrees.

よって、材料に切り込むブレードの幅としては、約50μm以内には抑えておく必要がある。それ以上となると、各点平面的に同時に材料に作用することになり、時として微小なクラックを誘発することにつながる。   Therefore, it is necessary to keep the width of the blade cut into the material within about 50 μm. Beyond that, it will act on the material simultaneously in each point plane, sometimes leading to the induction of minute cracks.

なお、それ以上の曲率、すなわち、30μm程度のブレード厚みであれば、基本的に上記の状態よりも局所的に切れ刃が作用するため、基本的に切れ刃の横幅が切り込み深さに影響を及ぼすことはなく安定的に切り込むことができる。   If the curvature is more than that, that is, the blade thickness is about 30 μm, the cutting edge basically acts more locally than the above state, so the width of the cutting edge basically affects the cutting depth. It can be cut stably without affecting.

なお、ブレードの幅については、延性モードの加工を行う上での観点もあるが、ブレード単体の座屈強度とも大きく関係する。   Note that the width of the blade is also related to the buckling strength of the blade alone, although there is a viewpoint in performing the ductile mode processing.

上記ブレードの幅は、ワーク厚みからも制限を受ける。   The blade width is also limited by the workpiece thickness.

ここで、ブレードの幅とワーク厚みの関係を示す。   Here, the relationship between the width of the blade and the workpiece thickness is shown.

ワークは、一般的にはダイシングテープに支えられている。ダイシングテープは弾性体であるため、ワークのような硬い材料とは異なり、少しの応力で多少なりとも縦方向(Z方向)に変位しやすい。ここで、ワークをブレードで切断する際には、ワーク内の切断される部分の断面形状、図20Aに示される斜線部分が重要になる。   The workpiece is generally supported by a dicing tape. Since the dicing tape is an elastic body, unlike a hard material such as a workpiece, the dicing tape is easily displaced in the vertical direction (Z direction) with a little stress. Here, when the workpiece is cut with a blade, the cross-sectional shape of the portion to be cut in the workpiece, the hatched portion shown in FIG. 20A becomes important.

ブレード厚み(ブレード接触領域)lがワーク厚みhよりも大きいl>hの場合、図20Bに示すようにブレードが接する部分(加工除去される部分)は横長の長方形になる。こうした除去対象の断面部分が横長の長方形になる場合においては、上部から分布荷重が作用すると、撓みによって弓なりに曲がる状態が発生し、その撓みの最大変位は以下となる。(実際は板の撓みではあるが、単純に梁の問題と考え分布荷重が作用と仮定)   When the blade thickness (blade contact area) l is larger than the workpiece thickness h, i> h, the portion in contact with the blade (the portion to be processed and removed) is a horizontally long rectangle as shown in FIG. 20B. In the case where the cross-sectional portion to be removed is a horizontally long rectangle, when a distributed load is applied from above, a bending state occurs due to bending, and the maximum displacement of the bending is as follows. (Actually, it is a bending of the plate, but it is simply a problem of the beam and it is assumed that the distributed load is acting.)

断面が奥行きbで高さhの長方形梁の場合、   For a rectangular beam with a cross-section of depth b and height h:

であるため、上式は以下となる。 Therefore, the above equation is as follows.

最大撓みは、梁の中央部分で、ワーク厚みhの3乗に反比例し、ブレード接触領域lの4乗に比例する。   The maximum deflection is inversely proportional to the cube of the workpiece thickness h and proportional to the fourth power of the blade contact area l at the central portion of the beam.

特に、(l/h)において、l/hが1を境にして、l/hが1より小さくなれば撓みは格段に小さくなり、逆にl/hが1より大きくなれば撓みは格段に大きくなる。これより、ブレード厚み(ブレード接触領域)lとワーク厚みhの相対的な厚みの形状で撓みが発生する場合と、発生しない場合が分かれる。 In particular, at (l / h) 3 , when l / h is 1 and l / h is smaller than 1, the bending is remarkably reduced. Conversely, when l / h is larger than 1, the bending is remarkably large. Become bigger. Thus, the case where the bending occurs depending on the shape of the relative thickness of the blade thickness (blade contact area) l and the workpiece thickness h is separated from the case where the bending does not occur.

このブレード接触領域がワーク厚みよりも大きい場合(l>h)、ワークは接触領域内で撓みが発生するが、ワークが撓む場合、断続的に面内で上下に撓みによるワークの振れの振動が発生し、所定の切込みを達成できなくなる。結果的にワークの縦方向の振動でブレードから致命的な切込みが与えられ、ワーク表面に割れが発生する。   When this blade contact area is larger than the workpiece thickness (l> h), the workpiece bends within the contact area, but when the workpiece bends, the vibration of the workpiece due to the bending up and down intermittently in the plane. Occurs, and the predetermined depth of cut cannot be achieved. As a result, a fatal cut is given from the blade due to the longitudinal vibration of the workpiece, and the workpiece surface is cracked.

よって、特に本発明のPCDブレードによる加工では、クラックフリーの加工を行うため、所定の切込み深さを安定して忠実に守る必要がある。そのためには、切れ刃間隔制御による切込み深さを設定する他にも、ワークそのものの加工時おける縦振動を抑えることで、所定の切込みを精度よく確保しなればならない。   Therefore, in particular, in the processing using the PCD blade of the present invention, since a crack-free processing is performed, it is necessary to stably and faithfully protect a predetermined cutting depth. For this purpose, in addition to setting the cutting depth by controlling the cutting edge interval, it is necessary to ensure a predetermined cutting with high accuracy by suppressing longitudinal vibration during machining of the workpiece itself.

そのためにも、ブレード厚みは、図20Cに示すように対象ワークの厚みよりも薄くしなければならない。   Therefore, the blade thickness must be smaller than the thickness of the target workpiece as shown in FIG. 20C.

例えば、ワーク厚みが50μm以下の場合は、ブレードの幅(厚み)は当然50μm以下にする必要がある。   For example, when the workpiece thickness is 50 μm or less, the width (thickness) of the blade needs to be 50 μm or less.

この場合には、ワークは接触領域内で撓むことはない。一方、接触領域内で屈曲ないしは圧縮させる応力が働くが、ワークは横方向には密な連続体でポアソン比により変形が拘束される。そのため、局所的にはワークから反力としてブレードから与えられた応力に作用し、結果的に、割れを発生することなく所定切込みでの加工が可能となる。   In this case, the workpiece does not bend in the contact area. On the other hand, a stress that bends or compresses in the contact area works, but the work is a dense continuous body in the lateral direction, and deformation is restricted by the Poisson's ratio. Therefore, it locally acts on the stress applied from the blade as a reaction force from the workpiece, and as a result, it is possible to perform processing with a predetermined cut without generating cracks.

[従来のブレードとの比較]
特許文献1にあるような電鋳ブレードの場合、ダイヤモンドを分散させ、その上からメッキを行うため、ダイヤモンドはまばらに存在し、しかもそれらは突き出した構成となる。その結果、突き出した部分は、当然のように過剰な切り込みを与えてしまうこともあり、脆性破壊を誘発する。なお、溝の底部や側面部も連続している部分は、ワーク材料も互いに密に構成されているため、すぐさまクラックは入りにくいが、ブレードが抜ける部分が最もクラックや割れが入りやすい。それは、ブレードが抜ける際に、バリがでることと同じであり、ワーク材料は連続ではなく支えがないからである。
[Comparison with conventional blades]
In the case of an electroforming blade as in Patent Document 1, diamond is dispersed and plated from above, so that diamonds are present sparsely and they protrude. As a result, the protruding portion may naturally give an excessive cut and induce brittle fracture. In addition, although the part where the bottom part and the side part of the groove | channel continue also has the workpiece | work material comprised closely mutually, a crack does not enter immediately, but the part from which a braid | blade pulls out is easy to enter a crack and a crack. This is the same as burr when the blade comes out, because the workpiece material is not continuous and unsupported.

また、特許文献2のブレードの場合は、CVD法で成膜されているために、突出したクラックはない。ただし、ブレード端部の切れ刃の配列、ブレード側面部の平面状態やうねりなど、制御することは不可能である。   Moreover, in the case of the blade of Patent Document 2, there is no protruding crack because the film is formed by the CVD method. However, it is impossible to control the arrangement of the cutting edges at the blade end, the planar state of the blade side surface, and the swell.

特に、ブレード側面部に限れば、成膜時の膜厚むらはそのままブレードの厚みむらに相当する。また、成膜の表面そのものは無垢な面であるため、材料側面と完全に接触して摩擦熱を誘発することや、微妙なうねりがあり、そのうねりで材料を叩き割ることもある。   In particular, if it is limited to the blade side surface, the film thickness unevenness during film formation corresponds to the blade thickness unevenness as it is. In addition, since the film formation surface itself is an innocent surface, it may be in contact with the side of the material completely to induce frictional heat, and there may be a subtle swell, which may break the material.

それに対して、本実施形態のブレード26では、軟質金属の焼結助剤を用いて焼結されたダイヤモンド焼結体で一体的に構成されるため、ブレード外周端部とブレード側面部を摩耗処理で成形することが可能となる。特にブレード外周端部は切れ刃となるため、前述のように、所定の切れ刃とするためにさらに摩耗処理条件を変更することも可能である。一方、ブレード側面部の役割としては、切り屑を排除することがまず第一にあるが、ワーク側面との接触を加味すると、ある程度の接触しつつも、過度に接触せず、安定してワーク側面を微小に削る程度に荒らされていることが望ましい。   On the other hand, since the blade 26 of the present embodiment is integrally formed of a diamond sintered body sintered using a soft metal sintering aid, the blade outer peripheral end portion and the blade side surface portion are subjected to wear treatment. It becomes possible to mold with. Particularly, since the outer peripheral edge of the blade is a cutting edge, as described above, it is possible to further change the wear processing conditions in order to obtain a predetermined cutting edge. On the other hand, the role of the blade side surface is primarily to eliminate chips. However, taking into account the contact with the workpiece side surface, the contact with the workpiece side surface is not excessively contacted but stable. It is desirable that the side surface is roughened to the extent that it is finely cut.

このようにブレードの外周端部と、ブレード側面部をそれぞれその状態に応じて所望の表面状態を設計し、そのような表面に製作できることについていずれの引用文献の技術も不可能である。   As described above, none of the techniques of the cited references is possible in that a desired surface state can be designed in accordance with the state of the outer peripheral end of the blade and the side surface of the blade, and the surface can be manufactured on such a surface.

なお、スクライビングで使用されるブレードの場合、以下のような理由から延性モードでの加工には適さない。   Note that blades used in scribing are not suitable for processing in the ductility mode for the following reasons.

すなわち、スクライビングでは、ブレード自体を回転させるわけではないので、等間隔に揃った微小な切れ刃自体が必要になるものではない。また、たとえ、切れ刃があったとしても、ミクロンオーダの結晶粒界に沿った微小切刃でなく、大きい切れ刃とする場合、高速回転のダイシングでは材料にクラックを与えてしまい到底使用することはできない。   That is, in scribing, since the blade itself is not rotated, minute cutting edges that are evenly spaced are not required. Also, even if there is a cutting edge, if it is not a micro cutting edge along a crystal grain boundary of micron order but a large cutting edge, cracks will be given to the material by high-speed rotation dicing and it should be used. I can't.

また、結晶粒界に沿った微小な切れ刃をもつブレードをスクライビングで使用しても、その微小な切れ刃はスクライビングのクラックを与える切れ刃として機能するものではない。   Further, even when a blade having a minute cutting edge along the crystal grain boundary is used for scribing, the minute cutting edge does not function as a cutting edge that gives a scribing crack.

また、スクライビングは、ブレードを鉛直方向に押圧する。そのため、ブレード内を通す軸に垂直下方向に応力を与え、ブレードを軸に対して滑るように構成する。軸とブレードを固定して使用するものではないため、軸に対するブレードのクリアランスは低く、また、ブレード自体が高速回転しないので、ブレードの片側面に基準面を設ける必要もない。   Further, scribing presses the blade in the vertical direction. Therefore, a stress is applied in a vertically downward direction to the shaft passing through the blade, and the blade is configured to slide with respect to the shaft. Since the shaft and the blade are not used in a fixed manner, the clearance of the blade with respect to the shaft is low, and the blade itself does not rotate at a high speed, so there is no need to provide a reference surface on one side of the blade.

また、50μm以下、とりわけ30μm以下の細い刃先のスクライビング用のブレードを製作しても、ブレードは薄い軸受けで受け、またブレードの片側面に広い面で受ける基準面が存在しないため、ワークに対する精度良い真直度を確保できない。その結果、細い刃先のブレードは座屈変形してしまうことになり使用できない。   In addition, even when manufacturing a scribing blade with a thin cutting edge of 50 μm or less, especially 30 μm or less, the blade is received by a thin bearing, and there is no reference surface received by a wide surface on one side of the blade, so the accuracy for the workpiece is high Straightness cannot be secured. As a result, the blade with a thin cutting edge is buckled and cannot be used.

[ブレードの強度について]
次に、ブレード材料の強度(弾性率)とワーク材料の強度(弾性率)の関係について述べる。
[Blade strength]
Next, the relationship between the strength (elastic modulus) of the blade material and the strength (elastic modulus) of the workpiece material will be described.

ブレードがワークに一定量切り込んでそのまま切り進めるためには、ブレード材料はワーク材料に対して大きい強度が必要となる。仮に、単純にブレード材料がワーク材料に対して軟らかい材料、すなわちヤング率の小さい材料で構成されていた場合、極細いブレード先端部分をワーク表面に作用させ、ブレードを進めようとしても、ワーク材料が高弾性率の部材であればワーク表面を微小に変形させることができず、それを無理に変形させようとすると、ブレード自体が座屈変形する。そのため、結果的に加工が進行しない。ここで、両端支持の長柱の座屈荷重Pは次式で与えられる。   In order for the blade to cut a certain amount into the work and proceed as it is, the blade material needs to have a high strength with respect to the work material. If the blade material is simply made of a material that is soft with respect to the workpiece material, that is, a material with a low Young's modulus, the workpiece material is If the member has a high elastic modulus, the surface of the work cannot be deformed minutely, and if it is forced to deform it, the blade itself will buckle. As a result, processing does not proceed. Here, the buckling load P of the long column supported at both ends is given by the following equation.

なお、E:ヤング率、I:断面二次モーメント、l:長柱の長さ(ブレード径に対応)とする。   Here, E: Young's modulus, I: sectional moment of inertia, l: length of long column (corresponding to blade diameter).

仮に、ワーク材料より低い弾性率を有するブレードの場合、ブレードの座屈変形を抑えながら加工を進展させるのであれば、座屈変形しない程度の断面二次モーメントが必要となり、具体的にはブレード厚みを分厚くせざるを得ない。しかし、特に脆性材料を加工する場合でブレード厚みがワーク厚みより厚い場合、ワーク材料表面を変形させ押し割ってしまう。よって、ブレード厚みはワーク厚みよりも薄くしなくてはならない。   In the case of a blade having a lower elastic modulus than the workpiece material, if the machining is to be advanced while suppressing buckling deformation of the blade, a cross-sectional second moment that does not cause buckling deformation is required, specifically the blade thickness. Must be thickened. However, particularly when a brittle material is processed and the blade thickness is greater than the workpiece thickness, the workpiece material surface is deformed and cracked. Therefore, the blade thickness must be thinner than the workpiece thickness.

そうすれば、結果的には、ブレード材料はワーク材料よりも高弾性率のものを使用しなくてはならないことになる。   As a result, the blade material must have a higher elastic modulus than the workpiece material.

こうした関係は、従来の電鋳ブレードと本実施形態のブレード26との差に相当する。すなわち、電鋳ブレードは、ニッケル等の結合材で結合しており素材的にはニッケルベースとなる。ニッケルのヤング率は219GPaであるが、例えばSiCは450GPaである。ニッケルに電着されているダイヤモンド砥粒自体は970GPaであるが、それらは個別に独立に存在するため、結果的にニッケルのヤング率に支配される。そうすれば、原理上、ワーク材料が高弾性であるため、付随的にブレード厚みを増して対応しなくてはならない。その結果、電鋳ブレードの厚みを太くして接触面積を大きくすることを余儀なくされ、クラックや割れを誘発することになる。   Such a relationship corresponds to the difference between the conventional electroformed blade and the blade 26 of the present embodiment. That is, the electroformed blade is bonded with a bonding material such as nickel and is made of nickel as a material. The Young's modulus of nickel is 219 GPa, but for example SiC is 450 GPa. Although the diamond abrasive grains electrodeposited on nickel themselves are 970 GPa, they exist independently, and as a result, are governed by the Young's modulus of nickel. Then, in principle, since the work material is highly elastic, the blade thickness must be increased incidentally. As a result, it is necessary to increase the contact area by increasing the thickness of the electroformed blade, thereby inducing cracks and cracks.

これに対して、本実施形態のブレード26の場合、ダイヤモンド焼結体のヤング率はダイヤモンド同士が結合しているため、700〜800GPa相当である。これは、ほとんどダイヤモンドのヤング率に匹敵する。   On the other hand, in the case of the blade 26 of this embodiment, the Young's modulus of the diamond sintered body is equivalent to 700 to 800 GPa because diamonds are bonded to each other. This is almost comparable to the Young's modulus of diamond.

ここで、ブレード26の弾性率がワークWの弾性率に比べて大きい場合、ブレード26は切り込みを与えた際に、ブレード26ではなくワークW側の表面が変形することになる。ワークW側が変形したまま、そのまま切り込みを入れて加工除去していくことが可能となる。しかも、その過程でブレード26が座屈変形することはない。よって、非常に鋭利なブレード26であっても、座屈することなく加工を進めることが可能となる。   Here, when the elastic modulus of the blade 26 is larger than the elastic modulus of the workpiece W, when the blade 26 is cut, not the blade 26 but the surface on the workpiece W side is deformed. While the workpiece W side is deformed, it is possible to cut and remove the workpiece as it is. In addition, the blade 26 does not buckle and deform in the process. Therefore, even a very sharp blade 26 can be processed without buckling.

表5に各材料のヤング率を示す。表4から明らかなように、ダイヤモンド焼結体(PCD)は、サファイアやSiCなどの大抵の材料と比較しても格段にヤング率が高い。このため、ワーク材料厚みより細いブレードであっても加工することが可能となる。   Table 5 shows the Young's modulus of each material. As is apparent from Table 4, the diamond sintered body (PCD) has a significantly higher Young's modulus than most materials such as sapphire and SiC. For this reason, even a blade thinner than the workpiece material thickness can be processed.

次に、ワーク材料とブレード材料の硬度の関係を述べるが、高度の関係も先の弾性率と同様である。   Next, the relationship between the hardness of the workpiece material and the blade material will be described, but the high degree relationship is the same as the above elastic modulus.

ブレード材料の硬度がワーク材料の硬度に比べて低い場合、例えば電鋳ブレードの場合は、ダイヤモンドを軟質の銅やニッケルが支えている。表面のダイヤモンド砥粒は非常に硬度が高いが、その下でダイヤモンド砥粒を支えているニッケルの硬度は、ダイヤモンドと比較すると極めて低い。よって、ダイヤモンド砥粒に衝撃が与えられると、その下のニッケルが衝撃を吸収することになる。結果的に、電鋳ブレードの場合はニッケルの硬度が支配的になるため、結果、硬質のダイヤモンド砥粒がワーク材料に衝突し、ワークに切り込みを与えようとしても、結合材がその衝撃を吸収するため、結果的に所定の切り込みを与えることが難しい。よって、加工を進行させるためには、ある一定以上のブレード回転数をダイヤモンドに衝撃的に与えないことには加工が進まない。また、この際にニッケルに一瞬衝撃が吸収され、その反力がダイヤモンド砥粒にのって大きな力でワーク材料を押圧するため、ワーク材料を脆性破壊させてしまう。   When the hardness of the blade material is lower than the hardness of the workpiece material, for example, in the case of an electroformed blade, diamond is supported by soft copper or nickel. The surface diamond abrasive has a very high hardness, but the hardness of nickel under which the diamond abrasive is supported is extremely low compared to diamond. Therefore, when an impact is applied to the diamond abrasive grains, the nickel underneath absorbs the impact. As a result, the hardness of nickel is dominant in the case of electroformed blades. As a result, even if hard diamond abrasive grains collide with the workpiece material and attempt to cut the workpiece, the binder absorbs the impact. Therefore, it is difficult to give a predetermined cut as a result. Therefore, in order to advance the processing, the processing does not proceed unless a blade rotation speed of a certain level or more is given to the diamond. At this time, since the impact is absorbed by nickel for a moment and the reaction force is applied to the diamond abrasive grains and presses the work material with a large force, the work material is brittlely broken.

それに対して、本実施形態のブレード26の場合、ダイヤモンド焼結体はダイヤモンド単結晶に匹敵する硬度を有し、サファイア、SiCなどの硬脆性材料と比較しても格段に高い硬度である。その結果、ダイヤモンド焼結体の表面に形成される凹部からなる切れ刃(微小切刃)がワーク材料に作用しても、その衝撃はそのまま微小な切れ刃部分に局所的に作用し、鋭利な先端部分と相まって、極微小部分を精度よく除去加工することが可能となる。   On the other hand, in the case of the blade 26 of the present embodiment, the diamond sintered body has a hardness comparable to that of a diamond single crystal, and is much higher than a hard and brittle material such as sapphire or SiC. As a result, even if a cutting edge (micro-cutting edge) made of a recess formed on the surface of the diamond sintered body acts on the workpiece material, the impact acts on the micro-cutting blade portion as it is, and sharp Combined with the tip portion, it is possible to accurately remove and process a very small portion.

以上説明したように、本実施形態によれば、ダイヤモンド砥粒82の含有量が80%以上からなるダイヤモンド焼結体80によって円盤状に一体的に構成され、このブレード26の外周部にはダイヤモンド焼結体80の表面に形成された凹部からなる切れ刃(微小切刃)が周方向に沿って連続的に配列された切刃部40が設けられる。このため、従来の電鋳ブレードに比べて、ワークWに対するブレード26の切り込み深さ(切り込み量)を高精度に制御することが可能となる。これにより、過剰な切り込みが与えられることなく、ワークWに一定の切り込み深さを与えながら、ワークWをブレード26に対して相対的に移動させることができる。その結果、脆性材料から構成されるワークWに対しても、ブレード26の切り込み深さをワークの臨界切り込み深さ以下に設定した状態で切り込みを行うことが可能となり、クラックや割れを発生させることなく、延性モードで安定して精度良く切断加工を行うことができる。   As described above, according to the present embodiment, the diamond sintered body 80 having a diamond abrasive grain 82 content of 80% or more is integrally formed in a disk shape, and the outer periphery of the blade 26 has a diamond. A cutting blade portion 40 is provided in which cutting blades (micro cutting blades) formed of concave portions formed on the surface of the sintered body 80 are continuously arranged along the circumferential direction. For this reason, it becomes possible to control the cutting depth (cutting amount) of the blade 26 with respect to the workpiece W with higher accuracy than the conventional electroformed blade. Accordingly, the workpiece W can be moved relative to the blade 26 while giving a constant cutting depth to the workpiece W without being given excessive cutting. As a result, it becomes possible to cut a workpiece W made of a brittle material with the cutting depth of the blade 26 set to be equal to or less than the critical cutting depth of the workpiece, thereby generating cracks and cracks. In addition, the cutting process can be performed stably and accurately in the ductility mode.

また、ダイヤモンド焼結体80の表面に形成された凹部は、ワークWを加工する際に生じる切り屑を搬送するポケットとして機能する。これにより、切り屑の排出性が向上するとともに、加工時に生じる熱を切り屑とともに排出することが可能となる。また、ダイヤモンド焼結体80は熱伝導率が高いので、切断加工時に発生する熱がブレード26に蓄積されることがなく、切断抵抗の上昇やブレード26の反りを防ぐ効果もある。   Moreover, the recessed part formed in the surface of the diamond sintered compact 80 functions as a pocket which conveys the chip produced when the workpiece | work W is processed. Thereby, while the discharge | emission property of a chip improves, it becomes possible to discharge | emit the heat which arises at the time of a process with a chip. In addition, since the diamond sintered body 80 has a high thermal conductivity, heat generated during the cutting process is not accumulated in the blade 26, and there is an effect of preventing an increase in cutting resistance and warping of the blade 26.

また、本実施形態のブレード26を用いたダイシング加工では、ブレード26の回転方向はダウンカット方向であることが好ましい。すなわち、ワークWに対して切り込みを与えながら、ワークWをブレード26に対して相対的に移動させる際、図14に示したように、ブレード26の切れ刃がワーク表面に切り入るような回転方向にブレード26を回転させながらダイシング加工を行う態様が好ましい。   Further, in the dicing process using the blade 26 of the present embodiment, the rotation direction of the blade 26 is preferably a down cut direction. That is, when the workpiece W is moved relative to the blade 26 while giving a cut to the workpiece W, as shown in FIG. 14, the rotational direction in which the cutting edge of the blade 26 cuts into the workpiece surface. An embodiment in which dicing is performed while rotating the blade 26 is preferable.

また、本実施形態のブレード26を用いたダイシング加工では、ブレード26によってワークWに一定の切り込み深さを与えながら、ワークWをブレード26に対して相対的に移動させる際、ブレード26に微粒子を与えながら行う態様が好ましい。   Further, in the dicing process using the blade 26 of the present embodiment, when the workpiece W is moved relative to the blade 26 while giving a constant cutting depth to the workpiece W by the blade 26, fine particles are applied to the blade 26. An embodiment performed while giving is preferable.

ここで、上記態様が好ましい理由について、以下に詳しく説明する。   Here, the reason why the above aspect is preferable will be described in detail below.

本実施形態のようにダイヤモンド焼結体で構成された円盤状のブレードの場合、ダイヤモンド粒子の間である粒界部分に凹みができる。その凹み部分が切れ刃として作用する。または、自然に形成された粗さによる凹凸で切れ刃が形成され、特に凹部分に切れ刃が形成される。   In the case of a disk-shaped blade composed of a diamond sintered body as in the present embodiment, a recess is formed in the grain boundary portion between the diamond particles. The recessed portion acts as a cutting edge. Alternatively, the cutting edge is formed by unevenness due to the naturally formed roughness, and particularly the cutting edge is formed in the concave portion.

ブレードの外周部分の作用は、主として切れ刃が作用してワークに切れ刃を切り込んでさらに切り進めながら、切り屑を除去していかなければならない。   As for the action of the outer peripheral portion of the blade, it is necessary to remove the chips while the cutting edge mainly acts to cut the cutting edge into the work and further cut it.

一方、ブレード側面はワークを切り進めるというよりは、既にブレード先端部で切り進められた側面をブレードの側面で削りながら馴らすことが重要になる。そのためには、ブレード側面は切れ刃が積極的に作用するというよりも、ワーク側面とブレード側面とが食いつくことなく、スムーズに潤滑しながら、ワーク側面を削る必要がある。   On the other hand, rather than cutting the workpiece on the blade side surface, it is important to adjust the side surface that has already been cut at the tip of the blade, while cutting the side surface of the blade. For this purpose, it is necessary to cut the workpiece side surface while smoothly lubricating the blade side surface without causing the workpiece side surface and the blade side surface to bite rather than the cutting edge acting positively.

このブレード側面においてワーク側面とブレード側面とを食いつくことなくスムーズに潤滑させる方法として、ダイシングブレードに微粒子を作用させることが効果的な方法である。   In order to smoothly lubricate the workpiece side surface and the blade side surface without stagnation on the blade side surface, it is effective to apply fine particles to the dicing blade.

特に、ブレード先端部が除去したばかりの溝部分は、ワーク側面も新しい側面が出たばかりであり、ワーク材料によっては、非常に活性な面が現れる。活性な面は、他の材料と相互作用しやすく特にブレード材料であるダイヤモンド焼結体とくっつくこともある。こうしたことを防ぐためには、ブレード先端が除去した直後におけるブレード側面部とワーク材料との間の潤滑を考慮する必要がある。   In particular, in the groove portion just removed from the blade tip, a new side surface of the workpiece side has just appeared, and a very active surface appears depending on the workpiece material. The active surface tends to interact with other materials, and may stick to a diamond sintered body that is a blade material in particular. In order to prevent this, it is necessary to consider the lubrication between the blade side surface and the workpiece material immediately after the blade tip is removed.

そこで、焼結ダイヤモンドで構成されたブレード側面に微粒子を作用させることがブレードとワークの間の潤滑効果を向上させる効果として大きい役割を果たす。   Therefore, allowing fine particles to act on the side surface of the blade made of sintered diamond plays a large role as an effect of improving the lubrication effect between the blade and the workpiece.

焼結ダイヤモンドで構成されたブレードの側面に、微粒子を作用させる場合、焼結ダイヤモンドは先にも述べたように、粒界部分や自然な粗さで構成された凹凸表面において、凹みの部分を多く有している。その凹み部分に微粒子が取り込まれる。ブレード側面がワークに擦られながら加工する際に、そのダイヤモンド焼結体で形成された凹み部分に溜まった微粒子が、飛び出してきてブレード側面とワーク側面の間を連続的に転動する。この連続的な微粒子の転動を「ベアリング効果」とよぶが、ブレードとワーク表面との食い付きを防止して、ブレードとワークの間の潤滑効果を形成する。   When fine particles are allowed to act on the side surface of a blade made of sintered diamond, as described above, the sintered diamond has a concave portion on the grain boundary portion or the uneven surface made of natural roughness. Has a lot. Fine particles are taken into the dent. When processing while the blade side surface is rubbed against the workpiece, the fine particles accumulated in the recessed portion formed of the diamond sintered body jump out and continuously roll between the blade side surface and the workpiece side surface. This continuous rolling of the fine particles is called a “bearing effect”, which prevents the blade and the workpiece surface from biting and forms a lubricating effect between the blade and the workpiece.

また、この潤滑効果は、単純にブレードとワーク間の食い付きを防止する潤滑効果だけにとどまらない。微粒子のベアリング効果は、転動する微粒子はワークの側面を研磨する作用も持ち合わせる。   Further, this lubrication effect is not limited to simply a lubrication effect that prevents biting between the blade and the workpiece. The bearing effect of the fine particles is that the rolling fine particles have a function of polishing the side surface of the workpiece.

微粒子が転動することによって、微粒子がワーク側面に擦れることによって、ワーク側面の研磨を行い、その結果、ワーク側面は単純に固定砥粒で研削したような研削条痕を残すことなく、きれいな鏡面を形成することができる。   As the fine particles roll and the fine particles rub against the workpiece side surface, the workpiece side surface is polished. As a result, the workpiece side surface is cleanly mirror-finished without leaving a grinding streak that is simply ground with fixed abrasive grains. Can be formed.

こうした潤滑効果は、回転に沿った形でブレード両側面に溝が形成されている場合、微粒子が転動しやすくなり、すなわちベアリング効果が現れる。例えば、ブレード半径方向の断面において、ブレードがワークに入り込む部分の断面部分において側面表面を細かいV字の溝を切り込んでおくとよい。すると、微粒子がV溝の間に入り込み、ブレードの回転に伴って、V溝に沿って転動する。その結果、ワーク材料とブレードの間で微粒子がV字溝に沿って転動しベアリング効果が現れる。転動効果が現れると、微粒子は固定砥粒とは異なってある程度個々の微粒子が方向を変えてランダムに作用するため、一方向の研削条痕が残ることはなく、ワーク材料側面は研磨効果が発揮される。結果的に研削条痕を除去した鏡面を得ることが可能となる。   Such a lubrication effect is such that when grooves are formed on both sides of the blade along the rotation, the fine particles easily roll, that is, a bearing effect appears. For example, in the cross section in the blade radial direction, a fine V-shaped groove may be cut in the side surface at the cross section where the blade enters the workpiece. Then, the fine particles enter between the V grooves, and roll along the V grooves as the blade rotates. As a result, fine particles roll along the V-shaped groove between the workpiece material and the blade, and a bearing effect appears. When the rolling effect appears, the fine particles are different from the fixed abrasive grains and the individual fine particles change their direction to some extent and act randomly, so there is no unidirectional grinding streak left and the work material side surface has a polishing effect. Demonstrated. As a result, it is possible to obtain a mirror surface from which grinding streaks are removed.

このような微粒子を利用しながら加工する方式として、例えば微粒子を予め焼成するなどして固めておいて、その固めた微粒子で形成したブレードの表面から微粒子がこぼれ落ちながら、こぼれ落ちた微粒子がブレード側面で転動して鏡面加工するブレードを想起するかもしれない。   As a method of processing while using such fine particles, for example, the fine particles are solidified by firing in advance, and the fine particles are spilled from the surface of the blade formed by the solidified fine particles, and the spilled fine particles are formed on the side of the blade. You might recall a blade that rolls and mirrors.

しかし、こうした転動させる微粒子をあらかじめブレード表面に焼成したブレードでは、加工が進行すると共に、ブレードは微粒子が脱落する分、徐々に細くなっていく。すなわち、安定した一定の溝幅を形成することはできない。また、安定して絶えず連続して微粒子を供給し続けることも難しくなる。   However, in the blade in which the fine particles to be rolled are fired on the blade surface in advance, as the processing proceeds, the blade gradually becomes thinner as the fine particles fall off. That is, a stable and constant groove width cannot be formed. In addition, it becomes difficult to continue supplying fine particles stably and continuously.

また、微粒子を連続的に作用させるためには、ブレード側面が連続的に摩耗しながら、微粒子を供給することを意味するが、このようなブレードでは微粒子を蓄えておく凹み部分を安定して構成することは難しく、また凹み部分を硬度が高いダイヤモンドで形成することもできない。また、ブレード部材そのものも剛性の高い恣意的な凹凸を形成したブレードを供給することはできない。   In addition, in order to make the fine particles work continuously, it means that the fine particles are supplied while the blade side surface is continuously worn. In such a blade, the concave portion for storing the fine particles is stably configured. It is difficult to do this, and the recessed portion cannot be formed of diamond with high hardness. In addition, the blade member itself cannot supply a blade having arbitrary irregularities with high rigidity.

さらに、こうした剥がれやすい材料では、下地を支えるブレード自体の硬度が確保できないため、微粒子が転動しながらも、ワークに一定の切込みを与えることが難しくなる。   Furthermore, since such a material that easily peels cannot secure the hardness of the blade itself that supports the base, it is difficult to give a constant cut to the workpiece while the fine particles roll.

一方、従来のニッケルなどの結合材で固めた電鋳ブレードではこうした潤滑効果は得られない。なぜなら、電鋳ブレードでは結合材の表面に対してところどころダイヤモンドが突き出した形態をしている。すなわち、平面上にところどころ突起物があるような表面形態をしている。   On the other hand, such a lubricating effect cannot be obtained with a conventional electroformed blade solidified with a binder such as nickel. This is because the electroformed blade has a shape in which diamond protrudes from the surface of the binder. In other words, the surface shape is such that there are some protrusions on the plane.

ダイヤモンドが突き出した状態で存在するため、基準平面を形成する結合材が除去されていくと、砥粒の臨界切込み深さを制御できなくなる。よって致命的なクラックをワーク側面に及ぼしてしまう。上記態様のように微粒子を流入させるにしても、一部場合によっては凹みがなくてもワーク側面は鏡面化するかもしれないが、ブレード側面に微粒子を作用させて研磨効果を発現させるにしても、一方で固定砥粒の突き出したダイヤモンドが研削する状況の場合、依然ワーク側面部分は研削条痕が残るとともに、突き出しによる潜在的なクラックが入り込む。転動しながら鏡面化させる微粒子の効果は、こうした一方でクラックを及ぼしながら脆性破壊を伴う加工現象と併用すると意味を成さなくなってしまう。   Since the diamond exists in a protruding state, the critical cutting depth of the abrasive grains cannot be controlled when the binder forming the reference plane is removed. Therefore, a fatal crack is exerted on the workpiece side. Even if fine particles are allowed to flow as in the above embodiment, the side surface of the workpiece may be mirror-finished even if there is no dent in some cases, but the fine particles may act on the blade side surface to develop a polishing effect. On the other hand, in the situation where diamond with fixed abrasive grains protruding grinds, grinding side marks still remain on the side surface of the workpiece, and potential cracks due to protrusions enter. On the other hand, the effect of fine particles that mirrorize while rolling becomes meaningless when used in combination with a processing phenomenon that causes brittle fracture while causing cracks.

また、ブレード表面を見た場合、平面の中に突出したダイヤモンドが散らばっている状態にある。すなわち、微粒子がブレード側面に蓄える凹みの部分が存在しない。   In addition, when the blade surface is viewed, the protruding diamonds are scattered in the plane. That is, there is no dent portion where fine particles accumulate on the side surface of the blade.

仮に、ダイヤモンドが抜け落ちた部分、すなわちニッケルなどの結合材の間に微粒子が蓄えられたとしても、ニッケルなどの金属材料によって形成された凹み部分では、微粒子に使用される材料と比べ硬度が低い。凹み部分から微粒子が抜け出したとしても、ニッケルなどの金属材料で周囲が形成された凹み部分は、凹み部分が切れ刃としての作用を持たないばかりか、微粒子が抜け出した部分は、逆にそのニッケルなどの軟質金属のブレード側が摩耗するだけで、一方ワークを研磨除去する効果はほとんどない。その結果、ブレード自体が徐々に削ぎとられていくだけで、ワークを研磨する効果を期待できない。   Even if the fine particles are accumulated between the portions where the diamond has fallen off, that is, between the binders such as nickel, the dent portions formed of a metal material such as nickel have a lower hardness than the material used for the fine particles. Even if the fine particles escape from the dent, the dent where the periphery is made of a metal material such as nickel is not only the dent does not act as a cutting edge. Only the blade side of the soft metal such as wear is worn, while there is almost no effect of polishing and removing the workpiece. As a result, the effect of polishing the workpiece cannot be expected simply by gradually removing the blade itself.

ブレードの結合材が微粒子によって摩耗する場合、ブレード厚みが微粒子による結合材に対する研磨除去作用によって加工途中からも変化することを意味する。例えば溝加工などにおいて、溝幅を厳密に制御された場合においては、ブレードがみるみるうちに摩耗する過程では、到底使用できるものではなく、加工するブレードとして意味を成さないものとなる。   When the binding material of the blade is worn by the fine particles, it means that the blade thickness is changed even during the processing due to the polishing removal action on the binding material by the fine particles. For example, when the groove width is strictly controlled in grooving or the like, it cannot be used at all in the process of wearing the blade as it is seen, and it does not make sense as a blade to be machined.

それに対して、本実施形態のようにダイヤモンド焼結体で構成されたブレードの場合、まず、前提としてダイヤモンドの焼結体で構成されていることである。また、そのダイヤモンドの含有量も80%以上あることが望ましい。   On the other hand, in the case of a blade composed of a diamond sintered body as in the present embodiment, first, it is composed of a diamond sintered body as a premise. Further, the diamond content is desirably 80% or more.

そのダイヤモンド焼結体で構成されているブレードに対し、微粒子は焼結体の凹部に溜まり、そこからワークと擦れることによって微粒子が外へ出された状態で転動する。凹部の周囲がダイヤモンドで構成されるため、まさにダイヤモンドで構成された凹部の縁の部分で微粒子が作用しワークの研磨を行う。   With respect to the blade composed of the diamond sintered body, the fine particles accumulate in the concave portion of the sintered body, and then roll with the fine particles coming out by rubbing against the workpiece. Since the periphery of the recess is made of diamond, fine particles act on the edge of the recess made of diamond to polish the workpiece.

凹みの部分は、焼結助剤の割合が比較的高いため、摩擦によって選択的に除去されて凹みを形成しているが、凹みではない部分は逆にダイヤモンドリッチであり、ワーク材料よりも通常硬度は高くなる。よって、凹み部分から出た微粒子は凹みの縁の部分で高硬度のダイヤモンドに支えられ、その高硬度のダイヤモンドで構成される縁で微粒子が転動して作用する。その結果、ワーク側に研磨する圧力が加わって、効率的にワークを研磨する。   Since the ratio of the sintering aid is relatively high, the dent part is selectively removed by friction to form a dent, but the non-dent part is conversely diamond-rich and is usually more than the work material. Hardness increases. Therefore, the fine particles coming out of the recessed portion are supported by the high-hardness diamond at the edge portion of the recessed portion, and the fine particles roll and act on the edge composed of the high-hardness diamond. As a result, a polishing pressure is applied to the workpiece side to efficiently polish the workpiece.

このように、効率的な微粒子の保持と、その微粒子が硬質ダイヤモンド上で転動する効果を両立させることが可能となる。   In this way, it is possible to achieve both the efficient retention of fine particles and the effect of rolling the fine particles on hard diamond.

(微粒子の供給方法)
微粒子の供給方法としては、上記のような作用効果が得られるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、以下に示す方法(第1〜第3例)を好ましく採用することができる。
(Particle supply method)
The method for supplying fine particles is not particularly limited as long as the above-described effects can be obtained. For example, the following methods (first to third examples) can be preferably employed. .

<第1例>
微粒子の供給方法の一例(第1例)として、ブレードそのものに毛細管構造体で液体に含ませた微粒子をブレードに塗り込む方法がある。
<First example>
As an example (first example) of supplying fine particles, there is a method of applying fine particles contained in a liquid with a capillary structure to the blade itself.

使用する微粒子としては、WAホワイトアルミナ砥粒、GCグリーンカーボランダム砥粒、ダイヤモンド砥粒:などの微粒子が好適に使用される。粒径は、0.01μmから10μm程度の様々な粒径の微粒子を使用してよい。粒径や使用する微粒子の材料は、ワーク材料やその目的に応じて適宜最適化すればよい。例えば、PC基板や銅基板のカット側面の研削条痕の除去を目的としたカッティングの場合は、粒径として1μm程度のWAが適している。   As the fine particles to be used, fine particles such as WA white alumina abrasive grains, GC green carborundum abrasive grains, and diamond abrasive grains are preferably used. Fine particles having various particle diameters of about 0.01 μm to 10 μm may be used. What is necessary is just to optimize a particle size and the material of the fine particle to be used suitably according to a workpiece | work material and its objective. For example, in the case of cutting for the purpose of removing grinding marks on the cut side surface of a PC substrate or a copper substrate, a WA having a particle size of about 1 μm is suitable.

また、これらの微粒子をそのまま粉体として使用する場合、細かい微粒子であれば高速回転するブレードの風圧で吹き飛ばされてしまう。よって、微粒子を液体に懸濁して使用するのがよい。懸濁する溶媒としては、最も簡易的な液体としては水があげられるが、ブレード表面に微粒子を効率よく付着させるためにはエタノールやIPAなどに懸濁したものでもかまわない。また、ラッピングオイルなど潤滑油を使用しても構わない。微粒子を懸濁するための溶媒は、ワークの特性などによって適宜最適化するとよい。ラッピングオイルなどを使用したとしても、ブレードのみに供給され、ワークへは直接供給されない。   Further, when these fine particles are used as powders as they are, fine fine particles are blown off by the wind pressure of a blade that rotates at high speed. Therefore, it is preferable to use fine particles suspended in a liquid. As the suspending solvent, water is an example of the simplest liquid, but it may be suspended in ethanol or IPA in order to efficiently attach fine particles to the blade surface. Further, lubricating oil such as wrapping oil may be used. The solvent for suspending the fine particles is preferably optimized depending on the characteristics of the workpiece. Even if wrapping oil or the like is used, it is supplied only to the blade and not directly to the workpiece.

ブレードに供給された微粒子を含む液体は、ワークの切断面だけに作用し、ワーク表面に作用しない。したがって、ワークからしてみれば、潤滑効果で熱の発生を防ぐと共に、ワーク表面に特段の液体を供給するものでもない。そのため、従来ウェット環境では、表面のチップを濡らしてしまい、素子をだめにしてしまうワークに対しても、あたかもドライ加工のごとく加工することができる。   The liquid containing fine particles supplied to the blade acts only on the cut surface of the workpiece and does not act on the workpiece surface. Therefore, from the viewpoint of the work, heat generation is prevented by the lubrication effect and no special liquid is supplied to the work surface. Therefore, in a conventional wet environment, a workpiece that wets the chip on the surface and destroys the element can be processed as if it were dry processing.

液体を作用させる場所は、ワークにブレードが切り込む直前に入れるのが望ましい。ブレードは高速回転しており、一部はその遠心力で吹き飛ばされてしまうため、ブレードがワークに入り込む直前であるのが望ましい。   The place where the liquid acts is preferably placed just before the blade cuts into the workpiece. Since the blade rotates at a high speed and a part of the blade is blown away by the centrifugal force, it is desirable that the blade is just before entering the workpiece.

なお、ブレードに塗布するものが、微粒子を含まない液体である場合であれば、全く意味を成すものでもない。微粒子を含まない液体を塗る場合、基本的に切断したワーク側面を研磨するという能力は作用しない。よって、微粒子を含まない液体は塗布するにしても意味をなすものではない。   In addition, if what is applied to the blade is a liquid not containing fine particles, it does not make any sense. In the case of applying a liquid not containing fine particles, the ability to polish the side surface of the cut workpiece basically does not work. Therefore, it does not make sense to apply a liquid that does not contain fine particles.

また、微粒子を含まない液体は粘性が低く、微粒子を含ませることで微粒子と液体と間の界面張力が作用して結合力が高まり、その結果として全体的に粘性を高めることが可能となる。粘性を高めることができれば、ブレードに塗布した場合でも、ブレードの遠心力で微粒子を含む液体が吹き飛ばされることはなく、効率的にブレード側面ないしは先端にも微粒子を含む液体を塗布することが可能である。   In addition, a liquid that does not contain fine particles has a low viscosity. By including fine particles, the interfacial tension between the fine particles and the liquid acts to increase the binding force, and as a result, the viscosity can be increased as a whole. If the viscosity can be increased, even if it is applied to the blade, the liquid containing fine particles will not be blown off by the centrifugal force of the blade, and it is possible to efficiently apply the liquid containing fine particles to the side or tip of the blade. is there.

例えば、微粒子を含むスラリーを供給しながら、加工する方法があるが、時として、ワーク内の切断する場所以外の他の箇所を濡らしてしまうため、厳密にワークをドライな状態で加工する場合は適用できるものではない。   For example, there is a method of processing while supplying slurry containing fine particles, but sometimes it wets other places other than the place to cut in the work, so when working the work strictly in a dry state It is not applicable.

また、ワークに沿わせて液状のスラリーを供給する場合、ワークにスラリーが固着するのではなく、ワークに沿って流れる程度に粘性が低い必要がある。しかし、そうした場合、高速回転で回転するブレードにスラリーが接すると、スラリーが吹き飛ばされてしまう問題がある。特に、ダイヤモンド焼結体で構成されるブレードでは凹み部分が非常に小さくそうした部分のポケットに、効果的に微粒子を取り込む際において、ブレードの風圧や遠心力が支配的で、微粒子がブレード上に滞在しにくい場合もある。   Further, when supplying a liquid slurry along the workpiece, the slurry does not adhere to the workpiece but needs to be low in viscosity so that it flows along the workpiece. However, in such a case, there is a problem that the slurry is blown away when the slurry contacts the blade rotating at high speed. In particular, in a blade composed of a diamond sintered body, the concave portion is very small, and when the fine particles are effectively taken into the pocket of such a portion, the wind pressure and centrifugal force of the blade are dominant, and the fine particles stay on the blade. It may be difficult to do.

これに対し、本例における微粒子の供給方法では、微粒子を液体に懸濁し、その懸濁液をブレード側面に塗布する。塗布する方法としては、刷毛のような毛細管構造体を利用して、液体の毛細管の原理で固体から回転するブレード固体に液体を塗り込みならが供給し、液体に含まれる微粒子成分を残して、ブレードに微粒子を作用させる方法が考えられる。   On the other hand, in the method for supplying fine particles in this example, fine particles are suspended in a liquid, and the suspension is applied to the blade side surface. As a method of application, using a capillary structure such as a brush, if the liquid is applied to the blade solid rotating from the solid on the principle of the liquid capillary, the liquid is supplied, leaving the fine particle component contained in the liquid, A method of causing fine particles to act on the blade is conceivable.

通常に微粒子をブレードに作用させようとしても、高速回転するブレード側面に、固体微粒子を塗布して付着させることは非常に難しい。   Even if the fine particles are normally applied to the blade, it is very difficult to apply and adhere the solid fine particles to the side surface of the blade rotating at high speed.

そこで、液体を利用し、液体に微粒子を溶かし込んで懸濁液の状態とし、その状態で微粒子をブレード表面に作用させるのが効率的でよい方法である。   Therefore, it is an efficient and good method to use the liquid, dissolve the fine particles in the liquid to form a suspension, and cause the fine particles to act on the blade surface in this state.

まず、液体に微粒子を溶かし込むことで粘性が上昇して表面張力が大きくなり、ジェル状にすることができる。微粒子の間に液体が入り込み表面張力を増すことが可能となる。   First, by dissolving the fine particles in the liquid, the viscosity is increased, the surface tension is increased, and a gel can be formed. A liquid enters between the fine particles, and the surface tension can be increased.

このように微粒子を液体に溶かし込むことで、液体だけをブレードに塗布する場合とは異なり、粘性を持った表面張力が高い液体としてブレード表面に確実に作用させることが可能となる。   In this way, by dissolving the fine particles in the liquid, unlike the case where only the liquid is applied to the blade, it is possible to reliably act on the blade surface as a liquid having a high surface tension with viscosity.

このブレード表面に微粒子を含む液体を塗布する方式としては、例えば、図24及び図25に示す微粒子の供給機構を好ましく採用することができる。同図に示すように、ブレード26は、スピンドル28(図1参照)側に固定されたフランジカバー100によって包囲されており、このフランジカバー100の部分に取り付けられた液体供給手段としての液体供給管102と、液体供給管102から微粒子を含む液体の供給を受け、この供給を受けた微粒子を含む液体を毛細管現象によりブレード26の両側面側に移送させる毛細管構造部材104とを備えた供給機構106が配設されている。   As a method of applying a liquid containing fine particles to the blade surface, for example, the fine particle supply mechanism shown in FIGS. 24 and 25 can be preferably used. As shown in the figure, the blade 26 is surrounded by a flange cover 100 fixed to the spindle 28 (see FIG. 1) side, and a liquid supply pipe as a liquid supply means attached to the flange cover 100 portion. 102 and a supply mechanism 106 including a capillary structure member 104 that receives supply of a liquid containing fine particles from the liquid supply pipe 102 and transfers the supplied liquid containing fine particles to both side surfaces of the blade 26 by capillary action. Is arranged.

毛細管構造部材104としては、刷毛状部材、筆状部材もしくは発泡体部材のいずれかが用いられている。即ち、空隙に小さい空間が連続的に存在する構造部材が用いられている。毛細管構造部材104は、図25に示すように、液体供給管102の下端部とブレード26の周側面との間でやや撓んで、その先端がブレード26の回転方向に沿うように両サイドからブレード26の両周側面に接触している。毛細管構造部材104は、微粒子を含む液体をブレード26の周側面に均一に塗り入れるため、所要幅に形成されている。   As the capillary structure member 104, either a brush-like member, a brush-like member or a foam member is used. That is, a structural member in which small spaces are continuously present in the gap is used. As shown in FIG. 25, the capillary structure member 104 is slightly bent between the lower end portion of the liquid supply tube 102 and the peripheral side surface of the blade 26, and the blade structure from both sides so that the tip thereof follows the rotation direction of the blade 26. 26 is in contact with both circumferential side surfaces. The capillary structure member 104 is formed to have a required width in order to uniformly apply a liquid containing fine particles to the peripheral side surface of the blade 26.

また、図25に示すように、液体供給管102の下端部には、毛細管構造部材104の先端部をブレード26の周側面にガイドする剛性材製のガイド部材108が設けられている。毛細管構造部材104としての刷毛状部材、筆状部材等の構成材としては、例えば、ポリエステル素材の線材や綿繊維などの軟らかい線状部材も好適に使用できる。軟らかい線状部材などを使用すれば、高速で回転するブレード26側面に接触したとしてもブレード26側面を過度に損傷させることはない。   Further, as shown in FIG. 25, a guide member 108 made of a rigid material that guides the tip end portion of the capillary structure member 104 to the peripheral side surface of the blade 26 is provided at the lower end portion of the liquid supply tube 102. As a constituent material such as a brush-like member or a brush-like member as the capillary structure member 104, for example, a soft linear member such as a polyester wire or cotton fiber can be suitably used. If a soft linear member or the like is used, even if it contacts the side surface of the blade 26 rotating at high speed, the side surface of the blade 26 is not excessively damaged.

そして、このような軟らかい線状部材を使用した毛細管構造部材104であっても、毛細管構造部材104の先端部を剛性材製のガイド部材108でブレード26の周側面にガイドすることにより、毛細管構造部材104内の隙間に存在する液体の重力等の影響を受けることなく、軟らかい線状部材からなる毛細管構造部材104の先端部をブレード26に接触させるようにガイドすることができて高速回転するブレード26の周側面に微粒子を含む液体を確実に供給することが可能となる。   Even in the capillary structure member 104 using such a soft linear member, the capillary structure member 104 is guided to the peripheral side surface of the blade 26 by the guide member 108 made of a rigid material by guiding the tip portion of the capillary structure member 104. A blade that rotates at high speed and can guide the tip of the capillary structure member 104 made of a soft linear member to contact the blade 26 without being affected by the gravity of the liquid existing in the gap in the member 104. It becomes possible to reliably supply a liquid containing fine particles to the peripheral side surface of 26.

このように本例における微粒子の供給方法によれば、微粒子を含んだ液体をブレード側面に塗りつけることが可能となる。これによって、ブレードに液体を作用させる塗布対象の毛細管構造体自体をブレードに触れさせ、液体と固体の間に働く界面張力を利用して、液体内に含まれる微粒子をワーク側面部分に運び入れることができる。   As described above, according to the method for supplying fine particles in this example, it is possible to apply a liquid containing fine particles to the side surface of the blade. In this way, the capillary structure itself to be applied with the liquid acting on the blade is brought into contact with the blade, and the interfacial tension acting between the liquid and the solid is used to bring the fine particles contained in the liquid into the side surface of the workpiece. Can do.

高速回転しているブレードに対して、液体を吹き付ける方式では、液体がブレード上で吹き飛んでしまい、その結果効率的にブレードに微粒子を作用させることはできないが、ブレードに液体を、界面張力を利用して塗りつけることで、効率よくブレード側面に沿って微粒子を供給することが可能となる。   In the method of spraying liquid on a blade that rotates at high speed, the liquid blows off on the blade, and as a result, fine particles cannot act on the blade efficiently. Thus, the fine particles can be efficiently supplied along the side surface of the blade.

微粒子を含む液体をブレードに塗り込むと、液体はブレード表面の凹み部分に液体の界面張力によって付着する。ブレードは立て回転で高速回転しているため、ブレードに付着した液体の一部は乾燥し、微粒子による研磨による発熱を気化熱によって奪い去ることができる。これにより、研磨しても過剰に発熱することなく研磨を行うことができる。   When a liquid containing fine particles is applied to the blade, the liquid adheres to the recessed portion of the blade surface due to the interfacial tension of the liquid. Since the blade is rotating at high speed by vertical rotation, a part of the liquid adhering to the blade is dried, and the heat generated by the polishing by the fine particles can be taken away by the heat of vaporization. Thus, polishing can be performed without excessive heat generation even after polishing.

ブレードに塗布するだけでその他、ワークに水をかけるなどの冷却をすることがない。場合によっては、ブレードに少量の液体を作用させるのみで、ワークに対してはドライで加工することが可能となる。   Other than just applying to the blade, there is no cooling such as splashing water on the workpiece. In some cases, the workpiece can be processed dry only by applying a small amount of liquid to the blade.

その結果、微粒子の転動による物理的な研磨加工をより効率的に進めることが可能となる。   As a result, it is possible to more efficiently proceed with physical polishing by rolling fine particles.

また、微粒子が凹み部分から抜け出る際に、下のダイヤモンド粒子で形成された凹みのエッジ部分とワークの間に微粒子が挟まれ転動していくため、ワークに転動する微粒子の切込みが確実に与えられながらワークを確実に研磨することができる。   Also, when the fine particles come out of the dent, the fine particles are rolled between the edge of the dent formed by the diamond particles below and the work piece, so that the fine particles rolling on the work are surely cut. The workpiece can be reliably polished while being given.

<第2例>
微粒子の供給方法の他の例(第2例)として、ワーク上でブレードが進行していく部分にあらかじめジェル状の微粒子を塗布しておく方法がある。
<Second example>
As another example (second example) of supplying the fine particles, there is a method in which gel-like fine particles are applied in advance to a portion where the blade advances on the workpiece.

この方法では、ブレードが進行する部分にあらかじめ少量の水に高濃度の微粒子を懸濁し、それをブレードが進行する部分に細い線状に付着させておく。付着させる方法としては、注射器のようなもので押し出して付着させても構わない。   In this method, fine particles of high concentration are suspended in advance in a small amount of water in a portion where the blade advances, and the fine particles are adhered to the portion where the blade advances in a thin line shape. As a method of attaching, it may be extruded and attached with a syringe or the like.

<第3例>
微粒子の供給方法の更に他の例(第3例)として、粒子が塗布された薄いシートをワーク上に貼り付け、その薄いシートごとカットしていくことで、自然にシート上の微粒子を巻き込みながらワークとブレードの間に微粒子を作用させていく方法がある。
<Third example>
As still another example (third example) of the method for supplying fine particles, a thin sheet coated with particles is stuck on a workpiece, and the thin sheet is cut together to naturally entrain the fine particles on the sheet. There is a method in which fine particles act between the workpiece and the blade.

この方法では、薄いシート状にあらかじめ高密度の微粒子を塗布しておく。切断ないしは溝加工する基板上に貼り付ける。   In this method, high-density fine particles are applied in advance on a thin sheet. Affixed on the substrate to be cut or grooved.

基板上の所定の部分を加工する際に、表面に貼り付けられた薄いシートとともに加工することになるが、その薄いシートを加工しながら基板を加工することで、薄いシートに塗布している微粒子をブレード表面に付着させながら、自然にブレード表面に微粒子を供給し、そのブレード表面に付着した微粒子を巻き込みながら基板を加工することが可能となる。   When processing a predetermined part on a substrate, it will be processed with a thin sheet attached to the surface, but by processing the substrate while processing the thin sheet, the fine particles applied to the thin sheet While adhering to the blade surface, the fine particles are naturally supplied to the blade surface, and the substrate can be processed while entraining the fine particles adhering to the blade surface.

(ブレード加工装置)
本実施形態のブレード26は、上述したように、ワークWを延性モードで加工するためにダイヤモンド砥粒を焼結して形成されたダイヤモンド焼結体(PCD)、すなわち多結晶ダイヤモンドによって構成されるものであるが、脆性材料から構成されるワークに対しても、クラックや割れを発生させることなく、延性モードで安定して精度良く切断加工を行うためには、多結晶ダイヤモンドの表面(外周端部)には周方向に沿って連続した切れ刃が形成されている必要がある。そのため、後述するブレード加工装置を用いて、常時、または定期的もしくは不定期にブレード26に対する加工を行うことが望ましい。
(Blade processing equipment)
As described above, the blade 26 of the present embodiment is composed of a diamond sintered body (PCD) formed by sintering diamond abrasive grains for processing the workpiece W in the ductile mode, that is, polycrystalline diamond. However, the surface of the polycrystalline diamond (peripheral edge) can be used for workpieces made of brittle materials in order to perform stable and accurate cutting in the ductile mode without causing cracks or cracks. Part) must have a continuous cutting edge along the circumferential direction. For this reason, it is desirable to perform processing on the blade 26 at all times or regularly or irregularly using a blade processing device described later.

以下、本発明に係るブレード加工装置の具体的な構成例(第1〜第4実施形態)について説明する。   Hereinafter, specific configuration examples (first to fourth embodiments) of the blade machining apparatus according to the present invention will be described.

<第1実施形態>
図26は、第1実施形態に係るブレード加工装置の構成例を示した概略図である。図26に示すように、第1実施形態に係るブレード加工装置200Aは、ブレード26に対して加工を行うブレード加工部202を備えている。このブレード加工部202は、切れ刃生成手段の一例であり、ブレード26を構成する多結晶ダイヤモンド26aの表面(外周端部)の結晶粒界部分を放電加工により選択的に除去することにより、多結晶ダイヤモンド26aの表面に切れ刃を生成する。
<First Embodiment>
FIG. 26 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the blade machining apparatus according to the first embodiment. As illustrated in FIG. 26, the blade processing apparatus 200 </ b> A according to the first embodiment includes a blade processing unit 202 that performs processing on the blade 26. This blade processing unit 202 is an example of a cutting edge generating means, and by selectively removing the crystal grain boundary portion of the surface (outer peripheral end) of the polycrystalline diamond 26a constituting the blade 26 by electric discharge machining, A cutting edge is generated on the surface of the crystal diamond 26a.

具体的な構成としては、ブレード加工部202は、多結晶ダイヤモンド26aに対向して配置された加工電極204と、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間に電圧を印加して放電を発生させる電源部206(電圧印加手段)と、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間に加工液を噴射して供給するノズル208(加工液供給手段)と、ブレード加工部202の各部を制御する制御部(不図示)とを備えている。   As a specific configuration, the blade machining unit 202 generates a discharge by applying a voltage between the machining electrode 204 disposed facing the polycrystalline diamond 26a and the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204. Control for controlling each part of the power supply unit 206 (voltage application unit), the nozzle 208 (processing solution supply unit) for injecting and supplying the processing liquid between the polycrystalline diamond 26a and the processing electrode 204, and the blade processing unit 202. Part (not shown).

加工液としては、抵抗率が高い不導電性に近い液体が好ましく用いられ、例えば超純水が好適である。放電加工を行う場合には、被加工物である多結晶ダイヤモンド26aも不導体に近い状態であり、一部の導電性がある結晶粒界部分(焼結助剤)に大きな電界集中が発生する。その結果、電界集中効果もあいまって、放電加工により選択的に多結晶ダイヤモンド26aの結晶粒界部分の溶融が起こり、切れ刃の形成に寄与する。特に加工液として超純水を用いた場合には、油を用いた場合に比べて加工速度が高く、電極消耗率が低く、比較的高効率に多結晶ダイヤモンド26aを放電加工することができる。   As the processing liquid, a liquid having a high resistivity and close to non-conductivity is preferably used. For example, ultrapure water is suitable. When electric discharge machining is performed, the polycrystalline diamond 26a, which is a workpiece, is also in a state close to a nonconductor, and a large electric field concentration is generated in a part of the crystal grain boundary portion (sintering aid) having conductivity. . As a result, the electric field concentration effect is combined, and the melting of the grain boundary portion of the polycrystalline diamond 26a occurs selectively by electric discharge machining, which contributes to the formation of the cutting edge. In particular, when ultrapure water is used as the processing liquid, the processing speed is higher and the electrode consumption rate is lower than when oil is used, and the polycrystalline diamond 26a can be subjected to electrical discharge machining with relatively high efficiency.

ここで、加工液として放電油を使用した場合、一部が熱分解性カーボンに変わって、多結晶ダイヤモンドをさらに脱離しやすくなり、結晶粒界のみならず、ダイヤモンド砥粒自体も大きく飛ばしてしまう。本発明の目的は、略等間隔の切れ刃を形成して延性モード加工を効率よく行うことであるが、時としてダイヤモンド砥粒自体が大きく脱離し、等間隔の切れ刃の形成を阻害したり、かえって多結晶ダイヤモンドが平坦になってしまって、切れ刃が形成されないこともある。   Here, when discharge oil is used as the working fluid, part of it is changed to thermally decomposable carbon, which makes it easier to detach the polycrystalline diamond, and not only the crystal grain boundaries but also the diamond abrasive grains themselves are greatly skipped. . The object of the present invention is to efficiently perform ductile mode processing by forming substantially equidistant cutting edges, but sometimes the diamond abrasive grains themselves are largely detached, thereby obstructing the formation of equidistant cutting edges. On the other hand, the polycrystalline diamond may become flat and the cutting edge may not be formed.

さらに、放電油を使用した場合においては、特に、半導体のワークや電子部品用のワーク材料にとってはコンタミネーションとなり、材料の特性を変化させてしまう。特に、放電油などの有機成分は、半導体材料や電子部品材料の加工においては、表面に付着してもなかなかとることができず、また、有機成分やカーボンが内部に浸透して、材料特性を変えてしまうことになる。   Furthermore, when the discharge oil is used, it becomes a contamination particularly for a work material for a semiconductor work or an electronic component, and changes the characteristics of the material. In particular, organic components such as discharge oil cannot be easily removed even if they adhere to the surface in the processing of semiconductor materials and electronic component materials. Will change.

よって、ワーク表面の清浄性を考慮する上では、放電油をそのまま使用することはできず、本発明において多結晶ダイヤモンドに対する切れ刃再生を目的とする放電加工においては適用に際し、大きな阻害要因となる。   Therefore, in consideration of the cleanliness of the workpiece surface, the discharge oil cannot be used as it is, and in the present invention, in electric discharge machining for the purpose of cutting edge regeneration for polycrystalline diamond, it becomes a major hindrance factor. .

加工電極204は、多結晶ダイヤモンド26aに隙間をあけて対向して配置される。加工電極204は、帯状電極や円板状電極またはワイヤ電極などで構成される。例えば、加工電極204がワイヤ電極で構成される態様の場合には、ワイヤ供給部(不図示)からワイヤ電極を繰り出し、そのワイヤ電極をワイヤ回収部で巻き取るようにしており、その間を移動するワイヤ電極を被加工物である多結晶ダイヤモンド26aに対向させて放電加工を行う。なお、加工電極204の形状については、多結晶ダイヤモンド26aとの間に放電を発生させることできるものであれば特に限定されるものでない。   The processing electrode 204 is disposed to face the polycrystalline diamond 26a with a gap. The processing electrode 204 is configured by a strip electrode, a disk electrode, a wire electrode, or the like. For example, in the case where the processing electrode 204 is configured by a wire electrode, the wire electrode is fed out from a wire supply unit (not shown), and the wire electrode is wound up by the wire recovery unit, and moves between them. Electric discharge machining is performed with the wire electrode facing the polycrystalline diamond 26a, which is the workpiece. The shape of the machining electrode 204 is not particularly limited as long as it can generate a discharge with the polycrystalline diamond 26a.

また、加工電極204は、金属電極か、あるいは加工液に溶出して金属イオンとなる電極材料(例えばカーボンなど)で構成されることが好ましい。上述したように加工液としては非導電性の液体が用いられるが、より電界集中による局部的な放電加工を助長するためには、加工電極204の電極材料を相手側の不導体(本例では多結晶ダイヤモンド)に付着させる必要がある。電極材料を付着させるには、イオン化することが望ましく、イオン化することで加工液内に微量に溶け込み、相手側の多結晶ダイヤモンドに付着するようになる。その後に、電界集中効果による放電により選択的な浸食効果が生まれる。   The processing electrode 204 is preferably a metal electrode or an electrode material (e.g., carbon) that elutes into the processing liquid and becomes metal ions. As described above, a non-conductive liquid is used as the processing liquid. However, in order to facilitate local electric discharge machining due to electric field concentration, the electrode material of the processing electrode 204 is made of a non-conductor on the other side (in this example, Polycrystalline diamond). In order to attach the electrode material, it is desirable to ionize, and by ionization, the electrode material dissolves in a minute amount in the processing liquid and adheres to the counterpart polycrystalline diamond. Thereafter, a selective erosion effect is produced by the discharge due to the electric field concentration effect.

多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間隔、すなわち放電ギャップ(極間距離)としては、安定して放電を発生させるためには数μm〜数十μmが必要である。このような放電ギャップを維持することにより、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間に電圧を印加したときに絶縁破壊が発生する。   An interval between the polycrystalline diamond 26a and the processing electrode 204, that is, a discharge gap (distance between the electrodes) needs to be several μm to several tens of μm in order to generate a stable discharge. By maintaining such a discharge gap, dielectric breakdown occurs when a voltage is applied between the polycrystalline diamond 26a and the processing electrode 204.

この放電ギャップを適正な状態で維持するために、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間の相対的な距離を変化させる放電ギャップ調整手段を備える態様が好ましい。放電ギャップ調整手段は、加工電極204を移動させる電極移動手段を有しており、この電極移動手段によって多結晶ダイヤモンド26aに対する加工電極204の位置を変化させることにより放電ギャップを調整する。電極移動手段としては、例えば、圧電素子、リニアモータ、モータ等の駆動装置により構成される。なお、加工電極204に代えて、多結晶ダイヤモンド26aを移動させてもよいし、あるいは加工電極204と多結晶ダイヤモンド26aの両方を移動させてもよい。   In order to maintain this discharge gap in an appropriate state, it is preferable to include a discharge gap adjusting means for changing a relative distance between the polycrystalline diamond 26a and the processing electrode 204. The discharge gap adjusting means has electrode moving means for moving the machining electrode 204, and the discharge gap is adjusted by changing the position of the machining electrode 204 with respect to the polycrystalline diamond 26a by this electrode moving means. The electrode moving means is constituted by a driving device such as a piezoelectric element, a linear motor, or a motor, for example. In place of the processing electrode 204, the polycrystalline diamond 26a may be moved, or both the processing electrode 204 and the polycrystalline diamond 26a may be moved.

放電ギャップ調整手段を備えた態様によれば、放電ギャップを適正な状態で維持することができ、安定した放電加工を行うことが可能となる。また、放電加工に伴って加工電極204の摩耗(消耗)が進むこともあるが、加工電極204の摩耗の度合いに合わせて放電ギャップを調整することができるので、放電加工の加工精度を向上させることが可能となる。また、加工電極204の交換回数を減らすことができるとともに、加工電極204の交換に伴って発生する作業やコストを減らすことができ、作業効率を高めることができる。   According to the aspect provided with the discharge gap adjusting means, the discharge gap can be maintained in an appropriate state, and stable electric discharge machining can be performed. In addition, wear (consumption) of the machining electrode 204 may progress with electric discharge machining, but the discharge gap can be adjusted according to the degree of wear of the machining electrode 204, so that machining accuracy of electric discharge machining is improved. It becomes possible. In addition, the number of replacements of the machining electrode 204 can be reduced, work and costs associated with the replacement of the machining electrode 204 can be reduced, and work efficiency can be increased.

また、放電ギャップ調整手段を備えた態様において、放電ギャップを検出する放電ギャップ検出手段を備えた態様がより好ましい。この場合、放電ギャップ調整手段は、放電ギャップ検出手段により検出された放電ギャップに基づき、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間の相対的な距離を変化させることにより放電ギャップが予め定められた設定値となるように調整する。これにより、放電加工に伴い発生する加工電極204の摩耗(消耗)の度合いに合わせて放電ギャップを自動的に調整することができるので、加工精度を高めることができ、放電加工の安定化を図ることが可能となる。   Moreover, in the aspect provided with the discharge gap adjustment means, the aspect provided with the discharge gap detection means for detecting the discharge gap is more preferable. In this case, the discharge gap adjusting means changes the relative distance between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204 based on the discharge gap detected by the discharge gap detecting means, so that the discharge gap is determined in advance. Adjust to the set value. As a result, the discharge gap can be automatically adjusted in accordance with the degree of wear (consumption) of the machining electrode 204 that occurs with electric discharge machining, so that machining accuracy can be increased and electric discharge machining can be stabilized. It becomes possible.

放電ギャップ検出手段としては、例えば、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との極間に発生する極間電圧を検出する極間電圧検出手段により構成される態様がある。この場合、放電ギャップ調整手段は、放電ギャップ検出手段(極間電圧検出手段)により検出された極間電圧に基づき、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間の相対的な距離を変化させる。なお、放電ギャップ検出手段は、上記態様に限らず、例えば、光学的、磁気的、電気的な各種方式を採用することができる。   As an example of the discharge gap detecting means, there is an aspect constituted by an electrode voltage detecting means for detecting an electrode voltage generated between the electrodes of the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204. In this case, the discharge gap adjusting means changes the relative distance between the polycrystalline diamond 26a and the processing electrode 204 based on the interelectrode voltage detected by the discharge gap detecting means (interelectrode voltage detecting means). In addition, the discharge gap detection means is not limited to the above-described mode, and for example, various optical, magnetic, and electrical methods can be employed.

また、本実施形態のブレード加工装置200Aでは、ブレード26を回転させながら放電加工が行われるため、加工電極204の摩耗が進んで加工電極204の一部が局所的に偏磨耗する場合がある。この場合、上述したように、放電ギャップ調整手段及び放電ギャップ検出手段を用いて放電ギャップを自動的に調節する態様が好適であるが、この態様に代えて、あるいは加えて、以下のような態様も好ましく採用することができる。   Further, in the blade machining apparatus 200A of the present embodiment, since electric discharge machining is performed while rotating the blade 26, wear of the machining electrode 204 progresses, and part of the machining electrode 204 may be locally worn. In this case, as described above, a mode in which the discharge gap is automatically adjusted using the discharge gap adjusting unit and the discharge gap detecting unit is preferable. However, instead of or in addition to this mode, the following mode is used. Can also be preferably employed.

すなわち、加工電極204が偏磨耗した場合には、放電加工を中断して、ブレード26を回転させつつ加工電極204に対して相対的に移動させながら、ブレード26を加工電極204の表面に接触させることにより、加工電極204の表面を加工する。これにより、加工電極204の表面を補正して、加工電極204の偏磨耗を解消することができる。この態様によれば、放電加工に伴って磨耗した加工電極204の再生を行うことができるので、加工電極204の交換回数を減らすことができることができるとともに、加工電極204の交換に伴って発生する作業やコストを減らすことができ、作業効率を高めることができる。   That is, when the machining electrode 204 is unevenly worn, electric discharge machining is interrupted, and the blade 26 is brought into contact with the surface of the machining electrode 204 while moving the blade 26 relative to the machining electrode 204 while rotating. Thus, the surface of the processing electrode 204 is processed. Thereby, the surface of the machining electrode 204 can be corrected, and uneven wear of the machining electrode 204 can be eliminated. According to this aspect, since the machining electrode 204 worn with electric discharge machining can be regenerated, the number of exchanges of the machining electrode 204 can be reduced, and it occurs with the exchange of the machining electrode 204. Work and cost can be reduced, and work efficiency can be improved.

電源部206は、一方の電極端子が多結晶ダイヤモンド26aに接続され、他方の電極端子が加工電極204に接続され、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間にパルス電圧を印加する。放電加工時の極性としては、多結晶ダイヤモンド26a側が陽極、加工電極204側が陰極となる態様が好適である。なお、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間に印加するパルス電圧のパルス幅、パルス間隔、電圧等の条件は、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間に放電を発生させるように電極材料、電極間距離、加工液の種類や供給量などに応じて適宜設定される。   The power supply unit 206 has one electrode terminal connected to the polycrystalline diamond 26 a and the other electrode terminal connected to the machining electrode 204, and applies a pulse voltage between the polycrystalline diamond 26 a and the machining electrode 204. As the polarity at the time of electric discharge machining, an embodiment in which the polycrystalline diamond 26a side is an anode and the machining electrode 204 side is a cathode is preferable. The conditions such as the pulse width, pulse interval, and voltage of the pulse voltage applied between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204 are such that a discharge is generated between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204. It is set as appropriate according to the material, the distance between the electrodes, the type and supply amount of the processing liquid.

また、電源部206は、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間の極性が交互に反転する両極性パルス電圧または交流電圧を印加する態様が好ましい。この態様によれば、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間の極性を交互に反転させつつ多結晶ダイヤモンド26aの表面の結晶粒界部分を放電加工することにより、多結晶ダイヤモンド26aへの電極材料の付着と脱離が繰り返され、効率的かつ局部的な放電加工が可能となる。   Further, the power supply unit 206 preferably applies a bipolar pulse voltage or an alternating voltage in which the polarity between the polycrystalline diamond 26a and the processing electrode 204 is alternately reversed. According to this aspect, the electrode to the polycrystalline diamond 26a is formed by performing electric discharge machining on the grain boundary portion on the surface of the polycrystalline diamond 26a while alternately reversing the polarity between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204. The material is repeatedly attached and detached, and efficient and local electric discharge machining becomes possible.

以上のように構成されたブレード加工装置200Aでは、ワークWの加工前後あるいは加工中に所定の位置(放電加工位置)にブレード26を移動させた後、ブレード26を回転駆動させながら、ブレード26を構成する多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間に加工液を供給しつつ、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間にパルス電圧を印加して放電を発生させる。これにより、多結晶ダイヤモンド26aの表面(外周端部)の結晶粒界部分に電界集中を起こして浸食作用を起こし、その浸食部分が切れ刃として作用する。その結果、多結晶ダイヤモンド26aの表面に周方向に沿って連続した切れ刃を生成することができる。その後、ワークWに対する加工を行う場合には、ブレード26を元の位置(ワーク加工位置)に移動させて、ブレード26を回転駆動させてワークWの加工を行う。   In the blade machining apparatus 200A configured as described above, after moving the blade 26 to a predetermined position (electric discharge machining position) before or after machining the workpiece W, the blade 26 is rotated while being driven. While supplying a machining liquid between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204, a pulse voltage is applied between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204 to generate a discharge. As a result, electric field concentration occurs in the crystal grain boundary portion on the surface (outer peripheral end portion) of the polycrystalline diamond 26a to cause erosion, and the erosion portion acts as a cutting edge. As a result, a continuous cutting edge along the circumferential direction can be generated on the surface of the polycrystalline diamond 26a. Thereafter, when machining the workpiece W, the blade 26 is moved to the original position (work machining position), and the blade 26 is rotationally driven to machine the workpiece W.

なお、本実施形態では、一例として、ワークWの加工前後あるいは加工中にオフラインで放電加工を行う態様を示したが、これに限らず、ブレード26でワークWを加工しながらインプロセスで放電加工を行う態様も好ましく採用することができる。この態様によれば、多結晶ダイヤモンドの表面には常に新しい切れ刃が生成された状態でワークWに対する加工が行われるので、加工効率及び加工精度の向上を図ることができる。   In the present embodiment, as an example, an embodiment in which the electric discharge machining is performed offline before, during, or during the machining of the workpiece W is shown. It is also possible to preferably adopt an embodiment in which the above is performed. According to this aspect, since the workpiece W is processed in a state where a new cutting edge is always generated on the surface of the polycrystalline diamond, it is possible to improve the processing efficiency and the processing accuracy.

次に、ブレード加工装置200Aによる切れ刃形成のメカニズムについて説明する。   Next, a mechanism for forming a cutting edge by the blade processing apparatus 200A will be described.

まず、本発明に関連がある公知例としては、例えば特許第4451155号に開示されているような合成ダイヤモンドに放電加工を施す技術がある。   First, as a known example related to the present invention, there is a technique of subjecting synthetic diamond to electrical discharge machining as disclosed in, for example, Japanese Patent No. 4451155.

しかしながら、上記公知例における放電加工は、本発明の目的とする放電加工とは全く異なる。すなわち、この公知例では、CVD法により形成された導電性ダイヤモンドを使用している。CVD法で形成されたダイヤモンドの場合、結晶成長の度合いによって結晶粒界の位置がそれぞれ決定され、結晶粒界の大きさや間隔を恣意的に調整できるものではない、CVD法の条件や下地膜の状態によっても、結晶性は大きく変化してしまう。こうした結晶粒界が一意に設定できない場合、本発明の目的とする切れ刃生成には合致しない。   However, the electric discharge machining in the above known example is completely different from the electric discharge machining aimed at by the present invention. That is, in this known example, conductive diamond formed by the CVD method is used. In the case of diamond formed by the CVD method, the position of the crystal grain boundary is determined by the degree of crystal growth, and the size and interval of the crystal grain boundary cannot be arbitrarily adjusted. The crystallinity changes greatly depending on the state. If such a grain boundary cannot be set uniquely, it does not meet the purpose of the cutting edge generation of the present invention.

一方、本発明の場合、多結晶ダイヤモンドの表面に切れ刃の形成目的として放電加工を使用する。また、その切れ刃は、それぞれの切れ刃が一定の切り込み深さを設定するために一定間隔に存在する結晶粒界部分を切れ刃として使用する。多結晶ダイヤモンドではダイヤモンド砥粒は空間内に密に敷き詰められる。例えば、ダイヤモンド焼結体である多結晶ダイヤモンドの中に占めるダイヤモンド砥粒の含有率は通常80vol%以上であることが望ましい。また、ダイヤモンド砥粒同士が結合するためには、最低でも70vol%以上のダイヤモンド砥粒の含有率が必要となる。   On the other hand, in the present invention, electric discharge machining is used for the purpose of forming a cutting edge on the surface of polycrystalline diamond. Moreover, the cutting edge uses the crystal grain boundary part which exists in a fixed space | interval as a cutting blade in order for each cutting blade to set fixed cutting depth. In polycrystalline diamond, diamond abrasive grains are densely spread in the space. For example, the content of diamond abrasive grains in polycrystalline diamond, which is a diamond sintered body, is usually desirably 80 vol% or more. Moreover, in order for diamond abrasive grains to couple | bond together, the content rate of the diamond abrasive grain of 70 vol% or more is required at the minimum.

このようにダイヤモンド砥粒を敷き詰めた形態にしておけば、そのダイヤモンド砥粒間に形成される結晶粒界は自動的に等間隔に形成される。この等間隔に形成された結晶粒界が切れ刃部分に相当し、結晶粒(ダイヤモンド砥粒)ごとに等間隔の切れ刃が形成される。等間隔の切れ刃は、一つの切れ刃が切込む切り込み深さが自動的にある範囲内に設定されるため、安定して所定の切込みが確保され、ワークに対して致命的なクラックを及ぼすような切込みにはならない。   If the diamond abrasive grains are spread in this way, crystal grain boundaries formed between the diamond abrasive grains are automatically formed at equal intervals. The crystal grain boundaries formed at equal intervals correspond to the cutting edge portions, and cutting edges at equal intervals are formed for each crystal grain (diamond abrasive grain). With equally spaced cutting edges, the cutting depth that one cutting edge cuts is automatically set within a certain range, so that a predetermined cutting depth is secured stably and a fatal crack is caused to the workpiece. It will not cut like this.

多結晶ダイヤモンドの結晶粒界部分を切れ刃として使用するためには、結晶粒界部分を結晶粒部分(ダイヤモンド砥粒)と比較して相対的に深く浸食させることが重要になる。結晶粒の粒内部分は、単結晶であるが、結晶粒界部分は一部が結晶化していても不連続であるため、強度的に劣り、選択的に侵食されやすい部分ではある。その結晶粒界部分に電界集中を起こすことで選択的に侵食させ、結晶粒界を切れ刃とした連続切れ刃集合体として使用する。   In order to use the crystal grain boundary part of polycrystalline diamond as a cutting edge, it is important to erode the crystal grain boundary part relatively deeply as compared with the crystal grain part (diamond abrasive grain). The inner part of the crystal grain is a single crystal, but the crystal grain boundary part is discontinuous even if part of it is crystallized, so that it is inferior in strength and easily eroded selectively. It is selectively eroded by causing electric field concentration in the crystal grain boundary part, and used as a continuous cutting edge aggregate having the crystal grain boundary as a cutting edge.

連続切れ刃集合体を形成するためには、ダイヤモンド砥粒を高温高圧化で焼結し、焼成したダイヤモンド焼結体、すなわち多結晶ダイヤモンドが重要となる。その結果、結晶粒界部分が選択的に放電加工で除去されて、結晶粒界に沿った浸食作用によって、連続切れ刃集合体が形成される。   In order to form a continuous cutting edge aggregate, a diamond sintered body obtained by sintering and firing diamond abrasive grains at a high temperature and high pressure, that is, polycrystalline diamond is important. As a result, the crystal grain boundary part is selectively removed by electric discharge machining, and a continuous cutting edge aggregate is formed by the erosion action along the crystal grain boundary.

また、一定の切れ刃間隔を形成するための連続切れ刃集合体とするためには、切れ刃自体が連続して存在することが必要となる。そのためには、切れ刃は閉ループである必要がある。閉ループではなく途中で途切れてしまう場合、途切れた後にくる切れ刃が致命的な切り込みを与えることになる。閉ループの切れ刃を形成し、その上でその切れ刃を自転させると、無限に一定間隔の切れ刃が作用することになり、それぞれの切れ刃が絶えず、一定切込み範囲内で加工を行うことが可能となる。   Moreover, in order to obtain a continuous cutting edge assembly for forming a constant cutting edge interval, it is necessary that the cutting edges themselves exist continuously. For this purpose, the cutting edge must be closed loop. If it breaks in the middle instead of a closed loop, the cutting edge that comes after the break will give a fatal cut. When a closed-loop cutting edge is formed and then the cutting edge is rotated, the cutting edge at an infinite interval acts, and each cutting edge constantly works within a certain cutting range. It becomes possible.

なお、一定間隔の切れ刃が、結果的に一つの切れ刃が臨界切り込み深さ以下になるメカニズムは既に説明したとおりであり、ここでは説明を省略する。   In addition, the mechanism in which the cutting edges at a constant interval result in one cutting edge being equal to or less than the critical cutting depth is as described above, and the description thereof is omitted here.

ここで、CVD法で形成された導電性ダイヤモンドであって、ダイヤモンドにドーパントを使用する場合、結晶粒界部分だけに電界集中を起こしにくく、結晶粒界に基づく切れ刃形成が進みにくい問題がある。これは一概にドーパントを含むことが、すべて適さないわけではないが、相対的に結晶粒界部分を結晶粒部分と明瞭に区分けして放電加工を行うためには、ダイヤモンド砥粒自体は誘電体とし、結晶粒界部分に多少の導電性が残っていることは、結晶粒界部分が選択的に侵食することに寄与し、切れ刃形成に望ましい。   Here, when conductive diamond is formed by a CVD method and a dopant is used for diamond, there is a problem that electric field concentration does not easily occur only at the crystal grain boundary portion, and the formation of the cutting edge based on the crystal grain boundary is difficult to proceed. . Although it is not all suitable to include dopants in general, in order to perform electrical discharge machining by relatively clearly separating the grain boundary part from the crystal grain part, the diamond abrasive grain itself is a dielectric. The fact that some conductivity remains in the crystal grain boundary portion contributes to the selective erosion of the crystal grain boundary portion, which is desirable for the formation of a cutting edge.

以上から、連続切れ刃集合体を形成するためにブレードに求められる要件を以下に列挙する。ただし、望ましい部分については必須要件ではない。
・ダイヤモンド焼結体(焼結ダイヤモンド)、すなわち多結晶ダイヤモンドは、ダイヤモンド砥粒を高密度に敷き詰めた焼結体で構成されるのが望ましい。最低でも体積中に砥粒が占める部分は70vol%以上が必要である。
・多結晶ダイヤモンドの焼結助剤としては、導電性焼結助剤であるほうが望ましい。
・導電性焼結助剤を使用すると、特に濃度が高い結晶粒界部分に電界集中が起こって選択的に消耗し、浸食作用による切れ刃形成に寄与する。
・多結晶ダイヤモンドはドーパントなどをあまり含まない方がよい。ドーパントは、結晶粒界と結晶粒部分の境界をあいまいにするケースがある。
・ブレードの外周端部に形成される切れ刃は閉ループである必要がある。円盤状ブレードの場合、ブレードが回転することで絶えず、一定間隔の切れ刃が作用し、安定して一定範囲内の切り込み深さで加工が進行する。
・ブレードは円盤状で一体的な構成であることが望ましい。一定間隔の切れ刃を形成する上でも、その母材の一様性が重要であり、母材は外周一周にわたって一体物であることが望ましい。
From the above, the requirements required for blades to form a continuous cutting blade assembly are listed below. However, the desirable part is not an essential requirement.
A diamond sintered body (sintered diamond), that is, polycrystalline diamond, is preferably composed of a sintered body in which diamond abrasive grains are spread at a high density. At least 70 vol% or more of the portion occupied by the abrasive grains in the volume is necessary.
-As a sintering aid for polycrystalline diamond, a conductive sintering aid is desirable.
-When a conductive sintering aid is used, electric field concentration occurs at a particularly high concentration crystal grain boundary portion and is selectively consumed, contributing to the formation of cutting edges due to erosion.
・ Polycrystalline diamond should not contain much dopant. In some cases, the dopant blurs the boundary between the crystal grain boundary and the crystal grain part.
-The cutting edge formed in the outer peripheral edge part of a blade needs to be a closed loop. In the case of a disk-shaped blade, the blade constantly rotates, and a cutting edge with a constant interval acts, and the machining proceeds stably with a cutting depth within a certain range.
-It is desirable that the blade has a disk shape and has an integral structure. The uniformity of the base material is also important in forming cutting edges with a constant interval, and it is desirable that the base material is a single piece over the entire circumference.

以上説明したように、第1実施形態に係るブレード加工装置200Aによれば、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間に加工液を供給しつつ、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間に電圧を印加して放電を発生させることにより、多結晶ダイヤモンド26aの表面の結晶粒界部分(導電性助剤)に電界が集中して選択的に除去されるので、多結晶ダイヤモンド26aの表面に連続した切れ刃を生成することができる。したがって、脆性材料から構成されるワークに対しても、クラックや割れを発生させることなく、延性モードで安定して精度良く切断加工を行うことが可能となる。   As described above, according to the blade processing apparatus 200A according to the first embodiment, while supplying the processing liquid between the polycrystalline diamond 26a and the processing electrode 204, the space between the polycrystalline diamond 26a and the processing electrode 204 is increased. By applying a voltage to the electrode and generating a discharge, the electric field concentrates on the grain boundary portion (conductive aid) on the surface of the polycrystalline diamond 26a and is selectively removed, so that the surface of the polycrystalline diamond 26a A continuous cutting edge can be generated. Therefore, it is possible to stably and accurately cut a workpiece made of a brittle material in a ductile mode without generating cracks or cracks.

なお、ブレード26を構成する多結晶ダイヤモンド26aは、導電性の焼結助剤(例えばニッケルやコバルトなど)を用いてダイヤモンド砥粒を焼結したものに限らず、例えば、導電性の焼結助剤を含まない多結晶ダイヤモンドによって構成されるブレードに対してもブレード加工装置200Aを適用することが可能である。この場合でも、導電性の焼結助剤を含む多結晶ダイヤモンド26aに適用した場合と同様に、多結晶ダイヤモンドの表面の結晶粒界部分に電界集中を起こして浸食作用を起こすので、多結晶ダイヤモンドの表面に切れ刃を形成することが可能である。   The polycrystalline diamond 26a constituting the blade 26 is not limited to those obtained by sintering diamond abrasive grains using a conductive sintering aid (for example, nickel or cobalt). The blade processing apparatus 200A can also be applied to a blade made of polycrystalline diamond containing no agent. Even in this case, as in the case of applying to the polycrystalline diamond 26a containing the conductive sintering aid, the electric field is concentrated at the grain boundary portion on the surface of the polycrystalline diamond to cause the erosion action. It is possible to form a cutting edge on the surface.

<第2実施形態>
図27は、第2実施形態に係るブレード加工装置の構成例を示した概略図である。なお、図27では、先に示した図と共通する構成には同一の符号を付している。
Second Embodiment
FIG. 27 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a blade machining apparatus according to the second embodiment. In FIG. 27, the same reference numerals are given to the same components as those shown in the previous drawings.

図27に示すように、第2実施形態に係るブレード加工装置200Bは、加工液を貯留する加工槽210を備えている。加工槽210の内部には電極保持部212が設けられており、電極保持部212の上面に対向電極204が保持される。対向電極204の保持方法としては特に限定されるものではないが、例えば、真空吸着または機械的手段などを利用して電極保持部212の上面に対向電極204が保持される。   As shown in FIG. 27, the blade processing apparatus 200B according to the second embodiment includes a processing tank 210 that stores a processing liquid. An electrode holding unit 212 is provided inside the processing tank 210, and the counter electrode 204 is held on the upper surface of the electrode holding unit 212. The method of holding the counter electrode 204 is not particularly limited, but the counter electrode 204 is held on the upper surface of the electrode holding unit 212 using, for example, vacuum suction or mechanical means.

ブレード26は、上述したようにハブフランジ48を介してスピンドル28のスピンドル軸46に取り付けられている(図7参照)。スピンドル軸46の外周面には、ブレード側とスピンドル本体側との間を絶縁する絶縁層212が設けられている。   As described above, the blade 26 is attached to the spindle shaft 46 of the spindle 28 via the hub flange 48 (see FIG. 7). An insulating layer 212 is provided on the outer peripheral surface of the spindle shaft 46 to insulate between the blade side and the spindle body side.

スピンドル軸46の外周面(絶縁層212よりもブレード側)には給電ブラシ214が接触し、給電ブラシ214は図示しない電源部の陽極端子に接続されている。一方、加工電極204の側面には給電端子216が接触し、給電端子216は図示しない電源部の陰極端子に接続されている。したがって、スピンドル軸46に装着されたブレード26を構成する多結晶ダイヤモンド26aは給電ブラシ214を介して陽極に設定されるとともに、加工電極204は給電端子216を介して陰極に設定される。なお、上述した第1実施形態と同様に、電源部は、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間の極性が交互に反転する両極性パルス電圧または交流電圧を印加する態様が好ましい。   A power supply brush 214 is in contact with the outer peripheral surface of the spindle shaft 46 (on the blade side with respect to the insulating layer 212), and the power supply brush 214 is connected to an anode terminal of a power supply unit (not shown). On the other hand, a power supply terminal 216 is in contact with the side surface of the machining electrode 204, and the power supply terminal 216 is connected to a cathode terminal of a power supply unit (not shown). Therefore, the polycrystalline diamond 26 a constituting the blade 26 attached to the spindle shaft 46 is set as an anode via the power supply brush 214, and the processing electrode 204 is set as a cathode via the power supply terminal 216. As in the first embodiment described above, the power supply unit preferably applies a bipolar pulse voltage or an alternating voltage in which the polarity between the polycrystalline diamond 26a and the processing electrode 204 is alternately inverted.

また、ブレード加工装置200Bは、ブレード26を構成する多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間隔(放電ギャップ)を制御するサーボ機構218(放電ギャップ調整手段)を備えている。サーボ機構218は、ブレード26に対して加工電極204を相対的に移動させることにより、ブレード加工時に所望の放電加工が行われるように放電ギャップを制御する。ブレード26に対して加工電極204を相対的に移動させる方法としては、例えば、加工槽210の位置を変えずに加工槽210内で加工電極204のみを移動さてもよいし、加工槽210を移動させて加工槽210を共に加工電極204を一体的に移動させるようにしてもよい。また、加工電極204や加工槽210の位置を変えずに、ブレード26を移動させるようにしてもよい。また、ブレード26と加工電極204をそれぞれ移動させるようにしてもよい。   The blade machining apparatus 200B also includes a servo mechanism 218 (discharge gap adjusting means) that controls the distance (discharge gap) between the polycrystalline diamond 26a constituting the blade 26 and the machining electrode 204. The servo mechanism 218 controls the discharge gap so that desired electric discharge machining is performed during blade machining by moving the machining electrode 204 relative to the blade 26. As a method of moving the machining electrode 204 relative to the blade 26, for example, only the machining electrode 204 may be moved in the machining tank 210 without changing the position of the machining tank 210, or the machining tank 210 is moved. Then, the machining electrode 204 may be moved together with the machining tank 210. Further, the blade 26 may be moved without changing the positions of the processing electrode 204 and the processing tank 210. Further, the blade 26 and the machining electrode 204 may be moved.

また、ブレード加工装置200Bは、加工槽210内に加工液を供給するノズル204を備えている。ノズル204は、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間の加工部分の近傍位置で開口しており、放電加工中は当該加工部分に加工液を局所的に供給する。これにより、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間の加工部分に加工液の流れをつくることができるので、放電加工により生じた不純物の影響を受けることなく放電加工を行うことが可能となる。   The blade processing apparatus 200 </ b> B includes a nozzle 204 that supplies a processing liquid into the processing tank 210. The nozzle 204 opens at a position in the vicinity of the machining portion between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204, and locally supplies machining fluid to the machining portion during electric discharge machining. As a result, since a machining fluid flow can be created in the machining portion between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204, the electric discharge machining can be performed without being affected by the impurities generated by the electric discharge machining. .

第2実施形態に係るブレード加工装置200Bによれば、ブレード26を回転させながら、ブレード26の先端部分(外周端部)を加工槽210に貯留された加工液に浸した状態で放電加工が行われるので、安定した環境下で効率的にブレード26に切れ刃を生成することができる。   According to the blade machining apparatus 200B according to the second embodiment, electric discharge machining is performed in a state where the tip portion (outer circumferential edge) of the blade 26 is immersed in the machining liquid stored in the machining tank 210 while the blade 26 is rotated. Therefore, the cutting edge can be efficiently generated in the blade 26 under a stable environment.

<第3実施形態>
図28は、第3実施形態に係るブレード加工装置の構成例を示した概略図である。なお、図28では、先に示した図と共通する構成には同一の符号を付している。
<Third Embodiment>
FIG. 28 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a blade machining apparatus according to the third embodiment. In FIG. 28, the same reference numerals are given to the same components as those shown in the previous drawings.

図28に示すように、第3実施形態に係るブレード加工装置200Cは、ダイシング装置としての機能が組み込まれたものであり、ワークWを加工するワーク加工部302と、ブレード26を加工するブレード加工部302とを備えている。   As shown in FIG. 28, the blade machining apparatus 200C according to the third embodiment incorporates a function as a dicing machine, and a workpiece machining section 302 for machining the workpiece W and a blade machining for machining the blade 26. Part 302.

ワーク加工部302は、図1に示したダイシング装置10の加工部20と基本的に同一の構成を有している。すなわち、スピンドル28の先端にブレード26が装着されており、ブレード26がワークWに対して相対的に移動することによってワークWを加工する。ブレード26はワークWに対して所定の切込みを設定した後に、スライドさせることで加工を行う。ブレード26の回転数と、ブレード26の相対的な送り速度を適正に選択することによって、一つの切れ刃が所定の切り込み深さ以上に設定されないようになり、延性モード加工を行う。   The workpiece processing unit 302 has basically the same configuration as the processing unit 20 of the dicing apparatus 10 shown in FIG. That is, the blade 26 is attached to the tip of the spindle 28, and the workpiece W is processed by moving the blade 26 relative to the workpiece W. The blade 26 performs processing by sliding after setting a predetermined cut for the workpiece W. By appropriately selecting the rotational speed of the blade 26 and the relative feed speed of the blade 26, one cutting edge is prevented from being set to a predetermined depth or more, and ductile mode machining is performed.

ブレード加工部304は、ワーク加工部302に隣接した位置に配置されている。ブレード26は、スピンドル28の先端に装着された状態で、図示しないスピンドル移動機構によりワーク加工部302とブレード加工部304との間を移動可能に構成される。なお、図28では、好ましい態様として、ワークWに対するブレード26の相対移動方向(図の左方向)に沿って上流側から順にワーク加工部302とブレード加工部304とが並設される構成を示したが、これに限らず、例えば、ブレード26の回転軸に平行な方向にワーク加工部302とブレード加工部304とが並設されていてもよい。   The blade machining unit 304 is disposed at a position adjacent to the workpiece machining unit 302. The blade 26 is configured to be movable between the workpiece machining unit 302 and the blade machining unit 304 by a spindle moving mechanism (not shown) while being attached to the tip of the spindle 28. In FIG. 28, as a preferred mode, a configuration is shown in which the workpiece machining section 302 and the blade machining section 304 are arranged in parallel from the upstream side along the relative movement direction (left direction in the drawing) of the blade 26 with respect to the workpiece W. However, the present invention is not limited to this. For example, the workpiece machining unit 302 and the blade machining unit 304 may be arranged in parallel in a direction parallel to the rotation axis of the blade 26.

ブレード加工部304は、第1実施形態に係るブレード加工装置200Aと基本的に同一の構成を有しており、加工電極204と、電源部206と、ノズル208とを備えている。   The blade processing unit 304 has basically the same configuration as the blade processing apparatus 200A according to the first embodiment, and includes a processing electrode 204, a power supply unit 206, and a nozzle 208.

加工電極204は、ブレード加工部304にブレード26が移動した状態において、ブレード26を構成する多結晶ダイヤモンド26aに対向して配置される。なお、加工電極204は、L字状の連結部材312を介してワークテーブル支持部材314に連結されており、ワークテーブル30と一体的に移動可能に構成されている。   The processing electrode 204 is disposed so as to face the polycrystalline diamond 26 a constituting the blade 26 in a state where the blade 26 has moved to the blade processing portion 304. The processing electrode 204 is connected to the work table support member 314 via an L-shaped connection member 312 and is configured to be movable integrally with the work table 30.

電源部206は、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間にパルス電圧を印加して放電を発生させる。図28では、一例として、電源部206が直流電源により構成され、多結晶ダイヤモンド26a側が陽極、加工電極204側が陰極となる態様を示したが、上述した第1実施形態と同様に、例えば、電源部206が交流電源により構成され、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間の極性を交互に反転させる態様も好適である。   The power supply unit 206 applies a pulse voltage between the polycrystalline diamond 26 a and the machining electrode 204 to generate a discharge. In FIG. 28, as an example, the power source unit 206 is configured by a DC power source, and the polycrystalline diamond 26a side is an anode, and the processing electrode 204 side is a cathode. However, as in the first embodiment described above, for example, It is also preferable that the portion 206 is constituted by an AC power source and the polarity between the polycrystalline diamond 26a and the processing electrode 204 is alternately reversed.

ノズル208は、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間に加工液を噴射して供給するものであり、上述した第1実施形態と同様に、加工液として超純水を用いる態様が好適である。   The nozzle 208 jets and supplies a machining liquid between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204, and an embodiment using ultrapure water as the machining liquid is suitable as in the first embodiment described above. is there.

第3実施形態に係るブレード加工装置200Cによれば、ブレード26をワーク加工部302からブレード加工部304に移動させた後、ブレード加工部304において、ブレード26を回転駆動させながら、ブレード26を構成する多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間に加工液を供給しつつ、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間にパルス電圧を印加して放電を発生させる。これにより、ブレード26の表面(外周端部)の結晶粒界部分に切れ刃の形成を行い、密に敷き詰められたダイヤモンド砥粒ごとに略等間隔の切れ刃の生成・再生を行う。   According to the blade processing apparatus 200C according to the third embodiment, after the blade 26 is moved from the workpiece processing unit 302 to the blade processing unit 304, the blade 26 is configured to rotate while driving the blade 26 in the blade processing unit 304. While supplying the machining liquid between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204, a pulse voltage is applied between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204 to generate a discharge. As a result, cutting edges are formed on the crystal grain boundary portion on the surface (outer peripheral edge) of the blade 26, and cutting edges of approximately equal intervals are generated / regenerated for each of the diamond abrasive grains that are densely spread.

<第4実施形態>
図29は、第4実施形態に係るブレード加工装置の構成例を示した概略図である。なお、図29では、先に示した図と共通する構成については同一の符号を付している。
<Fourth embodiment>
FIG. 29 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a blade machining apparatus according to the fourth embodiment. In FIG. 29, the same reference numerals are given to the same components as those shown in the previous drawings.

図29に示すように、第4実施形態に係るブレード加工装置200Dは、上述した第3実施形態と同様に、ダイシング装置としての機能が組み込まれたものであり、特に本実施形態においてはワーク加工部302とブレード加工部304とが一体化された構成を有している。   As shown in FIG. 29, the blade machining apparatus 200D according to the fourth embodiment incorporates a function as a dicing apparatus, as in the third embodiment described above. In particular, in this embodiment, the workpiece machining is performed. The part 302 and the blade processing part 304 are integrated.

具体的な構成としては、ブレード加工装置200Dは、ブレード26を包囲するブレードカバー(フランジカバー)316を備えている。ブレードカバー316はスピンドル28側に固定されており、ワークWに対してブレード26が移動するとき、フランジカバー316はブレード26と一体となって移動する。   As a specific configuration, the blade processing apparatus 200 </ b> D includes a blade cover (flange cover) 316 that surrounds the blade 26. The blade cover 316 is fixed to the spindle 28 side, and when the blade 26 moves relative to the workpiece W, the flange cover 316 moves together with the blade 26.

ブレードカバー316の内側(ブレード対向面)には、ブレード26に対して隙間をあけて対向配置された加工電極204が取り付けられている。   On the inner side (blade facing surface) of the blade cover 316, a processing electrode 204 is attached so as to face the blade 26 with a gap.

また、ブレードカバー316の内側には、ブレード26と加工電極204との間に加工液を供給するノズル208が設けられている。   In addition, a nozzle 208 for supplying a processing liquid is provided between the blade 26 and the processing electrode 204 inside the blade cover 316.

第4実施形態に係るブレード加工装置200Dによれば、ワークWを加工する際にワークWに対してブレード26が移動するとき、ブレードカバー316の内部に取り付けられた加工電極204はブレード26と一定の間隔(放電ギャップ)を保った状態でブレード26と一体となって移動する。これにより、ワークWを加工しながらブレード26を構成する多結晶ダイヤモンド26aの表面(外周端部)の放電加工を行うことができる。すなわち、ブレード先端部の切れ刃形成とワークWの加工とを同時に行うことが可能となり、効率的な加工を行うことができる。   According to the blade machining apparatus 200D according to the fourth embodiment, when the blade 26 moves relative to the workpiece W when machining the workpiece W, the machining electrode 204 attached to the inside of the blade cover 316 is constant with the blade 26. And move together with the blade 26 while maintaining the interval (discharge gap). Thereby, the electric discharge machining of the surface (outer peripheral edge portion) of the polycrystalline diamond 26a constituting the blade 26 can be performed while machining the workpiece W. That is, it is possible to perform the cutting edge formation at the blade tip and the processing of the workpiece W at the same time, and efficient processing can be performed.

ここで、上述した説明と一部重複する部分もあるが、第3実施形態に係るブレード加工装置200Cや第4実施形態に係るブレード加工装置200Dの特徴的な構成を以下に列挙する。   Here, although there is a part that overlaps with the above description, characteristic configurations of the blade processing apparatus 200C according to the third embodiment and the blade processing apparatus 200D according to the fourth embodiment are listed below.

(単極性と両極性)
第3実施形態に係るブレード加工装置200Cと第4実施形態に係るブレード加工装置200Dはいずれも、加工対象となるブレード側を陽極としてブレード表面からの溶出や放電を助長する態様を一例として採用したが、単極性のパルス電圧を印加する態様に限らず、両極性パルス電圧や交流電圧を印加する態様も好適である。このような態様によれば、ブレード面に金属イオンを付着させる工程と脱離する工程とが交互に進み、効率的に多結晶ダイヤモンドの表面の結晶粒界部分の放電による切れ刃形成、ないしは一部電解溶出による切れ刃形成が行われる。特に、結晶粒界部分に電界集中が起こることから、結晶粒界部分が他と比べて選択的に付着が進行し、それともに、選択的に脱離が起こる。
(Unipolar and bipolar)
The blade processing apparatus 200C according to the third embodiment and the blade processing apparatus 200D according to the fourth embodiment both employ a mode in which elution and discharge from the blade surface are promoted by using the blade side to be processed as an anode as an example. However, not only the aspect which applies a unipolar pulse voltage but the aspect which applies a bipolar pulse voltage and an alternating voltage is also suitable. According to such an embodiment, the process of attaching metal ions to the blade surface and the process of desorbing proceed alternately, and it is possible to efficiently form the cutting edge by discharging the grain boundary portion on the surface of the polycrystalline diamond, or Cutting edge formation by partial electrolysis is performed. In particular, since electric field concentration occurs in the crystal grain boundary portion, the crystal grain boundary portion selectively adheres as compared with the other, and both of them selectively desorb.

(絶縁構成)
また、ブレードのスピンドルへの取り付け構成として、ブレードは、スピンドルに対して絶縁されていることが望ましい。スピンドルとブレードを絶縁する方法としては、いくつか考えられるが、たとえば、ブレードを同軸砥石で成形し、その軸部分の途中をセラミックスで構成し、軸内で絶縁する方法がある。
(Insulation configuration)
Further, as a configuration for attaching the blade to the spindle, the blade is preferably insulated from the spindle. There are several methods for insulating the spindle and the blade. For example, there is a method in which the blade is formed with a coaxial grindstone, the middle of the shaft portion is made of ceramic, and the shaft is insulated.

また、別の方法として、ブレードを固定するためのフランジとブレード面とを絶縁する方法もある。これはたとえば、ブレードを支える端面をアルマイト処理して、導通をなくしてしまう方法などである。なお、ブレードへの給電方法は、単純なブラシを軸に接触させるなどして構わない。   As another method, there is a method of insulating a flange for fixing the blade from the blade surface. This is, for example, a method in which the end face supporting the blade is anodized to eliminate conduction. As a method for supplying power to the blade, a simple brush may be brought into contact with the shaft.

(同一スピンドルの効果)
ワーク加工する部分と、ブレード加工(切れ刃生成・切れ刃再生)する部分とは、ブレードが同一スピンドルに取り付けられた状態でそれぞれ行うのが望ましい。第3実施形態に係るブレード加工装置200Cや第4実施形態に係るブレード加工装置200Dはいずれも同一のスピンドル28に取り付けられた状態で行われる。仮に、一のスピンドルにブレードを装着した状態でブレード加工を行った後、別のスピンドルに装着してワークを加工する場合、必ずといっていいほど、取り付け誤差が存在する。取り付け誤差として、たとえば、同軸度がずれた場合は、ブレード先端の切れ刃は設定した切れ刃間隔でワークに作用しない。軸ずれ量に応じて、片あたりしてしまうため、原理的にすべての等間隔の切れ刃が安定して作用する延性モード加工にはならない。断続的な切れ刃の作用により、ワーク表面にクラックが生じてしまう。また、振れの問題も少なからず存在する。特に、細いブレードの場合、ブレード先端を一直線上に作用させることが一定間隔の切れ刃を作用させる上で重要になるが、ブレードにある程度の振れがある場合、一直線上に作用せずに微小に蛇行するようになるため、原理的に一定間隔の切れ刃が絶えず作用することではなくなり、結果的に延性モード加工が進行しなくなる。第3実施形態に係るブレード加工装置200Cや第4実施形態に係るブレード加工装置200Dでブレード加工を行う場合、ブレードを回転させながら、対向電極に作用させて放電加工を行うため、仮に、最初に同軸度や振れがあったとしても、切れ刃形成の過程で微小に修正され、同軸精度、振れ精度ともに向上する。そのため、取り付け誤差の問題は存在しない。
(Effect of the same spindle)
The part to be machined and the part to be bladed (cutting blade generation / cutting blade regeneration) are preferably performed with the blades attached to the same spindle. Both the blade machining apparatus 200C according to the third embodiment and the blade machining apparatus 200D according to the fourth embodiment are performed in a state of being attached to the same spindle 28. If a blade is processed with a blade mounted on one spindle and then a workpiece is mounted on another spindle and the workpiece is processed, there is an attachment error. For example, when the coaxiality is deviated as an attachment error, the cutting edge at the blade tip does not act on the workpiece at the set cutting edge interval. Since it hits one piece according to the amount of axial deviation, in principle, it is not ductile mode machining in which all equally spaced cutting edges act stably. Cracks are generated on the workpiece surface due to the intermittent action of the cutting edge. In addition, there are not a few problems with runout. In particular, in the case of a thin blade, it is important for the tip of the blade to act on a straight line in order to act on the cutting edge at a constant interval. Since it comes to meander, in principle, the cutting edges with a constant interval do not always act, and as a result, ductile mode machining does not proceed. When blade machining is performed with the blade machining apparatus 200C according to the third embodiment or the blade machining apparatus 200D according to the fourth embodiment, the electric discharge machining is performed by acting on the counter electrode while rotating the blade. Even if there is a degree of coaxiality or runout, it is corrected minutely in the process of forming the cutting edge, and both coaxial accuracy and runout accuracy are improved. Therefore, there is no problem of installation error.

(一定切込みによるスライドの効果)
第3実施形態に係るブレード加工装置200Cや第4実施形態に係るブレード加工装置200Dにおいては、ワークはブレードに対して一定深さの切込みを与え、その切込みを維持するようにスライドさせながら加工することが望ましい。先に示した数式にもあるとおり、一つの切れ刃が安定して、所定の切り込み量以上にならないように設定することが可能となり、延性モード加工が可能となる。
(Effect of slide by constant cutting)
In the blade machining apparatus 200C according to the third embodiment and the blade machining apparatus 200D according to the fourth embodiment, the work is processed while being slid so as to give a notch of a certain depth to the blade and maintain the notch. It is desirable. As shown in the mathematical formula shown above, it is possible to set so that one cutting edge is stable and does not exceed a predetermined cutting amount, and ductile mode machining is possible.

(環境、コンタミネーションの効果)
さらに、先ほどの同一スピンドルでブレード先端部の加工を行う場合、ワーク加工部分とブレード加工部分は比較的近い位置に設定することが望ましい。
(Environmental and contamination effects)
Furthermore, when machining the tip of the blade with the same spindle as described above, it is desirable to set the workpiece machining portion and the blade machining portion at relatively close positions.

近年、Siなどの半導体材料やSiC、GaN、硬質ガラスなどの電子部品材料を加工する場合、ワーク材料として使用される材料は、コンタミネーションを嫌う傾向にある。すなわち、汚染物質が存在すると、それがワーク表面に付着して材料内部に浸透したりしてワーク材料のもつ特性そのものを台無しにしてしまうからである。   In recent years, when a semiconductor material such as Si or an electronic component material such as SiC, GaN, or hard glass is processed, a material used as a work material tends to hate contamination. That is, if there is a contaminant, it adheres to the workpiece surface and penetrates into the material, thereby ruining the properties of the workpiece material itself.

工作機械では切削油などを使用するが、半導体や電子部品材料では、切削油などの使用はコンタミネーション(汚染)の点で使用されない。   Machine tools use cutting oil, but semiconductors and electronic component materials do not use cutting oil in terms of contamination.

放電油なども、切削油と同様に、コンタミネーションの点で使用に支障をきたすことが多い。半導体や電子部品材料の加工では、通常加工に純水を使用する。純水であれば、コンタミネーションの点でワークに悪影響を及ぼすことはない。   As with cutting oil, discharge oil and the like often interfere with use in terms of contamination. In the processing of semiconductors and electronic component materials, pure water is usually used for processing. If it is pure water, it will not adversely affect the workpiece in terms of contamination.

(鋭利な切れ刃形成における放電油の影響)
放電加工において放電油は熱分解性カーボンを発生する。この熱分解性カーボンがワーク表面に付着するとワーク表面が完全にカーボンで汚染されてしまう。また、熱分解性カーボンの付着とともに、放電加工の熱でダイヤモンド表面のグラファイト化を促進する。その結果、結晶粒界ではなく、砥粒自体を侵食することになり、鋭利な切れ刃を形成することができなくなる場合がある。
(Effect of discharge oil on sharp cutting edge formation)
In electric discharge machining, electric discharge oil generates pyrolytic carbon. When this thermally decomposable carbon adheres to the workpiece surface, the workpiece surface is completely contaminated with carbon. In addition to adhesion of pyrolytic carbon, the heat of electric discharge machining promotes graphitization of the diamond surface. As a result, not the crystal grain boundaries but the abrasive grains themselves are eroded, and it may be impossible to form a sharp cutting edge.

(加工液として純水を使うことの効果)
加工液(放電液)として、純水を使用することが望ましい。純水は不導体液であり、さらに加工対象となるブレードも多結晶ダイヤモンドであり不導体に近い材料である。このような構成では、特に結晶粒界部分にきわめて大きい電界集中が起こり、浸食作用によって切れ刃部分だけが選択的に加工されるようになる。それによって、ダイヤモンド砥粒に沿った等間隔な切れ刃形成が可能となる。
(Effects of using pure water as machining fluid)
It is desirable to use pure water as the working fluid (discharge fluid). Pure water is a non-conductive liquid, and the blade to be processed is also polycrystalline diamond and is a material close to a non-conductive material. In such a configuration, an extremely large electric field concentration occurs particularly in the grain boundary portion, and only the cutting edge portion is selectively processed by the erosion action. Thereby, it is possible to form cutting edges at equal intervals along the diamond abrasive grains.

(流水を使うことの効果)
また、加工液としては、持続的な不導体液としての効果を発揮するためには、流水で行うことが望ましい。これは、放電環境として、絶えず安定した絶縁状態を保たせる必要があるためである。また、一度使用した液体を再度使用しないためには、ワンパスとし、たとえば少し傾けた電極に沿って傾斜で流すようにすることが望ましい。
(Effect of using running water)
Moreover, as a processing liquid, in order to exhibit the effect as a continuous non-conductor liquid, it is desirable to carry out with running water. This is because it is necessary to maintain a stable insulating state continuously as a discharge environment. In order not to use the liquid once used again, it is desirable to use one-pass, for example, to flow along an inclined electrode.

(電極として金属電極を使うことの効果)
また、加工液として純水を使用し、その上で流水として環境の安定化を図る一方、対向電極としては金属製の電極であることが望ましい。通常、純水で加工する場合、不導体ならば純水部分は電気を通すことはないが、これは一部金属電極を使用することで局所的に電気を通すことが起こりうる。すなわち、電極材料の一部が純水内に溶け込んで、電気的なパスを形成し、その結果、電極材料の一部がワーク材料表面に極微量だが付着する。次に、その付着した電極材料がそのままブレード表面に付着し、それを放電加工で除去する。特に電極材料が付着するようにするには、電極材料は金属であることが必要であり、また、純水中を金属イオンが移動して、対向するブレード面に付着する。その付着した結果は、ワーク表面の分析結果からも明らかとなっている。
(Effects of using metal electrodes as electrodes)
In addition, pure water is used as the processing liquid, and the environment is stabilized as running water. On the other hand, the counter electrode is preferably a metal electrode. Normally, when processing with pure water, if the conductor is non-conductive, the pure water portion will not conduct electricity, but this may be partially conducted by using a metal electrode. That is, a part of the electrode material dissolves in pure water to form an electrical path. As a result, a part of the electrode material adheres to the surface of the work material although it is a trace amount. Next, the attached electrode material adheres directly to the blade surface and is removed by electric discharge machining. In particular, in order for the electrode material to adhere, the electrode material needs to be a metal, and metal ions move in pure water and adhere to the opposing blade surfaces. The attached result is also clear from the analysis result of the workpiece surface.

なお、上述した各実施形態では、多結晶ダイヤモンド26aの表面の結晶粒界部分を放電加工により除去するものであるが、これに限らず、電解加工により除去するものであってもよい。電解加工を行うブレード加工部の構成については、放電加工を行うブレード加工部202(図26参照)の構成と基本的には同様であり、ここでは詳細な説明を省略する。   In each of the above-described embodiments, the grain boundary portion on the surface of the polycrystalline diamond 26a is removed by electric discharge machining. However, the present invention is not limited to this, and may be removed by electrolytic machining. The configuration of the blade machining unit that performs electrolytic machining is basically the same as the configuration of the blade machining unit 202 (see FIG. 26) that performs electrical discharge machining, and detailed description thereof is omitted here.

次に、電解加工のメカニズムについて、従来の電鋳ブレード(電鋳法による金属の結合材を使用したブレード)に適用した場合(比較例)と、ダイヤモンド砥粒を焼結した多結晶ダイヤモンドに適用した場合(本発明)とを対比しながら詳しく説明する。   Next, the electromechanical mechanism is applied to a conventional electroformed blade (blade using a metal binder by electroforming) (comparative example) and applied to polycrystalline diamond obtained by sintering diamond abrasive grains. This will be described in detail in comparison with the case (the present invention).

(従来の電鋳ブレードに適用した場合)
従来の電鋳ブレードに対して電解加工を行った場合、従来の電鋳ブレードにおいて金属の結合材が使用されるため、図30に示すように電界集中はなく、電鋳ブレードの表面の酸化が同時に進み、全体的に電解溶出がまばらに進む。また、多結晶ダイヤモンドにより構成されるブレードとは違って、電鋳ブレードには粒界などは存在せず、単に結合材の後退が進み、次のダイヤモンド砥粒が出てくる。
(When applied to conventional electroformed blades)
When electrolytic processing is performed on a conventional electroformed blade, since a metal binder is used in the conventional electroformed blade, there is no electric field concentration as shown in FIG. 30, and the surface of the electroformed blade is oxidized. At the same time, the electrolytic elution progresses sparsely as a whole. Further, unlike a blade made of polycrystalline diamond, the electroformed blade has no grain boundary and the retraction of the binder simply proceeds and the next diamond abrasive grain appears.

このメカニズムをさらに詳しく説明すると、電鋳ブレードではダイヤモンド砥粒よりも金属の結合材部分が占める割合が多く、溶出する際も結合材部分がリッチな所から緩やかに溶け出す。また、ダイヤモンド砥粒は不導体(誘電体)であるため、ダイヤモンド砥粒の付近には電流が流れない。したがって、ダイヤモンド砥粒の付近は結合材が残ってダイヤモンド砥粒の先端を覆う。一方、ダイヤモンド砥粒同士の間隔が広いところは、結合材である金属成分がリッチであるため、この部分が緩やかに溶出する。その結果、ダイヤモンド砥粒付近が盛り上がってダイヤモンド砥粒のエッジを覆う一方、ダイヤモンド砥粒間は大きく凹む形で弓なりに溶出する。結果として、鋭利な切れ刃は生じにくい。   This mechanism will be described in more detail. In the electroformed blade, the proportion of the metal binder portion is larger than that of the diamond abrasive grains, and the binder portion gradually melts out from the rich portion when it is eluted. Further, since diamond abrasive grains are non-conductive (dielectric), no current flows in the vicinity of the diamond abrasive grains. Therefore, the binder remains in the vicinity of the diamond abrasive grains and covers the tips of the diamond abrasive grains. On the other hand, where the distance between the diamond abrasive grains is wide, the metal component that is the binder is rich, and this portion elutes gently. As a result, the vicinity of the diamond abrasive grains rises and covers the edges of the diamond abrasive grains, while the diamond abrasive grains elute like a bow in a greatly dented shape. As a result, a sharp cutting edge is unlikely to occur.

また、このような金属材料(結合材)が表面にある場合、表面に電界集中が起こらないばかりか、逆に電解液が電気分解されることがある。電解液が電気分解されると電鋳ブレードの表面を酸化膜が覆ってしまうようになるため、電解溶出がまばらになり、一様に電解溶出しない。さらに、溶出過程で鋭利なエッジ形成ができないばかりか、エッジ形成される頃には、ダイヤモンド砥粒の下地が剥がれ落ち、ダイヤモンド砥粒自体がすぐ脱落する。   In addition, when such a metal material (binding material) is on the surface, electric field concentration does not occur on the surface, and conversely, the electrolytic solution may be electrolyzed. When the electrolytic solution is electrolyzed, the oxide film covers the surface of the electroformed blade, so that the electrolytic elution is sparse and the electrolytic elution is not uniformly performed. Furthermore, not only sharp edges cannot be formed during the elution process, but when the edges are formed, the base of the diamond abrasive grains peels off and the diamond abrasive grains themselves fall off immediately.

(ダイヤモンド砥粒を焼結した多結晶ダイヤモンドに適用した場合)
ダイヤモンド砥粒を焼結した多結晶ダイヤモンドの表面はダイヤモンドリッチであるため、焼結助剤部分に電界集中が起こる。多結晶ダイヤモンドは金属めっきされた砥石などとは異なり、ダイヤモンド砥粒同士が結合しあっているが、結合しているダイヤモンド砥粒においても、焼結助剤がリッチな部分とそうでない部分が存在する。
(When applied to polycrystalline diamond obtained by sintering diamond abrasive grains)
Since the surface of polycrystalline diamond obtained by sintering diamond abrasive grains is diamond-rich, electric field concentration occurs in the sintering aid portion. Polycrystalline diamond differs from metal-plated grindstones in that diamond abrasive grains are bonded together, but even in bonded diamond abrasive grains, there are parts that are rich in sintering aids and parts that are not. To do.

電界溶出で多結晶ダイヤモンドを電解加工する場合、図31に示すように、特に焼結助剤がリッチな部分に電界が集中する。たとえば、焼結助剤としてCo(コバルト)やNi(ニッケル)などを使用すると、ダイヤモンド砥粒の中において、微小な焼結助剤のCoやNiの濃度が高い部分に電界集中が起こり、その部分が選択的に溶出する。その結果、結晶粒界に沿った浸透作用・浸食作用が顕著になる。その浸透・浸食作用は、鋭利な切れ刃形成に寄与する。すなわち、浸透・浸食作用が発生すると、深い裂け目のような形態で結晶粒界を際立たせて、鋭利な切れ刃が形成される。溶出は結晶粒界部分から選択的に起こる。ダイヤモンド砥粒間は、極めて近いため、粒界間を浸食するように深く作用する。この浸食作用が、新たな切れ刃形成に大きく寄与する。   When electrolytic processing of polycrystalline diamond is performed by electric field elution, as shown in FIG. 31, the electric field concentrates particularly on a portion rich in the sintering aid. For example, when Co (cobalt) or Ni (nickel) is used as a sintering aid, electric field concentration occurs in the diamond abrasive grains where the concentration of Co or Ni in the minute sintering aid is high. The portion elutes selectively. As a result, the penetration and erosion action along the crystal grain boundary becomes remarkable. The penetration and erosion action contributes to the formation of sharp cutting edges. That is, when the permeation / erosion action occurs, the crystal grain boundary is conspicuous in the form of a deep fissure, and a sharp cutting edge is formed. Elution occurs selectively from the grain boundary portion. Since the diamond abrasive grains are very close to each other, they act deeply so as to erode between the grain boundaries. This erosion action greatly contributes to the formation of a new cutting edge.

ダイヤモンド砥粒の脱落を早めることなく、浸食作用によりたえず鋭利なエッジを形成する。また、多結晶ダイヤモンドの表面の摩滅したダイヤモンド砥粒は、結晶粒界への侵食により脱落していく。なお、ダイヤモンド砥粒の脱落後、その隣接する部分もダイヤモンド砥粒であるため、依然ダイヤモンド砥粒の間隔は略均一な状態となる。こうした一定間隔の切れ刃形成は、延性モード加工を行う上で不可欠になる。   A sharp edge is constantly formed by erosion without accelerating the falling of the diamond abrasive grains. Further, the worn diamond abrasive grains on the surface of the polycrystalline diamond fall off due to erosion to the crystal grain boundaries. Since the diamond abrasive grains are also removed after the diamond abrasive grains are dropped, the distance between the diamond abrasive grains is still substantially uniform. The formation of the cutting edges at regular intervals is indispensable for performing ductile mode machining.

また、多結晶ダイヤモンドを電解加工する場合、放電加工する場合と同様に、多結晶ダイヤモンドと加工電極との間の極性を交互に反転させる電圧を印加する態様(すなわち、交番電場を印加する態様)が好ましい。ダイヤモンド砥粒は誘電体ないしは不導体であるため、電界溶出といってもなかなか溶出は進行しない。そのとき、多結晶ダイヤモンドと加工電極との間の極性を交互に反転させる電圧を印加することにより、多結晶ダイヤモンド側が陽極になったときは、多結晶ダイヤモンドの表面から電解溶出により焼結助剤の溶出が進む一方で、多結晶ダイヤモンド側が陰極になったときには、金属イオンなどの導電性イオンが多結晶ダイヤモンドの表面に付着する。このように付着と溶出を繰り返すことで、誘電体である多結晶ダイヤモンドの表面であっても電解加工の進行を可能とする。   In addition, when electrolytically processing polycrystalline diamond, as in the case of electrical discharge machining, a mode of applying a voltage that alternately reverses the polarity between the polycrystalline diamond and the processed electrode (that is, a mode of applying an alternating electric field) Is preferred. Since diamond abrasive grains are dielectric or non-conductive, elution does not proceed easily even though it is called electric field elution. At that time, by applying a voltage that alternately reverses the polarity between the polycrystalline diamond and the processing electrode, when the polycrystalline diamond side becomes the anode, a sintering aid is obtained by electrolytic elution from the surface of the polycrystalline diamond. On the other hand, when the polycrystalline diamond side becomes the cathode, conductive ions such as metal ions adhere to the surface of the polycrystalline diamond. By repeating adhesion and elution in this way, it is possible to proceed with electrolytic processing even on the surface of polycrystalline diamond as a dielectric.

ただし、電解加工においても、ダイヤモンド焼結助剤の焼結助剤がリッチな粒界部分と粒界部分ではないダイヤモンド砥粒部分との溶出量の差があまりない加工の場合、本発明の目的には合致しない。本発明の目的は、多結晶ダイヤモンドで製作されたブレードにおいて、鋭利な切れ刃を生成ないしは再生することであるので、電解加工において、焼結助剤がリッチな粒界部分は大きく浸食される一方で、粒界以外の部分(ダイヤモンド砥粒部分)はあまり溶出が進行しない方が望ましい。   However, even in the case of electrolytic machining, the purpose of the present invention is the case where there is not much difference in the amount of elution between the grain boundary part rich in the sintering aid of the diamond sintering aid and the diamond abrasive grain part that is not the grain boundary part. Does not match. Since the object of the present invention is to generate or regenerate a sharp cutting edge in a blade made of polycrystalline diamond, the grain boundary portion rich in the sintering aid is greatly eroded in the electrolytic processing. Thus, it is desirable that the portion other than the grain boundary (diamond abrasive grain portion) does not progress so much.

ここで、多結晶ダイヤモンド内でも焼結助剤が比較的多く存在する粒界部分は、特に電界が集中する。そのため、多結晶ダイヤモンドの表面が陰極になった場合において、導電性イオンが付着する部分も、焼結助剤が存在する粒界部分に電界が集中して焼結助剤付近に導電性イオンが付着する。導電性イオンの付着と溶出が、焼結助剤が比較的多く存在する粒界部分で繰り返されるようになり、焼結助剤が多く存在する粒界部分の選択的な浸食をさらに助長する。   Here, the electric field is particularly concentrated at the grain boundary portion where a relatively large amount of sintering aid exists even in polycrystalline diamond. For this reason, when the surface of the polycrystalline diamond becomes a cathode, the electric field concentrates on the part where the conductive ions adhere, and the conductive ions are formed near the sintering aid. Adhere to. The adhesion and elution of the conductive ions is repeated at the grain boundary portion where the sintering aid is relatively present, which further promotes the selective erosion of the grain boundary portion where the sintering aid is present.

なお、加工液としても様々な電解液を使用することが可能であり、従来は放電オイルを使用することで熱分解性カーボンが表面に付着し、それが陽極に変わった時に脱離することでダイヤモンド表面が加工されていた。一方、本発明者等の更なる検討によると、電解液としてカーボンを含む放電オイルでなくても、脱イオン水や純水などでも多結晶ダイヤモンドの表面を加工できることが明らかになってきた。   In addition, it is possible to use various electrolytes as processing fluids. Conventionally, by using discharge oil, pyrolytic carbon adheres to the surface and is desorbed when it changes to an anode. The diamond surface was processed. On the other hand, further investigations by the present inventors have revealed that the surface of polycrystalline diamond can be processed with deionized water, pure water, or the like without using a discharge oil containing carbon as an electrolytic solution.

例えば加工液として脱イオン水が用いられる場合、加工液中に少量のイオンは存在するので、特に多結晶ダイヤモンドの金属の焼結助剤付近にできる電界集中が、少量のイオンとともにさらに顕著になり、局所的な浸食効果に大きく寄与する。その結果、ダイヤモンド砥粒部分ではなく粒界部分のみが顕著に浸食し溶出加工されることになる。特に、交番電場を印加する態様と組み合わせることで好適に浸食させることが可能となる。   For example, when deionized water is used as the machining fluid, a small amount of ions are present in the machining fluid, so that the electric field concentration that can be generated in the vicinity of the sintering aid for the metal of polycrystalline diamond becomes even more significant with the small amount of ions. , Greatly contribute to the local erosion effect. As a result, only the grain boundary portion, not the diamond abrasive grain portion, is significantly eroded and eluted. In particular, it can be suitably eroded by combining with an aspect in which an alternating electric field is applied.

また、本発明者等の更なる検討では、加工液として超純水を用いる場合でも、多結晶ダイヤモンドの表面の焼結助剤を選択的に電界溶出できることを見出した。本来は、多結晶ダイヤモンドと加工電極との間に介在させる加工液として超純水を使用した場合、超純水は導電性がないために、多結晶ダイヤモンド焼結体の表面において電界溶出が起きるはずはない。   Further, the inventors have found that the sintering aid on the surface of the polycrystalline diamond can be selectively eluted by electric field even when ultrapure water is used as the working fluid. Originally, when ultrapure water is used as a working fluid interposed between polycrystalline diamond and a processing electrode, electric field elution occurs on the surface of the polycrystalline diamond sintered body because ultrapure water is not electrically conductive. It cannot be.

しかし、多結晶ダイヤモンドの表面に対向する加工電極として金属電極を使用し、また、上述した交番電場を印加する態様と組み合わせることで多結晶ダイヤモンドの電界溶出が可能となった。このときのメカニズムとして定かではないが、交番電場を使用することで一旦電極材料の金属が金属イオンとなって溶出し、対向する多結晶ダイヤモンドの表面に付着し、さらに、その付着した部分が溶出して加工されるというメカニズムが明らかになってきた。   However, a metal electrode is used as the processing electrode facing the surface of the polycrystalline diamond, and the electric field elution of the polycrystalline diamond becomes possible by combining with the above-described embodiment in which the alternating electric field is applied. Although it is not clear as a mechanism at this time, by using an alternating electric field, the metal of the electrode material is once eluted as metal ions, adheres to the surface of the opposing polycrystalline diamond, and further, the adhered part is eluted. The mechanism of being processed is becoming clear.

このとき、溶け出した金属イオンはきわめて微量である他、対向する多結晶ダイヤモンドも誘電体であるため、多結晶ダイヤモンドの中でも焼結助剤の濃度が高い極浅いエリアだけに電界が集中する。その結果、対向する加工電極から溶け出した金属イオンは、自身で加工液(超純水)内に選択的な電気的なパスを形成し、焼結助剤付近にのみに付着するようになる。次に、焼結助剤付近にのみ付着した金属イオンが焼結助剤とともに溶け出して、さらに顕著に多結晶ダイヤモンドの結晶粒界部分、すなわち焼結助剤が多く存在する部分が選択的に溶出する。   At this time, the dissolved metal ions are very small, and since the opposing polycrystalline diamond is also a dielectric, the electric field is concentrated only in an extremely shallow area of the polycrystalline diamond where the concentration of the sintering aid is high. As a result, the metal ions dissolved from the facing machining electrode form a selective electrical path in the machining liquid (ultra pure water) and adhere only to the vicinity of the sintering aid. . Next, the metal ions adhering only to the vicinity of the sintering aid are dissolved together with the sintering aid, and the crystal grain boundary portion of the polycrystalline diamond, that is, the portion where there is a large amount of the sintering aid is selectively selected. Elute.

このように、電界集中を起こしながら、多結晶ダイヤモンドの表面の結晶粒界部分、すなわち焼結助剤付近だけを選択的に溶出させる場合、導電率のきわめて低い超純水を加工液として使用し、その加工液内に電気的なパスを作るためには、多結晶ダイヤモンドに対向する加工電極は、加工液の中に溶け出して金属イオンとなる電極材料で構成されることが望ましい。なお、本実施形態では、一例として、加工電極の電極材料として銅タングステン合金(Cu−W)を用いたが、これに限らず、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)などの他、溶出して金属イオンとなる電極材料であれば好適に用いることができる。   As described above, when only the grain boundary portion of the surface of the polycrystalline diamond, that is, the vicinity of the sintering aid, is selectively eluted while causing electric field concentration, ultrapure water with extremely low conductivity is used as the processing liquid. In order to make an electrical path in the processing liquid, it is desirable that the processing electrode facing the polycrystalline diamond is made of an electrode material that dissolves into the processing liquid and becomes metal ions. In this embodiment, as an example, a copper tungsten alloy (Cu-W) is used as the electrode material of the processing electrode. However, the present invention is not limited thereto, and examples thereof include copper (Cu), aluminum (Al), and nickel (Ni). In addition to the above, any electrode material that elutes into metal ions can be suitably used.

また、こうした電極材料を溶出させて、多結晶ダイヤモンドの表面の焼結助剤部分に選択的に付着させ、溶出させるには、上述した交番電場を印加する態様と組み合わせることが望ましい。加工液として電気を通しにくい電解液を使用し、多結晶ダイヤモンドに電界集中を起こしながら、付着と脱離を繰り返させると、理想的な浸食作用が起こり、その結果、理想的な切れ刃を形成することができる。   Further, in order to elute such an electrode material and selectively adhere and elute it to the sintering aid portion on the surface of the polycrystalline diamond, it is desirable to combine with the above-described aspect of applying the alternating electric field. When an electrolytic solution that is difficult to conduct electricity is used as the machining fluid and the electric field is concentrated on the polycrystalline diamond and repeated attachment and detachment, ideal erosion occurs, resulting in the formation of an ideal cutting edge. can do.

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。以下、変形例について説明する。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the above example, Of course, in the range which does not deviate from the summary of this invention, various improvement and deformation | transformation may be performed. It is. Hereinafter, modified examples will be described.

(変形例1)
上述した各実施形態では、多結晶ダイヤモンド26aで構成されるブレード26に対して電気加工(放電加工または電解加工)を行う場合について説明したが、これに限らず、同様な構成を有する工具(例えば、砥石など)に対しても、ブレード加工装置と同様な構成を有する加工装置により電気加工(放電加工または電解加工)を行うことも可能であり、上述した各実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
(Modification 1)
In each of the above-described embodiments, the case where electrical machining (electric discharge machining or electrolytic machining) is performed on the blade 26 composed of the polycrystalline diamond 26a has been described. However, the present invention is not limited thereto, and a tool having a similar configuration (for example, It is also possible to perform electrical machining (electric discharge machining or electrolytic machining) on a grinding machine having a configuration similar to that of the blade machining apparatus, and obtain the same effects as the above-described embodiments. be able to.

(変形例2)
上述した各実施形態では、ブレード加工装置の水平方向に延びる主軸(スピンドル28)に対してブレード26が装着された例について説明したが、これに限らず、カップ型砥石のように主軸が垂直になっている場合でも適用可能である。
(Modification 2)
In each of the above-described embodiments, the example in which the blade 26 is mounted on the main shaft (spindle 28) extending in the horizontal direction of the blade processing apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and the main shaft is vertical like a cup-type grindstone. Even if it is, it is applicable.

10…ダイシング装置、20…加工部、26…ブレード、26a…多結晶ダイヤモンド、28…スピンドル、30…ワークテーブル、36…環状部、38…装着孔、40…切刃部、42…ダイヤモンド砥粒、44…スピンドル本体、46…スピンドル軸、48…ハブフランジ、80…ダイヤモンド焼結体、82…ダイヤモンド砥粒、84…切れ刃(微小切刃)、86…焼結助剤、200…ブレード加工装置、202…ブレード加工部、204…加工電極、206…電源部、208…ノズル、210…加工槽、214…給電ブラシ、216…給電端子   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Dicing apparatus, 20 ... Processing part, 26 ... Blade, 26a ... Polycrystalline diamond, 28 ... Spindle, 30 ... Worktable, 36 ... Annular part, 38 ... Mounting hole, 40 ... Cutting blade part, 42 ... Diamond abrasive grain 44 ... Spindle body, 46 ... Spindle shaft, 48 ... Hub flange, 80 ... Diamond sintered body, 82 ... Diamond abrasive grain, 84 ... Cutting edge (fine cutting edge), 86 ... Sintering aid, 200 ... Blade processing Device: 202 ... Blade processing unit, 204 ... Processing electrode, 206 ... Power supply unit, 208 ... Nozzle, 210 ... Processing tank, 214 ... Power supply brush, 216 ... Power supply terminal

Claims (9)

ダイヤモンド砥粒同士の焼結結合体である多結晶ダイヤモンドによって構成される駆動ブレードに対して加工を施すブレード加工装置であって、
前記多結晶ダイヤモンドの表面の結晶粒界部分放電加工により選択的に除去して切れ刃を生成する切れ刃生成手段を備える、ブレード加工装置。
A blade processing apparatus for processing a driving blade composed of polycrystalline diamond that is a sintered bonded body of diamond abrasive grains,
A blade machining apparatus comprising cutting edge generating means for selectively removing a grain boundary portion on the surface of the polycrystalline diamond by electric discharge machining to generate a cutting edge.
前記駆動ブレードは円盤状に一体的に構成され、
前記切れ刃生成手段は、前記駆動ブレードを回転させながら前記駆動ブレードの外周部に連続した切れ刃を形成する、請求項1に記載のブレード加工装置。
The drive blade is integrally formed in a disc shape,
The blade processing apparatus according to claim 1, wherein the cutting edge generating unit forms a continuous cutting edge on an outer peripheral portion of the driving blade while rotating the driving blade.
前記切れ刃生成手段は、
前記多結晶ダイヤモンドの表面に対向して配置された加工電極と、
前記多結晶ダイヤモンドと前記加工電極との間に電圧を印加して放電を発生させる電圧印加手段と、
前記多結晶ダイヤモンドと前記加工電極との間に加工液を供給する加工液供給手段と、
を有する、請求項1又は2に記載のブレード加工装置。
The cutting edge generating means is
A processing electrode disposed opposite the surface of the polycrystalline diamond;
Voltage applying means for generating a discharge by applying a voltage between the polycrystalline diamond and the machining electrode;
A machining liquid supply means for supplying a machining liquid between the polycrystalline diamond and the machining electrode;
The a blade working apparatus according to claim 1 or 2.
前記加工液供給手段は、前記加工液として超純水を供給する、請求項に記載のブレード加工装置。 The blade processing apparatus according to claim 3 , wherein the processing liquid supply unit supplies ultrapure water as the processing liquid. 前記加工電極は、金属材料又はカーボン材料により構成される、請求項又はに記載のブレード加工装置。 The blade machining apparatus according to claim 3 or 4 , wherein the machining electrode is made of a metal material or a carbon material. 前記加工液供給手段は、前記駆動ブレードと前記加工電極との間で一方向の流水で供給する、請求項のいずれか1項に記載のブレード加工装置。 The blade machining apparatus according to any one of claims 3 to 5 , wherein the machining liquid supply means supplies the flowing fluid in one direction between the drive blade and the machining electrode. 前記切れ刃生成手段は、前記多結晶ダイヤモンドと前記加工電極との間の相対的な距離を変化させる調整手段を有する、請求項のいずれか1項に記載のブレード加工装置。 The blade processing apparatus according to any one of claims 3 to 6 , wherein the cutting edge generating unit includes an adjusting unit that changes a relative distance between the polycrystalline diamond and the processing electrode. 前記電圧印加手段は、前記多結晶ダイヤモンドと前記加工電極との間の極性が交互に反転する電圧を印加する、請求項のいずれか1項に記載のブレード加工装置。 The blade processing apparatus according to any one of claims 3 to 7 , wherein the voltage applying unit applies a voltage at which the polarity between the polycrystalline diamond and the processing electrode is alternately reversed. ダイヤモンド砥粒同士の焼結結合体である多結晶ダイヤモンドによって構成される駆動ブレードに対して加工を施すブレード加工方法であって、
前記多結晶ダイヤモンドの表面の結晶粒界部分放電加工により選択的に除去して切れ刃を生成する切れ刃生成ステップを備える、ブレード加工方法。
A blade processing method for processing a drive blade composed of polycrystalline diamond that is a sintered bonded body of diamond abrasive grains,
A blade machining method comprising a cutting edge generating step of generating a cutting edge by selectively removing a grain boundary portion on the surface of the polycrystalline diamond by electric discharge machining.
JP2015114149A 2015-06-04 2015-06-04 Blade processing apparatus and blade processing method Active JP6253206B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015114149A JP6253206B2 (en) 2015-06-04 2015-06-04 Blade processing apparatus and blade processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015114149A JP6253206B2 (en) 2015-06-04 2015-06-04 Blade processing apparatus and blade processing method

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017226580A Division JP6434113B2 (en) 2017-11-27 2017-11-27 Work processing apparatus and work processing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017001105A JP2017001105A (en) 2017-01-05
JP6253206B2 true JP6253206B2 (en) 2017-12-27

Family

ID=57751228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015114149A Active JP6253206B2 (en) 2015-06-04 2015-06-04 Blade processing apparatus and blade processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6253206B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019022936A (en) * 2018-09-06 2019-02-14 株式会社新日本テック Work processing device

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109773638A (en) * 2019-02-02 2019-05-21 南方科技大学 Cutter, and processing method and processing equipment of single crystal silicon carbide material
CN115533133A (en) * 2022-08-25 2022-12-30 陕西航空电气有限责任公司 Turning method for outer circle of motor core assembly

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58199776A (en) * 1982-05-12 1983-11-21 住友電気工業株式会社 Diamond sintered body for tool and manufacture
JPS58501623A (en) * 1982-05-28 1983-09-29 ラツハ−シユペツイアル−ヴエルクツオイゲ・ゲ−エムベ−ハ− Precision machining method and equipment for sintered tools
JP3259350B2 (en) * 1992-09-17 2002-02-25 松下電器産業株式会社 Manufacturing method of cutting tool
JP2003127028A (en) * 2001-10-24 2003-05-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fine electric discharge machining method and its discharge control apparatus
JP6097900B2 (en) * 2012-05-23 2017-03-22 株式会社新日本テック Electric discharge machining method and electric discharge machine for sintered diamond

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019022936A (en) * 2018-09-06 2019-02-14 株式会社新日本テック Work processing device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017001105A (en) 2017-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6282613B2 (en) Dicing blade
JP5888827B2 (en) Dicing apparatus and dicing method
JP6412538B2 (en) Dicing machine
JP6656327B2 (en) Work processing equipment
JP6076775B2 (en) Scribing wheel, holder unit, scribing device, and method for manufacturing scribing wheel
JP2019059020A (en) Working grindstone
JP6253206B2 (en) Blade processing apparatus and blade processing method
JP7385985B2 (en) Blade processing equipment and blade processing method
JP6434113B2 (en) Work processing apparatus and work processing method
JP2008161992A (en) Cutting method for processed member and manufacturing method for wafer
TWI602667B (en) Scoring wheel and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170420

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20170420

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20170426

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170726

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170728

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170920

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171026

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20171031

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171127

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6253206

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

S802 Written request for registration of partial abandonment of right

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R311802

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250