JP7385985B2 - Blade processing equipment and blade processing method - Google Patents

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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技術に関する。 The present invention relates to a technique 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 device that divides a workpiece such as a wafer on which semiconductor devices or electronic components are formed into individual chips includes at least a dicing blade rotated at high speed by a spindle, a worktable on which the workpiece is placed, and a worktable and the blade. X, Y, Z, and θ movement axes are provided to change the relative position with respect to the workpiece, and cutting operations such as cutting and grooving are performed on the workpiece by the operation of these movement 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 types of dicing blades used in such dicing devices 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。 Patent Document 1 describes a method in which diamond abrasive grains are fixed to the end face of a metal base material (aluminum flange) by electroforming using electroplating technology, using an alloy of soft metals such as nickel and copper as a binding material. Cast blades are 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 that is constructed from a base material made up of a plurality of diamond layers, which are formed by sequentially stacking diamond layers having different hardnesses using a chemical vapor deposition (CVD) method.

特開2005-129741号公報Japanese Patent Application Publication No. 2005-129741 特開2010-234597号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-234597

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, there has been an increasing demand for smaller semiconductor packages and higher integration, and semiconductor chips are becoming thinner. Along with this, extremely thin workpieces with a thickness of 100 μm or less, for example, have become required. Such ultra-thin workpieces are very easy to break, so when dicing ultra-thin workpieces, it is necessary to make the groove width of the cutting groove formed by the dicing blade as narrow as possible. For example, when cutting a workpiece with a thickness of about 100 μm, the blade thickness of the dicing blade needs to be thinner than the thickness of the workpiece, and must be at least 100 μm or less. If cutting is performed using a dicing blade with a blade thickness that is thicker than the thickness of the workpiece, the workpiece may crack before it is cut. For this reason, for example, when grooving a workpiece with a thickness of about 50 μm to a depth of about 30 μm, the width of the groove must of course be 30 μm or less, so the blade thickness of the dicing blade must be adjusted. It is necessary to suppress the thickness to 30 μm or less.

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, conventional dicing blades have the following technical problems and cannot stably and precisely cut extremely thin workpieces.

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。 Furthermore, with brittle materials, it is difficult to avoid cracks that cause cracks. Although ductile materials such as copper, aluminum, organic films, and resins do not crack, they tend to produce burrs, and it is difficult to avoid the occurrence 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。
(Crack problem due to inability to adjust protrusion)
First, as shown in FIG. 21, the electroformed blade described in Patent Document 1 has diamond abrasive grains 92 scattered within a bonding material (metal bond) 94, and a diamond abrasive grain 92 having a sharp tip on the surface. The abrasive grains 92 are in a protruding state. At this time, the protruding position and amount of the diamond abrasive grains 92 vary, and it is difficult in principle to control the abrasive grain protrusion with high precision. For this reason, it is not possible to control the depth of cut in one processing unit with high precision. In particular, when cutting an ultra-thin workpiece with a thickness of 100 μm or less, cracks will occur at a certain depth of cut, and the tip of the diamond abrasive grain will cause a fatal cut into the workpiece. Sometimes I put it away. As a result, there is a problem in that the cracks connect with each other, causing more or less chipping.

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 problems lies in the surface morphology of the electroformed blade. That is, as shown in FIG. 21, in the electroformed blade, diamond abrasive grains 92 are bound together by a binder 94, but the surface morphology is such that the diamond abrasive grains 92 are scattered in the binder 94. Existing. Therefore, in the electroformed blade, a reference plane 98 that is the overall average height position exists near the surface of the bonding material 94, and the diamond abrasive grains 92 protrude from the reference plane 98. If the dicing process is continued in this state, not the diamond abrasive grains 92 but the surface portion of the bonding material 94 that binds them will wear out, and the amount of protrusion of the diamond abrasive grains 92 will further increase. For this reason, as described above, it is difficult to accurately control the protruding position and amount of the diamond abrasive grains 92. That is, when the depth of cut changes significantly, cracks occur if the depth of cut exceeds the critical depth of cut (Dc value) of the material, making it impossible to perform ductile mode machining, which is the objective of the present invention.

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。 Particularly in the case of electroformed blades, the diamond abrasive grains 92 that are worn out during cutting fall off as is, and new diamond abrasive grains 92 underneath act next, as the term "self-synthesis" refers to. However, if such falling off of the diamond abrasive grains 92 is allowed, the fallen diamond abrasive grains 92 will get between the blade and the workpiece, and as a result, cracks will be promoted. In processing using a blade on the premise that diamonds will fall off, it is theoretically impossible 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 that are difficult to sharpen)
In addition, in the case of electroformed blades, even if you try to make the tip of the blade thin and sharp by machining, because diamond abrasive grains are sparsely present, it will be difficult to make it uniformly thin or tapered. However, since the diamond abrasive grains fall off the surface during processing, there is a limit to how sharp the tip of the blade can be.

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 electroplating is performed, a uniformly thin plate is manufactured, which is then removed from the base material and made into a blade. It is difficult to shape it and make it thinner 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, electroformed blades have poor thermal conductivity, and during cutting, heat is likely to accumulate within the blade due to heat generated by frictional resistance with the groove side surface, which may cause the blade to warp.

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 an 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. Furthermore, even when copper is used as a binding material, the thermal conductivity is only about 398 W/m・K. If the thermal conductivity of the blade is poor, heat can easily accumulate, causing the blade to warp, and the heat generated during machining can turn the diamond into graphite, so it is necessary to cool the diamond by pouring pure water on it during machining. There are many cases. The thermal conductivity of diamond is 2100 W/m・K, which is an order of magnitude higher than that of nickel or copper.

Figure 0007385985000001
Figure 0007385985000001

(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 of not being able to form cutting edges that are arbitrarily spaced)
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 of all, since the diamond blade mentioned above is formed by the CVD method, it is a blade made of a very dense film, but as a result, the surface of the diamond blade is almost flat and has arbitrary cuts. It is not possible to form a concave shape or a pocket for removing chips. Furthermore, even if minute irregularities are formed as a result, the size of the grain boundaries cannot be arbitrarily set before film formation. Therefore, the pitch of the unevenness cannot be arbitrarily designed.

(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。
(Problem with runout accuracy in blade manufacturing using CVD film formation)
Furthermore, when manufacturing a diamond blade using the CVD method, the thickness distribution of the blade is determined by the film formation distribution. In particular, if there is undulation in the film formation distribution, the undulation cannot be removed. That is, even if an attempt is made to remove the undulations by machining, cracks will appear, making it difficult to form a thin blade. Therefore, it is theoretically difficult to improve the runout accuracy by attaching the spindle flange with high precision and no runout with the reference surfaces aligned with each other.

(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。
(Ensuring flatness by joining different materials)
In addition, in order to narrow the groove width of the groove cut by the blade, it is preferable that the outer periphery (tip) of the blade be as thin as possible, but the part that contacts the flange is warped in order to maintain a flat surface that serves as a highly accurate reference. The thickness must be such that it will not occur. However, when manufacturing a blade as an integral part, it is virtually impossible to manufacture the blade as an integral part using a film-forming method when the blade has portions with different thicknesses. Note that if different materials are joined for this purpose, they will deform due to thermal stress and disrupt roundness and flatness, so it is difficult to realize ductile mode machining as in the present invention, which will be described later. It can be difficult. Here, when a workpiece is processed in a state where spiral or streamlined chips are produced during grinding or cutting, this is called ductile mode processing. In other words, ductile mode processing refers to the process in which removal processing proceeds within the plastic deformation region of the workpiece material before it reaches brittle fracture without causing any cracks in 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, with a configuration in which a high-hardness diamond chip is embedded in the outer circumference of the blade, the diamond part and the base material part have different thermal expansion and thermal conductivity, so it is difficult to ensure the flatness of the entire blade due to the bimetallic effect, and the height of each part is different. It becomes difficult to align the slightly different tip heights of diamond tips onto the same plane. Furthermore, if the chips are arranged circumferentially, the temperature distribution will not be axially symmetrical and neat, and the flatness will also deteriorate 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 groove in extremely localized areas using a thin blade of 0.1 mm or less, or to limit the cutting width. It is not possible to form such thin blades. It is difficult to ensure continuous flatness between the diamond tip and other base metal parts.

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 metal portion may absorb the impact that the diamond tip receives due to the elastic effect of the metal portion of the base material. When machining in ductile mode, it is necessary to continuously make extremely small cuts, but if the base material absorbs this impact, it is no longer possible to perform machining in ductile mode under extremely small cuts. 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 terms of heat conduction, geometrical flatness and continuity of the plane, and the ability to provide localized effective shearing force without absorbing shock during machining, blades with embedded diamond chips are , 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。
(With the film formation method, the stress distribution differs depending on the direction of film deposition and blade warping occurs.)
Furthermore, in the above-mentioned diamond blade, compressive stress is formed in the film made of the diamond layer formed by the CVD method, so the way the stress is applied differs as the film is deposited. For this reason, when the film is finally peeled off to form a blade, there is a difference in the way compressive stress is applied on both the left and right sides, resulting in the blade being significantly warped. Even if such warping of the blade is to be corrected, there is no means to correct it, and there is concern that the yield will be reduced due to stress in 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 requires some kind of continuous irregularities. Even if a sharp blade with no irregularities on the outer periphery is formed, such as a sharp knife, it is possible to make minute cuts in materials such as brittle materials and in some cases ductile materials, while removing chips. In order to solve the problem of the present invention of proceeding with machining, it is impossible to perform substantial cutting without creating minute irregularities on the outer periphery.

(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。
(Scriving problem)
Another problem is that, although it is not a problem with the blade itself, even if the blade is manufactured with high precision, the tip is sharp, and the flat state of the blade does not change even under the heat of the cutting process. Even if you can make a blade, how you use that blade is also important. In particular, in the case of scribing, etc., where the blade itself is pressed vertically against the workpiece to create a crack and proceed with the cut, the process clearly utilizes brittle fracture, so it is difficult to use the ductile mode process as in the present invention, which will be described later. cannot be done.

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。 During scribing, the relative speed between the workpiece and blade is set to 0 to prevent them from slipping. In the case of scribing, the blade must rotate freely in order to apply vertical stress to the material, and the bearing or shaft within 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 part that allows the blade to slide along the workpiece and the blade part that rotates in contact with the workpiece must not be completely fixed. There is no play in the blade, and there is no direct connection 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 conventional scribing blade configurations, 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 does not involve scribing, the motor and blade have a structure in which they are directly connected, and there is no relationship between a shaft and a bearing, and they are assembled in a coaxial configuration with high precision through fitting.

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。 To this end, it is important to match the blade end face with the flange end face directly connected to the motor. That is, the dicing blade requires a reference plane to align 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 cuts, and the volume itself removed by one cutting edge changes, and as a result, the predetermined critical cutting depth for removal by one cutting edge cannot be controlled. As a result, the cutting resistance changes greatly during the cutting process, and the unbalance may cause cracks in the workpiece material. In such a case, brittle fracture may also be induced, and ductile mode machining cannot be realized. That is, in order for one cutting edge to maintain a microscopically constant depth of cut with respect to the workpiece, it is necessary to provide a constant depth of cut 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。 Furthermore, if the workpiece is not a flat sample, it may not be possible to fix the workpiece properly. For example, when cutting a cylindrical workpiece as it is, the workpiece moves and not only the depth of cut is not constant, but also 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 are also materials that are a mixture of ductile and brittle materials, such as Cu/Low-k materials (materials that are a mixture of copper and low dielectric constant materials). For brittle materials such as low-k materials, the workpiece must be machined within the material's deformation range to avoid brittle fracture. On the other hand, Cu does not crack because it is a ductile material. However, while these materials do not crack, they tend to be highly elongated. These highly ductile materials cling to the blade and create large burrs where the blade exits. Additionally, circular blades often have whisker-like burrs at 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。 Also, with highly ductile materials, there is a problem of the material clinging to the blade if it is dragged by the blade after cutting. If it clings to the blade, it will cause the blade to become clogged faster, and the cutting edge of the blade will be covered with workpiece material, causing a problem that the grinding performance will be significantly reduced.

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を加工す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 these circumstances, and it is an object of the present invention to stably and precisely cut workpieces made of brittle materials in a ductile mode without causing cracks or fractures. It is an object of the present invention to provide a blade processing device and a blade processing method for processing a blade capable of processing a blade.

上記目的を達成するために、以下の発明を提供する。 In order to achieve the above object, the following invention is provided.

本発明の一態様に係るブレード加工装置は、多結晶ダイヤモンドによって構成され回転駆動されるブレードに対し、放電加工により前記ブレードの先端をドレッシング加工するブレード加工手段を備える。 A blade processing apparatus according to one aspect of the present invention includes a blade processing means for dressing a tip of a blade made of polycrystalline diamond and driven to rotate by electrical discharge machining.

本発明の一態様に係るブレード加工装置において、前記ブレードは円盤状に一体的に構成され、前記ブレード加工手段は、前記ブレードの外周部に連続した切れ刃を生成する態様が好ましい。 In the blade processing device according to one aspect of the present invention, it is preferable that the blade is integrally formed into a disk shape, and that the blade processing means generates a continuous cutting edge on the outer circumference of the blade.

また、本発明の一態様に係るブレード加工装置において、前記ブレード加工手段は、前記ブレードに対向して配置された加工電極と、前記ブレー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、前記ブレー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 blade processing means applies a voltage between a processing electrode arranged to face the blade and the blade and the processing electrode to generate an electric discharge. A preferred embodiment includes a voltage applying means for generating a voltage, and a machining liquid supply means for supplying a machining liquid between the blade and the machining electrode.

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。 Further, in the blade machining device according to one aspect of the present invention, it is preferable that the machining liquid supply means supplies ultrapure water as the machining liquid.

また、本発明の一態様に係るブレード加工装置において、前記ブレード加工手段は、前記ブレードの回転により前記ブレードと前記加工電極との間に前記加工液の動圧を生じさせ、前記加工液の動圧により前記ブレードと前記加工電極との間の距離を一定に保って前記ブレードをドレッシング加工する態様が好ましい。 Further, in the blade processing device according to one aspect of the present invention, the blade processing means generates a dynamic pressure of the processing fluid between the blade and the processing electrode by rotation of the blade, and moves the processing fluid. Preferably, the blade is dressed while maintaining a constant distance between the blade and the processing electrode using pressure.

また、本発明の一態様に係るブレード加工方法は、多結晶ダイヤモンドによって構成され回転駆動されるブレードに対し、放電加工により前記ブレードの先端をドレッシング加工する。 Further, in the blade machining method according to one aspect of the present invention, a blade made of polycrystalline diamond and driven to rotate is dressed at the tip of the blade by electrical discharge machining.

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

本発明の一態様に係るブレード加工装置は、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円盤状に一体的に構成される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円周の中心回りに、前記多結晶ダイヤモンドを回転させる回転駆動機構と、前記多結晶ダイヤモンドの外周端部に対向して配置された平面状の加工電極と、前記多結晶ダイヤモンドの回転方向上流から、回転している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、回転している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、を備える。 A blade processing device according to one aspect of the present invention is a blade processing device that processes a blade integrally formed into a disk shape using polycrystalline diamond obtained by sintering diamond abrasive grains, a rotational drive mechanism for rotating the polycrystalline diamond around the center of the circumference of the polycrystalline diamond; a flat processing electrode disposed opposite to the outer peripheral edge of the polycrystalline diamond; a machining fluid supply means for supplying machining fluid between the rotating polycrystalline diamond and the machining electrode, and applying a voltage between the rotating polycrystalline diamond and the machining electrode. Voltage application means for generating discharge.

平面状の加工電極としては、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などを用いることが可能である。平面状の加工電極の構造としては、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。円盤状のブレードの場合、円弧状のブレード先端部分に対向配置された直線状の電極にしたり、ブレードに対向する円盤状の電極にするなどして、幾何学的に一点だけで放電させる構成とすることが好ましい。 The planar processing electrode is not particularly limited as long as it can generate electric discharge between it and the polycrystalline diamond, and for example, a band-shaped electrode, a disc-shaped electrode, etc. can be used. As for the structure of the planar processing electrode, it is desirable to have an electrode structure that causes electric field concentration at the tip of the blade. In the case of a disc-shaped blade, it is possible to create a configuration in which the discharge occurs at only one geometric point, such as by using linear electrodes placed opposite the tip of the arc-shaped blade, or by using disc-shaped electrodes facing the blade. It is preferable to do so.

この態様によれば、多結晶ダイヤモンドを回転させながら、多結晶ダイヤモンドの外周端部に対向して配置された平面状の加工電極と多結晶ダイヤモンドとの間に放電を発生させることにより、多結晶ダイヤモンドの外周端部の形状を整えるツルーイングと、多結晶ダイヤモンドの外周端部の表面に切れ刃を形成するドレッシングとの両方を同時に行うことができるため、効率的にブレード加工を行うことができる。より具体的には、多結晶ダイヤモンドが局所的に加工電極に向って突出している部分では放電ギャップが狭くなるため、他の部分よりも強い電界が生じ、その突出している部分が放電加工により選択的に除去される。多結晶ダイヤモンドを回転させている間この選択的除去が多結晶ダイヤモンドの全周にわたって行われる結果、ドレッシングの際に、多結晶ダイヤモンドの形状も整えられる。 According to this aspect, while rotating the polycrystalline diamond, an electrical discharge is generated between the polycrystalline diamond and a planar processing electrode placed opposite to the outer peripheral edge of the polycrystalline diamond. Since both truing, which adjusts the shape of the outer peripheral edge of the diamond, and dressing, which forms a cutting edge on the surface of the outer peripheral edge of the polycrystalline diamond, can be performed simultaneously, blade processing can be performed efficiently. More specifically, the discharge gap narrows in areas where the polycrystalline diamond locally protrudes toward the machining electrode, resulting in a stronger electric field than in other areas, and the protruding areas are selected during electrical discharge machining. removed. This selective removal is carried out over the entire circumference of the polycrystalline diamond while the polycrystalline diamond is being rotated, so that the shape of the polycrystalline diamond is also adjusted during dressing.

また、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、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。 In addition, the surface of polycrystalline diamond, especially the diamond abrasive grain part, is an insulator because it is a single crystal, but the grain boundary part that connects the diamond abrasive grains contains a small amount of sintering aid. It is also a place where electric field concentration tends to occur because it is relatively conductive and has a geometrically discontinuous shape compared to the diamond abrasive grain part. Therefore, in addition to the electric field being concentrated only at the grain boundary portion, locally high-density electric energy acts on the grain boundary portion. As a result, the erosion action progresses due to the local removal process, resulting in the formation of a sharp cutting edge.

更に、多結晶ダイヤモンドの回転方向上流から供給される加工液によって多結晶ダイヤモンドと加工電極との間に形成された放電ギャップが流体潤滑状態になっており、多結晶ダイヤモンドの回転によって加工液の動圧が放電ギャップに生じている。この加工液の動圧が放電ギャップを一定に保つように作用するため、多結晶ダイヤモンドの回転中であっても、放電加工を安定して行うことができる。この放電加工を安定化させる作用も、効率的なブレード加工に寄与する。 Furthermore, the discharge gap formed between the polycrystalline diamond and the machining electrode becomes fluidly lubricated by the machining fluid supplied from upstream in the rotational direction of the polycrystalline diamond, and the rotation of the polycrystalline diamond causes the machining fluid to move. pressure is occurring in the discharge gap. Since the dynamic pressure of this machining fluid acts to keep the discharge gap constant, electric discharge machining can be performed stably even while the polycrystalline diamond is rotating. This effect of stabilizing electrical discharge machining also contributes to efficient blade machining.

本発明の一態様に係るブレード加工装置をダイシング装置に組みこむことも可能である。この場合、前記ブレード加工装置とワーク加工部との間で前記多結晶ダイヤモンドを移動させるブレード移動機構をダイシング装置に設けてもよい。この構成では、ワークの加工前後又は加工中にオフラインでブレードの放電加工を行うことができる。あるいは、前記加工電極及び前記加工液供給手段を、ワーク加工部においてブレードを包囲するブレードカバーの内部に設けてもよい。この構成では、ブレードでワークを加工しながらインプロセスで放電加工を行うことができる。インプロセスで行う態様によれば、表面には常に新しい切れ刃が生成された状態で、且つ、常に整った形状を持つ多結晶ダイヤモンドをブレードとして用いて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。 It is also possible to incorporate the blade processing device according to one aspect of the present invention into a dicing device. In this case, the dicing device may be provided with a blade moving mechanism that moves the polycrystalline diamond between the blade processing device and the workpiece processing section. With this configuration, electric discharge machining of the blade can be performed off-line before, during or before machining the workpiece. Alternatively, the processing electrode and the processing liquid supply means may be provided inside a blade cover that surrounds the blade in the workpiece processing section. With this configuration, electric discharge machining can be performed in-process while machining the workpiece with the blade. According to the in-process method, the workpiece is machined using polycrystalline diamond as a blade, with new cutting edges constantly being generated on the surface and always having a well-shaped shape, which improves machining efficiency and It is possible to improve processing accuracy.

ただし、オフラインで放電加工を行う場合でも、ブレードでワークの加工する際と、ブレード上に新しい切れ刃を生成するために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 electrical discharge machining is performed offline, the blade is attached to the same rotating axis (spindle) when machining the workpiece with the blade and when machining the blade itself to generate a new cutting edge on the blade. It is desirable that each process be performed while the parts are attached.

それぞれの加工を互いに異なる回転軸にブレードを取り付けた状態で行う場合、たとえ、ブレード上に新しい切れ刃を形成したとしても、その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ブレードを取り付けている回転軸と、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。 If each machining process is performed with blades attached to different rotation axes, even if a new cutting edge is formed on the blade, there will be an error in the attachment of the blade to the rotation axis when the blade is applied to machining the workpiece. arise. This installation error causes eccentricity during rotation, which prevents a constant minute cut from being made to the workpiece, which can sometimes result in fatal cracks in the workpiece. Therefore, the rotational axis on which the blade is attached when machining the workpiece and the rotational axis on which the blade generates a new cutting edge must be the same, that is, each machining process can be performed on the same rotation. 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、前記多結晶ダイヤモンドと前記加工電極との間に発生した放電により、前記多結晶ダイヤモンドの外周端部に連続した切れ刃が形成される態様が好ましい。 Further, in the blade machining device according to one aspect of the present invention, a continuous cutting edge is formed at an outer peripheral edge of the polycrystalline diamond due to an electric discharge generated between the polycrystalline diamond and the machining electrode. 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、前記多結晶ダイヤモンドと前記加工電極との間に発生した放電により、前記多結晶ダイヤモンドの外周端部の表面上の結晶粒界部分が選択的に除去される態様が好ましい。 Further, in the blade machining device according to one aspect of the present invention, a grain boundary portion on a surface of an outer peripheral end of the polycrystalline diamond is selectively damaged by electric discharge generated between the polycrystalline diamond and the machining electrode. A preferred embodiment is one in which it is removed.

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る。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, it becomes possible to selectively remove the grain boundary portions on the surface of polycrystalline diamond by melting them by electrical discharge machining. Therefore, cutting edges can be generated on the surface of polycrystalline diamond. Even for workpieces made of brittle materials, it is possible to cut stably and accurately in the ductile mode without causing cracks or fractures.

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。 In addition, in polycrystalline diamond that is sintered with diamond abrasive grains spread out, the cutting edges automatically become approximately equally spaced by selectively removing them from the grain boundaries. Further, even if one diamond abrasive grain falls off, the diamond abrasive grain next to it immediately functions as a cutting edge, so that the state of approximately evenly spaced cutting edges is continuously maintained.

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 binding material like in conventional grinding wheels, when one abrasive grain falls off, the area around it immediately becomes free of abrasive grains. , only the binding material is used. Therefore, the next abrasive grain will not appear unless the binding material is retreated. From this point of view, when cutting edges are formed by selectively eroding the grain boundaries, there is basically no binding material, and even if it falls off, the side immediately turns into a cutting edge and cuts at approximately constant intervals. The blade is maintained continuously. However, with conventional grinding wheels that remove the binder while retreating to expose the buried abrasive grains, it is in principle impossible to maintain such a continuous cutting edge spacing. For this reason, polycrystalline diamond in which diamond abrasive grains are sintered has a completely different principle 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。 Further, in the blade machining device according to one aspect of the present invention, it is preferable that the machining liquid supply means supplies ultrapure water as the machining liquid.

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, the polycrystalline diamond that is the workpiece is also in a state close to a nonconductor, and a large electric field concentration occurs in some grain boundary portions that are electrically conductive. As a result, combined with the electric field concentration effect, electric discharge machining causes selective melting of the grain boundary portions of polycrystalline diamond, contributing to the formation of cutting edges.

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。 Further, in the blade processing device according to one aspect of the present invention, it is preferable that the processing electrode is made of a metal material or a carbon material.

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。 Further, in the blade machining device according to one aspect of the present invention, it is preferable that the machining liquid supply means supplies water in one direction between the drive blade and the machining electrode.

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。 Further, in the blade machining device according to one aspect of the present invention, it is preferable that the cutting edge generating means includes an adjusting means for changing the relative distance between the polycrystalline diamond and the machining electrode.

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, the distance between the polycrystalline diamond and the machining electrode (discharge gap) can be maintained appropriately, so that stable electrical 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, since polycrystalline diamond is also a nonconductor, if the discharge gap is set too large, it will hardly be possible to process the cutting edge. Therefore, it is preferable that the discharge gap is extremely small, and by controlling the discharge gap using the adjustment means, stable and efficient discharge machining can be performed.

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。 Further, in the blade processing apparatus according to one aspect of the present invention, it is preferable that the voltage application means apply a voltage whose polarity is alternately reversed between the polycrystalline diamond and the processing electrode.

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, the electrode material on the surface of the polycrystalline diamond is applied to the surface of the polycrystalline diamond by performing electric discharge machining on the surface of the polycrystalline diamond while alternating the polarity of the machining voltage between positive and negative. Attachment and detachment are repeated.

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 a machining fluid, ultrapure water is a nonconducting medium, but when some of the electrode material is eluted, the metal ions of the electrode material are integrated into the medium (ultrapure water). It partially penetrates and adheres to polycrystalline diamond, which is a nonconductor. Even on polycrystalline diamond, electric field concentration becomes large, especially at grain boundary areas, making it easier for electrode material to adhere. Thereafter, as the polarity changes, the electrode material attached to the grain boundaries is detached, and the electric field concentration effect on the grain boundaries of polycrystalline diamond produces a selective erosion effect. This enables efficient and local electrical discharge machining. Note that the voltage for alternately reversing the polarity between the polycrystalline diamond and the processing electrode includes a bipolar pulse voltage and an alternating current 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、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円盤状に一体的に構成される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円周の中心回りに、前記多結晶ダイヤモンドを回転させるステップと、前記多結晶ダイヤモンドの外周端部に対向して配置された平面上の加工電極と、回転している前記多結晶ダイヤモンドとの間に、前記多結晶ダイヤモンドの回転方向上流から、加工液を供給するステップと、回転している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ステップと、を備える。 Further, in order to achieve the above object, a blade processing method according to another aspect of the present invention processes a blade integrally formed in a disk shape using polycrystalline diamond obtained by sintering diamond abrasive grains. A blade machining method comprising: rotating the polycrystalline diamond around the center of a circumference of the polycrystalline diamond; and a flat machining electrode disposed opposite to an outer peripheral edge of the polycrystalline diamond. , supplying a machining fluid between the rotating polycrystalline diamond from upstream in the rotational direction of the polycrystalline diamond; and applying a voltage between the rotating polycrystalline diamond and the machining electrode. and a step of applying the voltage to generate a discharge.

この態様によれば、多結晶ダイヤモンドを回転させながら、多結晶ダイヤモンドの外周端部に対向して配置された平面状の加工電極と多結晶ダイヤモンドとの間に放電を発生させることにより、多結晶ダイヤモンドの外周端部の形状を整えるツルーイングと、多結晶ダイヤモンドの外周端部の表面に切れ刃を形成するドレッシングとの両方を同時に行うことができるため、ブレード加工を効率に行うことができる。 According to this aspect, while rotating the polycrystalline diamond, an electrical discharge is generated between the polycrystalline diamond and a planar processing electrode placed opposite to the outer peripheral edge of the polycrystalline diamond. Since both truing, which adjusts the shape of the outer peripheral edge of the diamond, and dressing, which forms a cutting edge on the surface of the outer peripheral edge of the polycrystalline diamond, can be performed simultaneously, blade processing can be performed efficiently.

また、本発明は、以下の技術思想を含むものである。 Further, the present invention 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多結晶ダイヤモンドによって円盤状に構成され、前記多結晶ダイヤモンド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 device according to one aspect of the present invention is a dicing device for cutting a workpiece, and is configured in a disc shape by polycrystalline diamond formed by sintering diamond abrasive grains, and the polycrystalline diamond is formed by sintering diamond abrasive grains. a dicing blade having a content of 80 vol% or more (hereinafter also simply referred to as "%"); a rotation mechanism for rotating the dicing blade; , a moving mechanism that moves 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 makes a cut in the work while rotating in a 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。 Note that the down-cut direction refers to a direction of rotation in which the cutting edge of the dicing blade cuts into the surface of the work 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、前記多結晶ダイヤモンド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 (microcutting edge) consisting of a recess formed on the surface of the polycrystalline diamond is continuously provided along the circumferential direction on the outer periphery of the dicing blade. Preferably.

多結晶ダイヤモンド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。 Because it is composed of polycrystalline diamond, it is completely different from conventional diamond electrodeposited materials, which are electrodeposited with a softer binder than 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 conventional electrodeposited diamond, the diamond protrudes because the bonding material recedes compared to the diamond, and as a result, the protrusion of the diamond abrasive grains becomes larger with respect to the average level line. As a result, the depth of cut becomes excessive in the abrasive grain portion with a large amount of protrusion, which exceeds the critical depth of cut unique to the material and causes cracks.

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。 In contrast, in the case of the present invention, the dicing blade is mostly made of diamond, and the recessed portion surrounded by diamonds serves as the cutting edge. Therefore, no protruding abrasive grains are formed because the surroundings recede. As a result, the depth of cut is not excessive, and the recesses act as cutting edges. The flat reference surface is a diamond surface, and since there are concave portions here and there, the concave portions are basically used as cutting edges for machining.

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 predominately exist in the whole, and the sintering aid that diffuses and remains between them causes the cutting edge to be formed within the diamond abrasive grains. It becomes a cutting edge in the dented area. Further, the content of diamond abrasive grains at this time will be described later, but only when the content of diamond abrasive grains is 80% or more does the empty portion act as a cutting edge. When the content decreases, the concave part is not formed on the outer edge formed by diamond abrasive grains, so the concave and convex parts become almost the same, or the convex part becomes dominant and becomes relatively protruding. The cutting edge cannot provide a stable depth of cut below a certain level without causing fatal cracks 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。 Further, a major feature of the blade according to the present invention is that it is made of sintered diamond. Sintered diamond is manufactured by placing diamonds with uniform particle sizes in advance, adding a small amount of sintering aid, and using high temperature and high pressure. The sintering aid diffuses into the diamond abrasive grains, resulting in the diamonds being firmly bonded together.

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。 With electroplated or electroformed blades, the diamonds do not bond together. This method hardens the diamond abrasive grains by hardening them with the 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 sintering aid diffuses into the diamond, thereby firmly bonding the diamond particles together. The properties of diamond can be utilized by bonding diamond particles together. In terms of rigidity, hardness, heat conduction, etc., the higher the diamond content, the more physical properties that are close to those of diamond can be utilized. This is done by bonding the diamonds 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 to other manufacturing methods such as electroforming blades, the diamonds are baked at high temperatures and pressures, which allows the diamonds to bond together. Examples of such sintered diamonds include Compax Diamond (trademark) manufactured by GE Corporation. Compax diamond is made of single crystal particles that are bonded together using 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。 In terms of diamond content, natural diamonds and artificial diamonds naturally have a high diamond content and exist as strong diamonds. When these single-crystal diamonds fall off, they tend to crack along their cleavage surfaces. For example, if all the blades are made of single-crystal diamond, even if they are formed into a disk shape, if there is a cleavage in a certain direction, the blade may break into two from the cleavage. When diamond wears out as processing progresses, there is also the problem that the wear depends on the surface orientation along the cleavage surface.

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 not possible to strictly control the wear process within the material, such as the unit of wear during the diamond wear process.

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, similarly, members manufactured by vapor phase growth using CVD, such as DLC (diamond-like carbon), are also polycrystalline, but the size of crystal grain boundaries cannot be precisely controlled. Therefore, even when abrasion occurs from grain boundaries, it is not possible to set how uniformly the abrasion occurs, and it is not possible to strictly control the crystal units and grain boundary units that wear out and fall off during processing. Therefore, large defects may sometimes occur, or excessive stress may be applied to some defects, causing large cracks.

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), in which fine diamond particles are fired at high temperature and high pressure, is considered to be polycrystalline diamond like DLC, but its crystal structure is completely different. In PCD, in which fine particles are fired together, the diamond fine particles themselves are single crystals, and are completely crystalline with extremely high hardness. In PCD, in order to bond the single crystals together, a sintering aid is mixed in to bond the single crystals together. At this time, the orientation of the bonded portions is not perfectly aligned, so the bond as a whole becomes a polycrystalline body rather than a single crystal. Therefore, there is no dependence on crystal orientation during the wear process, and the material has a constant high 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 they are polycrystalline bodies in which minute single crystals of uniform size are densely aggregated.

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, during the wear process during machining, the initial state can be maintained with high accuracy in terms of the state of the outer peripheral cutting edge and the pitch unit control of the outer peripheral cutting edge. In the process of wear due to dicing, rather than the single crystals themselves cracking, the parts that connect the single crystals are relatively weak in terms of hardness and strength, so the bonds break at the grain boundaries and fall 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 forming cutting edges, the cutting edges are worn along the grain boundaries between single crystals, so evenly spaced cutting edges are naturally set. All the unevenness created in this way becomes a cutting edge. In addition, between the naturally uneven cutting edges that exist at regular intervals, there are also uneven cutting edges due to grain boundaries of particles, and because they are all composed of diamond, they 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 when combined with the PCD configuration and the disk shape. Cutting edges exist on the outer periphery of the disk, and they reach the processing point by acting on the processing point in sequence. The cutting edge is not constantly at the machining point during machining, but only contributes to machining with its polar arc while rotating, so the cutting edge is not overheated because machining and cooling are repeated. As a result, diamond does not react thermochemically and contributes stably to processing.

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 essential element for ductile mode dicing, which is a subject of the present invention described later. In other words, in ductile mode dicing, as will be described later, the depth of cut that a single cutting edge makes into the material is important, and the depth of cut that a single cutting edge makes into the workpiece is determined by the "cutting edge spacing around the outer circumference of the blade." is related to the necessary elements. The relationship between the critical cutting depth that one blade gives to the workpiece at this point and the cutting edge spacing will be described later, but in order to specify the critical cutting depth of one blade, it is essential to set a stable cutting edge spacing. . In order to accurately set the cutting edge spacing, PCD, which is made by sintering and bonding single crystal abrasive grains with uniform grain sizes, 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, a blade in which diamond abrasive grains are arranged in the PCD material of the present invention and a diamond abrasive grain arrangement in other general cases are shown. This section describes the differences from conventional blades.

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 electroformed blades, the content of abrasive grains is low. Also in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-005778, the content of diamond abrasive grains in the abrasive grain layer is about 10%. Therefore, it is unlikely that the abrasive grain content will be set to exceed 70%. Therefore, each abrasive grain exists sparsely. Although the abrasive grains are arranged somewhat uniformly, the distance between the abrasive grains is large in order to ensure sufficient protrusion of each abrasive grain.

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。 Patent No. 3308246 describes a dicing blade for cutting rare earth magnets, which is said to be formed from 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%. If the diamond content exceeds 70%, there will be no problem with warping or bending, but it will become weaker against impact and more likely to break.

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。 Patent No. 4714453 also discloses a tool for cutting and grooving composite materials such as ceramics, metals, and glass. In a tool made by firing diamond, it is stated that 3.5 to 60 vol% of abrasive grains are contained in the fired pair. The technical problem here is that even if the bond material has a high modulus of elasticity and high hardness, it has a high ability to retain the abrasive grains, and with the configuration described, it is possible to always maintain sufficient protrusion of the abrasive grains. It is stated that by maintaining sufficient "protrusion of abrasive grains", it is possible to effectively maintain self-sharpening edges and 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、多結晶ダイヤモンド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。 Considering the conventional examples as described above, neither the electroformed blade nor the polycrystalline diamond blade does not cover the gaps between abrasive grains. Furthermore, there is no concept of using the gaps between spread abrasive grains as cutting edges. In the present invention, in order to process in the ductile mode, the critical depth of cut given by one cutting edge is important, as will be explained later in the mathematical formula, and in order to keep the depth of cut below a certain level, the interval between the cutting edges becomes important. Furthermore, instead of creating large isolated abrasive grains that stick out, the cutting edges are spread with diamonds and the recessed areas are used to form evenly spaced cutting edges.

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。 FIGS. 22A and 22B schematically show the abrasive grain spacing depending on the diamond abrasive grain content. In order to form a cutting edge that does not cause excessive cutting with a constant abrasive grain spacing, it is necessary to spread the diamonds closely together and to roughen the diamond by continuously removing some of the abrasive grains. . For this purpose, a diamond abrasive grain content of at least 70% or more is required to cover the entire surface. Then some of the diamonds must be removed. If sintering is performed with a diamond abrasive grain content of 80% or more, it is possible to form a state in which diamonds are spread out with at least spatial gaps as shown in FIG. 22A, and from there, by roughening while removing the abrasive grains themselves, , it becomes possible to form a blade with naturally evenly spaced cutting edges. In addition, all the unevenness created in this way acts as a cutting edge.

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 that is densely covered with abrasive grains and then fired at high temperature and high pressure.

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。 Note that when the content of diamond abrasive grains is 70% or less as shown in FIG. 22B, it becomes difficult to arbitrarily form equally spaced cutting edges. This is because if the content is less than 70%, there will inevitably be areas where diamond abrasive grains are rich and areas where they are not, and areas where diamond abrasive grains are sparse will be cut due to the presence of isolated abrasive grains. This is because the gap between the blades may become large. If the spacing between the cutting edges is large, or if there are sparse areas, such as one diamond abrasive grain protruding too much, it will not be possible to set the exact amount of protrusion, and this may cause fatal cracks to the workpiece. This will give the depth of cut.

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 patent No. 4714453 mentioned above, in order to solve the problem of performing high-speed machining with sufficient protrusion of the abrasive grains, it is preferable that the content of diamond abrasive grains is 70% or less. However, in the present invention, it is a problem to perform crack-free dicing in ductile mode. Therefore, in order to make the concavities between the abrasive grains act as cutting edges and to maintain a constant spacing between the cutting edges, the diamond content should be at least 70%, ideally 80%. It is desirable that there be at least one.

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 a sharp blade like a cutter. In other words, the tip is made with a sharp blade, and it is not cut using a scissor-like principle. It is necessary to remove the workpiece and make grooves while cutting. It is necessary to continuously eject the chips while cutting the next blade into the material, and to do so continuously. Therefore, it is not enough just to have a sharp tip; instead, 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 diamonds are densely packed, a constant spacing between the cutting edges is formed not only by the grain boundaries but also by the natural roughness of the outer circumference. Examples of specific spacing between cutting edges will be shown later, but the diamond grain size and the spacing between cutting edges may be completely different sizes.

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 cases where the cutting edge spacing differs from the diamond grain size, the concept of cutting edges differs from that of ordinary electroformed blades. That is, in conventional blades, diamonds exist embedded in a binder, so individual diamonds exist independently from each other, 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 this configuration, the unit of self-generating edge is each diamond, which corresponds to each cutting edge. The unit of cutting edge and the unit of self-generating edge do not change. For example, if it is necessary to catch the workpiece to some extent, the cutting edge must be made larger because the depth of cut is required, but since the abrasive grains themselves fall off with self-generating blades, the units of self-generating blades also become larger. As a result, the lifespan becomes extremely short.

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, etc., the fact that the size of the abrasive grains and the size of the cutting edge are the same is a constraint 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。
In contrast, in the case of the blade using sintered diamond of the present invention, small diamonds are bonded together. A cutting edge larger than the diamond particles is formed on the outer periphery of a sintered diamond blade formed by bonding diamonds together. Compared to the unit of a cutting edge, the grain size of each abrasive grain, diamond, that makes up the sintered body is very small, about 1μ.

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, individual diamonds fall off during machining, but the entire cutting edge does not fall off. Also, when the blade falls off, the abrasive grains that make up one cutting edge do not fall off like in the case of electroformed blades, but instead some diamonds are missing and fall off in the part where the diamonds are bonded together. 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-sharpening, in the case of the present invention, the diamond peels off due to wear in an area smaller than the size of the cutting edge, and the size of the cutting edge itself does not change significantly. Within one cutting edge, dicing progresses with extremely small parts peeling off. As a result, the size of the cutting edge itself does not change, and on the other hand, the entire cutting edge does not become dull due to wear. While small and partially self-growing, the maximum depth of cut per cutting edge is kept within a certain level. As a result, it is possible to sustain ductile mode machining and achieve 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。 Another way to look at it is that in the case of a dresser in which the abrasive grains are solidified by electrodeposition with a conventional binding material such as nickel, when one abrasive grain falls off, the part where it fell off becomes a hole. , the cutting edge disappears, and the workability corresponding to that part disappears. Therefore, in order to maintain workability and make it easier for the next cutting edge to protrude, the design must be such that the bonding material wears out quickly so that the next abrasive grain can protrude.

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。 In contrast, 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 minute cutting edge within the larger cutting edge as an area surrounded by other diamond abrasive grains. It constitutes minute roughness that causes it to bite into the workpiece. In other words, the concept of self-generation is completely different from the conventional structure in that the diamond missing part becomes the next cutting edge.

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 spacing, and the critical depth of cut that one cutting edge can cut into is based on the setting conditions in dicing, such as setting a constant blade depth of cut with a blade that requires a cutting edge on the outer periphery, and setting that depth of cut. It is necessary to feed the workpiece at a feed rate commensurate with the workpiece. Therefore, a device that operates the blade at a constant feed along the surface shape at a constant depth of cut is required. If the workpiece is flat, it is necessary to set a constant depth of cut parallel to the surface of the workpiece to be machined 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 disc-shaped blade, the cutting edge at the outer edge of each removes the workpiece at the processing point, and then cuts through the air, allowing the blade to cool naturally. . In particular, since only a small portion of the workpiece comes into contact with the workpiece, most of it is cooled in the open air.

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, etc., the cutting edge is constantly in contact with the workpiece, and the cutting edge part becomes heated due to friction, and even diamond can wear away thermochemically. By cutting into the workpiece with the shaped blade upright, it is possible to largely avoid abrasion of the diamond due to thermal effects.

また、本発明の一態様において、前記多結晶ダイヤモンドは、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。 Further, in one aspect of the present invention, it is preferable that the polycrystalline diamond is 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。 Using a soft metal as a sintering aid makes the blade conductive. If the blade is not conductive, it is difficult to accurately estimate the outer diameter of the outer peripheral edge of the blade, and furthermore, considering installation errors caused by attachment to the spindle, it is difficult to accurately estimate the position of the blade tip relative to the workpiece.

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, a conductive blade is used, and electrical continuity is established between the conductive blade and a chuck plate that chucks the reference flat substrate, and conduction is established when the conductive blade contacts the chuck plate. The relative heights 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、前記多結晶ダイヤモンド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。 Further, in one aspect of the present invention, it is preferable that the recess is formed by abrasion or dressing treatment of the polycrystalline diamond.

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。 Moreover, in one aspect of the present invention, it is preferable that the average particle diameter of the diamond abrasive grains is 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, the above-mentioned patent number 3308246 describes a diamond blade for cutting rare earth magnets, but it is preferable that the diamond content is 1 to 70 vol% and the average diamond particle size is 1 to 100 μm. There is. Further, in Example 1, the average particle size of diamond is 150 μm. The purpose of this is to reduce bending and warping and improve the wear resistance of the core metal.

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。 Furthermore, in the blade of Patent No. 3,892,204, an average diamond particle size of 10 to 100 μm is effective, but an average particle size of 40 to 100 μm is more desirable.

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。 JP-A No. 2003-326466 describes a blade for dicing ceramics, glass, resins, and metals, and states that 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 conventional blades, a relatively large diamond grain 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 size of the diamond abrasive grains, together with the diamond content, must be 25 μm or less.

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。 When the diameter is 25 μm or more, the area ratio in which the diamonds are in contact with each other is significantly reduced, and although some of the diamonds are connected by sintering, the majority of the diamonds are left empty without the sintering aid.

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。 Unless the width of the blade is such that at least two to three fine particles are present in the thickness direction, a strong blade in which the abrasive grains are interconnected cannot be formed. If it is composed of fine particles of 25 μm or more, the thickness must be at least 50 μm or more in the thickness direction. However, if a blade is thicker than 50 μm in the thickness direction, the maximum cutting depth of one blade will be larger than the Dc value of 0.1 μm in SiC, for example, due to the linearity of the existing cutting edge. Therefore, there is a possibility that ductile mode machining will not be possible to a small extent, making ideal ductile mode machining difficult and, in principle, increasing the probability of brittle fracture. This point will be explained 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 is 25 μm or less. However, as for the minimum particle size, currently trials are being carried out on fine diamonds with a diameter of about 0.3 to 0.5 μm, but it is unclear how ultra-fine diamonds with smaller diameters can be used.

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。 Further, in one aspect of the present invention, the outer peripheral part of the dicing blade is preferably configured to be thinner than the inner part of the outer peripheral part, and the thickness of the outer peripheral part of the dicing blade is preferably 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 that penetrates into the workpiece. In the case of ductile mode dicing, the part that enters the workpiece may break the workpiece if the blade width is larger than the workpiece thickness. This will be explained 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。 Further, in one aspect of the present invention, the rotation mechanism is provided with a metal flange surface perpendicular to a rotation axis for rotating the dicing blade, and the dicing blade has a reference plane portion on one side, and It is preferable that the reference plane portion be fixed to the rotating shaft with the reference plane portion in contact with the flange surface. In this aspect, it is more preferable that the reference plane part of the dicing blade has an annular shape centered 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多結晶ダイヤモンドによって円盤状に構成され、前記多結晶ダイヤモンド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 device according to another aspect of the present invention is a dicing device for cutting a workpiece, and is configured in a disk shape by polycrystalline diamond formed by sintering diamond abrasive grains, and the polycrystalline diamond is formed by sintering diamond abrasive grains. a dicing blade having a grain content of 80 vol% or more; a rotation mechanism for rotating the dicing blade; and a dicing blade that provides a certain depth of cut into the workpiece and provides fine particles to the dicing blade. A moving mechanism that moves the workpiece 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多結晶ダイヤモンドによって円盤状に構成され、前記多結晶ダイヤモンド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 polycrystalline diamond is formed into a disk shape by sintering diamond abrasive grains, and the polycrystalline diamond is formed by the diamond abrasive grains. A step of giving a constant depth of cut to the work while rotating a dicing blade having an abrasive content of 80 vol% or more, and a step of giving a constant depth of cut to the work by the dicing blade, The method includes a step of moving the workpiece relatively 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 yet another aspect of the present invention, it is preferable that the dicing blade cuts into the workpiece while rotating in a 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、前記多結晶ダイヤモンド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, the outer periphery of the dicing blade is provided with recesses (microcutting edges) formed on the surface of the polycrystalline diamond continuously along the circumferential direction. is preferred.

また、本発明の更に他の態様において、前記多結晶ダイヤモンドは、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 yet another aspect of the present invention, it is preferable that the polycrystalline diamond 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。 Moreover, in yet another aspect of the present invention, it is preferable that the average particle diameter of the diamond abrasive grains is 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, it is preferable that the outer peripheral part of the dicing blade is thinner than the inner part of the outer peripheral part, and the thickness of the outer peripheral part 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。 In still another aspect of the present invention, a metal flange surface is provided that is perpendicular to a rotation axis for rotating the dicing blade, and the dicing blade has a reference plane part on one side, and the dicing blade has a reference plane part on one side. It is preferable that the rotating shaft be fixed to the rotating shaft while being in contact with the flange surface. In this aspect, it is more preferable that the reference plane part of the dicing blade has an annular shape centered on the rotation axis.

本発明のブレード加工装置及びブレード加工方法並びにダイシング装置によれば、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ブレードを加工することが可能となる。 According to the blade processing device, the blade processing method, and the dicing device of the present invention, even a workpiece made of a brittle material can be cut with the cutting depth of the dicing blade set to less than the critical cutting depth of the workpiece. This makes it possible to process a blade that can stably and accurately cut in the ductile mode without generating cracks or fractures.

ダイシング装置の外観を示す斜視図Perspective view showing the appearance of the dicing device 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Side sectional view showing the AA cross section in Figure 2 切刃部の構成の一例を示した拡大断面図Enlarged cross-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Enlarged cross-sectional view showing another example of the configuration of the cutting edge part 切刃部の構成の更に他の例を示した拡大断面図An enlarged cross-sectional view showing yet another example of the configuration of the cutting edge part 多結晶ダイヤモンドの表面付近の様子を模式的に示した概略図Schematic diagram showing the state near the surface of polycrystalline diamond 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 state of the workpiece surface when grooving is performed using a blade with a diamond abrasive 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Cross-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)Diagram showing the results of comparative experiment 1 (silicon grooving) (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)Diagram showing the results of comparative experiment 1 (silicon grooving) (conventional technology) 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)Diagram showing the results of comparative experiment 2 (sapphire grooving) (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)Diagram showing the results of comparative experiment 2 (sapphire grooving) (conventional technology) 比較実験3の結果を示した図(ブレード厚20μmの場合)Diagram showing the results of comparative experiment 3 (for blade thickness 20 μm) 比較実験3の結果を示した図(ブレード厚50μmの場合)Diagram showing the results of comparative experiment 3 (in case of blade thickness 50 μm) 比較実験3の結果を示した図(ブレード厚70μmの場合)Diagram showing the results of comparative experiment 3 (for blade thickness of 70 μm) 比較実験4の結果を示した図(ワーク表面)Diagram showing the results of comparative experiment 4 (work surface) 比較実験4の結果を示した図(ワーク断面)Diagram showing the results of comparative experiment 4 (workpiece cross section) 比較実験5の結果を示した図(ワーク表面)Diagram showing the results of comparative experiment 5 (work surface) 比較実験5の結果を示した図(ワーク断面)Diagram showing the results of comparative experiment 5 (workpiece cross section) 比較実験6の結果を示した図(本実施形態)Diagram showing the results of comparative experiment 6 (this embodiment) 比較実験6の結果を示した図(従来技術)Diagram showing the results of 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An explanatory diagram schematically showing how dicing is performed using a blade having a cutting edge with a tapered type on both sides. 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 diagram for geometrically calculating the maximum cutting depth when machining by moving the blade in parallel ブレード外周端を粗さ計で測定した結果を示した図Diagram showing the results of measuring the outer peripheral edge of the blade with a 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Diagram showing the results of measuring the outer peripheral edge of the blade with a 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 outer peripheral edge of the blade (side surface of the blade tip) 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 outer peripheral edge of the blade (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 diagram 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 diagram used to explain blade 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大きい場合)Explanatory diagram used to explain the thickness of the blade (when the thickness of the blade is greater than the thickness of the workpiece) 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 diagram used to explain the thickness of the blade (when the thickness of the blade is smaller than the thickness of the workpiece) 電鋳ブレードの表面の様子を示した概略図Schematic diagram showing the surface of an 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 diagram showing the abrasive spacing depending on the diamond abrasive grain content (when the abrasive grain 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 diagram showing the abrasive spacing depending on the diamond abrasive grain content (when the abrasive grain 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 peripheral edge of the blade when the cutting edge is formed using a fiber laser (50 μm holes at 100 μm intervals) 微粒子供給機構の正面図Front view of particle supply mechanism 微粒子供給機構の側面図Side view of 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 diagram showing a configuration example of a blade processing device 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A schematic diagram showing a configuration example of a blade processing device according to a second 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 diagram showing a configuration example of a blade processing device according to a 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 diagram showing a configuration example of a blade processing device according to a 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 diagram showing how it would look 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 diagram 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。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a dicing apparatus and a dicing method according to the present invention will be described below 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 a dicing device. As shown in FIG. 1, the dicing apparatus 10 has a load port 12 for transferring a cassette containing a plurality of workpieces W to/from an external device, and a suction section 14, and a conveyor for transporting the workpieces W to each part of the apparatus. It is composed of a means 16, an imaging means 18 for taking an image of the surface of the workpiece W, a processing section 20, a spinner 22 for cleaning and drying the workpiece W after processing, a controller 24 for controlling the operation of each part of the apparatus, and the like. 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 section 20 is provided with two air-bearing spindles 28 that are arranged opposite to each other and have a built-in high-frequency motor with a blade 26 attached to the tip. Then, index feed in the Y direction and incision feed in the Z direction are performed. Further, the work table 30 on which the work W is placed by suction is configured to be rotatable around an 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. There is.

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-chucks the work W using negative pressure. The workpiece W placed on the worktable 30 is held and fixed in a vacuum suction state by a porous chuck (not shown). As a result, the workpiece W, which is a flat sample, is uniformly attracted to the entire surface while being flattened by the porous chuck. Therefore, even if shear stress is applied to the workpiece W during dicing, the workpiece W will not be misaligned.

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。 This workpiece holding method that vacuum-chucks the entire workpiece allows the blade to constantly give the workpiece a constant depth of cut.

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, if the workpiece is a sample that cannot be straightened into a flat plate, it is difficult to define the reference plane of the workpiece surface, and therefore it is difficult to set the cutting depth of the blade from that reference plane. Become. If it is not possible to set a constant depth of cut of the blade into the workpiece, it is also impossible to set the critical depth of cut at which one cutting edge constantly makes a stable cut, making stable ductile mode dicing 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 into a flat plate, the reference plane of the workpiece surface can be defined and the blade cutting depth can be set from the reference plane, so the critical cutting depth per cutting edge can be set and stable. ductile mode dicing becomes possible.

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。 Note that it is not necessary to use vacuum suction, and the entire surface of the hard substrate may be adhered. If the surface of even a thin substrate can be defined based on the surface firmly bonded over the entire surface, stable ductile mode dicing becomes possible.

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 sectional view taken along the line AA in 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-shaped blade, and the center part thereof is for attaching to the spindle 28 of the dicing apparatus 10. A mounting hole 38 is bored.

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 or ring shape, and if it has a concentric configuration, the temperature distribution will be axially symmetrical. If the same material has an axially symmetrical temperature distribution, shear stress associated with Poisson's ratio will not act in the radial direction. Therefore, the outer peripheral edge maintains an ideal circular shape, and since the outer peripheral edge remains on the same plane, the rotation acts on the workpiece in a straight line.

ブレード26は、ダイヤモンド砥粒を焼結して形成された多結晶ダイヤモンド(PCD)によって円盤状に一体的に構成される。この多結晶ダイヤモンド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 into a disk shape using polycrystalline diamond (PCD) formed by sintering diamond abrasive grains. This polycrystalline diamond 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, etc.).

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、多結晶ダイヤモンド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 circumferential portion of the blade 26 is the portion that cuts into the workpiece W, and is provided with a cutting edge portion 40 that is thinner than the inner portion. The cutting edge 40 has a cutting edge (micro cutting edge) consisting of minute depressions formed on the surface of the polycrystalline diamond along the circumferential direction of the blade outer peripheral end (outer peripheral edge) 26a at a micro pitch (e.g. 10 μm) and are 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 this embodiment, the thickness of the cutting edge portion 40 (blade thickness) is configured to be at least thinner than the thickness of the workpiece W. For example, when cutting a work W of 100 μm, the thickness of the cutting edge 40 is preferably 50 μm or less, more preferably 30 μm or less, and even more 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。 The cross-sectional shape of the cutting edge 40 may be tapered so that the thickness gradually decreases toward the outside (toward the tip end), or it may be formed straight with a 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 examples of the configuration of the cutting blade portion 40. FIG. Note that FIGS. 4A to 4C correspond to an enlarged portion of section B in FIG. 3.

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 40A shown in FIG. 4A is a one-side tapered type (one-sided V type) in which only one side surface is processed obliquely into a tapered shape. The cutting edge 40A has, for example, a thickness T 1 of 10 μm at the outer circumferential end, which is formed thinnest, and a taper angle θ 1 of a tapered portion of one side surface of 20 degrees. Note that the thickness of the inner portion of the blade 26 (excluding the annular portion 36 described later) is 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 both-side tapered type (both V-type) in which side surfaces on both sides are processed obliquely into a tapered shape. The cutting edge portion 40B has, for example, a thickness T 2 of 10 μm at the outer circumferential end where it is formed thinnest, and a taper angle θ 2 of the tapered portions of both side surfaces 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 edge 40C shown in FIG. 4C is of a straight type (parallel type) in which side surfaces on both sides are machined straight and parallel. The cutting edge portion 40C has, for example, a thickness T 3 of 50 μm at the thinnest straight tip portion. Note that the inner side portion (center side portion) of the straight tip portion is tapered on one side, and the taper angle θ 3 is 20 degrees.

図5は、多結晶ダイヤモンド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により多結晶ダイヤモンド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。この多結晶ダイヤモンド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、多結晶ダイヤモンド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。多結晶ダイヤモンド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、多結晶ダイヤモンド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 diagram schematically showing the state near the surface of polycrystalline diamond. As shown in FIG. 5, the polycrystalline diamond 80 is in a state in which diamond abrasive grains (diamond particles) 82 are bonded to each other at high density due to the sintering aid 86. On the surface of this polycrystalline diamond 80, a cutting edge (microcutting edge) 84 consisting of a minute depression (recess) is formed. This recess 84 is formed by selectively wearing away a sintering aid 86 such as cobalt by mechanically processing the polycrystalline diamond 80. Since the polycrystalline diamond 80 has a high abrasive grain density, the dents formed where the sintering aid 86 is worn are minute pocket-like, and there are no sharp diamond abrasive grains protruding like in an electroformed blade ( (See Figure 21). Therefore, the depression formed on the surface of the polycrystalline diamond 80 functions as a pocket for transporting chips generated when cutting the workpiece W, and also functions as a cutting edge 84 that makes a cut into the workpiece W. . This improves the evacuation of chips and makes it possible to control the cutting depth of the blade 26 into the workpiece W with high precision.

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 this embodiment will be explained 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多結晶ダイヤモンド80により一体的に構成される。このため、多結晶ダイヤモンド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、多結晶ダイヤモンド80の表面(基準平面)に対して適度な凹みとなる。また、多結晶ダイヤモンド80を摩耗処理加工することで、多結晶ダイヤモンド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、多結晶ダイヤモンド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 this embodiment is integrally formed of polycrystalline diamond 80 formed by sintering diamond abrasive grains 82 using a sintering aid 86. Therefore, although a very small amount of sintering aid 86 exists in the gaps between polycrystalline diamonds 80, the sintering aid is also diffused into the diamond abrasive grains themselves, and in reality, the diamonds are firmly bonded to each other. It becomes a form. This sintering aid 86 is made of cobalt, nickel, or the like, and has a lower hardness than diamond. Therefore, although the diamonds bond together, the strength of the sintering aid-rich portions is slightly weaker than that of single-crystal diamond. When processing the workpiece W, these portions are worn and worn down, resulting in a moderate depression with respect to the surface (reference plane) of the polycrystalline diamond 80. Furthermore, by subjecting the polycrystalline diamond 80 to abrasion treatment, depressions are formed on the surface of the polycrystalline diamond 80 from which the sintering aid has been removed. In addition, by sharpening with a GC (Green Carborundum) sharpening stone, or in some cases by cutting the hard and brittle cemented carbide, in addition to the sintering aid, some diamonds may be missing. , moderate roughness is formed on the outer periphery of polycrystalline diamond. By making the roughness of this outer peripheral part larger than the diamond grain size, minute diamond abrasive grains are missing within one cutting edge, making it difficult for the cutting edge to wear out.

多結晶ダイヤモンド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 depressions formed on the surface of polycrystalline diamond 80 work advantageously for processing in ductile mode. That is, as described above, this recess functions as a pocket for discharging chips generated when cutting the workpiece W, and also functions as a cutting edge 84 that makes a cut into the workpiece W. Therefore, the amount of cut into the workpiece W is naturally limited to a predetermined range, and a fatal cut will not be made.

また、本実施形態のブレード26によれば、多結晶ダイヤモンド80で一体的に構成されるので、多結晶ダイヤモンド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。 Further, since the blade 26 of this embodiment is integrally formed with polycrystalline diamond 80, the number, pitch, and width of the recesses formed on the surface of polycrystalline diamond 80 can be arbitrarily adjusted. becomes possible.

すなわち、本実施形態のブレード26を構成する多結晶ダイヤモンド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、多結晶ダイヤモンド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 polycrystalline diamond 80 constituting the blade 26 of this embodiment has diamond abrasive grains 82 bonded to each other using a sintering aid 86. Therefore, the sintering aid 86 exists between the diamond abrasive grains 82 that are bonded to each other, and a grain boundary exists. Since this grain boundary portion corresponds to a recess, by setting the grain size (average particle size) of the diamond abrasive grains 82, the pitch and number of recesses are automatically determined. In addition, by using the sintering aid 86 made of soft metal, it is possible to selectively form the dents, and it is also possible to selectively wear out the sintering aid 86. Also, the roughness can be adjusted by setting the abrasion treatment and dressing treatment while rotating the blade 26. That is, the pitch, width, depth, and number of the cutting edges 84, which are concavities formed on the surface of the polycrystalline diamond 80, are adjusted by the pitch of the grain boundaries formed by selecting the grain size of the diamond abrasive grains 82. It becomes possible to do so. The pitch, width, depth, and number of the cutting edges 84 play an important role in machining in the ductile mode.

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、多結晶ダイヤモンド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, by appropriately adjusting parameters with good controllability such as selection of the grain size of the diamond abrasive grains 82, abrasion treatment, and dressing treatment, a desired cut can be made precisely along the grain boundaries of the crystal. The spacing of the blades 84 can be achieved. Further, on the outer circumferential portion of the blade 26, cutting edges 84 made of recesses formed on the surface of the polycrystalline diamond 80 can be arranged 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, for comparison, there is a similar wheel made of sintered diamond abrasive grains that is used for scribing, but to avoid confusion with a scribing wheel, we will mention the differences.

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 made of sintered diamond and having an annular blade having a cutting edge on the outer periphery. Scribing and the dicing of the present invention are both technologies for dividing materials and are often considered to be in the same category, but their processing principles and specific configurations are completely different depending on the processing principles.

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 decisive difference between the above-mentioned document and the present invention, scribing in the above-mentioned document refers to scribing lines (vertical cracks) on the surface of a substrate formed of a brittle material, as described in paragraph [0020] of the above-mentioned document. ), and vertical cracks extending in the vertical direction are generated by scribing (see paragraph [0022] of the above document). Cut 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 present invention has a completely different principle as a processing method for shearing away material without causing cracks or chipping. Specifically, the blade itself rotates at high speed and acts almost horizontally on the workpiece surface to remove the workpiece, so no stress is applied to the workpiece in the vertical direction. In addition, the depth of cut is kept within the deformation range of the material and the depth of cut is such that no cracks will occur, resulting in a crack-free surface after processing. From the above, the processing principles are 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 cutting edge vertical angle)
Scribing only creates cracks within the material, so it hardly penetrates into the material. Since only the ridgeline of the cutting edge acts, the angle of the cutting edge is usually an obtuse angle (see paragraph [0070] of the above document). It is completely unthinkable to make the angle less than 20 degrees, let alone an acute angle, considering damage caused by torsion.

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 penetrated part, so the cutting edge is straight, or at most the apex angle of the cutting edge is V-shaped to take into account buckling due to dicing resistance in the direction of blade movement. To some extent. The maximum apex angle is less than 20 degrees.

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。 In addition, if the apex angle is more than 20 degrees, the cross section after cutting will be oblique and the cross-sectional area will increase.In addition, in terms of the processing mechanism, the blade tip grinds on the side of the blade rather than the cutting element. The volume will increase. As a result, the efficiency of machining decreases and sometimes machining does not proceed. In the case of dicing, a cutting edge is formed on the outer periphery of the blade, and while the cutting edge at the tip efficiently cuts, the side surface of the blade improves lubricity with the workpiece, reducing the amount of grinding and creating a mirror finish. That is required. If the amount of grinding on the side surface of the blade increases, the amount of grinding on the side surface will inevitably increase, and the cross section after cutting will not be mirror-finished. Therefore, for dicing, a straight shape is most desirable, but at the very least it is best to have an extremely small V-shape to the extent that the blade does not buckle, and at most 20 degrees or less.

・(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。
・(Material composition)
In scribing, if the direction of movement changes while the wheel is in contact with the workpiece (biting), the cutting edge may break due to torsional stress. Therefore, even if the same diamond sintered body is used, the weight percentage of diamond is set at 65% to 75%. As a result, not only wear resistance and impact resistance but also torsional strength properties are improved. When the weight percentage of diamond is 75% or more, the hardness of the wheel itself increases, but the torsional strength decreases. Therefore, the diamond content is set relatively low.

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。 In contrast, in dicing, the blade rotates at high speed and moves in a straight line while removing a fixed amount of material. Therefore, no torsional stress is applied. On the other hand, if the diamond content is low, the apparent hardness will decrease when cutting, and the workpiece will recover elastically due to the reaction force from the workpiece and within the time it takes for the cutting edge of the blade to cut. It may not be possible to maintain a predetermined depth of cut. Therefore, in the case of dicing, the hardness of the blade is sufficiently large compared to the hardness of the workpiece so that the workpiece can continue cutting at a predetermined depth without rebounding. In order for machining to proceed in the deformation range of the material in ductile mode without allowing elastic recovery during the cutting edge action time during machining, a surface hardness equivalent to that of single crystal diamond (about 10,000 on the Knoop hardness) is required. A hardness of approximately 8000 is required. As a result, the diamond content must be 80% or more. However, when the diamond content exceeds 98%, the proportion of the sintering aid decreases dramatically, which weakens the bonding force between the diamonds and reduces the toughness of the blade itself, making it brittle and easily chipped. Therefore, the diamond content must be 80% or more, and from a practical point of view, it is preferably 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 though the PCD used in the scribing wheel and the PCD used in the dicing blade of the present invention are the same material, their processing principles are completely different. The diamond content will be completely 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。
・(Wheel structure and reference plane point)
Additionally, the wheel structure is different. The scribing wheel has a holder, and the holder is an element that rotatably holds the scribing wheel. Since the holder mainly includes a pin and a support frame, the pin portion (shaft portion) does not rotate. The inner diameter of the wheel acts as a bearing, and it rotates by rubbing against the shaft (pin), forming vertical scribing lines (vertical cracks) on the surface of the material.

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。 In contrast, in the blade according to the present invention, the blade is coaxially attached to a rotating spindle. The spindle and blade rotate together at high speed. The blade must be installed perpendicular to the spindle axis, and vibration due to rotation must be eliminated.

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, a reference plane exists in the blade. The reference surface present on the blade is fixed by being brought into contact with the reference end surface of a flange that is vertically attached to the spindle in advance. This ensures the perpendicularity of the blade to the spindle rotation axis. Only when this perpendicularity is ensured will the cutting edge formed on the outer periphery act in a straight line on the workpiece as 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。 Further, the reference surface in the case of scribing is a cylindrical surface parallel to the axis of the disc blade, and is defined on the premise that the blade is pressed vertically. However, in the blade according to the present invention, the reference plane of the blade is the side end surface (disk surface) of the blade that faces the flange of the spindle, as described above. By setting the reference plane of the blade to the side surface (disc surface) of the blade, the blade rotates with high precision while being balanced with respect to the blade center. Therefore, even when the blade is rotating at high speed, the cutting edge formed at the tip of the blade acts accurately at a predetermined height position defined by a constant radius position with respect to the center of the blade. The cutting edge acts horizontally on the workpiece surface and removes it, without applying any vertical stress to the workpiece. Therefore, even if the workpiece is a brittle material, no cracks will be caused by stress perpendicular to the workpiece surface.

・(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 decisive difference between scribing and dicing according to the present invention is whether the process is performed by creating cracks in the vertical direction or whether the process is performed 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 on peripheral blade)
Also, in scribing, a scribing line is applied only to the surface by pressing it with the vertical stress of the scriber. In the case of scribing, the role of the grooves on the peripheral blade is to generate cracks perpendicular to the material while the protruding part of the cutting edge of the wheel contacts (bites into) the brittle material substrate (see paragraph [0114 of the above literature). ]reference). That is, the groove is such that a scribing line can be formed in the portion other than the groove to the extent that it bites into the material and causes a vertical crack. Therefore, rather than the grooves, it is important how the peaks between the grooves bite into the material.

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 at the outer peripheral end plays the role of a cutting edge. The portion between the recesses forms an outer peripheral contour, and is set so that the cutting edge provided therebetween has a critical cutting depth that does not cause cracks to the workpiece surface. Therefore, in the case of dicing, it is necessary to form cutting edges.

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, in the case of scribing, the groove depth is formed to the extent that it provides the amount of biting to create a scribing line, but in the case of dicing, the depth of the groove is formed to the extent that the depth of the groove is sufficient to create a scribing line. must be removed by polishing. Therefore, the tip of the blade must completely penetrate into the workpiece, while no swinging of the blade is allowed, and the cutting edge must operate perpendicularly to the surface of the workpiece deep 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 cutting edge has concave portions spaced at regular intervals at the outer peripheral end. As will be shown later, the interval between the cutting edges may be determined as long as the critical cutting depth provided by one cutting edge does not cause cracks. For this purpose, it is necessary to keep the cutting edge spacing 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 addition, 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, and this is called the 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。 With a dicing blade, the direction of the cutting edge cannot be changed by 90 degrees because the blade is deep inside the material. For example, if you use a dicing blade with a straight shape or an apex angle of 20 degrees or less and change the cutting edge while making contact, the blade will break.

なお、軟質金属からなる焼結助剤86を用いて焼結された多結晶ダイヤモンド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、多結晶ダイヤモンド80の表面に凹みを形成することも可能である。 In the case of polycrystalline diamond 80 sintered using a sintering aid 86 made of a soft metal, abrasion treatment or dressing treatment is the most suitable method for forming dents on its surface. Not exclusively. For example, when a sintering aid such as cobalt or nickel is used, it is also possible to form depressions on the surface of the polycrystalline diamond 80 by chemically dissolving it partially through 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。 On the other hand, in conventional electroformed blades, the diamond abrasive grains themselves play the role of the cutting edge, but in order to adjust the pitch and width of the cutting edge, it is necessary to initially disperse the diamond abrasive grains to It is technically difficult to do so because it has no choice but to rely on In other words, it involves many ambiguities such as the dispersion of diamond abrasive grains, and cannot be substantially controlled. Further, even if there are parts where the diamond abrasive grains are insufficiently dispersed and aggregated, or parts where the diamond abrasive grains are too dispersed and sparse, it is difficult to arbitrarily adjust this. As described above, with conventional electroformed blades, it is impossible to control the arrangement of cutting edges.

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, in conventional electroformed blades, there is no way to artificially arrange micron-order diamond abrasive grains one by one in the current technology, and it is almost impossible to efficiently arrange the cutting edges in a straight line. It's impossible. In addition, with conventional electroformed blades that have a mixture of dense and sparse cutting edges and cannot practically control the arrangement of the cutting edges, it is difficult to control the amount of cut into the workpiece W, and in principle, the ductile Mode processing cannot be performed.

また、本発明に係るブレードは、ダイヤモンドを焼結して形成した多結晶ダイヤモンドを使用する。多結晶ダイヤモンドは、ダイヤモンドに金属粉末を入れて通常の焼結をしたとしても多結晶ダイヤモンドにはならない。高温高圧下で、焼結することが必要となる。詳細は後述する段落[0194]に示すとおりである。 Further, the blade according to the present invention uses polycrystalline diamond formed by sintering diamond. Polycrystalline diamond does not become polycrystalline diamond even if metal powder is added to the diamond and normal sintering is performed. Sintering is required under high temperature and pressure. Details are as shown in paragraph [0194] described later.

よって、通常のダイヤモンド粒子を金属粉末のバインダーで固めたもの、たとえば特開平6-91437号公報に記載のようなものとは全く異なる。 Therefore, it is completely different from ordinary diamond particles hardened with a metal powder binder, such as the one described in JP-A-6-91437.

また、特開平5-144937号公報に記載のように、何らかのバインダーで単に焼結したものであっても、ダイヤモンド同士が結合しているとはいえるものではないため、多結晶ダイヤモンドとは別のものとして区別される。 Furthermore, as described in JP-A-5-144937, even if diamonds are simply sintered with some kind of binder, it cannot be said that the diamonds are bonded to each other, so they are different from polycrystalline diamonds. distinguished as a thing.

ここで、多結晶ダイヤモンドは、焼結助剤が媒体となって、焼結助剤がダイヤモンド粒子内に拡散しダイヤモンド同士が結合することによって一体のダイヤモンド結晶となったものを指す。よって、単にダイヤモンドを金属粉末で固めた形の単なる焼結体とは区別される。 Here, polycrystalline diamond refers to one in which the sintering aid serves as a medium, the sintering aid diffuses into the diamond particles, and the diamonds bond together to form a single diamond crystal. Therefore, it is distinguished from a simple sintered body of diamond solidified with metal powder.

本実施形態のブレード26において、多結晶ダイヤモンド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 this embodiment, the average particle diameter of the diamond abrasive grains contained in the polycrystalline diamond is preferably 25 μm or less (more preferably 10 μm or less, still more 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 experimental results 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 the wafer was diced with a cutting depth of 0.1 mm. This is probably due to the diamond falling off. When sintering with a diamond average particle diameter of 50 μm or more, the area where the diamond particles adhere to each other becomes smaller, and larger particles are bonded together in a localized area. Therefore, due to the composition of the material, it has a drawback of being extremely weak in impact resistance and prone to chipping. When diamonds fall off in units of 50 μm or more due to localized impact, a very large cutting edge is formed as a result of this falling off. In that case, a cutting depth greater than a predetermined critical cutting depth will be applied as an isolated cutting edge, and as a result, the probability of chipping or cracking will be extremely high. In addition, if a diamond of about 50 μm falls off, not only will the remaining cutting edge become larger, but the dropped diamond abrasive grains themselves may become entangled between the workpiece and the blade, causing further cracks. . No results have been obtained in which such cracks occur regularly in the case of fine particles of 25 μm or less.

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。 Figure 6 shows the appearance of the workpiece surface when grooving was performed using a blade with diamond abrasive grains having an average particle size of 50 μm, and shows an example where cracks have occurred.

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。 In addition, Table 2 shows the results of evaluating the incidence of cracking or chipping when grooving was performed using blades with diamond abrasive grains having average particle diameters of 50 μm, 25 μm, 10 μm, 5 μm, 1 μm, and 0.5 μm. show. The evaluation results show that the incidence of cracking 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 rotation speed: 20000rpm
・Feeding speed: 1mm/s
・ Cutting depth: 100μm
・Evaluation guideline: Evaluate based on whether or not there is chipping of 10μm or more. (Ideally, there should be no chipping at all.)

Figure 0007385985000002
Figure 0007385985000002

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 addition, cracks occurred in sapphire at a cut depth of 0.2 μm. Similar cracks occurred in quartz and silicon as well.

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 size of the diamond abrasive grains is 50 μm, it is difficult to reduce the blade thickness (thickness at the outer peripheral edge of the blade) to 50 μm or less, and when manufacturing the blade 26, the blade 26 is chipped at the outer peripheral portion. There are many. Also, even if you try to make a blade with a blade thickness of 100μm (0.1mm), there will be parts with large voids, and even the slightest impact may cause it to break, so it is difficult to realistically make a 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 diamond abrasive grains is 25 μm, 5 μm, 1 μm, or 0.5 μm, the same cutting is performed on brittle materials such as SiC, sapphire, quartz, and silicon as when the average particle diameter is 50 μm. However, no cracks occurred. In other words, in these brittle materials, if the average particle diameter of diamond abrasive grains is 50 μm, cracks will occur at submicron-order cuts, and if diamond abrasive grains with a larger average particle diameter are used, cracks will inevitably occur at the cuts. becomes larger, leading to fatal cracks. On the other hand, when diamond abrasive grains with an average particle diameter of 25 μm or less (more preferably 10 μm or less, still more preferably 5 μm or less) are used, the cutting depth can be kept small and the cutting depth can be controlled with high precision. becomes 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 for this experiment were a blade outer diameter of 50.8 mm, a wafer size of 2 inches, a grooving depth of 10 μm, a spindle rotation speed of 20,000 rpm, and a table feed rate 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(多結晶ダイヤモンド)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多結晶ダイヤモンドとしては、住友電工ハードメタル社製DA200等がある。多結晶ダイヤモンドだけを取り出し、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。 A method for manufacturing the blade 26 configured as described above is to place fine diamond powder on a base mainly composed of tungsten carbide and place it in a mold. Next, a solvent metal (sintering aid) such as cobalt is added into this mold as a sintering aid. Next, it is fired and sintered under a high pressure of 5 GPa or higher and a high temperature atmosphere of 1300°C or higher. This causes the diamond abrasive grains to bond directly to each other, forming a very strong diamond ingot. In this way, for example, a cylindrical ingot with a diameter of 60 mm, a sintered diamond layer (polycrystalline diamond) of 0.5 mm, and a tungsten carbide layer of 3 mm can be obtained. Examples of polycrystalline diamond formed on tungsten carbide include DA200 manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal. The blade 26 of this embodiment can be obtained by taking out only the polycrystalline diamond and subjecting the blade base material to a peripheral abrasion treatment or dressing treatment into a predetermined shape. The diamond surface of the cylindrical ingot (excluding the cutting edge 40) is polished to a surface roughness (arithmetic mean roughness) by performing scaif polishing (scaif, polishing disk) to form a reference surface to eliminate runout during rotation. (Ra) It is preferable to process it into 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 and dressing treatment in the above manufacturing 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 treatment 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 - Due to the above processing, the cobalt sintering aid of about 1 to 2 μm was removed and a depression was formed. Furthermore, by applying a thin layer of very thin etching solution (weakly acidic) and processing in a dry environment without supplying pure water, the dents became even deeper.

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 the dressing treatment (wear treatment).

・ 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 processing target: GC600 dressing grindstone (70mm□)
(GC600 means #600 grain size of silicon carbide abrasive material. Particle size is based on Japan Industrial Standards (JIS) R6001)
- Processing time: 15 minutes - Even in this process, the cobalt sintering aid was slightly removed and depressions 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。 In addition, it is preferable that the roughness of the blade outer peripheral end and the blade side surface of the blade outer peripheral portion be changed. Specifically, the outer peripheral edge of the blade corresponds to a cutting edge, and the cutting edge interval is adjusted along grain boundaries by wear treatment. In particular, the outer peripheral edge of the blade is machined a little roughly because it cuts into the workpiece material and removes a certain amount of 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 is not actively removed, but only needs to be rough enough to scrape out the groove side surface when it comes into contact with the groove side surface of the workpiece material. In addition, if there is a protrusion on the side surface of the blade, it will induce cracks on the side surface of the groove, so while machining can be done without forming a protrusion, the area of contact with the side surface of the groove should be reduced to minimize friction. It is necessary to reduce the heat generated by Therefore, it is preferable to roughen the side surfaces finely.

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。 Conventional electroformed blades are manufactured by hardening the abrasive grains with plating, so the abrasive grains are distributed in the same way over the entire surface.As a result, the shape of the abrasive grains attached to the outer edge of the blade and the blade side surface is different. I couldn't make a big difference. In other words, it was not possible to obviously change the roughness situation between the outer circumferential edge of the blade, which cuts the workpiece, and the side surface part, which rubs against the workpiece and scrapes the blade minutely.

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 made of diamond, and can be molded from that state. For example, in the case of the blade according to the present invention, diamond lapping or the like may be performed to roughen the side surface. By roughening the surface with minute diamonds (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, the outer peripheral part of the blade, unlike the side part of the blade, needs to be cut while processing the workpiece, and therefore, unlike the side part, it is better to give it a roughness as a cutting edge. Such roughness can be formed on the outer periphery using, for example, a pulsed laser.

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 forming a cutting edge with a pulsed 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-QCW
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 oscillation device: Fiber laser manufactured by IPG, USA: YLR-150-1500-QCW
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, continuous semicircular sharp cutting edges with a diameter of 0.05 mm can be formed on the outer peripheral edge of the blade at a pitch of 0.1 mm. In this cutting edge formation, the diamond grain size is 5 μm, but one cutting edge itself can be a 50 μm cutting edge. Furthermore, if they are formed at equal intervals, the apparent interval becomes smaller by increasing the rotation speed, making it possible to perform ductile mode dicing. (Example: When the spindle rotation speed is 10,000 rpm or more) With fiber lasers, cutting edges can be formed with various hole diameters, from about 5 μm to 1 mm. However, depending on the laser beam diameter, it is usually possible to open a gap of about 5 μm to 200 μm.

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 notches in a material made by solidifying diamonds using electroplating, such as by electroforming, the material is made of sintered diamond, and a series of small notches are formed on the outer edge of the disc. , 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。 JP-A No. 2005-129741 describes a method of forming a notch on the outer periphery of a blade manufactured by electroforming, but the notch in this case has a chip evacuation function and prevents clogging. A notch is provided as a function, but not as a cutting edge. When manufactured using the electroforming method, diamonds are not necessarily present at the edge of the notch, but are present together with the binder, so the binder wears away during processing, so the diamond acts as a cutting edge as a material. It's not a thing.

それに対して、ブレードが多結晶ダイヤモンド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 made of polycrystalline diamond, the tip of the cutting edge formed on the outer periphery acts as a cutting edge. In addition, since the diameter of the diamond abrasive grains is small at 5 μm compared to the size of the cutting edge, which is 50 μm, it is possible for one diamond abrasive grain to chip off and grow small within the cutting edge. Become. In the conventional electroforming grinding wheel, the diamond abrasive grains act as cutting edges, so the size of the cutting edge and the self-growth unit are the same size, but in the case of the present invention, an arbitrary cutting edge cannot be formed. This allows you to change the size of the cutting edge and the unit in which diamonds grow naturally, and as a result, it is possible to maintain sharpness 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 compared to the roughness of the side surface of the blade, it is possible to make a mirror finish while cutting with the outer peripheral edge of the blade while cutting the workpiece with a fine rough surface on the blade side. I can do it. Conventionally, with blades made by electroforming, it was difficult to change the roughness of the outer peripheral edge and the roughness of the side surface independently, and it was virtually impossible to do so, but by using sintered diamond as in the present invention, In addition, it is possible to form equally spaced cutting edges on the outer peripheral edge, and to make the blade side surface a finely roughened surface. As a result, while ensuring sharpness on the outer periphery and cutting efficiently, it is possible to perform mirror finishing completely independently on the side of the workpiece.

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, in a configuration in which high-hardness diamond chips are embedded one by one only on the outer periphery of the blade (for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-276137), the cutting edges may be formed at equal intervals, but they are formed in a single disc-like shape. Because it is not made of PCD, as mentioned above, it applies localized effective shear force to the workpiece without absorbing heat conduction, geometric flatness, continuity of plane, or impact from machining. It is clear that the blade is completely different from the blade according to the present invention in that the blade is processed in a 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 spacing between the cutting edges and the surface roughness of the side surfaces are adjusted as appropriate depending on 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 the blade 26 attached to the spindle 28. As shown in FIG. 7, the spindle 28 is rotatably supported by a spindle body 44 containing a motor (not shown) (high-frequency motor) and the spindle body 44, with its tip protruding from the spindle body 44. It is mainly composed of a spindle shaft 46 disposed at.

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 tapered mounting hole 48a and a cylindrical protrusion 48b. The hub flange 48 is provided with a flange surface 48c that serves as a reference surface for determining the perpendicularity of the blade 26 with respect to the spindle shaft 46 (rotation shaft). A blade reference surface 36a of the blade 26 is brought into contact with this 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 area) 36 formed thicker on the inner side of the cutting edge portion 40 on one end surface (see FIGS. 2 and 3). A blade reference surface 36a is formed in this annular portion 36, with which the flange surface 48c of the hub flange 48 comes into contact. The blade reference surface 36a is preferably provided at a higher position than other positions on the end face 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 the cutting edge portion 40 provided on the outer circumference 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。 The outer peripheral part of the blade must have a narrow cutting width to prevent brittle fracture on the material surface during cutting, and its 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, if the entire blade is manufactured to a thickness of 50 μm or less, including the blade reference surface while maintaining the same thickness at the outer periphery of the blade, processing distortion during processing during the process of creating a flat blade becomes a major problem. In particular, if the entire blade is made to have a thickness of about 50 μm, the blade will warp to one side due to the balance of strain on both sides of the blade. If the blade is even slightly warped, the outer peripheral edge is very thin, so a very small stress will cause the blade to buckle toward the originally warped side, making it unusable.

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。 Therefore, the thickness of the portion forming the blade reference surface must not be such that even if processing strain remains on the blade surface, the strain will cause warping. The thickness of the reference surface portion of the blade should be at least 0.25 mm, preferably 0.5 mm or more, to the extent that warping due to processing strain does not occur in a disk with a diameter of about 50 mm. If the blade reference surface portion does not have this thickness, it will not be possible to maintain a flat surface as the blade reference surface. If the plane cannot be maintained, it will be difficult to cause the outer peripheral edge of the blade to 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 needs to 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, since the blade reference surface 36a must maintain a flat surface even if the machining strain on both sides of the blade 26 is unbalanced, the thickness of the reference surface portion must be at least 0.3 mm or more.

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 an extremely small area in order to avoid inducing cracks in the material. For this purpose, the thickness of the cutting edge 40 provided on the outer circumference of the blade needs to be 50 μm 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 a blade with a diameter of 50 mm as a whole, it is necessary to manufacture everything in one piece to maintain flatness, and while the inner circumference of the blade must be made thicker to maintain flatness, the outer circumference of the blade must be made thicker to maintain flatness. It has to be thin.

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。 Incidentally, as a method for achieving flatness, mirror finishing such as scaife polishing 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。 To attach the blade 26, first, the tapered spindle shaft 46 is fitted into the mounting hole 48a of the hub flange 48, and then the hub flange 48 is positioned on the spindle shaft 46 using a fixing means (not shown). Fix it. Next, with the mounting hole 38 of the blade 26 fitted into the protrusion 48b of the hub flange 48, the blade 26 is attached to the hub flange 48 by screwing the blade nut 52 into the threaded portion formed at the tip of the protrusion 48b. Position and fix.

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。 When the blade 26 is attached to the spindle shaft 46 via the hub flange 48 in this way, the perpendicularity of the blade 26 to the spindle shaft 46 is determined by the flatness of the flange surface 48c of the hub flange 48 and the blade reference surface 36a of the blade 26. It is determined by the flatness and the mounting accuracy of overlapping the two. For this reason, the flange surface (a surface perpendicular to the rotational axis) 48c of the hub flange 48 and the blade reference surface 36a of the blade 26 that contacts this flange surface 48c are flattened by, for example, mirror polishing, and are It is preferable that the verticality is formed with high accuracy. As a result, when the blade 26 is attached to the spindle shaft 46 via the hub flange 48, the blade 26 is positioned and fixed in a state where the flange surface 48c and the blade reference surface 36a are in contact with each other. Accuracy can be perpendicular.

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。 Furthermore, 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 circumferential surface of the mounting hole 38 and the outer circumference of the protrusion 48b By increasing the machining accuracy of the surfaces, these coaxialities can be ensured, and good mounting accuracy can be achieved.

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 itself, high accuracy of attachment to the spindle shaft 46 is ensured, so that highly accurate cutting can be achieved.

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 ductile mode, not only must the thickness of the cutting edge 40 of the blade 26 be made thin, but also the cutting edge 40 must be rotated in a direction perpendicular to the rotational axis (spindle axis 46) of the blade 26. Although highly accurate mounting is required so that it can act on a substantially straight line, this required accuracy can be fully 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、多結晶ダイヤモンド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多結晶ダイヤモンド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は多結晶ダイヤモンド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 this embodiment, the hub flange 48 that pivotally supports the blade 26 and the spindle shaft 46 are made of stainless steel (for example, SUS304, SUS304 is stainless steel based on Japan Industrial Standards (JIS), hereinafter the stainless steel in the present invention refers to Japanese Industrial Standards). (based on industrial standards). On the other hand, the blade 26 is integrally formed of polycrystalline diamond 80 as described above. That is, the blade reference surface 36a is supported by a metal reference surface. According to such a configuration, even if the cutting edge portion 40 on the outer circumference of the blade becomes hot due to cutting, or even if there is heat 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 made of polycrystalline diamond 80, which has extremely high thermal conductivity, whereas the hub flange 48 and spindle shaft 46, which pivotally support the blade 26, have significantly higher thermal conductivity than polycrystalline diamond 80. Constructed of low-strength stainless steel. Therefore, the heat generated in these is transmitted in the circumferential direction along the blade 26, and is immediately uniformized in the circumferential direction of the blade 26, resulting in a radial temperature distribution. Only the diamond part transmits heat quickly, and the stainless steel spindle shaft 46 and hub flange 48 have a cross-sectional area that makes it difficult for heat to be transmitted and there are few contact areas, so as a result, the diamond part makes the heat even more uniform. In this 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。 Furthermore, since there is no member that inhibits thermal expansion and no bimetal effect at the outer circumferential portion of the blade, the outer circumferential portion of the blade 26 can maintain good roundness and flatness. As a result, the cutting edge 84 provided at the outer peripheral end 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。 Although the present embodiment shows a configuration in which the blade 26 is attached to the spindle shaft 46 via the hub flange 48, a configuration in which the blade 26 is directly attached to the spindle shaft 46 may also be used, and similar effects can be 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 explained. This dicing method can stably and accurately cut brittle materials such as silicon, sapphire, SiC (silicon carbide), and glass while plastically deforming them without causing brittle fractures such as cracks or chipping. It's a 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 a cassette placed on the load port 12 and placed on the work table 30 by the transport means 16. The surface of the workpiece W placed on the worktable 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 determined in each of X, Y, and θ (not shown). The work table 30 can be adjusted and matched by the moving axis. When the alignment is completed and dicing is started, the spindle 28 starts rotating, and the spindle 28 lowers in the Z direction to a predetermined height by the amount by which the blade 26 cuts or grooves the workpiece W, and the blade 26 increases the speed. Rotate. In this state, the work W is processed and fed in the X direction shown in FIG. 1 by a moving shaft (not shown) together with the work table 30 relative to the blade position, and the blade 26 attached to the tip of the spindle is lowered to a predetermined height. Dicing is performed.

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 into the workpiece W is set. By rotating the blade 26, which requires a large number of cutting edges on the outer periphery, at high speed, one cutting edge (micro cutting edge) 84 must be set to be less than or equal to the critical cutting depth (Dc value). This critical depth of cut is the maximum depth of cut that allows cutting 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 workpiece material and the critical depth of cut per blade that does not cause cracks.

Figure 0007385985000003
Figure 0007385985000003

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, when the workpiece material is silicon, for example, the critical cutting depth is 0.15 μm, so the cutting depth of the blade 26 into the workpiece W is set to 0.15 μm or less. If the depth of cut exceeds 0.15 μm, cracks will inevitably occur in the workpiece material.

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。 Furthermore, among the workpiece materials shown in Table 3, silicon has the smallest critical cutting depth (0.15 μm), indicating that it is easier to break than other materials. From this, for most materials, if the cutting depth is 0.15 μm or less, ductile mode machining is possible, which in principle allows machining to proceed within the deformation range of the material without generating cracks.

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 circumferential speed of the blade 26 with respect to the workpiece W (blade circumferential speed) is set to be sufficiently larger than the relative feed rate of the blade 26 with respect to the workpiece W (processing feed rate). For example, when the rotation 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 rotation speed of the blade 26 of 53.17 m/s.

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 cutting depth and rotation speed of the blade 26, and the relative feed speed of the blade 26 with respect to the workpiece W are controlled 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 such a ductile mode is repeatedly performed with each cutting depth 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 index-fed and positioned to the next cutting line to be processed next, and the blade 26 is index-fed and positioned to the next cutting line to be processed next, and the blade 26 is diced along the cutting line by the same processing procedure as described above. Dicing processing 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。 By repeating the dicing process, when all the dicing processes along a predetermined number of cutting lines are completed, the workpiece W is rotated 90 degrees together with the work table 30, and the above-mentioned cutting line is The dicing process is performed along a cutting line perpendicular to the direction.

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。 In this way, 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 effects of the present invention, the results of grooving a workpiece using the blade 26 of this embodiment and a conventional electroforming blade in the dicing method described above 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 tapered 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。
・Equipment: Blade dicing device AD20T (manufactured by Tokyo Seimitsu)
・Blade rotation speed: 20000rpm
・Workpiece feed speed (processing feed speed): 10mm/s
・Cutting depth: 30μm
・Work: Silicon wafer (thickness 780μm)
The results of Comparative Experiment 1 are shown in FIGS. 8A and 8B. Note that FIGS. 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 this embodiment was used, cutting grooves could be formed on the workpiece without causing any cracks.

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 the conventional electroforming blade was used, minute cracks were generated on the workpiece surface. Cracks also appeared on the bottom of the cut 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。 In this way, when the blade 26 of this embodiment is used, it is possible to stably and accurately cut in the ductile mode without generating cracks, compared to when using a conventional electroformed blade. I confirmed that it can be done.

[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。
[Comparative experiment 2] (sapphire wafer)
Next, a comparative experiment was conducted 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。
・Equipment: Blade dicing device AD20T (manufactured by Tokyo Seimitsu)
・Blade rotation speed: 20000rpm
・Workpiece feed speed (processing feed speed): 10mm/s
・Cutting depth: 50μm
・Work: Sapphire wafer (thickness 200μm)
The results of Comparative Experiment 2 are shown in FIGS. 9A and 9B. Note that FIGS. 9A and 9B show the state of the workpiece surface after grooving, and FIG. 9A shows the case when the blade 26 of this embodiment is used, and FIG. 9B shows the case when the conventional electroforming 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 clear from FIGS. 9A and 9B, it was confirmed that even when the workpiece was changed to a sapphire wafer, the same results as in Comparative Experiment 1, which targeted silicon wafers, were obtained.

[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。
[Comparative experiment 3] (SiC wafer)
Next, a comparative experiment was conducted 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。
・Equipment: Blade dicing device AD20T (manufactured by Tokyo Seimitsu)
・Blade rotation speed: 20000rpm
・Workpiece feed speed (processing feed speed): 2mm/s
・Cutting depth: 200μm
・Workpiece: 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, in which FIG. 10A shows when the blade thickness is 20 μm, FIG. 10B shows when the blade thickness is 50 μm, FIG. 10C shows a 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 blade thickness of 70 μm, 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。
[Comparative experiment 4] (Cemented carbide)
Next, a comparative experiment was conducted 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 device AD20T (manufactured by Tokyo Seimitsu, AD20T is the device model number)
・Blade rotation speed: 10000rpm
・Workpiece feed speed (processing feed speed): 1mm/s
・Cutting depth: 40μm
・Work: Carbide WC (WC: tungsten carbide)
11A and 11B show the workpiece surface (FIG. 11A) and cross section (FIG. 11B) after grooving by the blade 26 of this embodiment. As shown in the figure, it is shown that ideal ductile mode processing can be performed even on hard materials such as cemented carbide.

[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 conducted 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。
・Equipment: Blade dicing device AD20T (manufactured by Tokyo Seimitsu)
・Blade rotation speed: 20000rpm
・Workpiece feed speed (processing feed speed): 1mm/s
・Cutting depth: 500μm (full cut)
- Workpiece: Polycarbonate FIGS. 12A and 12B show the surface of the workpiece after grooving by the blade 26 of this embodiment and the cross section of the workpiece, respectively. As shown in FIG. 12A, a sharp cutting line is observed when viewed from the work surface. As shown in FIG. 12B, it can be seen that a mirror-like cut surface was obtained when compared with the 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。
[Comparative experiment 6] (CFRP: carbon-fiber-reinforced plastic)
Next, a comparative experiment was conducted 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。
・Equipment: Blade dicing device AD20T (manufactured by Tokyo Seimitsu)
・Blade rotation speed: 20000rpm
・Workpiece feed speed (processing feed speed): 1mm/s
・Cutting depth: 500μm (full cut)
・Work: CFRP
The results of Comparative Experiment 6 are shown in FIGS. 13A and 13B. Note that FIGS. 13A and 13B show the cross-section of the workpiece after grooving, and FIG. 13A shows the case where the blade 26 of this embodiment is used, and FIG. 13B shows the case where the conventional electroforming 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 to conventional electroforming blades, electroforming blades tear off each fiber one by one, making it impossible to observe a clean cross section of the fibers, but with the blade according to the present invention, individual fibers are sharp without being entangled and torn. It is possible to obtain a cut surface with a 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。 This result shows that in the case of the blade according to the present invention, a continuous cutting edge is formed, each recessed portion serves as a cutting edge, and the diamonds are bonded to each other. Therefore, with an electroformed blade, when the cutting edge cuts a single fiber, the impact is absorbed by the soft binding material, and the cutting edge does not act sharply, but the blade according to the present invention uses the shear stress of the diamond to This is because the cutting edge acts sharply without absorbing 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, we will explain why practical dicing is possible even when cutting is performed in ductile mode with the cutting depth of the blade 26 on the workpiece W being equal to or less than the critical cutting depth (Dc value). 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 (microcutting edges) along the grain boundaries are provided along the circumferential direction at a pitch of about 10 μm at the outer peripheral end of the blade. In this case, since the outer circumferential length of the blade is 157 mm (157000 μm), approximately 15700 cutting edges are formed on the outer circumference.

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 one cutting edge makes a cut of 0.15 μm so as not to crack the workpiece W, and that the amount removed at one time by the cut is 0.02 μm (20 nm). Note that the critical cutting depth at which cracks do not occur in materials such as SiC, Si, sapphire, and SiO 2 is usually on the submicron order (for example, about 0.15 μm). In this case, there are 15,700 cutting edges at the outer peripheral edge of the blade, so in principle, machining can proceed by about 0.314 mm (314 μm) per revolution of the blade. If the dicing spindle is set at 10,000 rpm, it rotates 166 times per second. Therefore, the cutting removal 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 blade processes and removes the workpiece material in the shearing direction is faster than the speed at which it moves while pushing inside the workpiece material. In other words, when cutting a workpiece material, a minute incision is made to the extent that the workpiece material is not destroyed, and the workpiece material is machined in a horizontal direction perpendicular to the direction of movement of the blade, and the workpiece material is swept away. The blade moves through the removed portion. Therefore, there is no room for cuts of 0.1 μm or more that would cause cracks, so cutting can be performed in the ductile mode processing region based on plastic deformation without causing brittle fracture. In other words, by rotating the blade at high speed and increasing the circumferential speed of the outer peripheral end (tip) of the blade relative to the material to be processed compared to the feed rate of the blade relative to the material to be processed, machining in ductile mode is possible. It becomes possible to do this.

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。 In addition, in practice, it is necessary to allow some leeway to take into account some degree of eccentricity of the blade, and with a blade diameter of φ50.8 mm, machining should be performed at a feed rate of about 10 mm/s while rotating at 20,000 rpm. Otherwise, no cracks will occur in the material.

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 studies to realize machining in ductile mode using the blade 26 of this embodiment will be explained.

[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 cutting edge of the blade]
In this embodiment, the cross-sectional shape of the cutting edge portion 40 provided on the outer periphery of the blade 26 is the double-sided tapered 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 diagram schematically showing a state in which dicing is performed using a blade 26 having a cutting edge portion 40 of a tapered type on both sides. First, the tip 40a provided at an arbitrary position of the cutting edge 40 of the blade 26 is located at the deepest part (lowest part) from the surface of the workpiece W, as shown in parts (A) to (C) in FIG. The workpiece W is ground while gradually moving to point ). Thereafter, as shown from part (C) to part (D) in FIG. 14, the tip 40a of the cutting blade 40 gradually moves from the deepest part of the workpiece W toward the surface part. 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 cuts inward from the surface of the workpiece W, the upstream side in the blade rotation direction becomes the cutting portion 60 where the workpiece W is ground, while the downstream side thereof becomes the cutting portion 60 where the workpiece W is ground. A discharge section in which a gap S is formed between (the side surface of the cutting edge 40) and the groove side surface, the workpiece W is not ground, and the chips ground by the upstream cutting section 60 are discharged into the groove. It becomes 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。 Generally, burrs and chipping occur when the blade rubs against the side surfaces of the groove when it is removed from the material. For this reason, for example, as shown in FIG. 15, when a straight type blade 90 in which both side surfaces are machined straight and parallel is used, the tip of the blade (cutting edge) enters the inside of the workpiece W and moves outward. The side surface of the blade is constantly in contact with the side surface of the cutting groove until it is removed. Therefore, compared to a double-sided tapered type blade 26, when the blade tip comes out from inside the workpiece W, the sides of the cutting groove and the blade side are more likely to rub against each other, resulting in burrs and chipping (see Figure 15). (See Parts (D) and (E)). Further, when an electroformed blade embedded with diamond abrasive grains is used, the abrasive grains protruding from the side surfaces of the blade scratch the side surfaces of the groove, which tends to promote the occurrence of burrs and chipping on the side surfaces of the groove.

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 cutting edge portion 40 of a tapered type on both sides, when the blade 26 comes out from the work W as described above, a gap S is created between the blade side surface and the groove side surface. Therefore, burrs and chipping do not occur. Further, as the chips are discharged, the heat generated during grinding can be discharged together with the chips. 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 cutting edge portion 40 of the blade 26 cuts into the workpiece W and cuts the workpiece W until it reaches the lowest point, and then the blade 26 passes through the lowest point of the workpiece W and the blade 26 cuts away from the workpiece W. During the extraction process, the blade 26 comes out of the workpiece W with a gap S formed between the blade side surface and the groove side surface, so that 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 also contributes to suppressing as much as possible the generation of heat caused by friction caused by contact between the blade side surface and the groove side surface. As a result, an increase in cutting resistance due to a rise in heat can be suppressed, and cutting debris can be prevented from being welded to the blade 26. Moreover, by leaving the cutting waste in the groove while creating the gap S in the process of extracting the blade 26 from the workpiece W, there is an effect of imparting heat to the cutting waste and discharging the heat. These cutting debris can be washed away with subsequent cleaning. Furthermore, since it is possible to suppress the heat generation of the blade 26 and the workpiece W, it is possible to prevent these heat generation without supplying a large amount of water to the blade 26 and the workpiece W. 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 particle size and content of diamond abrasive grains]
In this embodiment, in order to process in the ductile mode, it is necessary to consider the abrasive grain arrangement in the circumferential direction of the blade 26. The reasons for this are 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 preferable that the size of the cutting edge (micro cutting edge) used to make the cut is about one digit larger in abrasive grain size and cutting edge spacing. When the cutting edge spacing is three orders of magnitude or more larger, it is difficult to make minute cuts when considering variations in the cutting edge spacing.

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。 Generally, the maximum depth of cut when processing a flat sample by moving a blade with cutting edges set at approximately equal intervals in parallel is calculated geometrically. Based on Figure 16 below, if the hatched area is the chip per blade, the length AC determined by the line connecting the blade center O and a point A on the chip is the maximum cutting depth per blade. The depth is 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。 In addition, D is the blade diameter, Z is the number of blade cutting edges, N is the number of revolutions per minute of the blade, V S is the circumferential speed of the blade (πDN), V W is the feed rate of the workpiece, and S Z is the number of blades per blade. The feed amount is the feed amount, and a is the depth of cut.

そこで、 Therefore,

Figure 0007385985000004
Figure 0007385985000004

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、 Assuming that the cutting depth g max is sufficiently smaller than the blade diameter D,

Figure 0007385985000005
Figure 0007385985000005

Figure 0007385985000006
Figure 0007385985000006

Figure 0007385985000007
Figure 0007385985000007

したがって、 therefore,

Figure 0007385985000008
Figure 0007385985000008

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, by using the cutting edge interval λ instead of the number Z of the blades and substituting Z=πD/λ into equation (1), the maximum depth of cut per blade can be found.

Figure 0007385985000009
Figure 0007385985000009

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, πDN is clearly equal to the blade circumferential speed VS. That is, in flat plate processing using a blade, the relationship between the cutting edge interval λ and the maximum cutting depth per blade is given by the following equation.

Figure 0007385985000010
Figure 0007385985000010

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 : cutting depth per unit cutting edge, λ : cutting edge interval, V ω : workpiece feed speed, V s : blade speed, a : blade cutting depth, D : 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。 From this, it can be seen that the spacing between the cutting edges becomes important in order to keep the depth of cut per unit cutting edge below a certain level. The rotational speed of the blade is also 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 this g max formula, even if V ω : 40 mm/s, V s : 26166 mm/s, a: 1 mm, D: 50 mm, and λ: 25 μm, the depth of cut is only about 0.027 μm, The depth of cut is 0.1μm or less. This range is below the critical depth of cut and is therefore within 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 processing, the above conditions must be met.

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 diameter blade (diameter 50 mm) is rotated at 10,000 rpm, the workpiece thickness is 0.5 mm, the workpiece feed rate is 10 mm/s, and the outer circumference of the blade is cut. Assume that the blades are formed at a pitch of 1 mm (V ω : 10 mm/s, V s : 157×10 4 mm/s, a: 0.5 mm, D: 50 mm, λ: 1 mm).

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 substituted into the above equation, the critical depth of cut made by one blade is 0.08 μm, which is still less than 0.1 μm. Therefore, if the blade is not eccentric and ideally all cutting edges act on the removal process of the workpiece, the critical gap between the cutting edges that can be formed on the outer periphery of the blade is 1 mm or less, which is fatal. It becomes possible to proceed with machining without making excessive cuts that would 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。 Note that in SiC, the critical cutting depth that does not cause cracks is approximately 0.1 μm. For other materials such as sapphire, glass, and silicon, the critical cutting depth that does not cause the same crack is approximately 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 range of the material without causing cracks.

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 cutting edge spacing around the blade be 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 spacing is 1 μm or less, that is, if the cutting edge spacing is on the order of submicrons, the critical cutting depth amount and the depth unit for material removal will be approximately the same. That is, both of them are on the submicron order, but under such conditions, it is difficult for one cutting edge to actually reach the expected removal amount, and on the contrary, the machining speed rapidly decreases due to 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 these circumstances, apart from the critical cutting depth of one cutting edge, it is thought that the depth that one cutting edge can remove is unreasonable.

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。 Note that the above idea holds true when the cross-sectional area of the workpiece is constant. That is, the sample is a substantially flat sample, the blade is rotated at high speed, the blade is set to a constant cutting depth with respect to the flat workpiece, and the contents match in terms of the blade cutting the workpiece while sliding it.

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。 It is also important to note that in the above equation, the critical depth of cut given by one cutting edge depends on the interval between the cutting edges. The amount of cut made by one cutting edge affects the distance from the next cutting edge, and if there is a part where the gap between the cutting edges is large, this indicates the possibility of causing a cut crack deeper than the desired critical depth of cut. . Therefore, the cutting edge spacing is an important element, and in order to obtain a stable cutting edge spacing, it is preferable to use a PCD material made of sintered single crystal diamond so that the cutting edge spacing is set naturally 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 particle size (average particle size) of the diamond abrasive grains is large, if the gaps between the diamond abrasive grains are closely spaced and the actual abrasive grain spacing is on the order of smaller than the grain size, the abrasive grains will be even larger. It becomes possible to suppress and control cuts. In reality, diamond abrasive grains with an ideal particle 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。 Note that the particle size does not necessarily correspond to the cutting edge spacing. When accurately trued, the spacing between the cutting edges may correspond to the grain size, but when cut and dressed, the spacing between the cutting edges is typically larger than the grain size.

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 the grain boundaries are strictly defined, the gaps on both sides of a single abrasive grain can be interpreted as corresponding to the cutting edge, but in reality, some abrasive grains fall out in clumps and are naturally fixed. It begins to form periodic cutting edges. This allows the cutting edge pitch to be formed by roughening the blade evenly.

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。 FIGS. 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 condition. Since it is a sintered body, basically all the parts visible on the surface are composed of diamond, which is abrasive grain.

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。 Furthermore, the surface irregularities are formed from diamond grain boundaries, forming a natural, approximately equally spaced irregular shape. Each of these recesses acts as a cutting edge for cutting into the material. As is clear from the figure, this cutting edge pitch has 260 and 263 ridges in the 4 mm range, so it can be seen that the cutting edge pitch is approximately 15 μm pitch. Note that this material is composed of DA200 manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Co., Ltd., and the diameter of the diamond particles is nominally 1 μm. In this way, even though the grain size is small, the cutting edge spacing is larger than that, and as can be seen from the figure, they are formed at approximately 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多結晶ダイヤモンドによって、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。 These evenly spaced cutting edges are due to the fact that the blade itself is made of polycrystalline diamond, which is 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 tip of the blade is designed to have large irregularities in order to cut the workpiece, but compared to the tip of the blade, the side surface of the blade has a mirror surface after cutting the workpiece. Grind. For this reason, the tip of the blade is roughly shaped to facilitate cutting, while the side surfaces of the blade are shaped finely.

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。 Note that in conventional electroformed blades, the spacing between diamond abrasive grains is usually much larger than the grain size. This is because the diamond abrasive grains sprinkled sparsely are simply plated, and the plating is completely different.

これに対して、本実施形態のブレード26では、多結晶ダイヤモンド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、多結晶ダイヤモンド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 this embodiment, the polycrystalline diamond is extremely hard and has high strength because the sintering aid melts into the diamond during sintering and the diamonds are strongly bonded to each other. . Furthermore, polycrystalline diamond has a relatively high diamond content compared to an electroformed blade (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-104045), and has relatively high strength compared to an 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、多結晶ダイヤモンドの場合では、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 much of the interior of the blade material is occupied by diamond, it is possible to make the other parts (including the sintering aid) smaller than the diamond volume, and in the case of polycrystalline diamond, Even if the grain size is large, it is possible to make the gap between the diamond abrasive grains substantially on the order of microns.

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。 Furthermore, the concave portions between the diamond abrasive grains play an extremely important role in the present invention. Diamond abrasive grains are extremely hard, but some of the cobalt added as a sintering aid penetrates into the diamond, but some remains between the diamond abrasive grains. This part is a little softer than diamond, so it is easily worn during cutting and becomes slightly concave. In other words, there is a part between the diamonds, and by creating a small cutting edge in the depression between the diamonds, it is possible to obtain a stable cut without making an excessive cut. In addition, the minute cutting edge may act not only in the dents sandwiched between diamonds, but also in dents created by missing diamond particles themselves. This cutting edge interval may be set to an interval that does not exceed the critical depth of cut per blade shown in the above formula.

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 the case where diamond abrasive grains with a grain size of 25 μm are hardened by sintering. For the sake of clarity, it is assumed here that the diamond abrasive grains are cubes with sides of 25 μm. In order to bond diamond abrasive grains to each other, a portion of 1 μm on both sides outside the 25 μm is used as a bonding portion for bonding to another particle. This results in a 27 μm square cube. In that case, the volume percentage occupied by the diamond abrasive grain portion is approximately 78.6%. Therefore, if the diamond content is about 80% or more, even if the diamond abrasive grains have a particle size of 25 μm, the gaps between the diamond abrasive grains, that is, the particle spacing, will actually be about 1 to 2 μm at most, and the dents will be This part becomes the cutting edge (micro-cutting edge) for making cuts. Further, if the particle spacing is about 2 μm, even if particles of that pitch are pushed into the workpiece material at that particle spacing, the displacement of the workpiece material will be more than an order of magnitude smaller than the spacing of the diamond abrasive grains. That is, it is 0.15 μm or less. Furthermore, assuming that cutting edges (micro cutting edges) are formed at a pitch of 25 μm, if the blade diameter is 50 mm, 6280 cutting edges are formed per approximately 157 mm of the total circumference. If the blade were to rotate at 20,000 rpm, 2,093,333 cutting edges could be activated 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。 Let's assume that this one cutting edge makes a cut of 0.15 μm or less, and that 1/5 of that, 0.03 μm, is removed per second. In this way, with 2093333 micro-cutting blades, it would be possible to remove about 62799 μm per second, and theoretically it would be 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 this point of view, theoretically, even if diamond abrasive grains have a particle size of 25 μm, if the diamond content is 80% or more, the gap between the diamond abrasive grains will be 1 to 2 μm. As a result, it is possible to maintain a stable depth of cut of 0.15 μm without giving an excessive depth of cut.

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。 Furthermore, even if the particle size of the diamond abrasive grains is not 25 μm but smaller, if the diamond content is 80% or more, the critical cutting depth will not be exceeded in terms of cutting depth and material removal, which is a problem. This makes it possible to perform processing in ductile mode without causing cracks.

以上のように、多結晶ダイヤモンドの場合、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 mentioned above, in the case of polycrystalline diamond, the diamond abrasive grains (diamond particles) are closely packed, so the diamond content is very high, and each diamond abrasive grain has a cutting edge of the size of the diamond abrasive grain. Acts as.

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。 Furthermore, the distance between the diamond abrasive grains is much smaller than the particle size of the diamond abrasive grains, making it possible to accurately control the depth of cut. As a result, the depth of cut never increases beyond the predetermined originally intended depth of cut, ensuring a constant depth of cut during machining. As a result, it becomes possible to perform cutting in the ductile mode without making mistakes.

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。 It should be noted that with a large particle size of about 25 μm, the content of diamond abrasive grains can be further increased, and some commercially available abrasive grains have a content (diamond content) of about 93%. If this is the case, the proportion of the sintering aid will further decrease, that is, the gaps between the diamond abrasive grains will actually become minute.

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, the cutting edge spacing is sufficient for ductile mode machining as mentioned above, but on the other hand, the blade thickness should be 50 μm or less. In some cases, such large abrasive grains cannot be used.

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 a blade with a thickness of 40 μm, the cross section of the blade must have at least two or more diamond abrasive grains, but theoretically there would not be two, but 1.6.

[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。
[About the blade thickness considering the deformation of the workpiece material]
In order to stably perform ductile mode machining, the depth of cut must be approximately 0.15 μm or less in the depth direction, as described above. In order to make this cut stably, it is also necessary to take into account the thickness direction displacement (longitudinal direction displacement) of the workpiece material, which is taken into account from the cut 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 cutting is made in a direction parallel to the blade surface (a plane perpendicular to the rotational axis of the blade 26) over a wide range for removal, the accompanying deformation of the workpiece material also spreads in the vertical direction (in the direction of the cutting depth). That is, it is necessary to take into account the Poisson's ratio of the workpiece material and make the cut width to be somewhat finite. This is because if the width of the cut is made extremely large, material deformation due to the influence of Poisson's ratio causes the aftereffects of deformation to extend in the vertical direction as well. This is because the depth of cut exceeding the predetermined critical depth of cut may be made, resulting in cracking of the workpiece W.

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, we will consider the blade thickness (blade width) that can stably make a cut when considering the influence of Poisson's ratio. Table 4 shows the relationship between Young's modulus and Poisson's ratio of brittle materials.

Figure 0007385985000011
Figure 0007385985000011

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. Furthermore, the tip of the thin, straight blade is not arbitrarily sharpened, and when processed normally, the cross-sectional shape is approximately semicircular.

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 incision is made using a rectangular parallelepiped, if the incision is made in parallel with a width of approximately 1 μm, according to Poisson's ratio, there will be an incidental displacement of approximately 0.17 μm in the vertical direction. This will be close to the actual depth of cut. In reality, the influence of Poisson's ratio extends not only to vertical displacement but also to the horizontal direction, so a width of approximately 1 μm can be given as the depth of cut.

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 the approximately semicircular blade tip (blade outer peripheral edge) cuts 0.15 μm into the workpiece material, the width is not uniformly displaced in parallel. Considering the rise of the outer periphery, it is possible to cut into an arcuate width of approximately 5 μm without being affected by Poisson's ratio. 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。 Calculating this backwards, the radius of the blade at the tip will be approximately 25 μm, and the apex angle for making the above-mentioned 5 μm wide incision will be approximately 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, the width of the blade that cuts into the material must be kept within about 50 μm. If it is more than that, each point acts on the material at the same time in a 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。 In addition, if the curvature is larger than that, that is, if the blade thickness is about 30 μm, the cutting edge will basically act more locally than in the above situation, so basically the width of the cutting edge will affect the depth of cut. You can cut stably without causing any damage.

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 important from the perspective of performing ductile mode machining, but it also has a great deal to do with the buckling strength of the blade alone.

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

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 thickness of the workpiece 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 dicing tape. Since the dicing tape is an elastic body, unlike a hard material such as a workpiece, it is easily displaced in the vertical direction (Z direction) by a small amount of stress. Here, when cutting a workpiece with a blade, the cross-sectional shape of the cut portion in the workpiece, the shaded area shown in FIG. 20A, is 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, l>h, the part that the blade contacts (the part that is removed by processing) becomes a horizontally long rectangle, as shown in FIG. 20B. When the cross section to be removed is a horizontally long rectangle, when a distributed load is applied from above, it bends into an arched shape due to deflection, and the maximum displacement of the deflection is as follows. (Actually, it is a deflection of the plate, but it is simply a beam problem and assumed that distributed load is acting.)

Figure 0007385985000012
Figure 0007385985000012

断面が奥行きbで高さhの長方形梁の場合、 In the case of a rectangular beam whose cross section is depth b and height h,

Figure 0007385985000013
Figure 0007385985000013

であるため、上式は以下となる。 Therefore, the above equation becomes the following.

Figure 0007385985000014
Figure 0007385985000014

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 , if l/h becomes smaller than 1, the deflection becomes much smaller, and conversely, if l/h becomes larger than 1, the deflection becomes much smaller. becomes larger. From this, cases in which deflection occurs and cases in which it does not occur can be determined depending on the shape of the relative thickness between the blade thickness (blade contact area) l and the workpiece thickness h.

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 thickness of the workpiece (l>h), the workpiece will deflect within the contact area, but when the workpiece is deflected, vibrations due to the deflection of the workpiece will be caused by intermittent vertical deflection within the plane. occurs, making it impossible to achieve the specified depth of cut. As a result, the blade makes a fatal cut due to the vertical vibration of the workpiece, causing cracks to occur on the workpiece surface.

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, especially in machining using the PCD blade of the present invention, in order to perform crack-free machining, it is necessary to stably and faithfully maintain a predetermined depth of cut. To achieve this, in addition to setting the depth of cut by controlling the cutting edge spacing, it is also necessary to ensure a predetermined depth of cut with high precision by suppressing longitudinal vibrations 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。 For this purpose as well, the blade thickness must be made thinner 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, if the workpiece thickness is 50 μm or less, the blade width (thickness) must naturally 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 flex within the contact area. On the other hand, although bending or compressive stress acts within the contact area, the workpiece is a dense continuous body in the lateral direction, and its deformation is restrained by Poisson's ratio. Therefore, the stress applied from the blade acts locally as a reaction force from the work, and as a result, machining at a predetermined depth of cut is possible without cracking.

[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 electroformed blade as disclosed in Patent Document 1, diamonds are dispersed and plating is performed on top of the diamonds, so the diamonds are sparsely present and moreover, they protrude. As a result, the protruding portion may naturally make an excessive cut, inducing brittle fracture. Note that in areas where the bottom and side surfaces of the groove are continuous, the workpiece materials are densely packed together, making it difficult for cracks to form immediately, but cracks and cracks are most likely to occur in areas where the blade comes off. This is the same as the appearance of burrs when the blade exits, and is because the workpiece material is not continuous and has no support.

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。 Further, in the case of the blade of Patent Document 2, since the film is formed by the CVD method, there are no protruding cracks. However, it is impossible to control the arrangement of the cutting edges at the end of the blade, the plane condition and waviness of the side surface of the blade, etc.

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。 Particularly, as far as the side surface of the blade is concerned, the unevenness in film thickness during film formation directly corresponds to the unevenness in the thickness of the blade. Furthermore, since the surface of the film itself is a solid surface, it may come into complete contact with the side surfaces of the material, inducing frictional heat, and may have subtle undulations, which may crack 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多結晶ダイヤモンド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。 In contrast, the blade 26 of this embodiment is integrally made of polycrystalline diamond sintered using a soft metal sintering aid, so the blade outer edge and the blade side surface can be subjected to wear treatment. It becomes possible to mold. In particular, since the outer circumferential edge of the blade becomes a cutting edge, as described above, it is also possible to further change the wear treatment conditions in order to obtain a predetermined cutting edge. On the other hand, the first role of the blade side part is to remove chips, but if you take into account the contact with the side of the workpiece, it is possible to stably work the workpiece while making some contact, but not excessively. It is desirable that the sides be roughened to the extent that they are slightly scraped.

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。 In this way, it is not possible in the techniques of any of the cited documents to design the outer circumferential end of the blade and the side surface of the blade to have desired surface conditions depending on the respective conditions, and to manufacture such surfaces.

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 machining in ductile 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, the blade itself is not rotated, so minute cutting edges arranged at equal intervals are not required. Furthermore, even if there is a cutting edge, if you use a large cutting edge rather than a microscopic cutting edge that follows the grain boundaries on the micron order, high-speed dicing will crack the material and cannot 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 if a blade having a minute cutting edge along the grain boundary is used for scribing, the minute cutting edge does not function as a cutting edge that causes cracks in scribing.

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。 Also, scribing presses the blade in the vertical direction. Therefore, stress is applied vertically downward to the shaft passing through the blade, and the blade is configured to slide with respect to the shaft. Since the shaft and blade are not used fixedly, the clearance between the blade and the shaft is low, and since the blade itself does not rotate at high speed, 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 if we manufacture a scribing blade with a thin cutting edge of 50 μm or less, especially 30 μm or less, the blade is supported by a thin bearing, and there is no reference surface on one side of the blade with a wide surface to receive it, so the precision against the workpiece is high. Straightness cannot be ensured. As a result, the blade with a thin cutting edge becomes 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。
[About blade strength]
Next, the relationship between the strength (modulus of elasticity) of the blade material and the strength (modulus of elasticity) 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 workpiece and continue cutting, the blade material needs to have greater strength than the workpiece material. If the blade material were simply made of a material that is softer than the workpiece material, that is, a material with a small Young's modulus, the workpiece material would If the member has a high modulus of elasticity, the work surface cannot be slightly deformed, and if an attempt is made to forcefully deform it, the blade itself will buckle. As a result, machining does not proceed. Here, the buckling load P of the long column supported at both ends is given by the following equation.

Figure 0007385985000015
Figure 0007385985000015

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。 Note that E: Young's modulus, I: second moment of area, and 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 with a lower elastic modulus than the workpiece material, if the machining is to proceed while suppressing buckling deformation of the blade, a moment of inertia of area that does not cause buckling deformation is required, and specifically, the blade thickness I have no choice but to make it thicker. However, especially when machining brittle materials, if the blade is thicker than the workpiece, the surface of the workpiece will be deformed and broken. 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 modulus of elasticity 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 this embodiment. That is, the electroformed blade is bonded with a binding material such as nickel, and is made of a nickel-based material. The Young's modulus of nickel is 219 GPa, while for example SiC is 450 GPa. The diamond abrasive grains electrodeposited on nickel themselves have a strength of 970 GPa, but since they exist individually and independently, they are ultimately controlled by the Young's modulus of nickel. In this case, since the workpiece material is in principle highly elastic, the thickness of the blade must be increased accordingly. As a result, it is necessary to increase the thickness of the electroformed blade to increase the contact area, which leads to cracks and fractures.

これに対して、本実施形態のブレード26の場合、多結晶ダイヤモンド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 polycrystalline diamond is equivalent to 700 to 800 GPa because the 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, if the elastic modulus of the blade 26 is larger than that of the workpiece W, when the blade 26 makes a cut, the surface on the workpiece W side, not the blade 26, is deformed. It becomes possible to make a cut and process and remove the workpiece W while it remains deformed. Moreover, the blade 26 does not undergo buckling deformation during this process. Therefore, even if the blade 26 is extremely sharp, processing can proceed 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、多結晶ダイヤモンド(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 clear from Table 4, polycrystalline diamond (PCD) has a much higher Young's modulus than most materials such as sapphire and SiC. Therefore, it is possible to process even a blade that is thinner than the thickness of the workpiece material.

Figure 0007385985000016
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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, and the relationship between the heights is also the same as the elastic modulus described above.

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, the diamond is supported by soft copper or nickel. The diamond abrasive grains on the surface have extremely high hardness, but the hardness of the nickel that supports the diamond abrasive grains underneath is extremely low compared to diamond. Therefore, when an impact is applied to the diamond abrasive grain, the nickel underneath absorbs the impact. As a result, in the case of electroformed blades, the hardness of nickel is dominant, so even if the hard diamond abrasive grains collide with the workpiece material and attempt to cut into the workpiece, the bonding material absorbs the impact. As a result, it is difficult to make a predetermined cut. Therefore, in order to proceed with machining, the diamond must be impacted by a blade rotation speed above a certain level. Further, at this time, the impact is momentarily absorbed by the nickel, and the reaction force is applied to the diamond abrasive grains and presses the workpiece material with a large force, resulting in brittle fracture of the workpiece material.

それに対して、本実施形態のブレード26の場合、多結晶ダイヤモンド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、多結晶ダイヤモンド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 this embodiment, polycrystalline diamond has a hardness comparable to that of single crystal diamond, and is much higher in hardness than hard brittle materials such as sapphire and SiC. As a result, even if the cutting edge (micro-cutting edge) consisting of the recesses formed on the surface of polycrystalline diamond acts on the workpiece material, the impact acts locally on the micro-cutting edge, causing the sharp tip to Combined with this, it becomes possible to remove extremely small parts with high precision.

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%以上からなる多結晶ダイヤモンド80によって円盤状に一体的に構成され、このブレード26の外周部には多結晶ダイヤモンド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 blade 26 is integrally formed into a disc-like shape by polycrystalline diamond 80 having a content of 80% or more of diamond abrasive grains 82, and the outer periphery of the blade 26 is A cutting edge portion 40 is provided in which cutting edges (microcutting edges) made of recesses formed on the surface of the diamond 80 are continuously arranged along the circumferential direction. Therefore, compared to conventional electroforming blades, it is possible to control the cutting depth (cutting amount) of the blade 26 into the workpiece W with high precision. Thereby, the workpiece W can be moved relative to the blade 26 while giving the workpiece W a constant depth of cut without making an excessive cut. As a result, it is possible to cut into a workpiece W made of brittle material with the cutting depth of the blade 26 set below the critical cutting depth of the workpiece, thereby preventing the occurrence of cracks or fractures. Therefore, cutting can be performed stably and accurately in ductile mode.

また、多結晶ダイヤモンド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、多結晶ダイヤモンド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。 Furthermore, the recesses formed on the surface of the polycrystalline diamond 80 function as pockets for transporting chips generated when processing the workpiece W. This improves the evacuation of chips and makes it possible to discharge the heat generated during machining together with the chips. Furthermore, since the polycrystalline diamond 80 has high thermal conductivity, the heat generated during cutting is not accumulated in the blade 26, which has the 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。 Moreover, in the dicing process using the blade 26 of this embodiment, it is preferable that the rotating direction of the blade 26 is a down cutting direction. That is, when moving the workpiece W relative to the blade 26 while making a cut into the workpiece W, as shown in FIG. 14, the rotation direction is such that the cutting edge of the blade 26 cuts into the workpiece surface. It is preferable to perform the dicing process while rotating 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 this embodiment, when the workpiece W is moved relative to the blade 26 while giving the workpiece W a constant cutting depth with the blade 26, fine particles are applied to the blade 26. It is preferable to do this while feeding.

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 embodiment is preferable will be explained in detail below.

本実施形態のように多結晶ダイヤモンド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 disc-shaped blade made of polycrystalline diamond as in this embodiment, depressions are formed at grain boundary portions between diamond particles. The concave portion acts as a cutting edge. Alternatively, a cutting edge is formed by naturally formed unevenness due to roughness, and especially a cutting edge is formed at a 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。 The action of the outer peripheral portion of the blade is primarily that of the cutting edge, which cuts into the workpiece and must remove chips while cutting further.

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, with respect to the side surface of the blade, rather than cutting the workpiece forward, it is important to use the side surface of the blade to smooth the side surface that has already been cut with the tip of the blade. To do this, rather than having the cutting edge actively act on the side surface of the blade, it is necessary to scrape the side surface of the workpiece while smoothly lubricating the side surface of the workpiece and the side of the blade without biting into each other.

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。 An effective method for smoothly lubricating the workpiece side surface and the blade side surface without biting the blade side surface is 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多結晶ダイヤモンド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 that has just been removed by the blade tip, a new side surface of the workpiece has just appeared, and depending on the workpiece material, a very active surface may appear. The active surface tends to interact with other materials, especially the polycrystalline diamond that is the blade material. In order to prevent this, it is necessary to consider 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, applying fine particles to the side surface of the blade made of sintered diamond plays a major role in 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、その多結晶ダイヤモンド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 applied to the side surface of a blade made of sintered diamond, the sintered diamond, as mentioned earlier, will cause the dents to form in the grain boundaries and on the uneven surface made up of natural roughness. I have many. Fine particles are taken into the concave portion. When the blade side is rubbed against the workpiece during processing, fine particles that have accumulated in the recesses formed by the polycrystalline diamond fly out and continuously roll between the blade side and the workpiece side. This continuous rolling of fine particles is called the "bearing effect" and prevents the blade from biting the surface of the workpiece, creating 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。 Furthermore, this lubrication effect is not limited to simply preventing the blade from sticking to the workpiece. The bearing effect of fine particles is that the rolling fine particles also have the effect 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 particles roll, the particles rub against the side of the workpiece, polishing the side surface of the workpiece. As a result, the side surface of the workpiece is left with a clean mirror surface without leaving any grinding marks that would be left when simply grinding 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。 When grooves are formed on both sides of the blade along the rotation, fine particles tend to roll, or a bearing effect appears. For example, in the cross section of the blade in the radial direction, it is preferable to cut a fine V-shaped groove in the side surface of the cross section where the blade enters the workpiece. Then, the particles enter between the V-grooves and roll along the V-grooves as the blade rotates. As a result, particles roll along the V-shaped groove between the workpiece material and the blade, creating a bearing effect. When the rolling effect appears, unlike fixed abrasive grains, individual fine particles change direction to some extent and act randomly, so grinding marks in one direction do not remain, and the side surface of the workpiece material has no polishing effect. Demonstrated. As a result, it is possible to obtain a mirror surface free of grinding marks.

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 using such fine particles, for example, the fine particles are hardened by pre-firing, and as the fine particles fall off the surface of the blade formed of the hardened fine particles, the spilled fine particles are formed on the side of the blade. You might think of a blade that rolls and creates a mirror finish.

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 case of a blade in which rolling fine particles are baked onto the blade surface in advance, as the machining progresses, the blade gradually becomes thinner as the fine particles fall off. That is, it is not possible to form a stable and constant groove width. Furthermore, it becomes difficult to continuously and stably supply fine particles.

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 for the particles to act continuously, it means that the side surfaces of the blade are continuously worn while supplying the particles, but in such a blade, the concave part that stores the particles is stably configured. It is difficult to do so, and it is also impossible to form the recessed part with diamond, which has a high hardness. Furthermore, it is not possible to provide a blade member itself that is highly rigid and has arbitrary irregularities formed therein.

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, with such easily peelable materials, the hardness of the blade itself that supports the substrate cannot be ensured, making it difficult to make a constant cut into the workpiece while the fine particles are rolling.

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, conventional electroformed blades hardened with a binder such as nickel cannot provide this lubrication effect. This is because the electroformed blade has diamonds protruding from the surface of the bonding material in some places. In other words, the surface has a shape in which there are protrusions here and there on a flat surface.

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 is present in a protruding state, the critical cutting depth of the abrasive grain cannot be controlled as the bonding material forming the reference plane is removed. Therefore, a fatal crack will be caused on the side of the workpiece. Even if fine particles are introduced as in the above embodiment, the side surface of the workpiece may become mirror-finished in some cases even if there is no dent, but even if fine particles are applied to the side surface of the blade to produce a polishing effect. On the other hand, in the case of grinding with a protruding diamond of fixed abrasive grains, grinding marks still remain on the side surface of the workpiece, as well as potential cracks due to the protrusion. The effect of fine particles that create a mirror finish 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。 Furthermore, when looking at the blade surface, protruding diamonds are scattered within the flat surface. That is, there is no concave 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 fine particles were to be stored in the area where the diamond fell out, that is, between the binding materials such as nickel, the hardness of the recesses formed by the metal material such as nickel is lower than that of the material used for the fine particles. Even if the particles escape from the recess, the recess is surrounded by a metal material such as nickel, and not only does the recess not function as a cutting edge, but the part where the particulate escapes is actually cut by the nickel. It only wears out the blade side of the soft metal such as, and on the other hand, it has almost no effect on polishing and removing the workpiece. As a result, the blade itself is only gradually scraped away, and the effect of polishing the workpiece cannot be expected.

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 bonding material of the blade is worn away by fine particles, this means that the blade thickness changes even during processing due to the abrasive removal action of the fine particles on the bonding material. For example, in groove machining, when the groove width is strictly controlled, the blade quickly wears out, making it unusable and meaningless as a blade for machining.

それに対して、本実施形態のように多結晶ダイヤモンド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 made of polycrystalline diamond as in this embodiment, the first premise is that it is made of a sintered body of diamond. Further, it is desirable that the diamond content is 80% or more.

その多結晶ダイヤモンド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。 The blade is made of polycrystalline diamond, and the fine particles accumulate in the recesses of the sintered body, and when the blade rubs against the workpiece, the fine particles are ejected and roll. Since the periphery of the recess is made of diamond, the fine particles act on the edge of the recess, which is 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。 The recessed areas have a relatively high proportion of sintering aids, which are selectively removed by friction to form the recesses, whereas the non-recessed areas are richer in diamonds and are generally more diamond-rich than the workpiece material. Hardness increases. Therefore, the fine particles coming out of the recessed portion are supported by the high hardness diamond at the edge of the recess, and the fine particles roll and act on the edge made of the high hardness diamond. As a result, polishing pressure is applied to the workpiece, thereby efficiently polishing 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 efficient retention of fine particles and the effect of the fine particles rolling 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。
(Method of supplying fine particles)
The method of supplying the fine particles is not particularly limited as long as the above effects can be obtained, but 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 a method for supplying fine particles, there is a method in which fine particles contained in a liquid are applied to the blade using a capillary structure on 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 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 sizes from approximately 0.01 μm to 10 μm may be used. The particle size and the material of the fine particles used may be appropriately optimized depending on the workpiece material and its purpose. For example, in the case of cutting for the purpose of removing grinding marks on the cut side surface of a PC board or copper board, WA with a grain 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。 Furthermore, if these fine particles are used as powder as they are, fine particles will be blown away by the wind pressure of the blade rotating at high speed. Therefore, it is preferable to use the fine particles suspended in a liquid. As a suspending solvent, water is the simplest liquid, but in order to efficiently attach fine particles to the blade surface, a suspension in ethanol, IPA, etc. may also be used. Furthermore, a lubricating oil such as wrapping oil may be used. The solvent for suspending the fine particles may be appropriately optimized depending on the characteristics of the workpiece. Even if lapping oil 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 surface of the workpiece. Therefore, from the perspective of the workpiece, the lubricating effect prevents heat generation and does not supply any particular liquid to the workpiece surface. Therefore, it is possible to process workpieces that would normally wet the chip on the surface and damage the device in a wet environment, 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。 It is desirable to apply the liquid just before the blade cuts into the workpiece. The blade is rotating at high speed, and some of it will be blown away by the centrifugal force, so it is desirable to do this just before the blade enters 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。 Note that this does not make any sense at all if what is applied to the blade is a liquid that does not contain fine particles. When applying a liquid that does not contain particulates, the ability to polish the side surface of a cut workpiece basically does not work. Therefore, there is no point in applying 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, and by including fine particles, the interfacial tension between the fine particles and the liquid acts, increasing the bonding force, and as a result, it becomes possible to increase the overall viscosity. If the viscosity can be increased, even when applied to a blade, the liquid containing particles will not be blown away by the centrifugal force of the blade, and it will be possible to efficiently apply the liquid containing particles to the side or tip of the blade. be.

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 a slurry containing fine particles, but this sometimes wets other parts of the workpiece other than the part to be cut, so it is not recommended to process the workpiece in a strictly 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、多結晶ダイヤモンド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。 Furthermore, when supplying liquid slurry along a workpiece, the slurry needs to have a low viscosity so that it flows along the workpiece rather than sticking to the workpiece. However, in such a case, there is a problem in that when the slurry comes into contact with a blade rotating at high speed, the slurry is blown away. In particular, blades made of polycrystalline diamond have very small recessed areas, and when it comes to effectively capturing particles into the pockets in these areas, the wind pressure and centrifugal force of the blade are dominant, causing the particles to remain on the blade. Sometimes it is difficult.

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。 In contrast, in the method for supplying fine particles in this example, fine particles are suspended in a liquid, and the suspension is applied to the side surface of the blade. The application method uses a capillary structure like a brush to apply the liquid from the solid to the rotating blade solid based on the principle of liquid capillary, and then supplies the liquid to the solid, leaving behind the particulate components contained in the liquid. One possible method is to apply fine particles to the blade.

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 one attempts to apply fine particles to the blade, it is extremely difficult to coat and adhere solid fine particles to the side surface of the blade, which rotates 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, an efficient and good method is to use a liquid, dissolve the fine particles in the liquid to form a suspension, and then apply the fine particles to 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 microparticles into a liquid, the viscosity increases and the surface tension increases, making it possible to form a gel. Liquid can enter between the particles and increase surface tension.

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。 By dissolving the fine particles in the liquid in this way, unlike the case where only the liquid is applied to the blade, it becomes possible to have the liquid act reliably on the blade surface as a viscous liquid with high surface tension.

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 for applying a liquid containing fine particles to the blade surface, for example, a fine particle supply mechanism shown in FIGS. 24 and 25 can be preferably employed. As shown in the figure, the blade 26 is surrounded by a flange cover 100 fixed to the spindle 28 (see FIG. 1), and a liquid supply pipe as a liquid supply means is attached to the flange cover 100. 102, and a capillary structure member 104 that receives a liquid containing particles from the liquid supply pipe 102 and transfers the supplied liquid containing particles to both side surfaces of the blade 26 by capillary action. is installed.

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, a brush-like member, a brush-like member, or a foam member is used. That is, a structural member is used in which small spaces are continuously present in the voids. As shown in FIG. 25, the capillary structure member 104 is slightly bent between the lower end of the liquid supply tube 102 and the circumferential side of the blade 26, and the capillary structure member 104 is bent from both sides so that its tip is along the rotational direction of the blade 26. It is in contact with both peripheral sides of 26. The capillary structure member 104 is formed to have a required width in order to uniformly apply the liquid containing fine particles to the circumferential 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 is provided at the lower end of the liquid supply pipe 102 to guide the tip of the capillary structure member 104 to the circumferential side of the blade 26. As the constituent material of the brush-like member, brush-like member, etc. as the capillary structure member 104, for example, a soft linear member such as a wire made of polyester material or cotton fiber can also be suitably used. If a soft linear member is used, the side surface of the blade 26 will not be excessively damaged even if it comes into contact with the side surface of the blade 26 rotating at high speed.

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 if the capillary structure member 104 uses such a soft linear member, the capillary structure can be formed by guiding the tip of the capillary structure member 104 to the circumferential side of the blade 26 with the guide member 108 made of a rigid material. A blade that rotates at high speed by being able to guide the tip of the capillary structure member 104 made of a soft linear member into contact with the blade 26 without being affected by the gravity of the liquid existing in the gap within the member 104. It becomes possible to reliably supply the liquid containing fine particles to the circumferential side 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 the liquid containing fine particles to the side surface of the blade. This allows the blade to touch the capillary structure to which the liquid is to be applied, and uses the interfacial tension between the liquid and the solid to carry the fine particles contained in the liquid to the side surface of the workpiece. I can do it.

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 onto a blade rotating at high speed, the liquid is blown away on the blade, and as a result, particles cannot be effectively applied to the blade. By applying the powder to the blade, it is possible to efficiently supply the particles along the side 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 a blade, the liquid adheres to the recessed portions of the blade surface due to the interfacial tension of the liquid. Since the blade rotates vertically and at high speed, some of the liquid adhering to the blade dries, and the heat generated by polishing by the fine particles can be removed by heat of vaporization. Thereby, polishing can be performed without generating excessive heat even during 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。 Just apply it to the blade, and there is no need to cool the workpiece by pouring water on it. In some cases, it is possible to dry workpieces by applying only 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 becomes possible to proceed with physical polishing processing by rolling of fine particles more efficiently.

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。 In addition, when the particles escape from the recess, they are sandwiched and rolled between the edge of the recess formed by the diamond particles below and the workpiece, ensuring that the particles rolling into the workpiece do not cut into the workpiece. It is possible to reliably polish the workpiece while giving the same amount of polish.

<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>
Another example (second example) of a method for supplying fine particles is to apply gel-like fine particles in advance to a portion of the workpiece where the blade advances.

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, highly concentrated fine particles are suspended in a small amount of water in advance and attached in a thin line to the area where the blade moves. As a method of adhesion, it may be applied by extruding with something like a syringe.

<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。
<3rd example>
As yet another example (third example) of the method of supplying fine particles, by pasting a thin sheet coated with particles onto a workpiece and cutting the thin sheet, the fine particles on the sheet are naturally drawn in and fed. There is a method in which fine particles are applied 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 to a thin sheet. Attach it to 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 of a substrate, it is processed together with a thin sheet attached to the surface, and by processing the substrate while processing the thin sheet, the fine particles applied to the thin sheet are processed. While adhering to the blade surface, fine particles are naturally supplied to the blade surface, and it becomes possible to process the substrate while involving the fine particles attached 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多結晶ダイヤモンド(PCD)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 this embodiment is made of polycrystalline diamond (PCD) formed by sintering diamond abrasive grains in order to process the workpiece W in a ductile mode, but In order to stably and accurately cut workpieces made of materials in the ductile mode without causing cracks or fractures, the surface (outer edge) of polycrystalline diamond must be A continuous cutting edge must be formed along the Therefore, it is desirable to process the blade 26 at all times, regularly, or irregularly using a blade processing device that will be 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。いずれの実施形態に係るブレード加工装置も、ブレードの外周端部の形状を整えるツルーイングと、ブレードの外周端部の表面を微小に荒らすことにより切れ刃を形成(目立て)するドレッシングとの両方を同時に行うことができるため、ブレード加工を効率に行うことができる。 Hereinafter, specific configuration examples (first to fourth embodiments) of the blade processing apparatus according to the present invention will be described. The blade processing device according to any of the embodiments simultaneously performs both truing, which adjusts the shape of the outer peripheral end of the blade, and dressing, which forms a cutting edge by slightly roughening the surface of the outer peripheral end of the blade. Therefore, blade processing can be performed efficiently.

<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を構成する円盤状の多結晶ダイヤモンド26aを回転させながら、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の外周端部の形状を整えながら、その表面に切れ刃を生成する。
<First embodiment>
FIG. 26 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the blade processing device according to the first embodiment. As shown in FIG. 26, the blade processing device 200A according to the first embodiment includes a blade processing section 202 that processes the blade 26. As shown in FIG. This blade processing section 202 is an example of a cutting edge generating means, and while rotating the disc-shaped polycrystalline diamond 26a that constitutes the blade 26, the grain boundary portion of the surface (outer peripheral end) of the polycrystalline diamond 26a is cut. By selectively removing the polycrystalline diamond 26a by electrical discharge machining, a cutting edge is generated on the surface of the polycrystalline diamond 26a while adjusting the shape of the outer peripheral end thereof.

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、円盤状の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、円盤状の多結晶ダイヤモンド26aをその円周の中心回りに回転させる回転駆動機構(不図示)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。
Specifically, the blade machining section 202 applies a voltage between a machining electrode 204 disposed facing the polycrystalline diamond 26a and the disc-shaped polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204 to generate electrical discharge. A power supply unit 206 (voltage application means) that generates a voltage, a nozzle 208 (processing liquid supply means) that injects and supplies machining fluid between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204, and a disc-shaped polycrystalline diamond 26a. The blade processing section 202 includes a rotation drive mechanism (not shown) that rotates the blade around the center of its circumference, and a control section (not shown) that controls each part of the blade processing section 202.

ノズル208は多結晶ダイヤモンド26aの回転方向上流に設けられる。多結晶ダイヤモンド26aを回転させつつ、ノズル208から加工液を供給することにより、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間の放電ギャップを流体潤滑状態にする。多結晶ダイヤモンド26aを回転させる回転数としては、例えば、8000rpm(rotation per minute)が挙げられる。 Nozzle 208 is provided upstream of polycrystalline diamond 26a in the rotational direction. By supplying machining liquid from the nozzle 208 while rotating the polycrystalline diamond 26a, the discharge gap between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204 is brought into a state of fluid lubrication. The rotation speed for rotating the polycrystalline diamond 26a is, for example, 8000 rpm (rotation per minute).

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 machining liquid, a nearly non-conductive liquid with high resistivity is preferably used, and for example, ultrapure water is suitable. When electrical discharge machining is performed, the polycrystalline diamond 26a that is the workpiece is also in a state close to a nonconductor, and a large electric field concentration occurs in some conductive grain boundary areas (sintering aid). . As a result, combined with the electric field concentration effect, the grain boundary portions of the polycrystalline diamond 26a are selectively melted by electrical discharge machining, contributing to the formation of cutting edges. In particular, when ultrapure water is used as the machining fluid, the machining speed is higher and the electrode wear rate is lower than when oil is used, and the polycrystalline diamond 26a can be electrically discharged with relatively high efficiency.

ここで、加工液として放電油を使用した場合、ダイヤモンド砥粒の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26aからさらに脱離しやすくなるため、結晶粒界のみならず、ダイヤモンド砥粒自体も大きく脱離してしまう。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。しかし、加工液として放電油を使用した場合、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の外周端部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 machining fluid, some of the diamond abrasive grains turn into pyrolytic carbon and become more easily detached from the polycrystalline diamond 26a. It also leaves a lot to be desired. An object of the present invention is to efficiently perform ductile mode machining by forming cutting edges that are approximately equally spaced. However, when discharge oil is used as a machining fluid, the diamond abrasive grains themselves sometimes become detached to a large extent, inhibiting the formation of equally spaced cutting edges, or even causing the outer peripheral edge of the polycrystalline diamond to become flat. , a 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 discharge oil is used, it becomes a contaminant, especially for semiconductor workpieces and workpiece materials for electronic components, and changes the characteristics of the materials. In particular, when processing semiconductor materials and electronic component materials, organic components such as discharge oil are difficult to remove even if they adhere to the surface, and organic components and carbon can penetrate inside and affect material properties. I'll end up changing it.

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, when considering the cleanliness of the workpiece surface, it is not possible to use electrical discharge oil as it is, and this becomes a major impediment when applied to electrical discharge machining for the purpose of regenerating the cutting edge of polycrystalline diamond in the present invention. .

加工電極204は多結晶ダイヤモンド26aの外周端部との間に隙間をあけて、該外周端部に対向して配置される。加工電極204は、平面電極であり、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の平面形状については、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 facing the outer circumferential end of the polycrystalline diamond 26a with a gap therebetween. The processing electrode 204 is a planar electrode, and is composed of a band-shaped electrode, a disc-shaped electrode, a wire electrode, or the like. For example, in the case where the processing electrode 204 is configured with a wire electrode, the wire electrode is fed out from a wire supply section (not shown) and wound up in a wire collection section, and the wire electrode is moved between them. Electric discharge machining is performed with the wire electrode facing the polycrystalline diamond 26a that is the workpiece. Note that the planar shape of the machining electrode 204 is not particularly limited as long as it can generate electric discharge between it and 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。 Furthermore, it is preferable that the processing electrode 204 is made of a metal electrode or an electrode material (for example, carbon, etc.) that dissolves into the processing liquid and becomes metal ions. As mentioned above, a non-conductive liquid is used as the machining fluid, but in order to further promote localized electrical discharge machining due to electric field concentration, the electrode material of the machining electrode 204 should be replaced with a non-conductive material on the other side (in this example, polycrystalline diamond). In order to attach the electrode material, it is desirable to ionize it, and when it is ionized, it dissolves in a small amount into the processing fluid and becomes attached to the polycrystalline diamond on the other side. 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。印加する電圧として、例えば、100Vが挙げられるが、当然ながら、放電ギャップの大きさ、加工液の種類及び濃度などに応じて適宜変更することが可能である。 The distance between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204, that is, the discharge gap (distance between the electrodes), is required to be several μm to several tens of μm in order to generate 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. The voltage to be applied is, for example, 100V, but of course it can be changed as appropriate depending on the size of the discharge gap, the type and concentration of the machining fluid, etc.

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 provide a discharge gap adjustment means for changing the relative distance between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204. The discharge gap adjusting means has an 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 using the electrode moving means. The electrode moving means includes, for example, a drive device such as a piezoelectric element, a linear motor, or a motor. Note that instead 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 embodiment including the discharge gap adjustment means, the discharge gap can be maintained in an appropriate state, and stable discharge machining can be performed. In addition, although the machining electrode 204 may wear out (wear) due to electrical discharge machining, the discharge gap can be adjusted according to the degree of wear of the machining electrode 204, which improves the machining accuracy of electrical discharge machining. becomes possible. Further, the number of times the processing electrode 204 is replaced can be reduced, and the work and costs associated with replacing the processing electrode 204 can be reduced, and work efficiency can be improved.

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。 Further, in the embodiment including the discharge gap adjustment means, it is more preferable that the embodiment includes a discharge gap detection means for detecting the discharge gap. In this case, the discharge gap adjustment means predetermines the discharge gap by changing the relative distance between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204 based on the discharge gap detected by the discharge gap detection means. Adjust to match the set value. As a result, the discharge gap can be automatically adjusted according to the degree of wear (wear and tear) of the machining electrode 204 that occurs during electric discharge machining, thereby increasing machining accuracy and stabilizing electric discharge machining. 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 the discharge gap detection means, for example, there is a mode in which it is constituted by an inter-electrode voltage detection means that detects an inter-electrode voltage generated between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204. In this case, the discharge gap adjustment means changes the relative distance between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204 based on the inter-electrode voltage detected by the discharge gap detection means (inter-electrode voltage detection means). Note that the discharge gap detection means is not limited to the above-mentioned embodiment, and various methods such as optical, magnetic, and electrical methods can be adopted, for example.

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。 In addition, in the blade machining apparatus 200A of the present embodiment, electric discharge machining is performed while rotating the blade 26, so that the machining electrode 204 may be worn out and a portion of the machining electrode 204 may be locally unevenly worn. In this case, as described above, it is preferable to automatically adjust the discharge gap using the discharge gap adjustment means and the discharge gap detection means, but instead of or in addition to this embodiment, the following embodiment may be 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, the electric discharge machining is interrupted and the blade 26 is brought into contact with the surface of the machining electrode 204 while rotating and moving the blade 26 relative to the machining electrode 204. By doing so, the surface of the processing electrode 204 is processed. Thereby, the surface of the processing electrode 204 can be corrected and uneven wear of the processing electrode 204 can be eliminated. According to this aspect, the machining electrode 204 worn out due to electric discharge machining can be regenerated, so that the number of times the machining electrode 204 is replaced can be reduced, and the number of times the machining electrode 204 is replaced can be reduced. Work and costs can be reduced, and work efficiency can be increased.

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 section 206 has one electrode terminal connected to the polycrystalline diamond 26a and the other electrode terminal connected to the processing electrode 204, and applies a pulse voltage between the polycrystalline diamond 26a and the processing electrode 204. As for the polarity during electric discharge machining, it is preferable that the polycrystalline diamond 26a side is an anode and the machining electrode 204 side is a cathode. Note that 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 the electrode is set so as to generate electric discharge between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204. It is set appropriately depending on the material, the distance between the electrodes, the type and supply amount of the machining fluid, etc.

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, it is preferable that the power supply section 206 applies a bipolar pulse voltage or an alternating current voltage in which the polarity between the polycrystalline diamond 26a and the processing electrode 204 is alternately reversed. According to this embodiment, the electrodes on the polycrystalline diamond 26a are machined by electrical discharge machining the grain boundary portions on the surface of the polycrystalline diamond 26a while alternately reversing the polarity between the polycrystalline diamond 26a and the processing electrode 204. The material is repeatedly attached and detached, allowing efficient and local electrical discharge machining.

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 (electrical discharge machining position) before, during or after machining the workpiece W, the blade 26 is rotated while being rotationally driven. While supplying 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 electrical discharge. This causes an electric field to concentrate on the grain boundary portion of the surface (outer peripheral end) of the polycrystalline diamond 26a, causing an erosion action, and the eroded portion acts as a cutting edge. As a result, continuous cutting edges can be generated along the circumferential direction on the surface of the polycrystalline diamond 26a. After that, when processing the workpiece W, the blade 26 is moved to its original position (workpiece processing position), and the blade 26 is rotationally driven to process 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ブレード26の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、表面には常に新しい切れ刃が生成された状態で、且つ、常に整った形状を持つ多結晶ダイヤモンドをブレード26として用いてワーク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 addition, in this embodiment, as an example, a mode is shown in which the electric discharge machining of the blade 26 is performed offline before, during or after machining the workpiece W, but the present invention is not limited to this. A mode in which electrical discharge machining is performed can also be preferably adopted. According to this aspect, the workpiece W is machined using polycrystalline diamond as the blade 26, with new cutting edges always being generated on the surface and always having a regular shape, thereby improving the processing efficiency and processing. Accuracy can be improved.

続いて、ブレード加工装置200Aによる多結晶ダイヤモンド26aの形状修正(ツルーイング)のメカニズムについて説明する。 Next, the mechanism of shape modification (truing) of the polycrystalline diamond 26a by the blade processing device 200A will be explained.

ブレード加工装置200Aにおいて、円盤状の多結晶ダイヤモンド26aをその円周の中心回りに回転させつつ、多結晶ダイヤモンド26aの回転方向上流に設けられたノズル208から加工液を供給し、多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との間の放電ギャップを流体潤滑状態にする。この状態で電源部206により放電ギャップに電圧が印加されると、放電が発生する。多結晶ダイヤモンド26aの真円度が低い場合、多結晶ダイヤモンド26aを回転させている間に放電ギャップが変動する。つまり、多結晶ダイヤモンド26aが局所的に加工電極204に向って突出している部分では放電ギャップが狭くなる。そのため、その突出している部分と加工電極204との間に他の部分よりも強い電界が生じ、その突出している部分が放電加工により選択的に除去される。多結晶ダイヤモンド26aを回転させている間この選択的除去が多結晶ダイヤモンド26aの全周にわたって行われる結果、放電ギャップが一定になるように多結晶ダイヤモンド26aの外周端部の形状が整えられる。よって、真円度が高くなるように円盤状の多結晶ダイヤモンド26aがツルーイングされる。 In the blade processing device 200A, while rotating the disc-shaped polycrystalline diamond 26a around the center of its circumference, machining liquid is supplied from a nozzle 208 provided upstream in the rotation direction of the polycrystalline diamond 26a, and the polycrystalline diamond 26a is The discharge gap between the electrode 204 and the machining electrode 204 is brought into a state of fluid lubrication. When a voltage is applied to the discharge gap by the power supply section 206 in this state, discharge occurs. If the roundness of the polycrystalline diamond 26a is low, the discharge gap fluctuates while the polycrystalline diamond 26a is rotated. In other words, the discharge gap becomes narrower in the portion where the polycrystalline diamond 26a locally protrudes toward the machining electrode 204. Therefore, a stronger electric field is generated between the protruding portion and the machining electrode 204 than other portions, and the protruding portion is selectively removed by electrical discharge machining. This selective removal is performed over the entire circumference of the polycrystalline diamond 26a while the polycrystalline diamond 26a is being rotated, so that the shape of the outer peripheral end of the polycrystalline diamond 26a is adjusted so that the discharge gap is constant. Therefore, the disc-shaped polycrystalline diamond 26a is trued so that its roundness is high.

次に、ブレード加工装置200Aによる切れ刃形成(ドレッシング)のメカニズムについて説明する。 Next, the mechanism of cutting edge formation (dressing) by the blade processing device 200A will be explained.

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 for subjecting synthetic diamond to electrical discharge machining, such as that disclosed in Japanese Patent No. 4,451,155.

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 that is the object of 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 positions of the grain boundaries are determined by the degree of crystal growth, and the size and spacing of the grain boundaries cannot be arbitrarily adjusted. Crystallinity changes greatly depending on the state. If such grain boundaries cannot be uniquely set, the cutting edge formation which is the objective of the present invention will not be achieved.

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、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 case of the present invention, electrical discharge machining is used to form cutting edges on the surface of polycrystalline diamond. In addition, the cutting edges use grain boundary portions that are present at regular intervals in order to set a constant cutting depth for each cutting edge. In polycrystalline diamond, diamond abrasive grains are densely spread within the space. For example, it is usually desirable that the content of diamond abrasive grains in polycrystalline diamond be 80 vol% or more. Further, in order for the diamond abrasive grains to bond with each other, the content of the diamond abrasive grains must be at least 70 vol% or more.

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 out in this manner, the grain boundaries formed between the diamond abrasive grains are automatically formed at equal intervals. The grain boundaries formed at equal intervals correspond to cutting edge portions, and equally spaced cutting edges are formed for each crystal grain (diamond abrasive grain). With equally spaced cutting edges, the cutting depth of each cutting edge is automatically set within a certain range, ensuring a stable and predetermined depth of cut and preventing fatal cracks in the workpiece. It won't cut like that.

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 grain boundary portion of polycrystalline diamond as a cutting edge, it is important to erode the grain boundary portion relatively deeply compared to the crystal grain portion (diamond abrasive grains). Although the intragranular portion of the crystal grain is a single crystal, the grain boundary portion is discontinuous even if a portion thereof is crystallized, and therefore has poor strength and is easily selectively eroded. By causing an electric field to concentrate on the grain boundaries, the material is selectively eroded and used as a continuous cutting edge assembly with the grain boundaries as cutting edges.

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, it is important to use polycrystalline diamond, which is obtained by sintering diamond abrasive grains at high temperature and pressure. As a result, grain boundary portions are selectively removed by electrical discharge machining, and a continuous cutting edge assembly is formed by erosion along the grain boundaries.

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。 Further, in order to form 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 needs to be a closed loop. If the loop is not closed and breaks midway, the cutting edge that comes after the break will cause a fatal cut. If a closed-loop cutting edge is formed and the cutting edge is rotated on its own axis, the cutting edges at constant intervals will act on the cutting edge infinitely, and each cutting edge will be able to constantly perform machining within a certain cutting depth 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。 The mechanism by which one cutting edge becomes smaller than the critical cutting depth when the cutting edges are spaced at regular intervals has already been explained, and the explanation will be 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 a dopant is used in conductive diamond formed by the CVD method, there is a problem that electric field concentration is difficult to occur only at the grain boundaries, and cutting edge formation based on the grain boundaries is difficult to proceed. . This does not necessarily mean that it is not suitable to include a dopant, but in order to perform electrical discharge machining by clearly separating the grain boundary portion from the crystal grain portion, the diamond abrasive grain itself must be a dielectric material. The fact that some electrical conductivity remains in the grain boundary portion contributes to selective erosion of the grain boundary portion, which is desirable for forming 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。
・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。
Based on the above, the requirements required of the blade in order to form a continuous cutting edge assembly are listed below. However, the desirable parts are not mandatory requirements.
・Polycrystalline diamond is preferably composed of a sintered body in which diamond abrasive grains are densely spread. It is necessary that the abrasive grains occupy at least 70 vol% or more of the volume.
- As a sintering aid for polycrystalline diamond, it is preferable to use a conductive sintering aid.
- When a conductive sintering aid is used, an electric field concentrates in the grain boundary area where the concentration is particularly high, causing selective consumption and contributing to the formation of cutting edges due to erosion.
・Polycrystalline diamond should not contain too many dopants. In some cases, dopants obscure the boundaries between grain boundaries and grain portions.
・The cutting edge formed at the outer peripheral end of the blade must be a closed loop. In the case of a disc-shaped blade, as the blade rotates, the cutting edges at regular intervals work continuously, and machining progresses stably with a cutting depth within a certain range.
・It is desirable that the blade is disc-shaped and has an integral structure. The uniformity of the base material is important in forming cutting edges at regular intervals, and it is desirable that the base material be a single piece over the entire outer circumference.

最後に、ブレード加工装置200Aにおける安定した放電加工特性について説明する。 Finally, stable electric discharge machining characteristics in the blade machining apparatus 200A will be explained.

ブレード加工装置200Aでは多結晶ダイヤモンド26aのツルーイング及びドレッシングの両方を同時に行うことができるため、効率的にブレード加工を行うことができる。加えて、以下の様々な理由により、ブレード加工装置200Aにおいては放電加工自体も安定して行うことができるため、この点も効率的なブレード加工に寄与する。 Since the blade processing apparatus 200A can perform both truing and dressing of the polycrystalline diamond 26a at the same time, the blade processing can be performed efficiently. In addition, for the following various reasons, the blade machining apparatus 200A can stably perform electrical discharge machining itself, which also contributes to efficient blade machining.

(理由1)ブレード加工装置200Aでは円盤状の多結晶ダイヤモンド26aを回転させつつ加工する結果、放電ギャップが一定になるように多結晶ダイヤモンド26aの外周端部の形状が整えられる。放電ギャップが一定になることにより、放電ギャップに生じる電界も安定するため、放電加工を安定して行うことができる。 (Reason 1) As a result of processing the disc-shaped polycrystalline diamond 26a while rotating it in the blade processing device 200A, the shape of the outer peripheral end of the polycrystalline diamond 26a is adjusted so that the discharge gap becomes constant. By keeping the discharge gap constant, the electric field generated in the discharge gap is also stabilized, so that electric discharge machining can be performed stably.

(理由2)また、ブレード加工装置200Aでは、多結晶ダイヤモンド26aの回転方向上流から供給される加工液によって放電ギャップがおおむね流体潤滑状態になっており、多結晶ダイヤモンド26aの回転によって加工液の動圧が放電ギャップに生じている。そのため、多結晶ダイヤモンド26aの回転等の機械振動により、放電ギャップが多少変動するような力が加えられても、加工液の動圧が放電ギャップを一定に保つように作用する。また、加工液の動圧は、機械振動によって多結晶ダイヤモンド26aが大振幅且つ高周波数で揺れ動くことを抑制するようにも作用する。その結果、多結晶ダイヤモンド26aがほとんど静止状態に近い状態になる。したがって、多結晶ダイヤモンド26aの回転中であっても、放電加工を安定して行うことができる。 (Reason 2) Furthermore, in the blade machining device 200A, the discharge gap is generally in a fluid lubrication state due to the machining fluid supplied from upstream in the rotational direction of the polycrystalline diamond 26a, and the machining fluid moves due to the rotation of the polycrystalline diamond 26a. pressure is occurring in the discharge gap. Therefore, even if a force that causes the discharge gap to fluctuate somewhat is applied due to mechanical vibrations such as rotation of the polycrystalline diamond 26a, the dynamic pressure of the machining fluid acts to keep the discharge gap constant. The dynamic pressure of the machining fluid also acts to suppress the swinging of the polycrystalline diamond 26a with large amplitude and high frequency due to mechanical vibration. As a result, the polycrystalline diamond 26a becomes almost stationary. Therefore, electrical discharge machining can be performed stably even while the polycrystalline diamond 26a is rotating.

(理由3)更に、ブレード加工装置200Aでは、円盤状の多結晶ダイヤモンド26aに対向して平面状の加工電極204が配置されるため、放電加工が行われる加工点は多結晶ダイヤモンド26aと加工電極204との接線上の1点となる。結晶ダイヤモンド26aの回転と、多結晶ダイヤモンド26aの回転方向上流から連続的に供給される新しい加工液とにより、放電加工後に生じる副生成物はスムーズに加工点から除去される。加工点への加工液の流入と流出は常に一定となり、供給される加工液が途中で滞留することはない。これにより、加工点が常に新しい加工液で潤滑状態に保たれた状態になるため、放電加工を安定して行うことができる。 (Reason 3) Furthermore, in the blade machining device 200A, the planar machining electrode 204 is placed opposite the disc-shaped polycrystalline diamond 26a, so the machining point where electrical discharge machining is performed is between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode. This is one point on the tangent to 204. By-products generated after electrical discharge machining are smoothly removed from the machining point by the rotation of the crystalline diamond 26a and the new machining fluid continuously supplied from upstream in the rotational direction of the polycrystalline diamond 26a. The flow of machining fluid into and out of the machining point is always constant, and the supplied machining fluid does not stagnate on the way. As a result, the machining point is always kept lubricated with fresh machining fluid, so electrical discharge machining can be performed stably.

(理由4)多結晶ダイヤモンドの場合、特に単結晶ダイヤモンドとは違い結晶方位は存在しない。多結晶ダイヤモンド27aの外周端部のどの部分も同じ機械強度及び同じ物性的特性を持ち、結晶方位によらず導電率などの物質的特性は均一であると言える。また、多結晶ダイヤモンド内にはダイヤモンド砥粒が砥粒同士が結合する程度に密に詰め込まれているため、多結晶ダイヤモンド26aにおけるダイヤモンド砥粒の分布は均一であり、多結晶ダイヤモンド26aの外周端部のどの部分でも、ダイヤモンド砥粒の存在確率はほぼ同じといえる。このように、ブレード加工装置200Aでは、加工対象となる多結晶ダイヤモンド26aの全体は均一な特性を有している。多結晶ダイヤモンド26aを回転させながらブレード加工装置200Aで加工する場合、回転中に多結晶ダイヤモンド26aの外周端部のうちのどの部分が加工点に位置しても材料的に変化がないため、放電ギャップにおける電界分布が一定となる。つまり、上記の理由1から理由3に説明したように放電加工が行われる加工点における外的な加工環境(放電ギャップの大きさ、潤滑状態等)が一定な状態であることに加え、加工対象となる多結晶ダイヤモンド26a自身も材料的に均一な状態であることも、安定した放電加工に資する。 (Reason 4) In the case of polycrystalline diamond, unlike single-crystal diamond, there is no crystal orientation. It can be said that all parts of the outer peripheral edge of the polycrystalline diamond 27a have the same mechanical strength and the same physical properties, and that the physical properties such as electrical conductivity are uniform regardless of the crystal orientation. Furthermore, since the diamond abrasive grains are packed so densely in the polycrystalline diamond that the abrasive grains are bonded to each other, the distribution of the diamond abrasive grains in the polycrystalline diamond 26a is uniform, and the outer peripheral edge of the polycrystalline diamond 26a is It can be said that the probability of the existence of diamond abrasive grains is almost the same in any part of the part. In this way, in the blade processing apparatus 200A, the entire polycrystalline diamond 26a to be processed has uniform characteristics. When processing the polycrystalline diamond 26a with the blade processing device 200A while rotating the polycrystalline diamond 26a, no matter which part of the outer circumferential edge of the polycrystalline diamond 26a is located at the processing point during the rotation, there is no change in the material, so there is no electrical discharge. The electric field distribution in the gap becomes constant. In other words, as explained in Reasons 1 to 3 above, in addition to the fact that the external machining environment (size of discharge gap, lubrication state, etc.) at the machining point where electrical discharge machining is performed is constant, The fact that the polycrystalline diamond 26a itself is also materially uniform also contributes to stable electrical discharge machining.

例えば、従来の電鋳ブレードの場合、ブレード内においてダイヤモンド砥粒は砥粒同士が結合するほど密な状態ではなく、ダイヤモンド砥粒が金属結合材の中に分散して存在している。そのため、場所によってブレードの導電率が変化する。このような電鋳ブレードを回転させながらブレード加工装置200Aで加工する場合、加工対象となる電鋳ブレードが材料的に均一な状態でないために放電ギャップにおける電界分布が安定せず、絶えず変化する。そのため、放電加工を安定して行うことができないという問題が生じる。 For example, in the case of a conventional electroformed blade, the diamond abrasive grains within the blade are not so dense that the abrasive grains are bonded to each other, but the diamond abrasive grains are dispersed within the metal bonding material. Therefore, the conductivity of the blade changes depending on its location. When processing such an electroformed blade with the blade processing apparatus 200A while rotating, the electric field distribution in the discharge gap is not stable and constantly changes because the material of the electroformed blade to be processed is not uniform. Therefore, a problem arises in that electrical discharge machining cannot be performed stably.

理由1から理由4で説明したように、ブレード加工装置200Aでは、加工点における外的な環境が均一であること及び加工対象となる多結晶ダイヤモンド26aの材質が均一であることにより、放電加工を安定して行うことができる。 As explained in Reasons 1 to 4, the blade machining device 200A performs electrical discharge machining because the external environment at the machining point is uniform and the material of the polycrystalline diamond 26a to be machined is uniform. It can be done stably.

まとめると、第1実施形態に係るブレード加工装置200Aによれば、以下のように、ブレードの外周端部の形状を整えるツルーイングと、ブレードの外周端部の表面に切れ刃を形成(目立て)するドレッシングとの両方を同時に行うことができるため、ブレード加工を効率に行うことができる。 In summary, according to the blade processing device 200A according to the first embodiment, truing is performed to adjust the shape of the outer peripheral end of the blade, and cutting edges are formed (sharpened) on the surface of the outer peripheral end of the blade, as described below. Since both dressing and dressing can be performed at the same time, blade processing can be performed efficiently.

(ツルーイング)
円盤状の多結晶ダイヤモンド26aの外周端部に平面状の加工電極を対向させ、多結晶ダイヤモンド26aをその円周の中心回りに回転させながら放電ギャップに電圧を印加することにより、放電ギャップが一定になるように多結晶ダイヤモンド26aの外周端部の形状が整えられる。その結果、多結晶ダイヤモンド26aの真円度、及び、円盤状の多結晶ダイヤモンド26aの中心と回転機構の回転中心との同軸性を向上させることができる。
(Truing)
A planar processing electrode is placed opposite the outer peripheral end of the disc-shaped polycrystalline diamond 26a, and a voltage is applied to the discharge gap while rotating the polycrystalline diamond 26a around the center of its circumference, so that the discharge gap is kept constant. The shape of the outer circumferential end of the polycrystalline diamond 26a is adjusted so that the shape of the polycrystalline diamond 26a becomes . As a result, the roundness of the polycrystalline diamond 26a and the coaxiality between the center of the disc-shaped polycrystalline diamond 26a and the rotation center of the rotation mechanism can be improved.

(ドレッシング)
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。ブレード加工装置200Aで加工されたブレード26を用いることにより、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。
(dressing)
By supplying machining liquid between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204 and applying a voltage between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204 to generate electric discharge, the surface of the polycrystalline diamond 26a is Since the electric field concentrates on the grain boundary portion (conductive auxiliary agent) and selectively removes it, a continuous cutting edge can be generated on the surface of the polycrystalline diamond 26a. By using the blade 26 processed by the blade processing device 200A, it is possible to stably and accurately cut a workpiece made of brittle material in a ductile mode without generating cracks or fractures. It becomes possible.

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。 Note that the polycrystalline diamond 26a constituting the blade 26 is not limited to diamond abrasive grains sintered using a conductive sintering aid (for example, nickel or cobalt); The blade processing apparatus 200A can also be applied to blades made of polycrystalline diamond that does not contain any additives. Even in this case, as in the case of applying it to the polycrystalline diamond 26a containing a conductive sintering aid, the electric field concentrates at the grain boundaries on the surface of the polycrystalline diamond and causes an erosion effect, so the polycrystalline diamond 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 showing a configuration example of a blade processing device according to the second embodiment. In addition, in FIG. 27, the same reference numerals are attached to the same components as those in the previous diagram.

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, a blade processing apparatus 200B according to the second embodiment includes a processing tank 210 that stores processing fluid. An electrode holding section 212 is provided inside the processing tank 210, and the counter electrode 204 is held on the upper surface of the electrode holding section 212. Although the method for holding the counter electrode 204 is not particularly limited, the counter electrode 204 is held on the upper surface of the electrode holding portion 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。 The blade 26 is attached to the spindle shaft 46 of the spindle 28 via the hub flange 48 as described above (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 side closer to the blade than the insulating layer 212), and the power supply brush 214 is connected to an anode terminal of a power supply section (not shown). On the other hand, a power supply terminal 216 is in contact with the side surface of the processing electrode 204, and the power supply terminal 216 is connected to a cathode terminal of a power supply section (not shown). Therefore, the polycrystalline diamond 26a constituting the blade 26 mounted on the spindle shaft 46 is set as an anode through the power supply brush 214, and the processing electrode 204 is set as a cathode through the power supply terminal 216. Note that, similarly to the first embodiment described above, it is preferable that the power supply section applies a bipolar pulse voltage or an alternating current voltage whose polarity is alternately reversed between the polycrystalline diamond 26a and the processing electrode 204.

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。 Further, the blade machining device 200B includes a servo mechanism 218 (discharge gap adjustment 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 by moving the machining electrode 204 relative to the blade 26 so that desired discharge machining is performed during blade machining. As a method for moving the processing electrode 204 relative to the blade 26, for example, only the processing electrode 204 may be moved within the processing tank 210 without changing the position of the processing tank 210, or the processing electrode 204 may be moved relative to the processing tank 210. The processing electrode 204 may be moved integrally with the processing bath 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 processing electrode 204 may be moved respectively.

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。 Further, the blade processing device 200B includes a nozzle 204 that supplies processing fluid into the processing tank 210. The nozzle 204 opens at a position near the machined part between the polycrystalline diamond 26a and the machined electrode 204, and locally supplies machining liquid to the machined part during electrical discharge machining. This makes it possible to create a flow of machining fluid in the machining area between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204, making it possible to perform electrical discharge machining without being affected by impurities generated by electrical 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 device 200B according to the second embodiment, electrical discharge machining is performed while rotating the blade 26 and immersing the tip portion (outer peripheral end portion) of the blade 26 in the machining fluid stored in the machining tank 210. Therefore, a cutting edge can be efficiently generated on 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 showing a configuration example of a blade processing device according to the third embodiment. In addition, in FIG. 28, the same reference numerals are given to the same components as those in the previous diagram.

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 processing device 200C according to the third embodiment has a built-in function as a dicing device, and includes a workpiece processing section 302 that processes the workpiece W and a blade processing section 302 that processes the blade 26. 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 section 302 has basically the same configuration as the processing section 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 setting a predetermined cut into the workpiece W and then sliding it. By appropriately selecting the rotational speed of the blade 26 and the relative feed rate of the blade 26, one cutting edge is not set to a depth greater than a predetermined cutting depth, 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 processing section 304 is arranged at a position adjacent to the workpiece processing section 302. The blade 26 is configured to be movable between the workpiece processing section 302 and the blade processing section 304 by a spindle moving mechanism (not shown) while being attached to the tip of the spindle 28 . Note that FIG. 28 shows, as a preferred embodiment, a configuration in which the workpiece processing section 302 and the blade processing section 304 are arranged side by side in order from the upstream side along the relative movement direction of the blade 26 with respect to the workpiece W (left direction in the figure). However, the present invention is not limited thereto, and, for example, the workpiece processing section 302 and the blade processing section 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 section 304 has basically the same configuration as the blade processing device 200A according to the first embodiment, and includes a processing electrode 204, a power supply section 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 arranged to face the polycrystalline diamond 26a forming the blade 26 when the blade 26 is moved to the blade processing section 304. Note that the processing electrode 204 is connected to a 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 26a and the processing electrode 204 to generate electric discharge. In FIG. 28, as an example, the power supply unit 206 is configured with a DC power supply, the polycrystalline diamond 26a side is an anode, and the processing electrode 204 side is a cathode. It is also preferable that the section 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 injects and supplies machining liquid between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204, and as in the first embodiment described above, it is preferable that ultrapure water is used as the machining liquid. be.

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(あるいは交流電圧)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 section 302 to the blade processing section 304, the blade 26 is configured while being rotationally driven in the blade processing section 304. While supplying machining fluid between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204, a pulse voltage (or alternating current voltage) is applied between the polycrystalline diamond 26a and the machining electrode 204 to generate electric discharge. As a result, cutting edges are formed at the grain boundaries on the surface (outer peripheral end) of the blade 26, and cutting edges are generated and regenerated at approximately equal intervals for each densely spread diamond abrasive grain.

<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 showing a configuration example of a blade processing device according to the fourth embodiment. In addition, in FIG. 29, the same reference numerals are given to the same components as those in the previously shown figures.

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 processing device 200D according to the fourth embodiment has a built-in function as a dicing device, similar to the third embodiment described above, and in particular, in this embodiment, the blade processing device 200D has a built-in function as a dicing device. The section 302 and the blade processing section 304 have an integrated configuration.

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。 Specifically, the blade processing device 200D 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。 A machining electrode 204 is attached to the inside of the blade cover 316 (blade facing surface), and is arranged to face the blade 26 with a gap therebetween.

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。 Furthermore, a nozzle 208 for supplying machining fluid between the blade 26 and the machining electrode 204 is provided 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 processing apparatus 200D according to the fourth embodiment, when the blade 26 moves relative to the workpiece W when processing the workpiece W, the processing electrode 204 attached inside the blade cover 316 is kept constant with the blade 26. It moves together with the blade 26 while maintaining the interval (discharge gap). Thereby, the surface (outer peripheral end) of the polycrystalline diamond 26a constituting the blade 26 can be subjected to electrical discharge machining while processing the workpiece W. That is, it becomes possible to form the cutting edge of the blade tip and process the workpiece W at the same time, so that efficient machining 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, the 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, although some parts overlap with the above description.

(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)
Both the blade processing device 200C according to the third embodiment and the blade processing device 200D according to the fourth embodiment employ, as an example, a mode in which the blade side to be processed is used as an anode to promote elution and discharge from the blade surface. However, it is not limited to the mode in which a unipolar pulse voltage is applied, but also the mode in which a bipolar pulse voltage or an alternating current voltage is applied. According to such an embodiment, the process of attaching metal ions to the blade surface and the process of desorbing metal ions proceed alternately, thereby efficiently forming a cutting edge by discharging the grain boundary portion of the surface of polycrystalline diamond, or forming a single metal ion. Cutting edges are formed by partial electrolytic elution. In particular, since the electric field is concentrated at the grain boundaries, adhesion progresses selectively at the grain boundaries compared to other areas, and desorption occurs selectively at the grain boundaries.

(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 for the configuration for attaching the blade to the spindle, it is desirable that the blade be insulated from the spindle. There are several possible ways to insulate the spindle and the blade. For example, there is a method in which the blade is formed using a coaxial grindstone, the shaft portion is made of ceramics, 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。 Another method is to insulate the flange for fixing the blade from the blade surface. For example, this method involves alumite treatment of the end surface that supports the blade to eliminate electrical conduction. Note that power may be supplied to the blade by, for example, bringing a simple brush 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 same spindle)
It is desirable that the workpiece machining part and the blade machining part (cutting edge generation/cutting edge regeneration) be performed with the blades being attached to the same spindle. The blade processing apparatus 200C according to the third embodiment and the blade processing apparatus 200D according to the fourth embodiment are both attached to the same spindle 28. If a blade is attached to one spindle for blade processing and then attached to another spindle to process a workpiece, there will almost always be an installation error. As an installation error, for example, if the coaxiality is misaligned, the cutting edge at the tip of the blade will not act on the workpiece at the set cutting edge interval. Since uneven contact occurs depending on the amount of axis misalignment, ductile mode machining, in which all equally spaced cutting edges work stably, cannot be achieved in principle. Cracks occur on the workpiece surface due to the intermittent action of the cutting edge. In addition, there is a considerable problem of runout. In particular, in the case of thin blades, it is important to have the tip of the blade act in a straight line so that the cutting edges are spaced at regular intervals, but if the blade has a certain amount of runout, it will not work in a straight line and will be slightly Since the cutting edges meander, in principle, the cutting edges at regular intervals no longer work constantly, and as a result, ductile mode machining does not proceed. When performing blade machining with the blade machining apparatus 200C according to the third embodiment or the blade machining apparatus 200D according to the fourth embodiment, electric discharge machining is performed by acting on the counter electrode while rotating the blade. Even if there is coaxiality or runout, it is slightly corrected during the cutting edge formation process, improving both coaxiality and runout accuracy. 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 sliding due to constant cutting depth)
In the blade processing apparatus 200C according to the third embodiment and the blade processing apparatus 200D according to the fourth embodiment, the workpiece is processed by making a cut of a constant depth on the blade and sliding the workpiece to maintain the cut depth. This is desirable. As shown in the formula shown above, it becomes possible to set one cutting edge stably so that the depth of cut does not exceed a predetermined depth, and ductile mode machining becomes 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。
(Effects of environment and contamination)
Furthermore, when machining the tip of the blade using the same spindle, 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 processing semiconductor materials such as Si and electronic component materials such as SiC, GaN, and hard glass, the materials used as workpiece materials tend to dislike contamination. That is, if contaminants are present, they will adhere to the surface of the workpiece and penetrate 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 cutting oil is not used in semiconductors and electronic component materials due to 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。 Similar to cutting oil, discharge oil and the like often pose problems due to 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 forming sharp cutting edge)
During electrical discharge machining, electrical discharge oil generates pyrolytic carbon. If this pyrolyzable carbon adheres to the workpiece surface, the workpiece surface will be completely contaminated with carbon. In addition to adhesion of pyrolytic carbon, the heat of electrical discharge machining promotes graphitization of the diamond surface. As a result, the abrasive grains themselves, rather than the grain boundaries, are eroded, and it may become impossible to form sharp cutting edges.

(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 processing fluid)
It is desirable to use pure water as the machining fluid (discharge fluid). Pure water is a nonconducting liquid, and the blade to be machined is also made of polycrystalline diamond, a material close to a nonconductor. In such a configuration, an extremely large electric field concentration occurs particularly at the grain boundary portion, and only the cutting edge portion is selectively processed due to erosion. This makes it 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。
(Effects of using running water)
In addition, as the processing liquid, it is desirable to use running water in order to exert the effect as a continuous nonconducting liquid. This is because it is necessary to constantly maintain a stable insulation state as a discharge environment. In addition, in order to avoid reusing the liquid once used, it is desirable to make it flow in one pass, for example, at an angle along a slightly 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)
Furthermore, it is desirable to use pure water as the machining fluid and to stabilize the environment by flowing water thereon, while the counter electrode is preferably a metal electrode. Normally, when processing with pure water, the pure water part does not conduct electricity if it is a nonconductor, but this can occur locally by using some metal electrodes. That is, a portion of the electrode material dissolves into the pure water to form an electrical path, and as a result, a portion of the electrode material adheres to the surface of the workpiece material, albeit in a very small amount. Next, the attached electrode material remains on the blade surface and is removed by electrical discharge machining. In particular, in order for the electrode material to adhere, the electrode material needs to be metal, and the metal ions move through the pure water and adhere to the opposing blade surfaces. The result of this adhesion is also clear from the analysis results 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 embodiments described above, the grain boundary portion on the surface of the polycrystalline diamond 26a is removed by electric discharge machining, but the present invention is not limited to this, and removal may be performed 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 will be 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, we will discuss the mechanism of electrolytic machining, when it is applied to a conventional electroformed blade (a blade using a metal binder made by electroforming) (comparative example) and when it is applied to polycrystalline diamond made by sintering diamond abrasive grains. This will be explained in detail while comparing 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 performing electrolytic processing 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 Figure 30, and oxidation on the surface of the electroformed blade is prevented. They proceed simultaneously, and electrolytic elution progresses sparsely overall. Furthermore, unlike a blade made of polycrystalline diamond, an electroformed blade does not have grain boundaries, and the bond material simply recedes and the next diamond abrasive grain comes out.

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。 To explain this mechanism in more detail, in an electroformed blade, the metal binder portion occupies a larger proportion than the diamond abrasive grains, and during elution, the binder portion slowly melts from the rich areas. Furthermore, since diamond abrasive grains are a nonconductor (dielectric material), no current flows near the diamond abrasive grains. Therefore, the binding material remains near the diamond abrasive grains and covers the tips of the diamond abrasive grains. On the other hand, where the distance between diamond abrasive grains is wide, the metal component that is the binder is rich, so this part is slowly eluted. As a result, the area around the diamond abrasive grains swells up and covers the edges of the diamond abrasive grains, while the space between the diamond abrasive grains elutes in an arched shape with large depressions. As a result, sharp cutting edges are less likely 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。 Furthermore, if such a metal material (binding material) is present on the surface, not only will no electric field be concentrated on the surface, but the electrolyte may be electrolyzed. When the electrolytic solution is electrolyzed, an oxide film covers the surface of the electroforming blade, so electrolytic elution becomes sparse and does not occur uniformly. Furthermore, not only is it impossible to form a sharp edge during the elution process, but by the time the edge is formed, the base of the diamond abrasive grains peels off and the diamond abrasive grains themselves immediately fall off.

また、結合材(すなわち、バインダー)が表面にある場合、表面に電界集中は起きにくい。例えば、特開平6-91437号公報には、ダイヤモンド砥粒をバインダーで固めた構造を有する研削工具が記載されている。特開平6-91437号公報の段落[0017]の記載によれば、こうした研削工具に対して放電加工を行う場合、放電加工部に近い導電バインダーに大きなエネルギーが加わって放電を起こし、この部分が溶融して除去される。このときの強い放電エネルギーの熱でダイヤモンド細粒も溶融する。そのとき、表面のダイヤモンド細粒が、バインダーとともに次々に溶融除去されることになる。 Furthermore, when a binding material (ie, binder) is present on the surface, electric field concentration is less likely to occur on the surface. For example, JP-A-6-91437 describes a grinding tool having a structure in which diamond abrasive grains are hardened with a binder. According to the description in paragraph [0017] of JP-A-6-91437, when electrical discharge machining is performed on such a grinding tool, a large amount of energy is applied to the conductive binder near the electrical discharge machining part, causing electrical discharge, and this part is damaged. It is melted and removed. At this time, the diamond fine particles are also melted by the heat of the strong discharge energy. At this time, the fine diamond particles on the surface are successively melted and removed together with the binder.

特に、放電加工部から一定の距離範囲にある切削/研削細粒が溶融除去されることによって、ドレッシングが行われ、ドレッシングされた刃先の表面は、切削/研削細粒の大きさには関係なく、放電加工部の面と平行な滑らかな平面となる。 In particular, dressing is performed by melting and removing cutting/grinding granules within a certain distance range from the electrical discharge machining part, and the dressed surface of the cutting edge is , it becomes a smooth plane parallel to the surface of the electrical discharge machining section.

ここで、本発明の場合、放電加工を実施した後に、滑らかな平面となってしまうと、本発明の目的である表面をドレッシングして切れ刃を再生することとは逆効果になり、特開平6-91437号公報に記載されたものは、本発明の阻害要因となるものである。 In the case of the present invention, if a smooth flat surface is obtained after electrical discharge machining, it will have the opposite effect to the purpose of the present invention, which is to dress the surface and regenerate the cutting edge. What is described in Publication No. 6-91437 is a factor that inhibits the present invention.

さらに、特開平6-91437号公報の場合、バインダーの熱による溶融がダイヤモンドの溶融も促すためと思料され、ダイヤモンド砥粒をバインダーで固めた構造の場合、すなわち、多結晶ダイヤモンドではない構造の場合、電界集中を起こして局所的に切れ刃を形成するような加工はできない。 Furthermore, in the case of JP-A-6-91437, it is thought that melting due to the heat of the binder also promotes melting of the diamond, and in the case of a structure in which diamond abrasive grains are hardened with a binder, that is, in a structure other than polycrystalline diamond. , machining that causes electric field concentration to locally form a cutting edge is not possible.

(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 applying diamond abrasive grains to sintered polycrystalline diamond)
Since the surface of polycrystalline diamond obtained by sintering diamond abrasive grains is diamond-rich, electric field concentration occurs in the sintering aid area. Polycrystalline diamond differs from metal-plated grinding wheels in that the diamond abrasive grains are bonded together, but even among the bonded diamond abrasive grains, there are parts that are rich in sintering aid and parts that are not. 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 polycrystalline diamond is electrolytically processed by electric field elution, the electric field is particularly concentrated in areas rich in sintering aids, as shown in FIG. For example, if Co (cobalt) or Ni (nickel) is used as a sintering aid, an electric field will be concentrated in the part of the diamond abrasive grain where the concentration of the tiny sintering aids Co or Ni is high. Parts are selectively eluted. As a result, penetration and erosion effects along grain boundaries become significant. Its penetrating and erosive action contributes to the formation of sharp cutting edges. In other words, when penetration and erosion occur, grain boundaries are highlighted in the form of deep fissures, and sharp cutting edges are formed. Elution occurs selectively from grain boundaries. Since the diamond abrasive grains are very close to each other, the diamond abrasive grains act deeply to erode the grain boundaries. This erosion effect greatly contributes to the formation of new cutting edges.

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。 Continuously forms sharp edges due to erosion without causing the diamond abrasive grains to fall off quickly. Furthermore, worn diamond abrasive grains on the surface of polycrystalline diamond fall off due to erosion of grain boundaries. Note that after the diamond abrasive grains fall off, the adjacent portions are also diamond abrasive grains, so the intervals between the diamond abrasive grains are still substantially uniform. Forming cutting edges at regular intervals is essential for 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 machining polycrystalline diamond, a mode in which a voltage is applied to alternately reverse the polarity between the polycrystalline diamond and the processing electrode (i.e., a mode in which an alternating electric field is applied), similar to the case of electrical discharge machining. is preferred. Since diamond abrasive grains are dielectric or nonconducting, elution does not proceed easily even if 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, the sintering aid is electrolytically eluted from the surface of the polycrystalline diamond. While the elution of polycrystalline diamond progresses, when the polycrystalline diamond side becomes a cathode, conductive ions such as metal ions adhere to the surface of the polycrystalline diamond. By repeating adhesion and elution in this manner, electrolytic processing can proceed even on the surface of polycrystalline diamond, which is a dielectric material.

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 electrolytic processing, when there is not much difference in the amount of diamond sintering aid eluted between grain boundary areas rich in sintering aids and diamond abrasive grain areas that are not grain boundary areas, the object of the present invention is to does not match. The purpose of the present invention is to generate or regenerate a sharp cutting edge in a blade made of polycrystalline diamond. Therefore, during electrolytic machining, grain boundary areas rich in sintering aids are greatly eroded. Therefore, it is preferable that elution does not progress too much in areas other than the grain boundaries (diamond abrasive grains).

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, even within polycrystalline diamond, the electric field is particularly concentrated at grain boundary areas where a relatively large amount of sintering aid exists. Therefore, when the surface of polycrystalline diamond becomes a cathode, the electric field concentrates at the grain boundary area where the sintering aid exists, and the conductive ions adhere to the part where the sintering aid is present. adhere to. Attachment and elution of conductive ions are repeated at grain boundary portions where a relatively large amount of sintering aid exists, further promoting selective erosion of the grain boundary portion where a large amount of sintering aid exists.

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。 It is also possible to use various electrolytes as machining fluids. Conventionally, by using discharge oil, pyrolytic carbon adheres to the surface, and when it changes to the anode, it detaches. The diamond surface was processed. On the other hand, further studies by the present inventors have revealed that the surface of polycrystalline diamond can be processed using deionized water, pure water, etc., instead of using carbon-containing discharge oil as the electrolyte.

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 a machining fluid, a small amount of ions are present in the machining fluid, so the electric field concentration that forms near the sintering aid for polycrystalline diamond metal becomes even more pronounced with a small amount of ions. , which greatly contributes to the local erosion effect. As a result, only the grain boundary portion, not the diamond abrasive grain portion, is significantly eroded and processed by elution. Particularly, by combining the aspect of applying an alternating electric field, it becomes possible to suitably erode the material.

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の表面において電界溶出が起きるはずはない。 Further, in further studies by the present inventors, it was discovered that even when ultrapure water is used as the processing fluid, the sintering aid on the surface of polycrystalline diamond can be selectively eluted by electric field. Originally, when ultrapure water is used as a machining fluid interposed between polycrystalline diamond and a machining electrode, electric field elution should not occur on the surface of polycrystalline diamond because ultrapure water has no conductivity. .

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, electric field elution of polycrystalline diamond has become possible by using a metal electrode as a processing electrode facing the surface of polycrystalline diamond, and in combination with the aspect of applying an alternating electric field described above. The mechanism at this time is not certain, but by using an alternating electric field, the metal of the electrode material becomes metal ions and elutes, which attaches to the opposing polycrystalline diamond surface, and then the attached part elutes. The mechanism by which these materials are processed is becoming clearer.

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 amount of metal ions dissolved is extremely small, and the opposing polycrystalline diamond is also a dielectric, so the electric field is concentrated only in the extremely shallow areas of the polycrystalline diamond where the concentration of the sintering aid is high. As a result, the metal ions dissolved from the opposing processing electrodes form a selective electrical path within the processing fluid (ultra-pure water) and become attached only to the vicinity of the sintering aid. . Next, the metal ions attached only near the sintering aid dissolve out together with the sintering aid, and the grain boundaries of polycrystalline diamond, that is, the areas where a large amount of the sintering aid exists, are selectively removed. 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。 In this way, when selectively eluting only the grain boundary area on the surface of polycrystalline diamond, that is, the vicinity of the sintering aid, while causing electric field concentration, ultrapure water with extremely low conductivity is used as the processing fluid. In order to create an electrical path in the machining fluid, it is desirable that the machining electrode facing the polycrystalline diamond be made of an electrode material that dissolves into the machining fluid 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, but the material is not limited to this, and for example, copper (Cu), aluminum (Al), nickel (Ni), etc. In addition to the above, any electrode material that can be eluted 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 to and elute the sintering aid portion on the surface of the polycrystalline diamond, it is desirable to combine it with the mode of applying an alternating electric field described above. By using an electrolytic solution that is difficult to conduct electricity as a machining fluid and repeating adhesion and detachment while causing electric field concentration on polycrystalline diamond, 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。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above examples, and it goes without saying that various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. It is. Modifications will be described below.

(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, a case has been described in which electrical machining (electrical discharge machining or electrolytic machining) is performed on the blade 26 made of polycrystalline diamond 26a. , grindstone, etc.), it is also possible to perform electrical machining (electrical discharge machining or electrolytic machining) with a machining device having the same configuration as the blade machining device, and obtain the same effects as in each of 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 embodiments described above, an example was described in which the blade 26 was attached to the horizontally extending main shaft (spindle 28) of the blade processing device. It is applicable even if

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…多結晶ダイヤモンド、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 device, 20... Processing part, 26... Blade, 26a... Polycrystalline diamond, 28... Spindle, 30... Work table, 36... Annular part, 38... Mounting hole, 40... Cutting edge part, 42... Diamond abrasive grain , 44... Spindle body, 46... Spindle shaft, 48... Hub flange, 80... Polycrystalline diamond, 82... Diamond abrasive grain, 84... Cutting edge (micro cutting edge), 86... Sintering aid, 200... Blade processing device , 202... Blade processing section, 204... Processing electrode, 206... Power supply section, 208... Nozzle, 210... Processing tank, 214... Power supply brush, 216... Power supply terminal

Claims (6)

多結晶ダイヤモンドによって構成され回転駆動されるブレードに対し、前記ブレードの外周端部の形状を整えるツルーイングと前記ブレードの外周端部の表面に切れ刃を形成するドレッシングとを同時に行うために、前記ブレードを回転させながら、前記ブレードと加工電極との間に加工液を供給しつつ、前記ブレードの回転によって前記ブレードと前記加工電極との間の放電ギャップに前記加工液の動圧を生じさせた状態で放電加工を行うブレード加工手段を備える、
ブレード加工装置。
In order to simultaneously perform truing to adjust the shape of the outer peripheral end of the blade and dressing to form a cutting edge on the surface of the outer peripheral end of the blade for a blade made of polycrystalline diamond and driven to rotate, While rotating the blade, while supplying machining fluid between the blade and the machining electrode, dynamic pressure of the machining fluid was generated in the discharge gap between the blade and the machining electrode by the rotation of the blade. Equipped with a blade machining means for performing electrical discharge machining in the state ,
Blade processing equipment.
前記ブレードは円盤状に一体的に構成され、
前記ブレード加工手段は、前記ブレードの外周部に連続した前記切れ刃を成する、
請求項1に記載のブレード加工装置。
The blade is integrally configured in a disc shape,
The blade processing means forms the continuous cutting edge on the outer periphery of the blade.
The blade processing device according to claim 1.
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1又は2に記載のブレード加工装置。 The blade machining apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the machining liquid supply means supplies ultrapure water as the machining liquid. 前記ブレード加工手段は、前記ブレードを構成する前記多結晶ダイヤモンドの表面の結晶粒界部分を前記放電加工で選択的に除去することにより前記切れ刃を形成する、The blade machining means forms the cutting edge by selectively removing a grain boundary portion on the surface of the polycrystalline diamond constituting the blade by the electric discharge machining.
請求項1から3のいずれか1項に記載のブレード加工装置。 A blade processing device according to any one of claims 1 to 3.
多結晶ダイヤモンドによって構成され回転駆動されるブレードに対し、前記ブレードの外周端部の形状を整えるツルーイングと前記ブレードの外周端部の表面に切れ刃を形成するドレッシングとを同時に行うために、前記ブレードを回転させながら、前記ブレードと加工電極との間に加工液を供給しつつ、前記ブレードの回転によって前記ブレードと前記加工電極との間の放電ギャップに前記加工液の動圧を生じさせた状態で放電加工を行う
ブレード加工方法。
In order to simultaneously perform truing to adjust the shape of the outer peripheral end of the blade and dressing to form a cutting edge on the surface of the outer peripheral end of the blade for a blade made of polycrystalline diamond and driven to rotate, While rotating the blade, while supplying machining fluid between the blade and the machining electrode, dynamic pressure of the machining fluid was generated in the discharge gap between the blade and the machining electrode by the rotation of the blade. Perform electrical discharge machining in
Blade processing method.
前記ブレードを構成する前記多結晶ダイヤモンドの表面の結晶粒界部分を前記放電加工で選択的に除去することにより前記切れ刃を形成する、forming the cutting edge by selectively removing a grain boundary portion on the surface of the polycrystalline diamond constituting the blade by the electrical discharge machining;
請求項5に記載のブレード加工方法。 The blade processing method according to claim 5.
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