JPH0341307B2 - - Google Patents

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JPH0341307B2
JPH0341307B2 JP58152433A JP15243383A JPH0341307B2 JP H0341307 B2 JPH0341307 B2 JP H0341307B2 JP 58152433 A JP58152433 A JP 58152433A JP 15243383 A JP15243383 A JP 15243383A JP H0341307 B2 JPH0341307 B2 JP H0341307B2
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JP
Japan
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workpiece
speed spindle
speed
machining
grindstone
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Japanese (ja)
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Publication of JPH0341307B2 publication Critical patent/JPH0341307B2/ja
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B24B1/04Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes subjecting the grinding or polishing tools, the abrading or polishing medium or work to vibration, e.g. grinding with ultrasonic frequency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、圧力センサのダイヤフラム形成のた
めのダイヤフラム加工装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a diaphragm processing apparatus for forming a diaphragm of a pressure sensor.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

圧力や歪などの機械量を電気量に変換する圧力
センサは、第1図に示すように、丸穴1形成によ
り得られたシリコン(Si)単結晶からなる円板状
のダイヤフラム2を、中央部に貫通孔3が穿設さ
れたSi単結晶からなる円板状の台座4に貫通孔3
が丸穴1に連通するように接着して構成されてい
る。一方、ダイヤフラム2の丸穴1側とは反対側
には、歪抵抗層5が拡散処理により形成されてい
る。しかして、圧力測定は、ダイヤフラム2にか
かる圧力A,B(第1図参照)の差圧を、歪抵抗
層5に作用した歪を電気量に変換することにより
行つている。ところで、上記丸穴1の形成は、第
2図に示すように、丸穴1形成予定部位に欠落部
6を設けた保護膜7をSi素材8に被着させ、エツ
チング槽9に一定時間だけ浸漬することにより欠
落部6を除去加工することにより行つていた。し
かるに、このようなエツチング加工によるダイヤ
フラム形成は、エツチングによりダイヤフラム2
を加工したとき、除去速度が数μm/分とすこぶ
る遅く、加工能率が極めて悪い。しかも、保護膜
7とSi素材とのエツチング速度差により加工を行
うので、エツチングによる加工深さに限界があつ
た。したがつて、深さ300μm以上の丸穴1の加
工は不可能であつた。そのため、台座4のガラス
接着の際にダイヤフラム2が熱歪を受けやすく、
歩留低下の一因となつていた。さらに、エツチン
グ加工によつた場合、丸穴1の底面周縁部におい
て内周面が直交せずして丸みを帯びてしまい、こ
れが圧力センサとしての検査精度の低下を惹起し
ていた。さらにまた、エツチング量は、エツチン
グ液の濃度、温度、対流状態等の影響を受けるの
で、加工条件の制御が困難で、再現性に乏しい欠
点をもつていた。
As shown in Fig. 1, a pressure sensor that converts mechanical quantities such as pressure and strain into electrical quantities is made by inserting a disk-shaped diaphragm 2 made of silicon (Si) single crystal obtained by forming a round hole 1 into the center. A through hole 3 is formed in a disc-shaped pedestal 4 made of Si single crystal with a through hole 3 bored in the part.
are bonded so as to communicate with the round hole 1. On the other hand, on the side of the diaphragm 2 opposite to the round hole 1 side, a strain resistance layer 5 is formed by diffusion treatment. Thus, pressure measurement is performed by converting the strain acting on the strain resistance layer 5 into an electrical quantity based on the differential pressure between the pressures A and B (see FIG. 1) applied to the diaphragm 2. By the way, the above-mentioned round hole 1 is formed by depositing a protective film 7 with a cutout 6 in the area where the round hole 1 is to be formed on the Si material 8, and placing it in an etching bath 9 for a certain period of time, as shown in FIG. This was done by removing the missing portion 6 by immersion. However, when forming a diaphragm by such etching, the diaphragm 2 is formed by etching.
When processed, the removal speed is extremely slow at several μm/min, resulting in extremely poor processing efficiency. Moreover, since etching is performed based on the difference in etching speed between the protective film 7 and the Si material, there is a limit to the depth of etching. Therefore, it was impossible to machine the round hole 1 with a depth of 300 μm or more. Therefore, the diaphragm 2 is susceptible to thermal distortion when the glass is bonded to the pedestal 4.
This was a cause of a decrease in yield. Furthermore, when etching is used, the inner circumferential surface of the bottom peripheral edge of the round hole 1 is not perpendicular to each other and becomes rounded, which causes a decrease in the inspection accuracy as a pressure sensor. Furthermore, since the amount of etching is affected by the concentration, temperature, convection state, etc. of the etching solution, it is difficult to control the processing conditions, resulting in poor reproducibility.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、圧力センサ用のダイヤフラムを高能
率かつ高精度で形成することができるダイヤフラ
ム加工装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a diaphragm processing apparatus that can form a diaphragm for a pressure sensor with high efficiency and high precision.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

加工物若しくは砥石に超音波を付加しながらダ
イヤフラム形成を研削加工により行い、かつ加工
物及び砥石の位置決めをデイジタル制御するよう
にしたものである。
The diaphragm is formed by grinding while applying ultrasonic waves to the workpiece or the grindstone, and the positioning of the workpiece and the grindstone is digitally controlled.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明を図面を参照して、実施例に基づ
いて詳述する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples with reference to the drawings.

第3図及び第4図は、それぞれ本実施例のダイ
ヤフラム加工装置の正面図及び側面図を示してい
る。これらの図において、基台10上には、定盤
11が固定されている。この定盤11上には、X
テーブル支持体12が固定され、このXテーブル
支持体12上には、Xテーブル13が第3図X方
向(第4図紙面垂直方向)に摺動自在に支持され
ている。このXテーブル13の一部は送りねじ1
4と螺合し、この送りねじ14の一端部は、カツ
プリング15を介して定盤11上に固定されたX
ステツプモータ16の回転軸17に連結されてい
る。そうして、Xテーブル13上にはYテーブル
支持体18が固定されている。このYテーブル支
持体18上には、Yテーブル19が第4図Y方向
(第3図紙面垂直方向)に摺動自在に支持されて
いる。このYテーブル19の一部は送りねじ20
と螺合し、この送りねじ20の一端部は、カツプ
リング21を介して、保持体22によりXテーブ
ル13に取付けられたYステツプモータ23の回
転軸24に連結されている。Xテーブル13、X
ステツプモータ16、Yテーブル19、Yステツ
プモータ23は位置決め部を構成している。そう
して、Yテーブル19上には、保持部をなす円柱
状に形成された加工物保持体25が回転位置調節
自在に固設されている。この加工物保持体25の
上端面は、シリコン・ウエハである加工物26を
真空吸着する吸着面25aとなつていて、この吸
着面25aには真空源に接続された図示せぬ複数
の吸着孔が開口している。また、吸着面25a上
には、図示せぬ突起が突設され、被加工物26を
吸着面25aの所定位置に位置決めできるように
なつている。一方、定盤11の一端部にはコラム
27が立設されている。このコラム27は、加工
物26に対向する側が陥凹部28となつていて、
この陥凹部28を形成する二つの側壁29a,2
9bにはZテーブル30がZ方向(第3図及び第
4図参照)に摺動自在に支持されている。このZ
テーブル30の一部は送りねじ31と螺合し、こ
の送りねじ31の一端部は、カツプリング32を
介して陥凹部28の中央部の載置板33上に固定
された筐体34の中のウオーム歯車に連結されて
いる。上記載置板33は、コラム27の陥凹部2
8に連結固定されているとともに、支持体11
a,11bを介して定盤11に固定され、定盤1
1上方全域にわたつて、定盤11の上面と平行に
延在している。上記ウオーム歯車には送りねじ3
5が噛合されこの送りねじ35は、カツプリング
を介して、第3図に示す載置板33に固定された
Zステツプモータ36の回転軸に連結されてい
る。さらに、Zテーブル30上には、低速スピン
ドル37を軸支する軸受体38が固定され、この
低速スピンドル37の下端部には、円筒状の支持
体39が低速スピンドル37と同軸に固定されて
いる。上記支持体39には、第5図に示すよう
に、低速スピンドル37の軸心40に対して偏心
量eだけ偏心している軸心41aを有する偏心軸
受41が取り付けられている(偏心量eは調節自
在となつている。)。この偏心軸受41はエア・タ
ービン駆動により高速スピンドル42が軸支され
ている。上記高速スピンドル42は、第6図に示
すように、円筒状に形成され、内部には、超音波
付加機構42aが内蔵されている。この超音波付
加機構42aは、例えばニツケル、フエライト等
からなりスリツプリング42bを介して振幅5〜
50μmの超音波振動を発生させる交流電流を出力
する超音波発振器42cに接続されたコイルが巻
装され超音波発振器42cに出力された交流電流
を機械振動に交換して超音波を生成する振動子4
2dと、この振動子42dの下端部に接続されこ
の振動子42dより伝播してきた超音波の振幅を
拡大するコーン42eと、このコーン42eの下
端部に接続されコーン42eにて増幅された超音
波の振幅をさらに拡大するホーン42fとから構
成されている。しかして、ホーン42fの先端部
には、カツプ形の砥石43が着脱自在に取付けら
れている。なお、図示せぬが、支持体39には、
高速スピンドル42を駆動するための圧力空気供
給装置が環装されている。一方、低速スピンドル
37の上端部には、プーリが取付けられていて、
このプーリと第3図に示すZテーブル30上に固
定された駆動モータ44の回転軸45先端に取付
けられたプーリとの間にベルト46が巻掛けられ
ている。上記低速スピンドル37、軸受体38、
支持体39、偏心軸受41、高速スピンドル4
2、砥石43は研削部を構成している。さらに、
図示せぬが本実施例のダイヤフラム加工装置は加
工物26に研削液を供給するためのノズル及びこ
の研削液の散乱を遮蔽するための遮蔽板が、加工
物保持体25に近接して設けられている。また、
前記載置板33の加工物保持体側には、コラム2
7に隣接して、加工物26を所定位置に位置決め
する際に用いられる位置合わせ顕微鏡47が突設
されている。第7図は、本実施例のダイヤフラム
加工装置の一部をなす例えばマイクロコンピュー
タなどの演算制御部の電気回路系統図を示すもの
で、X、Y、Zステツプモータ16,23,36
はそれぞれドライバ62,63,64を介して発
振器65に接続されている。この発振器65は、
後述する理由により、Xステツプモータ16及び
Yステツプモータ23が、正逆回転可能なよう
に、かつステツプモータ36が正転が2変速かつ
逆転可能なようにパルス信号を発信する構成とな
つている。この発振器65は、システムバス66
を介してCPU67(Central Processing Unit;
中央処理装置)に接続されている。。また、発振
器65は、カウンタ68に接続され、発振器65
から出力されたパルス信号のパルル数を計数する
ようになつている。さらに、CPU67には、例
えばRAM(Read Only Memory)からなる記憶
装置69、タイマ70及び入出力インターフエイ
ス71がシステムバス66を介して接続され
CPU67とともに演算制御部72を構成してい
る。上記入出力インターフエイス71には、例え
ばエアタービン駆動制御、真空吸着用の真空源制
御及び研削液供給制御のための電磁弁制御機構7
3及び超音波付加機構42aが電気的に接続され
ている。
3 and 4 show a front view and a side view, respectively, of the diaphragm processing apparatus of this embodiment. In these figures, a surface plate 11 is fixed on a base 10. On this surface plate 11,
A table support 12 is fixed, and an X table 13 is supported on the X table support 12 so as to be slidable in the X direction in FIG. 3 (perpendicular to the paper plane in FIG. 4). A part of this X table 13 is the feed screw 1
4, and one end of this feed screw 14 is connected to an X fixed on the surface plate 11 via a coupling ring 15.
It is connected to a rotating shaft 17 of a step motor 16. A Y table support 18 is then fixed on the X table 13. A Y table 19 is supported on the Y table support 18 so as to be slidable in the Y direction in FIG. 4 (direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. 3). A part of this Y table 19 is a feed screw 20
One end of the feed screw 20 is connected via a coupling 21 to a rotating shaft 24 of a Y step motor 23 attached to the X table 13 by a holder 22. X table 13,
The step motor 16, the Y table 19, and the Y step motor 23 constitute a positioning section. A cylindrical workpiece holder 25 serving as a holder is fixedly mounted on the Y table 19 so as to be able to freely adjust its rotational position. The upper end surface of this workpiece holder 25 is a suction surface 25a for vacuum suctioning a workpiece 26, which is a silicon wafer, and this suction surface 25a has a plurality of suction holes (not shown) connected to a vacuum source. is open. Further, a protrusion (not shown) is provided on the suction surface 25a so that the workpiece 26 can be positioned at a predetermined position on the suction surface 25a. On the other hand, a column 27 is erected at one end of the surface plate 11. This column 27 has a recessed portion 28 on the side facing the workpiece 26,
Two side walls 29a, 2 forming this recessed portion 28
A Z table 30 is supported on the Z table 9b so as to be slidable in the Z direction (see FIGS. 3 and 4). This Z
A part of the table 30 is threadedly engaged with a feed screw 31, and one end of the feed screw 31 is inserted into a housing 34 fixed on a mounting plate 33 in the center of the recess 28 via a coupling ring 32. Connected to a worm gear. The placement plate 33 is located in the recessed portion 2 of the column 27.
8 and is connected and fixed to the support body 11
It is fixed to the surface plate 11 via a and 11b, and the surface plate 1
1 and extends parallel to the upper surface of the surface plate 11 over the entire upper area. The worm gear above has a feed screw 3.
The feed screw 35 is connected via a coupling to the rotating shaft of a Z step motor 36 fixed to a mounting plate 33 shown in FIG. Further, a bearing body 38 that pivotally supports a low-speed spindle 37 is fixed on the Z table 30, and a cylindrical support body 39 is fixed coaxially with the low-speed spindle 37 at the lower end of this low-speed spindle 37. . As shown in FIG. 5, an eccentric bearing 41 is attached to the support 39, and has an axial center 41a that is eccentric by an eccentric amount e with respect to the axial center 40 of the low-speed spindle 37 (the eccentric amount e is It is adjustable.) A high-speed spindle 42 is supported on this eccentric bearing 41 by an air turbine drive. As shown in FIG. 6, the high-speed spindle 42 is formed into a cylindrical shape, and has an ultrasonic application mechanism 42a built therein. The ultrasonic wave applying mechanism 42a is made of, for example, nickel or ferrite, and is applied with an amplitude of 5 to 5 through a slip ring 42b.
A vibrator that is wound with a coil connected to an ultrasonic oscillator 42c that outputs an alternating current that generates ultrasonic vibrations of 50 μm, and that generates ultrasonic waves by exchanging the alternating current output to the ultrasonic oscillator 42c with mechanical vibrations. 4
2d, a cone 42e that is connected to the lower end of the transducer 42d and expands the amplitude of the ultrasonic wave propagated from the transducer 42d, and an ultrasonic wave that is connected to the lower end of the cone 42e and amplified by the cone 42e. and a horn 42f that further expands the amplitude of the signal. A cup-shaped grindstone 43 is detachably attached to the tip of the horn 42f. Although not shown, the support body 39 includes:
A pressurized air supply device for driving the high speed spindle 42 is arranged around the ring. On the other hand, a pulley is attached to the upper end of the low-speed spindle 37.
A belt 46 is wound between this pulley and a pulley attached to the tip of a rotating shaft 45 of a drive motor 44 fixed on the Z table 30 shown in FIG. The low speed spindle 37, the bearing body 38,
Support body 39, eccentric bearing 41, high speed spindle 4
2. The grindstone 43 constitutes a grinding section. moreover,
Although not shown, in the diaphragm processing apparatus of this embodiment, a nozzle for supplying grinding fluid to the workpiece 26 and a shielding plate for shielding the scattering of this grinding fluid are provided close to the workpiece holder 25. ing. Also,
A column 2 is provided on the workpiece holder side of the mounting plate 33.
A positioning microscope 47, which is used when positioning the workpiece 26 at a predetermined position, is protrudingly provided adjacent to the workpiece 7. FIG. 7 shows an electric circuit diagram of a calculation control unit such as a microcomputer, which is a part of the diaphragm processing apparatus of this embodiment.
are connected to an oscillator 65 via drivers 62, 63, and 64, respectively. This oscillator 65 is
For reasons to be described later, the X step motor 16 and the Y step motor 23 are configured to transmit pulse signals so that they can rotate in forward and reverse directions, and the step motor 36 is configured to transmit pulse signals so that forward rotation can be changed to two speeds and reverse rotation can be performed. . This oscillator 65 is connected to the system bus 66
CPU67 (Central Processing Unit;
central processing unit). . Further, the oscillator 65 is connected to a counter 68, and the oscillator 65
The number of pulses of the pulse signal output from the sensor is counted. Furthermore, a storage device 69 consisting of, for example, RAM (Read Only Memory), a timer 70 and an input/output interface 71 are connected to the CPU 67 via a system bus 66.
Together with the CPU 67, it constitutes an arithmetic control section 72. The input/output interface 71 includes, for example, a solenoid valve control mechanism 7 for air turbine drive control, vacuum source control for vacuum suction, and grinding fluid supply control.
3 and the ultrasonic wave applying mechanism 42a are electrically connected.

つぎに、本実施例のダイヤフラム加工装置の作
動について詳述する。
Next, the operation of the diaphragm processing apparatus of this embodiment will be described in detail.

まず、加工物保持体25上の所定位置にシリコ
ンウエハである加工物26を真空吸着させる。こ
の加工物26からは第8図に示すように複数のペ
レツト74…ごとに丸穴加工が行われる。そこ
で、たとえば第8図の加工物26の最上列の左端
にあるペレツト74の中央部を砥石43で丸穴加
工できる位置に加工物26がくるように、位置合
わせ顕微鏡47をみながら、Xステツプモータ1
6及びYステツプモータ23を駆動しXテーブル
13及びYテーブル19を動かす。また、第8図
の破線で示す各ペレツトを形成する格子が、X方
向及びY方向に平行になるように加工物保持体2
5を回転させて調整する。ところで、記憶装置6
9には、第9図に示すような加工物26の位置決
めのためのメインルーチン75が格納されてい
る。すなわち、このメインルーチン75は、Z軸
動作モードサブルーチン76、X軸動作モールド
サブルーチン77、Y軸動作モードサブルーチン
78、電磁弁制御サブルーチン79及び超音波付
加サブルーチン80から構成されている。そこ
で、加工物26の位置決めが完了した段階で、第
7図に示す演算制御部72を作動させ、上記メイ
ンルーチン75を実行させる。まず、第10図に
示すフローチャートに従つて、Z軸動作モードが
否かの判断がなされる(ブロツク81)。この場
合X軸、Y軸方向の位置決めがなされているので
Z軸動作モードとなつており、Zステツプモータ
36が早送りモードで始動し(ブロツク82)、
砥石43はZテーブル30のZ方向の移動にとも
なつて加工物26に向かつて下降する。ただし、
丸穴加工中、電磁弁制御サブルーチン79によ
り、CPU67からは入出力インターフエイス7
1を介して電磁弁制御機構73に制御信号が出力
され、エア・タービン駆動による砥石43の回転
駆動、研削液の供給及び真空吸着が行われる。同
時に、超音波付加サブルーチン80により、
CPU67から入出力インターフエイス71を介
して超音波付加機構42aに制御信号が出力さ
れ、超音波発振器42cからスリツプリング42
bを介して振動子42dのコイルに振幅5〜50μ
mの交流電流が印加される。すると、振動子42
dにてこの交流電流は機械振動に変換される。か
くて、振動子42dにて発生した機械振動は、コ
ーン42e及びホーン42fにより増幅され、増
幅された機械振動は、回転中の砥石43に伝播す
る。CPU67にては、砥石43が所定量下降し
たか否かの判断がなされ(ブロツク83)、もし
所定位置(加工物26を切込む直前の位置)に到
達した場合は、第11図に示すように送り速度が
減速して切込み送りが開始される(ブロツク8
4)このときのZ軸方向の位置検出は、カウンタ
68におけるパルス数の計数により求める。すな
わち、Z軸早送り命令に基づいて発振器65から
パルス信号SAが、ドライバ64に出力され、ド
ライバ64はパルス信号SAの入力期間中Zステ
ツプモータ36を駆動する。一方、パルス信号
SAのパルス数はカウンタ68にも出力され、こ
のカウンタ68からはデイジタル化されたパルス
数の計数値がCPU67に出力される。CPU67
にてはカウンタ68からの計数値とあらかじめ記
憶装置69に格納されている設定値とを照合し、
両者が一致した時点で、発振器65からの信号
SAの出力を停止させる。また、送り速度の変速
は、発振器65からのパルス信号の発振周期の変
更により行われる。このようにして、砥石43に
より第12図に示すような研削加工が進行する。
すなわち、低速回転する支持体39の回転軸心4
0と高速スピンドル42の回転軸心とは、偏心量
eだけ偏心しているので(第5図参照)、高速ス
ピンドル42は低速スピンドル37に一体的に追
動し、砥石43は低速で第12図矢印85方向に
遊星運動しながら、矢印86方向に高速回転し、
丸穴加工が徐々に進行する。一方CPU67にて
はZ軸方向の切込み送り量があらかじめ設定した
設定値に達したかどうかの判断が行われ(ブロツ
ク87)、所定の切込みが完了すると、切込み送
りが停止されると同時にタイマ70がセツトされ
る(ブロツク88)。このタイマ70にては、あ
らかじめ一定の時間が設定されていて、この設定
時間内は砥石43は、最終切込み位置にて保持さ
れる(第11図に示すスパークアウト時間であ
る。)。このスパークアウトが終ると同時に(ブロ
ツク89)、Zステツプモータ36は早戻りモー
ドになり(ブロツク90)砥石43は上昇運動し
て原位置に復帰する(ブロツク91)。そうして、
X軸動作サブルーチン77及びY軸動作サブルー
チン78に基づきXテーブル13及びYテーブル
19を所定位置に移動する。つまり、発振器65
から出力されたパルス信号SB,SCのパルス数を
カウンタ68にて計数し、計数値があらかじめ記
憶装置69に格納されている設定値に達するま
で、すなわち、砥石43が次に加工するペレツト
74直下にくるまで、X、Yステツプモータ1
6,23を駆動する。このような手順で、第9図
のメインルーチン75が繰返され、第8図中の矢
印Wで示す順で、各ペレツト74…の丸穴加工を
行う。
First, the workpiece 26, which is a silicon wafer, is vacuum-adsorbed to a predetermined position on the workpiece holder 25. From this workpiece 26, round holes are machined for each of a plurality of pellets 74, as shown in FIG. Therefore, while looking at the positioning microscope 47, set the Motor 1
6 and Y step motor 23 are driven to move the X table 13 and Y table 19. Further, the workpiece holder 2 is placed so that the lattice forming each pellet shown by the broken line in FIG. 8 is parallel to the X direction and the Y direction.
Adjust by rotating 5. By the way, storage device 6
9 stores a main routine 75 for positioning the workpiece 26 as shown in FIG. That is, this main routine 75 is composed of a Z-axis operation mode subroutine 76, an X-axis operation mold subroutine 77, a Y-axis operation mode subroutine 78, a solenoid valve control subroutine 79, and an ultrasonic wave addition subroutine 80. Therefore, when the positioning of the workpiece 26 is completed, the arithmetic control section 72 shown in FIG. 7 is activated to execute the main routine 75 described above. First, according to the flowchart shown in FIG. 10, it is determined whether or not the Z-axis operation mode is active (block 81). In this case, since positioning has been performed in the X-axis and Y-axis directions, the Z-axis operation mode is set, and the Z step motor 36 is started in the fast-forward mode (block 82).
The grindstone 43 moves toward the workpiece 26 and descends as the Z table 30 moves in the Z direction. however,
During round hole machining, the input/output interface 7 is controlled from the CPU 67 by the solenoid valve control subroutine 79.
A control signal is output to the electromagnetic valve control mechanism 73 via the solenoid valve control mechanism 73, and the grinding wheel 43 is rotated by an air turbine, and grinding fluid is supplied and vacuum suction is performed. At the same time, the ultrasonic addition subroutine 80
A control signal is output from the CPU 67 to the ultrasonic adding mechanism 42a via the input/output interface 71, and the ultrasonic oscillator 42c outputs a control signal to the slip ring 42.
An amplitude of 5 to 50μ is applied to the coil of the vibrator 42d via b.
m alternating current is applied. Then, the vibrator 42
This alternating current is converted into mechanical vibrations at d. Thus, the mechanical vibration generated by the vibrator 42d is amplified by the cone 42e and the horn 42f, and the amplified mechanical vibration is propagated to the rotating grindstone 43. The CPU 67 determines whether the grinding wheel 43 has descended by a predetermined amount (block 83), and if it has reached the predetermined position (the position immediately before cutting into the workpiece 26), the grinding wheel 43 is moved down as shown in FIG. The feed speed is reduced to start cutting feed (block 8).
4) The position detection in the Z-axis direction at this time is obtained by counting the number of pulses in the counter 68. That is, based on the Z-axis fast-forward command, the oscillator 65 outputs the pulse signal SA to the driver 64, and the driver 64 drives the Z step motor 36 during the input period of the pulse signal SA. On the other hand, pulse signal
The number of SA pulses is also output to a counter 68, and this counter 68 outputs a digitized count value of the number of pulses to the CPU 67. CPU67
At step 68, the counted value from counter 68 is compared with the setting value stored in advance in storage device 69,
When the two match, the signal from the oscillator 65
Stop SA output. Further, the feed speed is changed by changing the oscillation cycle of the pulse signal from the oscillator 65. In this way, the grinding process as shown in FIG. 12 progresses using the grindstone 43.
That is, the rotation axis 4 of the support body 39 rotating at a low speed
0 and the rotational axis of the high-speed spindle 42 are eccentric by the amount of eccentricity e (see Fig. 5), so the high-speed spindle 42 integrally follows the low-speed spindle 37, and the grinding wheel 43 moves at low speed as shown in Fig. 12. It rotates at high speed in the direction of arrow 86 while making planetary motion in the direction of arrow 85,
Round hole machining progresses gradually. On the other hand, the CPU 67 determines whether the cutting feed amount in the Z-axis direction has reached a preset value (block 87), and when the predetermined cutting is completed, the cutting feed is stopped and at the same time the timer 70 is activated. is set (block 88). This timer 70 has a fixed time set in advance, and the grindstone 43 is held at the final cutting position during this set time (this is the spark-out time shown in FIG. 11). At the same time as this spark-out ends (block 89), the Z step motor 36 enters the fast return mode (block 90), and the grindstone 43 moves upward and returns to its original position (block 91). Then,
Based on the X-axis movement subroutine 77 and the Y-axis movement subroutine 78, the X table 13 and Y table 19 are moved to predetermined positions. In other words, the oscillator 65
The counter 68 counts the number of pulses of the pulse signals SB and SC output from the grinding wheel 43 until the counted value reaches a set value stored in advance in the storage device 69, that is, directly below the pellet 74 to be processed next by the grinding wheel 43. X, Y step motor 1 until
6 and 23. In this manner, the main routine 75 in FIG. 9 is repeated, and round holes are machined in each pellet 74 in the order indicated by the arrow W in FIG. 8.

以上のように、本実施例のダイヤフラム加工装
置は、ダイヤフラム形成のための丸穴穿設加工を
超音波振動が付加されエア・タービン機構により
高速回転するとともに遊星運動するように設けら
れた砥石43により行い、かつ加工物26及び砥
石43の位置決めをデイジタル制御するようにし
ているので、加工能率が顕著に向上し、加工時間
が大幅に短縮する。また、砥石寿命も長くするこ
とができる。さらに、超音波の作用により研削加
工時に発生した切屑の除去をより円滑に行うこと
ができ、常に安定して所望の加工精度を得ること
ができる。
As described above, the diaphragm processing apparatus of this embodiment performs the round hole drilling process for forming the diaphragm by applying ultrasonic vibration to the grinding wheel 4, which is rotated at high speed by the air turbine mechanism and is provided in a planetary motion. Since the positioning of the workpiece 26 and the grindstone 43 is digitally controlled, the machining efficiency is significantly improved and the machining time is significantly shortened. Furthermore, the life of the grinding wheel can be extended. Furthermore, chips generated during grinding can be removed more smoothly by the action of ultrasonic waves, and desired machining accuracy can always be stably obtained.

なお、上記実施例においては、高速スピンドル
42に超音波付加機構42aを設けているが、低
速スピンドル37に超音波を付加し、間接的に砥
石43及び加工物26に超音波を付加するように
してもよい。さらに、加工物保持体25に超音波
付加機構42aを内蔵させ、この加工物保持体2
5側から超音波を加工物26に付加するようにし
てもよい。
In the above embodiment, the high speed spindle 42 is provided with the ultrasonic wave applying mechanism 42a, but the ultrasonic wave is applied to the low speed spindle 37 to indirectly apply the ultrasonic wave to the grindstone 43 and the workpiece 26. It's okay. Furthermore, the workpiece holder 25 is equipped with an ultrasonic applying mechanism 42a, and the workpiece holder 2
Ultrasonic waves may be applied to the workpiece 26 from the 5 side.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明のダイヤフラム加工装置は、加工物に超
音波を付加しながらエア・タービン機構により高
速で自転するとともに低速で公転運動する砥石を
用いてダイヤフラム形成を研削加工により行い、
かつ加工物及び砥石の位置決めをデイジタル制御
するようにしたので、加工能率及び加工精度が顕
著に向上して製品歩留が高くなる。また、超音波
の作用により切屑の除去を円滑に行うことができ
る。
The diaphragm processing device of the present invention forms a diaphragm by grinding using a grindstone that rotates at high speed and revolves at low speed using an air turbine mechanism while applying ultrasonic waves to the workpiece.
In addition, since the positioning of the workpiece and the grindstone is digitally controlled, the processing efficiency and processing accuracy are significantly improved and the product yield is increased. Further, the cutting chips can be smoothly removed by the action of ultrasonic waves.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は圧力センサの作動原理を示す図、第2
図はエツチング加工による圧力センサのダイヤフ
ラム形成を示す図、第3図及び第4図はそれぞれ
本発明の一実施例のダイヤフラム加工装置の正面
図及び側面図、第5図は砥石部分の要部説明図、
第6図は高速スピンドルの断面図、第7図は第3
図及び第4図に示すダイヤフラム加工装置の電気
回路系統図、第8図は圧力センサとなる加工物の
平面図、第9図はメインルーチンのフローチャー
ト、第10図はZ軸動作モードサブルーチンのフ
ローチャート、第11図は砥石の移動距離と時間
との関係を示すグラフ、第12図は加工物上にお
ける砥石の運動軌跡を示す説明図である。 13:Xテーブル、16:Xステツプモータ、
19:Yテーブル、23:Yステツプモータ、2
5:加工物保持体、26:加工物、42a:超音
波付加機構、43:砥石、72:演算制御部。
Figure 1 is a diagram showing the operating principle of the pressure sensor, Figure 2
The figure shows the formation of a diaphragm of a pressure sensor by etching, Figures 3 and 4 are front and side views of a diaphragm processing device according to an embodiment of the present invention, respectively, and Figure 5 is an explanation of the main parts of the grindstone. figure,
Figure 6 is a cross-sectional view of the high-speed spindle, Figure 7 is the 3rd
Fig. 8 is a plan view of the workpiece that becomes a pressure sensor, Fig. 9 is a flowchart of the main routine, and Fig. 10 is a flowchart of the Z-axis operation mode subroutine. , FIG. 11 is a graph showing the relationship between the moving distance of the grindstone and time, and FIG. 12 is an explanatory diagram showing the locus of movement of the grindstone on the workpiece. 13:X table, 16:X step motor,
19: Y table, 23: Y step motor, 2
5: workpiece holder, 26: workpiece, 42a: ultrasonic application mechanism, 43: grindstone, 72: calculation control section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 シリコン・ウエハである加工物の所定位置に
複数の丸穴を穿設することにより複数のダイヤフ
ラムを形成するダイヤフラム加工装置において、
上記加工物を保持する保持部と、上記保持部に保
持された加工物に対向して設けられるカツプ形の
砥石及びこの砥石を同軸に保持して自転運動させ
る高速スピンドル及びこの高速スピンドルを高速
回転駆動するエア・タービン及び上記高速スピン
ドルを偏心して保持して公転運動させる低速スピ
ンドル及び上記低速スピンドルを低速回転駆動す
るモータを有し上記砥石を遊星運動させることに
より上記複数の丸穴を上記砥石により穿設する研
削部と、上記保持部と上記研削部とをデイジタル
制御信号に基づいて相対的に移動させ上記加工物
を上記各丸穴加工位置に位置決め駆動し上記複数
の丸穴の穿設を順次行わせる位置決め部と、上記
砥石若しくは上記保持部に保持された加工物に超
音波を付加する超音波の付加機構と、上記丸穴加
工のための加工プログラムが格納されこの加工プ
ログラムに基づいて上記研削部及び上記位置決め
部に上記デイジタル制御信号を印加して上記丸穴
加工をデイジタル制御する演算制御部とを具備す
ることを特徴とするダイヤフラム加工装置。
1. In a diaphragm processing device that forms a plurality of diaphragms by drilling a plurality of round holes at predetermined positions in a workpiece, which is a silicon wafer,
A holding part that holds the workpiece; a cup-shaped grindstone provided opposite to the workpiece held in the holding part; a high-speed spindle that holds the grindstone coaxially and rotates it; and a high-speed spindle that rotates the high-speed spindle at high speed. It has an air turbine to drive, a low-speed spindle that holds the high-speed spindle eccentrically and makes it revolve, and a motor that drives the low-speed spindle at low speed. Drilling of the plurality of round holes is performed by relatively moving the grinding part to be drilled, the holding part, and the grinding part based on a digital control signal to position and drive the workpiece to each of the round hole machining positions. A positioning unit that sequentially performs the machining, an ultrasonic application mechanism that applies ultrasonic waves to the workpiece held by the grindstone or the holding unit, and a machining program for the round hole machining are stored and are processed based on the machining program. A diaphragm machining device comprising: an arithmetic control section that digitally controls the round hole machining by applying the digital control signal to the grinding section and the positioning section.
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