JPH07329051A - 遊離砥粒を用いる切断機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遊離砥粒を用いる切断機の切断効率を向上さ
せる。 【構成】 切断機本体１０のベース１２の内部には、加
工物を回転させるための回転駆動装置１４、砥粒を含む
研摩液を収容する研摩液タンク１８、研摩液タンク内の
研摩液を圧送するための研摩液供給ポンプ１６、及び使
用済の研摩液を研摩液タンクに戻すための戻り側パイプ
２２が設けられている。回転駆動装置１４は、テーブル
台５０、これに取り付けられた架台５２、架台内に取り
付けられた駆動用のモータ５４、架台上に設けられた固
定側軸受装置５８、固定側軸受装置によって回転可能に
支持されたスピンドル６０、固定側軸受装置と対向する
位置に、軸方向に移動可能に設けられスピンドル７６を
有する可動側軸受装置６６、及び可動側軸受装置を軸方
向に移動可能な可動側軸受装置移動装置６８を有してい
る。回転駆動装置によって回転軸部材７２が回転可能に
支持されている。加工物８０が取り付けられる回転軸部
材は、軸継手７４を介して両スピンドルによって回転可
能に支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遊離砥粒を用いる切断
機に関するものである。

【０００２】

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

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の遊離砥粒を用いるラッピング方式の切断機
には、高精度の加工が可能である反面、加工物の切断に
かなりの時間がかかるという問題点がある。また、従来
の切断機には、ブレードの摩耗に伴って、これのストロ
ーク量を段階的に小さくする調整作業が必要であり、作
業管理に手間がかかるという別の問題点もある。すなわ
ち、切断機は、往復運動するブレードに加工物を押し当
てながら遊離砥粒により切断加工を行うので、工具であ
るブレードも次第に摩耗する。このような摩耗の進行に
伴って、ストローク端におけるブレードの加工物と接触
する接触面積が次第に大きくなり、これに応じてブレー
ド及び加工物間の摩擦力も次第に増大することになる。
この摩擦力があまり大きくなると、チッピング、クラッ
ク発生、切断精度の低下などの原因となることがある。
そのため、ブレードの摩耗に応じて、これのストローク
量を小さくすることにより、ストローク端における摩擦
力が小さくなるようにした状態で加工を再開する、とい
う作業を定期的に繰り返すようにしているので、作業管
理に手間がかかることになる。本発明はこのような課題
を解決することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ブレードを往
復運動させるとともに、加工物を回転させるようにする
ことにより上記課題を解決する。すなわち、本発明の遊
離砥粒を用いる切断機は、ブレード（７８）と、砥粒を
含む研摩液をブレード（７８）と加工物（８０）間の加
工部に供給するための研摩液供給装置（３８）と、加工
物（８０）をブレード（７８）に向かって押し付ける動
作をすることが可能な上下動装置（４２）と、を有する
ものを対象にしており、加工物（８０）と一体に設けら
れた回転軸部材（７２）と、ブレード（７８）に対して
回転軸部材（７２）を相対回転させることが可能な回転
駆動装置（１４）と、を有しており、上記上下動装置
（４２）は、加工物（８０）を回転駆動装置（１４）ご
と上下運動させることにより、上記加工物（８０）をブ
レード（７８）に向かって押し付ける動作をするように
構成されていることを特徴としている。なお、上記回転
駆動装置（１４）は、架台（５２）と、これに取り付け
られたモータ（５４）と、上記回転軸部材（７２）を回
転可能に支持する軸受装置（５８及び６６）と、を有し
ており、モータ（５４）が回転軸部材（７２）を回転さ
せるように構成することができる。また、回転軸部材
（７２）には、これの外周側に、軸心と直交する断面の
外周側が正多角形を形成する筒状の台ガラス（７３）が
固定されており、台ガラス（７３）の外周面にそれぞれ
上記加工物（８０）を取り付けるようにすることもでき
る。さらに、加工物（８０）又はブレード（７８）に微
振動を与える加振装置が設けられているようにすること
もできる。なお、かっこ内の符号は実施例の対応する部
材を示す。

【０００５】

【作用】切断機本体内の回転駆動装置が作動すると、回
転軸部材が加工物と一体に回転させられ、切断機が作動
すると、ブレードが往復移動することにより加工物の切
断が開始される。同時に研摩液供給装置を介して加工部
に研摩液がかけられる。これにより、加工物は、回転さ
せられながら、ブレードの往復運動によって研摩液中の
遊離砥粒により切断され、完成品のウェファとされる。
加工物を回転させながら切断加工が行われるので、遊離
砥粒は、加工物に対する相対速度が従来よりも高くな
り、同じ加工物を切断する場合であっても、従来よりも
短時間で切断加工することができる。また、回転軸回り
に複数の加工物を取り付けた状態で切断加工することが
できるので、従来よりも作業効率を向上することができ
る。加工物は、切断されていくのに伴って、これの切断
直径が小さくなり、ブレードの加工物と接触する端部
は、次第に往復移動ストロークの内側に移動していくの
で、ブレードの一定位置で加工物が接触を繰り返すよう
な状態とはならず、チッピングなどの不具合の発生に備
えて、ブレードのストロークを順次短縮する必要はほと
んどなく、作業管理が容易となる。なお、加振装置を設
けて、加工物又はブレードに微振動を与えるようにした
場合には、さらに加工時間を短縮させることができる。

【０００６】

【実施例】図１に本発明の実施例を示す。切断機本体１
０のベース１２の内部には、加工物を回転させるための
回転駆動装置１４、砥粒を含む研摩液を収容する研摩液
タンク１８、研摩液タンク１８内の研摩液を圧送するた
めの研摩液供給ポンプ１６、及び使用済の研摩液を研摩
液タンク１８に戻すための戻り側フレキシブルパイプ２
２が設けられている。回転駆動装置１４については後で
詳しく説明する。研摩液供給ポンプ１６は、研摩液タン
ク１８に取り付けられており、研摩液タンク１８中の研
摩液を供給側パイプ４０を介して切断機に送ることがで
きる。また切断に使用された研摩液は、戻り側フレキシ
ブルパイプ２２から研摩液タンク１８に戻すことができ
る。また、ベース１２内には、駆動モータ２４、Ｖベル
ト２６、プーリ２８、Ｖベルト３０、フライホイール３
２、後述のスライディングフレーム３６のストロークピ
ッチ交換用回転板３４などから成るスライディングフレ
ーム３６を往復動させるための駆動機構が設けられる。
ベース１２の上部のベース２０には、ブレード７８（図
２参照）を取り付けるためのスライディングフレーム３
６が図１中左右方向に移動可能に設けられる。このスラ
イディングフレーム３６の上方には研摩液供給装置３８
が配置され、研摩液供給装置３８と研摩液供給ポンプ１
６との間は供給側パイプ４０によって接続されている。
これにより、研摩液供給ポンプ１６を作動させれば、研
摩液は研摩液タンク１８、供給側パイプ４０、研摩液供
給装置３８、及び戻り側パイプ２２から成る経路内を循
環することになる。

【０００７】図１に示すように、回転駆動装置１４は、
テーブル台５０、これに取り付けられた架台５２、架台
５２内に取り付けられた駆動用のモータ５４、モータ５
４の軸に固定された駆動側歯付きプーリ５６、架台５２
上に設けられた固定側軸受装置５８、固定側軸受装置５
８によって回転可能に支持されたスピンドル６０、スピ
ンドル６０の図中左端部に固定された従動側歯付きプー
リ６２、両プーリ５６及び６２間に掛け渡された歯付き
ベルト６４、固定側軸受装置５８と対向する位置に、軸
方向に移動可能に設けられスピンドル７６を有する可動
側軸受装置６６、可動側軸受装置６６を軸方向に移動可
能な可動側軸受装置移動装置６８、及び歯付きベルト６
４を覆うように設けられたカバー７０を有している。回
転駆動装置１４によって回転軸部材７２が回転可能に支
持されている。すなわち、加工物８０及び台ガラス７３
が取り付けられる回転軸部材７２は、軸継手７４を介し
て両スピンドル６０及び７６によって回転可能に支持さ
れている。図１中加工物８０の上方に仮想線で示すよう
にブレード７８が配置されている。ブレード７８につい
ては、後で説明する。回転駆動装置１４は、たとえば図
２に示すような切断機１０の上下動装置４２に取り付け
て使用される。なお、図２に示す切断機１０は、テーブ
ル１５上に加工物を固定して切断加工を行う従来のタイ
プのものであり、本発明の回転駆動装置１４を用いる場
合には、テーブル１５を取り外して、代わりに回転駆動
装置１４を取り付けるようにしてある。なお、図２中に
は、ベース１２、研摩液供給ポンプ１６、研摩液タンク
１８、加工後の研摩液を集めるための液だまり２０、ブ
レード駆動用のモータ２４、Ｖベルト２６、プーリ２
８、Ｖベルト３０、フライホイール３２、スライディン
グフレーム３６、スライディングフレーム３６のストロ
ークピッチ交換用回転板３４、研摩液供給装置３８、供
給側パイプ４０、ブレード７８などが示されている。図
３に示すように、ブレード７８は、これの両端側が切断
機１０のブレードヘッド８２を介してスライディングフ
レーム３６に固定支持されている。回転駆動装置１４
は、上下動装置４２によって、図３中ストロークＳだけ
ブレード７８に対して上下方向に移動可能とされてい
る。この状態でモータ５４を作動させることにより、駆
動側歯付きプーリ５６、歯付きベルト６４、従動側歯付
きプーリ６２、スピンドル６０、及び軸継手７４を介し
て回転軸部材７２が回転させられることになる。また、
切断機１０のモータ２４を駆動すると、ブレード７８が
図中左右方向に往復運動し、また、研摩液供給ポンプ１
６を駆動すると、供給側パイプ４０を介して研摩液供給
装置３８から加工部に研摩液がかけられる。すなわち、
加工物８０は、回転させられながら、ブレード７８の往
復運動によって研摩液中の砥粒により切断されることに
なる。この場合、回転駆動装置１４は、上下動装置４２
によって全体がブレード７８に向かって押し上げられる
ようになっている。この実施例の場合、加工物８０は、
中空軸状をしており、軸方向に３つ重ね合わせた状態
で、これらの内周側が接着剤をもって筒状の台ガラス７
３に接着されており、台ガラス７３は、回転軸部材７２
に接着されている。これにより、回転軸部材７２、台ガ
ラス７３、及び加工物８０は、一体とされている。台ガ
ラス７３としては、ガラス、セラミック、カーボン等の
材質のものが使用される。

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

【０００９】（試験結果）図１０及び図１１に示すよう
な、断面「コ」字状の台ガラス７３に筒状の加工物８０
を接着した、切断試験用のものを用いて切断試験を行っ
た。外径寸法６６ｍｍで長さ３５ｍｍの材料を５個並べ
た加工物８０からウェファ１１９枚を切断するのに２
２．７時間を要した。また、ウェファ１枚の全面にわた
る厚み偏差は８．２ミクロンであった。製造されたウェ
ファを検査したところ、厚さ寸法の偏差は５．２ミクロ
ンであった。次に、図１に示すような、回転軸部材７
２、及び円筒状の台ガラス７３を用いて、上記と同じ材
料、寸法形状、及び個数の加工物８０を、回転駆動装置
１４を作動させて回転速度１５ｒｐｍで切断した場合に
は、上記と同数のウェファを切断するのに７．９時間
（従来よりも１４．８時間短縮）で済み、従来の１／３
近くに短縮された。また、ウェファ１枚の全面にわたる
厚み偏差は５．９ミクロン（従来よりも２．３ミクロン
の改善）であった。製造されたウェファを検査したとこ
ろ、厚さ寸法の偏差は３．３ミクロン（従来よりも１．
９ミクロンの改善）であった。なお、試験例のような筒
状の加工物８０を輪切り切断する場合、加工の進行に伴
って切断部の断面積が変化していくので、従来のように
加工物８０を回転させないで加工した場合にはソーマー
クが発生しやすかったが、試験の結果、本願のように加
工物８０を回転させた場合、切断面にはソーマークが発
生していないことが確認された。

【００１０】なお、上記実施例の説明においては、図２
に示すような従来の切断機本体１０からテーブル１５を
取り去って、図１に示すような回転駆動装置１４をアタ
ッチメント方式で取り付けるものとしたが、これに限定
されるわけではなく、たとえば、上下動装置４２に直接
軸受装置５８及び６６を組み込むようにすることもでき
る。

【００１１】また、上記実施例の説明においては、軸受
装置移動装置６８として、ねじ機構を用いるものとした
が、軸受装置移動装置は、可動側軸受装置６６を軸方向
に移動させることができるものであればよく、ラック・
ピニオン機構、流体圧シリンダなどの他の移動機構を用
いることもできる。

【００１２】さらに、回転駆動装置１４として、駆動側
歯付きプーリ５６、従動側歯付きプーリ６２、両プーリ
５６及び６２間に掛け渡された歯付きベルト６４から成
るベルト式動力伝達機構を有するものとしたが、回転駆
動装置としては、加工物８０を取り付ける回転軸部材２
を回転駆動できるものであればよく、歯車式動力伝達機
構などの別の動力伝達機構を有するもの、無段減速機構
付きのもの、モータ直結式のものなど、必要に応じて別
の形式の回転駆動装置を用いることもできる。

【００１３】なお、上記実施例の説明においては、中空
軸状の加工物８０の内周側を筒状の台ガラス７３の外周
側に接着するとともに、台ガラス７３の内周側を回転軸
部材７２に接着して、加工物８０を回転させながら切削
加工するものとしたが、加工物の形状に応じて回転軸部
材７２に対する取り付け方を変更することができる。す
なわち、図４に示すように、加工物８０が中実丸棒状を
している場合には、回転軸部材７２は、たとえば６角柱
状のものとして、これの外周側に断面６角筒状の台ガラ
ス７３をはめ合わせ接着し、台ガラス７３の外周側に加
工物８０を均等に６つ、接着剤をもって接着し、これを
１列として軸方向にたとえば３列、合計１８個設けるよ
うにすることもできる。なお、中実丸棒状の代わりに、
図５に示すような角柱状の加工物８０であってもよい。
また、図６に示すような板状の加工物８０を角柱状の回
転軸部材７２に取り付けるようにしてもよい。さらに、
図７に示すように、回転軸部材７２に切り込み溝を設け
るようにした場合には、台ガラスを設けないで、加工物
８０を直接回転軸部材７２に固定するようにすることも
できる。なお、図８に示すように、中実軸状の台ガラス
７３を設け、これの両軸端側に心金として回転軸部材７
２ａ及び７２ｂをそれぞれ取り付けるようにすることも
できる。要するに、加工物８０の形状に応じて、回転軸
部材７２の形状を適宜決定するとともに、これに対する
加工物８０の取り付け方も適宜決定することができる。

【００１４】また、たとえば、テーブル台５０に油圧式
の加振装置を設けて、切断中に加工物８０に微振動を与
えるようにすることもできる。さらに、加工物８０を振
動させる代わりに、たとえば、スライディングフレーム
３６側に加振装置を設けて、切断中にブレード７８に微
振動を与えるようにすることもできる。これらのよう
に、切断中に加工物８０又はブレード７８に微振動を与
えるようにした場合には、微振動を与えないで切断加工
した場合に比べて、さらに切断時間を短縮することがで
きる。

【００１５】

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

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の遊離砥粒を用いる切断機の実施例を示
す図である。

【図２】回転駆動装置を取り付ける切断機の１例を示す
図である。

【図３】回転駆動装置及びブレードを側面から見た図で
ある。

【図４】回転部材に対する加工物の取り付け方の１例を
示す図である。

【図５】回転部材に対する加工物の取り付け方の他の例
を示す図である。

【図６】回転部材に対する加工物の取り付け方のさらに
他の例を示す図である。

【図７】台ガラスの形状を説明する図である。

【図８】台ガラスの別の形状を説明する図である。

【図９】加工物が加工されていく様子を説明する図であ
る。

【図１０】切断試験に用いた台ガラスと加工物の斜視図
である。

【図１１】切断試験に用いた台ガラスと加工物の正面図
である。

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

【符号の説明】

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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブレード（７８）と、砥粒を含む研摩液
   をブレード（７８）と加工物（８０）間の加工部に供給
   するための研摩液供給装置（３８）と、加工物（８０）
   をブレード（７８）に向かって押し付ける動作をするこ
   とが可能な上下動装置（４２）と、を有する遊離砥粒を
   用いる切断機において、 加工物（８０）と一体に設けられた回転軸部材（７２）
   と、ブレード（７８）に対して回転軸部材（７２）を相
   対回転させることが可能な回転駆動装置（１４）と、を
   有しており、上記上下動装置（４２）は、加工物（８
   ０）を回転駆動装置（１４）ごと上下運動させることに
   より、上記加工物（８０）をブレード（７８）に向かっ
   て押し付ける動作をするように構成されていることを特
   徴とする遊離砥粒を用いる切断機。
2. 【請求項２】 上記回転駆動装置（１４）は、架台（５
   ２）と、これに取り付けられたモータ（５４）と、上記
   回転軸部材（７２）を回転可能に支持する軸受装置（５
   ８及び６６）と、を有しており、 モータ（５４）が回転軸部材（７２）を回転させるよう
   に構成されていることを特徴とする請求項１記載の遊離
   砥粒を用いる切断機。
3. 【請求項３】 回転軸部材（７２）には、これの外周側
   に、軸心と直交する断面の外周側が正多角形を形成する
   筒状の台ガラス（７３）が固定されており、台ガラス
   （７３）の外周面にそれぞれ上記加工物（８０）が取り
   付けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の
   遊離砥粒を用いる切断機。
4. 【請求項４】 加工物（８０）又はブレード（７８）に
   微振動を与える加振装置が設けられていることを特徴と
   する請求項１、２又は３記載の遊離砥粒を用いる切断
   機。