JPS6357203B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はIDブレードによる切断方式、とくに
硬脆性材料の薄切り方法に関するものである。

〔従来の技術〕

IDブレードによる切断は周知である。第３図
は円環状のIDブレード１の中心開口部２の周辺
を示すもので、金属薄板の基体１はその外周部で
保持し外方に張力を印加して緊張状態で平坦を保
つ。内周縁３にはダイヤモンド砥石部４が付設さ
れている。これを矢印５のように高速回転し、開
口部２に被切断材６を挿入して矢印７の方向に送
ることにより切断が行われる。

また被切断材６を静止し、回転するIDブレー
ドを矢印８の方向に送つてもよい。要は両者の相
対関係にあるので、以下便宜上送りは矢印８とし
て説明する。

被切断材はSiなどの半導体あるいはガラスなど
に切断需要が多く、第３図のように断面６の円柱
状の素材を輪切りにして薄板とする例が多い。寸
法例としては、Si単結晶の直径150mmの円柱を輪
切りにして厚さ１mm以下の薄板とする。

９は黒鉛製などの支持片で、円柱状の被切断材
６の全長にわたり円柱の母線に沿つて接着して置
く。

第４図はIDブレード内周縁の位置１０より、
送り８にしたがつて切断が進行する状態である。
内周縁の位置１１では曲線１１の上方は既切断、
下方は未切断である。以下送りにしたがつて逐次
１１，１２，１３，……と進行し、１５に至つて
切断が完了する。

切断完了時１５では支持片９も若干切り込まれ
るが、切断された薄板は、１６，１７間において
支持片９の全幅にわたり接着が保たれている。切
断を繰返して分離された多数の薄板は櫛歯状に支
持片９上に残つて、以後の取扱いに資する。

以上は一般に行われているIDブレードによる
切断法である。IDブレードは一種のダイヤモン
ドホイールであり、内周の砥石部４が被切断材を
研削除去し、その厚さに相当する幅の溝を掘りな
がら、その溝に進入して行くのが切断過程であ
る。研削作用を働く刃先は砥石部４の内周面であ
りこの作用面と被切断材６とは第４図１１，１２
……の円弧に沿つて接触する。接触の長さは切断
の初期と終期とを除いて一般に長く、最大は被切
断材６の直径よりも長い。

すなわちこの切断方式においては、接触長に比
例する切断抵抗が高いことが難点である。その上
に、長い接触長は以下の弊害を伴う。

IDブレード刃先と被切断材との接触面は幅の
せまい深い溝の底であり、溝にはブレードが嵌入
しているので冷却水が接触面にまで届きにくいも
のであり、ブレード刃先と被切断材とが強く圧接
している接触面に冷却水が行きわたることは、接
触長に比例して困難を増す。このために切屑の排
除が不円滑となりブレード刃先は目詰り状態とな
り、また接触部の温度が上昇してIDブレードの
研削性能が劣化する。

これ等の現象がもともと高い切断抵抗をさらに
増大して、緊張により平面を保つIDブレードを
弯曲させ、切断面の平坦度を損ねる。薄板切断に
おいては、得られた薄板の品質として平面度、平
行度が重要で、上述の過程によりこれ等が許容値
を越えるに至つてIDブレードの寿命となる。す
なわちこの切断方式においては、切断製品の薄板
の品質が劣化し勝であり、またIDブレードの寿
命も短い。

以上の難点を克服するために送り８と同時に被
切断材６をその円筒軸芯のまわりに回転する切断
方式が提案されている。第４図において切断開始
時にはブレード内周円１０と被切断材６との接触
長はきわめて短いが、この接触状態が６を回転す
ることにより切断終了まで続くと考えてよいであ
ろう。第５図は被切断材６の中心近くまで送りが
進んだ状態で、ブレード内周円は２０の位置にあ
る。６を回転しない場合には接触長は２１，２
２，２３の曲線となり前述のように甚だ長いが、
回転を併用すれば未切断部はすでに小径の２４と
なつているので接触長は依然として極めて短い。

回転切断方式では上述の理由により切断抵抗は
低く、得られる薄板の平面度、平行度などの切断
品質は良好、また送りの速度を上げて作業能率を
高めることができ、しかもIDブレードの寿命も
長いことが実証されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上の利点にも拘らず、回転切断方式にも決定
的な難点があるために実用は限られ、依然として
被切断材を回転しない第３図、第４図の切断方式
がもつぱら用いられている。

難点は支持片９が用を為さないことにある。支
持片９を用いても回転のため切断されて薄板とと
もに分離するからである。切断が終了すると薄板
は支持を失つて落下し、高速回転するIDブレー
ドまたはブレード保持緊張機構に触れて破損する
おそれがある。これを防ぐため切断済の薄板を安
全に回収する措置を溝じてもなお以下の問題が残
る。

第５図の状態では被切断材６の中心部２４以外
の部はすでに切断されて薄板状となつており、こ
れが２４の部で母材に支持されている。切断完了
に近づくと未切断部２４は極めて小径となり、切
断抵抗に耐えられず、破断して薄板を分離する。
すなわち薄板の中心部に破断痕の突起が残り、全
面均質を要求される薄板製品に決定的な欠陥とな
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は被切断材回転方式における接触
長の短い特長を保有し、しかも切断済薄板の保持
を確保して薄板中心部に破断痕を作ることのない
切断方式を提供することにある。

本発明の切断方式においても被切断材を回転す
るが、従来方式の連続回転に替えて、定められた
角度範囲内を往復回転する。すなわち第１図のよ
うに被切断材６には支持片９を接着し、これが
IDブレードの内周円４に触れない範囲９，９′間
を角度θにわたつて往復回転する。

〔作用〕

送りと回転とを併用すると、被切断材は渦線に
沿つて切断されて行く。第６図は連続回転の場合
の渦線の例である。被切断材６の１回転あたりの
送り量をＦとすれば、ブレード内周円の位置３０
でＡ点で接触して切断を開始し１回転後には内周
円の位置は３１となり孤A₁B₁で被切断材６に接
触する。内周円３１上、A₁B₁の左右および右方
はすでに切断された空位であるから接触はない。
さらに１回転後は内周円３２上の接触部はA₂B₂
となる。すなわち接触線はＦを距てる渦線の間を
斜めに横切る。１回転あたりの送り量Ｆを小さく
すれば接触長A₁B₁等は短くなる。

本発明の方法において第７図の角度θの間を往
復回転し、１往復あたりの送り量をＧとすれば、
ジグザグの曲線ABCDEに沿つて切断が進行す
る。曲線AB，BC等は第６図と同様の渦線で、
往の行程を右巻の渦とすれば復は左巻となる。隣
の曲線との間隔は０（ゼロ）からＧの間を変化す
るので、これを斜めに横切るブレード内周円との
接触長は０（ゼロ）と最大との間を変化して平均
値は小さく、前述の目的に適う。

被切断材６を静止して見れば、IDブレード
（内周円）の中心は角度θの間を往復回転しなが
ら、１往復につきＧの割合で被切断材６の中心か
ら離間して行くことになる。第８図HJKLを内周
円中心の軌跡の一部とする。折返し点Ｊにおける
ブレード内周円の位置は４１で、この時被切断材
６の未切断部は曲線PQRSを境界として下方にあ
る。内周円４１はPQにわたつて被切断材と接触
しているが、これは折返し点であるから、次に反
転に移れば矢印Ｗのように内周円は４２の方に移
動し、接触は離れる。

第８図４２はブレード中心がＫにある時の内周
円で、この時の接触長は短く、D₁である。以後
回転と送りとにしたがつて接触はD₁D₂D₃……と
変化し、この過程で切断された形状はQR₁S₁とな
る。説明を省略した前出の曲線PQRSも同様の過
程によりＨ→Ｊで終わる前行程で形成されたもの
であり、第７図のジグザグ模様の一部がRQR₁に
見られる。

接触長はD₁D₂D₃……と次第に長くなるが、
R₁S₁において最大となると同時に接触は離れて
新たに極めて短い接触部を作る。最大の場合の接
触長はやや大きいが、非回転切断における第４図
の最大接触長にくらべて約1/2であり、また極め
て短い場合もあるので平均値ははるかに小さい。
第４図において長大な接触長をもつてブレード内
周円が被切断材に圧接を持続するのにくらべれば
条件は非常に有利である。ことに接触長が最大に
なると同時に接触が離れるので冷却水がよくまわ
り、切屑の排除が有効に行われて目詰りも防止さ
れる。

〔実施例〕

本発明の切断方式は被切断材を回転する利点を
活用するものであるから、往復回転の角度範囲は
大きいほど有利である。この角度範囲を制限する
のは支持片９が切断されないという条件である。
切断の初期には第２図θ₁のように、角度範囲は
180゜以上も可能であるが、切断の進行とともに制
限角度は縮小することが、第１図に明らかであ
る。切断の終了時には往復回転の範囲は０ないし
極めて小さい角度となることが、第４図１５から
もわかる。

第９図は１往復の回転について送りを被切断材
６の直径の1/10として10往復で切断完了するもの
とし、回転角は200゜より初めて１往復ごとに20゜
減少して終了時に０とした場合の切断線図であ
る。送りを定速とすれば往復回転の周期は一定、
回転速度は往復角度範囲に逆比例して遅くなる。
１往復についての切断面積は回を追つて小さくな
るので、回転速度について上述の相対関係を保つ
て、送り速度を次第に上昇すれば能率的となる。

第１０図は同じく往復回転角200゜をもつて開始
し、１往復ごとに20゜減少するが、１行程の送り
量は回転角度範囲に比例して減少させる場合の切
断線図である。送り速度、回転速度ともに一定と
するか、または一定の比率を保つたまま増減する
ことができる。この例では4.5往復９行程の後は
回転を停止し送りのみで切断を続行している。こ
の時の接触長は図に見られるように、十分に短
い。

本発明の切断方式を実施するには被切断材を回
転可能とする軸受機構を要し、その軸芯はIDブ
レードの板面に対し正確に垂直であることが、切
断精度のために肝要である。これは従来の連続回
転方式の切断機ですでに実現されている。送りの
直線度も同じ理由から要求されるが、これも従来
のIDブレード切断機に備つている。往復のため
の回転方向の逆転、その位置ないし時点、回転速
度などを、送りとも開連して制御することは機械
的、電気的、あるいは電子的に行うことができ
る。

〔発明の効果〕

本発明の切断方式は切断抵抗が低いために切断
能率が高く、切断面の平面度などの切断精度が高
く、IDブレードの寿命も長い被切断材回転方式
の利点を保有し、しかも切断面中心に破断痕の突
起を生じることがない。これにより半導体、ガラ
スなどの薄切りにおいて高品質の薄板を経済的に
製造することができる。また近年切断需要の増大
している難削セラミクスなども十分な採算性をも
つて精密切断加工を施すことができ、関係業界に
貢献する所が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係る切断方式の説
明図、第３図は従来から用いられている円環状
IDブレードの中心部断面図、第４図は切断状態
を示す図、第５図は切断完了直前の断面図、第６
図は連続回転の場合の渦線の例を示す断面図、第
７図は角度θの間を往復回転させる場合の断面
図、第８図乃至第１０図は切削軌跡を示す図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被切断材をIDブレードの内周円に向つて送
   り込むと同時に、IDブレードの面と垂直の軸芯
   のまわりに被切断材を限られた角度範囲内で往復
   回転させることを特徴とする切断方式。 ２ 被切断材の側面に、切断面と垂直方向の全長
   にわたる支持片を接着し、これがIDブレードに
   よつて切断されない角度範囲内で該被切断材を往
   復回転させることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の切断方式。