WO2007032346A1

WO2007032346A1 - 円盤状の切断ブレードを備えた切断具及び切断装置

Info

Publication number: WO2007032346A1
Application number: PCT/JP2006/318064
Authority: WO
Inventors: Kazumasa Ohnishi
Original assignee: Kazumasa Ohnishi
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2007-03-22

Abstract

　中央に透孔（２１）を備える円盤状の切断ブレード（２２）、ブレード（２２）の少なくとも一方の表面の外周縁部よりも内側の領域にブレード（２２）と同軸に固定されている、円環状の圧電体の両側表面の各々に電極を付設してなる円環状の圧電振動子（２５）、そして圧電振動子（２５）の両電極を互いに電気的に接続している電気抵抗素子（２６ａ）からなる切断具（５１）は、長時間使用しても円盤状の切断ブレード（２２）の刃先の摩耗量が少ない。

Description

明細書

円盤状の切断ブレードを備えた切断具及び切断装置

技術分野

[0001] 本発明は、ガラス、シリコン、シリコンナイトライドに代表される硬く且つ脆い材料から形成された加工対象物の切断に有利に用いることができる、円盤状の切断ブレードを備えた切断具及び切断装置に関する。

背景技術

[0002] ガラス、シリコン、シリコンナイトライドに代表される硬く且つ脆い材料力も形成された加工対象物を切断するために、切断具として円盤状の切断ブレードを備えた切断装置が広く用いられている。この切断装置では、円盤状の切断ブレードを回転させながら、その外周縁部の刃先を加工対象物に接触させることにより、加工対象物の切断が行なわれる。

[0003] 図 1は、特許文献 1に記載の従来の切断装置の構成例を示す側面図である。図 1 の切断装置 10は、回転軸 (スピンドル） 12の周囲に取り付けられた第一のフランジ 13 、円盤状の切断 (切削）ブレード 14、及び第二のフランジ 15、そしてフランジ 13、 15 によりブレード 14を締め付け固定するためのナット 16から構成されている。そして切断装置 10においては、回転軸 12を円盤状の切断ブレード 14と共に回転させながら、ブレード 14の外周縁部をカ卩ェ対象物に接触させることにより、加工対象物の切断が行なわれる。

[0004] 一方、特許文献 2には、円盤状の切断ブレードの表面に円環状の超音波振動子が固定された構成の切断具（円盤状ブレード）が開示されている。この切断具においては、円環状の超音波振動子に電気エネルギーを付与することによって超音波振動を発生させ、この超音波振動を切断ブレードに付与しながら加工対象物の切断が行なわれる。そして、このように超音波振動が付与された切断ブレードによってカ卩ェ対象物を高い精度で切断することができるとされている。このように、切断ブレードなどの工具に超音波振動を積極的に付与して加工対象物を加工する方法は、超音波加工 (方法）と呼ばれており、一般に広く知られている。 [0005] また、圧電セラミックある、は複合圧電材料 (バインダ榭脂中に圧電セラミック粒子と導電粒子とが分散されたもの）を用いた制振技術は既に知られている。例えば、制振対象の金属板を一対の圧電セラミックで挟み、圧電セラミックに電気抵抗を電気的に接続することにより、圧電セラミックにて振動エネルギーが電気エネルギーに変換され、この電気エネルギーが電気抵抗でジュール熱として消費されるため、金属板の振動を減衰させることができる。

特許文献 1：特開平 8 - 127023号公報

特許文献 2 :特開 2004— 291636号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 特許文献 1に記載されて、るように、従来の切断装置の円盤状の切断ブレードは、円盤状の基材の外周縁部に、例えば、ダイヤモンド砥粒が電着された構成を有している。このような切断ブレードは高価なものであるため、長時間使用しても刃先 (切断ブレードの外周縁部）の摩耗量が少な、ことが望まし、。

[0007] 特許文献 2に記載されているように、切断ブレードにより高精度の切断を行なうために、切断ブレードに超音波振動を積極的に付与することは知られている。同文献には、切断ブレードに超音波振動を付与することにより加工対象物との摩擦抵抗が小さくなるため、切断ブレードの寿命が長くなると記載されている。しかしながら、同文献の切断具は、超音波振動を発生させるために超音波振動子に電気エネルギーを供給する必要がある。また、この切断具を備えた切断装置は、超音波振動子に電気工ネルギーを供給するための交流電源や、電源の電気エネルギーを切断ブレードと共に回転する超音波振動子に付与するために用、るスリップリングゃロータリ一トランスを必要とするため、その構成が複雑である。

[0008] 本発明の課題は、長時間使用しても円盤状の切断ブレードの刃先の摩耗量が少な V、切断具を提供することにある。

本発明の課題はまた、切断ブレードの刃先の摩耗量が少なぐ低消費電力で装置構成も簡単である円盤状の切断ブレードを備えた切断装置を提供することにもある。課題を解決するための手段 [0009] 本発明者の研究により、切断の際に刃先が加工対象物と接触した際に切断ブレードに生じる機械振動が、切断ブレードの刃先の摩耗を促進させる原因の一つであることが判明し、そして切断ブレードの表面の外周縁部よりも内側の領域に上記の機械振動を電気エネルギーに変換する円環状の圧電振動子を付設して、この圧電振動子に前記の電気エネルギーを消費する電気抵抗素子を電気的に接続することにより、上記課題が解決された切断具及び切断装置を提供できることを見出し、本発明に到達した。

[0010] 従って、本発明は、中央に透孔を備える円盤状の切断ブレード、このブレードの少なくとも一方の表面の外周縁部よりも内側の領域に前記ブレードと同軸に固定されている、円環状の圧電体の両側表面の各々に電極を付設してなる円環状の圧電振動子、そして圧電振動子の両電極を互!、に電気的に接続してヽる電気抵抗素子力ゝらなる切断具にある。

[0011] この圧電振動子及び電気抵抗素子を持つ切断具を、以下、第一の構成の切断具という。第一の構成の切断具の好ましい態様は、次の通りである。

(1)切断ブレードが 5 μ m以上、 1mm未満の厚みを持つ。

(2)切断ブレードが金属材料力も形成されて!、る。

[0012] 本発明はまた、軸受に回転可能に支持されている回転軸の周囲に、前記の第一の構成の切断具をその切断ブレードの透孔に前記の回転軸を挿入した状態にて固定してなる切断装置 (以下、第一の構成の切断装置という）にもある。

[0013] 本発明はまた、軸受に回転可能に支持されている回転軸の周囲に、前記の第一の構成の切断具をその切断ブレードの透孔に前記の回転軸を挿入した状態にて配置し、そして回転軸の周囲に更に、前記切断具をその切断ブレードの両側表面の各々の外周縁部よりも内側の領域にて支持する一対のフランジを付設してなる切断装置（以下、第二の構成の切断装置という）にもある。

[0014] 本発明はまた、加工対象物と前記の第一あるいは第二の構成の切断装置とを用意する工程、この切断装置の回転軸を切断具の切断ブレードと共に回転させる工程、そして加工対象物の表面に前記切断ブレードの外周縁部を接触させることにより該加工対象物を切断する工程からなる加工対象物の切断方法 (以下、第一の方法という）にもある。

[0015] 本発明はまた、中央に透孔を備える円盤状の切断ブレード、このブレードの各々の表面の外周縁部よりも内側の領域に前記ブレードと同軸に固定されている円環状の剛性板、そして各々の剛性板の外側表面に剛性板と同軸に固定されている、円環状の圧電体の両側表面の各々に電極を付設してなる、前記の剛性板の外径よりも小さな外径を持つ円環状の圧電振動子、そして各々の圧電振動子の両電極を互いに電気的に接続している電気抵抗素子力なる切断具にもある。

[0016] この剛性板、圧電振動子及び電気抵抗素子を持つ切断具を、以下、第二の構成の切断具という。第二の構成の切断具の好ましい態様は、次の通りである。

(1)切断ブレードが 5 μ m以上、 1mm未満の厚みを持つ。

(2)切断ブレードが金属材料力も形成されて!、る。

[0017] 本発明はまた、軸受に回転可能に支持されている回転軸の周囲に、前記の第二の構成の切断具をその切断ブレードの透孔に前記の回転軸を挿入した状態にて配置し、そして回転軸の周囲に更に、前記切断具をその各々の剛性板の外側表面にて支持する一対のフランジを付設してなる切断装置 (以下、第三の構成の切断装置という）にもある。

[0018] 本発明はまた、加工対象物と前記の第三の構成の切断装置とを用意する工程、この切断装置の回転軸を切断具の切断ブレードと共に回転させる工程、そして力卩ェ対象物の表面に前記切断ブレードの外周縁部を接触させることにより該加工対象物を切断する工程からなる加工対象物の切断方法 (以下、第二の方法という）にもある。

[0019] 本発明はまた、軸受に回転可能に支持されている回転軸、中央に透孔を備え、この透孔に回転軸を挿入した状態にて回転軸の周囲に配置されている円盤状の切断ブレード、このブレードの両側に配置され、各々回転軸の周囲に付設されている一対のフランジ、各々のフランジの内側面に支持材を介して間隔をあけて固定されている、ブレードをその各々の表面の外周縁部よりも内側の領域にて支持している一対の円環状の剛性板、各々の剛性板のフランジ側の表面に固定されている、円環状の圧電体の両側表面の各々に電極を付設してなる円環状の圧電振動子、そして圧電振動子の両電極を互いに電気的に接続している電気抵抗素子からなる切断装置（以下、第四の構成の切断装置という）にもある。

[0020] 第四の構成の切断装置の好ましい態様は、次の通りである。

(1)切断ブレードが 5 μ m以上、 1mm未満の厚みを持つ。

(2)切断ブレードが、金属材料から形成されている。

[0021] 本発明はまた、加工対象物と前記の第四の構成の切断装置とを用意する工程、この切断装置の回転軸を切断ブレードと共に回転させる工程、そして加工対象物の表面に前記切断ブレードの外周縁部を接触させることにより該加工対象物を切断する工程からなる加工対象物の切断方法 (以下、第三の方法という）にもある。

[0022] なお、本明細書において、「切断」には、加工対象物を切り分けることにカ卩えて、加ェ対象物に切れ目を入れること、すなわち「溝入れ」も含まれる。また「剛性板」とは、金属材料あるいはセラミック材料カゝら形成された板を意味する。

発明の効果

[0023] 上記のように、切断の際に刃先が加工対象物と接触した際に切断ブレードに生じる機械振動は、切断ブレードの刃先の摩耗を促進させる。これは、切断ブレードがその厚み方向に大きく機械振動すると、加工対象物が切断ブレードの厚みよりも広い幅にて切断される、すなわち切断ブレードの刃先が加工対象物をより広い幅にて切削するためであると理解される。

[0024] 本発明の切断具においては、切断の際に刃先が加工対象物と接触した際に切断ブレードに機械振動を生じた場合であっても、この機械振動を圧電振動子にて電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーを圧電振動子に電気的に接続した電気抵抗素子にて消費させることにより減衰させることができる。このため、本発明の切断具は、長時間使用しても切断ブレードの刃先の摩耗量が少ない。

[0025] そして、本発明の切断装置は、切断ブレードに生じた機械振動を圧電振動子と電気抵抗素子とを用いて減衰させるために切断ブレードの刃先の摩耗量が少なぐまた使用する圧電振動子に電力を供給する必要がなぐこのため前記の特許文献 2の切断装置のように電力供給に用いるスリップリングやロータリートランスを付設する必要がないため、低消費電力で装置構成も簡単である。

[0026] 本発明の切断具及び切断装置は、刃先が加工対象物に接触した際に機械振動を生じやすい（橈みやすい）厚みの薄い（例えば、 5 /z m以上、 1mm以下の厚みを持つ)切断ブレードを用いる場合に特に有効なものである。

[0027] なお、本発明の切断具及び切断装置は、上記のように刃先が加工対象物と接触した際に生じる切断ブレードの機械振動を減衰させることができるため、加工対象物を切断ブレードの厚み方向に高、精度で切断することができると、う利点も有して!/、る発明を実施するための最良の形態

[0028] 先ず、本発明の第一の構成の切断具を添付の図面を用いて説明する。図 2は、本発明の第一の構成の切断具の一例を示す正面図であり、図 3は、図 2に記入した切断線 II— II線に沿って切断した切断具 51の断面図であり、そして図 4は、図 3に示す切断具 51の拡大断面図である。

[0029] 図 2〜図 4に示す切断具 51は、中央に透孔 21を備える円盤状の切断ブレード 22、ブレード 22の両表面の各々の外周縁部（刃先）よりも内側の領域にブレード 22と同軸に固定されている、円環状の圧電体 23の両側表面の各々に電極 24a、 24bを付設してなる円環状の圧電振動子 25、そして圧電振動子 25の両電極 24a、 24bを互 Vヽに電気的に接続して、る電気抵抗素子 26aなど力構成されて、る。

[0030] 切断ブレード 22としては、丸鋸、あるいは円盤状の基板の表面に砲粒を固定した切断ブレードに代表される公知の切断ブレードを用いることができる。

[0031] 上記の切断ブレードに用いる円盤状の基板は、例えば、アルミニウム、鉄、アルミ- ゥム合金あるいはステンレススチールなどの金属材料カゝら形成される。

[0032] 砲粒としては、例えば、ダイヤモンド粒子、アルミナ粒子、シリカ粒子、酸化鉄粒子、酸ィ匕クロム粒子、あるいは立方晶窒化ホウ素（CBN)粒子などが用いられる。通常、砲粒の平均粒径は 0. 1乃至 50 mの範囲に設定される。

[0033] 砥粒は、例えば、砥粒を含むメツキ浴にて円盤状の基板をメツキ処理することにより円盤状の基板の表面に固定 (電着）される。砥粒は、バインダー榭脂（例、フエノールホルマリン榭脂）を用いて円盤状の基板の表面に固定されて、てもよ!/、。

[0034] 切断ブレード 22としては、加工対象物を得率良く（切断ブレードにより研削される加ェ対象物の幅が小さくなるように)切断する場合には、その厚みが薄ヽものが用いられる。厚みの薄い切断ブレードは、刃先が加工対象物に接触した際に橈み易ぐこのため切断ブレードの厚み方向に大きな機械振動を生じて刃先の摩耗が促進され易い。従って、本発明の切断具においては、 5 m以上、 1mm未満（特に 100 m 以下)の厚みを持つ切断ブレードを用いた場合に、その刃先の摩耗を効果的に抑制することができる。

[0035] 切断ブレード 22の両側表面の各々の外周縁部よりも内側の領域には、ブレード 22 と同軸に円環状の圧電振動子 25が固定されている。

[0036] 図 4に示すように、各々の圧電振動子 25としては、例えば、円環状の圧電体 23の両側表面の各々に電極 24a、 24bが付設された構成の円環状の圧電振動子が用いられる。

[0037] 圧電体 23の材料の例としては、ジルコン酸チタン酸鉛系の圧電セラミック材料、およびポリフッ化ビニリデン榭脂に代表される圧電高分子材料が挙げられる。また、圧電体として、 ZnO薄膜などの圧電薄膜を用いることもできる。電極の材料の例としては、銀やリン青銅などの金属材料が挙げられる。圧電体 23は、例えば、その厚み方向に分極処理される。図 4に示す各々の圧電体 23は、ジルコン酸チタン酸鉛系の圧電セラミック材料から形成されており、その厚み方向で且つ切断ブレード 22に向かう方向に分極処理されて！ヽる。

[0038] 圧電振動子 25は、例えば、接着剤を用いて切断ブレード 22の表面に固定される。

この接着剤として導電性接着剤を用いると、圧電振動子 25の電極 24bと切断ブレード 22とが互いに電気的に接続されるため、このブレード 22を金属材料などの導電性を示す材料から形成することにより、後に説明する電気抵抗素子 26aと電極 24bとの電気的な接続を、ブレード 22を介して容易に行なうことができるようになる。

[0039] 各々の圧電振動子 25の電極 24aは電気配線 28aを介して電気抵抗素子 26aに電気的に接続され、そして電極 24bは、圧電振動子 25を切断ブレード 22の表面に固定している導電性接着剤、金属材料製の切断ブレード 22、そして電気配線 28bを介して電気抵抗素子 26aに電気的に接続されている。このようにして、各々の圧電振動子 25の両電極 24a、 24bは電気抵抗素子 26aを介して互いに電気的に接続されている。なお、圧電振動子 25の電極 24bを、予め圧電体 23の端面を通って、電極 24a の側の表面に延長して (電極 24aと非接触に)形成しておくと、圧電振動子の両電極に電気抵抗素子を電気的に接続する作業が容易になる。

[0040] 図 4の切断具 51の電気抵抗素子 26aとしては、金属皮膜抵抗器 (直径： 2mm、長さ： 6mm)が用いられている。電気抵抗素子の例としては、上記の金属皮膜抵抗器の他に、炭素皮膜抵抗器、チップ抵抗器、および導電性薄膜 (例、銀ペーストを塗布乾燥して形成した薄膜)などが挙げられる。切断ブレードを安定に回転させるため、電気抵抗素子としては、質量の小さ、チップ抵抗器を用いることが望まヽ。

[0041] なお、電気抵抗素子 26aは、通常、切断ブレード 22の表面に固定される力圧電振動子の両電極に電気的に接続されている限りその固定位置に特に制限は無ぐ例えば、圧電振動子の外側表面に固定されていてもよい。

[0042] 図 2〜図 4に示す切断具 51の切断ブレード 22の表面には、上記の金属皮膜抵抗器 (電気抵抗素子） 26aに加えて、金属皮膜抵抗器 26aの付設位置力も切断ブレード 22の周方向に沿って互いに等しい間隔をあけて金属皮膜抵抗器 26aと同一の構成を持つ別の金属皮膜抵抗器 26bが合計で三個付設されて、る。これらの金属皮膜抵抗器 26bは、切断ブレード 22を安定に回転させるための重りとして用いられている。また、これらの金属皮膜抵抗器 26bに代えて、金属皮膜抵抗器 26aと同程度の質量 (金属皮膜抵抗器 26aの質量の 50〜150%、好ましくは 80〜120%、特に 90乃至 110%の質量)を持つ重りを付設することもできる。このような重り（重りとして用いる金属皮膜抵抗器 26b)の数に特に制限はないが、その数は 1乃至 20個の範囲にあることが好ましい。

[0043] 切断具 51においては、切断の際に刃先 (外周縁部）が加工対象物に接触した際に切断ブレード 22に機械振動 (特に、刃先の摩耗を促進する切断ブレード 22の厚み方向の機械振動）を生じた場合であっても、この機械振動を各々の圧電振動子 25にて（圧電効果により）電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーを各々の圧電振動子 25に接続された電気抵抗素子 (金属皮膜抵抗器) 26aにて消費させることで減衰させることができる。このため、本発明の切断具 51は、長時間使用しても切断ブレード 22の刃先の摩耗量が少な!/、。

[0044] 図 5は、本発明の第一の構成の切断具の別の一例を示す断面図である。図 5の切断具 52の構成は、切断ブレード 22の円環状の圧電振動子 25の一対の電極を互いに電気的に接続する電気抵抗素子 29として、円環状に形成された導電性薄膜 (例、銀ペーストを塗布乾燥して形成した薄膜)が用いられていること以外は図 2の切断具 51と同様である。図 5の切断具 52は、図 2の切断具 51のように金属皮膜抵抗器 26a と金属皮膜抵抗器 26bとを切断ブレード 22の表面の所定位置に固定する必要がないため、その作製が容易である。

[0045] 図 6は、本発明の第一の構成の切断装置の一例を示す一部切り欠き側面図である。図 6の切断装置 61は、軸受 31に回転可能に支持されている回転軸 32の周囲に、図 2〜図 4に示す第一の構成の切断具 51をその切断ブレード 22の透孔 21に回転軸 32を挿入した状態にて固定した構成を有している。切断具 51は、回転軸 32の周囲に切断具 51、そして環状の支持材 43を嵌め合わせたのち、回転軸 32の先端部の周囲に形成されたねじ溝にナット 44をねじ込むことにより回転軸 32の周囲に支持固定されている。

[0046] 切断装置 61は、本発明の切断具 51を用いているために切断ブレード 22の刃先の摩耗量が少なぐまた使用する圧電振動子 25に電力を供給する必要がなぐこのため前記の特許文献 2の切断装置のように電力供給に用いるスリップリングやロータリ一トランスを付設する必要がないため、低消費電力で装置構成も簡単である。

[0047] なお、切断装置 61には、例えば、切断具 51が固定されている回転軸 32の回転駆動装置、回転軸 32を上下左右に移動させる直動駆動装置、そしてこれらの駆動装置の駆動量の検出及び制御を行なう制御装置等が付設されるが、これらの駆動装置や制御装置等は公知のものであるため詳しい説明は省略する。

[0048] そして、例えば、図 6に示すように支持台 42の上に装着されたカ卩ェ対象物 41と、前記の第一の構成の切断装置 61とを用意する工程、この切断装置 61の回転軸 32を切断具 51の切断ブレード 22と共に回転させる工程、そして加工対象物 41の表面に切断ブレード 22の外周縁部（刃先)を接触させることにより該加工対象物を切断する工程からなる切断方法 (第一の方法)の実施により、上記のように切断ブレード 22の厚み方向の機械振動が抑制されるため、切断ブレード 22の刃先の摩耗量が少なくなり、またカ卩ェ対象物 41を切断ブレード 22の厚み方向に高い精度で切断することができる。なお、通常は、加工対象物 41を切断する際に、切断ブレード 22と加工対象物 41との接触面に研削液 (代表例、水）が供給される。

[0049] 図 7は、本発明の第一の構成の切断装置の別の一例を示す一部切り欠き側面図である。図 7の切断装置 63の構成は、切断ブレード 22の一方の表面にのみ円環状の圧電振動子 25が固定された本発明の第一の構成の切断具 53が用いられていること、この切断具 53が回転軸 32の先端に設けられたねじ孔にねじ込まれたボルト 45によつて回転軸の周囲に支持固定されていること以外は図 6の切断装置 61と同様である

[0050] このように、本発明の切断具として、切断ブレード 22の一方の表面にのみ円環状の圧電振動子 25が付設されたものを用いることもできる。また、図 7に示すように、本発明の切断具 53の切断ブレード 22として外周縁部の内側に肉厚部を有するものを用いると、切断ブレード 22の厚み方向の機械振動の発生が抑制され、また切断ブレードに僅かに機械振動を生じた場合であっても、この機械振動を圧電振動子 25と電気抵抗素子 26aとによって減衰させることができるため、切断ブレード 22の刃先の摩耗量を更に少なくすることができる。

[0051] 図 8は、本発明の第二の構成の切断装置の一例を示す一部切り欠き側面図である。そして図 9は、図 8の切断装置 64が備える切断具 (本発明の第一の構成の切断具） 54の構成を示す断面図である。図 9の切断具 54の構成は、圧電振動子 25のサイズ (径)が異なること以外は図 2〜図 4に示す切断具 51と同様である。

[0052] 図 8の切断装置 64は、軸受 31に回転可能に支持されている回転軸 32の周囲に、図 9に示す第一の構成の切断具 54をその切断ブレード 22の透孔 21に回転軸 32を挿入した状態にて配置し、そして回転軸 32の周囲に更に、切断具 54を切断ブレード 22の両側表面の各々の外周縁部よりも内側の領域にて支持する一対のフランジ 33a 、 33bを付設した構成を有している。

[0053] フランジ 33bは、回転軸 32の先端に設けられたねじ孔にねじ込まれたボルト 45によつて回転軸の周囲に支持固定されている。そして切断具 54は、フランジ 33bの周囲に、切断具 54、フランジ 33aを嵌め合わせたのち、フランジ 33bの回転軸先端の側の周囲に形成されたねじ溝にナット 44をねじ込むことにより回転軸 32の周囲に支持固定されている。

[0054] フランジ 33a、 33bは、例えば、チタン、アルミニウム、鉄、あるいはステンレススチールなどの金属材料から形成される。

[0055] 第二の構成の切断装置 64は、本発明の切断具 54を用い、更に切断ブレード 22が一対のフランジ 33a、 33bにより支持されて橈み難い (厚み方向に機械振動を生じ難い）ため、切断ブレード 22の刃先の摩耗量が更に少なくなる。

[0056] 図 10は、本発明の第二の構成の切断装置の別の一例を示す一部切り欠き側面図である。図 10の切断装置 65の構成は、回転軸 32の周囲に、合計で六個の第一の構成の切断具 55と、各々の切断具の切断ブレードを支持するフランジとが備えられて

V、ること以外は図 8の切断装置 64と同様である。

[0057] 切断装置 65は、加工対象物を複数個に同時に切断 (あるいは加工対象物に互いに平行な複数本の溝を形成)する際に有利に用いることができる。例えば、シリコンゥェハを短時間で多数のシリコンチップに切断することができる。

[0058] 次に、本発明の第二の構成の切断具について説明する。図 11は、本発明の第二の構成の切断具の一例を示す断面図である。

[0059] 図 11の切断具 71は、中央に透孔 21を備える円盤状の切断ブレード 22、ブレード 2 2の各々の表面の外周縁部よりも内側の領域にブレード 22と同軸に固定されている円環状の剛性板 27、そして各々の剛性板 27の外側表面に剛性板 27と同軸に固定されている、円環状の圧電体の両側表面の各々に電極を付設してなる、剛性板 27の外径よりも小さな外径を持つ円環状の圧電振動子 25、そして各々の圧電振動子 25 の両電極を互いに電気的に接続して、る電気抵抗素子 26aから構成されて、る。

[0060] 図 11の切断具 (本発明の第二の構成の切断具） 71の構成は、切断ブレード 22の各々の表面に円環状の剛性板 27を介して円環状の圧電振動子 25が固定されていること以外は図 9に示す切断具 (本発明の第一の構成の切断具) 54と同様である。

[0061] 上記の各々の剛性板 27は、金属材料 (例、アルミニウム合金及びチタンなど）あるいはセラミック材料 (例、アルミナ及びガラスなど）から形成される。

[0062] 剛性板 27は、切断ブレード 22を補強する（その厚み方向に橈み難くする)機能を有している。このように剛性板 27で補強された切断ブレード 22は、その厚み方向の機械振動の発生が抑制される。このため、本発明の第二の構成の切断具 71は、切断ブレード 22の厚み方向の機械振動の発生が剛性板 27によって抑制され、また切断ブレード 22に僅かに機械振動を生じた場合であっても、この機械振動を圧電振動子 25と電気抵抗素子 26aとによって減衰させることができるため、切断ブレード 22の刃先の摩耗量が更に少なくなる。

[0063] 切断ブレードの機械振動の発生を抑制するため、各々の剛性板 27の厚み (圧電振動子 25が固定されている部分の厚み）は 0. 2mm以上、特に 0. 5mm以上であることが好ましい。剛性板の厚みは、切断具 71の組み立てや取り扱いが容易になることから、通常は、 5mm以下に設定される。

[0064] 剛性板 27は、例えば、接着剤を用いて切断ブレード 22の表面に固定される。この接着剤として、例えば、熱可塑性榭脂と水溶性ワックスとを含むホットメルト型の接着剤を用いると、切断具 71を温水に浸漬することにより固化した接着剤を溶解させ、圧電振動子 25が固定された剛性板 27を切断ブレード 22の表面力も容易に取り外すことができる。従って、例えば、使用により刃先が摩耗した切断ブレードから圧電振動子 25が固定された剛性板 27を取り外し、これを別の新しい切断ブレードの表面に固定して再使用することができる。すなわち、製造コストの高い圧電振動子を廃棄することなく再使用することが可能になる。

[0065] なお、図 11の切断具 71の各々の剛性板 27は、例えば、チタンから形成され、その表面に導電性接着剤を用いて円環状の圧電振動子 25が固定されている。これにより、圧電振動子 25の剛性板 27の側の電極と電気抵抗素子 26aとの電気的な接続を、剛性板 27を介してに容易に行なうことができるようになる。

[0066] 図 12は、本発明の第三の構成の切断装置の一例を示す一部切り欠き側面図である。図 12の切断装置 81は、軸受 31に回転可能に支持されている回転軸 32の周囲に、図 11に示す第二の構成の切断具 71をその切断ブレード 22の透孔 21に回転軸 32を挿入した状態にて配置し、そして回転軸 32の周囲に更に、切断具 71をその各々の剛性板 25の外側表面にて支持する一対のフランジ 33a、 33bを付設した構成を有している。図 12の切断装置 (第三の構成の切断装置) 81の構成は、図 11の第二の構成の切断具 71が用いられていること以外は図 8に示す第二の構成の切断装置 6 4と同様である。

[0067] 図 12に示すように、切断具 71は、各々の剛性板 27の外側表面にて一対のフランジ 33a、 33bにより支持されている。一対のフランジ 33a、 33bによって各々の圧電振動子 25の外側表面を支持すると、圧電振動子 25の圧電セラミックにクラックが発生する場合があるからである。このように一対のフランジ 33a、 33bによって各々の剛性板 27の外側表面を支持するため、各々の圧電振動子 25の外径は、剛性板 27の外径よりも小さな値に設定されている。

[0068] 第三の構成の切断装置 81は、本発明の切断具 71を用い、更に切断ブレード 22が一対の剛性板 27で補強され、更にこれらの剛性板を介して一対のフランジ 33a、 33 bにより支持されて橈み難い (厚み方向に機械振動を生じ難い)ため、切断ブレード 2 2の刃先の摩耗量が更に少なくなる。

[0069] そして、加工対象物と、例えば、図 12に示す第三の構成の切断装置 81とを用意する工程、この切断装置 81の回転軸 32を切断具 71の切断ブレード 22と共に回転させる工程、そして加工対象物の表面に切断ブレード 22の外周縁部（刃先）を接触させることにより該加工対象物を切断する工程からなる切断方法 (第二の方法)の実施により、切断ブレード 22の刃先の摩耗量が少なくなり、また加工対象物を切断ブレード 22の厚み方向に高い精度で切断することができる。第二の方法は、上記の第三の構成の切断装置を用いること以外は上記第一の方法と同様にして実施することができる。

[0070] 次に、本発明の第四の構成の切断装置について説明する。図 13は、本発明の第四の構成の切断装置の一例を示す一部切り欠き側面図である。

[0071] 図 13の切断装置 91は、軸受 31に回転可能に支持されている回転軸 32、中央に透孔を備え、この透孔に回転軸 32を挿入した状態にて回転軸 32の周囲に配置されている円盤状の切断ブレード 22、ブレード 22の両側に配置され、各々回転軸 32の周囲に付設されている一対のフランジ 34a、 34b、各々のフランジの内側面に支持材 35を介して間隔をあけて固定されている、ブレード 22をその各々の表面の外周縁部よりも内側の領域にて支持している一対の円環状の剛性板 36、各々の剛性板 36のフランジ側の表面に固定されている、円環状の圧電体の両側表面の各々に電極を付設してなる円環状の圧電振動子 25、そして圧電振動子 25の両電極を互いに電気的に接続して、る電気抵抗素子 26aなど力構成されて、る。

[0072] この第四の構成の切断装置 91の切断ブレード 22の表面には、円環状の圧電振動子 25が直接には固定されていない。このように、切断ブレード 22の各々の表面をその外周縁部よりも内側の領域にて、各々圧電振動子 25及び電気抵抗素子 26aを備える一対の円環状の剛性板 36で支持することによつても切断ブレード 22の厚み方向の機械振動を減衰させることができ、これにより切断ブレード 22の刃先の摩耗量を少なくすることができる。

[0073] 第四の構成の切断装置は、市販の (圧電振動子及び電気抵抗素子を備えていな V、)切断ブレードをそのまま使用することができると、う利点を有して！/、る。

[0074] 第四の構成の切断装置 91においては、各々の剛性板 36が、例えば、グリースなどの接触媒質を介して切断ブレード 22を支持して、ることが好ま U、。接触媒質を用いることにより、切断ブレード 22に生じた機械振動を効率良く剛性板 36に伝達させて、これを圧電振動子 25と電気抵抗素子 26aとにより減衰させることができるからである。

[0075] そして、加工対象物と、例えば、図 13に示す第四の構成の切断装置 91とを用意する工程、この切断装置 91の回転軸 32を切断ブレード 22と共に回転させる工程、そして加工対象物の表面に切断ブレード 22の外周縁部（刃先）を接触させることにより該加工対象物を切断する工程からなる切断方法 (第三の方法)の実施により、切断ブレード 22の刃先の摩耗量が少なくなり、またカ卩ェ対象物を切断ブレード 22の厚み方向に高い精度で切断することができる。第三の方法は、上記の第四の構成の切断装置を用いること以外は上記第一の方法と同様にして実施することができる。

実施例

[0076] [切断ブレードの刃先の摩耗量の測定方法]

以下に記載する実施例等で用いる切断装置が備える円盤状ブレードの刃先の摩耗量は、次の手順に従って測定した。

[0077] 支持台の表面の加工対象物を固定する位置とは別の位置に、切断ブレードが上下に通過できる間隔をあけて発光素子 (例、発光ダイオード)と受光素子 (例、フォトダイオード)とを互いに対向配置された状態にて設置する。この受光素子により、発光素子にて発生させた光の光量を検出する。

[0078] 次に、切断装置の切断ブレードにより加工対象物の溝入れ (切断)を行なう前に、切断ブレードを下降させて発光素子と受光素子との間を通過させる。これにより発光素子にて発生した光は、下降する切断ブレードの刃先に遮られる。この際に、受光素子が検出する光の光量が、例えば、切断ブレードを下降させる前の光量の 60%に低下した際の切断ブレードの駆動量 (切断ブレードの上下方向の位置）を検出する。

[0079] そして、溝入れを行なった後に、同様にして切断ブレードを下降させて発光素子と受光素子との間を通過させ、受光素子が検出する光の光量が、切断ブレードを下降させる前の光量の 60%に低下した際の切断ブレードの駆動量 (切断ブレードの上下方向の位置）を検出する。

[0080] 上記のようにして検出された溝入れの前後での切断ブレードの駆動量 (上下方向の位置）の差を切断ブレードの刃先の摩耗量とする。

[0081] [実施例 1]

外径が 72mm、内径が 40mm、そして厚みが 0. 06mmのアルミニウム合金製の切断ブレード (外周縁部に粒径が 18〜22 μ m程度のダイヤモンド砥粒が電着されたもの）を用意して、この切断ブレードの各々の表面に、外径が 58mm、内径力 42mm、そして厚みが 0. 3mmの円環状の圧電振動子を導電性接着剤を用いて固定した。

[0082] 次に、この切断ブレードの一方の表面の圧電振動子の外側の位置に、四個の金属皮膜抵抗器 (抵抗値： 18 Ω )を振動子の外周方向に沿って等間隔で配置して接着剤で固定した。そしてこれらの金属皮膜抵抗器のうちの一個をブレード表面と圧電振動子のブレードの側とは逆側の電極とに電気的に接続 (すなわち、圧電振動子の両電極間に金属皮膜抵抗器を電気的に接続)した。ブレードに電気的に接続されていな V、三個の金属皮膜抵抗器は、切断ブレードをバランス良く回転させるための重りとして用いられている。同様にして、切断ブレードの他方の表面に四個の金属皮膜抵抗器 (抵抗値 18 Ω )を固定して、これらの金属皮膜抵抗器のうちの一個を圧電振動子に電気的に接続した。このようにして図 9に示す (第一の構成の）切断具 54を作製した。

[0083] 次に、図 8に示すように、回転軸 32の周囲に外径が 70mmのフランジ 33bを嵌め合わせ、回転軸 32の先端に形成されたねじ孔にボルト 45をねじ込むことにより固定した。次に、回転軸 32の周囲に作製した切断具 54、そして外径が 70mmのフランジ 3 3aを嵌め合わせてナット 44を締め付けることにより、図 8に示す (第二の構成の)切断装置 64を作製した。

[0084] 次に、作製した切断装置の回転軸を切断具の切断ブレードと共に 12000回転 Z分の速度で回転させ、そして切断ブレードの刃先を支持台の上に固定されたガラス板（幅： 100mm、長さ： 100mm、厚み： 10mm)の表面に接触させて、このガラス板に深さ力 O. 3mmの溝入れを 20回行なった。そして上記の方法に従い切断ブレード 22の刃先の摩耗量を測定したところ 1. 2 mであった。

[0085] 更に、それぞれ抵抗値が lk Ω、 33k Ω、そして 100k Ωの金属皮膜抵抗器を用いること以外は上記の切断具の場合と同様にして三個の切断具を作製した。各々の切断具を取り付けた切断装置を用いて上記と同様にしてガラス板に溝入れし、切断具の切断ブレードの刃先の摩耗量を測定したところ、それぞれ 1. 2 /ζ πι、 O /z m (僅かに刃先が摩耗されるが、上記測定方法では摩耗量を検出できな力つた）、そして 0. 7 μ mであった。

[0086] [比較例 1]

実施例 1の切断装置の切断具を回転軸から取り外し、この切断具に代えて実施例 1 で用いた切断ブレードと同一の構成の切断ブレード (圧電振動子及び金属皮膜抵抗器が固定されて!、な!、もの）を取り付けることにより切断装置を作製した。

[0087] この切断装置を用いること以外は実施例 1と同様にしてガラス板に溝入れし、切断具の切断ブレードの刃先の摩耗量を測定したところ 4 mであった。このように、比較例 1の切断装置の切断ブレードの刃先の摩耗量は、実施例 1のいずれの切断装置の摩耗量よりも三倍以上の大きい値を示した。

[0088] [参考例 1]

切断ブレードの各々の表面に実施例 1と同様にして円環状の圧電振動子を固定して切断具を作製した。このようにして作製した (金属皮膜抵抗器が固定されてヽなヽ）切断具を用いること以外は実施例 1と同様にしてガラス板に溝入れし、切断ブレードの刃先の摩耗量を測定したところ 4 /z mであった。このことから、実施例 1の切断装置では、溝入れの際に切断ブレードに発生した機械振動が圧電振動子により電気エネルギ一に変換され、この電気エネルギーが振動子に接続された金属皮膜抵抗器により消費され、これにより切断ブレードの機械振動が抑制され、刃先の摩耗量が低減されているものと理解される。

図面の簡単な説明

[0089] [図 1]従来の切断装置の構成例を示す側面図である。

[図 2]本発明の第一の構成の切断具の一例を示す正面図である。

[図 3]図 2に記入した切断線 II— II線に沿って切断した切断具 51の断面図である。

[図 4]図 3に示す切断具 51の拡大断面図である。

[図 5]本発明の第一の構成の切断具の別の一例を示す断面図である。

[図 6]本発明の第一の構成の切断装置の一例を示す一部切り欠き側面図である。

[図 7]本発明の第一の構成の切断装置の別の一例を示す一部切り欠き側面図である

[図 8]本発明の第二の構成の切断装置の一例を示す一部切り欠き側面図である。

[図 9]図 8の切断装置 64が備える切断具 54の構成を示す断面図である。

[図 10]本発明の第二の構成の切断装置の別の一例を示す一部切り欠き側面図である。

[図 11]本発明の第二の構成の切断具の一例を示す断面図である。

[図 12]本発明の第三の構成の切断装置の一例を示す一部切り欠き側面図である。

[図 13]本発明の第四の構成の切断装置の一例を示す一部切り欠き側面図である。符号の説明

[0090] 21 透孔

22 切断ブレード

23 圧電体

24a 24b 電極

25 圧電振動子

26a 電気抵抗素子

26b 金属皮膜抵抗器剛性板

a、 28b 電気配線電気抵抗素子軸受

回転軸

a, 33b フランジa, 34b フランジ

支持材

剛性板

加工対象物

支持台

支持材

, 44a, 44b ナツ卜ボノレト

筒体

、 52、 53、 54、 55 切断具、 63、 64、 65 切断装置切断具

切断装置

Claims

請求の範囲

[1] 中央に透孔を備える円盤状の切断ブレード、該ブレードの少なくとも一方の表面の外周縁部よりも内側の領域に該ブレードと同軸に固定されている、円環状の圧電体の両側表面の各々に電極を付設してなる円環状の圧電振動子、そして該圧電振動子の両電極を互いに電気的に接続してヽる電気抵抗素子カゝらなる切断具。

[2] 切断ブレードが 5 μ m以上、 1mm未満の厚みを持つ請求項 1に記載の切断具。

[3] 切断ブレードが金属材料カゝら形成されてヽる請求項 1に記載の切断具。

[4] 軸受に回転可能に支持されている回転軸の周囲に、請求項 1に記載の切断具をその切断ブレードの透孔に該回転軸を挿入した状態にて固定してなる切断装置。

[5] 軸受に回転可能に支持されている回転軸の周囲に、請求項 1に記載の切断具をその切断ブレードの透孔に該回転軸を挿入した状態にて配置し、そして該回転軸の周囲に更に、前記切断具をその切断ブレードの両側表面の各々の外周縁部よりも内側の領域にて支持する一対のフランジを付設してなる切断装置。

[6] 加工対象物と請求項 4もしくは 5に記載の切断装置とを用意する工程、該切断装置の回転軸を切断具の切断ブレードと共に回転させる工程、そして該カ卩ェ対象物の表面に前記切断ブレードの外周縁部を接触させることにより該加工対象物を切断する工程からなる加工対象物の切断方法。

[7] 中央に透孔を備える円盤状の切断ブレード、該ブレードの各々の表面の外周縁部よりも内側の領域に該ブレードと同軸に固定されている円環状の剛性板、そして各々の剛性板の外側表面に該剛性板と同軸に固定されて、る、円環状の圧電体の両側表面の各々に電極を付設してなる、該剛性板の外径よりも小さな外径を持つ円環状の圧電振動子、そして各々の圧電振動子の両電極を互いに電気的に接続している電気抵抗素子からなる切断具。

[8] 切断ブレードが 5 μ m以上、 1mm未満の厚みを持つ請求項 7に記載の切断具。

[9] 切断ブレードが金属材料カゝら形成されてヽる請求項 7に記載の切断具。

[10] 軸受に回転可能に支持されている回転軸の周囲に、請求項 7に記載の切断具をその切断ブレードの透孔に該回転軸を挿入した状態にて配置し、そして該回転軸の周囲に更に、前記切断具をその各々の剛性板の外側表面にて支持する一対のフランジを付設してなる切断装置。

[11] 加工対象物と請求項 10に記載の切断装置とを用意する工程、該切断装置の回転軸を切断具の切断ブレードと共に回転させる工程、そして該カ卩ェ対象物の表面に前記切断ブレードの外周縁部を接触させることにより該加工対象物を切断する工程からなる加工対象物の切断方法。

[12] 軸受に回転可能に支持されている回転軸、中央に透孔を備え、該透孔に回転軸を挿入した状態にて回転軸の周囲に配置されている円盤状の切断ブレード、該ブレードの両側に配置され、各々回転軸の周囲に付設されている一対のフランジ、各々のフランジの内側面に支持材を介して間隔をあけて固定されている、該ブレードをその各々の表面の外周縁部よりも内側の領域にて支持している一対の円環状の剛性板、各々の剛性板のフランジ側の表面に固定されている、円環状の圧電体の両側表面の各々に電極を付設してなる円環状の圧電振動子、そして該圧電振動子の両電極を互ヽに電気的に接続して、る電気抵抗素子からなる切断装置。

[13] 切断ブレードが 5 μ m以上、 1mm未満の厚みを持つ請求項 12に記載の切断装置

[14] 切断ブレードが、金属材料から形成されている請求項 12に記載の切断装置。

[15] 加工対象物と請求項 12に記載の切断装置とを用意する工程、該切断装置の回転軸を切断ブレードと共に回転させる工程、そして該加工対象物の表面に前記切断ブレードの外周縁部を接触させることにより該加工対象物を切断する工程力もなる加工対象物の切断方法。