超音波振動切断工具及びその製造方法
【課題】環状のダイヤモンドブレードが変形しないように共振器に半田で固定できるようにする。
【解決手段】ＨＲＣ４５乃至６０なるロックウェル硬さの鉄からなる共振器２が振動本体部３と振動本体部３の外周面から直径方向の外側に突出した振動変換部４と振動変換部４の外周面から直径方向の外側に突出したブレード固定部５とを有し、４０乃至５００μｍの厚さｔを有する環状のダイヤモンドブレード１１が振動変換部４を取り囲むように共振器２に嵌め込まれ、ダイヤモンドブレード１１が共振器２のブレード固定部５に低融点半田１５で固定されたことにより、半田付けによる熱的な影響を受けても、鉄からなるブレード固定部５と環状のダイヤモンドブレード１１とに伸縮差が生じることがなく、半田付け終了後において、環状のダイヤモンドブレード１１が変形しないで共振器２に低融点半田１５で固定されている。
【解決手段】ＨＲＣ４５乃至６０なるロックウェル硬さの鉄からなる共振器２が振動本体部３と振動本体部３の外周面から直径方向の外側に突出した振動変換部４と振動変換部４の外周面から直径方向の外側に突出したブレード固定部５とを有し、４０乃至５００μｍの厚さｔを有する環状のダイヤモンドブレード１１が振動変換部４を取り囲むように共振器２に嵌め込まれ、ダイヤモンドブレード１１が共振器２のブレード固定部５に低融点半田１５で固定されたことにより、半田付けによる熱的な影響を受けても、鉄からなるブレード固定部５と環状のダイヤモンドブレード１１とに伸縮差が生じることがなく、半田付け終了後において、環状のダイヤモンドブレード１１が変形しないで共振器２に低融点半田１５で固定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環状のダイヤモンドブレードを共振器の振動変換部に半田で適切に固定してなる超音波振動切断工具及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１で開示されるように、出願人はダイヤモンドブレードをアルミニウムからなる共振器に半田で固定した超音波振動切断工具を提案した。この提案した超音波振動切断工具では環状のダイヤモンドブレードをアルミニウムからなる共振器のブレード固定部にアルミニウム用半田で固定した構造になっている。この超音波振動切断工具を半導体ウエハからチップを切り出す加工に用いる場合、ダイヤモンドブレードの厚さを４０乃至５００μｍの寸法に形成することが要求される。この４０乃至５００μｍなる厚さの薄い環状のダイヤモンドブレードをアルミニウムからなる共振器の振動変換部に嵌め合いのクリアランスを小さくして同心状となるように嵌合してブレード固定部に種々のアルミニウム用半田で固定することを試みた。しかしながら、アルミニウム用半田の融点が２７０乃至４００℃の範囲であり、半田付けによる熱的な影響により、アルミニウムからなる共振器が環状のダイヤモンドブレードよりも大きく伸縮し、半田付け終了後において、環状のダイヤモンドブレードが変形してしまうという欠点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８‐０４４０４３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明が解決しようとする課題は、環状のダイヤモンドブレードが変形しないように共振器に半田で固定できる超音波振動切断工具及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る超音波振動切断工具は、振動本体部と振動本体部の外周面から直径方向の外側に突出した振動変換部と振動変換部のブレード固定部とを有する共振器が鉄からなり、環状のダイヤモンドブレードが振動変換部を囲むように共振器に嵌め込まれてブレード固定部に低融点半田で固定されたことを特徴とする。本発明に係る超音波振動切断工具を製造する方法は、振動本体部と振動本体部の外周面から直径方向の外側に突出した振動変換部と振動変換部の外周面から直径方向の外側に突出したブレード固定部とを有する鉄からなる共振器のブレード固定部に環状のダイヤモンドブレードが低融点半田を介在されてなる積層体がホットプレートに装着され、ホットプレートが低融点半田の溶解温度に応じた加熱状態となるように電気的に加熱制御されることにより、低融点半田がホットプレートから付与された熱で溶融した後に冷却して固化して環状のダイヤモンドブレードをブレード固定部に固定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る超音波振動切断工具及びその製造方法は、半田付けによる熱的な影響を受けても、鉄からなるブレード固定部と環状のダイヤモンドブレードとに伸縮差が生じることがなく、半田付け終了後において、環状のダイヤモンドブレードが変形しないように共振器に半田で固定できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態に係る超音波振動切断工具を示す正面図。
【図２】実施の形態に係る共振器とタイヤモンドブレードとを示す分解斜視図。
【図３】実施の形態に係る共振器とタイヤモンドブレードとを示す中心線に沿って切断した縦断面図。
【図４】実施の形態に係るタイヤモンドブレードを共振器に低融点半田で固定する方法を示す模式図。
【図５】実施の形態に係るタイヤモンドブレードを共振器に低融点半田で固定する図４と異なる方法を示す模式図。
【図６】実施の形態に係るタイヤモンドブレードを共振器に低融点半田で固定するより以前に行われる前処理の態様による共振器とタイヤモンドブレードとを示す中心線に沿って切断した縦断面図。
【図７】実施の形態に係る超音波振動切断工具にブースタと振動子とを結合した正面図。
【図８】実施の形態に係る回転式の超音波振動切断装置の側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１を参照し、超音波振動切断工具１は、鉄からなる共振器２が振動本体部３と振動本体部３の外周面から直径方向の外側に突出した振動変換部４と振動変換部４の外周面から直径方向の外側に突出したブレード固定部５とを有し、環状のダイヤモンドブレード１１が振動変換部４を取り囲むように共振器２に嵌め込まれ、ダイヤモンドブレード１１が共振器２のブレード固定部５に低融点半田１５で固定された構造になっている。
【０００９】
図１に示した超音波振動切断工具１では、共振器２として熱膨張率を小さくするため鉄で構成しＨＲＣ４５乃至６０の硬度を採用した。ＨＲＣはロックウェル硬さを表す略号である。ダイヤモンドブレード１１として、４０乃至５００μｍの厚さｔを有するダイヤモンドブレードが用いられた。ダイヤモンドブレード１１の厚さｔは、共振器２の中心線Ｌに平行する方向の寸法である。低融点半田１５として、溶解温度７０乃至１７５℃の低融点半田１５が用いられた。共振器２の振動変換部４の外周面にはブレード嵌合部６が直径方向の外側に突出するように設けられ、環状のダイヤモンドブレード１１がブレード嵌合部６に外嵌装着された構造になっている。これにより、４０乃至５００μｍなる厚さの薄い環状のダイヤモンドブレード１１を鉄からなる共振器２のブレード嵌合部６に嵌め合いのクリアランスを小さくして同心状となるように嵌合される構造を採用した場合において、半田付けによる熱的な影響を受けても、鉄からなる共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１とに伸縮差が生じることがなく、半田付け終了後において、環状のダイヤモンドブレード１１が変形しなかった。
【００１０】
また、４０乃至５００μｍなる厚さの薄い環状のダイヤモンドブレード１１を鉄からなる共振器２のブレード嵌合部６に嵌め合いのクリアランスを小さくして同心状となるように嵌合される構造を採用しても、環状のダイヤモンドブレード１１が共振器２の一端部から振動変換部４を囲むように嵌め込まれるときに振動変換部４に接触しないように簡単に嵌め込まれ、環状のダイヤモンドブレード１１が損傷を受けることがないという利点がある。つまり、ブレード嵌合部６が設けられていない構造でもよいが、その場合には、環状のダイヤモンドブレード１１が共振器２の一端部から振動変換部４を囲むように嵌め込まれときに振動変換部４に接触しても損傷を受けることがないように注意しながら嵌め込む必要がある。
【００１１】
図２を参照し、共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１との大まかな構造について説明する。共振器２について説明すると、共振器２は、振動本体部３、振動変換部４、ブレード固定部５、ブレード嵌合部６、部品連結部７、工具嵌合部８を備える。部品連結部７は、共振器２にブースタ又は振動子を結合するためのものであって、スタッドボルトのような連結具を装着するように、振動変換部４の端面から内部に窪むねじ孔として振動本体部３の左右の両端面に設けられる。図２では、振動変換部４の右端面に設けられた部品連結部７だけを図示してある。環状のダイヤモンドブレード１１について説明すると、環状のダイヤモンドブレード１１は、ブレード嵌合部６に外嵌装着される環状の板状になっている。
【００１２】
工具嵌合部８は、共振器２にブースタ又は振動子を結合する場合に図外の工具を嵌め込んで共振器２とブースタ（図７参照）又は振動子（図７参照）とを適切に結合するためのものであって、図２に示すように、振動変換部４の端面から内部に窪む凹部として振動変換部４の左右の両端面に設けられる。図２では、振動変換部４の右端面に設けられた工具嵌合部８だけを図示してある。工具嵌合部８は、振動本体部３の外周面に設けてもよい。
【００１３】
図３を参照し、共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１との詳細な構造について説明する。振動本体部３は、左右のうちの一端より入力される超音波振動に共振する棒状であって、共振周波数の１／２波長の整数倍の長さを有すればよいが、図３には１／２波長のものを例示する。振動本体部３の左右の両端には超音波振動の伝達方向Ｘに振動する瞬間的な変位（振動振幅）を示す振動波形Ｗ１の最大振動振幅点ｆ１；ｆ３が存在し、振動本体部３の中央には振動波形Ｗ１の最小振動振幅点ｆ２が存在する。
【００１４】
振動変換部４は、振動波形Ｗ１の最小振動振幅点ｆ２の位置で振動本体部３の外周面から超音波振動の伝達方向Ｘに直交する直径方向Ｙに振動本体部３と同心状に突出し、振動本体部３より大きな直径と最小振動振幅点ｆ２を中心として超音波振動の伝達方向Ｘの両側に等分に振分けられた幅とを有し、超音波振動の伝達方向Ｘを軸方向から直径方向Ｙである直径方向に変換する。伝達方向Ｘは、共振器２の中心線Ｌの延びる方向と同じである。直径方向Ｙに変換された超音波振動の瞬間的な変位（振動振幅）は振動波形Ｗ２である。振動波形Ｗ２における最大振動振幅点ｆ４；ｆ５は振動変換部４の外周面に存在する。
【００１５】
振動変換部４の厚さは、振動本体部３の一端から他端までの厚さよりも小さい。ブレード固定部５は、振動変換部４の外周面より直径方向Ｙの外側に振動本体部３と同心状に突出する。ブレード固定部５の厚さは、ブレード固定部５より両側における振動変換部４のそれぞれの厚さよりも小さい。ブレード嵌合部６は、振動変換部４の外周面より直径方向Ｙの外側に突出し、かつ、ブレード固定部５の左右のいずれか一方の端面に連接される。ブレード嵌合部６の厚さは、ブレード嵌合部６の突出された側の振動変換部４の厚さよりも小さい。振動本体部３の厚さ、振動変換部４の厚さ、ブレード固定部５の厚さ、ブレード嵌合部６の厚さは、共振器２の中心線Ｌに平行する方向の寸法である。
【００１６】
環状のダイヤモンドブレード１１は、ダイヤモンド電解メッキ法によって多数のダイヤモンド粒子をニッケルからなる金属層で結合した構造になっている。
【００１７】
図３において、ブレード嵌合部６の外径をＬ１とし、ブレード固定部５の外径をＬ２とし、環状のダイヤモンドブレード１１の内径をＬ３とし、環状のダイヤモンドブレード１１の外径をＬ４とすると、Ｌ１＜Ｌ２、Ｌ１≦Ｌ３＜Ｌ２、Ｌ２＜Ｌ４になっている。Ｌ１≦Ｌ３において、ダイヤモンドブレード１１の内径Ｌ３を構成する中心孔１２がブレード嵌合部６の外径Ｌ１を構成する外周面に密接するように嵌め込まれるように構成すれば、環状のダイヤモンドブレード１１がブレード嵌合部６に嵌め込まれることにより、環状のダイヤモンドブレード１１の中心と共振器２の中心とが一致する同心状になる。
【００１８】
図４を参照し、超音波振動切断工具１の製造方法について説明する。超音波振動切断工具１の製造に際し、鉄からなる共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１と低融点半田１５とホットプレート１７とが用意される。共振器２及び環状のダイヤモンドブレード１１は、図２及び図３に示す態様になっている。低融点半田１５は、固い固体または柔らかな糊状である。低融点半田１５が固体の場合、環状のダイヤモンドブレード１１の内径Ｌ３（図３参照）と同径の内径、ブレード固定部５と外径Ｌ２（図３参照）と同径の外径を有する。低融点半田１５が糊状の場合、ブレード固定部５における環状のダイヤモンドブレード１１の側の面、または、環状のダイヤモンドブレード１１におけるブレード固定部５の側の面に塗布される。図４において、ホットプレート１７には、変換部収容部１８及び図外の電熱ヒーターが設けられる。ホットプレート１７は、作業台のような設置床面１９の上に断熱用の支持台２０を介在させつつ水平状に設置されている。
【００１９】
そして、超音波振動切断工具１を製造するには、先ず、図４に示すように、共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１と低融点半田１５とからなる積層体がホットプレート１７に載せられる。その場合、ブレード固定部５におけるブレード嵌合部６の設けられていない側の端面がホットプレート１７における変換部収容部１８の周りの上面に接触して支持されるように、振動本体部３の一端部がホットプレート１７の上から変換部収容部１８に挿入された後、振動変換部４の一端部が変換部収容部１８に収容される。それにより、環状のダイヤモンドブレード１１の厚さｔの方向の端面が共振器２における直径方向Ｙと平行になるように、環状のダイヤモンドブレード１１が低融点半田１５を介在させつつブレード固定部５の上に搭載される。
【００２０】
次に、図４に示すように、共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１と低融点半田１５とからなる積層体がホットプレート１７に装着された後、ホットプレート１７における図外の電気ヒーターが電力供給により加熱される。その場合、ホットプレート１７における図外の電気ヒーターへの電力供給は、ホットプレート１７が低融点半田１５の溶解温度に応じた加熱状態となるように制御される。それにより、低融点半田１５がホットプレート１７から付与された熱で溶融した後に冷却して固化して環状のダイヤモンドブレード１１をブレード固定部５に固定する。つまり、環状のダイヤモンドブレード１１を鉄からなる共振器２のブレード固定部５に低融点半田１５で固定した図１に示す構造の超音波振動切断工具１が製造される。
【００２１】
図４には図示をしていないが、上記共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１と低融点半田１５とからなる積層体がホットプレート１７に装着されから低融点半田１５がホットプレート１７の熱で溶融され始めるまでの間において、環状の重石を共振器２の上方から上側の振動本体部３及び上側の振動変換部４を経由しつつブレード嵌合部６に外嵌装着して環状のダイヤモンドブレード１１の上に載せれば、環状のダイヤモンドブレード１１がブレード固定部５に近接して低融点半田１５で固定される。
【００２２】
図５を参照し、図４と異なる超音波振動切断工具１の製造方法について説明する。超音波振動切断工具１の製造に際し、鉄からなる共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１と低融点半田１５とホットプレート１７とが用意される。共振器２及び環状のダイヤモンドブレード１１は、図２及び図３に示す態様になっている。低融点半田１５は、固い固体または柔らかな糊状である。低融点半田１５が固体の場合、環状のダイヤモンドブレード１１の内径Ｌ３（図３参照）と同径の内径、ブレード固定部５の外径Ｌ２（図３参照）と同径の外径を有する。低融点半田１５が糊状の場合、ブレード固定部５における環状のダイヤモンドブレード１１の側の面、または、環状のダイヤモンドブレード１１におけるブレード固定部５の側の面に塗布される。図５において、ホットプレート１７には、嵌合部収容部２１及び図外の電熱ヒーターが設けられる。ホットプレート１７は、作業台のような設置床面１９の上に断熱用の支持台２０を介在させつつ水平状に設置されている。
【００２３】
そして、超音波振動切断工具１を製造するには、先ず、図５に示すように、共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１と低融点半田１５とからなる積層体がホットプレート１７に載せられる。その場合、環状のダイヤモンドブレード１１がホットプレート１７における嵌合部収容部２１の周りの上面に接触して支持されるように、振動本体部３の他端部がホットプレート１７の上から嵌合部収容部２１に挿入された後、ブレード嵌合部６が嵌合部収容部２１に収容される。それにより、環状のダイヤモンドブレード１１の厚さｔの方向の端面が共振器２における直径方向Ｙと平行になるように、ブレード固定部５が低融点半田１５を介在させつつ環状のダイヤモンドブレード１１の上に搭載される。
【００２４】
次に、図５に示すように、共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１と低融点半田１５とからなる積層体がホットプレート１７に装着された後、ホットプレート１７における図外の電気ヒーターが電力供給により加熱される。その場合、ホットプレート１７における図外の電気ヒーターへの電力供給は、ホットプレート１７が低融点半田１５の溶解温度に応じた加熱状態となるように制御される。それにより、共振器２が重石として機能し、低融点半田１５がホットプレート１７から付与された熱で溶融した後に冷却して固化して環状のダイヤモンドブレード１１をブレード固定部５に固定する。つまり、環状のダイヤモンドブレード１１を鉄からなる共振器２のブレード固定部５に低融点半田１５で固定した図１に示す構造の超音波振動切断工具１が製造される。
【００２５】
図５において、嵌合部収容部２１の代わりに図４に示す変換部収容部１８を設けても適用可能である。その場合、ブレード嵌合部６の中心線Ｌに平行する方向の厚さを環状のダイヤモンドブレード１１の厚さｔ（図１参照）よりも小寸法に設定することにより、環状のダイヤモンドブレード１１がホットプレート１７の上面に接触して支持されるようになる。
【００２６】
要するに、図４及び図５に示す超音波振動切断工具１を製造する方法は、振動本体部３と振動本体部３の外周面から直径方向Ｙの外側に突出した振動変換部４と振動変換部４の外周面から直径方向Ｙの外側に突出したブレード固定部５とを有する鉄からなる共振器２のブレード固定部５に環状のダイヤモンドブレード１１が低融点半田１５を介在されてなる積層体がホットプレート１７に装着され、ホットプレート１７が低融点半田１５の溶解温度に応じた加熱状態となるように電気的に加熱制御されることにより、低融点半田１５がホットプレート１７から付与された熱で溶融した後に冷却して固化して環状のダイヤモンドブレード１１をブレード固定部５に固定することを特徴とする方法である。
【００２７】
図４及び図５に示す超音波振動切断工具１を製造する方法によれば、共振器２を構成する鉄としてＨＲＣ４５乃至６０なるロックウェル硬さの鉄が用いられ、ダイヤモンドブレード１１として４０乃至５００μｍの厚さｔを有するダイヤモンドブレード１１が用いられ、低融点半田１５として溶解温度７０乃至１７５℃の低融点半田１５が用いられたことにより、半田付けによる熱的な影響を受けても、鉄からなるブレード固定部５と環状のダイヤモンドブレード１１とに伸縮差が生じることがなく、半田付け終了後において、環状のダイヤモンドブレード１１が変形しなかった。
【００２８】
図１に示す超音波振動切断工具１が図４又は図５に示す工程を経て製造された後、当該超音波振動切断工具１を図外の心出装置に取り付けて環状のダイヤモンドブレード１１の心出しが行われる。それには、超音波振動切断工具１が図４又は図５のホットプレート１７から取り出されて心出装置の回転機構に装着される。その場合、図１における部品連結部７の一方又は両方を利用して共振器２を心出装置の回転機構で片側から支持するように又は両側から支持するように、共振器２の振動本体部３が心出装置の回転機構に装着される。その状態において、心出装置の回転機構がモーターで駆動された後、心出装置における砥石のような研磨材が回転駆動する環状のダイヤモンドブレード１１の直径方向Ｙの外側から環状のダイヤモンドブレード１１の外周面に接触される。それにより、環状のダイヤモンドブレード１１が図１に示す共振器２の中心線Ｌを中心とした円形となるように心出しされる。
【００２９】
なお、ダイヤモンドブレード１１とブレード嵌合部６との嵌め合いのクリアランスを小さくしても、環状のダイヤモンドブレード１１が鉄からなる共振器２に低融点半田１５で固定される際に、ダイヤモンドブレード１１が歪を起こすこともなく変形もしないので、上記心出しの作業時間が短時間になる。また、環状のダイヤモンドブレード１１がブレード嵌合部６の外周面に密接して嵌め込まれるように、ダイヤモンドブレード１１とブレード嵌合部６との嵌め合いのクリアランスを最小に設定すれば、環状のダイヤモンドブレード１１がブレード嵌合部６に嵌め込まれることにより、環状のダイヤモンドブレード１１の中心と共振器２の中心とが一致する同心状になるので、上記心出しの作業は不要になる。
【００３０】
図６を参照し、環状のダイヤモンドブレード１１を共振器２に半田付けするよりも以前において、環状のダイヤモンドブレード１１の半田付けを行う面と共振器２のブレード固定部５の半付けを行う面とに、錫メッキ２２；２３を付ける前処理について説明する。この図６に示す前処理は、図４又は図５に示す環状のダイヤモンドブレード１１を共振器２に低融点半田１５で固定する以前において行っても行わなくてもよい。製造工程が増えるものの、錫メッキ２２；２３を行えば、図４又は図５に示す工程において低融点半田１５が環状のダイヤモンドブレード１１と共振器２のブレード固定部５とに馴染みやすくなる。
【００３１】
図７を参照し、超音波振動切断工具１が超音波振動切断加工に供される形態について説明する。共振器２の一端にはブースタ２５がスタッドボルトのような連結具２６により結合され、ブースタ２５の一端には振動子２７がスタッドボルトのような連結具２８により結合される。ブースタ２５は、音響特性の良い金属からなり、振動子２７から伝達された超音波振動に共振する１／２波長の整数倍の長さを有すればよいが、図７には１波長のものを例示する。ブースタ２５の両端部には、振動波形Ｗ１の最大振動振幅点ｆ１１；ｆ１５が存在する。共振器２とブースタ２５とが、スタッドボルトのような連結具２６により結合された場合、１つの共振器２を構成する。ブースタ２５は前後の支持部２９及び図外の工具嵌合部を備える。支持部２９はブースタ２５の最小振動振幅点ｆ１２；ｆ１４の位置でブースタ２５の外側面より直径方向Ｙの外側に突出する環状になっている。
【００３２】
そして、支持部２９が超音波振動回転機構３１（図８参照）で支持された状態において、振動子２７に電気エネルギーで超音波振動を発生させると、超音波振動が振動子２７からブースタ２５を経由して共振器２に伝達され、共振器２が振動子２７から伝達された超音波振動に共振し、環状のダイヤモンドブレード１１の外周面が矢印Ｙで示す直径方向に振動する。この環状のダイヤモンドブレード１１の外周面が直径方向に振動することは、振動変換部４からの突出量により決まる。環状のダイヤモンドブレード１１の直径が振動変換部４の直径よりも大きすぎると、環状のダイヤモンドブレード１１の外周面は矢印Ｘ方向への振動も生じてしまうので、環状のダイヤモンドブレード１１の直径は振動変換部４の直径を基に刃先が矢印Ｙ方向にのみ振動する範囲内に定められる。例えば、共振周波数が１８乃至５５ｋＨｚ、環状のダイヤモンドブレード１１のブレード固定部５よりも直径方向Ｙの外側に突出した刃高を０．２乃至２０ｍｍ、環状のダイヤモンドブレード１１の外周面の振動振幅が３０μｍ以下のゼロを含まない範囲で使用した。図７において、共振器２とブースタ２５とがスタッドボルトのような連結具２６で結合されることなく単一の金属材から構成された形態の共振器２でもよい。
【００３３】
図８を参照し、超音波振動切断工具１を用いた切断加工について説明する。切断対象部材としてのＩＣなどの組込まれた半導体ウエハ３４を複数のベアチップと呼ばれるさいころ状の半導体チップに切断するような切断加工を例として説明する。図７に示すブースタ２５及び振動子２７が図８に示す超音波振動切断装置３０の超音波振動回転機構３１の内部に同心状に組込まれ、ブースタ２５の前後の図７に示す支持部２９が図８に示す超音波振動回転機構３１に取り付けられ、超音波振動切断工具１の図１に示す環状のダイヤモンドブレード１１が図８に示す超音波振動回転機構３１の外側に配置される。また、超音波振動切断装置３０の搭載台３２に半導体ウエハ３４が固定される。
【００３４】
そして、超音波振動回転機構３１と超音波振動切断装置３０の３軸駆動機構３３と図７の振動子２７とが動作し、環状のダイヤモンドブレード１１が一方向に回転すると共に超音波振動に共振しつつ前後左右上下方向の直線移動により四角形の軌跡を描くことによって、その四角形の１回の軌跡において、環状のダイヤモンドブレード１１が半導体ウエハ３４に対する一方向の１回の切断が実行される。この３軸駆動機構３３による四角形の軌跡を描く移動が繰返されることにより、半導体ウエハ３４が複数の帯状に切断される。この帯状の切断が完了すると、搭載台３２が水平方向に９０度回転して停止し、超音波振動回転機構３１に対する半導体ウエハ３４の向きを水平面内で９０度変化させる。その状態において、超音波振動回転機構３１と３軸駆動機構３３と図７の振動子２７との動作が再開し、環状のダイヤモンドブレード１１が帯状の半導体ウエハ３４を複数のさいころ状に切断することにより、１つの半導体ウエハ３４に対する切断作業が終了する。
【符号の説明】
【００３５】
１は超音波振動切断工具、２は共振器、３は振動本体部、４は振動変換部、５はブレード固定部、６はブレード嵌合部、７は部品連結部、８は工具嵌合部、９；１０は欠番、１１はダイヤモンドブレード、１２は中心孔、１３；１４は欠番、１５は低融点半田、１６は欠番、１７はホットプレート、１８は変換部収容部、１９は設置床面、２０は支持台、２１は嵌合部収容部、２２；２３は錫メッキ、２４は欠番、２５はブースタ、２６は連結具、２７は振動子、２８は連結具、２９は支持部、３０は超音波振動切断装置、３１は超音波振動回転機構、３２は搭載台、３３は３軸駆動機構、３４は半導体ウエハ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環状のダイヤモンドブレードを共振器の振動変換部に半田で適切に固定してなる超音波振動切断工具及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１で開示されるように、出願人はダイヤモンドブレードをアルミニウムからなる共振器に半田で固定した超音波振動切断工具を提案した。この提案した超音波振動切断工具では環状のダイヤモンドブレードをアルミニウムからなる共振器のブレード固定部にアルミニウム用半田で固定した構造になっている。この超音波振動切断工具を半導体ウエハからチップを切り出す加工に用いる場合、ダイヤモンドブレードの厚さを４０乃至５００μｍの寸法に形成することが要求される。この４０乃至５００μｍなる厚さの薄い環状のダイヤモンドブレードをアルミニウムからなる共振器の振動変換部に嵌め合いのクリアランスを小さくして同心状となるように嵌合してブレード固定部に種々のアルミニウム用半田で固定することを試みた。しかしながら、アルミニウム用半田の融点が２７０乃至４００℃の範囲であり、半田付けによる熱的な影響により、アルミニウムからなる共振器が環状のダイヤモンドブレードよりも大きく伸縮し、半田付け終了後において、環状のダイヤモンドブレードが変形してしまうという欠点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８‐０４４０４３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明が解決しようとする課題は、環状のダイヤモンドブレードが変形しないように共振器に半田で固定できる超音波振動切断工具及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る超音波振動切断工具は、振動本体部と振動本体部の外周面から直径方向の外側に突出した振動変換部と振動変換部のブレード固定部とを有する共振器が鉄からなり、環状のダイヤモンドブレードが振動変換部を囲むように共振器に嵌め込まれてブレード固定部に低融点半田で固定されたことを特徴とする。本発明に係る超音波振動切断工具を製造する方法は、振動本体部と振動本体部の外周面から直径方向の外側に突出した振動変換部と振動変換部の外周面から直径方向の外側に突出したブレード固定部とを有する鉄からなる共振器のブレード固定部に環状のダイヤモンドブレードが低融点半田を介在されてなる積層体がホットプレートに装着され、ホットプレートが低融点半田の溶解温度に応じた加熱状態となるように電気的に加熱制御されることにより、低融点半田がホットプレートから付与された熱で溶融した後に冷却して固化して環状のダイヤモンドブレードをブレード固定部に固定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る超音波振動切断工具及びその製造方法は、半田付けによる熱的な影響を受けても、鉄からなるブレード固定部と環状のダイヤモンドブレードとに伸縮差が生じることがなく、半田付け終了後において、環状のダイヤモンドブレードが変形しないように共振器に半田で固定できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態に係る超音波振動切断工具を示す正面図。
【図２】実施の形態に係る共振器とタイヤモンドブレードとを示す分解斜視図。
【図３】実施の形態に係る共振器とタイヤモンドブレードとを示す中心線に沿って切断した縦断面図。
【図４】実施の形態に係るタイヤモンドブレードを共振器に低融点半田で固定する方法を示す模式図。
【図５】実施の形態に係るタイヤモンドブレードを共振器に低融点半田で固定する図４と異なる方法を示す模式図。
【図６】実施の形態に係るタイヤモンドブレードを共振器に低融点半田で固定するより以前に行われる前処理の態様による共振器とタイヤモンドブレードとを示す中心線に沿って切断した縦断面図。
【図７】実施の形態に係る超音波振動切断工具にブースタと振動子とを結合した正面図。
【図８】実施の形態に係る回転式の超音波振動切断装置の側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１を参照し、超音波振動切断工具１は、鉄からなる共振器２が振動本体部３と振動本体部３の外周面から直径方向の外側に突出した振動変換部４と振動変換部４の外周面から直径方向の外側に突出したブレード固定部５とを有し、環状のダイヤモンドブレード１１が振動変換部４を取り囲むように共振器２に嵌め込まれ、ダイヤモンドブレード１１が共振器２のブレード固定部５に低融点半田１５で固定された構造になっている。
【０００９】
図１に示した超音波振動切断工具１では、共振器２として熱膨張率を小さくするため鉄で構成しＨＲＣ４５乃至６０の硬度を採用した。ＨＲＣはロックウェル硬さを表す略号である。ダイヤモンドブレード１１として、４０乃至５００μｍの厚さｔを有するダイヤモンドブレードが用いられた。ダイヤモンドブレード１１の厚さｔは、共振器２の中心線Ｌに平行する方向の寸法である。低融点半田１５として、溶解温度７０乃至１７５℃の低融点半田１５が用いられた。共振器２の振動変換部４の外周面にはブレード嵌合部６が直径方向の外側に突出するように設けられ、環状のダイヤモンドブレード１１がブレード嵌合部６に外嵌装着された構造になっている。これにより、４０乃至５００μｍなる厚さの薄い環状のダイヤモンドブレード１１を鉄からなる共振器２のブレード嵌合部６に嵌め合いのクリアランスを小さくして同心状となるように嵌合される構造を採用した場合において、半田付けによる熱的な影響を受けても、鉄からなる共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１とに伸縮差が生じることがなく、半田付け終了後において、環状のダイヤモンドブレード１１が変形しなかった。
【００１０】
また、４０乃至５００μｍなる厚さの薄い環状のダイヤモンドブレード１１を鉄からなる共振器２のブレード嵌合部６に嵌め合いのクリアランスを小さくして同心状となるように嵌合される構造を採用しても、環状のダイヤモンドブレード１１が共振器２の一端部から振動変換部４を囲むように嵌め込まれるときに振動変換部４に接触しないように簡単に嵌め込まれ、環状のダイヤモンドブレード１１が損傷を受けることがないという利点がある。つまり、ブレード嵌合部６が設けられていない構造でもよいが、その場合には、環状のダイヤモンドブレード１１が共振器２の一端部から振動変換部４を囲むように嵌め込まれときに振動変換部４に接触しても損傷を受けることがないように注意しながら嵌め込む必要がある。
【００１１】
図２を参照し、共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１との大まかな構造について説明する。共振器２について説明すると、共振器２は、振動本体部３、振動変換部４、ブレード固定部５、ブレード嵌合部６、部品連結部７、工具嵌合部８を備える。部品連結部７は、共振器２にブースタ又は振動子を結合するためのものであって、スタッドボルトのような連結具を装着するように、振動変換部４の端面から内部に窪むねじ孔として振動本体部３の左右の両端面に設けられる。図２では、振動変換部４の右端面に設けられた部品連結部７だけを図示してある。環状のダイヤモンドブレード１１について説明すると、環状のダイヤモンドブレード１１は、ブレード嵌合部６に外嵌装着される環状の板状になっている。
【００１２】
工具嵌合部８は、共振器２にブースタ又は振動子を結合する場合に図外の工具を嵌め込んで共振器２とブースタ（図７参照）又は振動子（図７参照）とを適切に結合するためのものであって、図２に示すように、振動変換部４の端面から内部に窪む凹部として振動変換部４の左右の両端面に設けられる。図２では、振動変換部４の右端面に設けられた工具嵌合部８だけを図示してある。工具嵌合部８は、振動本体部３の外周面に設けてもよい。
【００１３】
図３を参照し、共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１との詳細な構造について説明する。振動本体部３は、左右のうちの一端より入力される超音波振動に共振する棒状であって、共振周波数の１／２波長の整数倍の長さを有すればよいが、図３には１／２波長のものを例示する。振動本体部３の左右の両端には超音波振動の伝達方向Ｘに振動する瞬間的な変位（振動振幅）を示す振動波形Ｗ１の最大振動振幅点ｆ１；ｆ３が存在し、振動本体部３の中央には振動波形Ｗ１の最小振動振幅点ｆ２が存在する。
【００１４】
振動変換部４は、振動波形Ｗ１の最小振動振幅点ｆ２の位置で振動本体部３の外周面から超音波振動の伝達方向Ｘに直交する直径方向Ｙに振動本体部３と同心状に突出し、振動本体部３より大きな直径と最小振動振幅点ｆ２を中心として超音波振動の伝達方向Ｘの両側に等分に振分けられた幅とを有し、超音波振動の伝達方向Ｘを軸方向から直径方向Ｙである直径方向に変換する。伝達方向Ｘは、共振器２の中心線Ｌの延びる方向と同じである。直径方向Ｙに変換された超音波振動の瞬間的な変位（振動振幅）は振動波形Ｗ２である。振動波形Ｗ２における最大振動振幅点ｆ４；ｆ５は振動変換部４の外周面に存在する。
【００１５】
振動変換部４の厚さは、振動本体部３の一端から他端までの厚さよりも小さい。ブレード固定部５は、振動変換部４の外周面より直径方向Ｙの外側に振動本体部３と同心状に突出する。ブレード固定部５の厚さは、ブレード固定部５より両側における振動変換部４のそれぞれの厚さよりも小さい。ブレード嵌合部６は、振動変換部４の外周面より直径方向Ｙの外側に突出し、かつ、ブレード固定部５の左右のいずれか一方の端面に連接される。ブレード嵌合部６の厚さは、ブレード嵌合部６の突出された側の振動変換部４の厚さよりも小さい。振動本体部３の厚さ、振動変換部４の厚さ、ブレード固定部５の厚さ、ブレード嵌合部６の厚さは、共振器２の中心線Ｌに平行する方向の寸法である。
【００１６】
環状のダイヤモンドブレード１１は、ダイヤモンド電解メッキ法によって多数のダイヤモンド粒子をニッケルからなる金属層で結合した構造になっている。
【００１７】
図３において、ブレード嵌合部６の外径をＬ１とし、ブレード固定部５の外径をＬ２とし、環状のダイヤモンドブレード１１の内径をＬ３とし、環状のダイヤモンドブレード１１の外径をＬ４とすると、Ｌ１＜Ｌ２、Ｌ１≦Ｌ３＜Ｌ２、Ｌ２＜Ｌ４になっている。Ｌ１≦Ｌ３において、ダイヤモンドブレード１１の内径Ｌ３を構成する中心孔１２がブレード嵌合部６の外径Ｌ１を構成する外周面に密接するように嵌め込まれるように構成すれば、環状のダイヤモンドブレード１１がブレード嵌合部６に嵌め込まれることにより、環状のダイヤモンドブレード１１の中心と共振器２の中心とが一致する同心状になる。
【００１８】
図４を参照し、超音波振動切断工具１の製造方法について説明する。超音波振動切断工具１の製造に際し、鉄からなる共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１と低融点半田１５とホットプレート１７とが用意される。共振器２及び環状のダイヤモンドブレード１１は、図２及び図３に示す態様になっている。低融点半田１５は、固い固体または柔らかな糊状である。低融点半田１５が固体の場合、環状のダイヤモンドブレード１１の内径Ｌ３（図３参照）と同径の内径、ブレード固定部５と外径Ｌ２（図３参照）と同径の外径を有する。低融点半田１５が糊状の場合、ブレード固定部５における環状のダイヤモンドブレード１１の側の面、または、環状のダイヤモンドブレード１１におけるブレード固定部５の側の面に塗布される。図４において、ホットプレート１７には、変換部収容部１８及び図外の電熱ヒーターが設けられる。ホットプレート１７は、作業台のような設置床面１９の上に断熱用の支持台２０を介在させつつ水平状に設置されている。
【００１９】
そして、超音波振動切断工具１を製造するには、先ず、図４に示すように、共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１と低融点半田１５とからなる積層体がホットプレート１７に載せられる。その場合、ブレード固定部５におけるブレード嵌合部６の設けられていない側の端面がホットプレート１７における変換部収容部１８の周りの上面に接触して支持されるように、振動本体部３の一端部がホットプレート１７の上から変換部収容部１８に挿入された後、振動変換部４の一端部が変換部収容部１８に収容される。それにより、環状のダイヤモンドブレード１１の厚さｔの方向の端面が共振器２における直径方向Ｙと平行になるように、環状のダイヤモンドブレード１１が低融点半田１５を介在させつつブレード固定部５の上に搭載される。
【００２０】
次に、図４に示すように、共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１と低融点半田１５とからなる積層体がホットプレート１７に装着された後、ホットプレート１７における図外の電気ヒーターが電力供給により加熱される。その場合、ホットプレート１７における図外の電気ヒーターへの電力供給は、ホットプレート１７が低融点半田１５の溶解温度に応じた加熱状態となるように制御される。それにより、低融点半田１５がホットプレート１７から付与された熱で溶融した後に冷却して固化して環状のダイヤモンドブレード１１をブレード固定部５に固定する。つまり、環状のダイヤモンドブレード１１を鉄からなる共振器２のブレード固定部５に低融点半田１５で固定した図１に示す構造の超音波振動切断工具１が製造される。
【００２１】
図４には図示をしていないが、上記共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１と低融点半田１５とからなる積層体がホットプレート１７に装着されから低融点半田１５がホットプレート１７の熱で溶融され始めるまでの間において、環状の重石を共振器２の上方から上側の振動本体部３及び上側の振動変換部４を経由しつつブレード嵌合部６に外嵌装着して環状のダイヤモンドブレード１１の上に載せれば、環状のダイヤモンドブレード１１がブレード固定部５に近接して低融点半田１５で固定される。
【００２２】
図５を参照し、図４と異なる超音波振動切断工具１の製造方法について説明する。超音波振動切断工具１の製造に際し、鉄からなる共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１と低融点半田１５とホットプレート１７とが用意される。共振器２及び環状のダイヤモンドブレード１１は、図２及び図３に示す態様になっている。低融点半田１５は、固い固体または柔らかな糊状である。低融点半田１５が固体の場合、環状のダイヤモンドブレード１１の内径Ｌ３（図３参照）と同径の内径、ブレード固定部５の外径Ｌ２（図３参照）と同径の外径を有する。低融点半田１５が糊状の場合、ブレード固定部５における環状のダイヤモンドブレード１１の側の面、または、環状のダイヤモンドブレード１１におけるブレード固定部５の側の面に塗布される。図５において、ホットプレート１７には、嵌合部収容部２１及び図外の電熱ヒーターが設けられる。ホットプレート１７は、作業台のような設置床面１９の上に断熱用の支持台２０を介在させつつ水平状に設置されている。
【００２３】
そして、超音波振動切断工具１を製造するには、先ず、図５に示すように、共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１と低融点半田１５とからなる積層体がホットプレート１７に載せられる。その場合、環状のダイヤモンドブレード１１がホットプレート１７における嵌合部収容部２１の周りの上面に接触して支持されるように、振動本体部３の他端部がホットプレート１７の上から嵌合部収容部２１に挿入された後、ブレード嵌合部６が嵌合部収容部２１に収容される。それにより、環状のダイヤモンドブレード１１の厚さｔの方向の端面が共振器２における直径方向Ｙと平行になるように、ブレード固定部５が低融点半田１５を介在させつつ環状のダイヤモンドブレード１１の上に搭載される。
【００２４】
次に、図５に示すように、共振器２と環状のダイヤモンドブレード１１と低融点半田１５とからなる積層体がホットプレート１７に装着された後、ホットプレート１７における図外の電気ヒーターが電力供給により加熱される。その場合、ホットプレート１７における図外の電気ヒーターへの電力供給は、ホットプレート１７が低融点半田１５の溶解温度に応じた加熱状態となるように制御される。それにより、共振器２が重石として機能し、低融点半田１５がホットプレート１７から付与された熱で溶融した後に冷却して固化して環状のダイヤモンドブレード１１をブレード固定部５に固定する。つまり、環状のダイヤモンドブレード１１を鉄からなる共振器２のブレード固定部５に低融点半田１５で固定した図１に示す構造の超音波振動切断工具１が製造される。
【００２５】
図５において、嵌合部収容部２１の代わりに図４に示す変換部収容部１８を設けても適用可能である。その場合、ブレード嵌合部６の中心線Ｌに平行する方向の厚さを環状のダイヤモンドブレード１１の厚さｔ（図１参照）よりも小寸法に設定することにより、環状のダイヤモンドブレード１１がホットプレート１７の上面に接触して支持されるようになる。
【００２６】
要するに、図４及び図５に示す超音波振動切断工具１を製造する方法は、振動本体部３と振動本体部３の外周面から直径方向Ｙの外側に突出した振動変換部４と振動変換部４の外周面から直径方向Ｙの外側に突出したブレード固定部５とを有する鉄からなる共振器２のブレード固定部５に環状のダイヤモンドブレード１１が低融点半田１５を介在されてなる積層体がホットプレート１７に装着され、ホットプレート１７が低融点半田１５の溶解温度に応じた加熱状態となるように電気的に加熱制御されることにより、低融点半田１５がホットプレート１７から付与された熱で溶融した後に冷却して固化して環状のダイヤモンドブレード１１をブレード固定部５に固定することを特徴とする方法である。
【００２７】
図４及び図５に示す超音波振動切断工具１を製造する方法によれば、共振器２を構成する鉄としてＨＲＣ４５乃至６０なるロックウェル硬さの鉄が用いられ、ダイヤモンドブレード１１として４０乃至５００μｍの厚さｔを有するダイヤモンドブレード１１が用いられ、低融点半田１５として溶解温度７０乃至１７５℃の低融点半田１５が用いられたことにより、半田付けによる熱的な影響を受けても、鉄からなるブレード固定部５と環状のダイヤモンドブレード１１とに伸縮差が生じることがなく、半田付け終了後において、環状のダイヤモンドブレード１１が変形しなかった。
【００２８】
図１に示す超音波振動切断工具１が図４又は図５に示す工程を経て製造された後、当該超音波振動切断工具１を図外の心出装置に取り付けて環状のダイヤモンドブレード１１の心出しが行われる。それには、超音波振動切断工具１が図４又は図５のホットプレート１７から取り出されて心出装置の回転機構に装着される。その場合、図１における部品連結部７の一方又は両方を利用して共振器２を心出装置の回転機構で片側から支持するように又は両側から支持するように、共振器２の振動本体部３が心出装置の回転機構に装着される。その状態において、心出装置の回転機構がモーターで駆動された後、心出装置における砥石のような研磨材が回転駆動する環状のダイヤモンドブレード１１の直径方向Ｙの外側から環状のダイヤモンドブレード１１の外周面に接触される。それにより、環状のダイヤモンドブレード１１が図１に示す共振器２の中心線Ｌを中心とした円形となるように心出しされる。
【００２９】
なお、ダイヤモンドブレード１１とブレード嵌合部６との嵌め合いのクリアランスを小さくしても、環状のダイヤモンドブレード１１が鉄からなる共振器２に低融点半田１５で固定される際に、ダイヤモンドブレード１１が歪を起こすこともなく変形もしないので、上記心出しの作業時間が短時間になる。また、環状のダイヤモンドブレード１１がブレード嵌合部６の外周面に密接して嵌め込まれるように、ダイヤモンドブレード１１とブレード嵌合部６との嵌め合いのクリアランスを最小に設定すれば、環状のダイヤモンドブレード１１がブレード嵌合部６に嵌め込まれることにより、環状のダイヤモンドブレード１１の中心と共振器２の中心とが一致する同心状になるので、上記心出しの作業は不要になる。
【００３０】
図６を参照し、環状のダイヤモンドブレード１１を共振器２に半田付けするよりも以前において、環状のダイヤモンドブレード１１の半田付けを行う面と共振器２のブレード固定部５の半付けを行う面とに、錫メッキ２２；２３を付ける前処理について説明する。この図６に示す前処理は、図４又は図５に示す環状のダイヤモンドブレード１１を共振器２に低融点半田１５で固定する以前において行っても行わなくてもよい。製造工程が増えるものの、錫メッキ２２；２３を行えば、図４又は図５に示す工程において低融点半田１５が環状のダイヤモンドブレード１１と共振器２のブレード固定部５とに馴染みやすくなる。
【００３１】
図７を参照し、超音波振動切断工具１が超音波振動切断加工に供される形態について説明する。共振器２の一端にはブースタ２５がスタッドボルトのような連結具２６により結合され、ブースタ２５の一端には振動子２７がスタッドボルトのような連結具２８により結合される。ブースタ２５は、音響特性の良い金属からなり、振動子２７から伝達された超音波振動に共振する１／２波長の整数倍の長さを有すればよいが、図７には１波長のものを例示する。ブースタ２５の両端部には、振動波形Ｗ１の最大振動振幅点ｆ１１；ｆ１５が存在する。共振器２とブースタ２５とが、スタッドボルトのような連結具２６により結合された場合、１つの共振器２を構成する。ブースタ２５は前後の支持部２９及び図外の工具嵌合部を備える。支持部２９はブースタ２５の最小振動振幅点ｆ１２；ｆ１４の位置でブースタ２５の外側面より直径方向Ｙの外側に突出する環状になっている。
【００３２】
そして、支持部２９が超音波振動回転機構３１（図８参照）で支持された状態において、振動子２７に電気エネルギーで超音波振動を発生させると、超音波振動が振動子２７からブースタ２５を経由して共振器２に伝達され、共振器２が振動子２７から伝達された超音波振動に共振し、環状のダイヤモンドブレード１１の外周面が矢印Ｙで示す直径方向に振動する。この環状のダイヤモンドブレード１１の外周面が直径方向に振動することは、振動変換部４からの突出量により決まる。環状のダイヤモンドブレード１１の直径が振動変換部４の直径よりも大きすぎると、環状のダイヤモンドブレード１１の外周面は矢印Ｘ方向への振動も生じてしまうので、環状のダイヤモンドブレード１１の直径は振動変換部４の直径を基に刃先が矢印Ｙ方向にのみ振動する範囲内に定められる。例えば、共振周波数が１８乃至５５ｋＨｚ、環状のダイヤモンドブレード１１のブレード固定部５よりも直径方向Ｙの外側に突出した刃高を０．２乃至２０ｍｍ、環状のダイヤモンドブレード１１の外周面の振動振幅が３０μｍ以下のゼロを含まない範囲で使用した。図７において、共振器２とブースタ２５とがスタッドボルトのような連結具２６で結合されることなく単一の金属材から構成された形態の共振器２でもよい。
【００３３】
図８を参照し、超音波振動切断工具１を用いた切断加工について説明する。切断対象部材としてのＩＣなどの組込まれた半導体ウエハ３４を複数のベアチップと呼ばれるさいころ状の半導体チップに切断するような切断加工を例として説明する。図７に示すブースタ２５及び振動子２７が図８に示す超音波振動切断装置３０の超音波振動回転機構３１の内部に同心状に組込まれ、ブースタ２５の前後の図７に示す支持部２９が図８に示す超音波振動回転機構３１に取り付けられ、超音波振動切断工具１の図１に示す環状のダイヤモンドブレード１１が図８に示す超音波振動回転機構３１の外側に配置される。また、超音波振動切断装置３０の搭載台３２に半導体ウエハ３４が固定される。
【００３４】
そして、超音波振動回転機構３１と超音波振動切断装置３０の３軸駆動機構３３と図７の振動子２７とが動作し、環状のダイヤモンドブレード１１が一方向に回転すると共に超音波振動に共振しつつ前後左右上下方向の直線移動により四角形の軌跡を描くことによって、その四角形の１回の軌跡において、環状のダイヤモンドブレード１１が半導体ウエハ３４に対する一方向の１回の切断が実行される。この３軸駆動機構３３による四角形の軌跡を描く移動が繰返されることにより、半導体ウエハ３４が複数の帯状に切断される。この帯状の切断が完了すると、搭載台３２が水平方向に９０度回転して停止し、超音波振動回転機構３１に対する半導体ウエハ３４の向きを水平面内で９０度変化させる。その状態において、超音波振動回転機構３１と３軸駆動機構３３と図７の振動子２７との動作が再開し、環状のダイヤモンドブレード１１が帯状の半導体ウエハ３４を複数のさいころ状に切断することにより、１つの半導体ウエハ３４に対する切断作業が終了する。
【符号の説明】
【００３５】
１は超音波振動切断工具、２は共振器、３は振動本体部、４は振動変換部、５はブレード固定部、６はブレード嵌合部、７は部品連結部、８は工具嵌合部、９；１０は欠番、１１はダイヤモンドブレード、１２は中心孔、１３；１４は欠番、１５は低融点半田、１６は欠番、１７はホットプレート、１８は変換部収容部、１９は設置床面、２０は支持台、２１は嵌合部収容部、２２；２３は錫メッキ、２４は欠番、２５はブースタ、２６は連結具、２７は振動子、２８は連結具、２９は支持部、３０は超音波振動切断装置、３１は超音波振動回転機構、３２は搭載台、３３は３軸駆動機構、３４は半導体ウエハ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動本体部と振動本体部の外周面から直径方向の外側に突出した振動変換部と振動変換部の外周面から直径方向の外側に突出したブレード固定部とを有する共振器が鉄からなり、環状のダイヤモンドブレードが振動変換部を囲むように共振器に嵌め込まれてブレード固定部に低融点半田で固定されたことを特徴とする超音波振動切断工具。
【請求項２】
共振器の振動変換部の外周面には環状のダイヤモンドブレードを外嵌装着するためのブレード嵌合部が直径方向の外側に突出しかつブレード固定部の左右のいずれか一方の端面に連接されて設けられたことを特徴とする請求項１記載の超音波振動切断工具。
【請求項３】
共振器を構成する鉄としてＨＲＣ４５乃至６０なるロックウェル硬さの鉄が用いられたことを特徴とする請求項１記載の超音波振動切断工具。
【請求項４】
環状のダイヤモンドブレードとして４０乃至５００μｍの厚さを有する環状のダイヤモンドブレードが用いられたことを特徴とする請求項１記載の超音波振動切断工具。
【請求項５】
低融点半田として溶解温度７０乃至１７５℃の低融点半田が用いられたことを特徴とする請求項１記載の超音波振動切断工具。
【請求項６】
振動本体部と振動本体部の外周面から直径方向の外側に突出した振動変換部と振動変換部の外周面から直径方向の外側に突出したブレード固定部とを有する鉄からなる共振器のブレード固定部に環状のダイヤモンドブレードが低融点半田を介在されてなる積層体がホットプレートに装着され、ホットプレートが低融点半田の溶解温度に応じた加熱状態となるように電気的に加熱制御されることにより、低融点半田がホットプレートから付与された熱で溶融した後に冷却して固化して環状のダイヤモンドブレードをブレード固定部に固定することを特徴とする請求項１に記載の超音波振動切断工具を製造する方法。
【請求項１】
振動本体部と振動本体部の外周面から直径方向の外側に突出した振動変換部と振動変換部の外周面から直径方向の外側に突出したブレード固定部とを有する共振器が鉄からなり、環状のダイヤモンドブレードが振動変換部を囲むように共振器に嵌め込まれてブレード固定部に低融点半田で固定されたことを特徴とする超音波振動切断工具。
【請求項２】
共振器の振動変換部の外周面には環状のダイヤモンドブレードを外嵌装着するためのブレード嵌合部が直径方向の外側に突出しかつブレード固定部の左右のいずれか一方の端面に連接されて設けられたことを特徴とする請求項１記載の超音波振動切断工具。
【請求項３】
共振器を構成する鉄としてＨＲＣ４５乃至６０なるロックウェル硬さの鉄が用いられたことを特徴とする請求項１記載の超音波振動切断工具。
【請求項４】
環状のダイヤモンドブレードとして４０乃至５００μｍの厚さを有する環状のダイヤモンドブレードが用いられたことを特徴とする請求項１記載の超音波振動切断工具。
【請求項５】
低融点半田として溶解温度７０乃至１７５℃の低融点半田が用いられたことを特徴とする請求項１記載の超音波振動切断工具。
【請求項６】
振動本体部と振動本体部の外周面から直径方向の外側に突出した振動変換部と振動変換部の外周面から直径方向の外側に突出したブレード固定部とを有する鉄からなる共振器のブレード固定部に環状のダイヤモンドブレードが低融点半田を介在されてなる積層体がホットプレートに装着され、ホットプレートが低融点半田の溶解温度に応じた加熱状態となるように電気的に加熱制御されることにより、低融点半田がホットプレートから付与された熱で溶融した後に冷却して固化して環状のダイヤモンドブレードをブレード固定部に固定することを特徴とする請求項１に記載の超音波振動切断工具を製造する方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１１５３４（Ｐ２０１２−１１５３４Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５３３８１（Ｐ２０１０−１５３３８１）
【出願日】平成２２年７月５日（２０１０．７．５）
【出願人】（０００１４３４５５）株式会社高田工業所 (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月５日（２０１０．７．５）
【出願人】（０００１４３４５５）株式会社高田工業所 (14)
【Ｆターム（参考）】
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