(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記したように低集中度の電鋳層が消耗し易いため、刃先が丸く変形しないように切削ブレード全体を高集中度の電鋳層で形成するという手段が取られている。しかしながら、切削対象の素材によっては低集中度の電鋳層よりも高集中度の電鋳層が激しく消耗する場合がある。例えば、鉄ベースの金属磁性粒子(鉄球)と有機系バインダーからなる圧粉材料を用いたインダクタを切削する場合には、高集中度の切削ブレードで切削すると消耗が激しく、通常の切削消耗特性とは異なる結果になって、安定して切削することができない問題があった。
【0005】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、高集中度の電鋳砥粒層が激しく消耗するような切削対象を、刃先の変形を抑えつつ良好に切削することができる切削ブレードを提供することを目的の1つとする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様の切削ブレードは、板状物を切削するための、環状の切れ刃部が砥粒をメッキで固定した電鋳砥粒層によって形成された切削ブレードであって、環状の切れ刃部は、中央電鋳砥粒層と中央電鋳砥粒層の両側に形成された外側電鋳砥粒層とからなり、外側電鋳砥粒層は中央電鋳砥粒層よりも集中度の低い砥粒層で形成される。
【0007】
この構成によれば、中央電鋳砥粒層よりも外側電鋳砥粒層の集中度が低いため、集中度が高い砥粒層が激しく消耗するような板状物を切削する際には、切れ刃部の中央の中央電鋳砥粒層よりも切れ刃部の両外側の外側電鋳砥粒層が消耗し難い。よって、切れ刃部の両外側にはR形状が付き難く、切れ刃部が丸く変形することが抑えられる。また、中央電鋳砥粒層と外側電鋳砥粒層の集中度差によって、中央電鋳砥粒層及び外側電鋳砥粒層の一体的な消耗が抑えられることで切れ刃部が丸く変形し難くなっている。このように、切削ブレードの切れ刃部の変形を抑えつつ良好に板状物を切削することができる。
【0008】
本発明の一態様の切削ブレードにおいて、該板状物は、鉄ベースの金属磁性粒子と有機系バインダーからなる圧粉材料を用いたインダクタである。
【0009】
本発明の一態様の切削ブレードにおいて、該外側電鋳砥粒層は、集中度5〜135で形成され、該中央電鋳砥粒層は、該外側電鋳砥粒層よりも15以上高い集中度で形成されている。
【0010】
本発明の一態様の切削ブレードにおいて、該外側電鋳砥粒層の厚みは、10μm〜切れ刃部の厚みの1/3の厚みで形成される。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、中央電鋳砥粒層よりも外側電鋳砥粒層が集中度の低い砥粒層で形成されているため、集中度が高い砥粒層が激しく消耗するような板状物を切削する際に刃先の変形を抑えつつ良好に切削することができる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、添付図面を参照して、本実施の形態について説明する。
図1は、本実施の形態の切削手段の分解斜視図である。
図2は、比較例の切削ブレードの説明図である。なお、
図1では、説明の便宜上、切削ブレードの外周を覆うホイールカバーを省略して記載している。また、切削手段は、本実施の形態の切削ブレードが装着される構成であればよく、
図1に示す構成に限定されない。
【0014】
図1に示すように、切削装置には、チャックテーブル(不図示)上の板状物を切削する切削手段1が設けられている。切削手段1は、例えば、エアスピンドルであり、圧縮エアーを介してスピンドルハウジング11に対して回転スピンドル12を浮動状態で支持している。スピンドルハウジング11の先端部分からは回転スピンドル12の先端部分13が突出しており、この回転スピンドル12の先端部分13にブレードマウント21が取り付けられる。ブレードマウント21は、円筒状のボス部22と、ボス部22の周面から径方向外側に広がる装着部23とを有している。
【0015】
ボス部22の背面側には、回転スピンドル12の先端部分13のテーパ面に装着される嵌合穴(不図示)が形成されている。ボス部22の表面側には、嵌合穴に連なるように円形凹部24が形成されている。回転スピンドル12の先端部分13には雌ネジ14が形成されており、嵌合穴に嵌め込まれた状態で円形凹部24側から回転スピンドル12の先端部分13が露出される。そして、ボス部22の円形凹部24に固定ネジ15が差し込まれ、円形凹部24側から露出した回転スピンドル12の雌ネジ14に固定ネジ15が締め付けられることで、ブレードマウント21が回転スピンドル12の先端部分13に固定される。
【0016】
また、装着部23には、ハブレスタイプの切削ブレード30が装着される装着面25が形成されている。切削ブレード30は、ブレードマウント21に取り付けられた円環形状の固定プレート26によって装着部23の装着面25に押し付けられる。この状態で、固定プレート26の開口27からボス部22の先端側が突出され、ボス部22の先端側の外周面に形成された雄ネジ28にリング状の固定ナット29が締め付けられる。そして、回転スピンドル12に取り付けられた切削ブレード30が高速回転され、切削ブレード30に板状物が切り込まれることで板状物が個々のチップに分割される。
【0017】
図2Aに示すように、比較例の切削ブレード40は、ダイヤモンド砥粒を電鋳ボンドで固めた薄い円環形状に成形されている。一般に、半導体ウェーハW等の板状物の切削時には砥粒の集中度が低いと砥粒の消耗が激しいため、高集中度の電鋳砥粒層からなる切削ブレード40が使用されている。また、ダイシングテープT上の半導体ウェーハWを切断する場合には、ダイシングテープTが薄過ぎて切削ブレード40で半導体ウェーハW深く切り込むことができない。このため、主に切削ブレード40の刃先を使用して半導体ウェーハWが切削されている。
【0018】
ところで、
図2Bに示すように、切削対象の板状物としては、鉄ベースの金属磁性粒子(鉄球)と有機系バインダーからなる圧紛材料を用いたインダクタIが存在している。このインダクタIを上記の切削ブレード40で切削したところ、高集中度の電鋳砥粒層にも関わらず、切削ブレード40の消耗量が激しいという問題が生じていた。ここで、本件出願人がインダクタIと電鋳砥粒層の集中度の関係を調べたところ、通常の半導体ウェーハW等の板状物とは逆の切削消耗特性、すなわち高集中度の電鋳砥粒層よりも低集中度の電鋳砥粒層で消耗量が少なくなることを発見した。
【0019】
これは、砥粒の集中度が高過ぎると、結合剤が少なくなって砥粒1つあたりの保持力が弱まるのに加え、インダクタI内の金属磁性粒子の目詰まりが増えて摩擦力が増加するからだと推測される。より詳細には、砥粒の集中度が高いと結合剤による砥粒の保持力が弱く、切削時の摩擦力が増加することで、延性のある金属磁性粒子によって切削ブレード40から砥粒がもぎ取られるような状況が生じていると推測される。このように、板状物の種類によっては、集中度の低い電鋳砥粒層の切削ブレードを用いた方が、砥粒の消耗を少なくして切れ刃部にR形状が付き難くなる。
【0020】
このため、
図2Cに示すように、インダクタI等の板状物の切削時には、低集中度の電鋳砥粒層から成る単層構造の切削ブレード50を使用することが考えられる。しかしながら、低集中度の電鋳砥粒層によって切削ブレード50の消耗が少なくなるが、切削を継続するにつれて切削ブレード50から徐々に砥粒が脱落する。そして、切削ブレード50の角側にR形状が付き始めて、R形状が徐々に大きくなることで、刃先全体が丸く変形してしまっていた。丸くなった刃先でインダクタIが切削されると、分割後のチップにスカート形状が形成され、安定した製品加工寸法を維持することができない。
【0021】
そこで、本実施の形態の切削ブレード30(
図3参照)は、幅方向の中央を高集中度の砥粒層にし、幅方向の両外側を低集中度の砥粒層にした多層構造に形成されている。切削ブレード30でインダクタIを切削しても、切削ブレード30の幅方向の両外側の砥粒層が消耗され難くなり、外側の砥粒層が消耗されても砥粒層の厚みが薄いのでR形状が大きくなることがない。これにより、インダクタI等の板状物を切削する際に刃先が丸く変形することが抑えられて、分割後のチップの側面にスカート形状が形成されず、安定した製品加工寸法で維持することができる。
【0022】
以下、
図3を参照して、本実施の形態の切削ブレードについて説明する。
図3は、本実施の形態の切削ブレードの断面模式図である。
【0023】
図3Aに示すように、切削ブレード30の切れ刃部31は、メッキで砥粒を固定した環状の電鋳砥粒層で、鉄ベースの金属磁性粒子と有機系バインダーからなる圧紛材料を用いたインダクタI(
図3B参照)を切削可能に形成されている。なお、切削ブレード30の砥粒としては、例えば、5μm〜100μmのダイヤモンド砥粒、CBN砥粒が使用される。切れ刃部31は、幅方向の中央の中央電鋳砥粒層32と中央電鋳砥粒層32の左右両側の外側電鋳砥粒層33とから成る多層構造であり、各外側電鋳砥粒層33が中央電鋳砥粒層32よりも集中度の低い砥粒層で形成されている。このため、インダクタIの切削時には、高集中度の中央電鋳砥粒層32よりも低集中度の外側電鋳砥粒層33が消耗し難くなっている。
【0024】
図3Bに示すように、インダクタIが高集中度の箇所ほど砥粒を脱落させるため、インダクタIの切削時には高集中度の中央電鋳砥粒層32が消耗する一方で、低集中度の外側電鋳砥粒層33の消耗が抑えられている。このとき、切れ刃部31の角部分が外側電鋳砥粒層33で形成されているため、切れ刃部31の角部分の消耗が抑えられてR形状が付き難くなっている。インダクタIの切削が繰返し実施されることで、外側電鋳砥粒層33が徐々に消耗されて切れ刃部31の角部分にR形状が付き始めるが、外側電鋳砥粒層33に付いたR形状は大きくなり過ぎることがない。
【0025】
これは、外側電鋳砥粒層33及び中央電鋳砥粒層32に砥粒の集中度差が生じており、外側電鋳砥粒層33と中央電鋳砥粒層32の消耗速度が異なって一体的に消耗しないからである。外側電鋳砥粒層33及び中央電鋳砥粒層32が個別に消耗されているため、外側電鋳砥粒層33にR形状が付き始めても、薄幅の外側電鋳砥粒層33内でR形状が抑えられている。このように、外側電鋳砥粒層33と中央電鋳砥粒層32の積層構造によって消耗速度の速度差を作り出すことで、外側電鋳砥粒層33及び中央電鋳砥粒層32の一体的な消耗が抑えられて切れ刃部31が丸く変形し難くなっている。
【0026】
なお、外側電鋳砥粒層33は、板状物の切削時に消耗量が急激に増加する基準の集中度以下に形成されていればよい。例えば、インダクタIを切削する場合であれば、電鋳砥粒層の集中度が135を超えると消耗量が急激に増加するため、外側電鋳砥粒層33は集中度5以上、好ましくは集中度45以上で、かつ集中度135以下、好ましくは集中度90以下で形成されている。また、中央電鋳砥粒層32は、板状物の切削時に外側電鋳砥粒層33と一体的に消耗しないように、外側電鋳砥粒層33の集中度よりも高い集中度で形成されていればよい。
【0027】
具体的には、中央電鋳砥粒層32の集中度が外側電鋳砥粒層33の集中度に近過ぎると、単層ブレードと変わらず、多層ブレードであるにも関わらず切れ刃部31が丸く突出する。一方で、中央電鋳砥粒層32の集中度が外側電鋳砥粒層33の集中度よりも高過ぎると、中央電鋳砥粒層32が消耗され過ぎて切れ刃部31の中央が凹状に窪む。このため、切れ刃部31の角部分の消耗具合と中央部分の消耗具合を考慮して、切れ刃部31が略平坦形状を維持したまま消耗される程度に、中央電鋳砥粒層32の集中度が外側電鋳砥粒層33の集中度よりも高く形成されている。
【0028】
例えば、インダクタIを切削する場合であれば、集中度差が15を下回ると多層ブレードでもR形状が激しくなるため、中央電鋳砥粒層32が外側電鋳砥粒層33よりも15以上高い集中度、好ましくは60以上高い集中度で形成されている。また、集中度差が200を超えると中央電鋳砥粒層32が消耗され過ぎるため、中央電鋳砥粒層32と外側電鋳砥粒層33の集中度差が200以下、好ましくは集中度差が150以下に抑えられている。このように、切削ブレード30を集中度の異なる多層構造にすることで、角部分と中央部分の消耗具合を個別に調整している。
【0029】
なお、外側電鋳砥粒層33の厚みが10μmを下回ると砥粒層としての機能がなくなり、外側電鋳砥粒層33の厚みが切れ刃部31の厚みの1/3を超えると、切れ刃部31の角部分R形状が大きくなり過ぎる。このため、外側電鋳砥粒層33の厚みは10μm以上、好ましくは15μm以上で、かつ厚みが切れ刃部31の厚みの1/3以下、好ましくは1/4以下に形成されている。このような多層構造の切削ブレード30を使用することで、インダクタIの切削時に切れ刃部31が丸く変形することが抑えられて、多数のインダクタIを良好に切削し続けることが可能になっている。
【0030】
(実験例)
以下、実験例について説明する。実験例では、切削ブレードとして、ダイヤモンド砥粒の平均粒径20μmで、かつ電鋳砥粒層が集中度5、30、45、75、90、105、135、150で厚み300μmの複数の単層ブレードを用意して、各切削ブレードでインダクタを切削したときのブレード消耗量を測定した。実験では、長さ140×幅140×厚み0.9mmのダミーインダクタを用意し、集中度が異なる切削ブレード毎にスピンドル回転数20000rpm、送り速度25mm/sec、加工ライン数100ラインで切削加工を実施した。これにより、
図4に示すような結果が得られた。
【0031】
図4に示すように、集中度5、30、45、75、90、105、135の切削ブレードでは、集中度が高くなるにつれて消耗量が大きくなるが、大幅な変化が見られなかった。一方で、集中度150の切削ブレードでは、集中度135以下の切削ブレードよりも急減に消耗量が増加していた。このように、インダクタを切削する際には、集中度135以下の電鋳砥粒層で切削ブレードの消耗が抑えられ、集中度135を超えた電鋳砥粒層で切削ブレードの消耗が多くなることが判明した。よって、多層ブレードは、比較的消耗し難い集中度135以下の電鋳砥粒層で両外側が形成され、比較的消耗し易い集中度150以上の電鋳砥粒層で内側が形成されることが好ましい。
【0032】
続いて、単層ブレードと多層ブレードを用いて、インダクタに対する切削を繰り返して切れ刃部の断面形状を観察した。単層ブレードとしては、高集中度(集中度180)の電鋳砥粒層から成る単層ブレードを使用した。多層ブレードとしては、高集中度(集中度150)の中央電鋳砥粒層の両外側に低集中度(集中度90)の一対の外側電鋳砥粒層を積層した多層ブレードを使用した。単層ブレード及び多層ブレードの総厚はそれぞれ300μmとし、多層ブレードの中央電鋳砥粒層及び一対の外側電鋳砥粒層の厚みはそれぞれ200μm、50μmで形成した。
【0033】
図5に示すように、単層ブレードは、ドレス直後の切れ刃部の断面形状が僅かに変化するだけだが、1枚目のインダクタの切削後には切れ刃部の断面形状が明らかに丸まっていた。このように、単層ブレードは1枚目のインダクタを加工しただけでRが付いて使用できなくなっていた。なお、ここでは高集中度の単層ブレードで加工したが、低集中度の単層ブレードで加工すれば、切れ刃部の消耗を抑えることが可能である。ただし、低集中度の単層ブレードで加工したとしても、切削が繰り返されることで早い段階で丸く変形することが予想される。
【0034】
一方で、多層ブレードは、ドレス直後の切れ刃部の断面形状の変化が殆ど見られず、1枚目のインダクタの切削後に切れ刃部の断面形状が僅かに変化した後は、切れ刃部の断面形状が丸く変化することがなかった。このように、多層ブレードは切れ刃部が僅かに変形するものの、切れ刃部にR形状が付き難く、安定して複数(本実験では18枚)のインダクタを切削し続けることができた。また、外側電鋳砥粒層と中央電鋳砥粒層の集中度差が適度に調整されているため、切れ刃部の中央だけが深く消耗することがなく安定した形状が維持されていた。
【0035】
以上のように、本実施の形態の切削ブレード30によれば、中央電鋳砥粒層32よりも外側電鋳砥粒層33の集中度が低いため、集中度が高い砥粒層が激しく消耗するようなインダクタIを切削する際には、中央電鋳砥粒層32よりも外側電鋳砥粒層33が消耗し難くい。よって、切れ刃部31の両外側にR形状が付き難く、切れ刃部31が丸く変形することが抑えられる。また、中央電鋳砥粒層32と外側電鋳砥粒層33の集中度差によって、中央電鋳砥粒層32及び外側電鋳砥粒層33の一体的な消耗が抑えられることで切れ刃部31が丸く変形し難くなっている。このように、切削ブレードの切れ刃部の変形を抑えつつ良好にインダクタIを切削することができる。
【0036】
なお、本実施の形態では、切削対象の板状物としてインダクタを例示して説明したが、インダクタ等の電子部品に限定されない。切削対象の板状物は、集中度が低いほど砥粒層が消耗し難く、集中度が高いほど砥粒層が消耗し易くなるようなものであればよい。
【0037】
また、本実施の形態では、切削ブレードとしてハブレスタイプのワッシャブレードを例示して説明したが、この構成に限定されない。切削ブレードは、ハブ基台に切れ刃部を固定したハブブレードでもよい。
【0038】
また、本実施の形態では、切削ブレードが中央電鋳砥粒層と一対の外側電鋳砥粒層の3層構造で形成されたが、この構成に限定されない。切削ブレードは、中央電鋳砥粒層と一対の外側電鋳砥粒層を含む多層構造に形成されていればよく、例えば、中央電鋳砥粒層と一対の外側電鋳砥粒層の間にさらに電鋳砥粒層を設けた5層構造に形成されてもよい。
【0039】
また、本実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。
【0040】
また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。
【0041】
また、本実施の形態では、本発明を切削ブレードに適用した構成について説明したが、高集中度の電鋳砥粒層が激しく消耗するような切削対象を、刃先の変形を抑えつつ良好に加工することができる他の加工具に適用することも可能である。