(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022064033
(43)【公開日】2022-04-25
(54)【発明の名称】切断用ブレード
(51)【国際特許分類】
B24D 5/12 20060101AFI20220418BHJP
B24D 3/02 20060101ALI20220418BHJP
B24D 3/28 20060101ALI20220418BHJP
H01L 21/301 20060101ALI20220418BHJP
【FI】
B24D5/12 Z
B24D3/02 310E
B24D3/28
H01L21/78 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020172520
(22)【出願日】2020-10-13
(71)【出願人】
【識別番号】000151494
【氏名又は名称】株式会社東京精密
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100126664
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 慎吾
(74)【代理人】
【識別番号】100126893
【弁理士】
【氏名又は名称】山崎 哲男
(74)【代理人】
【識別番号】100142424
【弁理士】
【氏名又は名称】細川 文広
(72)【発明者】
【氏名】池田 吉隆
【テーマコード(参考)】
3C063
5F063
【Fターム(参考)】
3C063AA02
3C063AB03
3C063BA02
3C063BC03
3C063BD01
3C063BD09
3C063EE31
3C063FF22
5F063AA22
5F063DD02
5F063DD20
(57)【要約】
【課題】脆性材料を長時間にわたって高品位に切断することが可能な切断用ブレードを提供すること。
【解決手段】軸線の廻りに回転されるブレード本体10が切れ刃11Aによって被切断材を切断する切断用ブレード100であって、前記ブレード本体10は、円板状に形成され樹脂からなるレジンボンド相20と、前記レジンボンド相20に分散される砥粒30と、前記レジンボンド相20に分散されフィラー40と、前記レジンボンド相20の外周部11に配置される切れ刃11Aと、を備え、前記フィラー40は、硼化チタン(TiB
2)からなるフィラーを含んでいることを特徴とする。
【選択図】
図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸線の廻りに回転されるブレード本体が切れ刃によって被切断材を切断する切断用ブレードであって、
前記ブレード本体は、
円板状に形成され樹脂からなるレジンボンド相と、
前記レジンボンド相に分散される砥粒と、
前記レジンボンド相に分散されフィラーと、
前記レジンボンド相の外周部に配置される切れ刃と、
を備え、
前記フィラーは、
硼化チタン(TiB2)からなるフィラーを含んでいる
ことを特徴とする切断用ブレード。
【請求項2】
請求項1に記載の切断用ブレードであって、
硼化チタン(TiB2)を含んだ前記フィラー全体の含有率は、
前記ブレード本体に対して20vol%以上50vol%以下である
ことを特徴とする切断用ブレード。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の切断用ブレードであって、
前記硼化チタン(TiB2)からなるフィラーの平均粒径は1μm以上15μm以下である
ことを特徴とする切断用ブレード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えばガラス、セラミックス等の脆性材料の切断加工に使用される切断用ブレードに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、半導体製品などに用いられるガラスやセラミックス等の脆性材料(硬脆材料)からなる被切断材に、溝加工を施したり、切断することによって個片化したりする加工(本明細書では、これらの加工を総じて切断加工又は単に切断という)には、高品位であることが要求されている。
【0003】
このような切断加工を高品位で行うためには、例えば、レジンボンド相に砥粒を分散した切断用ブレード(薄刃砥石)が使用されている。
切断用ブレードは、例えば、円形板状をなすブレード本体と、前記ブレード本体の外周縁部に形成された切れ刃と、を備えており、ブレード本体は、樹脂からなるレジンボンド相と、レジンボンド相に分散されたダイヤモンドやcBN(立方晶窒化ホウ素)からなる砥粒(超砥粒)とを備えている。
【0004】
ところで、上記切断用ブレードによって切断、製造される電子材料部品としては、上述の半導体素子のように半導体ウェハから切断されて分割された後にリードフレームに実装されて樹脂モールディングされるものや、例えばリードフレーム上に一括して多数の素子を実装してこれらをモールディングした後にまとめて切断して個片化されるQFN(quadflatnon-leadedpackage)や、ガラスエポキシ樹脂製の基体に形成されたスルーホールの内周面にNi、Au、Cu等のめっきが施された基板を有していて切断により個片化されるIrDA(赤外線データ通信協会)規格の光伝送モジュール(以下、単にIrDAと略称する。)が知られている。
【0005】
このような電子材料部品の切断においては、例えばQFNではモールディング樹脂中に配置されたCu等の延性の高い金属リードフレームを切断する必要があることから、切断の際の切断用ブレードの送り方向や回転方向によってリードフレーム等の金属バリが生じやすいという問題がある。
【0006】
そのため、切断用ブレードの耐摩耗性を向上させるために、例えば、SiCやAl2O3等を含有させる場合がある。しかし、SiCやAl2O3等を含有させただけの切断用ブレードは、電子材料部品を切断すると超砥粒が脱落しやすく切れ味が早期に失われてしまうとい問題があり、バリの発生を長期にわたって抑えることは困難であった。
【0007】
また、切断用ブレードは、超砥粒の脱落により切れ味が劣化すると、切断抵抗が増大することから、切断作業途中で中間ドレスを実施したり、切断作業当初の切れ味を確保するために初期ドレスを実施する等、切断用ブレードをドレッシングする作業が頻繁に必要である。このようなドレッシング作業は、稼働率の低下や作業効率の低下を招くことにもなる。
【0008】
一方、電子材料部品を切断する切断装置では、そのゼロ点検知をすることが一般的であり、切断用ブレードに導電させることにより電気的手段を用いて上記ゼロ点を確実に検出するために導電性が要求される場合がある。
一方で、レジンボンド相は一般的に絶縁性であることから、切断用ブレードに導電性を付与するためにカーボン等の導電性材料を添加する場合があるが、レジンボンド相にカーボン等を添加すると耐摩耗性が低下して超砥粒の脱落により切れ味が一層劣化する結果となる。
【0009】
そこで、例えば、QFNやIrDAといった電子材料部品の切断に際して、耐摩耗性を向上して長期にわたってバリの発生を確実に防ぐとともに導電性を付与するためにWC(タングステンカーバイド)粉末を添加した切断用ブレードが開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、上記特許文献1に記載の切断用ブレードは、WC(タングステンカーバイド)により耐摩耗性が向上するとともに導電性を容易に付与することが可能となるが、WCが重いために高速回転させることは困難であり切断性能が低下する可能性がある。
また、例えば、切断加工する際に水を使用すると、砥粒が脱落しやすくなり、切断性能を充分に維持することは困難である。
【0012】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、寿命近くになっても脆性材料を高品位に切断することが可能な切断用ブレードを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0013】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
(1)本発明の第1態様は、軸線の廻りに回転されるブレード本体が切れ刃によって被切断材を切断する切断用ブレードであって、前記ブレード本体は、円板状に形成され樹脂からなるレジンボンド相と、前記レジンボンド相に分散される砥粒と、前記レジンボンド相に分散されフィラーと、前記レジンボンド相の外周部に配置される切れ刃と、を備え、前記フィラーは、硼化チタン(TiB2)からなるフィラーを含んでいることを特徴とする。
【0014】
本発明の切断用ブレードによれば、ブレード本体は、樹脂からなるレジンボンド相と、レジンボンド相に分散される砥粒と、レジンボンド相に分散されフィラーとを備えている。また、この実施形態において、フィラーは、すべて硼化チタン(TiB2)により構成されている。
硼化チタン(TiB2)は、耐摩耗性に優れていて、長時間にわたって耐摩耗性が維持されて、脆性材料を切断する際に、切断加工における切断抵抗の増大を抑制することができる。
また、硼化チタン(TiB2)は、耐水性に優れているので、水をかけながら被切断材を切断しても、砥粒や硼化チタン(TiB2)からなるフィラーがレジンボンド相から脱落するのが抑制され、寿命近くになっても脆性材料を高品位に切断することが可能となる。言い換えると切断用ブレードの長寿命化を実現することができる。
その結果、脆性材料を切断する際の切断抵抗が低減されて被切断材の角欠け(例えば、裏面角欠け)やチッピング等が抑制され、高品位な切断加工を安定して長時間にわたって維持することができる。
【0015】
また、硼化チタン(TiB2)からなるフィラーは耐摩耗性に加えて導電性を有しており、ブレード本体に分散させることにより導電性を付与することが可能となる。
また、カーボンを含有させなくても容易に通電性を確保することができ、被切断材に対する切断用ブレードの位置を容易に検出することができる。
【0016】
また、硼化チタン(TiB2)は、WC(タングステンカーバイド)に比べて軽量であり、さらに切断時に水をかけても超砥粒が脱落しにくいので、高速回転で切断加工してもブレード本体が破損するのが抑制され、被切断材を効率的に切断加工することができる。
【0017】
また、切断用ブレードの製造時において、ブレード本体(ブレード本体素材)が例えば250℃程度に加熱される工程(焼結工程)が含まれる場合であっても、硼化チタン(TiB2)は、変質することがなく、レジンボンド相に拡散(結合)したりすることがないことから、上述の作用、効果を安定的かつ確実に得ることができる。
【0018】
(2)上記(1)に記載の切断用ブレードは、硼化チタン(TiB2)を含んだ前記フィラー全体の含有率は、前記ブレード本体に対して20vol%以上50vol%以下であることが好ましい。
【0019】
本発明の切断用ブレードによれば、硼化チタン(TiB2)を含んだフィラー全体の含有率が、ブレード本体に対して20vol%以上50vol%以下であるので、適度な結合力が確保されて砥粒が脱落するのを抑制することができる。
なお、フィラーの含有率を20%以上とすることは、レジンボンド相に充分な結合力を持たせて砥粒及びフィラーがブレード本体から脱落するのを抑制することが可能となり、長時間にわたって高品位な切断を維持することができる。
その結果、脆性材料を長時間にわたって高品位に切断することができる。
一方、フィラーの含有率が50%を超えると、レジンボンド相の結合力が低下して、砥粒が脱落しやすくなり、加工性能及び耐摩耗性が低下することから、フィラーの含有率はブレード本体に対して50vol%以下とするのが好適である。
【0020】
(3)上記(1)又は(2)に記載の切断用ブレードは、前記硼化チタン(TiB2)からなるフィラーの平均粒径は1μm以上15μm以下であることが好ましい。
【0021】
本発明の切断用ブレードによれば、硼化チタン(TiB2)からなるフィラーの平均粒径が1μm以上15μm以下であるので、ブレード本体において、砥粒がレジンボンド相に対して充分に分散される。
その結果、充分な耐久性が確保されて良好な加工性能を得ることができる。
硼化チタン(TiB2)からなるフィラーの平均粒径を1μm以上とすることは、ファイラーが安定的に入手可能となり、安定した品質の切断用ブレードを製造することができる。また、平均粒径を15μmよりも大きくすることは、ブレード本体に砥粒を充分に分散させるのが難しくなり、充分な加工性能を安定して確保するのが容易ではなくなることから好ましくない。
【発明の効果】
【0022】
本発明に係る切断用ブレードによれば、フィラーが硼化チタン(TiB2)からなるフィラーを含んでいるので、レジンボンド相から砥粒が脱落するのが抑制され、寿命近くになっても脆性材料を長時間にわたって高品位に切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【
図1】本発明の一実施形態に係る切断用ブレードの概略構成を説明する側面図である。
【
図2】一実施形態に係る切断用ブレードの概略構成を説明する
図1に矢視II-IIで示す断面図である。
【
図3】一実施形態に係る切断用ブレードの概略構成を説明する
図2にIIIで示す部分の拡大図である。
【
図4】本発明の切断用ブレードに係る実施例における評価事項の概略を説明する概念図であり、(A)は評価対象の概略構成を、(B)は評価項目の定義を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、
図1~
図3を参照して、本発明の一実施形態に係る切断用ブレードについて説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る切断用ブレードの概略構成を説明する側面図であり、
図2は切断用ブレードの概略構成を説明する
図1に矢視II-IIで示す断面図である。また、
図3は、切断用ブレードの概略構成を説明する
図2にIIIで示す部分の拡大図である。
【0025】
図1~
図3において、符号100は切断用ブレードを、符号10はブレード本体を、符号11は外周面を、符号11Aは切れ刃を、符号20はレジンボンド相を、符号30は超砥粒(砥粒)を、符号40フィラーを示している。
【0026】
一実施形態に係る切断用ブレード100は、
図1、
図2に示すように、例えば、軸線Oの廻りに回転されるブレード本体10が切れ刃11Aによって被切断材(不図示)を切断する切断用ブレードである。
また、切断用ブレード100は、半導体デバイス(電子材料部品)に用いられる例えばガラス、セラミックス、石英等の脆性材料(硬脆材料)を被切断材とした精密切断加工に使用される。
【0027】
また、切断用ブレード100は、特に図示しないが、そのブレード本体10がフランジを介して切断装置の主軸に取り付けられ、該ブレード本体10の中心軸Oの回りに回転されつつ該中心軸Oに垂直な方向(例えば、高さ方向)に移動されることにより、このブレード本体10においてフランジより径方向外側に突出された外周縁部の切れ刃11Aで被切断材を切断する。
ここで、本明細書においては、ブレード本体10の中心軸O方向に沿う方向を幅方向といい、中心軸Oに直交する方向を径方向といい、中心軸O回りに周回する方向を周方向という場合がある。
【0028】
なお、
図2においては説明のため、ブレード本体10の厚さが実際より厚く示されている。また、ブレード本体10の径方向の中央部(中心軸O上)には、中心軸Oを中心とし、ブレード本体10を幅方向に貫通する円形状の取付孔13が形成されている。このため、ブレード本体10は具体的には円環板状をなしている。すなわち、本明細書でいう「円形板状をなすブレード本体10」には、円環板状であることも含まれる趣旨である。
【0029】
切断用ブレード100は、
図1、
図2に示すように、例えば、円板状に形成され樹脂からなるレジンボンド相20と、レジンボンド相20に分散される超砥粒30と、レジンボンド相20に分散されフィラー40と、レジンボンド相20の外周部に配置される切れ刃11Aと、を備えている。
切断用ブレード100の寸法については任意に設定することが可能であるが、この実施形態において、切断用ブレード100は、例えば、外径φ56mm、内径(取付孔の直径)φ40mm、厚さt0.15mm(例えば、0.1mm以上0.3mm以下)に設定されている。
【0030】
ブレード本体10の切れ刃11Aは、
図3に示すように、該ブレード本体10の厚さと等しい極小さな幅とされたブレード本体10の外周面11と、該ブレード本体10の幅方向を向く両側面12の外周縁部と、これら側面12の外周縁部と前記外周面11との交差稜線をなすエッジ部と、によって形成されている。
【0031】
レジンボンド相20は、例えば、レジンボンド相20は、例えばフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂製である。
図1および
図2に示すように、レジンボンド相20は、中心軸Oを中心とする円環板状である。すなわち、本実施形態でいう上記「円板状のレジンボンド相20」の円板状には、円板の中央に孔を有する円環板状が含まれる。
【0032】
レジンボンド相20は、取付孔13を有する。取付孔13は、レジンボンド相20の中心軸O上に位置する。取付孔13は、レジンボンド相20を厚さ方向に貫通する。つまり取付孔13は、レジンボンド相20の厚さ方向を向く一対の側面12に開口する。取付孔13は、中心軸Oを中心とする円孔状である。
【0033】
レジンボンド相20の厚さ方向の寸法((以下厚さという)は、例えば、0.15mm(例えば、0.1mm以上0.3mm以下)である。
切れ刃11Aは、中心軸Oを中心とする環状である。切れ刃11Aは、レジンボンド相20の外周面に配置される。切れ刃11Aは、レジンボンド相20の厚さと同じ寸法の刃幅を有する。
【0034】
砥粒30は、例えば、ダイヤモンド及びcBNのいずれかからなる。ただし、砥粒30として、上記ダイヤモンド、cBN以外の硬質材料(ただし、レジンボンド相20よりも硬質の材料)を用いてもよい。また、砥粒30の平均粒径は、例えば0.5~100μmとされている。また、ブレード本体10全体の体積に対する砥粒30の体積の割合(砥粒30の含有率)は、例えば、2.5~35%である。尚、特に図示しないが、砥粒30の外面(表面)には、例えばTi等の金属材料が被覆されていてもよい。
【0035】
上記「平均粒径」とは、多数の超砥粒30の粒径の平均値を表しており、例えば、ある粒径範囲をもった超砥粒30をMicrotrac社(登録商標)製の型式MT3300EXII-SDC等により測定し、平均粒径をメッシュサイズに基づく粒度表示(JIS B 4130:1998を参照)により算出する等の方法が取られる。
また、レジンボンド相20には、超砥粒30の他に、フィラー40が分散されている。
【0036】
そして、本実施形態のフィラー40は、すべて粒体又は粉体等からなる粒子状の硼化チタン(TiB2)から構成されている。なお、硼化チタン(TiB2)は粒子状に形成されていればよく、形状については特に限定されない。
硼化チタン(TiB2)からなるフィラー40の平均粒径は任意に設定することが可能であるが、例えば、1μm以上15μm以下であることが好適である。この実施形態において、硼化チタン(TiB2)の平均粒径は、例えば、5μmとされている。
【0037】
硼化チタン(TiB2)の平均粒径を1μm以上とするのは、安定的に入手することが可能となり、安定した品質の切断用ブレードを製造することができるからである。また、平均粒径を15μmよりも大きくするとブレード本体に砥粒を充分に分散させるのが難しくなり、その結果、充分な加工性能を安定して確保するのが容易でなくなることから平均粒径15μm以下とすることが望ましい。なお、硼化チタン(TiB2)の平均粒径を1μm未満としても特に問題はなく、その点で、硼化チタン(TiB2)の平均粒径は、例えば、15μm以下であればよい。
【0038】
また、ブレード本体10全体の体積に対する硼化チタン(TiB2)からなるフィラー40の含有率(vol%)(体積割合)は任意に設定することが可能であり、例えば、20vol%以上50vol%以下が好適である。また、硼化チタン(TiB2)の含有率は、30vol%以上50vol%以下であることがより好適である。
この実施形態において、硼化チタン(TiB2)の含有率は、例えば、35vol%とされている。
【0039】
一実施形態に係る切断用ブレード100によれば、ブレード本体10が、フェノール樹脂からなるレジンボンド相20と、レジンボンド相20に分散される超砥粒30と、レジンボンド相20に分散されフィラー40とを備えていて、フィラー40が硼化チタン(TiB2)からなるフィラーを含んでいるので、レジンボンド相20から超砥粒30が脱落するのが抑制され、長時間にわたって耐摩耗性が維持される。
その結果、一実施形態に係る切断用ブレード100によれば、脆性材料を長時間にわたって高品位(加工品に)に切断することができる。すなわち、寿命近くになっても脆性材料を高品位に切断することができ長寿命を実現することができる。
【0040】
また、一実施形態に係る切断用ブレード100によれば、硼化チタン(TiB2)は耐水性が優れているので、水をかけながら被切断材を切断しても、レジンボンド相20から超砥粒30や硼化チタン(TiB2)からなるフィラー40が脱落するのが抑制され長時間にわたって被切断材を高品位に切断することができる。
【0041】
また、一実施形態に係る切断用ブレード100によれば、硼化チタン(TiB2)によりブレード本体10に導電性を付与することができるので、電子材料部品を切断する切断装置において、そのゼロ点検知を正確に行うことができる。
また、切断用ブレード100によれば、カーボンを混入することなく導電性を付与することができるので、カーボン添加による砥粒脱落が生じることがなく、長時間にわたって耐摩耗性を維持して高品位に切断することができる。
【0042】
また、一実施形態に係る切断用ブレード100によれば、ブレード本体10に対する硼化チタン(TiB2)の含有率が35vol%に設定されているので、適度な結合力が確保されて砥粒が脱落するのを抑制することができる。
【0043】
以上のように、一実施形態に係る切断用ブレード100によれば切断する際に水を用いても、長時間にわたって耐摩耗性が維持されて、被切断材を切断する際の切断抵抗が低減されて被切断材の裏面角欠け(角欠け)やチッピング等が抑制され、高品位な切断加工を安定して維持することができる。また、工具寿命を長くすることができる。
【0044】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、下記に例示するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えて任意に実施することが可能である。
【0045】
例えば、上記実施形態においては、レジンボンド相20に分散されるフィラー40がすべて硼化チタン(TiB2)である場合について説明したが、フィラー40の中に少なくとも硼化チタン(TiB2)からなるフィラーが含まれていればよく、フィラー40として硼化チタン(TiB2)以外の物質を含めるかどうかは任意に設定することが可能である。例えば、硼化チタン(TiB2)に加えてSiCやAl2O3等(1種類又は複数種類)をレジンボンド相20に分散してもよい。
【0046】
また、上記実施形態においては、硼化チタン(TiB2)の平均粒径が5μm以上20μm以下である場合について説明したが、硼化チタン(TiB2)の平均粒径を5μmよりも小さく設定してもよいし20μmよりも大きく設定してもよい。
【0047】
また、上記実施形態においては、ブレード本体10に対する硼化チタン(TiB2)の含有量が20vol%以上50vol%以下である場合について説明したが、ブレード本体10に対する含有量を20vol%未満、又は50vol%より高く設定してもよい。
【0048】
また、上記実施形態においては、砥粒30がダイヤモンド超砥粒である場合について説明したが、砥粒30については任意に設定することが可能であり、例えば、ダイヤモンド超砥粒に代えてcBN等他の砥粒をレジンボンド相20に分散されてもよい。
また、砥粒の平均粒径、含有量については任意に設定することが可能である。
【0049】
また、上記実施形態においては、レジンボンド相20を構成する樹脂がフェノール樹脂である場合について説明したが、レジンボンド相20を構成する樹脂については任意に設定することが可能であり、フェノール樹脂に代えて、例えば、ポリイミド等を用いてもよい。
【0050】
また、上記実施形態においては、切断用ブレード100が外径:φ56mm、内径(取付孔の直径):40mm、厚さ:0.15mmに形成されている場合について説明したが、切断用ブレード100が外径、内径、厚さについては任意に設定してもよい。
【0051】
また、前述の実施形態では、切断用ブレード100が、被切断材として例えばガラス、石英(セラミックス)等の硬脆材料の切断に使用される場合について説明したが、例えば、QFN(quadflatnon-leadedpackage)やIrDA(赤外線データ通信協会)規格の光伝送モジュールやそれ以外の電子部品材料を被切断材として切断するのに用いてもよい。
【0052】
その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例及び尚書き等で説明した各構成(構成要素)を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されるものではない。
【実施例0053】
以下、
図4、及び表1~表6を参照して、硼化チタン(TiB
2)フィラーの平均粒径(実施例1)と、硼化チタン(TiB
2)フィラーの含有率(実施例2)が、被切断材の加工品位に与える影響について説明する。ただし、本実施例は一例を示すものであり、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【0054】
図4は、本発明の切断用ブレードに
係る実施例における評価事項の概略を説明する概念図であり、
図4(A)は、評価対象の概略構成を、
図4(B)は、評価項目の定義を示している。
図4において、符号Wは被切断材を、符号Aは裏面角欠けを、符号Bは表面チッピング、符号Cは裏面チッピングを示している。また、符号LA1、LA2は裏面角欠けの切断方向及び切断直交方向の寸法を、符号LBは表面チッピングのチッピングサイズ(寸法)(以下、表面チッピングサイズという)を、符号LCは裏面チッピングのチッピングサイズ(寸法)(以下、裏面チッピングサイズという)を示している。
【0055】
裏面角欠けAとは、
図4(A)に示すように、矩形状に切り出されたチップ(被加工材)の角部に形成された角欠けである。
また、裏面角欠けAの大きさ(寸法)は、
図4(B)に示すように、切断方向における寸法LA1、切断直交方向における寸法LA2で表される。
【0056】
また、表面チッピングBは、
図4(A)に示すように、切断加工によって、チップ(被加工材)の表面に生じたカーフ端面からチップ表面に沿って内方に向かって生じたチッピングである。
また、表面チッピングサイズLBは、
図4(B)に示すように、チップ(被加工材)に生じた表面チッピングのカーフ端面から表面チッピングBの先端部分までの大きさ(寸法)である。
【0057】
また、同様に、裏面チッピングCは、
図4(A)に示すように、切断加工によって、チップ(被加工材)の表面に生じたカーフ端面からチップ裏面に沿って内方に向かって生じたチッピングである。
また、裏面チッピングサイズLCは、
図4(B)に示すように、チップ(被加工材)に生じた裏面チッピングのカーフ端面から裏面チッピングCの先端部分までの大きさ(寸法)である。
【0058】
<実施例1>
(1)硼化チタン(TiB2)フィラーの平均粒径による切断品位への影響
実施例1では、レジンボンド相20にフィラーとして分散される硼化チタン(TiB2)の平均粒径を変化させて、平均粒径と切断品位(裏面角欠けの有無又は寸法、裏面チッピングの有無、又はそれらの寸法)、主軸電流値(切断抵抗の大きさ)との関係について確認した。
【0059】
具体的には、粒度#600のダイヤモンドからなる砥粒30がレジンボンド相20に分散された、外径:φ56mm、内径(取付孔の直径):40mm、厚さ:0.15mmのブレード本体10を有する切断用ブレード100を用いて切断試験を実施した。
これら切断用ブレードのうち、硼化チタン(TiB2)のフィラー40を混入させなかったものを比較例(ベースブレード)とした。
また、フィラー40として、硼化チタン(TiB2)を分散させたものを本発明例1~6とした。実施例1では、フィラー40として硼化チタン(TiB2)のみを使用した。
【0060】
実施例1で評価した比較例、本発明例1~6における、硼化チタン(TiB2)の平均粒径は、以下に示すとおりである。
比較例 : ベースブレード(#600レジンブレード(56D/40H/0.15)
本発明例1 : ベースブレード + 硼化チタン(TiB2)フィラー(1μm)
本発明例2 : ベースブレード + 硼化チタン(TiB2)フィラー(5μm) 本発明例3 : ベースブレード + 硼化チタン(TiB2)フィラー(10μm)
本発明例4 : ベースブレード + 硼化チタン(TiB2)フィラー(15μm)
本発明例5 : ベースブレード + 硼化チタン(TiB2)フィラー(20μm)
本発明例6 : ベースブレード + 硼化チタン(TiB2)フィラー(30μm)
本発明例1~6におけるフィラー40の含有量は、ブレード本体10に対して体積比率で35vol%に設定した。
【0061】
ここで、ベースブレードは、フェノール樹脂からなるレジンボンド相20に、超砥粒(砥粒)30として、#600のダイヤモンド超砥粒を分散させたレジンブレードである。なお、ブレード本体に対するダイヤモンド超砥粒の含有率は12.5vol%である。
【0062】
また、切断条件は、以下のとおりである。
〔切断条件〕
ワーク(被切断材):石英(100mm×100mm×t0.5mm)
フランジ:φ49.6mm
主軸回転数:20000min-1
送り速度:5mm/sec
【0063】
そして、被切断材Wを切断して得られたチップに関して、切断されたチップの矩形形状の四隅の角部のいずれか一か所の裏面角欠けAの有無、裏面角欠けAがある場合は、裏面角欠けAの切断方向寸法LA1、切断直行寸法LA2のうち、大きいほうの寸法を記載した。
また、裏面チッピングCが複数ある場合は、裏面チッピングCのうち、最も大きいチッピングサイズ(寸法)LCを記載した。
また、切断抵抗を示すものとして、切断加工時の主軸電流値について確認した。
ここで、実施例1では、チップ(被切断材)が石英であることから、裏面チッピングサイズLC>表面チッピングサイズLBとなることが一般的であり、裏面チッピングサイズLCについてのみ確認した。
【0064】
表1は、実施例1において、切断ブレード用ブレード100の使用を開始した加工初期(1枚目)における被切断材Wの切断品位及び主軸電流値を示している。
表2は、切断加工により切断用ブレード100が径方向に2mm摩耗した段階における被切断材Wの切断品位及び主軸電流値を示している。
また、表3は、切断用ブレード100が径方向に2mm摩耗した段階と、加工初期における被切断材Wの切断品位及び主軸電流値の差を示している。
【0065】
以下、表1~表3を参照して、実施例1における硼化チタン(TiB2)フィラーの平均粒度に関する切断試験結果について説明する。
実施例1の切断試験結果は、表1~表3に示すとおりである。
【0066】
【0067】
【0068】
【0069】
〔裏面角欠け〕
表1、表2に示すように、比較例では、裏面角欠けが加工初期にはないものの、2mm摩耗段階では150μmの裏面角欠けが見つかった。
一方、本発明例1~4では、裏面角欠けは発生しなかった。
また、本発明例5では、加工初期は裏面角欠けがないものの、2mm摩耗段階では30μmの裏面角欠けが見つかった。
また、本発明例6では、加工初期に25μmの裏面角欠けが生じており、2mm摩耗段階では裏面角欠けは33μmまで成長した。なお、裏面角欠けの一般的な許容基準が30μmであることを考慮すると、本発明例6は、許容基準をわずかにオーバーしている。
以上のように、本発明例1~6では、裏面角欠けが小さく抑えられており、良好な加工品位が確保されている。
【0070】
また、表3に示すように、加工初期の状態に対する切断用ブレード100が2mm摩耗した段階の差が、比較例では150μmであるが、本発明例1~5では0~30μmであり、本発明例6では8μmである。したがって、本発明例1~6では、加工初期から2mm摩耗時に移行する際の変化量が非常に小さく、寿命近くになっても高品位な切断が可能であることがわかる。
【0071】
裏面角欠けの許容基準が30μmであることを考慮すると、本発明例では、2mm摩耗段階の切断品位が確保されていないことになるが、寿命の基準を短縮するか、切断条件を見直せば、許容基準を充分に満足できると推測される。
したがって、本発明例1~6の切断用ブレードは、長時間切断した場合の加工品位が比較例に比べて大幅に改善していることがわかる。
【0072】
〔裏面チッピング〕
表1、表2に示すように、比較例では、裏面チッピングサイズが加工初期で11μm、2mm摩耗段階では25μmであった。
一方、本発明例1~6では、加工初期は裏面チッピングサイズが7~20μm、2mm摩耗段階では最大チッピングサイズが8~18μmであった。
以上のように、比較例では、加工初期は裏面チッピングサイズは小さいが、2mm摩耗段階では裏面チッピングサイズが25μmと大きかった。また、本発明例1~6では、加工初期、2mm摩耗段階の裏面チッピングサイズがそれぞれ20μm、18μmであり、裏面チッピングサイズが小さく抑えられ、良好な加工品位が確保されることが分かった。
また、表3に示すように、加工初期の状態に対する切断用ブレード100が2mm摩耗した段階の差が、比較例では14μmであるが、本発明例1~6では-2~2μmであり、本発明例1~6は、比較例に比べて、寿命近くになっても切断品位に大きな変化がなく、切断品位が大幅に向上していることが確認できた。
【0073】
〔主軸電流値〕
表1、表2に示すように、比較例では、主軸電流値が加工初期に2.5Aであるが、2mm摩耗段階には3.3Aである。したがって、比較例では、加工初期に比較して2mm摩耗時に主軸電流値が0.8A増加している。
一方、本発明例1~6では、加工初期の主軸電流値は2.3~3.1Aであり、2mm摩耗時には主軸電流値は2.3~3.1Aである。本発明例5は、加工初期、2mm摩耗時の主軸電流値がともに3.1Aと大きいものの加工初期から径方向に2mm摩耗した際に変化はしておらず切断抵抗は維持されている。
すなわち、比較例では切断ブレードの切断抵抗が大幅に増加しているのに対して、本発明例5は維持されており、寿命近くになっても切断抵抗が大きく変化しないことが確認できた。
また、主軸電流値(切断抵抗)の変化の許容範囲を0.5Aとした場合、比較例は不適合であるといえる。
以上のように、本発明例1~6は、2mm摩耗段階の切断抵抗が、比較例に比較して小さく、しかも切断抵抗の変化が小さいことから、耐摩耗性が大幅に改善していることがうかがえる。
【0074】
以上のことから、硼化チタン(TiB2)の平均粒径については、本発明例1~6の範囲において、裏面角欠け、裏面チッピング、主軸電流値(切断抵抗)のいずれに関しても良好であり、硼化チタン(TiB2)からなるフィラーの平均粒径を5μm以上30μm以下とすることで、格別な効果を奏することが確認できた。
【0075】
<実施例2>
硼化チタン(TiB2)フィラーの含有率による切断品位への影響
実施例2では、レジンボンド相20にフィラーとして分散された硼化チタン(TiB2)のブレード本体10に対する体積の割合(含有率(体積比率))を変化させて、硼化チタン(TiB2)フィラーの含有率と切断品位(チップの裏面角欠け、表面チッピングサイズ、裏面チッピングサイズ、主軸電流値(切断抵抗)の関係について確認した。
【0076】
具体的には、粒度#800のダイヤモンドからなる砥粒30がレジンボンド相20に分散された、外径:φ56mm、内径(取付孔の直径):40mm、厚さ:0.1mmのブレード本体10を有する切断用ブレード100を用いて切断試験を実施した。
これら切断用ブレードのうち、硼化チタン(TiB2)のフィラー40を混入させなかったものを比較例(ベースブレード)とした。
また、フィラー40として、硼化チタン(TiB2)を分散させたものを本発明例7~12とした。
そして、本発明例7~12における、ブレード本体10全体の体積に対するフィラー40の体積の割合(フィラー40の含有率)は15~60vol%とした。
具体的な含有量は以下に示すとおりである。
この実施例では、フィラー40として硼化チタン(TiB2)のみを使用した。
【0077】
比較例 : ベースブレード(#800レジンブレード(56D/40H/0.1t)
本発明例7 : ベースブレード + フィラー含有率15vol%
本発明例8 : ベースブレード + フィラー含有率20vol%
本発明例9 : ベースブレード + フィラー含有率30vol%
本発明例10 : ベースブレード + フィラー含有率40vol%
本発明例11 : ベースブレード + フィラー含有率50vol%
本発明例12 : ベースブレード + フィラー含有率60vol%
本発明例7~12のフィラー40の平均粒径は5μmとした。
【0078】
ここで、ベースブレードは、フェノール樹脂からなるレジンボンド相20に、超砥粒(砥粒)30として、#800のダイヤモンド超砥粒を分散させたレジンブレードである。なお、ブレード本体に対するダイヤモンド超砥粒の平均粒径は5μmである。
【0079】
切断条件は、以下のとおりである。
〔切断条件〕
ワーク(被切断材):アルカリガラス(100mm×100mm×t0.5mm)
フランジ:φ52mm
主軸回転数:15000min-1
送り速度:10mm/sec
【0080】
そして、被切断材Wを切断して得られたチップに関して、切断されたチップの矩形形状の四隅の角部のいずれか一か所の裏面角欠けAの有無、裏面角欠けAがある場合は、裏面角欠けAの切断方向寸法LA1、切断直行寸法LA2のうち、大きいほうの寸法を記載した。
また、表面チッピングBが複数ある場合は、表面チッピングBのうち、最も大きい表面チッピングサイズ(寸法)LBを記載した。
また、裏面チッピングCが複数ある場合は、裏面チッピングCのうち、最も大きい裏面チッピングサイズ(寸法)LCを記載した。
また、切断抵抗を示すものとして、切断加工時の主軸電流値について確認した。
ここで、実施例2では、チップ(被切断材)がアルカリガラスであることから、裏面チッピングサイズLC>表面チッピングサイズLBとは限らないので、表面チッピングサイズLB、裏面チッピングサイズLCの双方について確認した。
【0081】
表4は、実施例2における切断ブレード100による加工初期の状態を示す表である。 また、表4は切断加工により切断用ブレード100が2mm摩耗した段階における状態を示す表である。また、表6は、加工初期の状態に対する切断用ブレード100が2mm摩耗した段階の差を示す表である。
【0082】
【0083】
【0084】
【0085】
以下、表4~表6を参照して、実施例2における硼化チタン(TiB2)フィラーの含有率に関する切断試験結果について説明する。
実施例2の切断結果は、表4~表6に示すとおりである。
【0086】
〔裏面角欠け〕
表4、表5に示すように、比較例では、裏面角欠けが加工初期にはないものの、2mm摩耗段階では180μmの裏面角欠けが見つかった。
また、本発明例7では、加工初期に53μmの裏角欠けが発生し、2mm摩耗段階では49μmの裏角欠けが見つかった。
また、本発明例12では、加工初期に41μmの裏面角欠けが発生し、2mm摩耗段階で51μmの裏角欠けが発生した。
一方、本発明例8~11では、加工初期、2mm摩耗段階のいずれにおいても、裏角欠けは発生しなかった。
以上のように、本発明例8~11では、裏面角欠けがなく、良好な加工品位が確保された。
しかしながら、表6に示すように、本発明例7、12は、裏面角欠けの大きさがあまり変化しておらず、しかも比較例の180μmと比較すると非常に小さく、本発明例7、12については、寿命が近づいても加工品位に大きな変化がないことが確認できた。
【0087】
〔表面チッピング〕
表4、表5に示すように、比較例では、表面チッピングサイズが加工初期で20μm、2mm摩耗段階では36μmであった。
以上のように、比較例では、加工初期は表面チッピングサイズが小さいものの、2mm摩耗段階では約1.8倍に増大した。
一方、本発明例7~12では、表面チッピングサイズは加工初期に15~24μm、2mm摩耗段階に18~24μmであり、一般的な許容基準30μmを充分に満足することがわかった。
以上のように、比較例では、加工初期は表面チッピングサイズは小さいが、2mm摩耗段階では大きく、しかも2mm摩耗段階での変化率が大きいことが確認できた。
また、本発明例7~12では、加工初期、2mm摩耗段階ともに、表面チッピングサイズが小さく抑えられ、寿命近くになっても切断品位に大きな変化がなく、切断品位が大幅に向上していることが確認できた。
【0088】
〔裏面チッピング〕
表4、表5に示すように、比較例では、裏面チッピングサイズが加工初期で30μm、2mm摩耗段階では61μmであった。
以上のように、比較例では、加工初期では、一般的な許容基準30μmを満足するものの、2mm摩耗段階では許容基準30μmを満足することができず、しかも2mm摩耗段階での変化率が約2倍と大きいことが確認できた。
また、本発明例7は、加工初期に29μm、2mm摩耗段階で31μmであり、2mm摩耗段階では一般的な許容基準30μmをわずかに満足していない。
また、本発明例9は、加工初期に32μm、2mm摩耗段階で30μmであり、加工初期に許容基準30μmをわずかに満足していない。
また、本発明例12は、加工初期に39μm、2mm摩耗段階に40μmであり、加工初期、2mm摩耗段階のいずれにおいても許容基準30μmをわずかに満足していない。
一方、本発明例8、10、11では、表面チッピングは加工初期に25~26μm、2mm摩耗段階で28μm~29μmであり、許容基準30μmを満足している。
以上のように、比較例では、加工初期は表面チッピングサイズは小さいが、2mm摩耗段階では大きく、しかも2mm摩耗段階での変化率が大きいことが確認できた。
また、本発明例7~12では、加工初期、2mm摩耗段階ともに、裏面チッピングサイズがわずかに超える場合があるものの、寿命近くになっても切断品位に大きな変化がなく、切断品位が大幅に向上していることが確認できた。
【0089】
〔主軸電流値〕
表3、表4に示すように、比較例では主軸電流値が加工初期に2.4Aであるが、2mm摩耗段階では3.3Aである。したがって、比較例では、加工初期に比較して2mm摩耗段階で0.9A(32%)増加しており、許容可能な基準0.5を超えていることが確認できた。
一方、本発明例7~12では、主軸電流値は加工初期に2.3~3.0Aであり、2mm摩耗時には主軸電流値は2.3~2.9Aである。
また、表6に示すように、本発明例7~12では、主軸電流値(切断抵抗)の変化が-0.1~0.1Aで、ほとんど変化しておらず、寿命近くになっても切断抵抗に大きな変化がないことが確認できた。
以上のように、本発明例7~12は、比較例に比較して、2mm摩耗段階での切断抵抗が小さく、寿命近くになっても切断抵抗に大きな変化がないことが確認できた。
【0090】
以上のことから、硼化チタン(TiB2)の平均粒径を変化させた場合、本発明例7~12の範囲が、裏面角欠け、表面チッピング、裏面チッピング、主軸電流値(切断抵抗)のいずれに関しても良好であり、硼化チタン(TiB2)の含有率は20%以上60%以下に設定することで、格別顕著な効果を奏することが確認できた。