JP2014087927A

JP2014087927A - 切断用ブレード

Info

Publication number: JP2014087927A
Application number: JP2014029534A
Authority: JP
Inventors: Masato Nakamura; 正人中村
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2014-05-15

Abstract

【課題】寸法精度を確保でき、耐摩耗性が高められて、安定した切断加工が可能な切断用ブレードを提供する。
【解決手段】円板状をなし、超砥粒を分散配置した樹脂相を備える基材が、軸回りに回転されるとともに、該基材の外周縁部の刃先で被切断材を切断加工する切断用ブレードであって、前記樹脂相のガラス転移点が、２７０℃〜３５０℃であることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば水晶や石英等の硬脆材料の精密切断加工に使用される切断用ブレードに関するものである。

従来、半導体製品などに用いられる水晶や石英等の硬脆材料（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には、高精度が要求されており、このような溝加工や切断加工等（以下「切断加工」とする）には、円形薄板状の切断用ブレードが使用されている。とりわけ、被切断材として、水晶等のようにチッピングの生じやすい硬脆材料を精密切断加工する場合には、被切断材に及ぼされる加工負荷の衝撃を緩和するため、弾性のある樹脂相内にダイヤモンド砥粒（超砥粒）を分散したレジンボンド砥石からなる切断用ブレードを用いて、チッピングを抑制させている。一方、耐摩耗性を十分に確保したい場合には、メタルボンド砥石や電鋳ボンド砥石等の金属相からなる切断用ブレードが用いられている。

これら切断用ブレードのうち、レジンボンド砥石の樹脂相としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が用いられている。エポキシ樹脂を用いた場合には、硬化収縮が小さいことから製造時における反りや割れ等が発生しにくく、寸法精度に優れた切断用ブレードが得られる。また、フェノール樹脂を用いた場合には、エポキシ樹脂からなるものに対比して耐摩耗性が向上する。また、特許文献１に示される切断用ブレードのように、ポリ尿素樹脂を用いたものも知られている。
このような切断用ブレードに対しては、半導体部品の製品歩留まりの向上を目的として、例えば０．１ｍｍ程度の厚さを有する極薄刃への要求がある。

特開２００４−２０９５８０号公報

しかしながら、レジンボンド砥石の樹脂相として、エポキシ樹脂を用いた場合には、耐摩耗性が十分とは言えず、工具寿命の面で課題があった。すなわち、エポキシ樹脂はガラス転移点が比較的低く、被切断材との摩擦によって切断用ブレードの刃先温度が上昇したときに、軟化して耐摩耗性が確保できなかった。また、フェノール樹脂を用いた場合には、製造時の硬化収縮が大きく、製品の品質（寸法精度）を確保することが難しかった。また、ポリ尿素樹脂を用いた場合には、極薄刃に形成した場合に剛性が確保できず、使用に適さなかった。

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、寸法精度を確保でき、耐摩耗性が高められて、安定した切断加工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。

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。
すなわち本発明は、円板状をなし、超砥粒を分散配置した樹脂相を備える基材が、軸回りに回転されるとともに、該基材の外周縁部の刃先で被切断材を切断加工する切断用ブレードであって、前記樹脂相のガラス転移点が、２７０℃〜３５０℃であることを特徴とする。

本発明に係る切断用ブレードによれば、樹脂相のガラス転移点（Ｔｇ）が高められており、切断加工の際、基材の刃先の温度が被切断材との摩擦によって例えば２５０℃程度にまで上昇し比較的高温となっても、該刃先が非晶質状からゴム状（又は液状）に軟化することが防止されている。すなわち、従来では、刃先を形成する樹脂相が高温となったときに、該樹脂相が軟化したり劣化したりして、該刃先の超砥粒が脱落しやすくなり耐摩耗性が確保できなかった。一方、本発明の切断用ブレードによれば、刃先が高温となっても樹脂相が軟化したり劣化したりすることが防止されることから、刃先強度が十分に確保されるとともに耐摩耗性が高められて、安定した切断加工が行えるのである。

本発明に係る切断用ブレードによれば、寸法精度を確保でき、耐摩耗性が高められて、安定した切断加工が行える。

本発明の一実施形態に係る切断用ブレードを示す平面図である。図１のＡ−Ａ断面を示す側断面図である。図２のＢ部を拡大して示す部分側断面図である。本発明の実施例と従来の比較例とを対比するグラフである。本発明の実施例と従来の比較例とを対比するグラフである。

本実施形態の切断用ブレード１０は、例えば、水晶や石英等の硬脆材料からなる被切断材の精密切断加工に用いられる。図１〜図３に示すように、切断用ブレード１０は、円形薄板状の基材１からなり、この基材１の中央には円形状の取付孔２が形成されている。切断用ブレード１０は、この取付孔２を用いて不図示の切断加工装置の主軸に装着されるようになっている。そして、切断用ブレード１０は、その中心軸（以下「軸」）Ｏ回りに回転されつつ軸Ｏに垂直な方向に送り出されることにより、基材１の外周縁部の刃先１Ａを被切断材に切り込んで、切断加工する。

詳しくは、この切断用ブレード１０は、例えば、外径が５８ｍｍ程度、取付孔２の内径が４０ｍｍ程度とされ、軸Ｏ方向に沿う厚さ寸法Ｔが１００〜１０００μｍの範囲内に設定されている。

基材１は、ダイヤモンド砥粒（超砥粒）３及びガラス繊維からなるフィラー（不図示）を分散配置した樹脂相４からなり、この樹脂相４は、エポキシ樹脂−多分岐ポリイミド樹脂硬化物で形成されている。ダイヤモンド砥粒３の平均粒径は、３７μｍ〜５１３μｍ（粒度＃４００〜＃３０）の範囲内に設定されており、これらダイヤモンド砥粒３の集中度は、２５〜１５０の範囲内に設定されている。また、前記フィラーは、樹脂相４に占める割合（体積％）が１ｖｏｌ％〜５０ｖｏｌ％の範囲内に設定されている。

この基材１は、弾性率（ヤング率）が２００００〜３００００ＭＰａの範囲内に設定されている。また、樹脂相４を構成するエポキシ樹脂−多分岐ポリイミド樹脂硬化物は、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂及びオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂のうちいずれか１つと、末端部位にカルボキシル基（ＣＯＯＨ基）を有する多分岐ポリイミドとを含有する組成物を加熱して熱硬化させることにより作製される。

樹脂相４のガラス転移点Ｔｇは、エポキシ樹脂と多分岐ポリイミド樹脂とを含有する組成物を熱硬化させる温度（焼結温度）Ｔｅに対して、Ｔｇ≧（Ｔｅ＋７０）℃に設定される。具体的には、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂と多分岐ポリイミド樹脂とを含有する組成物を２００℃程度で熱硬化させた樹脂相４のガラス転移点は、２７０℃〜３４０℃程度となる。また、ナフタレン型エポキシ樹脂と多分岐ポリイミド樹脂とを含有する組成物を２００℃程度で熱硬化させた樹脂相４のガラス転移点は、３００℃〜３５０℃程度となる。また、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂と多分岐ポリイミド樹脂とを含有する組成物を２００℃程度で熱硬化させた樹脂相４のガラス転移点は、２７０℃〜３２０℃程度となる。

本実施形態の樹脂相４は、例えば、主剤のエポキシ樹脂としてジャパンエポキシレジン株式会社製・ビフェニル型エポキシ樹脂ＹＸ４０００を用い、硬化剤の多分岐ポリイミド樹脂としてＤＩＣ株式会社製・ユニディック（登録商標）Ｖ−８０００を用いて、これらをダイヤモンド砥粒３及び前記フィラーとともに混合した後、焼結して作製されている。

以上説明したように、本実施形態の切断用ブレード１０によれば、樹脂相４がエポキシ樹脂−多分岐ポリイミド樹脂硬化物からなるので、この切断用ブレード１０は、寸法精度が十分に確保されるとともに、耐摩耗性が向上する。詳しくは、エポキシ樹脂−多分岐ポリイミド樹脂硬化物は硬化収縮が小さいことから、この切断用ブレード１０は製造時における反りや割れ等が防止されて、寸法精度に優れているとともに製品の品位が高められている。

また、エポキシ樹脂−多分岐ポリイミド樹脂硬化物は、一般のエポキシ樹脂に対比してガラス転移点（Ｔｇ）が高められることが知られており、切断加工の際、刃先１Ａの温度が被切断材との摩擦によって例えば２５０℃程度にまで上昇し比較的高温となっても、該刃先１Ａを形成するエポキシ樹脂−多分岐ポリイミド樹脂硬化物が非晶質状からゴム状（又は液状）に軟化することが防止されている。すなわち、従来では、刃先を形成する樹脂相が高温となったときに、該樹脂相が軟化したり劣化したりして、該刃先のダイヤモンド砥粒が脱落しやすくなり耐摩耗性が確保できなかった。一方、本実施形態の切断用ブレード１０によれば、刃先１Ａが高温となっても樹脂相４が軟化したり劣化したりすることが防止されることから、刃先強度が十分に確保されるとともに耐摩耗性が高められて、安定した切断加工が行えるのである。

尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、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ることが可能である。
例えば、本実施形態では、樹脂相４に分散配置する超砥粒３としてダイヤモンド砥粒を用いたが、ダイヤモンド砥粒の代わりに、ｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）砥粒を用いても構わない。また、前記フィラーは、ガラス繊維のものに限定されない。

また、前述の実施形態では、基材１が樹脂相４からなることとしたが、これに限定されるものではなく、基材１が、該基材１の厚さＴ方向に積層された複数の層からなり、これら層のうち少なくとも１つが樹脂相４であることとしてもよい。詳しくは、基材１が３層以上からなり、厚さＴ方向に沿う両外側に樹脂相４をそれぞれ配置していてもよい。或いは、基材１の厚さＴ方向に沿う内側に樹脂相４が配置されていても構わない。この場合、例えば、従来のメタルボンド砥石や電鋳ボンド砥石からなる金属相等と樹脂相４とを積層させて基材１の剛性を高めるなど、種々の要望に対応可能である。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし本発明はこの実施例に限定されるものではない。

[実施例１]
まず、本発明の実施例１として、切断用ブレード１０を下記のように作製した。
樹脂相４を構成するエポキシ樹脂−多分岐ポリイミド樹脂硬化物の主剤（エポキシ樹脂）として、ジャパンエポキシレジン株式会社製・ビフェニル型エポキシ樹脂ＹＸ４０００を用い、硬化剤として、ＤＩＣ株式会社製・ユニディック（登録商標）Ｖ−８０００を用いた。そして、これら主剤・硬化剤をダイヤモンド砥粒３（ＳＤＣ２３０）及び前記フィラーとともに混合した後、Ｔｅ＝２００℃で焼結し、最後に研削・研磨加工を施して、基材１を作製した。

また、樹脂相４におけるダイヤモンド砥粒３の集中度は７５に設定し、前記フィラーの割合は３０ｖｏｌ％に設定した。尚、切断用ブレード１０の直径（外径）は５８ｍｍ、取付孔２の内径は４０ｍｍに形成した。また、厚さ寸法Ｔについては、１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、２５０μｍ、３００μｍの切断用ブレード１０をそれぞれ用意した。
表１として、樹脂相４に用いた主剤、硬化剤、ダイヤモンド砥粒３及びその集中度、フィラー量（体積％）を示す。

（反り量測定）
この切断用ブレード１０を用いて、基材１の側面１Ｂにおける厚さＴ方向の反り量を測定した。結果を表２に示す。

（摩耗試験・弾性率測定）
次いで、この切断用ブレード１０を切断加工装置に装着し、被切断材としてＷＡ：＃２００ドレスプレートを用いて摩耗試験を行った。試験の条件としては、使用ダイサー：Ａ−ＷＤ１０Ａ（株式会社東京精密製）、スピンドル回転数：１５０００ｍ^−１、送り速度：１００ｍｍ／Ｓ、冷却水：周方向１．２１／ｍ・両側面０．８１／ｍとし、１ＳＥＴ当たり３０本の溝入れ加工を５ＳＥＴ（すなわち溝加工を計１５０本）行った。そして、加工後の切断用ブレード１０における径方向の平均摩耗量を測定した。結果を図４のグラフに示す。
また、前述の試験時において、基材１の温度上昇にともなう弾性率（ヤング率）の変化を測定した（１ＳＥＴ当たりの平均値）。結果を図５のグラフ及び表３に示す。

[比較例１]
一方、従来の比較例１として、樹脂相４の主剤にジャパンエポキシレジン株式会社製・ビフェニル型エポキシ樹脂ＹＸ４０００を用い、硬化剤にジャパンエポキシレジン株式会社製・直鎖タイプ１７１Ｎを用いて切断用ブレードを作製した。それ以外は、実施例１と同様の条件として切断用ブレードを作製し、試験及び測定を行った。

[比較例２]
また、比較例２として、樹脂相４の主剤にジャパンエポキシレジン株式会社製・ビフェニル型エポキシ樹脂ＹＸ４０００を用い、硬化剤にジャパンエポキシレジン株式会社製・多官能基タイプ１５７Ｓ７０を用いて切断用ブレードを作製した。それ以外は、実施例１と同様の条件として切断用ブレードを作製し、試験及び測定を行った。

[比較例３]
また、比較例３として、樹脂相４に前述の主剤・硬化剤を用いる代わりに、汎用のフェノール樹脂を用いたものを用意した。詳しくは、前記フェノール樹脂として、昭和高分子株式会社製・砥石用フェノール樹脂ＢＲＰ５４１７を用いて切断用ブレードを作製した。それ以外は、実施例１と同様の条件として切断用ブレードを作製し、試験及び測定を行った。

[比較例４]
また、比較例４として、樹脂相４に前述の主剤・硬化剤を用いる代わりに、ポリ尿素樹脂を用いて切断用ブレードを作製した。それ以外は、実施例１と同様の条件として切断用ブレードを作製し、試験及び測定を行った。

（反り量の評価）
表２に示す通り、実施例１においては、切断用ブレード１０の厚さ寸法Ｔが１００μｍ〜３００μｍのいずれであっても反り量が５０μｍ未満に抑制されて、寸法精度が十分に確保された。
一方、比較例１、２においては、切断用ブレードの厚さ寸法Ｔが１５０μｍ〜３００μｍの間では反り量が５０μｍ未満に抑制されたものの、厚さ寸法Ｔが１００μｍに比較的薄刃に形成された場合に反り量が５０μｍ〜２００μｍの範囲に増加した。また、比較例３においては、樹脂相の硬化収縮が大きく、厚さ寸法Ｔが１００μｍ〜２００μｍの間では反り量が２００μｍ以上にもなり、寸法精度が確保できなかった。また、比較例４においては、厚さ寸法Ｔが３００μｍの場合に寸法精度は確保されたものの、弾性変形が比較的大きく、剛性が確保できないことがわかった。

（摩耗量の評価）
図４に示す通り、実施例１においては、平均摩耗量が７５μｍ未満に抑制されて、耐摩耗性が十分に高められていることが確認された。
一方、比較例１、２においては、平均摩耗量が１０５μｍ以上となり、耐摩耗性が確保できなかった。また、比較例３においては、比較例１、２より耐摩耗性は確保されたものの、平均摩耗量は９８μｍに達した。また、比較例４においては、最も摩耗の進行が大きく、平均摩耗量が１９６μｍに達した。

（弾性率の評価）
図５及び表３に示す通り、実施例１においては、基材１の温度が３００℃程度に達した際にも、該基材１の弾性率が２００００ＭＰａ以上確保されて、剛性が十分に高められていることがわかった。すなわち、基材１の刃先１Ａが被切断材との摩擦により高温となっても、該刃先１Ａが軟化することがなく、刃先１Ａに保持されたダイヤモンド砥粒３が容易に脱落するようなことが防止されているとともに、切れ味が安定して確保されることがわかった。尚、図５のグラフに示されているように、実施例１の切断用ブレード１０は、基材１の温度が３４０℃まで上昇したときに弾性率が１３０００ＭＰａに低下していることから、３００℃〜３４０℃の範囲にガラス転移点を有していると考えられる。

一方、比較例１、２においては、基材の温度が２０℃〜６０℃の範囲では該基材の弾性率は１９０００ＭＰａ以上確保されているものの、温度が１００℃まで上昇したときに、該基材の弾性率は１００００ＭＰａ以下にまで急激に低下しており、基材の樹脂相がガラス転移点に達して軟化していることがわかった。また、比較例３においては、基材の温度が２０℃〜２２０℃の範囲では弾性率が３００００ＭＰａ以上確保されているものの、基材の温度が２６０℃程度に上昇すると弾性率が低下し始め、さらに温度が３００℃に達したときに基材の弾性率が６０００ＭＰａ程度まで低下することが確認された。詳しくは、比較例３においては、基材の温度が２００℃を超えるあたりから焦げによる変色が見受けられ、劣化により基材の強度が確保できなくなることがわかった。また、比較例４においては、温度に係わらず基材の弾性率が４０００ＭＰａ以下であり、剛性が確保できなかった。

１基材
１Ａ刃先
３ダイヤモンド砥粒（超砥粒）
４樹脂相
１０切断用ブレード
Ｏ中心軸（軸）

Claims

円板状をなし、超砥粒を分散配置した樹脂相を備える基材が、軸回りに回転されるとともに、該基材の外周縁部の刃先で被切断材を切断加工する切断用ブレードであって、
前記樹脂相のガラス転移点が、２７０℃〜３５０℃であることを特徴とする切断用ブレード。