JP4847093B2

JP4847093B2 - 切削工具

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Publication number: JP4847093B2
Application number: JP2005304339A
Authority: JP
Inventors: 文雄内田
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2005-10-19
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2025-10-19
Also published as: JP2007111809A

Description

本発明は、砥石ブレードを備えた切削工具、更に詳しくは砥石ブレードに超音波振動を付与しつつ半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の被加工物を切削する切削装置に用いる切削工具に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード、CCD等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。

上述したウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、ウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された砥石ブレードを備えた切削工具および回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を備えたスピンドルユニットを含んでいる。このような切削装置においては、切削工具を２００００〜４００００rpmの回転速度で回転しつつ、切削工具とチャックテーブルに保持された被加工物を相対的に切削送りする。

しかるに、デバイスが形成されるウエーハは、シリコン、サファイヤ、シリコンナイトライド、ガラス、リチウムタンタレート等の脆性硬質材料が用いられており、砥石ブレードによって切削すると切断面に欠けが生じてデバイスの品質を低下させるという問題がある。また、サファイヤ等のモース硬度の高いウエーハは、砥石ブレードによる切削が不可能ではないにしても非常に困難である。

上述した問題を解消するために、砥石ブレードを備えた切削工具が装着された回転スピンドルに超音波振動子を配設し、この超音波振動子に交流電圧を印加することにより、砥石ブレードに超音波振動を付与しつつ切削するようにした切削方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特許第３４６９５１６号公報

上述した切削方法に用いる切削工具は、回転スピンドルに取付けられる振動伝達部材と、該振動伝達部材に装着された円環状の砥石ブレードからなっており、振動伝達部材が回転スピンドルの端面に固定部材によって挟持固定される。回転スピンドルに伝達された超音波振動を振動伝達部材に確実に伝達するためには、振動伝達部材が回転スピンドルおよび固定部材と密着して固定されることが重要である。しかるに、振動伝達部材と回転スピンドルおよび固定部材とを確実に密着させることは困難である。そこで、振動伝達部材と回転スピンドルおよび固定部材との間に合成樹脂で形成された厚さが５μm程度のスペーサーを介在させたところ、回転スピンドルに伝達された超音波振動が振動伝達部材に確実に伝達することが判った。しかしながら、振動伝達部材と回転スピンドルおよび固定部材との間に厚さが５μm程度の薄いスペーサーを介在させる作業は難しいとともに、スペーサーの介在を忘れるという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、振動伝達部材と回転スピンドルおよび固定部材との間にスペーサーを介在させる作業が容易で、且つスペーサーの介在忘れを防止することができる切削工具を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、超音波振動手段が配設された回転スピンドルの端面に固定部材によって挟持固定される切削工具であって、
該回転スピンドルの端面と対面する第１の端面と該固定部材と対面する第２の端面を備えた振動伝達部材と、該振動伝達部材に装着された円環状の砥石ブレードとからなり、
該振動伝達部材の該第１の端面および該第２の端面には、合成樹脂からなるスペーサーが装着され、該スペーサーの硬度は、ショアＤ６０以上に設定されており、該超音波振動手段から該回転スピンドルに伝達された超音波振動が該震動伝達部材へ伝達される、
ことを特徴とする切削工具が提供される。

上記振動伝達部材の第１の端面および第２の端面に装着されるスペーサーは、経時的に固化する液状樹脂を塗布して形成する。経時的に固化する液状樹脂は、スピンコートによって振動伝達部材の第１の端面および第２の端面に塗布されることが望ましい。
該震動伝達部材は中央大径部と、該中央大径部の一端面から同軸状に突出して形成された第１の小径部と、中央大径部の他端面から同軸状に突出して形成された第２の小径部とからなり、該砥石ブレードは振動伝達部材の中央大径部における第１の小径部側の端面に取り付けられる、ことが望ましい。

本発明による切削工具は、振動伝達部材の該第１の端面および該第２の端面には合成樹脂からなるスペーサーが装着されているので、回転スピンドルへの取り付け作業が容易となるとともに、スペーサーの介在忘れを防止することができる。
また、該スペーサーの硬度は、ショアＤ６０以上に設定されており、該超音波振動手段から該回転スピンドルに伝達された超音波振動が該震動伝達部材へ伝達されるので、加工に寄与する砥石ブレードの振幅を得ることができる。

以下、本発明に従って構成された切削工具の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１には、本発明に従って構成された切削工具が装着された切削装置の斜視図が示されている。図示の実施形態における切削装置は、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。この装置ハウジング２内には、被加工物を保持するチャックテーブル３が切削送り方向である矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設されている。チャックテーブル３は、吸着チャック支持台３１と、該吸着チャック支持台３１上に配設された吸着チャック３２を具備しており、該吸着チャック３２の上面である保持面上に被加工物を図示しない吸引手段を作動することによって吸引保持するようになっている。また、チャックテーブル３は、図示しない回転機構によって回転可能に構成されている。なお、チャックテーブル３１には、被加工物として後述するウエーハを保護テープを介して支持する支持フレームを固定するためのクランプ３３が配設されている。このように構成されたチャックテーブル３は、図示しない切削送り手段によって、矢印Ｘで示す切削送り方向に移動せしめられるようになっている。

図１に示す切削装置は、切削手段としてのスピンドルユニット４を具備している。スピンドルユニット４は、図示しない移動基台に装着され図示しない割り出し送り手段によって上記矢印Ｘで示す切削送り方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し方向に移動せしめられるとともに、図示しない切り込み送り手段によって切り込み方向である矢印Ｚで示す方向に移動せしめられるようになっている。このスピンドルユニット４について、図２を参照して説明する。

図２に示すスピンドルユニット４は、スピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１内に回転自在に配設された回転スピンドル４２と、該回転スピンドル４２の先端に装着される切削工具４３を具備している。スピンドルハウジング４１は略円筒状に形成され、軸方向に貫通する軸穴４１１を備えている。上記スピンドルハウジング４１に形成された軸穴４１１に挿通して配設される回転スピンドル４２は、その前端部にネジ穴４２１が設けられた工具装着部４２２を備え、その中央部には径方向に突出して形成されたスラスト軸受フランジ４２３が設けられている。このようにしてスピンドルハウジング４１に形成された軸穴４１１に挿通して配設される回転スピンドル４２は、軸穴４１１の内壁との間に供給される高圧エアーによって回転自在に支持される。

回転スピンドル４２の先端部に設けられた工具装着部４２２に装着された切削工具４３は、振動伝達部材４４と、該振動伝達部材４４に装着された円環状の砥石ブレード４５とからなっている。振動伝達部材４４は図示の実施形態においてはアルミニウムによって形成され、中央大径部４４１と、該中央大径部４４１の一端面から同軸状に突出して形成された第１の小径部４４２と、中央大径部４４１の他端面から同軸状に突出して形成された第２の小径部４４３とからなっている。なお、第１の小径部４４２と第２の小径部４４３は、同一寸法に形成されている。このように形成された振動伝達部材４４には、軸中心を貫通する貫通孔４４４が形成されている。振動伝達部材４４に装着された砥石ブレード４５は、図示の実施形態においては振動伝達部材４４の中央大径部４４１における第１の小径部４４２側の端面に取り付けられ、砥粒をニッケル等の金属メッキで結合した電鋳ブレードによって構成されている。

図示の実施形態における切削工具４３は、振動伝達部材４４を構成する第１の小径部４４２の図２において右端面即ち回転スピンドル４２と対面する第１の端面４４２aおよび第２の小径部４４３の図２において左端面即ち後述する固定部材と対面する第２の端面４４3aにそれぞれ合成樹脂からなるスペーサー４６、４６が装着されている。このように構成された切削工具４３は、貫通孔４４４を挿通して配設された固定部材としての締め付けボルト４６を回転スピンドル４２の工具装着部４２２に設けられたネジ穴４２１に螺合することにより、回転スピンドル４２に装着される。このとき、振動伝達部材４４を構成する第１の小径部４４２の第１の端面４４２aおよび第２の小径部４４３の第２の端面４４3aにそれぞれ合成樹脂からなるスペーサー４６、４６が装着されているので、振動伝達部材４４の回転スピンドル４２への取付け作業が容易であるとともに、スペーサー４６、４６の介在忘れを確実に防止することができる。

ここで、振動伝達部材４４を構成する第１の小径部４４２の第１の端面４４２aおよび第２の小径部４４３の第２の端面４４3aにスペーサー４６、４６を装着する方法の一実施形態について、図３乃至図８を参照して説明する。この実施形態においては、図３に示すスピンコーター１０を用いて実施する。図３に示すスピンコーター１０は、スピンナーテーブル１０１と、該スピンナーテーブル１０１の下面に突出して設けられた回転軸１０２と、該回転軸１０２を回転駆動する電動モータ１０３と、スピンナーテーブル１０１の中心上方に配置された液状樹脂を供給するノズル１０４とからなっている。スピンナーテーブル１０１の上面には、中心部に上記振動伝達部材４４を構成する第１の小径部４４２および第２の小径部４４３が嵌合する円形凹部１０１aが形成されているとともに、該円形凹部１０１aを囲んで複数の吸引孔１０１bが形成されている。なお、複数の吸引孔１０１bは、図示しない吸引手段に連通されている。

図３に示すスピンコーター１０を用いて切削工具４３の振動伝達部材４４を構成する第１の小径部４４２の第１の端面４４２aにスペーサー４６を形成するには、第２の小径部４４３をスピンナーテーブル１０１の円形凹部１０１aに嵌合する。従って、振動伝達部材４４は、図４に示すように第１の小径部４４２を上側にしてスピンナーテーブル１０１上に載置される。この状態においては、振動伝達部材４４の中央大径部４４１がスピンナーテーブル１０１の複数の吸引孔１０１bが形成されている領域に載置される。次に、振動伝達部材４４に装着されている円環状の砥石ブレード４５を保護するための第１のマスク部材１０５を砥石ブレード４５上に載置する。即ち、第１のマスク部材１０５は、図４に示すように円環状の砥石ブレード４５の外径より僅かに大きい外径を有し、中心部には振動伝達部材４４を構成する第１の小径部４４２および第２の小径部４４３に嵌合する嵌合穴１０５aを備えている。この第１のマスク部材１０５の嵌合穴１０５aをスピンナーテーブル１０１上に載置された振動伝達部材４４の第１の小径部４４２に嵌合する。この結果、振動伝達部材４４に装着されている円環状の砥石ブレード４５は、第１のマスク部材１０５によって覆われる。次に、振動伝達部材４４の中心に形成された貫通孔４４４の第１の小径部４４２側端部を塞ぐ第２のマスク部材１０６を貫通孔４４４に嵌合する。即ち、第２のマスク部材１０６は、軸部１０６aと該軸部１０６aの上端に設けられ貫通孔４４４の内径より僅かに大きい外径を有するフランジ部１０６bとからなっており、軸部１０６aを貫通孔４４４に嵌合することにより、フランジ部１０６bによって貫通孔４４４の上端を塞ぐ。このようにして、スピンナーテーブル１０１上に振動伝達部材４４に載置し、第１のマスク部材１０５および第２のマスク部材１０６を上記のようにセットしたならば、図示しない吸引手段を作動してスピンナーテーブル１０１に設けられた複数の吸引孔１０１bに負圧を作用せしめる。この結果、振動伝達部材４４の中央大径部４４１が吸引保持される。

次に、図５に示すように、スピンナーテーブル１０１の上方に配置されたノズル１０４から経時的に固化する液状樹脂４６０を第２のマスク部材１０６のフランジ部１０６b上に滴下する。そして、電動モータ１０３を作動してスピンナーテーブル１０１を１０００〜３０００rpmの回転速度で回転する。この結果、第２のマスク部材１０６のフランジ部１０６bに滴下された液状樹脂４６０は、遠心力の作用で第１の小径部４４２の第１の端面４４２aに流動する。スピンナーテーブル１０１を２０〜３０秒間回転することにより、第１の小径部４４２の第１の端面４４２aには厚さが１〜５μmの均一な樹脂層が形成される。この樹脂層が経時的に固化すると、図６に示すように第１の小径部４４２の第１の端面４４２aに厚さが１〜５μmのスペーサー４６が装着される。

また、図３に示すスピンコーター１０を用いて振動伝達部材４４を構成する第２の小径部４４３の第２の端面４４３aにスペーサー４６を形成するには、第１の小径部４４２をスピンナーテーブル１０１の円形凹部１０１aに嵌合する。従って、振動伝達部材４４は、図７に示すように第２の小径部４４３を上側にしてスピンナーテーブル１０１上に載置される。そして、第１のマスク部材１０５および第２のマスク部材１０６を上述したと同様にセットし、図示しない吸引手段を作動して砥石ブレード４５側を吸引保持する。次に、図８に示すように、スピンナーテーブル１０１の上方に配置されたノズル１０４から経時的に固化する液状樹脂４６０を第２のマスク部材１０６のフランジ部１０６b上に滴下する。そして、電動モータ１０３を作動してスピンナーテーブル１０１を１０００〜３０００rpmの回転速度で回転する。この結果、第２のマスク部材のフランジ部１０５bに滴下された液状樹脂４６０は、遠心力の作用で第２の小径部４４３の第２の端面４４３aに流動する。スピンナーテーブル１０１を２０〜３０秒間回転することにより、第２の小径部４４３の第２の端面４４３aには厚さが１〜５μmの均一な樹脂層が形成される。この樹脂層が経時的に固化すると、図９に示すように第２の小径部４４３の第２の端面４４３aに厚さが１〜５μmのスペーサー４６が装着される。

図２に戻って説明を続けると、図示の実施形態におけるスピンドルユニット４は、回転スピンドル４２を回転駆動するための電動モータ５を備えている。図示の電動モータ５は、永久磁石式モータによって構成されている。永久磁石式の電動モータ５は、回転スピンドル４２の中間部に形成されたモータ装着部４２４に装着された永久磁石からなるロータ５１と、該ロータ５１の外周側においてスピンドルハウジング４１に配設されたステータコイル５２とからなっている。このように構成された電動モータ５は、ステータコイル５２に後述する電力供給手段によって交流電力を印加することによりロータ５１が回転し、該ロータ５１を装着した回転スピンドル４２を回転せしめる。

図示の実施形態におけるスピンドルユニット４は、回転スピンドル４２に配設され砥石ブレード４５に超音波振動を付与する超音波振動子６を備えている。超音波振動子６は、回転スピンドル４２の軸方向に分極された円環状の圧電体６１と、該圧電体６１の両側分極面に装着された円環状の2枚の電極板６２、６３とからなっている。圧電体６１は、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、リチウムタンタレート等の圧電セラミックスによって形成されている。このように構成された超音波振動子６は、回転スピンドル４２に装着され、電極板６２、６３に後述する電力供給手段によって所定周波数の交流電力が印加されると、超音波振動を発生せしめる。なお、超音波振動子６は、軸方向に複数個配設してもよい。

図示の実施形態におけるスピンドルユニット４は、上記超音波振動子６に交流電力を印加するとともに上記電動モータ５に交流電力を印加する電力供給手段７を具備している。
電力供給手段７は、スピンドルユニット４の後端部に配設されたロータリートランス８を具備している。ロータリートランス８は、回転スピンドル４２の後端に配設された受電手段８１と、該受電手段８１と対向して配設されスピンドルハウジング４１の後端部に配設された給電手段８２とを具備している。受電手段８１は、回転スピンドル４２に装着されたロータ側コア８１１と、該ロータ側コア８１１に巻回された受電コイル８１２とからなっている。このように構成された受電手段８１の受電コイル８１２の一端は上記超音波振動子６の電極板６１に接続され、他端は電極板６２に接続される。上記給電手段８２は、受電手段８１の外周側に配設されたステータ側コア８２１と、該ステータ側コア８２１に配設された給電コイル８２２とからなっている。このように構成された給電手段８２の給電コイル８２２は、電気配線７３、７４を介して交流電力が供給される。

図示の実施形態における電力供給手段７は、上記ロータリートランス８の給電コイル８２２に供給する交流電力の交流電源９１と、電力調整手段としての電圧調整手段９２と、上記給電手段８２に供給する交流電力の周波数を調整する周波数調整手段９３と、電圧調整手段９２および周波数調整手段９３を制御する制御手段９４と、該制御手段に切削ブレード４５に付与する超音波振動の振幅等を入力する入力手段９５を具備している。なお、図２に示す電力供給手段７は、制御回路９６および電気配線５２１、５２２を介して上記電動モータ５のステータコイル５２に交流電力を供給する。

図示の実施形態におけるスピンドルユニット４は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
切削作業を行う際には、電力供給手段７から電動モータ５のステータコイル５２に交流電力が供給される。この結果、電動モータ５が回転して回転スピンドル４２が回転し、該回転スピンドル４２の先端に取付けられた切削工具４３の振動伝達部材４４に装着された砥石ブレード４５が回転せしめられる。

一方、電力供給手段７は、制御手段９４によって電圧調整手段９２および周波数変換手段９３を制御し、交流電力の電圧を所定の電圧に制御するとともに、交流電力の周波数を所定周波数（例えば、２０kHz）に変換して、ロータリートランス８を構成する給電手段８２の給電コイル８２２に供給する。このように所定周波数の交流電力が給電コイル８２２に印加されると、回転する受電手段８１の受電コイル８１２を介して超音波振動子６の電極板６２と電極板６３間に所定周波数の交流電力が印加される。この結果、超音波振動子６は径方向に繰り返し変位して超音波振動する。この超音波振動は、回転スピンドル４２を介して切削工具４３の振動伝達部材４４に伝達され、振動伝達部材４４が径方向に超音波振動する。従って、振動伝達部材４４に装着された砥石ブレード４５は、径方向に超音波振動する。なお、砥石ブレード４５に付与される超音波振動の振幅は、超音波振動子６に印加される交流電力の電力量に比例するが、本発明者らの実験によると印加電圧が５０から６０Vにおいて振幅が安定することが判った。また、砥石ブレード４５に付与される超音波振動の振幅は、上記スペーサー４６の硬度、即ちスペーサー４６を形成する液状樹脂４６０の硬化した状態での硬度によって異なることが判った。

ここで、上記スペーサー４６の硬度と砥石ブレード４５に付与される超音波振動の振幅との関係について、図１０を参照して説明する。
図１０は、上記振動伝達部材４４を構成する第１の小径部４４２の第１の端面４４２aおよび第２の小径部４４３の第２の端面４４3aに硬度が異なるスペーサー４６（厚さが５μm）を装着した複数の切削工具４３を用意し、それぞれ図２に示すスピンドルユニット４の回転スピンドル４２に装着して、超音波振動子６に周波数が２０kHzで電圧が５５Vの交流電圧を印加し、砥石ブレード４５の径方向に振幅を測定した実験結果である。
図１０から判るように、硬度がショアD２８．５のスペーサー４６を装着した切削工具４３の砥石ブレード４５の振幅は、１．５μm程度である。硬度がショアD６０のスペーサー４６を装着した切削工具４３の砥石ブレード４５の振幅は、４．５μm程度となる。また、スペーサー４６の硬度がショアD７０以上になると、砥石ブレード４５の振幅は５μm以上となる。超音波振動加工において加工に寄与する砥石ブレードの振幅は４μm以上であることが好ましく、従って、スペーサー４６を形成する材料としては硬化した状態での硬度がショアD６０以上の液状樹脂を用いることが望ましい。硬化した状態での硬度がショアD６０以上の液状樹脂としては、ハイツマン・アドバンスト・マテリアルズ社の「araldite2011」(ショアD硬度６０)、住友スリーエム社の「DP460」(ショアD硬度７５〜８０)、コニシボンド社の「EセットR」(ショアD硬度８０)、アレムコ・プロダクツ社の「２３００」(ショアD硬度８５)等が挙げられる。

図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態における切削装置は、上記チャックテーブル３上に保持された被加工物の表面を撮像し、上記砥石ブレード４５によって切削すべき領域を検出するためのアライメント手段１２を具備している。このアライメント手段１２は、顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなる撮像手段を具備している。また、切削装置は、アライメント手段１２によって撮像された画像等を表示する表示手段１３を具備している。

上記装置ハウジング２におけるカセット載置領域１４aには、被加工物を収容するカセットを載置するカセット載置テーブル１４が配設されている。このカセット載置テーブル１４は、図示しない昇降手段によって上下方向に移動可能に構成されている。カセット載置テーブル１４上には、被加工物Wを収容するカセット１５が載置される。カセット１５に収容される被加工物Wは、ウエーハの表面に格子状のストリートが形成されており、この格子状のストリートによって区画された複数の矩形領域にコンデンサーやLEDや回路等のデバイスが形成されている。このように形成された被加工物Wは、環状の支持フレームFに装着された保護テープTの表面に裏面が貼着された状態でカセット１５に収容される。

また、図示の実施形態における切削装置は、カセット載置テーブル１４上に載置されたカセット１５に収容されている被加工物W（環状のフレームFに保護テープTを介して支持されている状態）を仮置きテーブル１６に搬出する搬出手段１７と、仮置きテーブル１６に搬出された被加工物Wを上記チャックテーブル３上に搬送する搬送手段１８と、チャックテーブル３上で切削加工された被加工物Wを洗浄する洗浄手段１９と、チャックテーブル３上で切削加工された被加工物Wを洗浄手段１９へ搬送する洗浄搬送手段２０を具備している。

以上のように構成された切削装置の作動について、主に図１を参照して簡単に説明する。
カセット載置テーブル１４上に載置されたカセット１５の所定位置に収容されている被加工物１００は、図示しない昇降手段によってカセット載置テーブル１４が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、搬出手段１７が進退作動して搬出位置に位置付けられた被加工物Wを仮置きテーブル１６上に搬出する。仮置きテーブル１６に搬出された被加工物Wは、搬送手段１８の旋回動作によって上記チャックテーブル３上に搬送される。チャックテーブル３上に被加工物Wが載置されたならば、図示しない吸引手段が作動して被加工物Wをチャックテーブル３上に吸引保持する。また、被加工物Wを保護テープTを介して支持する支持フレームFは、上記クランプ３３によって固定される。このようにして被加工物Wを保持したチャックテーブル３は、アライメント手段１２の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル３がアライメント手段１２の直下に位置付けられると、アライメント手段１２によって被加工物Wに形成されているストリートが検出され、スピンドルユニット４を割り出し方向である矢印Ｙ方向に移動調節してストリートと切削工具４３の砥石ブレード４５との精密位置合わせ作業が行われる。

その後、砥石ブレード４５を矢印Ｚで示す方向に所定量切り込み送りし所定の方向に回転させつつ、被加工物Wを吸引保持したチャックテーブル３を切削送り方向である矢印Ｘで示す方向（砥石ブレード４５の回転軸と直交する方向）に所定の切削送り速度で移動することにより、チャックテーブル３上に保持された半導体ウエーハWは砥石ブレード４５により所定のストリートに沿って切断される。この切削工程においては、電力供給手段７によって超音波振動子６に例えば周波数が２０kHzで電圧が５５Vの交流電力が印加される。この結果、上述したように超音波振動子６は径方向に繰り返し変位して超音波振動する。この超音波振動は、回転スピンドル４２を介して切削工具４３の振動伝達部材４４に伝達され、振動伝達部材４４が径方向に超音波振動する。従って、振動伝達部材４４に装着された砥石ブレード４５は、径方向に超音波振動する。従って、砥石ブレード４５による切削抵抗が減少するため、被加工物Wがサファイヤ等の難削材であっても容易に切削することができる。

以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、上述した実施形態においては振動伝達部材４４を構成する第１の小径部４４２の第１の端面４４２aおよび第２の小径部４４３の第２の端面４４3aにスペーサー４６、４６を装着する方法として、スピンコーター１０を用いて液状樹脂をスピンコーティングする例を示したが、液状樹脂を刷毛等で塗布してもよく、予め成型されたスペーサーをボンド剤で接着してもよい。

本発明に従って構成された切削工具が装着された切削装置の斜視図。図１に示す切削装置に装備されるスピンドルユニットの断面図。本発明による切削工具を構成する振動伝達部材の端面に合成樹脂からなるスペーサーを装着するためのスピンコーターの斜視図。本発明による切削工具を構成する振動伝達部材の第１の端面に合成樹脂からなるスペーサーを装着するために図３に示すスピンコーターに振動伝達部材をセットする状態を示す説明図。図３に示すスピンコーターを用いて本発明による切削工具を構成する振動伝達部材の第１の端面に合成樹脂からなるスペーサーを形成する状態を示す説明図。振動伝達部材の第１の端面に合成樹脂からなるスペーサーが形成された切削工具の斜視図。本発明による切削工具を構成する振動伝達部材の第２の端面に合成樹脂からなるスペーサーを装着するために図３に示すスピンコーターに振動伝達部材をセットする状態を示す説明図。図３に示すスピンコーターを用いて本発明による切削工具を構成する振動伝達部材の第２の端面に合成樹脂からなるスペーサーを形成する状態を示す説明図。振動伝達部材の２の端面に合成樹脂からなるスペーサーが形成された切削工具の斜視図。振動伝達部材に装着される合成樹脂からなるスペーサーの硬度と砥石ブレードに付与される超音波振動の振幅との関係を示すグラフ。

符号の説明

２：装置ハウジング
３：チャックテーブ機構
３０：チャックテーブル
４：スピンドルユニット
４１：スピンドルハウジング
４２：回転スピンドル
４３：切削工具
４４：振動伝達部材
４５：砥石ブレード
５：電動モータ
６：超音波振動子
７：電力供給手段
８：ロータリートランス
８１：受電手段
８２：給電手段
９１：交流電源
９２：電圧調整手段
９３：周波数調整手段
９４：制御手段
９５：入力手段
１０：スピンコーター
１２：アライメント手段
１３：表示手段
１５：カセット
１６：仮置きテーブル
１７：搬出手段
１８：搬送手段
１９：洗浄手段

Claims

超音波振動手段が配設された回転スピンドルの端面に固定部材によって挟持固定される切削工具であって、
該回転スピンドルの端面と対面する第１の端面と該固定部材と対面する第２の端面を備えた振動伝達部材と、該振動伝達部材に装着された円環状の砥石ブレードとからなり、
該振動伝達部材の該第１の端面および該第２の端面には、合成樹脂からなるスペーサーが装着され、
該スペーサーの硬度は、ショアＤ６０以上に設定されており、
該超音波振動手段から該回転スピンドルに伝達された超音波振動が該震動伝達部材へ伝達される、
ことを特徴とする切削工具。
該振動伝達部材の該第１の端面および該第２の端面に装着される該スペーサーは、経時的に固化する液状樹脂を塗布して形成する、請求項１記載の切削工具。
該経時的に固化する液状樹脂は、スピンコートによって該振動伝達部材の該第１の端面および該第２の端面に塗布される、請求項２記載の切削工具。
該震動伝達部材は中央大径部と、該中央大径部の一端面から同軸状に突出して形成された第１の小径部と、中央大径部の他端面から同軸状に突出して形成された第２の小径部とからなり、
該砥石ブレードは振動伝達部材の中央大径部における第１の小径部側の端面に取り付けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の切削工具。