(57)【要約】【課題】音波振動又は超音波振動をリングブレードに効率よく伝達できるカッターを提供する。【解決手段】リングブレード２０が共振器１０の振動変換部１２の外周面から直径方向の外側に突出した嵌合突部１４に共振器１０のねじ孔１６を有する側から嵌合され、リング部材３０が嵌合突部１４のリングブレード２０より共振器１０のねじ孔１６を有する側に突出した部分に嵌合され、リングブレード２０が嵌合突部１４に隣接しかつ振動変換部１２の外周面から直径方向の外側に突出した支持部１３とリング部材３０とで共振器１０の中心線Ｌの延びる方向の両側から挟まれ、支持部１３と嵌合突部１４とリングブレード２０とリング部材３０とが接着材４０で相互に固定され、リングブレード２０の剥がれが防止され、共振器１０の音波又は超音波による振動がリングブレード２０に効率良く伝達され、リングブレード２０が大きなエネルギーを得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振器とリングブレードとリング部材と接着材とから構成された音波振動用又は超音波振動用のカッターであって、
前記共振器が、共振器本体と、この共振本体部の外周面から直径方向に前記共振本体部と同心円状に突出する振動変換部と、この振動変換部の外周面から直径方向の外側に前記共振本体部と同心円状に突出する支持部と、この支持部に隣接しかつ前記支持部よりも小さな外径を有して前記振動変換部の外周面から直径方向の外側に前記共振本体部と同心円状に突出する嵌合突部と、前記共振本体部の中心線の延びる方向の少なくとも１つの端面の中心部に前記共振器に同心円状に取付けられる部材を結合するために形成されたねじ結合手段と、を備えた単一体として前記リング部材と同じ金属から構成され、
前記リングブレードが中心部に設けられた中心孔部と前記支持部よりも大きな直径の外周部を持つ円盤状であり、
前記リング部材が中心部に設けられた嵌合孔部と前記支持部と同一の外径を有し、
前記リングブレードの中心孔部が前記共振器の他端の側から嵌合突部に嵌合され、
前記リング部材の嵌合孔部が前記嵌合突部の前記リングブレードから前記前記共振器の他端の側に突出した部分に嵌合されて、前記リングブレードが前記支持部と前記リング部材とで前記共振器の中心線の延びる方向の両側から挟まれ、
前記支持部と前記嵌合突部と前記リングブレードと前記リング部材とが接着材で相互に固定されて前記共振器の軸方向振動の最小振動振幅点で軸方向と直交する径方向に変換された振動モードとなるようにしたことを特徴とする音波振動用又は超音波振動用のカッター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハー又は金属箔又はプリント配線基板又は合成樹脂基板等の切断対象物体としてのワークを切断する音波振動用又は超音波振動用のカッターに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１で開示された超音波振動用のカッターは、共振器の雄ねじ部に嵌合したリングブレードを共振器の大径部と前記雄ねじ部のリングブレードより外側に突出した部分に装着したナットと共振器の中心線の延びる方向の両側から挟むように取り付けられた構造になっている。よって、ナットが高トルクで締め付けられることによって、超音波振動が共振器からリングブレードに好適に伝達される構造であるため、リングブレードが割れや変形などの被害を受けることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３１２８５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、音波振動又は超音波振動をリングブレードに効率よく伝達できる音波振動用又は超音波振動用のカッターの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、共振器とリングブレードとリング部材と接着材とから構成された音波振動用又は超音波振動用のカッターであって、前記共振器が、共振器本体と、この共振本体部の外周面から直径方向に前記共振本体部と同心円状に突出する振動変換部と、この振動変換部の外周面から直径方向の外側に前記共振本体部と同心円状に突出する支持部と、この支持部に隣接しかつ前記支持部よりも小さな外径を有して前記振動変換部の外周面から直径方向の外側に前記共振本体部と同心円状に突出する嵌合突部と、前記共振本体部の中心線の延びる方向の少なくとも１つの端面の中心部に前記共振器に同心円状に取付けられる部材を結合するために形成されたねじ結合手段と、を備えた単一体として前記リング部材と同じ金属から構成され、前記リングブレードが中心部に設けられた中心孔部と前記支持部よりも大きな直径の外周部を持つ円盤状であり、前記リング部材が中心部に設けられた嵌合孔部と前記支持部と同一の外径を有し、前記リングブレードの中心孔部が前記共振器の他端の側から嵌合突部に嵌合され、前記リング部材の嵌合孔部が前記嵌合突部の前記リングブレードから前記前記共振器の他端の側に突出した部分に嵌合されて、前記リングブレードが前記支持部と前記リング部材とで前記共振器の中心線の延びる方向の両側から挟まれ、前記支持部と前記嵌合突部と前記リングブレードと前記リング部材とが接着材で相互に固定されて前記共振器の軸方向振動の最小振動振幅点で軸方向と直交する径方向に変換された振動モードとなるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、リングブレードが共振器の振動変換部の外周面から突出する嵌合突部に嵌合されて前記振動変換部の外周面から突出する支持部と前記嵌合突部のリングブレードよりと共振器の他端の側に突出した部分に嵌合されたリング部材と共振器の中心線の延びる方向の両側で挟まれ、前記支持部と嵌合突部とリングブレードとリング部材とが接着材で相互に固定されことにより、リングブレードが共振器に強固に固定され、リングブレードの剥がれが防止され、共振器の音波又は超音波による振動がリングブレードに効率良く伝達され、リングブレードが大きなエネルギーを得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】発明を実施するための形態１の超音波振動カッターを直径方向に切断した断面図。
【図２】発明を実施するための形態１の超音波振動カッターを分解し、共振器を正面図として示し、リングブレード及びリング部材を直径方向に切断した断面図として示した、模式図。
【図３】発明を実施するための形態１の超音波振動カッターを示した正面図。
【図４】発明を実施するための形態２の超音波振動カッターを直径方向に切断した断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１に示したように、超音波振動カッター１は、共振器１０とリングブレード２０とリング部材３０と接着材４０とから構成され、接着材４０としては金属同士の接着に適切なエポキシ樹脂又はフェノール樹脂又はレゾルシノール樹脂等を主成分とする構造用接着材が用いられ、リングブレード２０が共振器１０の振動変換部１２の外周面から直径方向の外側に突出した嵌合突部１４に共振器１０のねじ結合手段１６を有する側としての他端の側から嵌合され、リング部材３０が嵌合突部１４のリングブレード２０より共振器１０の他端の側に突出した部分に嵌合されることで、リングブレード２０が前記嵌合突部１４に隣接しかつ振動変換部１２の外周面から直径方向の外側に突出した支持部１３とリング部材３０とで共振器１０の中心線Ｌの延びる方向の両側から挟まれ、支持部１３と嵌合突部１４とリングブレード２０とリング部材３０とが接着材４０で相互に固定されたことにより、リングブレード２０の剥がれが防止され、共振器１０の音波又は超音波による振動がリングブレード２０に効率良く伝達され、リングブレード２０が大きなエネルギーを得る。
【０００９】
その結果、ＳｉＣやガラス等の硬度が硬いワークの場合に、リングブレード２０の中心線Ｌの延びる方向の両側を支持部１３と嵌合突部１４と挟みかつ接着材４０で固定したことで、カット時の衝撃に耐えてブレードが剥がれないというように、超音波振動によるカット技術の適用範囲が拡がり、カットされる素材のチッピングが小さくなり、リングブレード２０が長寿命になる。
【００１０】
支持部１３と嵌合突部１４とリングブレード２０とリング部材３０とが接着材４０で相互に固定された場合において、リング部材３０が嵌合突部１４からねじ結合手段１６の側に突出することなく、リング部材３０のねじ結合手段１６の側の端面と嵌合突部１４のねじ結合手段１６の側の端面とが面一になっており、支持部１３の外周面とリング部材３０の外周面とが同じ直径になっているので、共振器１０の音波又は超音波による振動が支持部１３と嵌合突部１４とリング部材３０とで乱れることなくリングブレード２０に効率良く伝達される。
【００１１】
図２に示したように、共振器１０は、共振器本体部１１と振動変換部１２と支持部１３と嵌合突部１４とねじ結合手段１５及び１６のうちの少なくとも１つと、を備えた単一体として、前記リング部材３０と同じ金属から構成されている。
【００１２】
共振器本体部１１は、共振器１０の中心部で中心線Ｌの延びる方向の幅を有する直線状の棒状であって、一端より入力される所定周波数の音波振動又は超音波振動に共振する１／２波長の長さを有する。共振器本体部１１の両端には音波振動又は超音波振動の伝達方向Ｘ１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、共振器本体部１１の中央には振動波形Ｗ１の最小振動振幅点ｆ２が存在する。
【００１３】
振動変換部１２は、共振器本体部１１の外周面から直径方向に共振器本体部１１と同心円状に突出する円盤状であって、振動波形Ｗ１の最小振動振幅点ｆ２の位置で共振器本体部１１の外周面から音波振動又は超音波振動の伝達方向Ｘ１に直交する直交方向Ｙに共振器本体部１１と同心円状に突出し、共振器本体部１１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Ｘ１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Ｘ１を軸方向から直交方向Ｙである直径方向に変換する。伝達方向Ｘ１は、共振器１０の中心線Ｌの延びる方向と同じである。直交方向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１２の外周部の側に存在する。
【００１４】
支持部１３は、振動変換部１２の外周面から直径方向の外側に共振器本体部１１と同心円状に突出する円盤状になっている。嵌合突部１４は、支持部１３に隣接しかつ支持部１３よりも小さな外径を有して振動変換部１２の外周面から直径方向の外側に共振器本体部１１と同心円状に突出する円盤状になっている。ねじ結合手段１５及び１６は、共振器本体部１１の中心線Ｌの延びる方向の両側の端面の中心部に、共振器本体部１１に同心円状に取付けられる部材を結合するために形成されている。ねじ結合手段１５および１６は、ねじ孔を例示した。
【００１５】
リングブレード２０は、その中心に共振器１０の嵌合突部１４に嵌合される中心孔部２１を有し、ダイヤモンドパウダーと金属粉とを接着剤で繋いで焼結したダイヤモンドブレード或いはダイシングブレード、又は、鋸刃のようなブレードでも適用可能である。
【００１６】
リング部材３０は、その中心に共振器１０の嵌合突部１４に嵌合される嵌合孔部３１を有し、支持部１３と同一の外径を有し、支持部１３の中心線Ｌの延びる方向の幅と同じ幅を有し、質量が支持部１３と同じになっている。
【００１７】
リングブレード２０の中心孔部２１が共振器１０の嵌合突部１４に共振器１０のねじ結合手段１６を有する側における他端の側から中心線Ｌと平行する方向へ直線的に挿入されて嵌合されると、共振器１０とリングブレード２０とが同心円状になり、リングブレード２０を共振器１０の一端の側に移動しないように支持部１３が受け止められる。共振器１０の一端の側は、共振器１０のねじ結合手段１５を有する側とする。
【００１８】
リングブレード２０の中心孔部２１が共振器１０の嵌合突部１４に共振器１０の他端の側から嵌合された後、リング部材３０の嵌合孔部３１が嵌合突部１４のリングブレード２０から共振器１０の他端の側に突出した部分に嵌合され、リングブレード２０が支持部１３とリング部材３０とで共振器１０の中心線Ｌの延びる両側から挟まれる。又、支持部１３とリングブレード２０との隙間、嵌合突部１４とリングブレード２０との隙間、リングブレード２０とリング部材３０との隙間、嵌合突部１４とリング部材３０との隙間が接着材４０で埋められ、接着材４０が硬化して支持部１３と嵌合突部１４とリングブレード２０及びリング部材３０を相互に固定し、リングブレード２０の外周部が共振器１０よりも外側に突出した状態となり、超音波振動カッター１が図３に示した外観の態様に組み立てられる。
【００１９】
図３に示した超音波振動カッター１において、共振器本体部１１の中心線Ｌの延びる方向の一端には図示のされていない振動子の出力端が同心円状に結合される。例えば、共振器１０のねじ結合手段１６と、振動子の出力端に形成されたねじ結合手段と、これらのねじ結合手段に締結される図外の無頭ねじからなるねじ結合手段とで、共振器本体部１１と振動子の出力端とが相互に同心円状に結合される。振動子は、超音波発生器から供給された電力により所定周波数の縦波の音波振動又は超音波振動を発生して出力する電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電素子又は磁歪素子等からなる電気音響変換器又は電気振動変換器である。
【００２０】
また、図３に示した超音波振動カッター１における共振器１０の一端に図示のされていない振動子の出力端が結合され、これらの結合体が超音波振動切断装置のホルダー部に回転可能に取り付けられ、前記振動子への電力供給で、所定周波数の音波振動又は超音波振動が振動子から共振器１０に伝達され、共振器１０が振動子から伝達された所定周波数の音波振動又は超音波振動に共振する。
【００２１】
すると、共振器１０では最小振動振幅点ｆ２を中心に振動波形Ｗ１及びＷ２で示す互いに直交して共振する振動が交互に発生し、共振器１０の最大振動振幅点ｆ１，ｆ３の部分が矢印Ｘ１で示す方向つまり共振器１０の中心線Ｌの延びる方向に振動し、最小振動振幅点ｆ２に位置するリングブレード２０が支持部１３とリング部材３０とで共振器１０の中心線Ｌの延びる方向の両側から挟まれ、支持部１３と嵌合突部１４とリングブレード２０とリング部材３０とが接着材４０で相互に固定されたことにより共振器１０の軸方向振動（共振器１０の中心線Ｌの延びる方向と同義語）の最小振動振幅点ｆ２で軸方向と直交する径方向に変換された振動モードとなり、つまり、リングブレード２０直径方向に振動する外周部が、ウエハー、金属箔、プリント配線基板、合成樹脂基板等の切断対象物体としてのワークに接触して切断することができる。
【００２２】
図４に示したように、嵌合突部１４が振動変換部１２から直径方向の外側に突出することなく振動変換部１２と同じ直径を有する態様に形成しても同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１    超音波振動カッター
１０  共振器
１１  共振器１０の共振器本体部
１２  共振器１０の振動変換部
１３  共振器１０の支持部
１４  共振器１０の嵌合突部
１５  共振器１０のねじ結合手段
１６  共振器１０のねじ結合手段
２０  リングブレード
２１  リングブレード２０の中心孔部
３０  リング部材
３１  リング部材３０の嵌合孔部
４０  接着材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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