(57)【要約】      （修正有）【課題】穿孔加工と、穿孔された孔の端面を、同時に面取り加工可能な超音波加工用工具を提供する。【解決手段】中心軸１１の先端に穿孔ホイール１２が装着された穿孔用超音波加工工具１０において、その中心軸に所定のテーパ角の研削加工面を有する傘状の面取りホイール部１３が装着され穿孔加工を行うとともに工具をさらに押し込んで同時に面取り加工を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸の先端に穿孔ホイールが装着された穿孔用超音波加工工具において、該中心軸に所定のテーパ角の研削加工面を有する傘状の面取りホイールが装着されていることを特徴とする穿孔用超音波加工工具。
【請求項２】
該面取りホイールは、該中心軸上を任意にスライド可動でき、且つ該中心軸の所望の箇所に固定可能であることを特徴とする請求項１記載の穿孔用超音波加工工具。
【請求項３】
該面取りホイールの切削加工面にはダイヤモンド砥粒が電着されていることを特徴とする請求項１記載の穿孔用超音波加工工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、穿孔用超音波加工工具に関し、特に加工時にカケ等が発生しやすい硬脆性の被加工物への穿孔加工の際に使用する穿孔用超音波加工工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶ウエハやシリコンウエハ等の硬脆性の被加工物に対して穿孔加工を行う場合、レーザ加工方法やエッチング加工方法が用いられているが、更に効率的且つ高精度に穿孔加工を行う手段として、超音波加工工具を具備した超音波加工機を用いた穿孔加工方法が用いられている。
【０００３】
図３に従来の超音波加工工具による穿孔加工の様子を示した概略図を開示する。即ち水晶ウエハ等の硬脆性の被加工物３０の表面の穿孔位置に超音波加工工具３１のカップ型の穿孔ホイール３２を配置し、この穿孔ホイール３２に接続した中心軸３３に圧電コンバータ等により発生させた超音波振動を、中心軸３３を介して穿孔ホイール３２に伝える。穿孔ホイール３２の被加工物接触面には加工砥粒が付着されており、その加工砥粒が被加工物表面に微細且つ高速に打ち付けられることにより穿孔ホイール３２の被加工物接触面の形状を開口部形状とする孔を開けることができる。
【０００４】
尚、超音波加工工具については、以下のような先行技術文献が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１４５２８７号公報
【０００６】
尚、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記のような硬脆性の被加工物に穿孔加工を超音波加工にて行う場合、孔の穿孔開始部分の開口エッジ部分にカケやチッピングといった被加工物の破損現象が発生してしまう場合がある。これらカケやチッピングは被加工物自体の材料強度の低下や、製品品質の低下等の問題を生じる恐れがある。
【０００８】
従来では、これら穿孔加工時に開口エッジ部分に発生するカケやチッピングを除去する方法として、穿孔加工工程とは別の工程として、開口エッジ部分を面取りする加工工程を設けていた。しかし、この面取り加工をするために別途面取り加工機械設備を必要としたり、その加工機械のセッティングや面取り加工治工具を穿孔加工治工具とは別途に取り揃えたりしなくてはならない等、製品の生産性の低下やコストアップの原因の一つとして考えられていた。
【０００９】
又、穿孔加工と面取り加工とを別工程で行っているため、穿孔ホイールの中心軸と面取りホイールの中心軸とに偏心ズレが生じる場合があり、微細孔加工時にはその加工精度を上げる妨げとなる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、前記課題を鑑み、その解決のために成されたものであり、中心軸の先端に穿孔ホイールが装着された穿孔用超音波加工工具において、その中心軸に所定のテーパ角の研削加工面を有する傘状の面取りホイール部が装着されていることを特徴とする穿孔用超音波工具である。
【００１１】
又、前記面取りホイールは、中心軸上を任意にスライド可動でき、且つ該中心軸の所望の箇所に固定可能であることを特徴とする穿孔用超音波加工工具でもある。
【００１２】
更に、前記面取りホイールの切削加工面にはダイヤモンド砥粒が電着されていることを特徴とする穿孔用超音波加工工具でもある。
【発明の効果】
【００１３】
このような穿孔用超音波加工工具を用いることにより、穿孔加工機械設備において穿孔加工と同時に穿孔開始箇所の開口エッジ部の面取り加工を行うことができ、機械設備工具及び加工工数の削減でき、更に、穿孔加工する穿孔ホイールが取り付けられている中心軸に面取りホイールが取り付けられている構造の超音波加工工具を使用することにより、穿孔と面取りの加工軸の中心を同一にできるので、微細孔加工の際も両加工間の偏心誤差を非常に小さくできる等の作用を奏する。
【００１４】
これら作用により、加工時間が短く、加工コストが安価であり且つ穿孔加工の精度品質が良好な穿孔加工を提供することができる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１はこの発明における穿孔用超音波加工工具の外観を例示したものであり、（ａ）は構成平面図、（ｂ）は穿孔ホイール１２側から見た斜視図ある。図２の各図は、図１に示した穿孔用超音波加工工具を用いた穿孔加工の状況を図示した工程形態図である。尚、各図において説明を明りょうにするため部品や構造体の一部を図示していない。又、図面内の各寸法も一部誇張して図示しており、各図において同一の符号は同様の対象を示すものとする。
【実施例】
【００１６】
図１に図示した穿孔用超音波加工工具１０において、中心軸１１の一方端は圧電コンバータを搭載した超音波加工装置本体（図示しない）に接続されており、他方端には所望の孔開口径に対応した形状のカップ型の穿孔ホイール１２が設置されている。この穿孔ホイール１２の穿孔加工面にはダイヤモンド砥粒又はＣＢＮ砥粒等が電着又はメタルボンドにより形成されている。又、穿孔加工の際には中心軸１１により穿孔ホイールには超音波振動が与えられ穿孔加工されるが、超音波振動に加え、更に中心軸１１を回転させることによりカップ型の穿孔ホイール１２に回転運動させることによる穿孔加工を行っても良い。
【００１７】
この中心軸１１の所望の箇所に、穿孔ホイール１２側から超音波加工装置接続側に向かって所定のテーパ角で広がる研削面取り加工面を有する傘状の面取りホイール１３が装着されている。この切削ホイール１３の穿孔ホイール側の外周端径は穿孔ホイール１２の外周径より小さく、且つ超音波加工装置接続側の面取りホイール１３の外周端径は穿孔ホイール１２の外周径より大きく形成されている。
【００１８】
又、この面取りホイール１３は、中心軸１１上を被加工物の形成する孔の深さに合わせて任意にスライド可動でき、且つ穿孔ホイール１２で孔を形成する際に同時に面取り加工を行う位置に面取りホイール１３を固定するような構造となっている。この面取りホイール１３の研削面取り加工面にはダイヤモンド砥粒が電着により形成されている。
【００１９】
次に図２より本発明による孔形成方法を説明する。図２（ａ）のように、水晶ウエハ又はシリコンウエハ等の硬脆性の被加工物２０の一主面上の孔形成位置に、図１に開示の穿孔用超音波加工工具１０の穿孔ホイール１２を当接する。その後穿孔ホイール１２に中心軸１１を介して超音波振動を与えることにより、被加工物２０の穿孔ホイール１２に接触している部分を研削し孔を形成する。その際、この穿孔加工による被加工物や穿孔用超音波加工工具への負荷を軽減させるために、研削部分に熱吸収性や潤滑性に富んだ研削液等を注入して加工されている。
【００２０】
図２（ｂ）のように穿孔加工が進み、孔が貫通する直前に、中心軸１１に配置固定されている面取りホイール１３の一部が孔内に入り込み、面取りホイール１３の研削面取り加工面が孔形成開始部分の開口エッジ部に当接する。更に図２（ｃ）のように穿孔加工を進めることで孔を貫通させると同時に開口エッジ部を面取りホイール１３の研削面取り加工面のテーパの角度で面取りする。その後貫通孔より穿孔用超音波加工工具を引き出して面取りされた開口エッジ部を有する孔を形成する。
【００２１】
尚、上記実施例では孔形成と開口エッジ部の面取りを同時に行う形態の穿孔用超音波加工工具及び孔形成工程を開示したが、面取りホイール１３の固定位置を可変することで、孔を貫通後に面取りホイール１３の研削面取り加工面が孔の開口エッジ部に当接し、その後面取り加工のみを行う場合でも本発明は有効に適用可能である。
【００２２】
又、上記実施例では穿孔ホイール１２の形態としてカップ型の穿孔ホイールを開示しているが、本発明は上記実施例に開示の形態に限定するものではなく、他にディスク型の研削面の穿孔ホイールを用いても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明における穿孔用超音波加工工具の外観を例示した構成平面図であり、（ａ）は構成平面図、（ｂ）は穿孔ホイール１２側から見た斜視図ある。。
【図２】図２の各図は、図１に示した穿孔用超音波加工工具を用いた穿孔加工の状況を図示した工程形態図である
【図３】図３は、従来の穿孔用超音波加工工具を用いた穿孔加工の状況を図示した形態図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０・・・穿孔用超音波加工工具
１１・・・中心軸
１２・・・穿孔ホイール
１３・・・面取りホイール
２０・・・被加工物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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