(57)【要約】【課題】複数の円形チップを形成する加工時間の短縮化を図ることができるようにすること。【解決手段】加工装置（１）は、正方形チップ（Ｃ１）を保持する保持手段（８）と、保持手段に保持された正方形チップの側面を切削して円形に加工する加工手段（５）とを備えている。保持手段は、複数の正方形チップを厚み方向に重ねて表裏両外側から挟んで保持する挟持部（８２）と、挟持部を回転させて正方形チップの切削位置を変更する位置変更部（８３）とを有する。加工手段（５）は、断面円弧形状の切削砥石（５１１ａ）を有する切削工具（５１ａ）を備えている。切削砥石による切削によって切削砥石の円弧形状を正方形チップの側面に転写する側面切削ステップと、挟持部を回転させて正方形チップの未整形箇所を上方に位置付ける正方形チップ回転ステップとを交互に行い、正方形チップが円形に整形されるまで繰り返す。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正方形チップの側面を整形して円形チップを形成する加工装置であって、
該正方形チップを保持する保持手段と、該保持手段に保持された該正方形チップの側面を切削して円形に加工する加工手段とを備え、
該保持手段は、複数の正方形チップを厚み方向に重ねて表裏両外側から挟んで保持する挟持部と、該挟持部を回転させて該正方形チップの切削位置を変更する位置変更部と、を備え、
該加工手段は、断面円弧形状の切削砥石を有する切削工具と、該切削工具を支持して回転可能なスピンドルを含むスピンドルユニットと、該スピンドルユニットと該保持手段とを該スピンドル軸心に対して直交な方向に相対的に加工送りする加工送り部とから構成される加工装置。
【請求項２】
請求項１記載の加工装置を用いて正方形チップの側面を整形して円形チップを形成する加工方法であって、
該保持手段に複数の正方形チップ重ねて挟持する保持ステップと、
該保持ステップを実施した後に、複数の該正方形チップを保持する該保持手段と回転する該切削砥石を相対的に加工送りし、該切削砥石により複数の該正方形チップの側面を切削し、該切削砥石の円弧形状を該正方形チップの側面に転写する側面切削ステップと、
該保持手段の該挟持部を回転させて該正方形チップの未整形箇所を上方に位置付ける正方形チップ回転ステップと、を備え、
該側面切削ステップと該正方形チップ回転ステップとを交互に行い、該正方形チップが円形に整形されるまで繰り返すこと、を特徴とする加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の円形チップを形成する加工装置及び加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、板状基板から円盤状基板を切り出すため、回転するカップ型のコアドリルを板状基板の一方の面から他方の面まで貫通する加工方法が開示されている。また、板状基板から円盤状基板を切り出す加工方法としては、円盤状基板の外周形状に応じてルーターを移動制御し、かかるルーターによって板状基板を切り込んで円盤状基板を切り出す方法が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１３８５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したルーターによる加工方法では、円盤状基板が小さくなると、板状基板の切り出し位置となる分割予定ラインが細くなるので、ルーターにおける円形刃も細くなる。このため、加工中に円形刃が折れやすくなり、加工中に円形刃が折れて加工が中断したり、加工送り速度を遅くして対応したりするために加工時間が長くなる、という問題がある。また、コアドリルによる加工においては、板状基板から円盤状基板を１枚ずつ切り出すため、これによっても加工に要する時間が長くなる、という問題がある。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、複数の円形チップを形成する加工時間の短縮化を図ることができる加工装置及び加工方法を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の加工装置は、正方形チップの側面を整形して円形チップを形成する加工装置であって、正方形チップを保持する保持手段と、保持手段に保持された正方形チップの側面を切削して円形に加工する加工手段とを備え、保持手段は、複数の正方形チップを厚み方向に重ねて表裏両外側から挟んで保持する挟持部と、挟持部を回転させて正方形チップの切削位置を変更する位置変更部と、を備え、加工手段は、断面円弧形状の切削砥石を有する切削工具と、切削工具を支持して回転可能なスピンドルを含むスピンドルユニットと、スピンドルユニットと保持手段とをスピンドル軸心に対して直交な方向に相対的に加工送りする加工送り部とから構成されることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、複数の正方形チップを断面円弧形状の切削砥石で一括して整形して円形チップを形成できるので、ルーターやコアドリルのような円形チップを１枚ずつ切り出す切削工具を利用しなくてもよくなる。これにより、安定して加工することができる上、１回の加工送りによって複数のチップを整形でき、上述した従来の加工方法と比較して加工に要する時間を短縮することができる。
【０００８】
また、本発明の一態様の加工方法は、上記加工装置を用いて正方形チップの側面を整形して円形チップを形成する加工方法であって、保持手段に複数の正方形チップ重ねて挟持する保持ステップと、保持ステップを実施した後に、複数の正方形チップを保持する保持手段と回転する切削砥石を相対的に加工送りし、切削砥石により複数の正方形チップの側面を切削し、切削砥石の円弧形状を正方形チップの側面に転写する側面切削ステップと、保持手段の挟持部を回転させて正方形チップの未整形箇所を上方に位置付ける正方形チップ回転ステップと、を備え、側面切削ステップと正方形チップ回転ステップとを交互に行い、正方形チップが円形に整形されるまで繰り返すこと、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の正方形チップの側面を切削砥石で切削して整形するので、複数の円形チップを形成する加工時間の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態に係る加工装置の外観斜視図である。
【図２】図２Ａは、保持手段の概略斜視図、図２Ｂは、図２Ａの保持手段を一部断面視した側面図、図２Ｃは、図２ＢのＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３Ａから図３Ｆは、正方形チップを円形に加工する要領の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る加工装置の外観斜視図である。なお、以下の説明では、加工装置として切削装置を例示して説明するが、この構成に限定されない。図１においては、説明の便宜上、一部の部材については省略して記載しているが、切削装置が通常備える構成については備えているものとする。
【００１２】
図１に示すように、加工装置１は、加工手段５を構成する第１の切削手段５ａ及び第２の切削手段５ｂと、保持手段８を介して正方形チップＣ１を保持したチャックテーブル３とを相対移動させて正方形チップＣ１の側面を整形するように構成されている。
【００１３】
加工装置１の支持台１０中央は、Ｘ軸方向に延在するように開口されており、この開口を覆うように移動板１１及び蛇腹状の防水カバー１２に覆われている。また、開口を挟んで、エレベータ手段１３及びスピンナー洗浄手段１４が設けられている。移動板１１上には、Ｚ軸回りに回転可能なチャックテーブル３が設けられている。防水カバー１２及び移動板１１の下方には、チャックテーブル３をＸ軸方向に移動させるボールねじ式の加工送り部５５が設けられている。この加工送り部５５によって、チャックテーブル３及び保持手段８と、切削手段５ａ、５ｂとが加工送り方向となるＸ軸方向に相対的に加工送り可能となる。チャックテーブル３の上面には保持手段８を保持する保持面３３が形成されている。保持面３３の中央領域はポーラスによる吸引領域になっている。
【００１４】
基台２の上面には、Ｘ軸方向に延在する開口を跨ぐように立設した門型の柱部２１が設けられている。門型の柱部２１には、チャックテーブル３に対して切削手段５ａ、５ｂを相対的に移動させる割り出し送り手段６及び切り込み送り手段７が設けられている。
【００１５】
割り出し送り手段６は、加工送り方向に直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に第１の切削手段５ａ及び第２の切削手段５ｂを移動させ、これにより、チャックテーブル３と切削手段５ａ、５ｂとが相対的にＹ軸方向に移動される。切り込み送り手段７は、保持面３３に対して垂直な切り込み送り方向（Ｚ軸方向）に第１の切削手段５ａ及び第２の切削手段５ｂを移動させる。割り出し送り手段６は、柱部２１の前面に対してＹ軸方向に平行な一対のガイドレール６１と、一対のガイドレール６１にスライド可能に設置されたモータ駆動の一対のＹ軸テーブル６２とを有している。また、切り込み送り手段７は、各Ｙ軸テーブル６２の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール７１と、このガイドレール７１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル７２とを有している。
【００１６】
各Ｚ軸テーブル７２の下部には、正方形チップＣ１を切削する切削手段５ａ、５ｂが設けられている。また、各Ｙ軸テーブル６２の背面側には、図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ６３が螺合されている。また、各Ｚ軸テーブル７２の背面側には、図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ７３が螺合されている。Ｙ軸テーブル６２用のボールネジ６３、Ｚ軸テーブル７２用のボールネジ７３の一端部には、それぞれ駆動モータ６４、７４が連結されている。これら駆動モータ６４、７４によりボールネジ６３、７３が回転駆動されることで、切削手段５ａ、５ｂがガイドレール６１、７１に沿ってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。
【００１７】
第１の切削手段５ａは、円盤状の切削工具５１ａと、先端に切削工具を支持して回転可能なスピンドル５２ａ（図３Ａ参照）を含むスピンドルユニット５３ａとを備えている。第２の切削手段５ｂも、スピンドル（不図示）を含むスピンドルユニット５３ｂと、スピンドルユニット５３ｂに装着される切削工具（不図示）とを備えている。各切削手段５ａ、５ｂのスピンドル５２ａの軸心は、Ｙ軸方向に平行となり、上述した加工送り方向となるＸ軸方向に対して直交する方向に向けられている。第１の切削手段５ａの切削工具５１ａは、チップの側面の整形用に利用されるものであり、詳細は後述する。第２の切削手段５ｂの切削工具は、保持面３３に保持される不図示の板状基板を格子状に切断して複数の正方形チップを形成する場合等に利用され、例えば、ダイヤモンド等の砥粒をボンド剤で結合（焼結）して円板状に形成されている。ここにおいて、第１の切削手段５ａ及び第２の切削手段５ｂと、チャックテーブル３をＸ軸方向に移動させる加工送り部５５とから加工手段５が構成される。
【００１８】
続いて、図１に加えて図２を参照して、本実施の形態に係る保持手段について説明する。図２Ａは、保持手段の概略斜視図、図２Ｂは、図２Ａの保持手段を一部断面視した側面図、図２Ｃは、図２ＢのＡ−Ａ線断面図である。
【００１９】
図１に示すように、保持手段８は、保持面３３に応じた平面サイズの円板状に形成された載置板８１と、載置板８１の上面に設けられた挟持部８２とを備えている。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、挟持部８２は、複数の正方形チップＣ１を厚み方向に重ねて表裏両外側から挟んで保持する。
【００２０】
挟持部８２は、載置板８１（図２では不図示、図１参照）上に設けられた直方体状の基台８２１と、基台８２１の中央でＸ軸方向に延在する開口８２１ａに挿入された可動体８２２と、基台８２１のＸ軸方向一端側に設けられた固定体８２３とを備えている。
【００２１】
可動体８２２及び固定体８２３には、同一軸線上に位置して相互に対向する支持軸８２２ａ、８２３ａがそれぞれ設けられている。支持軸８２２ａ、８２３ａの先端側には、複数重ねられた正方形チップＣ１に当接するパッド８２２ｂ、８２３ｂ（図２Ａではパッド８２２ｂは不図示）が設けられ、かかるパッド８２２ｂ、８２３ｂは、弾性部材等によって形成されて緩衝作用と滑り止め作用とが得られるようになっている。
【００２２】
図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、基台８２１の開口８２１ａ内にてＸ軸方向に延びる２本のシャフト８２４（図２Ｂでは１本不図示）が設けられ、これらシャフト８２４は、可動体８２２の下端側を貫通して可動体８２２のＸ軸方向のスライド移動を案内している。シャフト８２４には、コイルばね（弾性体）８２５が設けられ、コイルばね８２５は、可動体８２２に対し固定体８２３に接近する方向の力を常時発揮するように設けられる。従って、コイルばね８２５の弾性力によって複数重ねられた正方形チップＣ１が各パッド８２２ｂ、８２３ｂで挟み込まれるようになる。また、可動体８２２におけるシャフト８２４の直上位置には、止めネジ８２６がねじ込まれている。この止めネジ８２６をねじ込んで先端をシャフト８２４に押し付けることによって、可動体８２２のスライド移動を規制して位置決めすることができる。
【００２３】
保持手段８は、位置変更部８３を更に備えている。位置変更部８３は、支持軸８２２ａ、８２３ａの基端側が可動体８２２及び固定体８２３に相対回転可能に装着されることで構成される。この構成では、可動体８２２及び固定体８２３は、支持軸８２２ａ、８２３ａの軸受として機能する。位置変更部８３は、挟持部８２の支持軸８２２ａ、８２３ａ及びパッド８２２ｂ、８２３ｂをＸ軸回りに回転させ、後述するように正方形チップＣ１の切削位置を変更する。また、位置変更部８３は、支持軸８２２ａ、８２３ａを所定の回転角度で回転規制するストッパ機構（不図示）を可動体８２２及び固定体８２３にて備えている。
【００２４】
続いて、図３Ａを参照して、第１の切削手段５ａの切削工具５１ａについて説明する。第１の切削手段５ａの切削工具５１ａは、外周に切削砥石５１１ａを有する円板状に形成され、かかる円板の中心位置でスピンドル５２ａに装着されて回転可能に設けられている。切削工具５１ａにおける外周面には、中心位置に直交する方向から見た場合（中心位置を含む平面で断面視した場合）に概略半円弧形状に形成される円弧溝５１２ａが形成されている。円弧溝５１２ａの内周面に切削砥石５１１ａが形成されている。具体的には、ステンレスやアルミニウムからなる基台に円弧溝５１２ａに対応する溝が形成され、この溝にダイヤモンド砥粒が電着されて切削砥石５１１ａが形成されている。
【００２５】
次いで、本実施の形態の加工装置を用いて正方形チップの側面を整形して円形チップを形成する加工方法を説明する。この加工方法を実施する前に、ここでは、同一形状となる複数の正方形チップＣ１が予め形成されているものとする。
【００２６】
先ず、図２Ｂに示すように、保持手段８に複数の正方形チップＣ１を重ねて挟持する保持ステップを実施する。保持ステップでは、複数の正方形チップＣ１を厚み方向に重ね、それらの端縁を揃えた状態にする。次に、コイルばね８２５の弾性力に抗して固定体８２３から可動体８２２を離す方向に変位し、重ねた複数の正方形チップＣ１の厚みより各パッド８２２ｂ、８２３ｂ間の隙間を大きくする。そして、各パッド８２２ｂ、８２３ｂ間に重ねた複数の正方形チップＣ１を配置した後、コイルばね８２５の弾性力によって可動体８２２を変位させる。この弾性力によって、各パッド８２２ｂ、８２３ｂを介して複数の正方形チップＣ１が挟持される。このように挟持された状態で、図２Ｃに示すように、止めネジ８２６をねじ込んで先端をシャフト８２４に押し付け、可動体８２２のスライド移動を規制して位置決めすることによって挟持された状態が保たれる。
【００２７】
このように複数の正方形チップＣ１を保持した保持手段８の載置板８１を、チャックテーブル３の保持面３３上に載置する（図１参照）。このとき、不図示の治具等を用いることで、保持面３３と保持手段８との相対位置及び向きが一定となるようにセットする。そして、不図示の吸引源による負圧によって保持面３３上で載置板８１を吸引保持する。なお、かかる載置板８１の保持は、ネジ固定等その他機構を用いて実施してもよい。また、載置板８１の吸引保持と、上述した正方形チップＣ１の挟持とは実施する順序を逆にしてもよい。
【００２８】
保持ステップを実施した後、正方形チップＣ１の上方の側面を整形する第１回（最初）となる側面切削ステップを実施する。この側面切削ステップは、図３Ａに示すように、複数の正方形チップＣ１の上方の側面が水平になるよう位置変更部８３にて支持軸８２２ａ、８２３ａを回転してから回転規制する。そして、第１の切削手段５ａの切削工具５１ａと、保持された正方形チップＣ１とのＹ軸方向の位置合わせを行う。その後、切削工具５１ａを高速回転しながら第１の切削手段５ａを下降し、複数の正方形チップＣ１を保持する保持手段８と回転する切削砥石５１１ａとを相対的にＸ軸方向に加工送りする。すると、切削砥石５１１ａの円弧溝５１２ａの内周面に形成された切削砥石５１１ａが、複数の正方形チップＣ１における上方の側面側に対し、正方形チップＣ１を重ねた方向で順次接触する。これにより、図３Ｂに示すように、複数の正方形チップＣ１における上方の側面側が切削され、各正方形チップＣ１の上部に円弧溝５１２ａの円弧形状が複数の正方形チップＣ１に転写される。
【００２９】
ここで、図３Ｂの状態では、正方形チップＣ１の上半部について側面が整形され、下半部については側面が整形されていない未整形箇所Ｃａとなる。なお、正方形チップＣ１の側面が上記のように切削されることで、正方形チップＣ１の形状が正方形にならなくなるが、以下においては説明の便宜上、本加工方法が完了するまで正方形チップＣ１と称する。
【００３０】
第１回側面切削ステップを実施した後、第１回（最初）となるチップ回転ステップ（正方形チップ回転ステップ）を実施する。このチップ回転ステップでは、図３Ｃに示すように、保持手段８の支持軸８２２ａ、８２３ａを回転して正方形チップＣ１の未整形箇所Ｃａを上方に位置付ける。本実施の形態では、支持軸８２２ａ、８２３ａの軸回り（時計方向）に正方形チップＣ１を１２０°回転して位置付ける。
【００３１】
第１回チップ回転ステップを実施した後、上記と同様にして、第２回以降の側面切削ステップと第２回以降のチップ回転ステップとを交互に行って繰り返す。第２回側面切削ステップでは、その直前の第１回チップ回転ステップにて正方形チップＣ１を１２０°回転したことによって、未整形箇所Ｃａの一方の角部が上向きとなる。この状態で、第１の切削手段５ａを下降し、複数の正方形チップＣ１と切削工具５１ａとを相対的に加工送りすると、図３Ｄに示すように、正方形チップＣ１における上方の側面側が切削されて円弧形状が転写される。
【００３２】
ここで、第１回チップ回転ステップでの回転角度を１８０°より小さい１２０°としたので、第１回と第２回との側面切削ステップで切削する側面が重なることとなる。具体的には、切削砥石５１１ａの円弧溝５１２ａを半円弧状とした場合、正方形チップＣ１の周方向に３０°の角度範囲で重なるようになる。これにより、２回に亘って実施した側面切削ステップにて、それぞれ円弧形状に切削された側面間に未切削となる部分が残存しないようになり、且つ、それらの間において滑らかな円弧形状の側面とすることができる。
【００３３】
第２回側面切削ステップを実施した後、図３Ｅに示すように、正方形チップＣ１の未整形箇所Ｃａを１２０°回転して上方に位置付ける第２回チップ回転ステップを実施する。
第２回チップ回転ステップを実施した後、第３回側面切削ステップを第１回及び第２回と同様にして実施する。このように側面切削ステップとチップ回転ステップとを繰り返すことで、図３Ｆに示すように、全ての側面が円弧状となって円形に円形チップＣ２として整形されるよう加工される。
【００３４】
以上のように、上記実施の形態の加工方法によれば、円弧溝５１２ａが形成された切削工具５１ａによって厚み方向に重なる複数の正方形チップＣ１に円弧形状を転写することができる。また、保持手段８の位置変更部８３によって複数の正方形チップＣ１を回転して未切削箇所Ｃａを順次上方に位置付けできるので、側面切削ステップを複数回行うことで、正方形チップＣ１から円形チップＣ２を加工することができる。このように、上記実施の形態では、複数の正方形チップＣ１を一まとめに加工して複数の円形チップＣ２を形成できる。これにより、従来のルーターやコアドリルのような円形チップを１枚ずつ切り出す加工に比べ、１回の加工送りによって正方形チップＣ１を加工できるので、加工時間の短縮化を図ることができる。しかも、従来のルーターにおける円形刃を用いる場合では円形チップＣ２が小さいと、円形刃が細く折れやすくなって加工が中断する等、加工時間が長くなる要因となっていたが、上記実施の形態では、かかる要因を排除して加工が長時間化することを抑制できる。
【００３５】
ところで、従来の加工方法としてレーザー加工によって円形に切削する方法も考えられるが、この場合、円形チップの加工エッジがレーザー照射熱等でだれてしまい加工品質が悪化する。この点、上記実施の形態では、回転する切削砥石５１１ａによって切削するので、円形チップＣ２の側面がだれることを回避して仕上がり品質を高めることができる。
【００３６】
なお、本発明の実施の形態は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。
【００３７】
上記実施の形態では、チャックテーブル３に保持手段８を吸引保持した場合を説明したが、チャックテーブル３を省略し、加工送り部５５によって移動可能な構成としてもよい。但し、上記実施の形態のように、保持手段８がチャックテーブル３で吸引保持可能とすることで、加工装置１において上記のように円形チップＣ２を加工できる上、第２の切削手段５ｂによって加工される基板をチャックテーブル３で吸引保持でき、既存の加工装置を利用できる上、加工のバリエーションを多くすることができる。
【００３８】
また、未切削箇所Ｃａがなくなるまで側面切削ステップとチップ回転ステップとを繰り返す限りにおいて、チップ回転ステップにおける正方形チップＣ１の回転角度は、９０°や１３５°にする等適宜変更できる。また、円弧溝５１２ａは、断面円弧形状であれば半円弧形状に限定されず、四分円弧形状にする等、円弧の長さ、角度範囲等を変更してもよい。そして、それら回転角度等の各種条件に応じ、側面切削ステップとチップ回転ステップとの繰り返し回数も適宜変更される。
【００３９】
また、挟持部８２は、図示した構成に限られるものでなく、シリンダや送りねじ軸等を用いて可動体８２２の変位を制御してもよい。
【００４０】
また、位置変更部８３は、ステッピングモータ等の駆動源を介して正方形チップＣ１の回転を制御するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上説明したように、本発明は、複数の円形チップを形成する加工時間の短縮化を図ることができるという効果を有し、大きさが小さい円形チップを複数形成する場合に有用である。
【符号の説明】
【００４２】
１  加工装置
５  加工手段
５１ａ  切削工具
５１１ａ  切削砥石
５２ａ  スピンドル
５３ａ  スピンドルユニット
５５  加工送り部
８  保持手段
８２  挟持部
８３  位置変更部
Ｃ１  正方形チップ
Ｃ２  円形チップ
Ｃａ  未整形箇所
【図１】
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【図２】
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【図３】
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