(57)【要約】【課題】切断ブレードを交換する際の作業性に優れ、使用する切断ブレードの厚みが薄い場合であってもブレードの撓みの発生を抑制し、その刃先に超音波振動を安定に且つ十分に付与することができる切断装置を提供すること。【解決手段】軸受、軸受に支持されている回転軸、回転軸の周囲に装着されている、中央に透孔を備える円盤状の切断ブレード、ブレードを挟んで対向配置された状態にて回転軸の周囲に装着されている、各々内側表面にブレードをその外縁近傍にて接触支持する円環状の突起を備える一対のフランジ、フランジの各々にブレードと同軸に配置され固定されている円環状の超音波振動子、上記軸受に固定されている電力供給ユニットと、上記回転軸に固定されている電力受容ユニットとからなるロータリートランス、電力供給ユニットに電気エネルギーを供給する電源、そして電力受容ユニットから各々の超音波振動子に電気エネルギーを供給する手段を含む切断装置。【選択図】図３
2007015099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受、該軸受に回転可能に支持されている回転軸、該回転軸の周囲に装着されている、中央に透孔を備える円盤状の切断ブレード、該ブレードを挟んで対向配置された状態にて回転軸の周囲に装着されている、各々内側表面に該ブレードをその外縁近傍にて接触支持する円環状の突起を備える一対のフランジ、該フランジの各々にブレードと同軸に配置され固定されている円環状の超音波振動子、上記の軸受に固定されている電力供給ユニットと、上記の回転軸に固定されている電力受容ユニットとからなるロータリートランス、該電力供給ユニットに電気エネルギーを供給する電源、そして該電力受容ユニットから各々の超音波振動子に電気エネルギーを供給する手段を含む切断装置。
【請求項２】
ロータリートランスの電力受容ユニットが、ブレードの軸受側に配置されたフランジを介して回転軸に固定されている請求項１に記載の切断装置。                                                                         
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス、シリコン、シリコンナイトライドに代表される硬く且つ脆い材料から形成された加工対象物の切断あるい溝入れに有利に用いることができる、円盤状の切断ブレードを備えた切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス、シリコン、シリコンナイトライドに代表される硬く且つ脆い材料から形成された加工対象物を切断あるいは溝入れするために、円盤状の切断ブレードを備えた切断装置が広く用いられている。この切断装置では、円盤状の切断ブレードを回転させながら、その外縁の刃先を加工対象物に接触させることにより、加工対象物の切断あるいは溝入れが行なわれる。
【０００３】
このような切断装置を用いて、例えば、シリコンウエハを多数のシリコンチップに切断する場合には、高い歩留まり（一枚のシリコンウエハを切断して得られるシリコンチップ合格品の得率が高いこと）が要求される。このような場合、切断装置には、ウエハの切削量が少ない厚みの薄い切断ブレードが用いられる。同様に、加工対象物を微細な幅で溝入れする際にも厚みの薄い切断ブレードが用いられる。
【０００４】
特許文献１には、回転軸（スピンドル）の周囲に装着されている切断ブレード（切削ブレード）と、この切断ブレードを挟んで対向配置されている、各々内側表面に切断ブレードをその外縁の内側にて接触支持する円環状の突起を持つ一対のフランジとを備えた切断装置が開示されている。
【０００５】
この切断装置の切断ブレードは、その外縁の切削部（刃先）と、上記一対のフランジにて支持されるフランジ挟持部との間の非切削部が凹状に形成されている（切断ブレードの非切削部の厚みが、切削部やフランジ挟持部よりも薄い厚みに設定されている）。そして、この切断装置は、切断ブレードが一対のフランジにより確実に支持されているために加工対象物を精密に加工することができ、そして非切削部が凹状に形成されているために加工対象物におけるチッピング（切断あるいは溝入れした部位の加工対象物の表面側のエッジの欠け）の発生を抑制できるとされている。
【０００６】
一方、切断装置の切断ブレードに超音波振動を付与することにより、加工対象物を切断あるいは溝入れする精度が向上することは知られている。
【０００７】
特許文献２には、超音波振動子が固定された円盤状のブレードを備えた切断装置が開示されている。図１は、同文献に記載されている切断装置の構成を示す部分断面図である。
【０００８】
図１の切断装置１０は、回転駆動装置１１、駆動装置１１の軸受に回転可能に支持されている回転軸１２、回転軸１２の周囲に装着されている円盤状の切断ブレード１４、ブレード１４の両表面の各々に固定されている円環状の超音波振動子１５、回転軸１２の先端に付設されたロータリートランス１７、そしてロータリートランス１７を介して各々の振動子１５に電気的に接続されている電源１８などから構成されている。
【０００９】
ロータリートランス１７は、各々コイル１６ａとコア１６ｂとからなる電力供給ユニット１７ａ及び電力受容ユニット１７ｂから構成されている。そしてロータリートランス１７の電力供給ユニット１７ａは支柱１９に固定され、そして電力受容ユニット１７ｂは回転軸１２の先端に固定されている。ロータリートランス１７は、切断あるいは溝入れの際に切断ブレード１４と共に回転する各々の超音波振動子１５に、電源１８の電気エネルギーを供給するために用いられている。
【００１０】
そして、切断装置１０は、各々の超音波振動子１５が切断ブレード１４の表面に直接固定されており、各々の振動子１５にて発生した超音波振動が効率良く且つ安定にブレード１４に付与されるため、優れた切断性能を安定に示すとされている。
【００１１】
【特許文献１】特開平８−１２７０２３号公報
【特許文献２】特開２００４−２９１６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１の切断装置を用いることにより、加工対象物を切断あるいは溝入れする精度が向上し、そして加工対象物におけるチッピングの発生を抑制することができる。しかしながら、使用する切断ブレードの厚みがある程度以下に薄い厚み（１ｍｍ以下、特に１００μｍ以下）であると、凹状の非切削部がブレードの強度を低下させ、ブレードがその刃先を加工対象物に接触させた際に撓み易くなるため、十分に高い精度で切断あるいは溝入れを行なうことが難しい。
【００１３】
図１に示す特許文献２の切断装置１０は、切断ブレード１４の表面に超音波振動子１５が直接固定され、各々の振動子１５にて発生した超音波振動が効率良く且つ安定に切断ブレード１４に付与されるため、優れた切断性能を安定に示す。しかしながら、使用する切断ブレードの厚みが非常に薄い厚みであると、超音波振動が付与された切断ブレードが、その厚み方向に超音波振動（撓み振動）し易くなる。切断ブレードがその厚み方向に超音波振動すると、加工対象物が切断ブレードの厚みよりも大きな幅にて切断あるいは溝入れされるため、切断あるいは溝入れの精度が低下し、また切断ブレードの厚みに対する加工対象物の切削量の割合も大きくなる傾向にある。
【００１４】
また、切断装置１０は、切断ブレード１４の刃先が加工対象物に接触した際に回転軸１２に僅かに撓みを生じた場合、あるいは加工対象物に対してブレード１４を上下左右に移動させて加工を行なう場合には、ロータリートランス１７の電力供給ユニット１７ａを電力受容ユニット１７ｂの動きに対応させて正確な位置に（両者の相対位置に変動を生じないように）移動しないと、各々の超音波振動子１５に供給される電気エネルギーの量が変動するため、切断ブレードに超音波振動をある程度以上に安定に付与することが難しい。すなわち、切断性能（例、加工対象物を切断あるいは溝入れする精度）の安定性を十分に高くすることが難しい。
【００１５】
さらに、例えば、使用により刃先が摩耗した切断ブレード１４を別の新しい切断ブレードに交換する際には、ロータリートランス１７の電力供給ユニット１７ａを支柱１９と共に回転軸１２の先端付近から別の位置に移動する必要があり、切断ブレードを交換する作業に手間かかる。
【００１６】
本発明の課題は、切断ブレードを交換する際の作業性に優れ、使用する切断ブレードの厚みが薄い場合であってもブレードの撓みの発生を抑制し、その刃先に超音波振動を安定に且つ十分に付与することができる切断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、軸受、軸受に回転可能に支持されている回転軸、回転軸の周囲に装着されている、中央に透孔を備える円盤状の切断ブレード、このブレードを挟んで対向配置された状態にて回転軸の周囲に装着されている、各々内側表面にブレードをその外縁近傍にて接触支持する円環状の突起を備える一対のフランジ、フランジの各々にブレードと同軸に配置され固定されている円環状の超音波振動子、上記の軸受に固定されている電力供給ユニットと、上記の回転軸に固定されている電力受容ユニットとからなるロータリートランス、電力供給ユニットに電気エネルギーを供給する電源、そして電力受容ユニットから各々の超音波振動子に電気エネルギーを供給する手段を含む切断装置にある。
【００１８】
本発明の切断装置においては、ロータリートランスの電力受容ユニットが、切断ブレードの軸受側に配置されたフランジを介して回転軸に固定されていることが好ましい。
【００１９】
なお、本明細書において、切断ブレードの「外縁近傍」とは、外縁から３０ｍｍ以内の領域、好ましくは外縁から２０ｍｍ以内の領域を意味している。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の切断装置においては、切断ブレードがその外縁近傍にて一対のフランジが備える円環状の突起により支持されているため、使用するブレードの厚みが薄い場合であってもブレードの撓みの発生が抑制される。
【００２１】
また、本発明の切断装置は、超音波振動子の各々にて発生した超音波振動が、各々のフランジの円環状の突起を介して、この突起に支持されて撓みの発生が抑制されている切断ブレードの外縁（刃先）近傍に付与される。このため、各々の超音波振動子に供給された電気エネルギーの大部分は、ブレードの撓み振動（切断あるいは溝入れの精度を低下させる超音波振動）の発生には利用されずに、ブレードの刃先を径方向に振動させる超音波振動の発生に有効に利用される。そして、超音波振動子の各々にて発生した超音波振動は、切断ブレードの外縁近傍に付与されるため、ブレード内部にて大きく減衰することなく刃先に到達する。従って、切断ブレードの刃先には、ブレードの径方向に大きな振幅にて振動する超音波振動が付与される。
【００２２】
そして、本発明の切断装置においては、ロータリートランスの電力供給ユニットが軸受に、そして電力受容ユニットが回転軸に固定されており、両者の相対的な位置関係に変動を生じ難い。このため、電源にて発生した電気エネルギーはロータリートランスを介して超音波振動子の各々に安定に供給され、これにより各々の超音波振動子にて発生した超音波振動が切断ブレードに安定に付与される。また、例えば、使用により刃先が摩耗した切断ブレードを回転軸の先端の側から取り外し、これを別の切断ブレードと簡単に交換することができる。
【００２３】
このように、本発明の切断装置は、使用する切断ブレードの厚みが薄い場合であってもブレードの撓みの発生を抑制し、その刃先に超音波振動を安定に且つ十分に付与するため、加工対象物を安定した高い精度で切断あるいは溝入れ、すなわち高い歩留まりで切断あるいは微細な幅で溝入れすることができ、またブレードを交換する際の作業性にも優れたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の切断装置を、添付の図面を用いて説明する。図２は、本発明の切断装置の構成例を示す正面図であり、そして図３は、図２に記入した切断線III−III線に沿って切断した切断装置３０の断面図である。
【００２５】
図２及び図３に示す切断装置３０は、軸受２１、軸受２１に回転可能に支持されている回転軸２２、回転軸２２の周囲に装着されている、中央に透孔を備える円盤状の切断ブレード２３、ブレード２３を挟んで対向配置された状態にて回転軸２２の周囲に装着されている、各々内側表面にブレード２３をその外縁近傍にて接触支持する円環状の突起２４を備える一対のフランジ２５ａ、２５ｂ、フランジ２５ａ、２５ｂの各々にブレード２３と同軸に配置され固定されている円環状の超音波振動子２６、軸受２１に固定されている電力供給ユニット２７ａと、回転軸２２に（上記フランジ２５ａを介して）固定されている電力受容ユニット２７ｂとからなるロータリートランス２７、電力供給ユニット２７ａに電気エネルギーを供給する電源２８、そして電力受容ユニット２７ｂから各々の超音波振動子２６に電気エネルギーを供給する手段（電気配線２９）などから構成されている。
【００２６】
円盤状の切断ブレード２３は、例えば、外径が１００ｍｍ、内径が４０ｍｍ、そして厚みが０．１ｍｍに設定される。
【００２７】
切断ブレード２３としては、丸鋸、あるいは円盤状の基板の表面に砥粒を固定した切断ブレードに代表される公知の切断ブレードを用いることができる。
【００２８】
上記の切断ブレードに用いる円盤状の基板は、例えば、アルミニウム、鉄、あるいはステンレススチールなどの金属材料から形成される。
【００２９】
砥粒としては、例えば、ダイヤモンド粒子、アルミナ粒子、シリカ粒子、酸化鉄粒子、あるいは酸化クロム粒子などが用いられる。通常、砥粒の平均粒径は０．１乃至１０μｍの範囲に設定される。
【００３０】
砥粒は、例えば、砥粒を含むメッキ浴にて円盤状の基板をメッキ処理することにより円盤状の基板の表面に固定される。砥粒は、樹脂バインダーを用いて円盤状の基板の表面に固定されていてもよい。
【００３１】
切断装置３０の回転軸２２の周囲には、切断ブレード２３を挟んで対向配置された状態にて一対のフランジ２５ａ、２５ｂが装着されている。一対のフランジ２５ａ、２５ｂの各々は、その内側表面にブレード２３をその外縁近傍にて接触支持する円環状の突起２４を備えている。この円環状の突起２４の幅は、例えば、５ｍｍに設定される。
【００３２】
切断装置３０のフランジ２５ａ、２５ｂの各々は、例えば、チタンから形成されている。各々のフランジの材料の例としては、上記のチタン、アルミニウム、鉄、あるいはステンレススチールなどの金属材料が挙げられる。
【００３３】
このように、切断装置３０においては、切断ブレード２３が、その外縁近傍にて各々のフランジが備える円環状の突起２４により支持されているため、使用するブレードの厚みが薄い場合であってもブレードの撓み（例、刃先が加工対象物に接触した際の撓み）の発生が抑制される。
【００３４】
切断装置３０のフランジ２５ａ、２５ｂの各々の内側表面には、円環状の超音波振動子２６が切断ブレード２３と同軸に配置され固定されている。各々の超音波振動子２６は、例えば、外径が７０ｍｍ、内径が５４ｍｍ、そして厚みが０．５ｍｍに設定される。
【００３５】
円環状の超音波振動子２６は、切断ブレード２３をその径方向に安定に超音波振動させるため、ブレード２３と同軸に配置された状態にて各々のフランジに固定される。この円環状の超音波振動子には、例えば、複数個の超音波振動子片を切断ブレードと同軸に円環状に並べて配置して構成されたものも含まれる。
【００３６】
超音波振動子２６としては、例えば、円環状の圧電体の両表面の各々に電極層が付設された構成の圧電振動子が用いられる。
【００３７】
圧電体の材料の代表例としては、ジルコン酸チタン酸鉛系の圧電セラミック材料が挙げられる。圧電体は、例えば、その厚み方向に分極処理される。切断装置３０の各々の超音波振動子２６として用いる圧電振動子の圧電体は、その厚み方向に且つブレード２３の側に向かう方向に分極処理されている。電極層の材料の例としては、銀やリン青銅などの金属材料が挙げられる。
【００３８】
各々の超音波振動子２６は、例えば、エポキシ樹脂を用いてフランジ２５ａ、２５ｂの各々の内側表面に固定される。また、例えば、切断ブレード２３に固定された各々の超音波振動子の表面に絶縁性の塗料を塗布するなどして、切断あるいは溝入れの際にブレード２３に冷却水や切削液を吹き付けた場合に、各々の超音波振動子の両表面に付設されている一対の電極層の電気的な短絡の発生を防止することもできる。
【００３９】
そして、超音波振動子の各々に（超音波振動子として用いる圧電振動子の各々の電極層に）、電源２８にて発生した電気エネルギー（例、交流電圧）を付与することにより超音波振動が発生する。各々の超音波振動子２６にて発生した超音波振動は、各々のフランジの円環状の突起２４を介して、この突起２４に支持されて撓みの発生が抑制されている切断ブレード２３の外縁（刃先）近傍に付与される。
【００４０】
このため、各々の超音波振動子２６に供給された電気エネルギーの大部分は、ブレードの撓み振動（切断あるいは溝入れの精度を低下させる超音波振動）の発生には利用されずに、ブレード２３の刃先を径方向に振動させる超音波振動の発生に有効に利用される。そして、各々の超音波振動子２６にて発生した超音波振動は、切断ブレード２３の外縁近傍に付与されるため、ブレード内部にて大きく減衰することなく刃先に到達する。このため、切断ブレード２３の刃先をブレードの径方向に十分に大きな振幅にて超音波振動させることができる。例えば、各々の超音波振動子に振幅が１００Ｖ（ピークピーク値）の交流電圧を付与することにより、切断ブレード２３の刃先を２〜７μｍ程度の振幅にて超音波振動させることができる。
【００４１】
また、上記のように切断装置３０においては、切断ブレード２３に各々のフランジの円環状の突起２４を介して超音波振動が付与されるため、切断ブレード２３として汎用の切断ブレード（超音波振動子が固定されていないもの）を用いることができる。
【００４２】
切断装置３０のロータリートランス２７は、加工対象物を切断あるいは溝入れする際に切断ブレード２３を支持しながら回転する一対のフランジ２５ａ、２５ｂの各々に固定されている超音波振動子２６に、電源２８の電気エネルギーを供給するために用いられている。ロータリートランス２７は、電力供給ユニット２７ａと電力受容ユニット２７ｂとが互いに僅かに間隔をあけて近接配置された構成を有している。この電力供給ユニット２７ａ及び電力受容ユニット２７ｂは、それぞれ円環状の形状に設定されている。
【００４３】
電力供給ユニット２７ａは、円環状のステータコア３１ａ及びステータコイル３２ａから構成され、そして電力受容ユニット２７ｂは、円環状のロータコア３１ｂ及びロータコイル３２ｂから構成されている。そしてステータコア３１ａ及びロータコア３１ｂの各々は、例えば、フェライトなどの磁性材料から形成され、その周方向に沿って円環状の溝が形成されている。ステータコイル３２ａ及びロータコイル３２ｂの各々は、ステータコア３１ａ及びロータコア３１ｂの各々に形成された円環状の溝の長さ方向（周方向）に沿って導線がコイル状に巻かれた構成を有している。
【００４４】
この電力供給ユニット２７ａのステータコイル３２ａには、電源２８が電気的に接続され、そして電力受容ユニット２７ｂのロータコイル３２ｂには、電気配線２９を介して各々の超音波振動子２６が電気的に接続される。電気配線２９は、電力受容ユニット２７ｂから各々の超音波振動子２６に電気エネルギーを供給する手段として用いられている。電気エネルギーを供給する手段としては、上記の電気配線に加えて、更に電気部品（例、抵抗、キャパシタンス、インダクタンス及びトランスなど）を含むものを用いてもよいし、上記の電気配線に代えて、フレキシブル配線板を用いてもよい。
【００４５】
そして、ロータリートランス２７のステータコイル３２ａに、電源２８にて発生した電気エネルギーを供給することにより、ステータコイル３２ａとロータコイル３２ｂとが互いに磁気的に結合される。このため、上記のステータコイル３２ａに供給された電気エネルギーは、ロータコイル３２ｂ（すなわち電力受容ユニット２７ｂ）がその周方向に回転している場合であってもロータコイル３２ｂに伝達する。従って、電源２８にて発生した電気エネルギーを、切断や溝入れの際にフランジ２５ａ、２５ｂと共に回転する各々の超音波振動子２６に付与することができる。
【００４６】
図３に示すように、本発明の切断装置３０においては、ロータリートランス２７の電力供給ユニット２７ａが（支持具４１を介して）軸受２１に固定され、そして電力受容ユニット２７ｂが（フランジ２５ａを介して）回転軸２２に固定されている（すなわち、ロータリートランス２７が切断ブレード２３の軸受２１の側に固定されている）。
【００４７】
従って、ブレード２３と加工対象物とが接触した際に回転軸２２に僅かに撓みを生じた場合であっても、この撓みによって電力受容ユニット２７ｂの位置が（図１の切断装置１０のように、電力供給ユニットが回転軸の先端に固定されている場合と比較して）変動し難い、すなわちロータリートランス２７の電力供給ユニット２７ａと電力受容ユニット２７ｂとの相対的な位置関係に変動を生じ難いため、電源２８にて発生した電気エネルギーが、各々の超音波振動子２６に安定に供給される。このため、各々の超音波振動子２６にて発生した超音波振動が切断ブレード２３に安定に付与される。
【００４８】
また、本発明の切断装置３０を用いて、切断ブレード２３を加工対象物に対して上下左右に移動させて加工を行なう場合にも、ロータリートランス２７は切断ブレード２３と共に移動するため（ロータリートランス２７の電力供給ユニット２７ａと電力受容ユニット２７ｂとの相対的な位置関係が変動しないため）、電源２８にて発生した電気エネルギーは、各々の超音波振動子２６に安定に供給される。
【００４９】
そして、本発明の切断装置３０は、ロータリートランス２７が切断ブレード２３の軸受２１の側に配置されているため、ブレード２３を回転軸２２の先端の側から容易に取り外すことができる。このため、本発明の切断装置３０は、例えば、切断ブレード２３の刃先が使用により摩耗した際に、これを別の切断ブレードに交換する際の作業性に優れたものである。
【００５０】
なお、本発明の切断装置において、ロータリートランスの電力供給ユニットは、軸受に直接的あるいは間接的に固定することができる。この間接的な固定には、軸受が回転軸を駆動する回転駆動装置に内蔵されている場合に、電力供給ユニットを回転駆動装置あるいはそのカバーに直接もしくは支持具を介して間接的に固定することも含まれる。図２の切断装置３０の電力供給ユニット２７ａは、軸受２１に支持具４１を介して間接的に固定されている。
【００５１】
同様に、本発明の切断装置において、ロータリートランスの電力受容ユニットは、回転軸に直接的あるいは間接的に固定することができる。図３の切断装置３０の電力受容ユニット２７ｂは、回転軸２２にフランジ２５ａを介して間接的に固定されている。このように、電源受容ユニット２７ｂがフランジ２５ａを介して回転軸に固定されていると、電力受容ユニット２７ｂと、各々の超音波振動子２６とを、切断ブレード２３及びフランジ２５ａ、２５ｂを回転軸２２に装着する前に容易に電気的に接続することができる。なお、電気配線２９は、例えば、フランジ２５ａ、切断ブレード２３、およびフランジ２５ｂの各々に形成された透孔（図示は略する）内部に配設される。
【００５２】
また、本発明の切断装置は、ブレードの回転安定性にも優れている。図１の切断装置のように切断ブレードの表面に超音波振動子が固定されていると、このブレードを回転させた際に各々の振動子に接続された電気配線が遠心力を受けてブレードに不要な力を付与するためにブレードの回転が不安定となり易い。ブレードの回転が不安定になると、加工対象物を切断あるいは溝入れする精度が低下したり、加工速度が変動したりするなどの問題を生じ易い。
【００５３】
図３の切断装置３０は、例えば、次の手順により組み立てることができる。先ず、回転軸２２を支持している軸受２１に、支持具４１、そしてロータリートランスの電力供給ユニット２７ａを固定して、そのステータコイル３２ａに電源２８を電気的に接続する。
【００５４】
次に、フランジ２５ａ、２５ｂの各々の内側表面に、円環状の超音波振動子２６を、例えばエポキシ樹脂を用いて固定する。このフランジ２５ａの一方の端部の側にロータリートランスの電力受容ユニット２７ｂを取り付け、他方の端部の側から円盤状の切断ブレード２３とフランジ２５ｂとを嵌め合わせる。そして電力受容ユニット２７ｂと各々の超音波振動子２６とを電気配線２９によって電気的に接続した後、フランジ２５ａ、ブレード２３、およびフランジ２５ｂをナット４２により互いに締め付け固定する。なお、ブレード２３に超音波振動を効率良く伝えるため、各々のフランジの円環状の突起２４の切断ブレード２３に接触する表面に、予めグリースなどの接触媒質を塗布しておくことも好ましい。
【００５５】
そして、ナット４２により締め付け固定されたフランジ２５ａ、切断ブレード２３、およびフランジ２５ｂを回転軸２２の周囲に装着し、そしてボルト４３によって仮固定することにより、切断装置３０を組み立てることができる。
【００５６】
図４は、本発明の切断装置の別の構成例を示す断面図である。図４の切断装置４０の構成は、ロータリートランス２７の電力供給ユニット２７ａと電力受容ユニット２７ｂとが、回転軸２２の軸方向に対向配置されていること以外は図３に示す切断装置３０と同様である。図４に示すようにロータリートランス２７を配置すると、電力供給ユニット２７ａ及び電力受容ユニット２７ｂとの相対的な位置関係を装置の外部から確認し易い利点がある。
【００５７】
図５は、本発明の切断装置の更に別の構成例を示す断面図である。図５の切断装置５０においては、フランジ２５ａ、２５ｂの各々の外側表面及び内側表面に、円環状の超音波振動子２６が固定されている。これにより、各々のフランジの円環状の突起２４を介して、より大きな振幅で振動する超音波振動を切断ブレード２３に付与することができるようになる。
【００５８】
また、図５に示すように、切断装置５０のロータリートランス２７の電力受容ユニット２７ｂが回転軸２２に直接固定されていると、電力受容ユニット２７ｂと各々の超音波振動子２６との電気的な接続を、切断ブレード２３及びフランジ２５ａ、２５ｂの各々を回転軸２２の周囲に装着した後に行なう必要はあるが、電力供給ユニット２７ａと電力受容ユニット２７ｂとの相対位置に変動を生じ難く、各々の超音波振動子に極めて安定に電気エネルギーを供給できる。
【００５９】
なお、図５に示すように、切断ブレード２３やフランジ２５ａ、２５ｂは、例えば、スリーブ４４を介して回転軸２２の周囲に装着されていてもよい。フランジ２５ａ、切断ブレード２３、そしてフランジ２５ｂは、スリーブ４４の両端の各々に取り付けられているナット４５ａ、４５ｂによって互いに締め付け固定されている。
【００６０】
図６は、本発明の切断装置の更に別の構成例を示す断面図である。図６に示すように、切断装置６０のフランジ２５ａ、２５ｂの各々の外側表面にのみ円環状の超音波振動子２６が固定されていてもよい。なお、円環状の超音波振動子は、各々のフランジの外縁の端面に固定することもできる。
【００６１】
図７は、本発明の切断装置の更に別の構成例を示す断面図である。図７の切断装置７０の構成は、円環状の超音波振動子２６が、各々のフランジの突起２４の内部に収容され、突起２４の内部の切断ブレード２３の側の表面に固定されていること以外は図４の切断装置４０と同様である。各々の超音波振動子２６が円環状の突起２４の内部のブレード２３の側の表面に固定されていると、各々の超音波振動子２６にて発生した超音波振動を切断ブレード２３に最も効率良く付与することができる。
【００６２】
図８は、本発明の切断装置のさらに別の構成例を示す断面図である。図８の切断装置８０の構成は、回転軸２２にその長さ方向に沿って複数個（合計で六個）の切断ブレード２３が装着されていること以外は図５に示す切断装置５０と同様である。フランジ２５ａ、２５ｂ、２５ｃは、各々その外側表面及び内側表面に円環状の超音波振動子２６が固定されており、各々の切断ブレード２３をその外縁近傍にて支持している。
【００６３】
切断装置８０は、加工対象物を複数個に同時に切断したり、あるいは加工対象物に互いに平行な複数本の溝を形成したりする際に有利に用いることができる。例えば、シリコンウエハを短時間で切断して、多数のシリコンチップを高い歩留まりで生産することができる。
【００６４】
図９は、本発明の切断装置に用いる円環状の超音波振動子の別の構成例を示す正面図である。図９に示す円環状の超音波振動子９６は、円環状の圧電体、この圧電体の表面（図の手前側の面）に付設された円環状の電極層９２、そして裏面（図の奥側の面）に付設された円環状の電極層から構成されている。
【００６５】
そして、円環状の超音波振動子９６は、その円環状の圧電体が、円周方向に沿って交互に並ぶ、図の紙面に垂直且つ手前側の方向に分極処理された圧電体部分９１ａと、図の紙面に垂直且つ奥側の方向に分極処理された圧電体部分９１ｂとから構成されている。
【００６６】
超音波振動子９６は、その表面の円環状の電極９２と、裏面の円環状の電極との間に交流電圧が印加されると、例えば、図９に二点鎖線で示すように圧電体部分９１ａの外縁端部が外側に、そして圧電体部分９１ｂの外縁端部が内側に変位し、次いで各々の圧電体部分が前記とは逆側に変位することを繰り返しながら超音波振動する。このような超音波振動が切断ブレードに付与されると、加工対象物と切断ブレードとの接触面積が小さくなり摩擦熱の発生が抑制されるため、加工対象物の熱膨張による変形を生じ難くなる。このため、加工対象物を切断あるいは溝入れする精度が向上する。
【００６７】
図１０は、本発明の切断装置に用いる円環状の超音波振動子の別の構成例を示す正面図である。図１０に示す円環状の超音波振動子１０６は、その全体が厚み方向に均一に分極処理されている円環状の圧電体９１と、その表面（図の手前側の面）及び裏面（図の奥側の面）の各々に付設された電極層から構成されている。
【００６８】
そして、円環状の超音波振動子１０６においては、圧電体９１の各々の面の電極層が、円周方向に沿って合計で八個の電極片に分割されている。この超音波振動子１０６の電極片９２ａとその裏側の電極片とに、電極片９２ａを正極として交流電圧を印加し、そして電極片９２ｂとその裏側の電極片とに、電極片９２ｂを負極として交流電圧を印加することにより、超音波振動子１０６を図９の超音波振動子９６の場合と同様に超音波振動させることができる。そして、この超音波振動が切断ブレードに付与されることにより、加工対象物を切断あるいは溝入れする精度が向上する。
【００６９】
なお、電極片９２ａとその裏側の電極片との間に印加する交流電圧、および電極片９２ｂとその裏側の電極片との間に印加する交流電圧の位相差を９０度に設定することにより、図１０に二点鎖線で示す変位が超音波振動子の外周方向に進行する超音波振動子の進行波を発生させることができる。超音波振動の進行波が切断ブレードに付与されると、切断ブレードが、高速（超音波振動の進行波がブレードの周方向に伝わる速度）で回転する鋸刃のように機能して、加工対象物を切断あるいは溝入れする速度が高くなる。
【００７０】
なお、例えば、図６の切断装置６０の各々の超音波振動子２６に代えて、図１０の円環状の超音波振動子１０６を取り付けて、各々の振動子１０６に上記のように互いの位相差が９０度に設定された交流電圧を付与するには、例えば、ロータリートランス２７の径方向の外側に更に別のロータリートランスを付設し、その電力供給ユニットに電源２８とは別の電源を電気的に接続し、そして一方の電源及びロータリートランスにより正弦波交流電圧を、そして他方の電源及びロータリートランスにより余弦波交流電圧を各々の超音波振動子１０６に供給すればよい。また、ロータリートランス２７を２チャンネル化（例、ロータリートランスの電力供給ユニット及び電力受容ユニットに互いに対向配置されたコイルの組を二組付設して、各組のコイルにて互いに独立に交流電圧を供給できるようにすること）して、一方のチャンネルにより正弦波交流電圧を、他方のチャンネルにより余弦波交流電圧を各々の超音波振動子１０６に供給してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】従来の切断装置の構成を示す部分断面図である。
【図２】本発明の切断装置の構成例を示す正面図である。
【図３】図２に記入した切断線III−III線に沿って切断した切断装置３０の断面図である。
【図４】本発明の切断装置の別の構成例を示す断面図である。
【図５】本発明の切断装置の更に別の構成例を示す断面図である。
【図６】本発明の切断装置の更に別の構成例を示す断面図である。
【図７】本発明の切断装置の更に別の構成例を示す断面図である。
【図８】本発明の切断装置の更に別の構成例を示す断面図である。
【図９】本発明の切断装置に用いる円環状の超音波振動子の別の構成例を示す正面図である。
【図１０】本発明の切断装置に用いる円環状の超音波振動子の更に別の構成例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０  切断装置
１１  回転駆動装置
１２  回転軸
１４  円盤状の切断ブレード
１５  円環状の超音波振動子
１６ａ  コイル
１６ｂ  コア
１７  ロータリートランス
１７ａ  電力供給ユニット
１７ｂ  電力受容ユニット
１８  電源
１９  支柱
３０、４０、５０、６０、７０、８０  切断装置
２１  軸受
２２  回転軸
２３  切断ブレード
２４  円環状の突起
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ  フランジ
２６  円環状の超音波振動子
２７  ロータリートランス
２７ａ  電力供給ユニット
２７ｂ  電力受容ユニット
２８  電源
２９  電気配線
３１ａ  ステータコア
３１ｂ  ロータコア
３２ａ  ステータコイル
３２ｂ  ロータコイル
４１  支持具
４２  ナット
４３  ボルト
４４  スリーブ
４５ａ、４５ｂ  ナット
９１  円環状の圧電体
９１ａ  図９の紙面に垂直且つ手前側の方向に分極処理されている圧電体部分
９１ｂ  図９の紙面に垂直且つ奥側の方向に分極処理されている圧電体部分
９２  円環状の電極層
９２ａ、９２ｂ  電極片
９６  円環状の超音波振動子
１０６  円環状の超音波振動子
【図１】
2007015099.tif 000003
【図２】
2007015099.tif 000004
【図３】
2007015099.tif 000005
【図４】
2007015099.tif 000006
【図５】
2007015099.tif 000007
【図６】
2007015099.tif 000008
【図７】
2007015099.tif 000009
【図８】
2007015099.tif 000010
【図９】
2007015099.tif 000011
【図１０】
2007015099.tif 000012