ソリューション

超音波ダイシングアプリケーション

電子部品（セラミックス部品）や光部品（光学ディスク部品、光通信部品）に対応する新たなアプリケーションとして開発された超音波ダイシングは、今までブレードダイシングでは困難であったガラスやセラミックスなど、難削材の加工が可能になります。

従来の難削材加工時の問題点

ガラス、セラミックス、金属、樹脂といった難削材のブレードダイシングでは、以下のような様々な問題が発生しやすくなります。

目潰れ^*1、目詰まり^*2の発生により、加工負荷が上昇します。加工負荷が上昇^*3すると、チッピングやバリの増大、ブレード破損、異常磨耗、ワークの焼けなど、様々な不具合が発生します。

ブレード先端の砥粒が摩滅し、ブレード表面から砥粒の突出がなくなる事があります。このよう状態になると、ブレードは正常な加工ができなくなります。

ワークの切削屑やテープのりなどがブレード先端に付着し、砥粒の突出がなくなる事があります。目潰れと同様に、このような状態になるとブレードは正常な加工ができなくなります。

加工負荷は、細かい粒径を使用したり、送り速度を上げたりすることでも上昇します。加工負荷の上昇は、スピンドル電流値の上昇で確認できます。

使用可能なブレードのバリエーションが限定されます。ボンドの選定では、目潰れ、目詰まり防止のために適度な消耗をさせる必要があることから、レジンボンド以外の使用が困難です。また砥粒径の選定においても、#320～#600程度の比較的大きな粒径を使う必要があります。

上述のような難削材加工におけるブレードダイシングの問題点の解決策の一つとして開発されたのが、超音波ダイシングです。

超音波ダイシング加工原理

超音波ダイシングでは、スピンドル後方に装着した超音波振動子の前後振動を、スピンドルシャフト及びブレードの基台を介してブレード半径方向に膨らむ運動に変換します。この振動変換方式により、超音波加工における理想的な振動方向を得ることができます。(図１)

図1 超音波振動の発生メカニズム

超音波振動により、ダイシングブレードが半径方向に瞬間的に伸縮することで、極めて短時間の間に、砥粒がワークと大きな加速度で衝突を繰り返します。(図2) その結果、微細な破砕層をワークに発生させながら加工するため、加工負荷を大幅に低減できます。(図3) また、この振動により、ブレードとワークの間に隙間が生まれることから、砥粒の冷却状況が大きく改善され、目詰まり･目潰れ防止による加工品質やライフの向上につながります。(図4)

図2 超音波ダイシング加工メカニズム

[加工条件]
ワーク:
ソーダガラス 1mm厚
スピンドル回転数: 12000rpm
切り込み量: 0.5mm

図3 ソーダガラス加工時のスピンドル電流値比較

超音波OFF

ブレード先端が磨かれて、砥粒の突出が無くなり、目潰れが発生しています。

超音波ON

超音波ONでは砥粒の突出が維持されています。

石英加工時の超音波ON/OFF比較写真

図4 目潰れ防止効果

超音波ダイシングのメリット

この加工負荷を下げ、砥粒の冷却状況を改善させる効果により、様々なメリットが得られます。

ガラス、石英、セラミックスなどの硬脆性材料でも、従来はブレード破損などで使用できなかった、電鋳ボンドの#2000程度の細粒径ブレードが使用できるようになります。その結果、加工品質を大きく改善することができます。また、従来と同等の粒径で加工しても、加工負荷が下がることから、大幅な送り速度の向上が期待できます。(図5、6)