CN106944940A - 电沉积磨具的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供电沉积磨具的制造方法，在对蓝宝石基板那样的难切削材料进行加工的情况下也能够产生适当的自锐性。一种电沉积磨具(1)的制造方法，该电沉积磨具(1)的制造方法包含如下的工序：磨具部形成工序，在由包含铝在内的材料形成的环状的基台(4)上形成由多孔性构造的镀层和分散在镀层中的磨粒构成的磨具部(36)；基台去除工序，使药液作用于与磨具部重叠的基台的一部分而将基台的一部分去除；以及保护层形成工序，在磨具部形成工序之前，在基台的表面上形成保护层(16)，该保护层用于相对于通过了镀层的药液保护基台。

Description

电沉积磨具的制造方法
技术领域
本发明涉及电沉积磨具的制造方法，该电沉积磨具具有利用镀层固定了磨粒的磨具部。
背景技术
在以LED等为代表的光器件的制造中，多使用机械/热特性和化学稳定性优异的蓝宝石基板。对于构成光器件的形成有各种功能膜的蓝宝石基板，例如利用通过电沉积而形成的环状的刀具(电沉积磨具)进行切削，并分割成多个光器件(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2005-64230号公报
但是，在通过电沉积而形成的上述那样的刀具中，磨粒被由镍等构成的镀层较强地固定。因此，当对蓝宝石基板那样的难切削材料进行切削时，产生了如下的问题：很难产生旧的磨粒脱落而新的磨粒露出的所谓的自锐性，不能充分地发挥刀具的加工能力。
发明内容
本发明是鉴于该问题点而完成的，其目的在于提供电沉积磨具的制造方法，在对蓝宝石基板那样的难切削材料进行加工的情况下也能够产生适当的自锐性。
根据本发明的一个方式，提供一种电沉积磨具的制造方法，其特征在于，该电沉积磨具的制造方法具有如下的工序：磨具部形成工序，在由包含铝在内的材料形成的环状的基台上形成由多孔性构造的镀层和分散在该镀层中的磨粒构成的磨具部；基台去除工序，使药液作用于与该磨具部重叠的该基台的一部分而将该基台的一部分去除；以及保护层形成工序，在该磨具部形成工序之前，在该基台的表面上形成保护层，该保护层用于保护该基台不受通过了该镀层的该药液影响。
在本发明的一个方式中，优选在所述磨具部形成工序中，使所述基台和镍电极浸入到混入了用于使所述镀层成为多孔性构造的添加剂和所述磨粒的镍电镀浴槽中，而将该基台作为阴极并将该镍电极作为阳极而流过直流电流，由此形成与所述保护层重叠的所述磨具部。
并且，在本发明的一个方式中，优选该电沉积磨具的制造方法还具有如下的保护层去除工序：在所述基台去除工序之后，将所述保护层的一部分去除而使所述磨具部的被该保护层覆盖的区域露出。
并且，在本发明的一个方式中，优选在所述保护层形成工序中，由包含铜在内的材料形成所述保护层，在所述基台去除工序中，使用氢氧化钠溶液来作为所述药液而将所述基台的一部分去除，在所述保护层去除工序中，使硫酸铵溶液作用于被所述基台覆盖的所述保护层的一部分而将该保护层的一部分去除。
在本发明的一个方式的电沉积磨具的制造方法中，由于形成了使磨粒分散在具有多孔性构造的镀层中的磨具部，所以能够使镀层容易被适当地消耗，促进自锐性。也就是说，根据本发明的一个方式的电沉积磨具的制造方法，能够制造出在对蓝宝石基板那样的难切削材料进行加工的情况下也产生适当的自锐性的电沉积磨具。
并且，在本发明的一个方式的电沉积磨具的制造方法中，由于在形成磨具部之前，在基台的表面上形成保护层，该保护层用于保护基台不受通过了镀层的药液影响，所以在利用药液将与磨具部重叠的基台的一部分去除时，也不会因通过了镀层的药液而将除了与磨具部重叠的基台以外的一部分去除。
附图说明
图1是用于对保护层形成工序的概要进行说明的示意图。
图2的(A)是示意性地示出保护层形成工序后的基台的状态的剖视图，图2的(B)是对图2的(A)所示的基台的外周部分进行放大的剖视图。
图3是用于对磨具部形成工序的概要进行说明的示意图。
图4的(A)是示意性地示出磨具部形成工序后的基台的状态的剖视图，图4的(B)是对图4的(A)所示的基台的外周部分进行放大的剖视图。
图5的(A)是示意性地示出基台去除工序后的基台的状态的剖视图，图5的(B)是对图5的(A)所示的基台的外周部分进行放大的剖视图。
图6的(A)是示意性地示出保护层去除工序后的基台的状态的剖视图，图6的(B)是对图6的(A)所示的基台的外周部分进行放大的剖视图。
图7是示意性地示出已完成的电沉积磨具的立体图。
标号说明
2：电镀浴槽；4：基台；4a：掩模；6：铜电极；8：开关；10：直流电源；12：旋转驱动源；14：风扇；16：保护层(镀铜层)；22：电镀浴槽；26：镍电极；28：开关；30：直流电源；32：旋转驱动源；34：风扇；36：磨具部；1：电沉积磨具；A：铜电镀液；B：镍电镀液；C：添加剂。
具体实施方式
参照附图对本发明的一个方式的实施方式进行说明。本实施方式的电沉积磨具的制造方法包含保护层形成工序(参照图1、图2的(A)、图2的(B))、磨具部形成工序(参照图3、图4的(A)、图4的(B))、基台去除工序(参照图5的(A)、图5(B))以及保护层去除工序(参照图6的(A)、图6(B))。
在保护层形成工序中，在由包含铝在内的材料形成的环状的基台的表面上形成用于保护基台的保护层。在磨具部形成工序中，在与形成于基台的保护层重叠的位置处形成使磨粒分散在多孔性构造的镀层中的磨具部。
在基台去除工序中，利用药液将与磨具部重叠的基台的一部分去除。在保护层去除工序中，将保护层的一部分去除而使磨具部的被保护层覆盖的区域露出。以下，对本实施方式的电沉积磨具的制造方法进行详述。
首先，实施保护层形成工序，在由包含铝在内的材料形成的环状的基台上形成保护层。图1是用于对保护层形成工序的概要进行说明的示意图。另外，在本实施方式中，将通过电沉积而形成的镀铜层作为保护层来使用，但也可以利用对用于去除基台的药液具有耐受性的锡、锌、镍等材料来形成保护层。
在本实施方式的保护层形成工序中，首先，准备充满铜电镀液A的电镀浴槽2。作为铜电镀液A，例如，使用溶解了氰化铜、硝酸铜等包含铜(离子)在内的材料的电解液。不过，铜电镀液A的结构和使用量等能够任意设定。
接着，将基台4和铜电极6浸入到电镀浴槽2内的铜电镀液A中。基台4例如由铝等金属材料形成为圆盘状(圆环状)，在其表面上设置有与在之后的磨具部形成工序中形成的磨具部的形状对应的掩模4a。另外，在本实施方式中，如图1所示，使用使基台4的表面的一部分在外周部分中露出的掩模4a。
基台4经由开关8而与直流电源10的负极端子(负极)连接。另一方面，铜电极6与直流电源10的正极端子(正极)连接。但是，也可以在铜电极6与直流电源10之间配置开关8。
在将基台4和铜电极6浸入到电镀浴槽2内的铜电镀液A中之后，将基台4作为阴极并将铜电极6作为阳极而使直流电流流过铜电镀液A，在没有被掩模4a覆盖的基台4的表面上形成保护层(镀铜层)。
具体地说，如图1所示，一边利用电动机等旋转驱动源12使风扇14旋转而对铜电镀液A进行搅拌，一边使配置在基台4与直流电源10之间的开关8短路。由此，能够在未被掩模4a覆盖的基台4的表面上形成保护层(镀铜层)。
图2的(A)是示意性地示出保护层形成工序后的基台4的状态的剖视图，图2的(B)是对图2的(A)所示的基台4的外周部分进行放大的剖视图。如图2的(A)和图2的(B)所示，当在基台4的表面的一部分上形成有希望的厚度(具有代表性的是1μm～5μm、优选2μm～3μm)的保护层(镀铜层)16时，结束保护层形成工序。
在保护层形成工序之后，实施磨具部形成工序，与形成于基台4的表面的保护层16重叠而形成磨具部。图3是用于对磨具部形成工序的概要进行说明的示意图。在本实施方式的磨具部形成工序中，首先，如图3所示，准备充满了镍电镀液B的电镀浴槽22。
镍电镀液B是溶解了硫酸镍、硝酸镍等包含镍(离子)在内的材料的电解液，并混入有金刚石等磨粒。另外，在本实施方式中，使用6L包含硫酸镍270g/L、氯化镍45g/L、硼酸40g/L的镍电镀液B(瓦特浴)。不过，镍电镀液B的结构和使用量等能够任意设定。
如图3所示，向该镍电镀液B中进一步添加用于促进多孔质化的添加剂C。作为添加剂C，优选使用具有烷基、芳基、芳烷基等疏水性基的包含水溶性的铵化合物的添加剂。
作为烷基，例如，能够举出甲基、乙基、n-丙基、异丙基、n-丁基、异丁基、sec-丁基、tert-丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基等具有直链或支链的碳原子数为1～20的烷基。
作为芳基，例如，能够举出苯基、萘基等。并且，也可以在芳基中结合氟原子、氯原子等卤原子、甲基、乙基等烷基、三氟甲基等卤代烷基、甲氧基、乙氧基等烷氧基、苯等芳基等置换基。
作为芳烷基，例如，能够举出2-苯乙基、苄基、1-苯乙基、3-苯丙基、4-苯丁基等碳原子数为7～10的芳烷基等。也可以在芳烷基中结合与芳基同样的置换基。
作为铵化合物，能够举出十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、苯三甲基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵、苄基三丁基氯化铵、二十烷基二甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基氯化吡啶、苄基氯化吡啶这些溴化物、硫酸盐等。另外，可以将这些铵化合物单独使用，也可以混合2种以上来进行使用。
在本实施方式中，使用奥野制药工业株式会社制造的“多孔(top-porous)镍RSN”来作为添加剂C，向镍电镀液B添加该添加剂C而使其达到1mL/L以上10mL/L以下。
接着，将形成有掩模4a和保护层16的基台4和镍电极26浸入到电镀浴槽22内的镍电镀液B中。作为掩模4a，可以直接使用保护层形成工序中所使用的掩模4a。当然，也可以在保护层形成工序之后形成新的掩模。
基台4经由开关28而与直流电源30的负极端子(负极)连接。另一方面，镍电极26与直流电源30的正极端子(正极)连接。但是，也可以在镍电极26与直流电源30之间配置开关28。
在将基台4和镍电极26浸入到电镀浴槽22内的镍电镀液B中之后，将基台4作为阴极并将镍电极26作为阳极而使直流电流流过镍电镀液B，在未被掩模4a覆盖的区域(即，与铜镀层16重叠的区域)内使磨粒和镀层堆积而形成磨具部。
具体地说，如图3所示，一边利用电动机等旋转驱动源32使风扇34旋转而对镍电镀液B进行搅拌，一边使配置在基台4与直流电源30之间的开关28短路。由此，能够形成使磨粒大致均等地分散在多孔性构造的镍电镀层中的磨具部。
图4的(A)是示意性地示出磨具部形成工序后的基台4的状态的剖视图，图4的(B)是对图4的(A)所示的基台4的外周部分进行放大的剖视图。如图4的(A)和图4的(B)所示，当形成了重叠在保护层16上的希望的厚度的磨具部36时，磨具部形成工序结束。
在磨具部形成工序之后，实施基台去除工序，利用药液将重叠在磨具部36上的基台4的一部分去除。图5的(A)是示意性地示出基台去除工序后的基台4的状态的剖视图，图5的(B)是对图5的(A)所示的基台4的外周部分进行放大的剖视图。另外，如图5的(A)和图5的(B)所示，在实施基台去除工序之前，预先将磨具部形成工序中所使用的掩模4a去除。
在基台去除工序中，使药液(蚀刻用的药液)作用于基台4的外周部分，如图5的(A)和图5的(B)所示，将基台4的外周部分的一部分去除。作为药液，例如，能够使用溶解了铝的氢氧化钠溶液等。由此，由基台4覆盖的保护层16的一部分露出。
另外，在本实施方式中，由于在基台4与磨具部36之间设置有保护层16，所以即使上述的药液通过多孔性构造的镍电镀层(磨具部36)，基台4也不会因该通过的药液而被去除。也就是说，由于基台4的对磨具部36进行保持的部分不会被药液侵蚀，所以能够防止磨具部36的脱落等不良情况。
在基台去除工序之后，实施保护层去除工序，将保护层16的一部分去除而使磨具部36的被保护层16覆盖的区域露出。图6的(A)是示意性地示出保护层去除工序后的基台4的状态的剖视图，图6的(B)是对图6(A)所示的基台4的外周部分进行放大的剖视图。
在保护层去除工序中，例如，使药液(蚀刻用的药液)作用在经过基台去除工序而露出的保护层16上，如图6的(A)和图6的(B)所示，将保护层16的一部分去除。作为药液，例如，能够使用溶解了铜的硫酸铵溶液等。由此，被保护层16覆盖的磨具部36的一部分露出。
另外，在本实施方式的保护层去除工序中，虽然使药液进行作用而将保护层16去除，但也能够使用其他的方法将保护层16去除。例如，能够通过将磨具部36切入修整用的板等而以切除的方式将保护层16的一部分去除。
图7是示意性地示出已完成的电沉积磨具的立体图。通过上述的工序，完成在圆盘状的基台4的外周部分固定有圆环状的磨具部36的毂型的电沉积磨具1。
另外，本发明并不仅限于上述实施方式的记载，能够实施各种变更。例如，在上述实施方式中，使用向镍电镀液B中添加添加剂C的方法来形成使磨粒分散在多孔性构造的镍电镀层中的磨具部36，但也可以使用其他的方法来形成磨具部36。
并且，虽然在上述实施方式中，形成了与磨具部36的整体重叠的保护层16，但也可以例如在基台去除工序中被去除的基台4的一部分与磨具部36之间省略保护层16。这样，当不在基台去除工序中被去除的基台4的一部分与磨具部36之间形成保护层16的情况下，由于在基台去除工序之后不存在待去除的保护层16，所以能够省略保护层去除工序。
另外，本实施方式的构造、方法等能够在不脱离本发明的目的的范围内实施适当变更。

Claims (4)

1.一种电沉积磨具的制造方法，其特征在于，该电沉积磨具的制造方法具有如下的工序：
磨具部形成工序，在由包含铝在内的材料形成的环状的基台上形成由多孔性构造的镀层和分散在该镀层中的磨粒构成的磨具部；
基台去除工序，使药液作用于与该磨具部重叠的该基台的一部分而将该基台的一部分去除；以及
保护层形成工序，在该磨具部形成工序之前，在该基台的表面上形成保护层，该保护层用于保护该基台不受通过了该镀层的该药液影响。
2.根据权利要求1所述的电沉积磨具的制造方法，其特征在于，
在所述磨具部形成工序中，使所述基台和镍电极浸入到混入了用于使所述镀层成为多孔性构造的添加剂和所述磨粒的镍电镀浴槽中，将该基台作为阴极并将该镍电极作为阳极而流过直流电流，由此形成与所述保护层重叠的所述磨具部。
3.根据权利要求1或2所述的电沉积磨具的制造方法，其特征在于，
该电沉积磨具的制造方法还具有如下的保护层去除工序：在所述基台去除工序之后，将所述保护层的一部分去除而使所述磨具部的被该保护层覆盖的区域露出。
4.根据权利要求3所述的电沉积磨具的制造方法，其特征在于，
在所述保护层形成工序中，由包含铜在内的材料形成所述保护层，
在所述基台去除工序中，使用氢氧化钠溶液来作为所述药液而将所述基台的一部分去除，
在所述保护层去除工序中，使硫酸铵溶液作用于被所述基台覆盖的所述保护层的一部分而将该保护层的一部分去除。
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