FR3037268B1 - Meule abrasive - Google Patents

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Abstract

La présente invention se rapporte à une meule abrasive qui comprend des grains abrasifs de diamant et un composé de bore et qui est destinée à meuler une pièce, dans laquelle le diamètre moyen de particule X des grains abrasifs de diamant est dans la plage de 3 µm ≤ X ≤ 10 µm, et le rapport de diamètre moyen de particule Z du composé de bore sur les grains abrasifs de diamant est de 0,8 ≤ Z ≤ 3,0. De préférence, la pièce est une rondelle de SiC, et le rapport de diamètre moyen de particule Z est dans la plage de 1,2 ≤ Z ≤ 2,0.

Description

La présente invention se rapporte à une meule abrasive destinée à meuler une pièce.
Afin de meuler des substrats utilisés pour la production de semi-conducteur, des meules abrasives basées sur l'addition d'un composé de bore sont utilisées (voir, par exemple, le brevet japonais soumis à l'inspection publique n° 2012-056013). Le composé de bore a une capacité de lubrification solide et a, par conséquent, un effet de suppression de la génération de chaleur au niveau d'un point de traitement et de la consommation de la meule qui apparaissent toutes les deux pendant le meulage.
La meule abrasive exposée dans le brevet japonais soumis à l'inspection publique n° 2012-056013, cependant, a comme problème que, dans le cas du meulage d'un substrat dur (par exemple un substrat de SiC) , une charge de traitement sur la meule est élevée, de sorte que la quantité de consommation de la meule est élevée et la fréquence de remplacement de la meule est grande. De plus, dans le cas du meulage d'un matériau qui est d'une faible conductivité thermique tel que le verre, il est impossible d'augmenter la vitesse de traitement, du fait de la nécessité d'empêcher une accumulation de chaleur générée à cause du traitement. En raison de ce problème, il est nécessaire qu'une meule abrasive ait une productivité améliorée tout en maintenant de bonnes caractéristiques de traitement pour une pièce.
Par conséquent, c'est un but de la présente invention de procurer une meule abrasive avec laquelle au moins une d'une réduction de charge de traitement et d'une prolongation de durée de vie peut être obtenue.
Selon un aspect de la présente invention, on prévoit une meule abrasive destinée à meuler une pièce, la meule abrasive comprenant des grains abrasifs de diamant et un composé de bore dans un rapport de volume prédéterminé, le diamètre moyen de particule X des grains abrasifs de diamant étant dans la plage de 3 μπι < X < 10 μτη, et le rapport de diamètre moyen de particule Z du composé de bore sur les grains abrasifs de diamant étant dans la plage de 0,8 < Z < 3,0.
De préférence, la pièce en tant qu'objet de meulage par la meule abrasive est une rondelle de Sic, et le rapport de diamètre moyen de particule Z est dans la plage de 1,2 Z d 2,0.
Avec la meule abrasive selon la présente invention, il est possible, tout en améliorant la qualité du traitement en commandant le rapport du diamètre de particule d'un composé de bore sur le diamètre de particule des grains abrasifs de diamant (rapport de diamètre de particule), d'obtenir un abaissement de la charge de traitement sur la meule abrasive, une amélioration des propriétés de rayonnement thermique, et une prolongation de la durée de vie (une réduction de quantité de consommation) de la meule abrasive.
Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus ainsi que d'autres de la présente invention et la manière de les réaliser deviendront plus évidents, et l'invention elle-même sera mieux comprise à partir d'une étude de la description suivante en se référant aux dessins annexés montrant une forme de réalisation préférée de l'invention.
La figure 1 illustre un exemple de configuration d'un appareil de meulage auquel une meule abrasive selon une forme de réalisation de la présente invention a été appliquée ;
La figure 2 est un tableau représentant le taux de consommation (%) d'une meule abrasive pour un meulage de dégrossissage reporté en fonction du diamètre moyen de particule d'un composé de bore ; et
La figure 3 est un tableau représentant une charge de meulage maximum d'une meule abrasive pour un meulage de dégrossissage reportée en fonction du diamètre moyen de particule du composé de bore.
Une forme de réalisation pour la mise en œuvre de la présente invention va être décrite en détail ci-dessous en se référant aux dessins. La présente invention ne doit pas être limitée à ou par le contenu de la description suivante de la forme de réalisation. De plus, les composants décrits ci-dessous comprennent ceux qui peuvent être envisagés par un homme du métier et ceux qui sont sensiblement équivalents à ceux décrits. En outre, les configurations suivantes peuvent être combinées au besoin. Par ailleurs, une omission, un remplacement ou une modification des configurations peuvent être réalisés sans sortir de la portée de la présente invention.
[Mode de réalisation]
La figure 1 illustre un exemple de configuration d'un appareil de meulage auquel une meule abrasive selon une forme de réalisation de la présente invention a été appliquée. Il est à noter qu'une direction d'axe X dans la figure est une direction de largeur de l'appareil de meulage 10, une direction d'axe Y est une direction de profondeur de l'appareil de meulage 10, et une direction d'axe Z est la direction verticale.
Comme cela est représenté dans la figure 1, l'appareil de meulage 10 comprend : une première cassette 11 et une deuxième cassette 12 dans chacune desquelles est reçue une pluralité de rondelles W en tant que pièces ; des moyens de transport d'entrée/transport de sortie communs 13 servant à la fois de moyens de transport de sortie destinés à sortir la rondelle W de la première cassette 11 et de moyens de transport d'entrée destinés à transporter la rondelle meulée W dans la deuxième cassette 12 ; des moyens de positionnement 14 destinés à positionner le centre de la rondelle W ; des moyens de transport 15 et 16 destinés à transporter la rondelle W ; trois tables de serrage 17 à 19 destinées à maintenir par aspiration la rondelle W ; une table tournante 20 qui tourne avec les tables de serrage 17 à 19 montées dessus d'une manière rotative ; des moyens de meulage 30 et 40 en tant que moyens de traitement destinés à appliquer un traitement de meulage sur la rondelle W maintenue sur chacune des tables de serrage 17 à 19 ; des moyens de nettoyage 51 destinés à nettoyer la rondelle meulée W ; et des moyens de nettoyage 52 destinés à nettoyer les tables de serrage 17 à 19 après le meulage.
Dans l'appareil de meulage 10, la rondelle W logée dans la première cassette 11 est délivrée par une opération de transport de sortie des moyens de transport d'entrée/transport de sortie 13 jusqu'aux moyens de positionnement 14, où un positionnement central est réalisé, après quoi la rondelle W est transportée et montée sur une des tables de serrage 17 à 19, dans cette figure la table de serrage 17, par les moyens de transport 15. Les trois tables de serrage 17 à 19 dans cette forme de réalisation sont disposées à intervalles réguliers le long de la direction circonférentielle de la table tournante 20, peuvent tourner individuellement, et sont déplacées sur un plan X-Y lorsque la table tournante 20 tourne. Les tables de serrage 17 à 19, avec la rondelle W maintenue par aspiration dessus, sont positionnées chacune directement sous les moyens de meulage 30 par rotation d'un angle prédéterminé, par exemple 120 degrés dans le sens contraire des aiguilles d'une montre.
Les moyens de meulage 30 sont pour un meulage de dégrossissage de la rondelle W maintenue sur chacune des tables de serrage 17 à 19, et sont prévus sur une partie de paroi 22 disposée verticalement au niveau d'une partie d'extrémité d'une base 21 dans la direction d'axe Y. Les moyens de meulage 30 sont supportés par une partie de support 33 qui est guidée par une paire de rails de guidage 31 disposée sur la partie de paroi 22 le long de la direction d'axe Z et qui est déplacée vers le haut et vers le bas par l'entraînement d'un moteur 32. Les moyens de meulage 30 sont déplacés vers le haut ou vers le bas lorsque la partie de support 33 est déplacée vers le haut ou vers le bas. Les moyens de meulage 30 comprennent : un moteur 34 destiné à entraîner en rotation un axe 34a supporté d'une manière rotative ; et une meule de travail 36 qui est montée sur un bout de l'axe 34a par l'intermédiaire d'un support de meule 35 et qui meule le côté arrière de la rondelle W. La meule de travail 36 est pourvue de meules 37 pour un meulage de dégrossissage qui sont fixées fermement sur sa surface inférieure selon un motif annulaire circulaire. Il est à noter que le meulage de dégrossissage est le meulage de la rondelle W à une épaisseur souhaitée.
Le meulage de dégrossissage est réalisé comme suit. La meule de travail 36 est entraînée en rotation par la rotation de l'axe 34a par le moteur 34 et est soumise à une avance de meulage vers le bas dans la direction d'axe Z, pour amener les meules rotatives 37 en contact avec le côté arrière de la rondelle W, qui est maintenue sur la table de serrage 17 et positionnée directement sous les moyens de meulage 30, de sorte que le côté arrière de la rondelle W soit meulé. Ici, quand le meulage de dégrossissage de la rondelle W maintenue par la table de serrage 17 est terminé, la table tournante 20 est entraînée en rotation dans le sens contraire des aiguilles d'une montre d'un angle prédéterminé, de sorte que la rondelle W qui a été dégrossie par meulage est positionnée directement sous les moyens de meulage 40.
Les moyens de meulage 40 sont pour le meulage de finition de la rondelle W maintenue sur chacune des tables de serrage 17 à 19, et sont supportés par une partie de support 43 qui est guidée par une paire de rails de guidage 41 disposée sur la partie de paroi 22 dans la direction d'axe Z et qui est déplacée vers le haut et vers le bas par l'entraînement d'un moteur 42. Les moyens de meulage 40 sont déplacés vers le haut ou vers le bas dans la direction d'axe Z lorsque la partie de support 43 est déplacée vers le haut ou vers le bas. Les moyens de meulage 40 comprennent : un moteur 44 destiné à faire tourner un axe 44a supporté d'une manière rotative ; et une meule de travail 46 qui est montée sur un bout de l'axe 44a par l'intermédiaire d'un support de meule 35 et qui meule le côté arrière de la rondelle W. La meule de travail 46 est pourvue de meules 47 pour le meulage de finition qui sont fixées fermement sur sa surface arrière selon un motif annulaire circulaire. En d'autres termes, les moyens de meulage 40 sont les mêmes que les moyens de meulage 30 dans la configuration principale, et sont différents des moyens de meulage 30 seulement dans le type de meules 37 et 47. Il est à noter que le meulage de finition est pour amincir la rondelle W à une épaisseur souhaitée et enlever les marques de meulage produites sur le côté arrière de la rondelle W par le meulage de dégrossissage.
Le meulage de finition est réalisé comme suit. La meule de travail 46 est entraînée en rotation par la rotation de l'axe 44a par le moteur 44 et est soumise à une avance de meulage vers le bas dans la direction d'axe Z, pour amener les meules rotatives 47 en contact avec le côté arrière de la rondelle W, qui est maintenue sur la table de serrage 17 et positionnée directement sous les moyens de meulage 40, de sorte que le côté arrière de la rondelle W est meulé. Ici, quand le meulage de finition de la rondelle W maintenue sur la table de serrage 17 est terminé, la table tournante 20 est entraînée en rotation dans le sens contraire des aiguilles d'une montre d'un angle prédéterminé, pour être ramenée dans une position initiale représentée dans la figure 1. Dans cette position, la rondelle W dont le côté arrière a subi un meulage de finition est transportée par les moyens de transport 16 jusqu'aux moyens de nettoyage 51, où des débris de meulage sont enlevés par le nettoyage, après quoi la rondelle W est transportée dans la deuxième cassette 12 par une opération de transport des moyens de transport d'entrée/transport de sortie 13. Il est à noter que les moyens de nettoyage 52 nettoient la table de serrage 17 de laquelle la rondelle meulée finie W a été sortie par les moyens de transport 16 et qui est dans un état vide. Il est à noter que l'évacuation des débris de meulage et le meulage de finition pour les rondelles W maintenues sur les autres tables de serrage 18 et 19 et le transport d'entrée/transport de sortie des rondelles W depuis/vers les tables de serrage 18 et 19 sont réalisés d'une manière similaire en fonction de la position de rotation de la table tournante 20.
De préférence, la rondelle W devant être meulée par la meule selon la présente forme de réalisation est une rondelle de Sic (carbure de silicium) comprenant du Sic. Une rondelle de SiC est plus dure qu'une rondelle comprenant du silicium.
Ici, les meules 37 et 47 destinées à appliquer respectivement un meulage de dégrossissage et un meulage de finition sur la rondelle W qui est une rondelle de SiC sont configurées chacune en liant ensemble des grains abrasifs de diamant et un composé de bore par un liant. Les grains abrasifs de diamant sont des grains abrasifs d'au moins un du diamant naturel, du diamant synthétique et du diamant synthétique revêtu de métal. Par ailleurs, le composé de bore est au moins un du B4C (carbure de bore) , du BCN (nitrure de bore cubique) et du HBN (nitrure de bore hexagonal). Les meules abrasives 37 et 47 sont configurées chacune en malaxant les grains abrasifs de diamant et le composé de bore en utilisant un d'un liant vitrifié, d'un liant de résine et un liant en métal, et en fixant le mélange malaxé par frittage ou plaquage de nickel. De préférence, le rapport de volume (prédéterminé) des grains abrasifs de diamant et du composé de bore est dans la plage de 1:1 à 1:3.
En supposant que le diamètre moyen de particule du composé de bore est Y [pm] et le diamètre moyen de particule des grains abrasifs de diamant est X [pm], alors le rapport de diamètre moyen de particule Z (= Y/X) du composé de bore sur les grains abrasifs de diamant dans la meule abrasive 37 est dans la plage de 0,8 Z T 3,0. Ici, le rapport de diamètre moyen de particule Z est établi pour ne pas être inférieur à 0,8 du fait que, s'il est inférieur à 0,8, la fonction ou le rôle du composé de bore comme matériau structurel (charge) qui fragilise la meule abrasive 37 augmente. D'autre part, le rapport moyen de diamètre de particule est établi pour ne pas être supérieur à 3,0 du fait que, s'il dépasse 3,0, les grains abrasifs de diamant qui sont les grains abrasifs principaux ont une fonction ou un rôle comme matériau structurel plus grand qu'une fonction ou un rôle de grains abrasifs, et par conséquent contribuent moins au meulage. Par ailleurs, le diamètre moyen de particule X des grains abrasifs de diamant est dans la plage de 3 pm < X 10 pm. Ici, le diamètre moyen de particule X des grains abrasifs de diamant est établi pour ne pas être supérieur à 10 pm du fait qu'il s'avère approprié que les grains abrasifs de diamant aient un diamètre moyen de particule X de pas plus de 10 pm pour être utilisés pour le meulage de la rondelle W qui est une rondelle de Sic plus dure qu'une rondelle de silicium formée avec des dispositifs électroniques.
Dans cette forme de réalisation, le diamètre moyen de particule X des grains abrasifs de diamant dans la meule abrasive 37 pour le meulage de dégrossissage de la rondelle W qui est une rondelle de Sic est de préférence dans la plage de 3 pm X 10 pm. Si des grains abrasifs de diamant ayant un diamètre moyen de particule X inférieur à 3 pm sont utilisés pour la meule abrasive 37 pour le meulage de dégrossissage, le temps requis pour le meulage de dégrossissage devient plus long et la meule abrasive 37 devient plus cassante. Le diamètre moyen de particule X des grains abrasifs de diamant dans la meule abrasive 47 pour le meulage de finition de la rondelle W qui est une rondelle de Sic est de préférence plus petit que le diamètre moyen de particule de la meule abrasive 37 pour le meulage de dégrossissage, et est dans la plage de, par exemple, 0,5 pm X < 1 pm.
Comme cela a été mentionné ci-dessus, lorsque le rapport de diamètre moyen de particule Z du composé de bore sur les grains abrasifs de diamant est dans la plage de 0,8 < Z 3,0 et le diamètre moyen de particule X des grains abrasifs de diamant est dans la plage de 3 pm X 10 pm, la propriété caractéristique de capacité de lubrification solide du composé de bore se manifeste effectivement, de sorte que la charge de traitement sur la meule abrasive 37 peut être abaissée, au moment du meulage de la rondelle W. Par conséquent, avec la charge de traitement sur la meule abrasive 37 ainsi réduite, la quantité de consommation de la meule abrasive 37 au moment du meulage d'une unique feuille de rondelle W par la meule abrasive 37 peut être réduite, avec pour résultat une durée de vie prolongée de la meule abrasive 37. De plus, la génération de chaleur à un point de traitement au moment du meulage de la pièce par la meule abrasive 37 peut être supprimée, de telle sorte que la vitesse de meulage peut être augmentée, ce qui conduit à une productivité améliorée. Par conséquent, le degré de consommation de la meule abrasive 37 dans l'appareil de meulage 10 est ramené à un faible niveau, la fréquence de remplacement des meules peut être abaissée, et la productivité du processus de meulage complet de l'appareil de meulage 10 peut être augmentée. Puisque la meule abrasive 37 a un rapport de diamètre moyen de particule Z dans la plage de 0,8 Z 3,0, au moins une d'une réduction de charge de traitement et d'une prolongation de durée de vie peut être réalisée.
De plus, dans cette forme de réalisation, il est préférable que la meule abrasive 37 pour le meulage de dégrossissage de la rondelle W qui est une rondelle de SiC ait un rapport de diamètre moyen de particule Z dans la plage de 1,2 Z ù 3,0. Dans ce cas, en ce qui concerne la meule abrasive 37, la consommation pendant le meulage peut être supprimée, et une durée de vie prolongée peut être obtenue.
Par ailleurs, dans cette forme de réalisation, il est préférable que la meule abrasive 37 pour le meulage de dégrossissage de la rondelle W qui est une rondelle de SiC ait un rapport de diamètre moyen de particule Z dans la plage de 0,8 Z ^2,0. Dans ce cas, en ce qui concerne la meule abrasive 37, une réduction de charge de traitement peut être obtenue.
En outre, dans cette forme de réalisation, il est encore préférable que la meule abrasive 37 pour le meulage de dégrossissage de la rondelle W qui est une rondelle de SiC ait un rapport de diamètre moyen de particule Z dans la plage de 1,2 Z 2,0. Dans ce cas, en ce qui concerne la meule abrasive 37, une réduction de charge de traitement et une prolongation de durée de vie peuvent être obtenues.
Ensuite, les présents inventeurs, pour confirmer l'effet de la présente invention, ont fabriqué des meules abrasives 37 pour un meulage de dégrossissage qui avaient différents diamètres moyens de particules de composé de bore, et le taux de consommation des meules abrasives 37 et la charge de meulage maximum pendant le meulage de dégrossissage de la rondelle W qui est une rondelle de SiC ont été mesurés. Les résultats sont représentés dans les figures 2 et 3. La figure 2 est un tableau représentant le taux de consommation (%) de la meule abrasive pour le meulage de dégrossissage reporté en fonction du diamètre moyen de particule du composé de bore. La figure 3 est un tableau représentant la charge de meulage de maximum (N) sur la meule abrasive pour le meulage de dégrossissage reportée en fonction du diamètre moyen de particule du composé de bore.
Les meules abrasives 37 pour le meulage de dégrossissage utilisées dans les figures 2 et 3 étaient fabriquées chacune en utilisant du BCN comme composé de bore, en malaxant le BCN avec des grains abrasifs de diamant tout en utilisant un liant contenant du SiCh comme constituant principal, et en frittant le mélange malaxé. Dans les meules abrasives 37 pour le meulage de dégrossissage utilisées dans les figures 2 et 3, le diamètre moyen de particule X des grains abrasifs de diamant était de 4 pm, le rapport de volume du composé de bore et des grains abrasifs de diamant était de 1:1, et le diamètre moyen de particule Y du composé de bore était modifié dans la plage de 3 pm à 20 pm. L'axe des abscisses dans les figures 2 et 3 représente le diamètre moyen de particule Y du composé de bore et le rapport de diamètre de particule moyen Z. L'axe des ordonnées dans la figure 2 représente le taux de consommation de la meule abrasive 37. Le taux de consommation signifie le taux de consommation (%) de la meule abrasive 37 par rapport à la quantité de meulage réelle. L'axe des ordonnées dans la figure 3 est le maximum (N) de la charge exercée pendant le meulage de dégrossissage. Dans les figures 2 et 3, une pluralité de meules abrasives 37 pour un meulage de dégrossissage contenant le composé de bore du même diamètre moyen de particule Y a été fabriquée, et une mesure de taux de consommation et de charge de meulage maximum pendant le meulage de dégrossissage d'une rondelle de Sic comme pièce tout en utilisant chacune des meules abrasives a été réalisée. Il est à noter que dans les figures 2 et 3, des valeurs moyennes du taux de consommation et de la charge de meulage maximum sont indiquées par des traits en pointillés.
Selon la figure 2, il est devenu clair que, lorsque le rapport de diamètre de particule moyen n'est pas inférieur à 1,2 et pas supérieur à 3,0, le taux de consommation de la meule abrasive 37 peut être supprimé ou en-dessous d'approximativement 10%, par rapport au cas où le rapport de diamètre moyen de particule Z est en-dessous de 1,2 ou au-dessus de 3,0. De plus, il est devenu clair d'après la figure 3 que lorsque le diamètre moyen de particule Z n'est pas inférieur à 0,8 et pas supérieur à 2,0, la charge de meulage maximum peut être supprimée (c'est-à dire que la charge de traitement peut être réduite) par rapport au cas où le rapport de diamètre moyen de particule Z dépasse 2,0. De plus, selon la figure 2, il est devenu clair que le taux de consommation de la meule abrasive 37 augmente quand le rapport de diamètre moyen de particule Z est inférieur à 0,8.
De cette manière, selon les figures 2 et 3, il est devenu clair que lorsque le rapport de diamètre moyen de particule Z de la meule abrasive 37 est établi pour ne pas être inférieur à 0,8 et pas supérieur à 3,0, au moins une d'une prolongation de durée de vie et d'une réduction de charge de traitement peut être obtenue, et que lorsque le diamètre moyen de particule Z n'est pas inférieur à 1,2 et pas supérieur à 2,0, une prolongation de durée de vie et une réduction de charge de traitement peuvent toutes les deux être obtenues.
Il est à noter que, alors que la meule abrasive 37 est principalement décrite dans la forme de réalisation et l'exemple mentionnés ci-dessus, la présente invention peut être appliquée à la meule abrasive 47 pour le meulage de finition.
La présente invention n'est pas limitée aux détails de la forme de réalisation préférée décrite ci-dessus .

Claims (2)

  1. REVENDICATIONS
    1. Meule abrasive (37) destinée à meuler une pièce, caractérisée en ce que la meule abrasive (37) comprend des grains abrasifs de diamant et un composé de bore dans un rapport de volume prédéterminé, le diamètre moyen de particule X des grains abrasifs de diamant est dans la plage de 3 pm X i 10 pm, le rapport de diamètre moyen de particule Z du composé de bore sur les grains abrasifs de diamant est dans la plage de 0,8 Z < 3,0,et le rapport de volume prédéterminé des grains abrasifs de diamant et du composé de bore est dans la plage de 1:1 à 1:3.
  2. 2. Meule abrasive (37) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le composé de bore est choisi dans le groupe du carbure de bore, du nitrure de bore cubique et du nitrure de bore hexagonal.
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