JP2000288903A - マルチワイヤーソーを用いた平面研削方法及び平面研削装置 - Google Patents

マルチワイヤーソーを用いた平面研削方法及び平面研削装置

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JP2000288903A
JP2000288903A JP13046999A JP13046999A JP2000288903A JP 2000288903 A JP2000288903 A JP 2000288903A JP 13046999 A JP13046999 A JP 13046999A JP 13046999 A JP13046999 A JP 13046999A JP 2000288903 A JP2000288903 A JP 2000288903A
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JP
Japan
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wire saw
grinding
surface grinding
work material
mounting block
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JP13046999A
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Akio Hara
昭夫 原
Masaaki Yamanaka
正明 山中
Hideki Ogawa
秀樹 小川
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Osaka Diamond Industrial Co Ltd
Original Assignee
Osaka Diamond Industrial Co Ltd
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  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤーソーでもって、被削材表面の研
削加工を行う。 【解決手段】 ロール間に固定砥粒ワイヤーソー列を張
架し、被削材を上下及び前後動させることができる機構
によって、被削材に切り込みとピッチ送りないし揺動を
させて被削材面を研削加工する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガラスハードディスク、
シリコン、磁性材料、水晶、電子部品用有機材料などの
平面研削加工に関するものである。
【0002】
【従来の技術】平面研削加工は各種の平面研削盤又はラ
ップ盤にて行なわれ、上述のような硬脆材料の研削加工
には、ダイヤモンド砥石が用いられる。しかし、ダイヤ
モンド砥石は、アルミナ、カーボランダムを砥粒とする
一般砥石と異なり、一個一個、個別に製作するため人件
費割合が高くなり、且つ、原料となるダイヤモンド砥粒
自体も高価であるため、砥石はかなり高額なものとな
る。その上、かかる硬脆材料を高能率で研削するには、
砥石仕様により、目つぶれ、目詰まり、目こぼれなどの
現象が生じ、加工途中で再三ドレッシングをする必要が
発生する。事実上、実研削加工に供するより、ドレッシ
ングにて高価な砥石を消耗させてしまうことが多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来より平
面研削加工は研削盤又はラップ盤によるものとしか考え
られていなかったのを、全く別の見地から考察し、砥石
によらず固定砥粒ワイヤーソーを工具として、平面研削
加工する方法及び装置に思い至った。ワイヤーソー切断
装置は周知の通り、ロール間に等ピッチで張架したワイ
ヤーソー列を走行させながら、被削材に切り込みを与え
てスライシング切断する装置であり、切断のみを目的と
するので、被削材は切り込みを与えるための上下方向に
しか移動できない装置になっている。本発明は、後述す
る如く、被削材を走行するワイヤーソー列に一定量切り
込み後、走行方向と直角方向に被削材を順次移動(ピッ
チ送り)させ、位置を変えて、一定量切り込みを行い、
その切り込みピッチをワイヤーソー幅より小さくなるま
で行えば、所定量の研削ができ、又、ピッチ間の僅かな
切り残しをワイヤーソー列の走行方向と直角方向に揺動
して除去すれば、加工面が鏡面ないし高精度面に仕上げ
ることができることに思い至り、実験の結果、可能であ
ることを確認した。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明にかかわる装置の
一例を図1にその所要部を示す。2本の水平方向で平行
なロール2A、2B間に、固定砥粒ワイヤーソー1が等
ピツチで張架され、ワイヤーソー列をなしている。載物
台3が下降することで、載物台に固定された被削材5が
ワイヤーソー列に接触し、切り込みが与えられる。載物
台3は、図示しないが、上下(Y方向)及び前後(X方
向)に移動させる送り機構に取り付けられている。4は
研削液供給ノズルで、ワイヤーソーの走行方向を反転さ
せる上で、どちらの方向に走行する場合でも、有効に加
工部位に研削液が供給されるよう左右一対取り付けられ
ている。
【0005】本発明の装置の他の例は、図3に示すよう
に、3本のロール2A、2B、2Cに固定砥粒ワイヤー
ソー1が等ピッチ間隔で張架されており、水平に位置す
るロール2A、2B間に張架しているワイヤーソー列の
下側にある載物台3は図1と同様に上下及び前後に移動
させる機構に取り付けられたものである。この他、ワイ
ヤーソーを張架するロールは上下に平行させた4本のロ
ールの組み合わせとしてもよい。又、上記それぞれの位
置関係を上下反転した方式の設計としてもよい。要する
に、ロール間に張架するワイヤーソー列に切り込みとワ
イヤーソーの走行方向と直角方向に移動及び揺動させる
ことができる機構が設けられていればよい。
【0006】本発明の装置により、加工代のある定寸加
工を行う場合、図2の手順で加工することで研削でき
る。まず、被削材に所定量の切り込みtを与えて、被削
材面にワイヤーソー列に応じた研削溝10を形成する。
(図2A)次に、切り込みを開放して、被削材をX方向
に少し移動してから、同じく、所定量の切り込みを行
い、研削溝11を形成する。(図2B)このように、X
方向に少しずつ位置をかえて切り込みを行うことで(図
2C)の如く、所定量の研削加工ができる。尚、図2で
はワイヤーソー列のピッチの1/2分をX方向に移動し
て溝を形成し、次に、溝10と11の中間位置12で切
り込みを行っている。
【0007】但し、Y方向の切り込みのみの研削である
から、細かくX方向のピッチをづらしても、ワイヤーソ
ー径が転写され、送りピッチP間の切り残し部20が生
じる。切り残し部20は、被削材に切り込みを与えず、
ワイヤーソーを加工面に接触ないし微少な切り込みに
て、前後(X方向)に揺動させることで、除去され、加
工面を鏡面ないし高精度に仕上げることができる。
【0008】ワイヤーソー径があまりに細いと加工代の
除去のために、何度もX方向の切り込みを行う必要があ
り、加工に時間がかかり能率的でない。しかし、太すぎ
るとローラに沿った曲がりで、ワイヤーソー表面のボン
ドに引っ張りと圧縮力が大きく作用し、ボンド剥離を招
き易い。かかる点からワイヤーソー径は0、1〜1、0
mmとするのが好ましい。
【0009】以上、取り代のある研削加工について述べ
たが、被削材の表面を鏡面ないし高精度に研削加工する
場合は、被削材に微少な切り込みを行い、X方向に数回
揺動することで達成できる。この時の切り込み量は、ワ
イヤーソー径の1/2以下の切り込みとすべきで、これ
以上の切り込みでX方向に揺動すれば、ワイヤーソーに
横方向の力がかかり、ロール上の位置がづれてしまう虞
がある。
【0010】本発明に用いる固定砥粒ワイヤーソーは特
に限定を要しない。固定砥粒ワイヤーソーには砥粒の固
着を樹脂によるもの、Ni等の電着によるもの、セラミ
ックスによるものなどがあるが、ロール間の曲げに対応
する上で、弾性と延性のある樹脂ボンドが最も剥離が少
なく、且つ、樹脂ボンドのワイヤーソーは製造上からも
容易である。砥粒については最も耐摩耗性と熱伝導性に
優れたダイヤモンド砥粒が最も好ましく、Ni、Cuな
どの金属被覆をしたものは樹脂との接合性がよくなるの
で砥粒の脱落防止に効果がある。ボンド中に各種のフィ
ラーを混在させることで、耐摩耗性や潤滑性の向上を図
ることができる。これらの中で、細粒のダイヤモンドフ
ィラーは、耐摩耗性を大きく向上させ、熱伝導性を高め
るので最も好ましい一つである。固定砥粒ワイヤーソー
の芯線については、金属線、アラミド繊維、カーボン繊
維、FRP等の高強度なものであればなんでもよいが、
ピアノ線が最も良く使われている。ピアノ線は表面粗度
がよいため樹脂との密着性が悪いので、その表面をCu
又はCu合金メッキして樹脂との接合性を高め、ボンド
剥離をなくすことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、具体的な実施の形態を実施
例によって述べる。
【0011】
【実施例】(実施例1) 被削材:硬質ガラス 100wx100Lx3t 使用ワイヤーソー ワイヤーソー径:0、5mm 芯線:ピアノ線 外径:0、4mm 砥粒:Niコートダイヤモンド 平均粒径:15μm ボンド:フェノール樹脂 フィラー:ダイヤモンド 平均粒径:2、6μm 加工条件 ワイヤーソー列:ピッチ間隔2mmx150本 線速:600m/min (研削加工時) 切込:0、2mm 切込速度:200μm/min 送りピッチ:0、25mmとし、切り込み回数:8回 (仕上げ加工) 送り(揺動)幅:75mm 仕上げ研削(切込な
し):4パス 揺動速度:150mm/min 研削液:ケミカルソルーション5%液
【0013】(テスト結果)被削材4枚を2列にして、
載物台に張り付けて研削加工した。取り代0、2mmに
対し、切込速度を200μm/minとして切り込ん
だ。次に、その位置からX方向に0、25mmずつピッ
チをずらして同じ切り込みを行い、計8回の切り込みで
全面研削し、図2Cの面状態とした。切り残し部20に
ついては、上記の条件で加工を行った。研削のみに要し
た時間は、切込深さ0、2mmに対し、切込速度200
μm/minであるから1分かかった。これをピッチ
0、25mmで位置をづらして8回行ったので、8分で
取り代加工ができた。仕上げ加工には、揺動幅75mm
を揺動速度150mm/minで4パス行ったので2分
を要した。即ち、研削加工に要した時間は僅か10分で
ある。この結果、被削材の面粗度はRa0、3μmであ
った。これに対し、かかる加工は従来ラップ盤によるこ
とが多いが、被削材のチャージ、ディスチャージに手間
がかかる上、高精度加工には#1000〜2000の細
粒の砥石を用いるので、研削加工に時間がかかり、切れ
味維持のため頻繁にドレッシングをしなければならず極
めて能率が悪い。
【0014】(実施例2) 被削材:エポキシ樹脂 100wx300Lx1t 使用ワイヤーソー ワイヤーソー径:0、24mm 芯線:ピアノ線 外径:0、18mm 砥粒:Niコートダイヤモンド 平均粒径:30μm ボンド:フェノール樹脂 フィラー:ダイヤモンド 平均粒径:2、6μm 加工条件 ワイヤーソー列:ピッチ間隔1mmx150本 線速:400m/min 切込:20μm 送り(揺動):3パス 仕上げ加工(切り込みな
し):2パス 研削液:水 (テスト結果) 平坦度:3μm 面粗度:Rmax2μm
【0015】被削材のエポキシ樹脂は電子部品のプリン
ト基板面の加工テストの代用とした。プリント基板はガ
ラス−エポキシ樹脂よりなる基板上にプリント配線さ
れ、その上にエポキシ樹脂で絶縁膜を形成することを重
ね多層化する。その際、絶縁膜のエポキシ樹脂上面を平
坦化する必要が生じる。これには、一般的にPVA砥石
による研削加工がなされるが、PVA砥石の目づまりが
ひどく、頻繁にドレッシングを要するための工数もかか
り、砥石自体の寿命にも影響する。又、砥石交換時の精
度出しにも手間がかかる等で有効な方法が求められてい
た。本テスト結果はプリント基板に求められている面精
度を充分満足するものであり、このように極めて容易に
達成できた。
【0016】(実施例3) 被削材:Si 100wx100Lx2t 使用ワイヤーソー ワイヤーソー径:0、22mm 芯線:ブロンズメッキピアノ線 外径0、18mm 砥粒:ダイヤモンド 平均粒径20μm ボンド:フェノール樹脂 フィラー:hBN 加工条件 ワイヤーソー列:ピッチ間隔0、7mmx200本 線速:600m/min 切込:10μm 送り(揺動):3パス 仕上げ(切込なし):2パス 湿式研削:ケミカルソルーション5%溶液 (テスト結果) 平坦度:1μm 面粗度:Ra0、2μm
【0017】ダイヤモンド砥石によるシリコンウェハの
平面研削加工では、加工条件にもよるが、荒研削の場合
の砥粒径20〜40μmを用い、その面粗度は0、8μ
m程度、仕上げ研削時の砥粒径10〜20μmでは0、
2μm程度である。本発明の方法で容易に平面研削に匹
敵する以上の効果を得られることが確認された。
【0018】
【発明の効果】上述の如く、本発明は固定砥粒ワイヤー
ソーによって、研削加工を行うことを可能としたもので
あり、高能率な研削加工に続いて、仕上げ加工も可能と
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の装置の一例
【図2】 本発明の加工手順の説明図
【図3】 本発明の装置の他の一例
【符号の説明】
1 固定砥粒ワイヤーソー 2A ロール 2B ロール 2C ロール 3 載物台 4 研削液供給ノズル 5 被削材 10 研削加工溝 11 研削加工溝 12 研削加工溝 20 切り残し部 t 切り込み
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3C058 AA05 AA09 AB01 AB04 CB01 DA03 3C069 AA06 BA06 BB01 BC06 CA03 CA06 CA11 EA02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロール間に張架して走行する固定砥粒ワ
    イヤーソー列と被削材間に上下動とピッチ送りないし揺
    動を与える機構を設けることで平面研削を可能とした装
  2. 【請求項2】 ロール間に張架した固定砥粒ワイヤーソ
    ー列と被削材間に切り込みとピッチ送り又は揺動を与え
    ることによって被削材表面を研削加工する方法
JP13046999A 1999-03-31 1999-03-31 マルチワイヤーソーを用いた平面研削方法及び平面研削装置 Pending JP2000288903A (ja)

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