JP2004082323A - Grinding tool and manufacturing method therefor - Google Patents

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JP2004082323A JP2003181758A JP2003181758A JP2004082323A JP 2004082323 A JP2004082323 A JP 2004082323A JP 2003181758 A JP2003181758 A JP 2003181758A JP 2003181758 A JP2003181758 A JP 2003181758A JP 2004082323 A JP2004082323 A JP 2004082323A
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Susumu Cho
張 軍
Hiroyuki Endo
遠藤 弘之
Toshiyuki Enomoto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a grinding tool which can be easily fabricated at low cost and obtain stably an extremely superior scratch-free mirror surface of a nanometer order by inducing a chip and a worn-out abrasive grain into a concavity on a film surface and securely discharging them and a manufacturing method therefor. <P>SOLUTION: The grinding tool has a grinding layer which is formed by preparing minute particles being primary particles composed of ultrafine particles, combining them partially with space each other to form secondary particles, and then fixing the secondary particles in a granular shape as the abrasive grains 2 on a base material 12 by a binder. The grinding layer is divided into a large number of blocks having a certain shape at regular intervals, and has a lattice shape pattern with concave grooves between the blocks. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン、ガラス等の硬脆材料や鉄鋼、アルミニウム等の金属材料を仕上げ加工するための研磨具およびその製造方法に関し、特に大口径加工対象物の加工の高品位化を保証し、加工の高能率化を行うための研磨具およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
シリコンウェーハやガラスディスクをはじめ、各種硬脆材料や金属材料からなる部品の最終仕上げには、研磨材スラリーを用いた研磨加工が用いられてきた。しかし、この研磨加工においては大量の研磨剤スラリーを要するとともに、大量の廃液を排出するため環境への負荷が極めて高く、また加工能率の向上にも限界がある。こうしたことから、研磨加工仕上げ相当の優れた仕上げ面粗さを得ることのできる固定砥粒加工工具の開発が各方面で活発に行われている。砥粒加工において良好な加工面粗さを得るには、通常、微細な砥粒を使用することが有利であり、固定砥粒加工工具においても、それは同様である。
【0003】
しかし、鏡面といった優れた加工面を得るために、固定砥粒加工工具において、粒径数μm以下の砥粒を使用すると、加工時に砥粒結合材と工作物との接触が生じやすく、その結果、加工抵抗の急増、砥粒の脱落等が生じ、最悪の場合には加工不可の状態に陥ってしまう。また切りくずなどによる目詰まりは、加工能率を低下させてしまうだけではなく、得られた鏡面に再びスクラッチ、傷などを与えてしまうといった問題点がある。
【0004】
上記問題を解決するために、以下に示す先行技術がある。
微細な砥粒を造粒し、凝集した状態の粉末を砥粒として使用する固定砥粒加工工具があり、凝集砥粒を基材上にバインダ樹脂で固定化した研磨具があり、これらの固定砥粒加工工具においては、微細な砥粒の作用により優れた加工面粗さが得られ、同時に凝集した砥粒による高い加工能率の達成が実現される。
また、凝集した砥粒においては砥粒摩耗が徐々に進行するため、切りくずも砥粒摩耗と同時に排出され、目詰まりを回避しようとする(特許文献1参照)。
【0005】
また、図12に示すのは従来の研磨具の拡大断面を示した図である。
図12に示す通り、研磨具は、基材12上にバインダ11によって砥粒2を固定した構成を備えているが、砥粒2を確実に基材12上に固定し、なおバインダ11から突き出し量を保証する必要がある。また、砥粒周りのバインダの部分は、排出された切りくず21や摩耗した砥粒2の蓄積場所となる。
【0006】
この課題に対し、特に切りくずの排出問題の解決に関して、
複数のドーナツ上などの凹凸部分を設け、凸の上に研磨層を形成させ、凹部を切りくず排出用チップポケットにする発明に関するものである。凹凸を有するドーム、ドーナツあるいはブロック形状は、乾燥機の中で、溶剤を蒸発させる過程において生ずる対流セルによって形成される(特許文献2参照)。
【0007】
【特許文献1】
特願2000−190228号公報
【特許文献2】
特許第3012261号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の研磨具では、図12で示したように、砥粒と砥粒の間にあるチップポケットの領域が少なく、加工進行に伴い、切りくずがあふれ出すと、再び加工物にスクラッチなどの悪影響を与えてしまう恐れがある。特に、加工対象物が大口径になれば、切りくずの排出がより困難となり、この悪影響はより顕著に出てくる。また、もう一つの問題点として、加工対象物の加工面に印加する加工圧力が一定の値に設定する必要がある場合、加工対象物が大口径化になれば、印加する荷重がより高く設定することが回避できないため、加工機械自身もどんどん大型化になる必要がある。
【0009】
さらに、特許文献2に記述されている対流セルでは、チップポケットを溝のように連結させることが難しく、切りくずはポケットに蓄積され、研磨具あるいはテープの外に排出されることがなかなか困難だと考えられる。従って、ポケットに蓄積された切りくずなどは、再び加工物の表面にスクラッチなどの加工傷を与える原因となる可能性が極めて高い。また、対流セルの製造方法だけでは凹凸の高さや形状やサイズなどを制御することも困難である。
【0010】
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、基材の上にバインダで固定化した研磨層を一定の間隔で多数の一定な形状を有するブロックに分割し、格子状になっている研磨具の研磨特性に着目してなされたもので、切りくずや摩耗した砥粒を確実に加工点から排出させ、スクラッチフリーでナノメータオーダの優れた加工面品位を得ることと同時に、大口径加工対象物に対し、加工装置を大型化することなく、極めて高い加工能率で達成することと、安価かつ簡単に製造できる研磨具およびその製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の研磨具は、多数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子が一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理し、その多数の一次粒子が部分的に、かつ、その間に空隙が形成されている状態で結合している粒状の多孔質体からなる砥粒を用いて、基材の上にバインダで固定化した研磨層を有する研磨工具であって、基材の上にバインダで固定した研磨層は、一定の間隔で多数の一定の形状を有するブロックに分割され、ブロック間で凹となる溝を有する格子状パターンを有することを特徴とする。
【0012】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の研磨具であって、ブロックは矩形(正方形を含む)あるいは円形、楕円であることを特徴とする。
【0013】
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の研磨具であって、砥粒を基材の表面に固定するバインダ実質部の厚みは、砥粒の最大直径よりも小さいことを特徴とする。
【0014】
請求項4記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の研磨具であって、砥粒の含有率が、10体積%以上、90体積%以下であることを特徴とする。
【0015】
請求項5記載の発明は、請求項4記載の研磨具であって、砥粒は、格子状パターンを形成する凹凸部分の凸部分に配置されることを特徴とする。
【0016】
請求項6記載の研磨具の製造方法は、基材の上に予め所望のブロック形状に対応したある一定の間隔で配列した貫通穴パターンを有するシートを設置する設置工程と、設置工程によって設置された貫通穴パターンを有するシート上に砥粒を含有する塗布液を塗布する塗布工程と、塗布工程の後に貫通穴パターンを有するシートを剥離する剥離工程を有することで、基板上に所望なブロック形状を形成させることを特徴とする。
【0017】
請求項7記載の研磨具の製造方法は、砥粒に粉末及び/またはファイバを混合する混合工程と、基材上に所望の研磨層ブロック形状に対応した貫通穴パターンを有するシートを設置する設置工程と、砥粒とバインダとを混合した塗布液を貫通穴パターンを有するシートを設置した基材上に塗布する塗布工程と、塗布工程を行った後に貫通穴パターンを有するシートを剥離する剥離工程とによって、基材上にブロック状に分割された研磨層を形成することを特徴とする。
【0018】
請求項8記載の発明は、請求項6また7記載の研磨具の製造方法であって、貫通穴パターンを有するシートの厚みは、少なくとも砥粒の平均粒径よりも小さいことを特徴とする。
【0019】
請求項9記載の発明は、請求項6から8のいずれか1項に記載の研磨具の製造方法であって、貫通穴パターンのパターン形状は、矩形(正方形を含む)あるいは円形、楕円形であることを特徴とする。
【0020】
請求項10記載の発明は、請求項6または7記載の研磨具の製造方法であって、塗布工程は、砥粒に無機粉末及び/または有機粉末を添加分散する添加工程を有し、砥粒とともに貫通穴パターンを有するシートに塗布することを特徴とする。
【0021】
請求項11記載の発明は請求項6または7記載の研磨具の製造方法であって、塗布工程は、砥粒に無機ファイバあるいは/かつ有機樹脂ファイバを添加分散する添加工程を有し、砥粒とともに貫通穴パターンを有するシートに塗布することを特徴とする。
【0022】
請求項12記載の発明は、請求項10または11記載の研磨具の製造方法であって、添加工程は、砥粒に無機粉末及び/また有機粉末、無機ファイバあるいは/かつ有機樹脂ファイバを添加することで研磨具の硬度および脆性度を調整することができることを特徴とする。
【0023】
請求項13記載の発明は、研磨具が、請求項6から12までのいずれか1項に記載の研磨具の製造方法によって製造されたことを特徴とする。
【0024】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1は、研磨具の塗布装置の平面図である。図2は、矩形貫通穴パターン付きシートの平面図である。図3は、矩形貫通穴パターン付きシートの平面図である。図4は、円形貫通穴パターン付きシートの平面図である。図5は、楕円形状貫通穴パターン付きシートの平面図である。図6(a)及び(b)は、貫通穴パターン付きシートの断面図である。図7は、研磨具の断面図である。図8は、研磨装置の構成を示した図である。図9及び図10は、研磨具製品の写真を示した図である。図11は、研磨具による研磨を行った後における具の表面変化状態を示す拡大図である。図12は、従来の研磨具加工後の断面図である。
【0025】
本発明の研磨具は、図7に示すように基材12の片面上に砥粒を含んだ研磨層は、ブロック状に分割され、ブロック間は一定の間隔が設けられ、ブロック間で凹となる溝を有する格子状パターンをした構成である。砥粒2とバインダ11で形成される凸部32aと、それに対してブロック間の溝(凹部)32bには切りくずや摩耗した砥粒を誘導、捕捉して排出を確実にしている。また、研磨層をブロック状に分割することによって、ある一定の設定荷重下で、ブロックの寸法、あるいはブロック同士の間隔を調整することで、加工装置を大型化することなく、加工点における加工圧力を高めることができ、より高加工能率を実現している。このような特徴を有する研磨具を用いて研磨を行うことにより、大口径な加工物に対しても、より確実にスクラッチフリーで極めて良好な鏡面を得ることができると同時に、小型な加工機械でも小さい印加荷重で極めて高い加工能率を得ることができる。
【0026】
研磨具を製造する際には、図1に示す研磨具の塗布装置の平面図のように、基材12の上に予め貫通穴パターン31(矩形穴パターン)を有するシート3を敷き、シート3の上から砥粒を含有する塗布液を塗布した後に、シート3をはがすことにより、基材12の上に縞状の矩形状の研磨層ブロックを形成し、研磨層ブロック間は、凹となる溝も形成され、ブロック間を一定の間隔で設ける。
【0027】
また、研磨層において、砥粒を基材上に固定するバインダ11の実質的な厚みは、砥粒2の平均粒径よりも小さいので、研磨加工時に砥粒がバインダよりも突出した状態を維持し、仕上げ加工制度を高めることができる。砥粒2としては、加工対象物にもよるが、一般には硬質無機材料であって、平均粒径が5μm以下の一次粒子の微細粉末が凝集して、平均粒径10〜300μm程度のもの、さらに好ましくは平均粒径40〜100μm程度の二次粒子径を備えたものが適する。通常の砥粒2に供する材料は、シリカ、セリア、ダイヤモンド、CBN、アルミナ、炭化ケイ素、酸化鉄、酸化ジルコニウム等である。凝集体はゾルゲル法、スプレードライヤ等の手段で作ることができる(また、凝集でない一般に使われている単粒子砥粒も可能である)。
【0028】
次に、本発明の研磨具は、砥粒2に無機粉末および/または有機粉末を添加分散し、砥粒2とともにシート3を介して機材12の上に塗布することにより製造可能である。
また、研磨具1は、無機ファイバ及び/または有機ファイバを添加分散し、砥粒2とともにシート3を介して基材12の上に塗布することにより製造可能である。
【0029】
上記に示す製造方法により、製造された研磨具によれば、砥粒2を確実に基材12上に固定することができると同時に、砥粒を含んだ研磨層は、一定の間隔でブロック状に分割されることにより、摩耗した砥粒と切りくずが溝に排出され、スクラッチの抑制ができ、安定にナノメータオーダの優れた加工面品位を高能率に得ることができる。
【0030】
次に、本発明を実施例を用いて説明する。
[実施例1]
まず、50〜60nmからなる超微細ZrO粉末(超微細粒子)を水で泥しょう化し、スプレードライヤで噴霧させて、所望のサイズを有する。例えば平均粒径で50μmの2次粒子(顆粒)を得る(一般的に、1〜300μmまでのサイズが得られる。粒度分布がシャープでないときに、分級プロセスを加える)。平均粒径は、堀場製作所製レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置 LA−920を用いて、乾式で測定を行った。平均粒径の値は頻度積算50%のところの粒径を用いた(通常、メジアン径とも言う)。
【0031】
しかし、通常スプレードライヤで作製した顆粒の1次粒子同士の結合力が弱すぎる場合もある。従って、必要に応じて、ZrO 顆粒を電気炉に入れ、焼成を行った。また、焼成時間を短縮するために、あるいは硬さをさらに高めるために、焼成時に加圧した状態で行う場合もある。一次粒子が加熱処理のより成長するが、一次粒子がその構成物質の物質移動により成長するのみならず、粒子同士の結合箇所は、粒子の構成物質の物質移動により太くなり、不連続点のない、なだらかな曲面となり、1葉双曲面状(鼓状)にくびれた、いわゆる「ネック」状となる。
【0032】
この加熱処理時の物質移動による一次粒子の成長および「ネック」形成については、株式会社産業技術センター発行「セラミック材料技術集成」(昭和54年4月10日初版第1刷発行)の2.3 物質移動の機構と焼結のモデル」に詳細に記載されている。この焼成工程においては、過熱温度および保持時間を制御することで、一次粒子同士の結合点にネックが形成され、その多数の一次粒子が部分的に、かつ、その間に空隙が形成されている状態で結合している粒状の多孔質体を形成した。
【0033】
次に液状のウレタン樹脂に溶媒を加え、溶液粘度を調整した後、図1で示すように基材(例えば、厚さ約75μmのPET Film)上に所望な研磨層ブロック形状、寸法に対応した貫通穴パターンが形成されているシートを敷き、さらにそのシートの上からワイヤバーコータを用いて砥粒を含んだ塗布液を塗布した。塗布方法については、ワイヤバーコータ以外にグラビアコータやリバースロールコータ、ナイフコータなども使用できる。シートの構造は、図2〜5、図6(a)、(b)で示すように底抜けの貫通穴パターンが形成されている。
【0034】
そして、シートの上に塗布したあとに、砥粒層がまだ乾かないうちに、そのシートを再び剥がした。従って、シートが剥がされたあとに、底抜けの貫通穴パターンの中だけは砥粒層が残され、研磨具表面に所望な形状を有するブロック状の研磨層パターンが形成された。実施例1では図2に示すシートを用いた。底抜けの矩形穴部分の幅(短軸方向)は、1〜10mmであり、深さは40μmであった。
最後に、塗布した研磨具を恒温槽(Yamato科学製)60℃程度で1時間程度乾燥を施し、研磨具を作製した。
【0035】
このように作製した研磨具を研磨装置(図8に示す)定盤に取り付け、面粗さ2μmRy前後に調整したBK7光学ガラスディスクを加工した結果(加工条件:定盤回転数60rpm、加工圧力30kPa)、3分間で加工マーク(スクラッチ、加工傷など)フリー、かつ30nmRy以下の鏡面を得ることができた。(面粗さの評価はテーラホプソン社製フォームタリサーフS4Cで行った。)また、引き続きガラスディスクを10枚加工しても、スクラッチの発生は見られなかった。図11からもわかるように、加工進行するに伴い、徐々に砥粒摩耗が進むが、摩耗した砥粒と加工物の切りくずは凹部の溝に落とされ、そして定盤回転による遠心力で研磨具の表面から排出されたので、今まで困難とされた目詰まり、そしてそれによるスクラッチの発生や加工能率の低下という問題点を解決できた。
【0036】
[実施例2]
実施例1と同じ製法で、正方形のブロック形状を有する研磨層を有する研磨具を作製した。実施例2では、図3に示すシートを用いた。正方形の辺の長さは13mmで、溝幅は5mm、シートの厚みは25μmに設定した。このシートを用いて作製した研磨具の実物写真を図9に示す。また実施例1と同じように、このように作製した研磨具を図8に示す研磨装置の定盤に取り付け、面粗さ2μmRy前後に調整したφ150mmのBK7光学ガラスディスクを加工した結果(加工条件:定盤回転数60rpm、加工圧力30kPa)、2.5分間で加工マーク(スクラッチ、加工傷など)フリー、かつ30nmRy以下の鏡面を得ることができた(面粗さの評価はテーラホプソン社製フォームタリサーフS4Cで行った。)。また、引き続きガラスディスクを10枚加工しても、スクラッチの発生は見られなかった。
【0037】
また、同様に円形のブロック形状(実物写真は図10に示す)と、楕円形のブロック形状を有する研磨層(図示せず)を有する研磨具を作製した。上記と同じ条件で研磨加工を実施した結果、上記正方形あるいは矩形のブロック研磨層を有する研磨具と同じような効果が確認された。
【0038】
さらに、ブロックの寸法やブロック間の間隔を調整することで、加工能率や工具の寿命も調整することができた。例えば、ブロック間の間隔を広げると、ブロックの数が減り、同じ荷重を印加すれば、各ブロックにかける加工圧力が高められ、加工能率が向上する。言い換えると、小さい加工荷重でもブロックの寸法やブロック間の間隔を調整することで、加工点における加工圧力を高めることができた。
【0039】
[実施例3]
上記実施例1と同じ方法で、平均粒径40nmの一次粒子からなる微細シリカと粒(平均粒子径30μm)をゾルゲル法により作製した。それを液状のウレタン樹脂に混入し、さらにメチルエチルケトンを加え、溶液粘度を調整した後、攪拌機を用いて10分程度に混合攪拌する。そして上記実施例1と同じように研磨シートを作製した。このように作製した研磨具を研磨装置に取り付け、#2000に相当の砥石で研削加工したシリコンウェーハを研磨加工した結果、10分間の加工時間でスクラッチのない、加工面粗さ30nmRy以下の鏡面を得ることができた。また、引き続きシリコンウェーハを5枚研磨加工を行っても、スクラッチの発生は認められなかった。
なお、本発明は一次粒子である砥粒の種類、造粒凝集方法、添加物の種類、研磨具結合材の種類、加工工具の形状において、上記実施例に限定されるものではない。
【0040】
[比較例]
上記実施例と同じ塗布装置で、貫通穴パターン付きシートを用いずに、従来の技術で記載されている研磨具と同じように研磨具を作製した。すなわち、研磨具の表面にある研磨層は連続的であり、ブロック状に分割されていないが、他の構成は全て同様である。そして、実施例2と同じように、面粗さ2μmRy前後に調整したφ150mmのBK7光学ガラスディスクを加工した結果(加工条件:定盤回転数60rpm、加工圧力30kPa)、5分間で加工マーク(スクラッチ、加工傷など)フリー、かつ30nmRy以下の鏡面を得ることができた。しかし、引き続き5枚を加工したところ、スクラッチの発生が確認された。
【0041】
比較例と実施例2とから、研磨層ブロック状に分割することによって、スクラッチフリーの高加工面品位が得られたと同時に、同じ加工条件において、研磨層ブロック分割なしの研磨具により、より高い加工能率が得られた。なぜならば、実施例2で示した研磨具のように、研磨層がブロック状に分割することによって、同じ設定加工条件の場合、ブロックの研磨層に実質上高い加工圧力が印加されたためである。従って、加工装置を大型化することなく、より小さい荷重で高い加工能率を得ることができる。
【0042】
以上の実施形態から本発明の研磨具は、基材の上にバインダで固定化した研磨層は、一定の間隔で多数のブロックに分割され、格子状になっていることを特徴とする研磨具において、切りくずや摩耗した砥粒を研磨具の表面にあるブロック間の凹部の溝に誘導し、より確実に排出させることができ、目詰まりなどによるスクラッチの発生を抑制でき、より確実に高加工面品位が得られると同時に、研磨層は一定の間隔で多数の一定の形状を有するブロックに分割され、格子状になっていることから、加工機械の大型化することなく、すなわち小さい荷重でもブロック化された研磨層により高い加工圧力を印加でき、極めて高い加工能率を得ることができる。
【0043】
また、分割された研磨層のブロックは矩形(正方形を含む)あるいは円形、楕円になっていることから、より確実にブロック間に凹となる溝を設けることができ、研磨加工時により確実に切りくずなどを誘導し、加工点から排出させることができ、目詰まりなどを回避でき、スクラッチフリーで極めて良好な加工面品位を得ることができる。
【0044】
また、砥粒を基材の表面に固定するバインダの厚みは砥粒の最大直径よりも小さいことから、研磨加工時に砥粒がバインダよりも突き出した状態が維持され、より確実かつ安定に工作物の高能率、高精度に仕上げ加工することができると同時に工具の長寿命が図れる。
【0045】
また、複合粒子の添加率が10体積%未満であると添加の効果がなく、90体積%を超えると研磨具の結合剤量が少なすぎて、砥粒保持強度が著しく低下し、工具として用いることができない。このため、砥粒の含有率が10体積%以上、90体積%以下であることは高能率で、かつ、高品位な加工面を得ることが特に効果的に達成可能となる。
【0046】
また、本発明の研磨具の製造方法において、特殊な金型を必要とせず、研磨層を一定の形状で、一定の間隔で基材上に極めて容易に塗布(転写)できると同時に、貫通穴パターンを有するシートを使用するため、貫通穴の形状やそれら同士の間隔を変えれば、簡単にかつ確実に基材上に塗布層のブロック形状や間隔を調整することができると同時に、極めて安価に研磨具を作製することができる。
【0047】
ブロック形状に対応した貫通穴パターンを有するシートの厚みは、砥粒の平均粒径よりも大きい場合、塗布して研磨層がオーバーコートになる。すなわち、砥粒がバインダに埋もれて、研磨層にある砥粒の突き出し量が十分に確保できなくなり、研磨加工時に、目詰まりなどが発生しやすく、高品質の加工面が得られないだけでなく、最悪の場合、研磨加工自体ができなくなり、研磨具として機能しなくおそれがある。このため、本発明では、簡単にかつ確実に基材上に塗布層のブロック形状を形成させることができると同時に、確実に砥粒を基材上に固定するバインダの厚みを砥粒の最大直径よりも小さくすることができる。
【0048】
また、研磨層はブロック状に分割されるため、研磨加工時に各ブロックにかかる負荷が大きくなり、粉末とファイバの添加により、研磨具硬度や脆性度を所望に調整でき、研磨具として必要な耐摩耗性を有することができるとともに、砥粒の結合材部分からの突き出しを確保でき、さらには耐熱性を向上させることもできる。さらに、研磨具製造時における砥粒分散の均一化を行うこともできる。
【0049】
なお、本願発明の研磨具およびその製造方法は、上記実施例に挙げた形状、その他の要素との組み合わせなど、例えば貫通穴パターン付きシートの幅や貫通穴パターンの円形の大きさ、ブロックの寸法は、ここで示した要件に本発明が限定されるものではなく、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【0050】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の研磨具は、多数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子が一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で過熱処理し、その多数の一次粒子が部分的に、かつ、その間に空隙が形成されている状態で結合している粒状の多孔質体からなる砥粒を用いたことを前提として、基材の上に砥粒をバインダで固定化した研磨層は一定の間隔で多数の一定な形状を有するブロックに分割され、格子状になっている研磨具であることにより、研磨加工時に切りくずや摩耗した砥粒を研磨具の表面にあるブロック間の凹部の溝に誘導し、より確実に排出させることができ、目詰まりなどによるスクラッチの発生を抑制できる。
【0051】
また、より確実に高加工面品位が得られると同時に、研磨層は一定の間隔で多数の一定な形状を有するブロックに分割され、格子状になっていることから、加工機械の大型化することなく、すなわち小さい荷重でもブロック化された研磨層により高い加工圧力を印加でき、極めて高い加工能率を得ることができる。
【0052】
さらに本発明の研磨具の製造方法は、基材の上に予め所望の形状を、ある一定の間隔で配列した貫通穴パターンを有するシートを敷き、そして貫通穴パターンを有するシートの上に、砥粒を含有する塗布液を塗布した後、シートを剥がし、塗布した研磨層をシートの貫通穴パターンのように所望のブロック形状と間隔で形成することから、特殊な金型を必要とせず、研磨層を一定の形状で、そして一定の間隔で基材上に極めて容易に塗布(転写)できると同時に、貫通穴パターンを有するシートを使用するため、貫通穴の形状やそれら同士の間隔を変えれば、簡単にかつ確実に基材上に塗布層のブロック形状や間隔を調整することができると同時に、極めて安価に研磨具を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における研磨具の塗布装置の平面図である。
【図2】本発明の実施形態における矩形貫通穴パターン付きシートの平面図である。
【図3】本発明の実施形態における矩形貫通穴パターン付きシートの平面図である。
【図4】本発明の実施形態における円形貫通穴パターン付きシートの平面図である。
【図5】本発明の実施形態における楕円形状貫通穴パターン付きシートの平面図である。
【図6】(a)及び(b)は、貫通穴パターン付きシートの断面図である。
【図7】本発明の実施形態における研磨具の断面図である。
【図8】本発明の実施形態における研磨装置の構成を示した図である。
【図9】本発明の実施形態における研磨具製品の写真を示した図である。
【図10】本発明の実施形態における研磨具製品の写真を示した図である。
【図11】本発明の実施形態における研磨具による研磨を行った後における具の表面変化状態を示す拡大図である。
【図12】従来の研磨具の断面を示した図である。
【符号の説明】
1 研磨具
2 砥粒
3 貫通穴パターン付きシート
4 ワイヤーバー
5 ワーク
6 定盤
11 バインダ
12 基材
21 切りくずや摩耗した砥粒
31 貫通穴
32a 凸部
32b 凹部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing tool for finishing hard brittle materials such as silicon and glass and metal materials such as steel and aluminum and a method of manufacturing the same, and particularly, guarantees high quality processing of a large-diameter processing object, The present invention relates to a polishing tool for improving processing efficiency and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Polishing using an abrasive slurry has been used for the final finishing of components made of various hard and brittle materials and metal materials, including silicon wafers and glass disks. However, this polishing requires a large amount of an abrasive slurry, and a large amount of waste liquid is discharged, so that the burden on the environment is extremely high, and there is a limit in improving the processing efficiency. For this reason, development of fixed abrasive processing tools capable of obtaining excellent finished surface roughness equivalent to polishing finish has been actively conducted in various fields. In order to obtain good machined surface roughness in abrasive grain machining, it is usually advantageous to use fine abrasive grains, as is the case with fixed abrasive machining tools.
[0003]
However, in order to obtain an excellent machined surface such as a mirror surface, if abrasive grains with a grain size of several μm or less are used in a fixed-abrasive machining tool, contact between the abrasive binder and the workpiece tends to occur during machining, and as a result Then, a sharp increase in the processing resistance, the drop of the abrasive grains, etc. occur, and in the worst case, the state falls into a state where the processing is impossible. Further, clogging due to chips or the like not only lowers the processing efficiency, but also causes scratches, scratches, and the like on the obtained mirror surface again.
[0004]
In order to solve the above problem, there is the following prior art.
There is a fixed abrasive processing tool that uses agglomerated powder as abrasive grains by granulating fine abrasive grains, and there is a polishing tool in which the aggregated abrasive grains are fixed on a base material with a binder resin. In the abrasive grain machining tool, excellent machining surface roughness is obtained by the action of fine abrasive grains, and at the same time, high machining efficiency is achieved by the aggregated abrasive grains.
Further, in the aggregated abrasive grains, since the wear of the abrasive grains gradually progresses, the chips are also discharged at the same time as the wear of the abrasive grains, so as to avoid clogging (see Patent Document 1).
[0005]
FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a conventional polishing tool.
As shown in FIG. 12, the polishing tool has a configuration in which the abrasive grains 2 are fixed on the base material 12 by the binder 11, but the abrasive grains 2 are securely fixed on the base material 12, and are still projected from the binder 11. You need to guarantee the quantity. In addition, the portion of the binder around the abrasive grains serves as a storage location for the discharged chips 21 and the worn abrasive grains 2.
[0006]
In response to this issue, especially regarding the solution of the chip emission problem,
The present invention relates to an invention in which an uneven portion such as on a plurality of donut is provided, a polishing layer is formed on the convex portion, and the concave portion is made into a chip pocket for chip discharge. A dome, donut or block shape having irregularities is formed by a convection cell generated in a process of evaporating a solvent in a dryer (see Patent Document 2).
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 2000-190228
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 30121261
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional polishing tool, as shown in FIG. 12, the area of the chip pockets between the abrasive grains is small, and when the chips overflow with the progress of the processing, scratches or the like are again applied to the workpiece. There is a risk of having an adverse effect. In particular, if the workpiece has a large diameter, it becomes more difficult to discharge chips, and this adverse effect becomes more remarkable. As another problem, when the processing pressure applied to the processing surface of the processing target needs to be set to a constant value, if the processing target becomes larger in diameter, the applied load is set higher. Therefore, it is necessary to increase the size of the processing machine itself.
[0009]
Furthermore, in the convection cell described in Patent Literature 2, it is difficult to connect the chip pockets like grooves, and it is very difficult for chips to accumulate in the pockets and be discharged out of the polishing tool or tape. Conceivable. Therefore, the chips and the like accumulated in the pockets are very likely to cause processing damage such as scratches on the surface of the workpiece again. Further, it is difficult to control the height, shape, size, and the like of the unevenness only by the method of manufacturing the convection cell.
[0010]
The present invention has been made in view of such a problem, and a polishing layer fixed on a base material with a binder is divided into a plurality of blocks having a constant shape at regular intervals, and the polishing is performed in a lattice shape. Focusing on the polishing characteristics of the tool, chips and worn abrasive grains are reliably discharged from the processing point to obtain a scratch-free and excellent surface quality of nanometer order, It is an object of the present invention to provide a polishing tool that can achieve extremely high processing efficiency without increasing the size of a processing apparatus for an object, and that can be manufactured inexpensively and easily, and a method of manufacturing the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the polishing tool according to claim 1, wherein the secondary particles formed by aggregating a large number of primary particles are subjected to heat treatment at a temperature at which a neck is formed at a bonding point between the primary particles, Polishing in which a large number of primary particles are fixed partially on a base material with a binder by using abrasive grains made of a granular porous material that are bonded together in a state where voids are formed therebetween A polishing tool having a layer, wherein a polishing layer fixed with a binder on a substrate is divided into a large number of blocks having a certain shape at a certain interval, and a grid-like pattern having grooves that are concave between the blocks. It is characterized by having.
[0012]
The invention according to claim 2 is the polishing tool according to claim 1, wherein the block is rectangular (including square), circular, or elliptical.
[0013]
The invention according to claim 3 is the polishing tool according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the substantial part of the binder for fixing the abrasive grains to the surface of the base material is smaller than the maximum diameter of the abrasive grains. I do.
[0014]
The invention according to claim 4 is the polishing tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the content of abrasive grains is 10% by volume or more and 90% by volume or less. .
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the polishing tool according to the fourth aspect, wherein the abrasive grains are arranged on the convex portions of the concave and convex portions forming the lattice pattern.
[0016]
The method for manufacturing a polishing tool according to claim 6 is provided by: an installation step of installing a sheet having through-hole patterns arranged at predetermined intervals corresponding to a desired block shape on a base material in advance; and an installation step. Having a coating step of applying a coating liquid containing abrasive grains on a sheet having a through-hole pattern, and a peeling step of peeling off the sheet having the through-hole pattern after the coating step, to obtain a desired block shape on the substrate. Is formed.
[0017]
The method for manufacturing a polishing tool according to claim 7, wherein a mixing step of mixing powder and / or fiber with the abrasive grains and an installation step of setting a sheet having a through-hole pattern corresponding to a desired polishing layer block shape on the base material. A coating step of applying a coating liquid obtained by mixing abrasive grains and a binder onto a substrate provided with a sheet having a through-hole pattern, and a peeling step of peeling the sheet having a through-hole pattern after performing the coating step Thus, a polishing layer divided into blocks is formed on the base material.
[0018]
The invention according to claim 8 is the method for manufacturing a polishing tool according to claim 6 or 7, wherein the thickness of the sheet having the through-hole pattern is at least smaller than the average particle diameter of the abrasive grains.
[0019]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the polishing tool manufacturing method according to any one of the sixth to eighth aspects, wherein the pattern shape of the through hole pattern is rectangular (including square), circular, or elliptical. There is a feature.
[0020]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the polishing tool manufacturing method according to the sixth or seventh aspect, wherein the applying step includes an adding step of adding and dispersing an inorganic powder and / or an organic powder to the abrasive grains. And applying it to a sheet having a through-hole pattern.
[0021]
The invention according to claim 11 is the method for manufacturing a polishing tool according to claim 6 or 7, wherein the coating step includes an addition step of adding and dispersing inorganic fibers and / or organic resin fibers to the abrasive grains. And applying it to a sheet having a through-hole pattern.
[0022]
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided the polishing tool manufacturing method according to the tenth or eleventh aspect, wherein the adding step includes adding an inorganic powder and / or an organic powder, an inorganic fiber, and / or an organic resin fiber to the abrasive grains. Thereby, the hardness and the brittleness of the polishing tool can be adjusted.
[0023]
According to a thirteenth aspect of the present invention, a polishing tool is manufactured by the polishing tool manufacturing method according to any one of the sixth to twelfth aspects.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a plan view of a polishing tool application device. FIG. 2 is a plan view of a sheet with a rectangular through-hole pattern. FIG. 3 is a plan view of a sheet with a rectangular through-hole pattern. FIG. 4 is a plan view of a sheet with a circular through-hole pattern. FIG. 5 is a plan view of the sheet with the elliptical through-hole pattern. 6A and 6B are cross-sectional views of a sheet with a through-hole pattern. FIG. 7 is a cross-sectional view of the polishing tool. FIG. 8 is a diagram showing a configuration of the polishing apparatus. 9 and 10 are diagrams showing photographs of the polishing tool product. FIG. 11 is an enlarged view showing a surface change state of the tool after polishing by the polishing tool. FIG. 12 is a cross-sectional view after a conventional polishing tool is processed.
[0025]
In the polishing tool of the present invention, as shown in FIG. 7, the polishing layer containing abrasive grains on one surface of the base material 12 is divided into blocks, and a certain interval is provided between the blocks. This is a configuration in which a lattice pattern having grooves is formed. Chips and worn abrasive grains are guided and trapped in the convex portions 32a formed by the abrasive grains 2 and the binder 11 and the grooves (concave portions) 32b between the blocks to ensure discharge. Also, by dividing the polishing layer into blocks, the working pressure at the working point can be adjusted without increasing the size of the working equipment by adjusting the dimensions of the blocks or the spacing between the blocks under a certain set load. And achieve higher processing efficiency. By performing polishing using a polishing tool having such features, even for large-diameter workpieces, it is possible to more reliably obtain a scratch-free and extremely good mirror surface, and at the same time, even with a small processing machine. Extremely high processing efficiency can be obtained with a small applied load.
[0026]
When the polishing tool is manufactured, a sheet 3 having a through-hole pattern 31 (rectangular hole pattern) is spread on the base material 12 in advance as shown in the plan view of the polishing tool application apparatus shown in FIG. After applying the coating liquid containing abrasive grains from above, the sheet 3 is peeled off to form a striped rectangular polishing layer block on the base material 12, and the gap between the polishing layer blocks becomes concave. Grooves are also formed and blocks are provided at regular intervals.
[0027]
Further, in the polishing layer, the substantial thickness of the binder 11 for fixing the abrasive grains on the base material is smaller than the average grain size of the abrasive grains 2, so that the abrasive grains maintain a state of protruding from the binder during the polishing process. And improve the finishing system. The abrasive grains 2 are generally hard inorganic materials having an average particle size of about 5 μm or less, and a fine powder of primary particles is agglomerated to have an average particle size of about 10 to 300 μm, although it depends on the object to be processed. More preferably, those having a secondary particle diameter of about 40 to 100 μm are suitable. The material provided for the normal abrasive grains 2 is silica, ceria, diamond, CBN, alumina, silicon carbide, iron oxide, zirconium oxide, or the like. Agglomerates can be produced by means such as a sol-gel method or a spray dryer (also commonly used non-agglomerated single particle abrasives are possible).
[0028]
Next, the polishing tool of the present invention can be manufactured by adding and dispersing an inorganic powder and / or an organic powder to the abrasive grains 2 and applying the inorganic powder and the organic powder together with the abrasive grains 2 to the equipment 12 via the sheet 3.
The polishing tool 1 can be manufactured by adding and dispersing an inorganic fiber and / or an organic fiber, and applying the inorganic fiber and / or the organic fiber onto the base material 12 via the sheet 3 together with the abrasive grains 2.
[0029]
According to the polishing tool manufactured by the above-described manufacturing method, the abrasive tool 2 can reliably fix the abrasive grains 2 on the base material 12, and at the same time, the polishing layer containing the abrasive grains is formed in a block shape at a constant interval. By this, the worn abrasive grains and chips are discharged into the grooves, the scratches can be suppressed, and an excellent machined surface quality of the order of nanometer can be obtained with high efficiency.
[0030]
Next, the present invention will be described with reference to examples.
[Example 1]
First, ultra-fine ZrO of 50-60 nm 2 The powder (ultrafine particles) is sludged with water and sprayed with a spray dryer to have the desired size. For example, secondary particles (granules) having an average particle size of 50 μm are obtained (generally, a size of 1 to 300 μm is obtained. When the particle size distribution is not sharp, a classification process is added). The average particle size was measured by a dry method using a laser diffraction / scattering type particle size distribution analyzer LA-920 manufactured by Horiba, Ltd. As the value of the average particle size, the particle size at a frequency integration of 50% was used (usually also referred to as a median size).
[0031]
However, the bonding force between the primary particles of the granules usually produced by a spray dryer may be too weak. Therefore, if necessary, ZrO 2 The granules were placed in an electric furnace and fired. In some cases, the firing is performed in a pressurized state in order to shorten the firing time or to further increase the hardness. Although the primary particles grow by the heat treatment, not only the primary particles grow due to the mass transfer of the constituent material, but also the bonding points between the particles become thicker due to the mass transfer of the constituent material of the particle, and there are no discontinuities. It becomes a gentle curved surface, and becomes a so-called "neck" shape constricted into a one-leaf hyperboloidal surface (a drum shape).
[0032]
The growth of primary particles and the formation of a “neck” due to mass transfer during this heat treatment are described in 2.3 of “Ceramic Materials Technology Gathering” (published first edition of the first edition on April 10, 1979) issued by the Industrial Technology Center. Mass transfer mechanism and sintering model ". In this firing step, by controlling the superheating temperature and the holding time, a neck is formed at a bonding point between the primary particles, and a large number of the primary particles are partially formed, and a gap is formed therebetween. To form a granular porous body that was bonded.
[0033]
Next, after adding a solvent to the liquid urethane resin to adjust the solution viscosity, a desired polishing layer block shape and dimensions corresponding to a desired polishing layer block shape on a base material (for example, a PET film having a thickness of about 75 μm) as shown in FIG. A sheet on which a through-hole pattern was formed was laid, and a coating solution containing abrasive grains was applied from above the sheet using a wire bar coater. Regarding the coating method, a gravure coater, a reverse roll coater, a knife coater or the like can be used in addition to the wire bar coater. As shown in FIGS. 2 to 5 and FIGS. 6A and 6B, the sheet has a through-hole pattern with a bottom hole.
[0034]
Then, after being applied on the sheet, the sheet was peeled off again before the abrasive layer was not yet dried. Therefore, after the sheet was peeled off, the abrasive layer was left only in the through hole pattern of the bottom, and a block-shaped polishing layer pattern having a desired shape was formed on the polishing tool surface. In Example 1, the sheet shown in FIG. 2 was used. The width (minor axis direction) of the rectangular hole part of the bottom was 1 to 10 mm, and the depth was 40 μm.
Finally, the applied polishing tool was dried at about 60 ° C. in a thermostat (Yamato Kagaku) for about 1 hour to prepare a polishing tool.
[0035]
The polishing tool thus produced was mounted on a polishing machine (shown in FIG. 8) platen, and a BK7 optical glass disk adjusted to a surface roughness of about 2 μmRy was processed (processing conditions: platen rotation speed 60 rpm, processing pressure 30 kPa). ) A processing mark (scratch, processing scratch, etc.) free and a mirror surface of 30 nmRy or less could be obtained in 3 minutes. (Evaluation of the surface roughness was performed by using Talysurf S4C manufactured by Taylor Hopson Co.) Further, scratching was not observed even when 10 glass disks were continuously processed. As can be seen from FIG. 11, as the machining progresses, the abrasive grains wear gradually advances, but the worn abrasive grains and chips of the workpiece are dropped into the grooves of the concave portions, and the polishing tool is rotated by centrifugal force caused by the rotation of the platen. As a result, the problem of clogging, which had been difficult until now, and the resulting problems of scratching and reduction in processing efficiency could be solved.
[0036]
[Example 2]
By the same manufacturing method as in Example 1, a polishing tool having a polishing layer having a square block shape was produced. In Example 2, the sheet shown in FIG. 3 was used. The length of the side of the square was 13 mm, the groove width was 5 mm, and the thickness of the sheet was 25 μm. FIG. 9 shows an actual photograph of a polishing tool manufactured using this sheet. In the same manner as in Example 1, the polishing tool manufactured in this manner was mounted on a platen of a polishing apparatus shown in FIG. 8, and a BK7 optical glass disk of φ150 mm adjusted to a surface roughness of about 2 μmRy was processed (processing conditions). : Surface mark rotation speed 60 rpm, processing pressure 30 kPa), processing mark (scratch, processing scratch, etc.) free and a mirror surface of 30 nmRy or less were obtained in 2.5 minutes (surface roughness was evaluated by Taylor Hopson foam) Performed at Talysurf S4C.) Further, even when ten glass disks were processed, no scratch was observed.
[0037]
Similarly, a polishing tool having a polishing layer (not shown) having a circular block shape (a real photograph is shown in FIG. 10) and an elliptical block shape was produced. As a result of performing the polishing process under the same conditions as above, the same effect as that of the polishing tool having the square or rectangular block polishing layer was confirmed.
[0038]
Further, by adjusting the dimensions of the blocks and the intervals between the blocks, the machining efficiency and the life of the tool could be adjusted. For example, if the interval between blocks is increased, the number of blocks is reduced, and if the same load is applied, the processing pressure applied to each block is increased, and the processing efficiency is improved. In other words, the working pressure at the working point could be increased by adjusting the dimensions of the blocks and the spacing between the blocks even with a small working load.
[0039]
[Example 3]
In the same manner as in Example 1, fine silica and particles (average particle diameter: 30 μm) composed of primary particles having an average particle diameter of 40 nm were produced by a sol-gel method. It is mixed with a liquid urethane resin, and methyl ethyl ketone is further added to adjust the solution viscosity. Then, the mixture is mixed and stirred for about 10 minutes using a stirrer. Then, a polishing sheet was produced in the same manner as in Example 1 above. The polishing tool thus manufactured was mounted on a polishing apparatus, and a silicon wafer ground with a grindstone equivalent to # 2000 was polished. As a result, a mirror surface having a scratched surface and a processed surface roughness of 30 nm Ry or less was obtained in a processing time of 10 minutes. I got it. Even when five silicon wafers were subsequently polished, no scratch was observed.
The present invention is not limited to the above-described embodiment in the type of abrasive grains as primary particles, the method of agglomeration and aggregation, the type of additive, the type of binder for a polishing tool, and the shape of a processing tool.
[0040]
[Comparative example]
Using the same applicator as in the above example, a polishing tool was produced in the same manner as the polishing tool described in the prior art, without using a sheet with a through-hole pattern. That is, the polishing layer on the surface of the polishing tool is continuous and is not divided into blocks, but all other configurations are the same. Then, as in Example 2, the result of processing a BK7 optical glass disk of φ150 mm adjusted to a surface roughness of about 2 μmRy (processing conditions: platen rotation speed 60 rpm, processing pressure 30 kPa), and a processing mark (scratch) in 5 minutes , Processing scratches, etc.) and a mirror surface of 30 nmRy or less could be obtained. However, when five sheets were continuously processed, generation of scratches was confirmed.
[0041]
From the comparative example and Example 2, by dividing into a polishing layer block shape, a scratch-free high surface quality was obtained, and at the same time, under the same processing conditions, higher processing was performed by a polishing tool without polishing layer block division. Efficiency was obtained. This is because, as in the polishing tool shown in the second embodiment, when the polishing layer is divided into blocks, a substantially high processing pressure is applied to the polishing layer of the block under the same processing conditions. Therefore, high processing efficiency can be obtained with a smaller load without increasing the size of the processing apparatus.
[0042]
From the above embodiments, the polishing tool of the present invention is characterized in that the polishing layer fixed on a base material with a binder is divided into a large number of blocks at regular intervals, and has a lattice shape. In this way, chips and worn abrasive grains can be guided to the grooves in the concave portions between the blocks on the surface of the polishing tool, and can be more reliably discharged, and the occurrence of scratches due to clogging can be suppressed, and the height can be more reliably increased. At the same time that the processing surface quality is obtained, the polishing layer is divided into a large number of blocks having a certain shape at a certain interval and is in a lattice shape, so that the processing machine does not become large, that is, even with a small load. High processing pressure can be applied to the blocked polishing layer, and extremely high processing efficiency can be obtained.
[0043]
In addition, since the divided blocks of the polishing layer are rectangular (including square), circular, or elliptical, concave grooves can be more reliably provided between the blocks, and the grooves can be more reliably cut during polishing. Scraps and the like can be guided and discharged from the processing point, clogging and the like can be avoided, and a very good scratch-free surface quality can be obtained.
[0044]
Also, since the thickness of the binder that fixes the abrasive grains to the surface of the base material is smaller than the maximum diameter of the abrasive grains, the state in which the abrasive grains protrude from the binder during polishing is maintained, and the workpiece can be more reliably and stably. High-efficiency and high-precision finishing, and a long tool life.
[0045]
On the other hand, if the addition ratio of the composite particles is less than 10% by volume, the effect of the addition is ineffective. I can't. Therefore, when the content of the abrasive grains is 10% by volume or more and 90% by volume or less, it is possible to particularly effectively achieve obtaining a highly efficient and high-quality processed surface.
[0046]
Further, in the method for manufacturing a polishing tool of the present invention, a polishing layer can be applied (transferred) on a substrate at a constant interval and at a constant interval without requiring a special mold, and at the same time, a through-hole is formed. By using a sheet with a pattern, by changing the shape of the through-holes and the spacing between them, it is possible to easily and reliably adjust the block shape and spacing of the coating layer on the base material and at a very low cost. A polishing tool can be manufactured.
[0047]
If the thickness of the sheet having the through-hole pattern corresponding to the block shape is larger than the average particle size of the abrasive grains, the sheet is applied to form an overcoat on the polishing layer. In other words, the abrasive grains are buried in the binder, the protrusion amount of the abrasive grains in the polishing layer cannot be sufficiently secured, and during polishing, clogging and the like are likely to occur, and not only a high quality processed surface is not obtained. In the worst case, there is a possibility that the polishing itself cannot be performed and the polishing tool does not function. Therefore, in the present invention, the block shape of the coating layer can be easily and reliably formed on the base material, and at the same time, the thickness of the binder for securely fixing the abrasive particles on the base material is set to the maximum diameter of the abrasive particles. Can be smaller.
[0048]
Further, since the polishing layer is divided into blocks, the load applied to each block during the polishing process increases, and the addition of powder and fiber allows the hardness and brittleness of the polishing tool to be adjusted as desired. In addition to being able to have abrasion properties, it is possible to ensure that the abrasive grains protrude from the binding material portion, and it is also possible to improve heat resistance. Further, it is also possible to make the dispersion of abrasive grains uniform during the production of the polishing tool.
[0049]
The polishing tool and the method of manufacturing the same according to the present invention include the shapes described in the above embodiments, combinations with other elements, for example, the width of the sheet with the through-hole pattern, the circular size of the through-hole pattern, and the size of the block. The present invention is not limited to the requirements shown here, but can be changed within a range that does not impair the gist of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form.
[0050]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the polishing tool of the present invention is subjected to overheat treatment at a temperature at which a secondary particle formed by agglomeration of a large number of primary particles forms a neck at a bonding point between the primary particles. Assuming that abrasive particles composed of a granular porous material in which a large number of primary particles are partially and bonded together with voids formed therebetween, abrasive particles are formed on a base material. The polishing layer fixed by the binder is divided into a large number of blocks having a constant shape at regular intervals, and is a grid-like polishing tool, which removes chips and worn abrasive grains during polishing. It can be guided to the groove of the concave portion between the blocks on the surface of the surface, and can be discharged more reliably, and the occurrence of scratches due to clogging or the like can be suppressed.
[0051]
In addition, the polishing layer is divided into a large number of blocks having a constant shape at regular intervals and has a lattice shape, so that the size of the processing machine can be increased. In other words, a high processing pressure can be applied to the blocked polishing layer even with a small load, and an extremely high processing efficiency can be obtained.
[0052]
Further, the method of manufacturing a polishing tool of the present invention is a method of laying a sheet having a through-hole pattern in which a desired shape is arranged in advance on a base material at a certain interval, and polishing the sheet having a through-hole pattern. After applying the coating solution containing the particles, the sheet is peeled off, and the applied polishing layer is formed in a desired block shape and interval like a through hole pattern of the sheet, so that a special mold is not required and polishing is performed. The layer can be applied (transferred) on the base material in a constant shape and at a constant interval, and at the same time, since the sheet having the through-hole pattern is used, the shape of the through-hole and the interval between them can be changed. In addition, it is possible to easily and surely adjust the block shape and interval of the coating layer on the base material, and at the same time, it is possible to manufacture the polishing tool at extremely low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a polishing tool application device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a sheet with a rectangular through-hole pattern according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of a sheet with a rectangular through-hole pattern according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of a sheet with a circular through-hole pattern according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of the sheet with an elliptical through-hole pattern according to the embodiment of the present invention.
FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views of a sheet with a through-hole pattern.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the polishing tool according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a polishing apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing a photograph of a polishing tool product according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view showing a photograph of a polishing tool product according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an enlarged view showing a surface change state of the polishing tool after polishing by the polishing tool according to the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a cross section of a conventional polishing tool.
[Explanation of symbols]
1 polishing tool
2 abrasive
3 Sheet with through hole pattern
4 Wire bar
5 Work
6 surface plate
11 binder
12 Substrate
21 Chips and worn abrasive grains
31 Through hole
32a convex
32b recess

Claims (13)

多数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子が一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理し、その多数の一次粒子が部分的に、かつ、その間に空隙が形成されている状態で結合している粒状の多孔質体からなる砥粒を用いて、基材の上にバインダで固定化した研磨層を有する研磨工具であって、
前記基材の上にバインダで固定した研磨層は、一定の間隔で多数の一定の形状を有するブロックに分割され、ブロック間で凹となる溝を有する格子状パターンを有することを特徴とする研磨具。
Secondary particles formed by aggregating a large number of primary particles are subjected to heat treatment at a temperature at which a neck is formed at the junction between the primary particles, and a large number of the primary particles are partially formed and voids are formed therebetween. Abrasive tool having a polishing layer fixed with a binder on a base material, using abrasive grains made of a granular porous material bonded in a state where
The polishing layer fixed on the base material with a binder is divided into a large number of blocks having a constant shape at regular intervals, and has a grid-like pattern having grooves that are concave between the blocks. Utensils.
前記ブロックは矩形(正方形を含む)あるいは円形、楕円であることを特徴とする請求項1記載の研磨具。The polishing tool according to claim 1, wherein the block is a rectangle (including a square), a circle, or an ellipse. 前記砥粒を前記基材の表面に固定する前記バインダ実質部の厚みは、前記砥粒の最大直径よりも小さいことを特徴とする請求項1または2のいずれか1項に記載の研磨具。The polishing tool according to claim 1, wherein a thickness of the substantial part of the binder that fixes the abrasive grains to a surface of the base material is smaller than a maximum diameter of the abrasive grains. 前記研磨層の前記砥粒の含有率が、10体積%以上、90体積%以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の研磨具。4. The polishing tool according to claim 1, wherein a content of the abrasive grains in the polishing layer is 10% by volume or more and 90% by volume or less. 5. 前記砥粒は、前記格子状パターンを形成する凹凸部分の凸部分に配置されることを特徴とする請求項4記載の研磨具。5. The polishing tool according to claim 4, wherein the abrasive grains are arranged on a convex portion of the concave / convex portion forming the lattice pattern. 6. 基材の上に予め所望のブロック形状に対応したある一定の間隔で配列した貫通穴パターンを有するシートを設置する設置工程と、
前記設置工程によって設置された前記貫通穴パターンを有するシート上に砥粒を含有する塗布液を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程の後に前記貫通穴パターンを有するシートを剥離する剥離工程を有することで、基板上に所望なブロック形状を形成させることを特徴とする研磨具の製造方法。
An installation step of installing a sheet having through-hole patterns arranged at predetermined intervals corresponding to a desired block shape in advance on the base material,
A coating step of applying a coating liquid containing abrasive grains on a sheet having the through-hole pattern set by the setting step,
A method for manufacturing a polishing tool, comprising: forming a desired block shape on a substrate by providing a peeling step of peeling a sheet having the through hole pattern after the applying step.
砥粒に粉末及び/またはファイバを混合する混合工程と、
基材上に所望の研磨層ブロック形状に対応した貫通穴パターンを有するシートを設置する設置工程と、
前記砥粒とバインダとを混合した塗布液を前記貫通穴パターンを有するシートを設置した前記基材上に塗布する塗布工程と、
前記塗布工程を行った後に前記貫通穴パターンを有するシートを剥離する剥離工程とによって、前記基材上にブロック状に分割された研磨層を形成することを特徴とする研磨具の製造方法。
A mixing step of mixing powder and / or fiber with the abrasive,
An installation step of installing a sheet having a through-hole pattern corresponding to a desired polishing layer block shape on a substrate,
An application step of applying the coating liquid obtained by mixing the abrasive grains and the binder onto the base material on which the sheet having the through hole pattern is installed,
A method for manufacturing a polishing tool, comprising: forming a polishing layer divided into blocks on the base material by a peeling step of peeling the sheet having the through hole pattern after performing the applying step.
前記貫通穴パターンを有するシートの厚みは、少なくとも前記砥粒の平均粒径よりも小さいことを特徴とする請求項6または7記載の研磨具の製造方法。The polishing tool manufacturing method according to claim 6, wherein a thickness of the sheet having the through-hole pattern is smaller than at least an average particle diameter of the abrasive grains. 前記貫通穴パターンのパターン形状は、矩形(正方形を含む)あるいは円形、楕円形であることを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載の研磨具の製造方法。The method according to any one of claims 6 to 8, wherein a pattern shape of the through hole pattern is rectangular (including square), circular, or elliptical. 前記塗布工程は、前記砥粒に無機粉末及び/または有機粉末を添加分散する添加工程を有し、前記砥粒とともに前記貫通穴パターンを有するシートに塗布することを特徴とする請求項6または7記載の研磨具の製造方法。8. The method according to claim 6, wherein the applying step includes an adding step of adding and dispersing an inorganic powder and / or an organic powder to the abrasive grains, and applying the abrasive grains together with the abrasive grains to a sheet having the through hole pattern. A method for producing the polishing tool according to the above. 前記塗布工程は、前記砥粒に無機ファイバあるいは/かつ有機樹脂ファイバを添加分散する添加工程を有し、前記砥粒とともに前記貫通穴パターンを有するシートに塗布することを特徴とする請求項6または7記載の研磨具の製造方法。7. The method according to claim 6, wherein the applying step includes an adding step of adding and dispersing an inorganic fiber or / and an organic resin fiber to the abrasive grains, and applying the abrasive grains to the sheet having the through-hole pattern together with the abrasive grains. 8. The method for producing the polishing tool according to 7. 前記添加工程は、前記砥粒に前記無機粉末及び/また有機粉末、無機ファイバあるいは/かつ有機樹脂ファイバを添加することで前記研磨具の硬度および脆性度を調整することができることを特徴とする請求項10または11記載の研磨具の製造方法。The said addition process can adjust the hardness and brittleness of the said polishing tool by adding the said inorganic powder and / or an organic powder, an inorganic fiber, and / or an organic resin fiber to the said abrasive grain. Item 12. The method for producing a polishing tool according to Item 10 or 11. 前記研磨具は、請求項6から12までのいずれか1項に記載の研磨具の製造方法によって製造されたことを特徴とする研磨具。A polishing tool, wherein the polishing tool is manufactured by the method for manufacturing a polishing tool according to any one of claims 6 to 12.
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005297165A (en) * 2004-04-15 2005-10-27 Ricoh Co Ltd Grinder and its manufacturing method
JP2008221353A (en) * 2007-03-09 2008-09-25 Ricoh Co Ltd Polishing device and method of manufacturing same
US7470171B2 (en) 2005-01-14 2008-12-30 Ricoh Company, Ltd. Surface polishing method and apparatus thereof
JP2010516506A (en) * 2007-01-24 2010-05-20 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア Flexible planar substrate having a polished surface
WO2011104996A1 (en) * 2010-02-23 2011-09-01 三菱電機株式会社 Thermosetting resin composition, b-stage thermally conductive sheet, and power module
US9213274B2 (en) 2013-03-29 2015-12-15 Ricoh Company, Ltd. Grinding roller, fixing device, and image forming apparatus
US9440331B2 (en) 2013-12-16 2016-09-13 Ricoh Company, Ltd. Polishing sheet and polishing tool
CN107336148A (en) * 2017-08-01 2017-11-10 华侨大学 A kind of quick method for preparing abrasive particle pattern distribution mill
CN107336150A (en) * 2017-08-01 2017-11-10 华侨大学 A kind of method that deposition prepares abrasive particle pattern distribution mill
CN107378811A (en) * 2017-08-01 2017-11-24 华侨大学 The producing device of abrasive particle pattern distribution emery wheel is realized in a kind of hollow out solidification in place
CN107378810A (en) * 2017-08-01 2017-11-24 华侨大学 A kind of engraving in place realizes the producing device of abrasive particle pattern distribution emery wheel
CN107443264A (en) * 2017-08-01 2017-12-08 华侨大学 It is a kind of based on temporary cover layer determine thickness prepare abrasive particle group arrange mill method
CN107457715A (en) * 2017-08-01 2017-12-12 华侨大学 A kind of preparation method and producing device of abrasive particle pattern distribution emery wheel
US10105814B2 (en) 2015-01-30 2018-10-23 Ricoh Company, Ltd. Polishing sheet, polishing tool and polishing method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53105787A (en) * 1977-02-25 1978-09-14 Inoue Japax Res Inc Production of grinding and polishing materials
JP2000190228A (en) * 1998-12-24 2000-07-11 Ricoh Co Ltd Fixed abrasive grain work tool
JP2000237962A (en) * 1999-02-18 2000-09-05 Yasuhiro Tani Mirror finished surface machining polishing tool
JP2001507290A (en) * 1997-05-14 2001-06-05 ノートン カンパニー Patterned polishing tool
JP2003105324A (en) * 2001-07-23 2003-04-09 Ricoh Co Ltd Abrasive grain and method for producing the same, polishing tool and method for producing the same, grindstone for polishing and method for producing the same and polishing apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53105787A (en) * 1977-02-25 1978-09-14 Inoue Japax Res Inc Production of grinding and polishing materials
JP2001507290A (en) * 1997-05-14 2001-06-05 ノートン カンパニー Patterned polishing tool
JP2000190228A (en) * 1998-12-24 2000-07-11 Ricoh Co Ltd Fixed abrasive grain work tool
JP2000237962A (en) * 1999-02-18 2000-09-05 Yasuhiro Tani Mirror finished surface machining polishing tool
JP2003105324A (en) * 2001-07-23 2003-04-09 Ricoh Co Ltd Abrasive grain and method for producing the same, polishing tool and method for producing the same, grindstone for polishing and method for producing the same and polishing apparatus

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005297165A (en) * 2004-04-15 2005-10-27 Ricoh Co Ltd Grinder and its manufacturing method
JP4601317B2 (en) * 2004-04-15 2010-12-22 株式会社リコー Polishing tool and manufacturing method thereof
US7470171B2 (en) 2005-01-14 2008-12-30 Ricoh Company, Ltd. Surface polishing method and apparatus thereof
JP2010516506A (en) * 2007-01-24 2010-05-20 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア Flexible planar substrate having a polished surface
JP2008221353A (en) * 2007-03-09 2008-09-25 Ricoh Co Ltd Polishing device and method of manufacturing same
WO2011104996A1 (en) * 2010-02-23 2011-09-01 三菱電機株式会社 Thermosetting resin composition, b-stage thermally conductive sheet, and power module
CN102770956A (en) * 2010-02-23 2012-11-07 三菱电机株式会社 Thermosetting resin composition, b-stage thermally conductive sheet, and power module
US9029438B2 (en) 2010-02-23 2015-05-12 Mitsubishi Electric Corporation Thermosetting resin composition, B-stage heat conductive sheet, and power module
US9213274B2 (en) 2013-03-29 2015-12-15 Ricoh Company, Ltd. Grinding roller, fixing device, and image forming apparatus
US9440331B2 (en) 2013-12-16 2016-09-13 Ricoh Company, Ltd. Polishing sheet and polishing tool
US10105814B2 (en) 2015-01-30 2018-10-23 Ricoh Company, Ltd. Polishing sheet, polishing tool and polishing method
CN107336148A (en) * 2017-08-01 2017-11-10 华侨大学 A kind of quick method for preparing abrasive particle pattern distribution mill
CN107336150A (en) * 2017-08-01 2017-11-10 华侨大学 A kind of method that deposition prepares abrasive particle pattern distribution mill
CN107378811A (en) * 2017-08-01 2017-11-24 华侨大学 The producing device of abrasive particle pattern distribution emery wheel is realized in a kind of hollow out solidification in place
CN107378810A (en) * 2017-08-01 2017-11-24 华侨大学 A kind of engraving in place realizes the producing device of abrasive particle pattern distribution emery wheel
CN107443264A (en) * 2017-08-01 2017-12-08 华侨大学 It is a kind of based on temporary cover layer determine thickness prepare abrasive particle group arrange mill method
CN107457715A (en) * 2017-08-01 2017-12-12 华侨大学 A kind of preparation method and producing device of abrasive particle pattern distribution emery wheel

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