JP2004322231A

JP2004322231A - 研削砥石

Info

Publication number: JP2004322231A
Application number: JP2003117226A
Authority: JP
Inventors: Tadakatsu Nabeya; 忠克鍋谷
Original assignee: Read Co Ltd
Current assignee: Read Co Ltd
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】研削加工の際に、研削水の循環が良好で研削かすの除去が効率的に行われて、砥石の目詰まりや被加工材の欠けを抑制することができ、しかも、薄刃化が可能で、被加工材の歩留まりを向上させることも可能な、精密加工に適した研削砥石を提供する。
【解決手段】研削砥石１Ａ（１Ｂ）を中心に貫通穴２を有するリング状に形成すると共に、その外周に、先端に鋭角の角部３ａを有する複数の鋸刃状突起３を周方向に沿って連続的に形成し、該研削砥石１Ａ（１Ｂ）全体を、砥粒４と結合材５とを同時に焼結して成る焼結体によって一体成形した。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば延性材料と硬性材料との組合せから成る電子材料や半導体製品等を精密加工するのに適した研削砥石に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被加工材に研削加工を施すための研削砥石としては、リング状に形成された台金の外周端面及び該外周端面に隣接する側面に、ダイヤモンド等から成る砥粒をメッキ金属等から成る結合材によって固着させたものが、従来から良く知られている。
【０００３】
ところで、上記従来の研削砥石においては、研削加工時に研削点に対して研削水を供給し研削かすを除去するため、外周に複数のスリットが形成されているが、このようなスリットを形成しただけでは、研削水の供給や研削かすの除去が充分に行われず、砥石の目詰まりや被加工材の欠け等が発生し易いため、精度の高い加工が困難であった。そこで、このような問題点を克服するべくスリットの本数を増やす等の試みが行われたが、結果として、砥石剛性と砥石寿命の低下という新たな問題が発生した。
【０００４】
また、従来の台金を用いた研削砥石は、その台金の表面にさらに砥粒を結合材で固着して形成されているため、砥石を薄刃化すること、すなわち被加工材の歩留まりを向上させることが困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その課題は、研削加工の際に、研削水の循環が良好で研削かすの除去が効率的に行われて、砥石の目詰まりや被加工材の欠けを抑制することができ、しかも、薄刃化が可能で、被加工材の歩留まりを向上させることも可能な、精密加工に適した研削砥石を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る研削砥石は、中心に貫通穴を有するリング状に形成されていると共に、外周に、先端に鋭角の角部を有する複数の鋸刃状突起が周方向に沿って連設されており、全体が砥粒と結合材とを同時に焼結して成る焼結体によって一体成形されていることを特徴とするものである。
【０００７】
このように、本発明に係る研削砥石によれば、その外周に、先端に鋭角の角部を有する複数の鋸刃状突起が周方向に沿って連設されいるため、研削加工の際に、隣接する鋸刃状突起間に形成された凹部を通じて、研削水を良好に循環させて研削かすを効率的に除去することができ、その結果、砥石の目詰まりや被加工材の欠けが抑制されて、被加工材をより高精度に研削加工することが可能となる。
しかも、台金を用いず、砥粒と結合材との焼結体によって一体成形されているため、薄刃化が可能で、被加工材の歩留まりを向上させることもできる。
【０００８】
ここで、上記砥粒の表面は、ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属の何れか、又はＳｉによってコーティングすることもできる。
また、上記砥粒が、ダイヤモンド及びｃＢＮの何れか一方又はこれらの組合せであり、上記結合材が、金属、合金、超硬合金、サーメット又は高硬度金属間化合物であることが望ましく、そのとき、上記結合材が、周期律表のＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属の炭化物、窒化物、ホウ化物及びこれらの複合化合物のうちから選ばれた１種もしくは２種以上の組合せである硬質相、並びに、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗのうちから選ばれた１種もしくは２種以上の組合せである金属結合相から成る硬質合金であるとなお望ましい。
【０００９】
さらに、上記本発明に係る研削砥石においては、各鋸刃状突起の基端を結ぶ円と各鋸刃状突起の角部を結ぶ円とによって挟まれた領域において、該領域の総面積に対して上記鋸刃状突起の合計面積が占める割合が、１０％以上６０％以下であることが望ましい。
【００１０】
なお、上記本発明に係る研削砥石は、その全体の厚さが略一定となるように形成することができる。そのとき、その厚さは１０μｍ〜１ｍｍであることが望ましい。
【００１１】
一方、上記本発明に係る研削砥石は、その厚さが内周側から外周側へと径方向に沿って滑らかに厚くなり、内周端において最も薄く、かつ外周端において最も厚くなるように形成することもできる。そのとき、上記内周端における厚さは、上記外周端における厚さの７０％以上１００％未満であることが望ましい。
このように、研削砥石を、その厚さが内周側から外周側へと滑らかに厚くなるように形成して、該研削砥石の側面を滑らかに傾斜させて形成すると、研削加工の際に、研削水をより良好に循環させて研削かすをより効率的に除去することができ、しかも、被加工材との接触面積をより小さくして接触抵抗を低減することもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る研削砥石の実施の形態を、図１乃至図３に基づいて詳細に説明する。
研削砥石１Ａ（１Ｂ）は、砥粒４と結合材５とを同時に焼結した焼結体によって、中心に貫通穴２を有するリング状に形成されており、その外周には、周方向に沿って連設された複数の鋸刃状突起３を備えている。より具体的に説明すると、該研削砥石１Ａ（１Ｂ）の外周には、先端に鋭角の角部３ａを有する複数の鋸刃状突起３が、径方向に向けて凸設されていると共に、周方向に沿って連続的に形成されている。そして、該研削砥石１Ａ（１Ｂ）全体が、砥粒４と結合材５とを混合し、該結合材５中に該砥粒４を分散させて焼結した焼結体によって、一体成形されている。そのとき、上記角部３ａは研削砥石１Ａ（１Ｂ）の最も外側に位置しており、隣接する鋸刃状突起３間に、該鋸刃状突起３の基端側で狭くて先端側（角部３ａ側）で広い凹部３ｂが形成されている。
【００１３】
このように、上記研削砥石１Ａ（１Ｂ）においては、外周に、先端に鋭角の角部３ａを有する複数の鋸刃状突起３が、周方向に沿って連続的に形成されいるため、研削加工の際に、隣接する鋸刃状突起３間に形成された上記凹部３ｂを通じて、研削水を良好に循環させて研削かすを効率的に除去することができる。したがって、砥石の目詰まりや被加工材の欠けが抑制されて、被加工材をより高精度に研削加工することが可能となる。
しかも、上記研削砥石１Ａ（１Ｂ）は、台金を用いずに、砥粒４と結合材５とを混合し、該結合材５中に該砥粒４を分散させて焼結した焼結体により、一体成形されているため、薄刃化が可能で、被加工材の歩留まりを向上させることもできる。
【００１４】
ここで、上記研削砥石１Ａ（１Ｂ）において、砥粒４は、その表面がＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属の何れか、又はＳｉによってコーティングされたものであっても良い。
なお、上記砥粒４としては、ダイヤモンド及びｃＢＮの何れか一方又はこれらの組合せが好ましい。また、上記結合材５としては、金属、合金、超硬合金、サーメット又は高硬度金属間化合物が好ましく、特に、周期律表のＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属の炭化物、窒化物、ホウ化物及びこれらの複合化合物のうちから選ばれた１種もしくは２種以上の組合せである硬質相と、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗのうちから選ばれた１種もしくは２種以上の組合せである金属結合相とから成る硬質合金が好ましい。
【００１５】
ところで、上記鋸刃状突起３の数は、研削加工を行う際の砥石切り込み深さよりも溝深さを大きく設定できるような数であることが好ましいが、加工条件，被加工材の素材又は研削砥石１Ａ（１Ｂ）の外径等に応じて適正な数に設定する必要性がある。それは、鋸刃状突起３の数が多すぎると、研削水の供給及び研削かすの除去が効率的に行われるが、刃先剛性が低下して真直性に優れた加工が困難となり、逆に、鋸刃状突起３の数が少なすぎると、研削水の供給及び研削かすの除去が効率的に行われなくなり、研削加工時における断続的な抵抗の上昇と切れ曲がりが発生し易くなるからである。
【００１６】
そして、上記鋸刃状突起３の数は、各鋸刃状突起３の基端を結ぶ円Ｃ１と、各鋸刃状突起３の先端に位置する角部３ａを結ぶ円Ｃ２とによって挟まれた領域において、該領域の総面積に対して各鋸刃状突起３の側面の合計面積が占める割合により表すことができる。ここでは、その割合が１０％以上６０％以下であることが望ましい。
【００１７】
図２は本発明に係る研削砥石の第１の実施形態を示しており、リング状の研削砥石１Ａは、その全体の厚さが、上記貫通穴２を形成する内周端１１から、上記鋸刃状突起３を形成する外周端１２まで、略一定（ｔ０）となるように形成されている。そのとき、その厚さｔ０は１０μｍ〜１ｍｍであることが望ましい。
【００１８】
一方、図３は本発明に係る研削砥石の第２の実施形態を示しており、研削砥石１Ｂは、その内周側１１から外周側１２へと径方向に沿って厚さが滑らかに厚くなり、内周端１１において最も薄く、かつ外周端１２において最も厚くなるように形成されている。より具体的には、上記研削砥石１Ｂは、径方向の断面において、上記貫通穴２を形成する内周端１１から、上記鋸刃状突起３を形成する外周端１２へと、厚さが両側面側に直線的に厚くなっていく逆テーパ状に形成されている。この場合、鋸刃状突起３の先端に位置する角部３ａにおける厚さｔ２が、上記外周端１２全体すなわち研削砥石１Ｂ全体において最も厚くなっている。
【００１９】
ここで、上記研削砥石１Ｂにおいては、厚さが最も薄い上記内周端１１における厚さｔ１が、厚さが最も厚い上記外周端１２の鋸刃状突起３の角部３ａにおける厚さｔ２の７０％以上１００％未満であることが望ましい。この厚さの比が１００％以上になると、研削加工時に被加工材と研削砥石１Ｂとの間における接触抵抗が格段に大きくなり、被加工材を直線的に加工することが困難となる。逆に、７０％未満になると研削砥石１Ｂの剛性が低下して、切れ曲がりが発生する。
【００２０】
このような研削砥石１Ｂにれば、その内周端１１から外周端１２へと、径方向に沿って厚さが両側面側に滑らかに厚くなるようにして、両側面全体を滑らかに傾斜させて形成したため、研削加工の際に、被加工材の加工面と研削砥石１Ｂの側面との間に形成される隙間を通じて、研削水をより良好に循環させて研削かすをより効率的に除去することができる。しかも、被加工材との接触面積をより小さくして被加工材との接触抵抗を低減することもできる。
【００２１】
続いて、上記研削砥石１Ａ（１Ｂ）を製造する方法を説明すると、まずはじめに、準備した砥粒４と結合材５の粉末とを混合して、該結合材５中に砥粒４を分散させる。次に、その砥粒４と結合材５との混合物を、所定の形状に成形して型に詰め、加圧しながら焼結する。そして、このようにして得られた焼結体を、その外周に上記鋸刃状突起３を形成する等、所定の寸法形状に仕上げることにより、上記研削砥石１Ａ（１Ｂ）が得られる。
【００２２】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を示して比較例と対比することにより詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例により特に限定されるものではない。
【００２３】
［実施例１］
平均粒径１μｍのＷＣ９０ｗｔ％＋ＴｉＣ５ｗｔ％とＣｏ５ｗｔ％とを混合した結合材５の粉末７５ｖｏｌ％に対して、粒径が１０〜２０μｍのダイヤモンド砥粒４を２５ｖｏｌ％混合し、得られた混合物を、外径１００ｍｍ、内径３４．５ｍｍに成形した。
次に、上記成形体をカーボン型に詰め、０．５ｔｏｎ／ｃｍ^２で加圧しながら、１２００℃で５分間焼結した。このとき、結合材５のビッカース硬度は１８００であり、弾性率は５００００ｋｇ／ｍｍ^２であった。
続いて、このようにして得られた焼結体を、外径９６ｍｍ、内径４０ｍｍ、厚さ（ｔ０）０．１ｍｍ、鋸刃状突起３の数１００に仕上げた。
そうすることにより、全体の厚さが、内周端１１から外周端１２まで略一定（ｔ０）である研削砥石１Ａを得た。
【００２４】
そして、このようにして得られた研削砥石１Ａを用いて、９０ｗｔ％ポリイミドと１０％Ｃｕとから成るＣＳＰ（チップサイズパッケージ）基板を研削により切断加工し、その加工時における研削抵抗、及び得られた加工面上の１０点におけるチッピング（欠け）の大きさをそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。
なお、加工条件は以下の通りである。
回転数：３００００ｒｐｍ
送り速度：５０ｍｍ／ｓｅｃ
切り込み量：１ｍｍ
加工条件
【００２５】
［実施例２］
平均粒径１μｍのＷＣ９０ｗｔ％＋ＴｉＣ５ｗｔ％とＣｏ５ｗｔ％とを混合した結合材５の粉末７５ｖｏｌ％に対して、粒径が１０〜２０μｍのダイヤモンド砥粒４を２５ｖｏｌ％混合し、得られた混合物を、外径１００ｍｍ、内径３４．５ｍｍに成形した。
次に、上記成形体をカーボン型に詰め、０．５ｔｏｎ／ｃｍ^２で加圧しながら、１２００℃で５分間焼結した。このとき、結合材５のビッカース硬度は１８００であり、弾性率は５００００ｋｇ／ｍｍ^２であった。
続いて、このようにして得られた焼結体を、外径９６ｍｍ、内径４０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍに加工を施して、その外周端１２から内周端１１へと０．０５°の傾きで直線的に薄くし、さらに、鋸刃状突起３の数１００に仕上げた。
そうすることにより、最も薄い内周端１１における厚さｔ１が０．０６ｍｍで、最も厚い外周端１２の鋸刃状突起３の角部３ａにおける厚さｔ２が０．１ｍｍである研削砥石１Ｂを得た。
【００２６】
そして、このようにして得られた研削砥石１Ａを用いて、９０ｗｔ％ポリイミドと１０％Ｃｕとから成るＣＳＰ基板を研削により切断加工し、その加工時における研削抵抗、及び得られた加工面上の１０点におけるチッピング（欠け）の大きさをそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。なお、加工条件は上記実施例１と同様とした。
【００２７】
［比較例１］
本比較例１においては、外周に鋸刃状突起が形成されていない点以外は、上記実施例１と同様にして製作された研削砥石を用いて、９０ｗｔ％ポリイミドと１０％Ｃｕから成るＣＳＰ基板を、上記実施例１と同様の条件下で研削により切断加工し、その加工時における研削抵抗、及び得られた加工面上の１０点におけるチッピング（欠け）の大きさをそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。
【００２８】
［比較例２］
本比較例２においては、外周に鋸刃状突起が形成されていない点以外は、上記実施例２と同様にして製作された研削砥石を用いて、９０ｗｔ％ポリイミドと１０％Ｃｕから成るＣＳＰ基板を、上記実施例２と同様の条件下で研削により切断加工し、その加工時における研削抵抗、及び得られた加工面上の１０点におけるチッピング（欠け）の大きさをそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】

【００３０】
表１から分かるように、本発明に係る研削砥石１Ａを使用した実施例１では、外周に鋸刃状突起が形成されていない研削砥石を使用した比較例１と比較して、また、本発明に係る研削砥石１Ｂを使用した実施例２では、同じく外周に鋸刃状突起が形成されていない研削砥石を使用した比較例２と比較して、それぞれ、被加工材の加工面上におけるチッピング（欠け）の大きさ及び加工時における研削抵抗について共に良好な測定結果が得られた。また、上記各実施例においては、加工後の研削砥石１Ａ，１Ｂの外観に、目詰まりや砥粒４の脱落がほとんど見られなかった。
【００３１】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明に係る研削砥石によれば、その外周に、先端に鋭角の角部を有する複数の鋸刃状突起が周方向に沿って連設されいるため、研削加工の際に、隣接する鋸刃状突起間に形成された凹部を通じて、研削水を良好に循環させて研削かすを効率的に除去することができ、その結果、砥石の目詰まりや被加工材の欠けが抑制されて、被加工材をより高精度に研削加工することが可能となる。しかも、台金を用いず、砥粒と結合材とを同時に焼結した焼結体によって一体成形されているため、薄刃化が可能で、被加工材の歩留まりを向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研削砥石の実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明に係る研削砥石の第１の実施形態を示す、図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明に係る研削砥石の第２の実施形態を示す、図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ研削砥石
２貫通穴
３鋸刃状突起
３ａ角部
３ｂ凹部
４砥粒
５結合材
１１内周端
１２外周端
Ｃ１鋸刃状突起の基端を結ぶ円
Ｃ２鋸刃状突起の角部を結ぶ円

Claims

中心に貫通穴を有するリング状に形成されていると共に、外周に、先端に鋭角の角部を有する複数の鋸刃状突起が周方向に沿って連設されており、全体が、砥粒と結合材とを同時に焼結して成る焼結体によって一体成形されていることを特徴とする研削砥石。
上記砥粒の表面が、ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属の何れか、又はＳｉによってコーティングされていることを特徴とする請求項１に記載の研削砥石。
上記砥粒が、ダイヤモンド及びｃＢＮの何れか一方又はこれらの組合せであり、上記結合材が、金属、合金、超硬合金、サーメット又は高硬度金属間化合物であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の研削砥石。
上記結合材が、周期律表のＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属の炭化物、窒化物、ホウ化物及びこれらの複合化合物のうちから選ばれた１種もしくは２種以上の組合せである硬質相、並びに、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗのうちから選ばれた１種もしくは２種以上の組合せである金属結合相から成る硬質合金であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の研削砥石。
各鋸刃状突起の基端を結ぶ円と各鋸刃状突起の角部を結ぶ円とによって挟まれた領域において、該領域の総面積に対して上記鋸刃状突起の合計面積が占める割合が、１０％以上６０％以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の研削砥石。
全体の厚さが略一定に形成され、その厚さが１０μｍ〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の研削砥石。
内周側から外周側へと径方向に沿って厚さが滑らかに厚くなり、内周端において最も薄く、かつ外周端において最も厚くなるように形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の研削砥石。
上記内周端における厚さが、上記外周端における厚さの７０％以上１００％未満であることを特徴とする請求項７に記載の研削砥石。