JP2007313620A - 両頭研削盤 - Google Patents

Abstract

【課題】大口径の被削材であっても、平坦度、平行度を高いレベルで維持することが可能な両頭研削盤を提供する。
【解決手段】両頭研削盤１は、下砥石１１ａと上砥石１１ｂとで被削材を両側から挟み込んで研削を行うものであり、両頭研削盤１において、下砥石１１ａの上面側の中心に太陽ギヤ１２が設けられ、この太陽ギヤ１２に接するように複数の遊星ギヤ１３が設けられている。遊星ギヤ１３には、被削材を保持するためのポケット１４が設けられている。遊星ギヤ１３に接するように、外周枠１５上に保持ギヤ１６が配置されている。遊星ギヤ１３は保持ギヤ１６に接するように配置されているため、外周枠１５上、あるいは外周枠１５の外側にまではみ出すような大きさの遊星ギヤ１３を用いることができる。そのため、遊星ギヤ１３に大口径の被削材をセットして研削することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、遊星ギヤを用いて被削材を遊星運動させて研削を行う両頭研削盤に関する。

遊星ギヤを用いた両頭研削は、円盤状基板の端面に砥粒層を形成し、この砥粒層の上に被削材を載せることが出来る程の広い砥粒層幅を持つ砥石（以下、「ディスク形状砥石」という）２つを鉛直に対向させて行われる。砥石の外周側に内歯ギヤを設け、砥石の中心に太陽ギヤを配し、遊星ギヤに被削材を保持するポケットを設け、被削材の上下に位置する砥石で被削材を挟み、被削材に遊星運動を与えながら研削が進行する。

被削材を遊星運動させずに研削する場合には、砥石の周速の違いによる平坦度のばらつきが生じやすいが、遊星ギヤを用いた両頭研削では、砥石の周速の違いによる影響を受けにくいため、被削材の平坦度、平行度を得やすいという利点がある。しかし、被削材を保持する遊星ギヤの大きさによって、加工可能な最大寸法が規制されるという欠点がある。

大きな被削材を研削するために、大きな遊星ギヤを使う方法が用いられている。しかし、大きな遊星ギヤを用いるには、遊星ギヤの直径に応じた小さな太陽ギヤと大きな内歯ギヤを組み合わせる必要がある。実際には、内歯ギヤは研削盤の寸法に応じて設計されており、内歯ギヤの直径を変更することは困難である。従って、大きな遊星ギヤを使うためには、太陽ギヤを小さくし、遊星ギヤの枚数を少なくする方法が最も一般的である。すなわち、遊星ギヤを２枚とするときに、遊星ギヤの直径を最も大きくすることができる。また、被削材の大きさに応じて、内歯ギヤの直径を変更する方法も考えられるが、設備が大掛かりになり、現実的には不可能である。

研削の分野における遊星ギヤに関する技術の一例が、特許文献１に記載されている。

特開２００３−７１６８７号公報

近年、電子部品分野において大口径のシリコンウエハが製造されるようになり、このような大口径の被削材を効率良く研削する技術が求められている。
しかし、遊星ギヤを２枚にすると遊星ギヤの直径は最大になるが、太陽ギヤの最小直径には限界があり、また、内歯ギヤを超える直径の遊星ギヤを使用することはできない。その一方、内歯ギヤの直径を大きくすることは設備の大幅な変更を余儀なくされるため、現実的には不可能であることから、大口径の被削材の研削についての問題点は未だ解決されていない。

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたもので、大口径の被削材であっても、平坦度、平行度を高いレベルで維持することが可能な両頭研削盤を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明の両頭研削盤は、２つの砥石で被削材を両側から挟み込み、砥石の中央部に設けられた太陽ギヤと、この太陽ギヤに接するように配置された複数の遊星ギヤによって被削材を遊星運動させて研削を行う両頭研削盤において、遊星ギヤより小径の保持ギヤが遊星ギヤに接するように砥面の外周寄りに配置され、太陽ギヤと保持ギヤの回転によって、遊星ギヤとともに被削材が遊星運動して研削することを特徴とする。

従来の両頭研削盤においては、遊星ギヤの外周側が内歯ギヤに接するように構成されているため、遊星ギヤの寸法が研削盤の寸法による制限を受け、研削可能な被削材の寸法が限られていたが、本発明の両頭研削盤では、遊星ギヤより小径の保持ギヤが遊星ギヤに接するように砥面の外周寄りに配置されていることにより、遊星ギヤの寸法を従来のものより大きくすることができる。その結果、大口径の被削材であっても、遊星運動させて研削することができ、平坦度、平行度を高いレベルで維持した研削が可能となる。

本発明の両頭研削盤においては、前記保持ギヤの位置を変更するための位置調整部が設けられていることを特徴とする。
位置調整部によって保持ギヤの位置を変更することにより、遊星ギヤの径を変更することができ、被削材の大きさの選択の幅が拡大する。

本発明の両頭研削盤においては、前記遊星ギヤと砥面の外周側で接触する位置が調整可能であって、この位置を調整することによって、前記遊星ギヤは内歯ギヤと砥面の外周側で接触し、太陽ギヤと内歯ギヤの回転によって、遊星ギヤとともに被削材が遊星運動して研削することを特徴とする。
遊星ギヤと砥面の外周側で接触する位置が調整可能であるため、大口径の被削材を研削する場合には、遊星ギヤを保持ギヤと接触させる一方、比較的小口径の被削材を研削する場合には、遊星ギヤを内歯ギヤと接触させて研削することができる。このように、被削材の大きさによって、遊星ギヤを保持ギヤと接触させるか、あるいは内歯ギヤと接触させるかを選択することができ、被削材の口径の大小に対して幅広く対応することが可能となる。

本発明によると、大口径の被削材であっても、平坦度、平行度を高いレベルで維持することが可能な両頭研削盤を実現することができる。

以下に、本発明をその実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る両頭研削盤の斜視図であり、図２は、砥面の平面図である。
両頭研削盤１は、下砥石１１ａと上砥石１１ｂとで被削材を両側から挟み込んで研削を行うものであり、下砥石１１ａの上面側の中心に太陽ギヤ１２が設けられ、この太陽ギヤ１２に接するように複数の遊星ギヤ１３が設けられている。遊星ギヤ１３には、被削材を保持するためのポケット１４が設けられている。ここでは、できるだけ大口径の被削材を研削するために、遊星ギヤ１３を２つ配置しているが、被削材の大きさに応じて、遊星ギヤ１３の数は適宜選択できる。

遊星ギヤ１３に接するように、外周枠１５上に保持ギヤ１６が配置されている。ここでは、１つの遊星ギヤ１３に対して保持ギヤ１６を２つ配置しているが、保持ギヤ１６の数も必要に応じて適宜選択できる。また、保持ギヤ１６の位置を変更できるようにするために、位置調整部１７が設けられている。

本発明の両頭研削盤１の機能を、図３に示す従来の両頭研削盤５１と比較して説明する。従来の両頭研削盤５１においては、内歯ギヤ２１に遊星ギヤ１３が接するように配置されており、内歯ギヤ２１の径によって定められる大きさの被削材しか研削することができない。

これに対し、本発明の両頭研削盤１では、遊星ギヤ１３は保持ギヤ１６に接するように配置されているため、外周枠１５上、あるいは外周枠１５の外側にまではみ出すような大きさの遊星ギヤ１３を用いることができる。そのため、遊星ギヤ１３に大口径の被削材をセットして研削することが可能となる。

遊星ギヤ１３は、太陽ギヤ１２を回転させることにより自転運動し、太陽ギヤ１２を中心として保持ギヤ１６を回転させることにより公転運動する。太陽ギヤ１２、遊星ギヤ１３のギヤ比により自転運動と公転運動（遊星運動）が規制されるが、保持ギヤ１６に公転機能を付加することにより、自転運動と公転運動（遊星運動）とを任意に設定することが可能になる。

また、位置調整部１７を設けることにより、保持ギヤ１６の位置を自由に調節することができる。位置調整部１７によって保持ギヤ１６の間隔を広くすると、遊星ギヤ１３の径を大きくすることができ、保持ギヤ１６の間隔を狭くすると遊星ギヤ１３の径を小さくすることができるため、遊星ギヤ１３の径を任意に設定することができる。これにより、被削材の大きさの選択の幅が拡大する。

以上の説明においては、内歯ギヤ２１を設けない例について説明したが、外周枠１５の内周側に従来のものと同様の内歯ギヤ２１を設けても良い。この例を図４に示す。この場合には、比較的小口径の被削材に対しては、内歯ギヤ２１に遊星ギヤ１３を接触させて研削し、この方法では研削できない大口径の被削材に対しては、設定を変えて、遊星ギヤ１３が保持ギヤ１６と接触するようにして研削を行う。このようにすると、１つの研削盤によって、被削材の寸法の大小に拘わらず、広い範囲の被削材を研削することが可能である。

設定の変更は、例えば、外周枠１５の高さを調整できる構造として行うことができる。この場合には、外周枠１５を低い位置に設定することによって、遊星ギヤ１３が保持ギヤ１６と接触するようにし、外周枠１５を高い位置に設定することによって、遊星ギヤ１３が内歯ギヤ２１と接触するようにすることができる。

以下に、試験内容と試験結果を示す。
表１に、使用したホイールの仕様と寸法を示し、表２に被削材の詳細を示す。

研削条件を表３に示す。

試験結果を表４に示す。

また、図５に累積切込量と加工時間の関係を示し、図６に累積切込量と加工終了時における被削材の平行度を示す。図中、白丸が大口径被削材を示し、黒丸が小口径被削材を示す。

遊星ギヤの径を大きくして、２枚の遊星ギヤに大口径の被削材をセットして研削を行っても、４枚の遊星ギヤに小口径の被削材をセットして研削を行ったときと同程度の平行度が保たれている。従って、本発明の研削盤を用いると、大口径の被削材であっても、平行度の良好な研削が可能となる。

本発明は、大口径の被削材であっても、平坦度、平行度を高いレベルで維持することが可能な両頭研削盤として利用することができる。

本発明の実施形態に係る両頭研削盤の斜視図である。 本発明の実施形態に係る両頭研削盤の砥面の平面図である 従来の両頭研削盤を示す図である。 内歯ギヤと遊星ギヤとを接触させて研削を行う両頭研削盤の斜視図である。 累積切込量と加工時間の関係を示す図である。 累積切込量と加工終了時における被削材の平行度を示す図である。

符号の説明

１ 両頭研削盤
１１ａ 下砥石
１１ｂ 上砥石
１２ 太陽ギヤ
１３ 遊星ギヤ
１４ ポケット
１５ 外周枠
１６ 保持ギヤ
１７ 位置調整部
２１ 内歯ギヤ

Claims (3)

1. ２つの砥石で被削材を両側から挟み込み、砥石の中央部に設けられた太陽ギヤと、この太陽ギヤに接するように配置された複数の遊星ギヤによって被削材を遊星運動させて研削を行う両頭研削盤において、遊星ギヤより小径の保持ギヤが遊星ギヤに接するように砥面の外周寄りに配置され、太陽ギヤと保持ギヤの回転によって、遊星ギヤとともに被削材が遊星運動して研削することを特徴とする両頭研削盤。
2. 前記保持ギヤの位置を変更するための位置調整部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の両頭研削盤。
3. 前記遊星ギヤと砥面の外周側で接触する位置が調整可能であって、この位置を調整することによって、前記遊星ギヤは内歯ギヤと砥面の外周側で接触し、太陽ギヤと内歯ギヤの回転によって、遊星ギヤとともに被削材が遊星運動して研削することを特徴とする請求項１または２記載の両頭研削盤。

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