JP2008238304A - 切断電着ブレード - Google Patents

Abstract

【課題】切断品位を向上させるためにブレード厚みを薄くしても、砥粒の粒径を小さくする必要がなく、かつブレードの剛性が向上し、切粉の排出性を高めることが可能な切断電着ブレードを提供する。
【解決手段】切断電着ブレード１０は、砥粒１を基板２の外周側に電着により固着して形成されており、基板２は、超硬合金で形成され、その縦弾性係数は６００ＧＰａ以上７００ＧＰａ以下である。砥粒１を電着した部分のうち、基板２の一方の表面２ａ側に電着された砥粒１ａと、基板２の他方の表面２ｂ側に電着された砥粒１ｂとを、ラップ加工によって砥粒１ａ、１ｂの平均粒径の５０％分を除去して平坦化し、この平坦化によって形成される平坦面４ａ、４ｂが、基板２の表面２ａと略平行になるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、セラミックコンデンサの製造工程における切断加工のように、高い切断精度が要求される切断加工に用いられる切断電着ブレードに関する。

パソコン、携帯電話、デジタルカメラ等にはセラミックコンデンサが使用されている。セラミックコンデンサは材質がチタン酸バリウム系もしくはチタン酸カリウム系であり、セラミックコンデンサを切断加工する際には、高い切断精度が要求され、また材料自体が高価であるため、切出し個数が多いことが望まれる。従って、このような被削材に対しては、薄刃の切断ブレードが使用されている。

現状では、セラミックコンデンサの切断には、厚みが０．１〜０．２ｍｍ程度の薄い切断ブレードが適するため、図６に示すような鉄製基板を使用しない特別な製法で製造される、砥粒１がメタルボンド中に含有された構造のメタルボンドブレード、あるいは砥粒１が電着によって固着された構造の切断電着ブレードが使用されている。このような切断電着ブレードにおいては、一般的にブレード厚みは砥粒の粒径の最低３倍はないと剛性面で問題が発生するという理由から、ブレードの厚みの０．２倍〜０．３倍の粒径の砥粒が通常用いられている。このように、ブレード厚みを薄くすると、砥粒の粒度を小さくせざるを得ず、これによって、切れ味、寿命が低下してしまうという問題が生じる。

また、メタルボンドブレードは砥粒と金属粉末冶金で構成され、電着ブレードは砥粒とニッケルめっきで構成されているため、基板として使用される鋼材に比べると剛性が低く、斜断、チッピングが発生するという問題がある。また、これらのブレードは構造上本体部と切断使用部の厚みが一定であるため、切断中の切粉の排出性が悪く、目詰り等の問題が発生する。この問題を解決するためには、外周にスリット加工を施すことが考えられるが、こうするとブレード剛性を更に低下させてしまうことになる。
従って、切断抵抗を小さくし、かつ材料の切出し個数を多くするためには、ブレード厚みが薄く、かつ剛性が高いことが要求される。

半導体材料の切断加工に用いられる超砥粒切断ブレードが特許文献１に記載されている。この超砥粒切断ブレードは、基板にＣｒめっきや、ＴｉＮ、ＤＬＣ、ＣｒＮ等のコーティングにより硬質皮膜を施すことで、基板の摩擦熱による熱膨張を抑制するものである。この構成によると、基板の熱膨張を抑制することはできるものの、硬質皮膜であるため、ブレードの剛性を高めることはできない。

また、超硬合金を用いて基板を形成したものが特許文献２に記載されている。しかし、特許文献２に記載のものをセラミックコンデンサの切断加工に用いると、基板の縦弾性係数が２５０〜４１０ＧＰａであるため、セラミックコンデンサの切断加工としては基板の剛性が不足し、チッピングが発生しやすいという問題点を生じる。また、電着薄刃砥石の厚さ方向について、砥粒層を台金よりも厚く形成したものが特許文献３及び特許文献４に記載されている。しかし、この構成のものをセラミックコンデンサの切断加工に適用すると、切粉の排出性は良好であるが、側面に固着された砥粒へラップ等の処理が施されていないために、加工中に砥粒の摩耗が発生し、セラミックコンデンサの加工寸法にばらつきが発生する問題点を生じる。

特開２００１−１２６６号公報 特開２００３−３９３３３号公報 特開２０００−２１０８７２号公報 特開２００５−２０５５８７号公報

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、切断品位を向上させるためにブレード厚みを薄くしても、砥粒の粒径を小さくする必要がなく、かつブレードの剛性が向上し、切粉の排出性を高めることが可能な切断電着ブレード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、本発明の切断電着ブレードは、円盤状基板の外周側に砥粒を電着により固着して形成された切断電着ブレードにおいて、基板が超硬合金によって形成され、基板の縦弾性係数が６００ＧＰａ以上７００ＧＰａ以下であって、基板表面に単層に電着された砥粒の一部が除去されて平坦化され、前記平坦化によって形成された平坦面が基板の表面と略平行であることを特徴とする。

従来の薄型切断ブレードにおいては、金属製基板を用いずに砥粒層を形成するという構造上、縦弾性係数が１００ＧＰａ以上２００ＧＰａ以下の範囲内であり、剛性が不足していたが、本発明では、基板を超硬合金によって形成することにより、基板の縦弾性係数が６００ＧＰａ以上７００ＧＰａ以下となるようにしている。そのため、薄型であっても剛性を十分に確保することができ、斜断やチッピングの発生を有効に防止することができる。
また、基板表面に単層に電着された砥粒の一部が除去されて平坦化されていることにより、平坦化されていないものと比べて、平坦面において砥粒の断面積を大きくすることができ、ブレードの耐摩耗性を高めることができる。そのため、基板を薄くしても切断電着ブレードの耐摩耗性を確保することができる。

基板の縦弾性係数が６００ＧＰａ未満であると、基板の剛性が不足するため、加工中の研削負荷により基板が変形し、斜断やチッピングが発生しやすくなる。また７００ＧＰａを超えると基板の抗折力が低くなるため、加工中に基板が破損する可能性があり、好ましくない。

本発明においては、砥粒の平均粒径が、前記基板の厚みの６０％以上１００％以下であることを特徴とする。

従来の薄型切断ブレードにおいては、剛性を確保するために、砥粒を所定の個数並べた厚み以上の厚みでブレードを形成することが必要であり、このことから、切断ブレードを薄型にするためには、砥粒の粒径を小さくせざるを得なかったが、本発明においては、基板の剛性が確保されているため、砥粒の粒径はブレード厚みによる制限を受けることがない。そのため、切れ味と寿命向上の観点から粒径を定めることができ、砥粒の平均粒径を、基板の厚みの６０％以上１００％以下として、切れ味と寿命の向上を図ることができる。なお、ここでの砥粒の平均粒径とは、平坦化する前の砥粒の平均粒径を意味する。

砥粒の平均粒径が基板の厚みの６０％未満であると、砥粒の粒径が小さいため、図６に示す従来の切断電着ブレードと比較して、切れ味と寿命についての効果の差が小さくなり、図１に示す構造としたことの特徴が得られなくなる。その一方、砥粒の平均粒径が基板厚みの１００％を超えると、砥粒の粒径が大きすぎて基板への固定が不安定となり、また、研磨または平坦化のためのラップ加工の際に、基板の外周面に固定した砥粒の側面に干渉するため砥粒保持力を低下させ、砥粒脱落によるチッピングが発生する可能性があり好ましくない。

本発明においては、平坦化された部分での電着部分と基板の厚みとを含めたブレード厚みが、基板の厚みの１．６倍以上２．０倍以下であることを特徴とする。

従来の薄型切断ブレードにおいては、切断に使用される部分の厚みがブレード本体の厚みと同等であり、切断の際に発生する切粉の排出能力が劣るが、本発明においては、平坦化された部分での電着部分と基板の厚みとを含めたブレード厚みが、基板の厚みの１．６倍以上２．０倍以下であることによって、切断に使用される部分の厚みは、ブレード本体である基板の厚みより厚くなり、切粉の排出性を高めることができ、目詰まりを防止できる。
平坦化された部分での電着部分と基板の厚みとを含めたブレード厚みが基板の厚みの１．６倍未満であると、切断の際に発生する切粉の排出能力が低下して好ましくなく、従来のものと比べて切れ味等に関して顕著な効果が得られなくなる。

また、本発明においては、基板表面に単層に電着された砥粒の一部を除去して平坦面を形成しているが、これは、平坦面において砥粒の断面積を大きくしてブレードの耐摩耗性を高めるためであって、平坦面において砥粒の断面積を大きくするためには、砥粒の平均粒径の５０％分を除去するのが最も効果的である。このようにして平坦化するためには、平坦化された部分での電着部分と基板の厚みとを含めたブレード厚みは、粒径が基板の厚みの６０％以上１００％以下の砥粒を用いる場合には、基板の厚みの２．０倍以下であることが必要であり、２．０倍を超えると、平均粒径の５０％分を除去することができなくなり、ブレードの耐摩耗性が低下する。

本発明によると、切断品位を向上させるためにブレード厚みを薄くしても、砥粒の粒径を小さくする必要がなく、かつブレードの剛性が向上し、切粉の排出性を高めることが可能な切断電着ブレードを実現することができる。

以下に、本発明の切断電着ブレードをその実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係る切断電着ブレードの構造を示す。
図１（ａ）において、切断電着ブレード１０は、砥粒１を円盤状の基板２の外周側に電着により固着して形成されており、基板２の中央部には取付穴３が設けられている。基板２は、超硬合金で形成され、その縦弾性係数は６００ＧＰａ以上７００ＧＰａ以下である。超硬合金の組成は、ＷＣ−Ｃｏ系とし、Ｃｏ含有率は３〜６％である。砥粒１は、基板２の一方の表面２ａ側に単層に電着され、基板２の他方の表面２ｂ側にも単層に電着されており、また、基板２の外周面２ｃにも電着されている。砥粒１の平均粒径は、基板２の厚みの６０％以上１００％以下である。

砥粒１を固着した後に、図１（ｂ）に示すように、砥粒１を電着した部分のうち、基板２の一方の表面２ａ側に電着された砥粒１ａと、基板２の他方の表面２ｂ側に電着された砥粒１ｂとを、ラップ加工によって砥粒１ａ、１ｂの平均粒径の５０％分を除去して平坦化し、この平坦化によって形成される平坦面４ａ、４ｂが、基板２の表面２ａ、２ｂと略平行になるようにする。この平坦化により、砥粒１を電着した部分での基板２の厚みを含めた厚みＴを、基板２の厚みの１．６倍以上２．０倍以下としている。

以下に試験例を示す。
本発明の構成を有する切断電着ブレードを作製して、切断試験を行った。試験条件を表１に示す。

試験結果を図２に示す。
図２（ａ）は切断能率、図２（ｂ）は寿命について、従来品を１００とした指数で表示している。ここで、切断能率は、切断速度を増加させた場合に発生するチッピングが許容範囲内で収まる最大速度で定義し、寿命については、同切断条件においてチッピングが許容範囲外になったときの加工距離で定義している。また、図２（ｃ）は加工精度を示している。ここで、加工精度は、安定して加工している状態での加工面品位（真直性、チッピング量）で定義している。上記のいずれの項目についても、発明品の性能が優れている。

次に、基板の縦弾性係数を変えたときの加工精度の変化を図３に示す。基板の縦弾性係数が６００ＧＰａ以上７００ＧＰａ以下のときに加工精度が良好であるのに対して、基板の縦弾性係数が５００ＧＰａであると、基板の剛性の不足によって生ずる基板の変形により加工精度が低下している。また、基板の縦弾性係数が８００ＧＰａであると、基板の抗折力の低下により基板の破損が発生した。

図４に、基板の厚みに対して砥粒の平均粒径を変えたときの切断能率を、従来品を１００とした指数で示す。砥粒の平均粒径が基板の厚みの６０％以上１００％以下のときは切断能率が良好であるのに対して、砥粒の平均粒径が基板の厚みの５０％のときは切断能率が急速に低下している。また、砥粒の平均粒径が基板の厚みの１１０％のときは砥粒の脱落によるチッピングが発生した。

図５に、基板の厚みに対して、平坦化された部分での電着部分と基板の厚みとを含めたブレード厚みを変えたときの砥石寿命を従来品を１００とした指数で示す。電着部分を含めたブレード厚みが基板の厚みの１．６倍以上２．０倍以下のときは寿命が向上しているのに対して、電着部分を含めたブレード厚みが基板の厚みの１．６倍未満のときは急速に寿命が低下する。また、電着部分を含めたブレード厚みが基板の厚みの２．１倍のときは、砥粒摩擦によるワーク寸法のばらつきが大きく、継続して使用することが困難であった。

本発明は、切断品位を向上させるためにブレード厚みを薄くしても、砥粒の粒径を小さくする必要がなく、かつブレードの剛性が向上し、切粉の排出性を高めることが可能な切断電着ブレードとして利用することができる。

本発明の実施形態に係る切断電着ブレードの構造を示す図である。 試験結果を示す図である。 基板の縦弾性係数を変えたときの加工精度の変化を示す図である。 基板の厚みに対して砥粒の平均粒径を変えたときの切断能率を示す図である。 基板の厚みに対する電着部分を含めたブレード厚みを変えたときの砥石寿命を示す図である。 従来の切断ブレードの一例を示す図である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ 砥粒
２ 基板
２ａ、２ｂ 表面
２ｃ 外周面
３ 取付穴
４ａ，４ｂ 平坦面
１０ 切断電着ブレード

Claims (3)

1. 円盤状基板の外周側に砥粒を電着により固着して形成された切断電着ブレードにおいて、基板が超硬合金によって形成され、基板の縦弾性係数が６００ＧＰａ以上７００ＧＰａ以下であって、基板表面に単層に電着された砥粒の一部が除去されて平坦化され、前記平坦化によって形成された平坦面が基板の表面と略平行であることを特徴とする切断電着ブレード。
2. 砥粒の平均粒径が、前記基板の厚みの６０％以上１００％以下であることを特徴とする請求項１記載の切断電着ブレード。
3. 前記平坦化された部分での電着部分と基板の厚みとを含めたブレード厚みが、基板の厚みの１．６倍以上２．０倍以下であることを特徴とする請求項１または２記載の切断電着ブレード。

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