JP2014200869A

JP2014200869A - ラッピングキャリア

Info

Publication number: JP2014200869A
Application number: JP2013077433A
Authority: JP
Inventors: 幸弘柳川; Yukihiro Yanagawa
Original assignee: Sunco Spring Co Ltd
Current assignee: Sunco Spring Co Ltd
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2014-10-27

Abstract

【課題】薄肉部を形成することで、遊離砥粒を効率よく供給して研磨効率を高くすることができるラッピングキャリアを提供する。【解決手段】研磨対象物を研磨する２つの研磨盤の間に配置される薄板状のキャリア本体１０に、キャリア本体１０の厚さ方向に貫通し、研磨対象物を保持する複数の保持孔１３が設けられる。また、キャリア本体の少なくとも一方の面には、凹部１５が設けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、ラッピングキャリアに関する。

水晶振動子は、電気回路等において基準となる周波数を発生させる部品であり、重要な部品の一つである。近年、動作周波数の高速化にともなって水晶振動子の薄型化が進んでいる。水晶振動子は、水晶片を水晶インゴットから切り出し、その後両面研磨装置により研磨することで、所定の厚さに形成される。したがって、水晶振動子を薄型化するには、両面研磨装置に用いるラッピングキャリアを薄型化する必要がある。

特許文献１には、直径に対する長さの比が１０以上１００未満である非導電性の繊維状フィラーを金属と共に共析させて形成したラッピングキャリアが開示されている。

特開２００９−１０１４４１号公報

特許文献１に記載の発明は、厚さを薄くしつつも、高硬度、高靱性で厚みムラのないキャリアを生成することを目的としている。しかしながら、ラッピングキャリアの厚みが完全に均一の場合には、研磨液（スラリ）に含まれる遊離砥粒が研磨対象物に効率よく供給されず、研磨効率が低下するという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、遊離砥粒を効率よく供給して研磨効率を高くすることができるラッピングキャリアを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るラッピングキャリアは、例えば、研磨対象物を研磨する２つの研磨盤の間に配置される薄板状のキャリア本体と、前記キャリア本体の厚さ方向に貫通する保持孔であって、前記研磨対象物を保持する保持孔と、前記キャリア本体の少なくとも一方の面に設けられた凹部と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係るラッピングキャリアによれば、キャリア本体の少なくとも一方の面に凹部設けられる。これにより、キャリア本体に薄肉部が形成される。したがって、遊離砥粒をキャリア本体全域や保持孔の内部に効率よく供給して、研磨効率を高くすることができる。

ここで、前記キャリア本体は、略円形であり、前記凹部は、少なくとも前記キャリア本体の中心近傍に設けられてもよい。また、前記凹部は、前記中心と前記保持孔との間に設けられてもよい。
また、保持孔は、遊離砥粒を含む研磨液を保持し、凹部は、前記遊離砥粒の粒径の略１倍から略７倍、又は略８倍から略１５倍の深さで形成されてもよい。

本発明によれば、薄肉部を形成することで、遊離砥粒を効率よく供給して研磨効率を高くすることができる。

本発明の一例であるラッピングキャリア１０を使用する両面研磨装置１の斜視図である。ラッピングキャリア１０の詳細を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。変形例に係るラッピングキャリア１０Ａの詳細を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。ラッピングキャリアの変形例を示す図である。ラッピングキャリアの変形例を示す図である。ラッピングキャリアの変形例を示す図である。ラッピングキャリアの変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一例であるラッピングキャリア１０が用いられる両面研磨装置１の斜視図である。両面研磨装置１は、互いに対向する位置に設けられた上定盤２０及び下定盤２１と、回転軸２２と、回転軸２２に設けられたサンギア２３と、回転軸２２と同じ軸心を有する回転可能な大口径のインターナルギア２４と、複数のラッピングキャリア１０とを備えている。

ラッピングキャリア１０は、金属製の薄板であるキャリアプレート１１を有する。キャリアプレート１１の外周には、複数の歯１２が形成されている。歯１２がサンギア２３及びインターナルギア２４に噛合する。

ラッピングキャリア１０には、複数の保持孔１３（図１では図示せず、図２参照）が形成される。保持孔１３には、水晶振動子等のワーク（図示せず）が保持される。ラッピングキャリア１０については後に詳述する。

上定盤２０の下面及び下定盤２１の上面には、それぞれ研磨パッド２０ａ、２１ａが設けられる。研磨パッド２０ａ、２１ａは、ラッピングキャリア１０の両面にそれぞれ押圧される。研磨パッド２０ａ、２１ａとしては、例えば少なくともシリカ等からなる砥粒と該砥粒を結合するウレタン等の材料からなる結合剤とから構成された固定砥粒パッドや、不織布等を用いることもできる。

サンギア２３とインターナルギア２４とを異なる速度で回転させることで、ラッピングキャリア１０が自転（図１矢印参照）しながら、サンギア２３の周りを公転する（図１中空矢印参照）。また、遊離砥粒を含むスラリを供給しながら、上定盤２０及び下定盤２１を逆方向に回転させる。これにより、ラッピングキャリア１０及び保持孔１３に保持されたワークの上下面及びワークの上下面が研磨パッド２０ａ、２１ａ及びスラリの遊離砥粒により均等に研磨される。

図２は、ラッピングキャリア１０の詳細を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。

図２に示すように、キャリアプレート１１には、ワークを保持する保持孔１３と、中央孔１４が、キャリアプレート１１の表裏面を貫通して形成されている。

保持孔１３は、ワークの形状に応じて、任意の形状に任意の数だけ形成されている。本実施の形態では、保持孔１３は円形であり、２つの同心円のうちの内側の円周上に８個、外側の円周上に１２個の合計２０個形成される。なお、保持孔１３の形状はこれに限られないし、数や配置位置もこれに限られない。

中央孔１４は、キャリアプレート１１の略中央に形成される。中央孔１４には、スラリが充填される。本実施の形態では、中央孔１４は円形であるが、形状はこれに限られない。また、中央孔１４は、必須ではない。

また、キャリアプレート１１の表面には、凹部１５が形成される。本実施の形態では、凹部１５は、キャリアプレート１１の中央部（中央孔１４の周囲）に、表面から任意の深さで形成される。

凹部１５が、キャリアプレート１１の中央部（中央孔１４の周囲）に形成されることで、キャリアプレート１１の中央部に薄肉部が形成される。中央孔１４に充填されたスラリ、すなわち遊離砥粒が凹部１５に広がることで、遊離砥粒がキャリアプレート１１全体へ効率的に供給される。これにより、加工速度に優れたラッピングキャリアを提供することができる。

ここで、凹部１５の深さは、遊離砥粒の略１倍〜略７倍、又は略８倍〜略１５倍とすることが好ましい。略１倍〜略７倍か、略８倍〜略１５倍かは、遊離砥粒の大きさによって選択することができる。本実施の形態では、遊離砥粒は直径が約２μｍ〜約６μｍ程度であり、この範囲内で遊離砥粒の直径が小さい場合には、凹部１５の深さを遊離砥粒の略１倍〜略７倍とし、遊離砥粒の直径が大きい場合には、凹部１５の深さを遊離砥粒の略８倍〜略１５倍とすることが望ましい。

すなわち、単位時間あたりの凹部１５に溜める遊離砥粒の数がほぼ一定となるように、凹部１５の深さを決定することが望ましい。これにより、凹部１５に十分なスラリを充填し、かつ充填されたスラリを放出する、すなわち充填と放出とのバランスを保つことができる。

なお、略１倍〜略７倍又は略８倍〜略１５倍の範囲内においては、倍率が大きくなるほど加工速度を早くすることができるため、遊離砥粒の直径に対する凹部１５の深さの倍率を可能な限り大きくすることが望ましい。ここで、本実施の形態では、１倍、７倍、８倍、１５倍のみでなくその近傍の倍率を含むことを確認的に示すため、略１倍、略７倍、略８倍、略１５倍という表現をしているが、略という表現がないからといって１倍、７倍、８倍、１５倍に限定されるものではない。

次に、本発明の一実施例であるラッピングキャリア１０の製造方法について説明する。

まず、例えば一面に鏡面加工が施されたステンレス基板におけるその鏡面すなわち電鋳面に、フォトレジスト等によりレジストパターンを形成する。基板の大きさは、例えば、外径１１０ｍｍφ×厚み３ｍｍｔ程度である。このレジストパターンは、キャリアプレート１１が電鋳形成されるべき部分以外の部分を被覆するものであり、その膜厚は、少なくとも製造されるキャリアプレート１１の厚み寸法よりも厚く設定される。例えば、所望されるキャリアプレート１１の厚み寸法が例えば３０μｍｔ程度である場合、レジストパターンの膜厚は５０μｍｔ程度とされる。なお、基板の材質は、ステンレスに限らず、ニッケル等の金属や、ＰＥＴ等の樹脂等を用いることができる。また、基板の大きさ及び厚さもこれに限定されるものではない。

次に、レジストパターンが形成された基板を、鍍金液に浸漬して電解鍍金処理を施し、基板の表面に電鋳膜を形成する。電鋳膜は、例えばニッケル等を含む合金である。
なお、本実施の形態では、電解鍍金処理により電鋳膜を形成したが、電解鍍金処理に限定されるものではない。例えば、無電解めっき処理により膜を形成するようにしてもよい。

凹部１５が形成された部分である薄肉部のキャリアプレート１１の厚みまで電鋳膜が形成されたら、キャリアプレート１１に、凹部１５の形状のレジストパターンを形成する。その後、再度電解鍍金処理を施し、所望されるキャリアプレート１１の厚みまで電鋳膜を形成する。これにより、凹部１５の形状のレジストパターンの部分には追加の電鋳膜が形成されず、キャリアプレート１１に凹部１５が形成される。

なお、凹部１５の形成方法はこれに限られない。例えば、所望されるキャリアプレート１１の厚みまで電鋳膜を形成した後で、凹部１５の形状以外の部分にシルクスクリーン印刷などでマスキングを行い、金属腐食性のある薬品等を用いて凹部１５をエッチングさせることで、キャリアプレート１１に凹部１５を形成してもよい。

最後に、レジストパターンの除去及び基板の除去を行い、電鋳膜からなるラッピングキャリア１０を得る。必要に応じて、電鋳膜からなるラッピングキャリア１０に熱処理を施してもよい。

本実施の形態によれば、薄肉部を有するラッピングキャリアを得ることができる。これにより、遊離砥粒がラッピングキャリア全域や、保持孔の内部（すなわち、ワーク）に供給されやすくなる。したがって、研磨効率を高くすることができる。
また、本実施の形態では、電鋳膜によりラッピングキャリアを形成するため、追加工をすることなく薄肉部を有するラッピングキャリアを得ることができる。

なお、本実施の形態では、キャリアプレート１１の中央部に凹部１５を設けたが、凹部１５の位置及び形状はこれに限られない。凹部の位置及び形状は、以下に示すように、様々な形態をとることができる。

図３は、変形例に係るラッピングキャリア１０Ａの詳細を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

図３に示すように、キャリアプレート１１の保持孔１３に隣接して凹部１６が形成される。図３においては、凹部１６を複数の保持孔１３の間に設けたが、凹部１６を中央孔１４と保持孔１３との間に設けてもよい。また、図４に示すように、保持孔１３と保持孔１３との間に凹部１６を形成してもよい。保持孔１３に隣接して凹部１６を設けることで、保持孔１３に遊離砥粒を効果的に供給することができる。なお、凹部１６の深さは、凹部１５と同様であるため、説明を省略する。

また、図５に示すように、中央孔１４と保持孔１３とを結んだ線上（図５の一点鎖線及び鎖線参照）に凹部１６を設けるようにしてもよい。なお、図５においては、中央孔１４の中心と保持孔１３の中心とを結んだ線上に凹部１６の中心が配置されているが、中央孔１４の中心と保持孔１３の中心とを結んだ線上、すなわちキャリアプレート１１の中心と保持孔１３との間に凹部１６が配置されていればよい。

ラッピングキャリア１０は、上定盤２０と下定盤２１との間で自転しながら公転するため、図５の二点鎖線の円弧形状の矢印で示すように、キャリアプレート１１の中心から外側に向かうようにスラリの流れが発生する。したがって、少なくとも、キャリアプレート１１の中心又は中心近傍に凹部１５を設けることが望ましい。

また、凹部１６に充填された遊離砥粒を効率よく保持孔１３に供給するために、凹部１５に加え、キャリアプレート１１の中心と保持孔１３との間に凹部１６を設けることが望ましい。

また、図２、３においては、凹部１５、１６を円形で図示したが、凹部は円形に限らず、楕円形、矩形等の様々な形状とすることができる。また、図２、３においては、凹部１５、１６の断面形状を矩形で図示したが、凹部の断面形状はこれに限られない。例えば、図６（Ａ）に示すように、凹部１５Ａの底面を曲線としてもよい。また、複数段の深さを有する凹部としてもよい。

また、図２、３においては、凹部１５、１６を表面（図２（Ｂ）、図３（Ｂ）における上側の面）に形成したが、凹部は裏面（図２（Ｂ）、図３（Ｂ）における下側の面）に形成してもよいし、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すように表面と裏面との両方に形成してもよい。ただし、ラッピングキャリア１０全体に均等にスラリを供給するためには、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、表面と裏面との凹部の深さはほぼ同じとすることが望ましい。
なお、図においては、凹部の形状の変形例を凹部１５を例に示したが、凹部１６についても同様である。

また、図２等においては、中央孔１４は、キャリアプレート１１の中心に１個設けたが、中央孔１４をキャリアプレート１１の中心に設ける必要はない。例えば、図７（Ａ）に示すように、キャリアプレート１１の中心の近傍に、複数の中央孔１４Ａを設けるようにしてもよい。なお、図７（Ａ）においては、キャリアプレート１１の中心に中央孔１４Ａを設けていないが、キャリアプレート１１の中心にも中央孔１４Ａを設けるようにしてもよい。

また、凹部１５も、中央孔１４と同様に、キャリアプレート１１の中心に設ける必要はない。例えば、図７（Ｂ）に示すように、キャリアプレート１１の中心の近傍であって、中心以外の位置に設けられた複数の中央孔１４Ａをそれぞれ覆うように、複数の凹部１５Ｂを設けるようにしてもよい。なお、図７（Ｂ）に示す場合に、凹部１５Ｂに変えて、複数の中央孔１４Ａを一体で覆うように、図２に示すような凹部１５を設けるようにしてもよい。

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１：両面研磨装置、１０、１０Ａ：ラッピングキャリア、１１：キャリアプレート、１２：歯、１３：保持孔、１４、１４Ａ：中央孔、１５、１５Ａ、１５Ｂ、１６：凹部、２０：上定盤、２０ａ：研磨パッド、２１：下定盤、２２：回転軸、２３：サンギア、２４：インターナルギア

Claims

研磨対象物を研磨する２つの研磨盤の間に配置される薄板状のキャリア本体と、
前記キャリア本体の厚さ方向に貫通する保持孔であって、前記研磨対象物を保持する保持孔と、
前記キャリア本体の少なくとも一方の面に設けられた凹部と、
を備えたことを特徴とするラッピングキャリア。
請求項１に記載のラッピングキャリアであって、
前記キャリア本体は、略円形であり、
前記凹部は、少なくとも前記キャリア本体の中心近傍に設けられる
ことを特徴とするラッピングキャリア。
請求項２に記載のラッピングキャリアであって、
前記凹部は、前記中心と前記保持孔との間に設けられる
ことを特徴とするラッピングキャリア。
請求項１に記載のラッピングキャリアであって、
前記保持孔は、遊離砥粒を含む研磨液を保持し、
前記凹部は、前記遊離砥粒の粒径の略１倍から略７倍、又は略８倍から略１５倍の深さで形成される
ことを特徴とするラッピングキャリア。