JP2017144495A - 仕上研磨用定盤、仕上研磨装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】研磨試料8面に対して平面性の高い研磨をするための柔軟な研磨フィルム7を用いた仕上研磨用定盤1において、柔軟な研磨フィルムを搭載する平面形状の板体2からなる定盤の研磨面には、複数の島状の島状凸部5と該島状凸部の間に連続した溝状となる溝状凹部3とが設けられる。
【選択図】図1
Description
同時に、削り屑により、研磨試料の研磨面に多数の傷がつく場合があるという問題が解決されていない上、この問題は、研磨試料の研磨面が大きくなるにしたがって、顕著化してしまう。
また、一定の方向(縦)の研磨であるため、試料表面を均等に磨きあげるのに熟練を有する。このため、作業者の熟練度合いによって研磨状態が異なってしまう場合があるという問題があった。この問題も、研磨試料の研磨面が大きくなるにしたがって、さらに顕著化してしまう。
1.研磨試料でのダレ防止。
2.硬度差による領域ごとの研磨不均等防止。
3.研磨試料の貼りつき防止。
4.研磨試料面での傷発生防止。
5.研磨フィルムの破損防止。
6.研磨試料の大きさによる対応可能性実現。
7.作業者の熟練度に因らない研磨試料作成実現。
前記柔軟な研磨フィルムを搭載する平面形状の板体からなる定盤の研磨面には、複数の島状の島状凸部と該島状凸部の間に連続した溝状となる溝状凹部とが設けられることにより上記課題を解決した。
本発明の仕上研磨用定盤は、前記島状凸部の径寸法が前記溝条凹部の幅寸法の1.5〜2.5倍の範囲に設定されることができる。
本発明の仕上研磨用定盤は、近接する前記島状凸部間の離間距離が、いずれも前記溝条凹部の幅寸法と等しくなるように平面配置されることができる。
本発明の仕上研磨用定盤は、前記島状凸部が平面視して多角形状とされることができる。
本発明の仕上研磨用定盤は、前記島状凸部の径寸法が、前記研磨試料の研磨試料面径寸法に対して、1/2〜3/2の範囲に設定されることができる。
本発明の仕上研磨用定盤は、前記研磨試料面が硬度の異なる領域を有し、前記研磨試料面における高硬度領域と低硬度領域とのモース硬度の差が、3以上であることができる。
本発明の仕上研磨装置は、上記のいずれか記載の仕上研磨用定盤における前記定盤を、前記研磨面と直交する回転軸線に対して回転させる回転手段を有することができる。
本発明の仕上研磨装置は、前記回転手段が前記回転軸線まわりに回転する回転板を有し、該回転板に前記定盤を保持する保持手段を有していることができる。
本発明の仕上研磨装置は、前記定盤が磁性を有するステンレス製とされ、
前記保持手段が、前記回転板と前記定盤とを磁着可能とされていることが好ましい。
本発明の研磨方法は、上記のいずれか記載の仕上研磨装置を用いて研磨する方法であって、
平面定盤と研磨砥粒とを用いて前記研磨試料に縁ダレを発生させる第1工程と、
前記第1工程後に、前記仕上研磨装置定盤と研磨フィルムとを用いて前記縁ダレをなくして前記研磨試料の研磨面を平坦面とする研磨をおこなう第2工程と、
を有する手段か、
前記研磨砥粒がアルミナペーストとされる手段を採用することができる。
前記柔軟な研磨フィルムを搭載する平面形状の板体からなる定盤の研磨面には、複数の島状の島状凸部と該島状凸部の間に連続した溝状となる溝状凹部とが設けられることにより、一方向ではなく多方向に延在する溝状凹部から効率的に排水効果を呈することができるため、潤滑材(例えば、水など)の排水容易性を向上することが可能となり、研磨試料の研磨面と研磨フィルムとが容易に接触し、研磨効率を向上させることができる。また、研磨試料から発生した削り屑を定盤の溝状凹部上の研磨フィルムの凹部へ容易に排出することにより、研磨面を傷つける頻度が著しく低下する。
また、島状凸部が溝状凹部で分割されていることで、研磨がおこなわれる領域に対応する島状凸部の縁部が一方向ではなく多方向に延在することになり、研磨試料面が硬度の異なる領域を有するような場合でも、ダレの発生を防止することが可能となる。
同時に、島状凸部が一方向ではなく多方向に延在する溝状凹部で分割されていることにより、研磨試料の研磨面と研磨フィルムとが相対的に移動して研磨をおこなう際に、研磨試料の研磨面と研磨フィルムとが密着してしまい、研磨がおこなえなくなることを防止できる。
また、潤滑材の排水が溝状凹部によって容易におこなわれることで、研磨試料の研磨面と研磨フィルムとが容易に接触することができ、研磨効率を向上させて研磨試料の研磨面が大きくなった場合でも処理時間を短縮することができる。
前記保持手段が、前記回転板と前記定盤とを磁着可能とされていることにより、研磨フィルムの交換容易性と、研磨フィルムの定盤への密着性を向上することができる。
平面定盤と研磨砥粒とを用いて前記研磨試料に縁ダレを発生させる第1工程と、
前記第1工程後に、前記仕上研磨装置定盤と研磨フィルムとを用いて前記縁ダレをなくして前記研磨試料の研磨面を平坦面とする研磨をおこなう第2工程と、
を有する手段か、
前記研磨砥粒がアルミナペーストとされる手段を採用することができ、これにより、第1工程によって、研磨フィルムで削る量(表面積)を小さくすることができるため、平坦化にかかる作業時間をより短縮して、迅速に研磨をおこなうことが可能となる。
また研磨フィルムと研磨試料との間にもさらなる隙間を形成することができるので、削り屑をより逃げやすくするとともに、外部に排出しやすくして、試料表面を傷つける率を低減することができる。
図1は、本実施形態における仕上研磨用定盤を示す平面図であり、図2は、本実施形態における仕上研磨用定盤を示す拡大断面図であり、図3は、本実施形態における仕上研磨装置を示す模式正面図であり、図において、符号1は、仕上研磨用定盤である。
島状凸部5の径寸法T1は、研磨試料8における研磨面の大きさに対応して設定することができるが、研磨試料8の研磨試料面径寸法に対して、1/2〜3/2の範囲に設定される。具体的には、島状凸部5の径寸法T1は、8mm〜20mmの範囲である12mm程度(±1.2mm)に設定されることができる。なお、島状凸部5の径寸法T1とは、島状凸部5の対向する辺と辺との距離とされる。
また、高硬度領域として、モース硬度4〜8程度とされ、ガラス、鉱物、金属等などを含むことができ、低硬度領域として、樹脂より柔らかい粘度鉱物などを含むことができる。低硬度領域として、モース硬度1〜3程度とされインジウムを挙げることができる。
研磨試料としては、例えば、径寸法25mm程度の樹脂製円筒基材の表面に岩石等の研磨試料を複数埋込んだものとすることができる。
磁着部13は、図3に示すように、回転板11の全面に均一の厚さとして設けられて、その上面が平面とされた異方性ゴム磁石シートとされるか、回転板11の上面と面一とされて磁着のオンオフを切り替えることの可能な電磁石とすることもできる。
研磨試料面に硬度差がある複合材料からなる研磨試料8を研磨する場合でも、ダレや、部分的に研磨状態が異なることを防止して平面性、平坦性の高い研磨が可能である。
図5は、本実施形態における仕上研磨用定盤を示す平面図である。
本実施形態において上述した第1および第2実施形態と異なるのは島状凸部5と溝状凹部3との寸法に関する点であり、これ以外の対応する構成要素に関しては、同一の符号を付してその説明を省略する。
溝条凹部4の幅寸法T2が、島状凸部5間の離間距離と等しくなるように設けられている。溝条凹部4の幅寸法T2は、板体2の全面で等しくなるように設定されている。具体的には、溝条凹部4の幅寸法T2は、1〜4mmの範囲である2mm程度(±0.2mm)に設定されることができる。
研磨試料としては、例えば、径寸法5〜10mm程度の樹脂製円筒基材の表面に岩石等の研磨試料を複数埋込んだものとすることができる。
しかし、本実施形態においては、第1研磨工程の後に、第2研磨工程を施すことにより、第1研磨工程(第1工程)によって、研磨フィルムで削る量(表面積)を小さくすることができるため、第2研磨工程(第2工程)によって平坦化にかかる作業時間をより短縮して、迅速に研磨をおこなうことが可能となる。
ここで、遊離砥粒として0.3μmのアルミナペーストを用いて研磨処理をおこなった。図に示すように、材質硬度の違いにより、著しい縁ダレが発生していることがわかる。
なお、図において、研磨試料における硬度は、
硬度:粘土鉱物( 黒い部分)< 火山ガラス(薄灰色)< 火成鉱物(白い多角形)
となっている。
ここで、研磨フィルム(ラッピングフィルム)として砥粒径3μmのものを用いて、300rpmで回転板11を回転させた状態で1分間研磨後、研磨フィルム(ラッピングフィルム)として砥粒径0.5μmのものを用いて、300rpmで回転板11を回転させた状態で2分間仕上げ研磨をおこなった。
図に示すように、材質硬度の違いが合っても、ダレが発生しておらず、平坦化されていることがわかる。
ここで、遊離砥粒として0.3μmのアルミナペーストを用いて研磨処理をおこなった。図に示すように、材質硬度の違いにより、著しい縁ダレが発生していることがわかる。
なお、図において、研磨試料における硬度は、
硬度:粘土鉱物( 黒い部分)< 火山ガラス(薄灰色)< 火成鉱物(白い多角形)
となっている。
ここで、研磨フィルム(ラッピングフィルム)として砥粒径0.5μmのものを用いて、300rpmで回転板11を回転させた状態で3分間研磨をおこなった。
図に示すように、材質硬度の違いが合っても、ダレが発生しておらず、平坦化されていることがわかる。
なお、研磨試料8として、輝石(モース硬度6.5−7)カンラン石(同硬度 7)スピネル(モース硬度8)インジウム金属(モース硬度1.2)カオリナイト;粘土(鉱石 モース硬度1−2)鉄ニッケル合金(モース硬度4)といったものを含むことができる。
これにより、本発明において平坦化された研磨試料8は、SIMS(二次イオン質量分析法)への適用に必要な平滑度を充分満たすことが可能となる。具体的には、SIMSによる分析が可能かどうか見極める目安である、偏光顕微鏡の反射光で焦点深度の比較的浅い対物レンズ(Nikon L Plan 2.5x0.075 EPI)を用いて試料表面を好適に観察できる状態を満たすことができる。
2…板体
3…溝状凹部
4a…円弧状凹部
5…島状凸部
6…角部
7…研磨フィルム
8…研磨試料
9…潤滑材
10…仕上研磨装置
11…回転板
11a…回転軸
12…駆動源12
13…磁着部(異方性ゴム磁石シート)
K…削り屑
Claims (11)
- 研磨試料面に対して平面性の高い研磨をするための柔軟な研磨フィルムを用いた仕上研磨用定盤において、
前記柔軟な研磨フィルムを搭載する平面形状の板体からなる定盤の研磨面には、複数の島状の島状凸部と該島状凸部の間に連続した溝状となる溝状凹部とが設けられることを特徴とする仕上研磨用定盤。 - 前記島状凸部の径寸法が前記溝条凹部の幅寸法の1.5〜2.5倍の範囲に設定されることを特徴とする請求項1記載の仕上研磨用定盤。
- 近接する前記島状凸部間の離間距離が、いずれも前記溝条凹部の幅寸法と等しくなるように平面配置されることを特徴とする請求項1または2記載の仕上研磨用定盤。
- 前記島状凸部が平面視して多角形状とされることを特徴とする請求項1から3のいずれか記載の仕上研磨用定盤。
- 前記島状凸部の径寸法が、前記研磨試料の研磨試料面径寸法に対して、1/2〜3/2の範囲に設定されることを特徴とする請求項1から4のいずれか記載の仕上研磨用定盤。
- 前記研磨試料面が硬度の異なる領域を有し、前記研磨試料面における高硬度領域と低硬度領域とのモース硬度の差が、3以上であることを特徴とする請求項1から5のいずれか記載の仕上研磨用定盤。
- 請求項1から6のいずれか記載の仕上研磨用定盤における前記定盤を、前記研磨面と直交する回転軸線に対して回転させる回転手段を有することを特徴とする仕上研磨装置。
- 前記回転手段が前記回転軸線まわりに回転する回転板を有し、該回転板に前記定盤を保持する保持手段を有している
ことを特徴とする請求項7記載の仕上研磨装置。 - 前記定盤が磁性を有するステンレス製とされ、
前記保持手段が、前記回転板と前記定盤とを磁着可能とされている
ことを特徴とする請求項7または8記載の仕上研磨装置。 - 請求項7から9のいずれか記載の仕上研磨装置を用いて研磨する方法であって、
平面定盤と研磨砥粒とを用いて前記研磨試料に縁ダレを発生させる第1工程と、
前記第1工程後に、前記仕上研磨装置定盤と研磨フィルムとを用いて前記縁ダレをなくして前記研磨試料の研磨面を平坦面とする研磨をおこなう第2工程と、
を有することを特徴とする研磨方法。 - 前記研磨砥粒がアルミナペーストとされることを特徴とする請求項10記載の研磨方法。
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