JP2023003965A - grinding wheel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被加工物をクリープフィード研削で研削するための研削ホイールに関する。 The present invention relates to a grinding wheel for grinding a workpiece by creep feed grinding.
デバイスチップの製造プロセスでは、互いに交差する複数のストリート(分割予定ライン)によって区画された複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハが用いられる。このウェーハをストリートに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。デバイスチップは、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の様々な電子機器に組み込まれる。 In the process of manufacturing device chips, a wafer is used in which devices are formed in a plurality of areas partitioned by a plurality of streets (division lines) that intersect with each other. A plurality of device chips each having a device is obtained by dividing the wafer along the streets. Device chips are incorporated into various electronic devices such as mobile phones and personal computers.
近年では、電子機器の小型化に伴い、デバイスチップに薄型化が求められている。そこで、分割前のウェーハを研削装置で研削して薄化する工程が実施されることがある。研削装置は、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、被加工物を研削する研削ユニットとを備えており、研削ユニットには研削砥石を含む研削ホイールが装着される。研削装置は、研削ホイールを回転させて研削砥石を被加工物に接触させることにより、被加工物を研削する。 In recent years, along with the miniaturization of electronic devices, there is a demand for thinner device chips. Therefore, a process of thinning the wafer by grinding it with a grinding machine may be carried out before splitting. The grinding apparatus includes a chuck table having a holding surface that holds a workpiece, and a grinding unit that grinds the workpiece. A grinding wheel including a grinding wheel is attached to the grinding unit. A grinding device grinds a workpiece by rotating a grinding wheel and bringing a grinding wheel into contact with the workpiece.
研削装置を用いてウェーハ等の被加工物を研削する際には、チャックテーブルによって保持された被加工物の中心が研削砥石の軌跡と重なるように、チャックテーブルと研削ユニットとの位置関係が調節される。そして、チャックテーブルと研削ホイールとをそれぞれ回転させながら研削ホイールを保持面と垂直な加工送り方向(鉛直方向)に沿って下降させると、研削砥石の下面が被加工物の上面側に接触して被加工物が研削される。このような研削方式は、インフィード研削と呼ばれる。 When grinding a workpiece such as a wafer using a grinding device, the positional relationship between the chuck table and the grinding unit is adjusted so that the center of the workpiece held by the chuck table overlaps the trajectory of the grinding wheel. be done. When the chuck table and the grinding wheel are rotated and the grinding wheel is lowered along the processing feed direction (vertical direction) perpendicular to the holding surface, the lower surface of the grinding wheel comes into contact with the upper surface of the workpiece. A workpiece is ground. Such a grinding method is called infeed grinding.
一方、被加工物の研削には、クリープフィード研削と称される研削方式が用いられることもある。クリープフィード研削では、研削砥石が被加工物の外側に位置付けられ、且つ、研削砥石の下面が被加工物の上面よりも下方に位置付けられるように、チャックテーブルと研削ユニットとの位置関係が調節される。そして、研削ホイールを回転させつつチャックテーブルを保持面と平行な加工送り方向(水平方向)に沿って移動させる。これにより、被加工物の上面側が研削砥石によって被加工物の側面から円弧状に削り取られ、被加工物が研削される(特許文献1、2参照)。 On the other hand, a grinding method called creep feed grinding is sometimes used for grinding the workpiece. In creep feed grinding, the positional relationship between the chuck table and the grinding unit is adjusted so that the grinding wheel is positioned outside the workpiece and the lower surface of the grinding wheel is positioned below the upper surface of the workpiece. be. Then, while rotating the grinding wheel, the chuck table is moved along the processing feed direction (horizontal direction) parallel to the holding surface. As a result, the upper surface side of the workpiece is scraped off from the side surface of the workpiece in an arc shape by the grinding wheel, and the workpiece is ground (see Patent Literatures 1 and 2).
研削装置で被加工物を研削する際の研削条件は、被加工物が研削能力の高い研削ホイールによって効率よく研削され、且つ、研削された被加工物の面(被研削面)の平坦性が高くなるように選択される。例えば、被加工物の材質等に応じて、研削砥石に含まれる砥粒の粒径が決定される。 Grinding conditions for grinding a workpiece with a grinding apparatus are such that the workpiece is efficiently ground by a grinding wheel with high grinding ability and the surface of the ground workpiece (surface to be ground) is flat. selected to be high. For example, the grain size of the abrasive grains contained in the grinding wheel is determined according to the material of the workpiece.
ここで、粒径の大きい砥粒を含む研削砥石には、研削能力が高く被加工物を短時間で効率的に研削できるという利点があるが、被加工物の被研削面に粗さを残しやすいという欠点がある。一方、粒径の小さい砥粒を含む研削砥石には、被加工物の被研削面の表面粗さを低減できるという利点があるが、被加工物の研削によって生じた屑(研削屑)が研削砥石に付着して砥粒の突出が不十分になる現象(目詰まり)が生じやすく、研削能力が低下しやすいという欠点がある。そのため、研削加工の効率と研削後の被加工物の品質とを両立させることは難しい。 Here, a grinding wheel containing abrasive grains with a large grain size has the advantage that it has a high grinding ability and can efficiently grind a workpiece in a short time, but it leaves a roughness on the ground surface of the workpiece. It has the disadvantage of being easy. On the other hand, a grinding wheel containing abrasive grains with a small grain size has the advantage of being able to reduce the surface roughness of the surface to be ground of the workpiece. There is a drawback that a phenomenon (clogging) in which the abrasive grains stick to the grindstone and the protrusion of the abrasive grains becomes insufficient tends to occur, and the grinding performance tends to decrease. Therefore, it is difficult to achieve both the efficiency of grinding and the quality of the workpiece after grinding.
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、研削加工の効率及び質を向上させることが可能な研削ホイールの提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a grinding wheel capable of improving the efficiency and quality of grinding.
本発明の一態様によれば、被加工物をクリープフィード研削で研削するための研削ホイールであって、円盤状のホイール基台と、第1砥粒を含み、該ホイール基台の一端面側に設けられた複数の第1研削砥石と、第2砥粒を含み、該ホイール基台の一端面側に設けられた複数の第2研削砥石と、を備え、該ホイール基台は、該ホイール基台の一端面を二分する直線によって第1領域と第2領域とに区画され、該第1研削砥石は、該第1領域に弧状に配列され、該第2研削砥石は、該第2領域に弧状に配列され、該ホイール基台の中心から該第2研削砥石までの距離は、該ホイール基台の中心から該第1研削砥石までの距離よりも短く、該第1研削砥石の硬度は、該第2研削砥石の硬度よりも低く、該第1砥粒の平均粒径は、該第2砥粒の平均粒径の3倍未満である研削ホイールが提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a grinding wheel for grinding a workpiece by creep feed grinding, comprising a disk-shaped wheel base and first abrasive grains, one end face side of the wheel base A plurality of first grinding wheels provided in the wheel base and a plurality of second grinding wheels containing second abrasive grains and provided on one end surface side of the wheel base, the wheel base comprising the wheel A straight line that bisects one end face of the base is divided into a first region and a second region, the first grinding wheel is arranged in an arc in the first region, and the second grinding wheel is arranged in the second region. The distance from the center of the wheel base to the second grinding wheel is shorter than the distance from the center of the wheel base to the first grinding wheel, and the hardness of the first grinding wheel is , the hardness of the second grinding wheel is less than the average grain size of the first abrasive grains is less than three times the average grain size of the second abrasive grains.
なお、好ましくは、複数の該第1研削砥石及び複数の該第2研削砥石は、中心位置が該ホイール基台の中心位置と異なる円の円周に沿って配列されている。また、好ましくは、該第1研削砥石の抗折強度は、該第2研削砥石の抗折強度の30%以上60%以下である。また、好ましくは、該第1研削砥石における該第1砥粒の集中度は、該第2研削砥石における該第2砥粒の集中度の60%未満である。また、好ましくは、該第1研削砥石の数は、該第2研削砥石の数よりも少ない。また、好ましくは、該ホイール基台の径方向における該第1研削砥石の幅は、該ホイール基台の径方向における該第2研削砥石の幅よりも小さい。 Preferably, the plurality of first grinding wheels and the plurality of second grinding wheels are arranged along the circumference of a circle whose center position is different from the center position of the wheel base. Moreover, preferably, the bending strength of the first grinding wheel is 30% or more and 60% or less of the bending strength of the second grinding wheel. Also preferably, the concentration of the first abrasive grains on the first grinding wheel is less than 60% of the concentration of the second abrasive grains on the second grinding wheel. Also preferably, the number of said first grinding wheels is less than the number of said second grinding wheels. Also preferably, the width of the first grinding wheel in the radial direction of the wheel base is smaller than the width of the second grinding wheel in the radial direction of the wheel base.
本発明の一態様に係る研削ホイールを用いると、第1研削砥石によって被加工物が効率よく研削された後、第2研削砥石によって被加工物がフラットに研削される。これにより、被加工物の研削の効率及び質が向上する。 When the grinding wheel according to the aspect of the present invention is used, the first grinding wheel efficiently grinds the workpiece, and then the second grinding wheel grinds the workpiece flat. This improves the efficiency and quality of grinding of the workpiece.
以下、添付図面を参照して本発明の一態様に係る実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る研削ホイールを用いて被加工物を研削することが可能な研削装置の構成例について説明する。図1は、研削装置2を示す斜視図である。なお、図1において、X軸方向(加工送り方向、前後方向、第1水平方向)とY軸方向(左右方向、第2水平方向)とは、互いに垂直な方向である。また、Z軸方向(鉛直方向、上下方向、高さ方向)は、X軸方向及びY軸方向と垂直な方向である。
An embodiment according to one aspect of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, a configuration example of a grinding apparatus capable of grinding a workpiece using the grinding wheel according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a
研削装置2は、研削装置2を構成する各構成要素を支持及び収容する基台4を備える。基台4の上面側には、長手方向がX軸方向に沿う矩形状の開口4aが形成されている。また、基台4の後端部には、基台4の上面から上方に突出する直方体状の支持構造6が、Z軸方向に沿って設けられている。
The
開口4aの内部には、第1移動機構(第1移動ユニット)8が設けられている。例えば第1移動機構8は、ボールねじ式の移動機構であり、X軸方向に沿って配置された一対のガイドレール(不図示)と、一対のガイドレールにスライド可能に装着された平板状の移動テーブル(不図示)とを備える。移動テーブルの裏面(下面)側にはナット部が設けられており、このナット部には、一対のガイドレールの間にX軸方向に沿って配置されたボールねじ(不図示)が螺合されている。また、ボールねじの端部にはパルスモータ(不図示)が連結されている。パルスモータによってボールねじを回転させると、移動テーブルが一対のガイドレールに沿ってX軸方向に移動する。
A first moving mechanism (first moving unit) 8 is provided inside the opening 4a. For example, the
第1移動機構8の移動テーブルの表面(上面)側には、被加工物11を保持するチャックテーブル(保持テーブル)10が設けられている。また、第1移動機構8は、チャックテーブル10を囲むように設けられたテーブルカバー8aを備える。さらに、テーブルカバー8aの前方及び後方には、X軸方向に沿って伸縮可能な蛇腹状の防塵防滴カバー12が設けられている。テーブルカバー8a及び防塵防滴カバー12は、開口4aの内部に配置されている第1移動機構8の構成要素(ガイドレール、移動テーブル、ボールねじ、パルスモータ等)を覆っている。
A chuck table (holding table) 10 for holding a
チャックテーブル10の上面は、水平面(XY平面)と概ね平行な平坦面であり、被加工物11を保持する保持面10aを構成している。保持面10aは、例えばポーラスセラミックス等の多孔質部材によって構成されており、チャックテーブル10の内部に形成された流路(不図示)、バルブ(不図示)等を介して、エジェクタ等の吸引源(不図示)に接続されている。なお、図1では円盤状の被加工物11の保持を想定して保持面10aが円形に形成されている例を示すが、保持面10aの形状は被加工物11の形状に応じて適宜変更できる。
The upper surface of the chuck table 10 is a flat surface substantially parallel to the horizontal plane (XY plane), and constitutes a holding
チャックテーブル10は、第1移動機構8によってテーブルカバー8aとともにX軸方向に沿って移動する。また、チャックテーブル10にはモータ等の回転駆動源(不図示)が連結されており、この回転駆動源はチャックテーブル10をZ軸方向と概ね平行な回転軸の周りで回転させる。すなわち、チャックテーブル10の回転軸は保持面10aと垂直な方向に沿って設定されている。
The chuck table 10 is moved along the X-axis direction by the first moving
支持構造6の前面側には、第2移動機構(第2移動ユニット)14が設けられている。第2移動機構14は、Z軸方向に沿って配置された一対のガイドレール16を備える。一対のガイドレール16には、平板状の移動テーブル18が一対のガイドレール16に沿ってスライド可能に装着されている。
A second moving mechanism (second moving unit) 14 is provided on the front side of the
移動テーブル18の後面側(裏面側)には、ナット部(不図示)が設けられている。このナット部には、一対のガイドレール16の間にZ軸方向に沿って配置されたボールねじ20が螺合されている。また、ボールねじ20の端部にはパルスモータ22が連結されている。パルスモータ22によってボールねじ20を回転させると、移動テーブル18が一対のガイドレール16に沿ってZ軸方向に移動する。
A nut portion (not shown) is provided on the rear surface side (rear surface side) of the moving table 18 . A
移動テーブル18の前面側(表面側)には、移動テーブル18の前面から前方に突出する支持部材24が固定されている。支持部材24は、被加工物11を研削する研削ユニット26を支持している。第2移動機構14によって研削ユニット26のZ軸方向における移動(昇降)が制御される。
A
研削ユニット26は、支持部材24によって支持された中空の円柱状のハウジング28を備える。ハウジング28には、Z軸方向に沿って配置された円柱状のスピンドル30が収容されている。スピンドル30の先端部(下端部)は、ハウジング28の下面から下方に突出している。また、スピンドルの基端部(上端部)には、モータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。
Grinding
スピンドル30の先端部には、金属等でなる円盤状のホイールマウント32が固定されている。そして、ホイールマウント32の下面側に、被加工物11を研削する研削ホイール34が装着される。例えば研削ホイール34は、ボルト等の固定具によってホイールマウント32に固定される。
A disk-shaped wheel mount 32 made of metal or the like is fixed to the tip of the
研削ホイール34は、回転駆動源からスピンドル30及びホイールマウント32を介して伝達される動力により、Z軸方向と概ね平行な回転軸の周りを回転する。すなわち、研削ホイール34の回転軸はチャックテーブル10の保持面10aと垂直な方向に沿って設定されている。また、研削ユニット26の内部又は近傍には、チャックテーブル10によって保持された被加工物11と研削ホイール34とに純水等の液体(研削液)を供給する、ノズル等の研削液供給路(不図示)が設けられている。
Grinding
研削装置2の内部又は外部には、研削装置2を制御する制御部(制御ユニット、制御装置)36が設けられている。制御部36は、研削装置2の各構成要素(第1移動機構8、チャックテーブル10、第2移動機構14、研削ユニット26等)に接続されており、各構成要素の動作を制御するための制御信号を生成する。
A control section (control unit, control device) 36 for controlling the grinding
例えば制御部36は、コンピュータによって構成され、研削装置2の制御に必要な演算を行う演算部と、研削装置2の制御に用いられる各種の情報(データ、プログラム等)を記憶する記憶部とを備える。演算部は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサを含んで構成される。また、記憶部は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等のメモリを含んで構成される。
For example, the
上記の研削装置2によって、被加工物11が研削される。例えば被加工物11は、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハであり、表面11a及び裏面11bを備える。被加工物11は、互いに交差するように格子状に配列された複数のストリート(分割予定ライン)によって、複数の矩形状の領域に区画されている。また、ストリートによって区画された複数の領域の表面11a側にはそれぞれ、IC(Integrated Circuit)、LSI(Large Scale Integration)、LED(Light Emitting Diode)等のデバイス(不図示)が形成されている。
A
被加工物11を切削加工、レーザー加工等によってストリートに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが製造される。また、被加工物11の分割前に、研削装置2を用いて被加工物11の裏面11b側を研削して被加工物11を薄化しておくと、薄型化されたデバイスチップが得られる。
A plurality of device chips each having a device are manufactured by dividing the
なお、被加工物11の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば被加工物11は、シリコン以外の半導体(GaAs、InP、GaN、SiC等)、サファイア、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等でなる基板であってもよい。また、被加工物11に形成されるデバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はなく、被加工物11にはデバイスが形成されていなくてもよい。
The material, shape, structure, size, etc. of the
図2(A)は、チャックテーブル10及び研削ユニット26を示す斜視図である。被加工物11をチャックテーブル10上に配置した状態で、保持面10aに吸引源の吸引力(負圧)を作用させると、被加工物11がチャックテーブル10によって吸引保持される。なお、被加工物11の表面11a側には、樹脂等でなり被加工物11の表面11a側(デバイス側)を保護する保護テープが貼付されてもよい。この場合には、被加工物11が保護テープを介してチャックテーブル10の保持面10aで保持される。
FIG. 2A is a perspective view showing the chuck table 10 and the grinding
研削ユニット26には、研削ホイール34が装着される。研削ホイール34は、金属等でなりホイールマウント32と概ね同径に形成された円盤状(環状)のホイール基台40を備える。ホイール基台40は、互いに概ね平行な第1面(上面)40a及び第2面(下面)40bと、第1面40a及び第2面40bに接続された外周縁(側面)40cとを含む。
A grinding
また、研削ホイール34は、複数の研削砥石42を備える。複数の研削砥石42は、接着剤等を介してホイール基台40の一端面側(第2面40b側)に固定されている。例えば研削砥石42は、直方体状に形成され、ホイール基台40の外周に沿って配列される。
Grinding
図2(B)は、研削砥石42の一部を示す拡大断面図である。研削砥石42は、砥粒44と、砥粒44を固定する結合材(ボンド材)46とを含む。砥粒44としては、ダイヤモンド、cBN(Cubic Boron Nitride)等が用いられる。また、結合材46としては、メタルボンド、レジンボンド、ビトリファイドボンド等が用いられる。
FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view showing a portion of the
図3は、研削ホイール34を示す底面図である。研削ホイール34が備えるホイール基台40の中心部には、ホイール基台40を厚さ方向に貫通する円形の開口40dが設けられている。なお、開口40dの中心位置は、ホイール基台40の中心Oの位置と概ね一致している。すなわち、ホイール基台40と開口40dとは同心円状に配置されている。
3 is a bottom view of the
ホイール基台40の一端面側(第2面40b側)には、2種類の研削砥石42(第1研削砥石42A及び第2研削砥石42B)が固定されている。具体的には、ホイール基台40は、ホイール基台40の一端面(第2面40b)を二分する直線48によって、第1領域50Aと第2領域50Bとに区画されている。そして、第1研削砥石42Aは、第1領域50Aに弧状に配列されている。また、第2研削砥石42Bは、第2領域50Bに弧状に配列されている。
Two types of grinding wheels 42 (a
図3には、第1研削砥石42A及び第2研削砥石42Bが円52の円周に沿って配列されている例を示している。円52はホイール基台40と重なるように配置されており、円52の円周はホイール基台40と重なる位置に設定された環状の仮想線に相当する。
FIG. 3 shows an example in which the
円52の直径は、ホイール基台40の外径(外周縁40cの直径)よりも小さく、且つ、ホイール基台40の内径(開口40dの直径)よりも大きい。また、ホイール基台40の中心Oの位置と円52の中心O´の位置とは異なる。すなわち、ホイール基台40と円52とは非同心円状に配置されており、円52はホイール基台40に対して偏心している。
The diameter of the
そして、例えば直線48は、円52の中心O´を通り円52を二等分するように設定される。この場合、ホイール基台40の第2面40bは、直線48によって、互いに面積が異なる第1領域50Aと第2領域50Bとに区画される。図3には、第1領域50Aの面積が第2領域50Bの面積よりも小さい例を示している。
Then, for example, a
そして、第1研削砥石42Aは、円52の円周のうち第1領域50Aに属する部分と重なるように配列される。また、第2研削砥石42Bは、円52の円周のうち第2領域50Bに属する部分と重なるように配列される。例えば、第1研削砥石42A及び第2研削砥石42Bは、長さ方向(長手方向)が円52の円周に沿うように配置される。その結果、第1研削砥石42A及び第2研削砥石42Bは、ホイール基台40の中心Oからの距離が徐々に変化するように配列される。
The
第1研削砥石42Aは、直線48に近いほどホイール基台40の中心Oからの距離が近くなるように配置される。例えば、直線48から最も遠い位置に配置された第1研削砥石42Aの端部(ホイール基台40の外周縁40c側の端部)からホイール基台40の中心Oまでの距離dA1は、直線48から最も近い位置に配置された第1研削砥石42Aの端部(ホイール基台40の外周縁40c側の端部)からホイール基台40の中心Oまでの距離dA2よりも長い。
The
第2研削砥石42Bは、直線48から遠いほどホイール基台40の中心Oからの距離が近くなるように配置される。例えば、直線48から最も近い位置に配置された第2研削砥石42Bの端部(ホイール基台40の外周縁40c側の端部)からホイール基台40の中心Oまでの距離dB1は、直線48から最も遠い位置に配置された第2研削砥石42Bの端部(ホイール基台40の外周縁40c側の端部)からホイール基台40の中心Oまでの距離dB2よりも長い。
The
そして、第2研削砥石42Bはそれぞれ、全ての第1研削砥石42Aよりもホイール基台40の中心O側に設けられている。すなわち、ホイール基台40の中心Oから第2研削砥石42Bまでの距離は、ホイール基台40の中心Oから第1研削砥石42Aまでの距離よりも短い。そのため、距離dA2は距離dB1よりも長い。
Each of the
ただし、直線48の設定位置に制限はない。例えば直線48は、ホイール基台40の中心Oを通り、ホイール基台40の第2面40bを二等分するように設定されてもよい。この場合には、第1領域50Aの面積と第2領域50Bの面積とが等しくなる。
However, the setting position of the
また、第2研削砥石42Bが第1研削砥石42Aよりもホイール基台40の中心O側に配置される限り、第1研削砥石42A及び第2研削砥石42Bの配列、寸法(長さ、幅、高さ)、個数等に制限はない。例えば、第1研削砥石42Aと第2研削砥石42Bとはそれぞれ、楕円弧に沿って配列されてもよい。また、第1研削砥石42Aと第2研削砥石42Bの一方が円弧に沿って配列され、第1研削砥石42Aと第2研削砥石42Bの他方が楕円弧に沿って配列されてもよい。さらに、第1研削砥石42Aの寸法及び個数は、第2研削砥石42Bの寸法及び個数と同じであっても異なっていてもよい。
Also, as long as the
研削ホイール34を回転させると、第1研削砥石42A及び第2研削砥石42Bはそれぞれ、水平面に概ね平行な環状の移動経路(回転経路)に沿って移動する。このとき、第1研削砥石42Aの軌跡(移動経路)の外径は、第2研削砥石42Bの軌跡(移動経路)の外径よりも大きくなる。
When the
ここで、第1研削砥石42Aの硬度は、第2研削砥石42Bの硬度よりも低い。すなわち、第2研削砥石42Bは第1研削砥石42Aよりも硬い。そのため、研削ホイール34で被加工物11を研削する際(図2(A)参照)、第1研削砥石42Aは第2研削砥石42Bよりも摩耗しやすい。
Here, the hardness of the
なお、第1研削砥石42A及び第2研削砥石42Bの硬度を調節する方法に制限はない。例えば、第1研削砥石42Aと第2研削砥石42Bとで材質や密度(気孔率)が異なる結合材46(図2(B)参照)を用いることにより、第1研削砥石42Aの硬度と第2研削砥石42Bの硬度との大小関係を調節することができる。
The method of adjusting the hardness of the
また、第1研削砥石42Aに含まれる砥粒44(第1砥粒)のサイズ及び第2研削砥石42Bに含まれる砥粒44(第2砥粒)のサイズは、被加工物11の材質等に応じて適宜設定される。ただし、第1砥粒及び第2砥粒は、第1砥粒の平均粒径が第2砥粒の平均粒径の3倍未満となるように選択される。
Also, the size of the abrasive grains 44 (first abrasive grains) contained in the
上記の研削ホイール34が研削ユニット26(図1及び図2(A)参照)に装着され、被加工物11が研削ホイール34によって研削される。本実施形態においては、チャックテーブル10と研削ホイール34とを保持面10aと平行な方向に沿って相対的に移動させて被加工物11を加工するクリープフィード研削を実施することにより、被加工物11を薄化する。以下、研削装置2を用いた被加工物11の研削方法の具体例を説明する。
The grinding
まず、図2(A)に示すように、被加工物11をチャックテーブル10によって保持する(保持ステップ)。例えば被加工物11は、表面11a側が保持面10aに対向し、裏面11b側が上方に露出するように、チャックテーブル10上に配置される。この状態で保持面10aに吸引源の吸引力(負圧)を作用させると、被加工物11がチャックテーブル10によって吸引保持される。なお、前述の通り、被加工物11の表面11a側には保護テープが貼付されていてもよい。
First, as shown in FIG. 2A, the
次に、チャックテーブル10と研削ユニット26との位置関係を調節する(準備ステップ)。図4(A)は、準備ステップにおけるチャックテーブル10及び研削ユニット26を示す側面図である。準備ステップでは、保持面10aと平行な加工送り方向(X軸方向)において被加工物11と研削砥石42とが互いに離隔し、且つ、研削砥石42の下面が被加工物11の上面(裏面11b)から所定の距離下方に位置付けられるように、チャックテーブル10と研削ユニット26との位置関係が調節される。
Next, the positional relationship between the chuck table 10 and the grinding
具体的には、まず、被加工物11が研削ホイール34と重ならず研削ホイール34の前方(図4(A)における紙面左側)に配置されるように、チャックテーブル10のX軸方向における位置が第1移動機構8(図1参照)によって調節される。また、研削砥石42の下面が被加工物11の上面よりも下方に位置付けられるように、研削ユニット26のZ軸方向における位置が第2移動機構14(図1参照)によって調節される。このときの被加工物11の上面と研削砥石42の下面との高さ位置(Z軸方向における位置)の差ΔHが、後述の研削ステップにおける被加工物11の研削量(研削前後の被加工物11の厚さの差)の目標値に相当する。
Specifically, first, the chuck table 10 is positioned in the X-axis direction so that the
次に、研削ホイール34を回転させつつチャックテーブル10と研削ユニット26とを加工送り方向(X軸方向)に沿って相対的に移動させ、研削砥石42によって被加工物11を一端側から他端側まで研削する(研削ステップ)。図4(B)は、研削ステップにおけるチャックテーブル10及び研削ユニット26を示す側面図である。
Next, while rotating the
研削ステップでは、被加工物11をクリープフィード研削によって研削する。具体的には、まず、スピンドル30を回転させることにより、研削ホイール34をチャックテーブル10の保持面10aと概ね垂直な回転軸の周りで回転させる。研削ホイール34の回転数は、例えば1000rpm以上3000rpm以下に設定される。
In the grinding step, the
そして、研削ホイール34が回転し、且つ、チャックテーブル10が回転していない状態で、チャックテーブル10を第1移動機構8(図1参照)によって所定の速度でX軸方向に沿って移動させる。これにより、チャックテーブル10と研削ホイール34とが加工送り方向に沿って所定の加工送り速度で相対的に移動して接近する。チャックテーブル10の移動速度(加工送り速度)は、例えば1mm/s以上20mm/s以下に設定される。
Then, with the grinding
チャックテーブル10が移動して被加工物11の一端(被加工物11の移動方向における前端、図4(B)における紙面右端)が研削砥石42の軌道に到達すると、被加工物11の一端部が研削砥石42によって削り取られる。そして、チャックテーブル10は、被加工物11の他端(被加工物11の移動方向における後端、図4(B)における紙面左端)が研削砥石42の軌跡と重なる位置に配置されるまで、X軸方向に沿って移動する。その結果、被加工物11が研削砥石42によって一端側から他端側まで研削され、被加工物11の全体が薄化される。
When the chuck table 10 moves and one end of the workpiece 11 (the front end in the movement direction of the
なお、研削砥石42で被加工物11を研削すると、研削砥石42の結合材46(図2(B)参照)が徐々に摩耗し、露出している砥粒44(図2(B)参照)が脱落するとともに結合材46の内部に埋め込まれている砥粒44が新たに露出する現象(自生発刃)が生じる。これにより、砥粒44の摩耗による研削砥石42の切れ味の低下が抑制される。また、研削砥石42の目詰まりが抑制され、砥粒44が突出した状態が維持される。
When the
また、被加工物11が研削砥石42によって研削される際には、純水等の研削液が被加工物11及び研削砥石42に供給される。これにより、被加工物11及び研削砥石42が冷却されるとともに、研削加工によって発生した屑(研削屑)が洗い流される。
Also, when the
次に、研削ステップにおける被加工物11の研削ホイール34による研削の詳細について、図5(A)乃至図5(C)を参照しつつ説明する。図5(A)は、第1研削砥石42Aに接触する被加工物11を示す断面図である。なお、第1研削砥石42A及び第2研削砥石42Bの下面と、被加工物11の下面(表面11a)との高さ位置の差は、研削後の被加工物11の厚さの目標値である仕上げ厚さTに相当する。
Next, the details of the grinding of the
加工送りが開始されると、まず、被加工物11の一端部が回転する第1研削砥石42Aに接触し、第1研削砥石42Aによって研削される。ここで、第1研削砥石42Aは硬度が低く、被加工物11との接触によって摩耗しやすい。そのため、被加工物11の研削中に第1研削砥石42Aの自生発刃が生じやすい。これにより、第1研削砥石42Aは高い研削能力を維持したまま被加工物11を研削でき、被加工物11の裏面11b側が第1研削砥石42Aによって確実に削り取られる。
When the processing feed is started, first, one end of the
なお、図3に示すように、ホイール基台40には、ホイール基台40に対して偏心した円52の円周に沿って複数の第1研削砥石42Aが配列されている。そのため、加工送りが進行するにつれて、被加工物11に接触する第1研削砥石42Aの数が徐々に増加する。
As shown in FIG. 3, the
図5(B)は、第2研削砥石42Bに接触する被加工物11を示す断面図である。なお、図5(B)では、第1研削砥石42Aの摩耗を誇張して図示している。
FIG. 5B is a cross-sectional view showing the
第1研削砥石42Aによる被加工物11の研削中は、硬度の低い第1研削砥石42Aが摩耗して第1研削砥石42Aの高さが徐々に減少し、第1研削砥石42Aの下面の高さ位置が変動する。その結果、被加工物11の第1研削砥石42Aによって研削された領域は、仕上げ厚さTよりも僅かに厚くなる。そして、第1研削砥石42Aによって研削し損なった領域が、第1研削砥石42Aの内側で回転する第2研削砥石42Bに接触する。
During the grinding of the
図5(C)は、第2研削砥石42Bによって研削される被加工物11を示す断面図である。被加工物11が第2研削砥石42Bに接触した後、加工送りがさらに進行すると、第1研削砥石42Aによって研削し損なった領域が第2研削砥石42Bによって削り取られる。
FIG. 5C is a cross-sectional view showing the
なお、図3に示すように、ホイール基台40には、ホイール基台40に対して偏心した円52の円周に沿って複数の第2研削砥石42Bが配列されている。そのため、加工送りが進行するにつれて、被加工物11に接触する第2研削砥石42Bの数が徐々に増加する。
As shown in FIG. 3, the
ここで、第2研削砥石42Bは硬度が高く、被加工物11と接触しても摩耗しにくい。そのため、第2研削砥石42Bで被加工物11を研削しても、第2研削砥石42Bの下面の高さ位置は変動しにくい。その結果、被加工物11のうち第2研削砥石42Bによって研削された領域の厚さが、仕上げ厚さTと概ね等しくなる。
Here, the
また、第2研削砥石42Bの硬度は第1研削砥石42Aの硬度よりも高く、第2研削砥石42Bにおいては第1研削砥石42Aと比較して自生発刃が生じにくい。そのため、第2研削砥石42Bは結合材46(図2(B)参照)から砥粒44(図2(B)参照)が過度に突出した状態になりにくく、研削後の被加工物11の裏面11bの表面粗さが低減される。
Further, the hardness of the
なお、第2研削砥石42Bは、第1研削砥石42Aよりも自生発刃が生じにくいため、目詰まりが生じやすい性質を有する。ただし、被加工物11が第2研削砥石42Bに到達した段階では、既に被加工物11の研削すべき領域の大半が第1研削砥石42Aによって除去されており、第2研削砥石42Bに割り当てられる研削量は少ない。そのため、第2研削砥石42Bで被加工物11を研削する際に発生する研削屑の量が抑えられ、現実的には第2研削砥石42Bの研削能力が目詰まりによって大きく低下することはない。
In addition, since the
ここで、仮に第1研削砥石42Aに含まれる砥粒44(第1砥粒)の平均粒径が第2研削砥石42Bに含まれる砥粒44(第2砥粒)の平均粒径の3倍に達していると、被加工物11のうち第1研削砥石42Aによって研削された領域に粗い凹凸が形成され、その後の第2研削砥石42Bによる研削を経ても被加工物11に粗さが残りやすくなる。
Here, it is assumed that the average grain size of the abrasive grains 44 (first abrasive grains) contained in the
また、第1研削砥石42Aによる被加工物11の研削時に第1研削砥石42Aから脱落した砥粒44が、第2研削砥石42Bによる被加工物11の研削時に被加工物11と第2研削砥石42Bとの間に入り込むことがある。このとき、第1砥粒の平均粒径が第2砥粒の平均粒径の3倍に達していると、被加工物11と第2研削砥石42Bとの間に入り込んだ大サイズの第1砥粒によって被加工物11が削り取られ、研削後の被加工物11に予期しない粗さが残るおそれがある。
In addition, the
しかしながら、前述の通り、第1砥粒の平均粒径は第2砥粒の平均粒径の3倍未満に設定されている。そのため、被加工物11のうち第1研削砥石42Aによって研削された領域に粗い凹凸が残存しにくい。また、被加工物11と第2研削砥石42Bとの間に第1砥粒が入り込んでも、被加工物11に予期しない粗さが残ることはない。
However, as described above, the average grain size of the first abrasive grains is set to less than three times the average grain size of the second abrasive grains. Therefore, rough unevenness is less likely to remain in the area of the
上記の研削装置2による被加工物11の研削は、制御部36(図1参照)で研削装置2の各構成要素の動作を制御することによって実現される。具体的には、制御部36のメモリには、保持ステップ、準備ステップ、研削ステップを順に実施するために必要な研削装置2の各構成要素の一連の動作を記述するプログラムが記憶されている。そして、被加工物11の研削を実行する際には、制御部36はプログラムを読み出して実行し、研削装置2の各構成要素に制御信号を順次出力する。これにより、研削装置2の稼働が制御され、本実施形態に係る被加工物の研削方法が自動で実施される。
Grinding of the
なお、第1研削砥石42Aの切削能力を第2研削砥石42Bの切削能力よりも高くするため、第1研削砥石42Aに含まれる第1砥粒のサイズは第2研削砥石42Bに含まれる第2砥粒のサイズよりも大きいことが好ましい。具体的には、第1砥粒の平均粒径は、第2砥粒の平均粒径よりも大きい。又は、第1砥粒の粒度は、第2砥粒の粒度よりも小さい。ただし、前述の通り第1砥粒の平均粒径は第2砥粒の平均粒径の3倍未満に抑えられる。例えば、第1砥粒として粒度♯3000のダイヤモンドを用い、第2砥粒として粒度♯5000のダイヤモンドを用いることができる。
In order to make the cutting power of the
また、第1研削砥石42Aの摩耗を促進するため、第1研削砥石42Aと第2研削砥石42Bとの間で硬度以外の要素を異ならせてもよい。例えば、第1研削砥石42Aの抗折強度(曲げ強度)は、第1研削砥石42Aによる被加工物11の研削に支障が出ない範囲内で、第2研削砥石42Bの抗折強度より低くてもよい。具体的には、第1研削砥石42Aの抗折強度は、第2研削砥石42Bの抗折強度の30%以上60%以下であることが好ましい。これにより、第1研削砥石42Aが第2研削砥石42Bよりもさらに摩耗しやすくなり、第1研削砥石42Aの自生発刃が促進される。なお、第1研削砥石42A及び第2研削砥石42Bの抗折強度は、3点曲げ試験によって測定できる。
Further, in order to accelerate the wear of the
また、第1研削砥石42Aにおける第1砥粒の集中度を、第2研削砥石42Bにおける第2砥粒の集中度よりも小さくしてもよい。具体的には、第1研削砥石42Aにおける第1砥粒の集中度は、第2研削砥石42Bにおける第2砥粒の集中度の60%未満であることが好ましい。これにより、第1研削砥石42Aが第2研削砥石42Bよりもさらに摩耗しやすくなり、第1研削砥石42Aの自生発刃が促進される。
Also, the degree of concentration of the first abrasive grains on the
また、第1研削砥石42Aの数は、第2研削砥石の42Bの数より少なくてもよい。さらに、ホイール基台40の径方向における第1研削砥石42Aの幅WA(図3参照)は、ホイール基台40の径方向における第2研削砥石42Bの幅WB(図3参照)より小さくてもよい。これにより、第1研削砥石42Aが第2研削砥石42Bよりもさらに摩耗しやすくなり、第1研削砥石42Aの自生発刃が促進される。
Also, the number of
以上の通り、本実施形態に係る研削ホイール34を用いると、第1研削砥石42Aによって被加工物11が効率よく研削された後、第2研削砥石42Bによって被加工物11がフラットに研削される。これにより、被加工物11の研削の効率及び質が向上する。
As described above, when the grinding
また、第1研削砥石42Aに含まれる第1砥粒の平均粒径が第2研削砥石42Bに含まれる第2砥粒の平均粒径の3倍未満に抑えられているため、第1研削砥石42Aから脱落した第1砥粒が第2研削砥石42Bによる被加工物11の研削に悪影響を与えにくく、研削後の被加工物11の品質低下が防止される。
In addition, since the average particle size of the first abrasive grains contained in the
なお、クリープフィード研削の実施回数(準備ステップ及び研削ステップの実施回数)は、被加工物11の材質、研削量等に応じて適宜設定できる。すなわち、準備ステップ及び研削ステップを2回以上実施することによって被加工物11を仕上げ厚さまで薄化してもよい。
The number of creep-feed grinding operations (the number of preparatory steps and grinding steps) can be appropriately set according to the material of the
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。 In addition, the structures, methods, and the like according to the above-described embodiments can be modified as appropriate without departing from the scope of the present invention.
11 被加工物
11a 表面
11b 裏面
2 研削装置
4 基台
4a 開口
6 支持構造
8 第1移動機構(第1移動ユニット)
8a テーブルカバー
10 チャックテーブル(保持テーブル)
10a 保持面
12 防塵防滴カバー
14 第2移動機構(第2移動ユニット)
16 ガイドレール
18 移動テーブル
20 ボールねじ
22 パルスモータ
24 支持部材
26 研削ユニット
28 ハウジング
30 スピンドル
32 ホイールマウント
34 研削ホイール
36 制御部(制御ユニット、制御装置)
40 ホイール基台
40a 第1面(上面)
40b 第2面(下面)
40c 外周縁(側面)
40d 開口
42 研削砥石
42A 第1研削砥石
42B 第2研削砥石
44 砥粒
46 結合材(ボンド材)
48 直線
50A 第1領域
50B 第2領域
52 円
REFERENCE SIGNS
16
40
40b Second surface (lower surface)
40c Outer edge (side surface)
48
Claims (6)
円盤状のホイール基台と、
第1砥粒を含み、該ホイール基台の一端面側に設けられた複数の第1研削砥石と、
第2砥粒を含み、該ホイール基台の一端面側に設けられた複数の第2研削砥石と、を備え、
該ホイール基台は、該ホイール基台の一端面を二分する直線によって第1領域と第2領域とに区画され、
該第1研削砥石は、該第1領域に弧状に配列され、
該第2研削砥石は、該第2領域に弧状に配列され、
該ホイール基台の中心から該第2研削砥石までの距離は、該ホイール基台の中心から該第1研削砥石までの距離よりも短く、
該第1研削砥石の硬度は、該第2研削砥石の硬度よりも低く、
該第1砥粒の平均粒径は、該第2砥粒の平均粒径の3倍未満であることを特徴とする研削ホイール。 A grinding wheel for grinding a workpiece by creep feed grinding,
a disk-shaped wheel base;
a plurality of first grinding wheels containing first abrasive grains and provided on one end surface side of the wheel base;
A plurality of second grinding wheels containing second abrasive grains and provided on one end surface side of the wheel base,
The wheel base is divided into a first region and a second region by a straight line that bisects one end surface of the wheel base;
The first grinding wheel is arranged in an arc in the first region,
The second grinding wheel is arranged in an arc in the second region,
the distance from the center of the wheel base to the second grinding wheel is shorter than the distance from the center of the wheel base to the first grinding wheel,
The hardness of the first grinding wheel is lower than the hardness of the second grinding wheel,
A grinding wheel, wherein the average grain size of the first abrasive grains is less than three times the average grain size of the second abrasive grains.
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