JP3678390B2

JP3678390B2 - Multi-processing wheel

Info

Publication number: JP3678390B2
Application number: JP35865597A
Authority: JP
Inventors: 和彦三嶋
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2017-12-26
Also published as: JPH11188641A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物体に対して一度に複数の切断加工や溝入れ加工を施すマルチ加工用ホイールに関し、特に半導体ウエハや薄膜磁気ヘッド基板など高い加工精度が要求される被加工物体の加工に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より一つの被加工物体を複数個に切断したり、複数の溝入れ加工を施すために薄肉円板の表面に砥粒を固着した複数のホイールカッタを金属製のシャフトに挿通し、金属や絶縁性のセラミックスからなるスぺーサを介して等間隔に配置したマルチ加工用ホイールが使用されている。
【０００３】
例えば、半導体装置や薄膜磁気ヘッドの製造工程では、半導体ウエハや薄膜磁気ヘッド基板から一度に多数のチップ部品を切り出すために上記マルチ加工用ホイールが使用され、チップ部品の寸法を規定するスペーサの厚み幅は０．２〜０．５ｍｍと薄く、また、サブミクロンオーダーの精度が要求されていた。
【０００４】
ところが、金属製のスペーサは、硬度が小さく変形し易いことからホイールカッタの組み合え時にスペーサの表面が傷付けられ、削られたりバリが発生する結果、スペーサの平坦度や平行度が変化し、サブミクロンオーダーの精度を出すことは難しかった。しかも、上記マルチ加工用ホイールにおいて、ホイールカッタとスペーサの固定は一般的にナットによる締め付けによって行われているのであるが、この締め付け作業時に金属製のスペーサが変形し、スペーサの平坦度や平行度が変化するといった課題もあった。その為、金属製のスペーサを用いたマルチ加工用ホイールでは、所定寸法のチップ部品を取り出すことが難しかった。
【０００５】
一方、セラミック製のスペーサは、高硬度で変形し難いことから、スペーサの厚み寸法をサブミクロンオーダーの精度に管理することは容易であるものの、スペーサは繰り返し使用されるために硬度が低すぎると摩耗によってスペーサの平坦度や平行度が変化し、短期間で寿命となるといった課題があった。
【０００６】
また、シャフトは金属により形成され、ホイールカッタとシャフトとが導通していることから、導通短絡による取り扱い事故を招く恐れがあった。
【０００７】
そこで、シャフトやスペーサを絶縁性のセラミックスにより形成すると、静電気の発生に伴いチップ部品に悪影響を与える恐れがあった。
【０００８】
即ち、高速回転するホイールカッタと被加工物体との間の摺動により静電気が発生するのであるが、シャフトやスペーサを絶縁材料により形成すると、静電気をマルチ加工用ホイール側に逃がすことができないため、静電気がチップ部品上の微小回路に流れて絶縁破壊を起こす恐れがあった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような課題に鑑みて発明されたものであり、その特徴は、薄肉円板の表面に砥粒を固着してなる複数のホイールカッタと該ホイールカッタより小径でかつホイールカッタ間の間隔を規定するスペーサとを交互にシャフトに挿通してなるマルチ加工用ホイールにおいて、上記スペーサを、ビッカース硬度が１０ＧＰａ以上でかつ体積固有抵抗値が１０^２〜１０^９Ω・ｃｍの範囲にあるセラミックスにより形成するか、あるいは上記スペーサを、体積固有抵抗値が１０ ^３〜１０ ^４ Ω・ｃｍの範囲にあるＳｉＣ膜を被覆したビッカース硬度が１０ＧＰａ以上である絶縁性のセラミックスにより形成し、かつ上記シャフトの少なくとも表面を前記体積固有抵抗値が１０^２〜１０^９Ω・ｃｍの範囲にあるセラミックス又は体積固有抵抗値が１０ ^３〜１０ ^４ Ω・ｃｍの範囲にあるＳｉＣ膜により形成するとともに、上記シャフトをアースしてマルチ加工用ホイールを構成したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
図１に示すマルチ加工用ホイールは、アルミニウムからなる薄肉円板２の表面にダイヤモンド砥粒３をＮｉ等の金属によって固着した複数のホイールカッタ１と、該ホイールカッタ１よりも小径でかつホイールカッタ１間の間隔を規定するリング状をした複数のスペーサ４とからなり、これらホイールカッタ１とスペーサ４とを交互にシャフト５へ挿通して構成してある。そして、上記スペーサ４とシャフト５はビッカース硬度が１０ＧＰａ以上でかつ体積固有抵抗値が１０²〜１０⁹Ω・ｃｍの範囲にあるセラミックスにより形成してある。なお、ホイールカッタ１とスペーサ４はシャフト５の先端部に設けた雌ネジ部５ａに螺合したナット６の締め付けにて固定するようになっている。
【００１２】
このマルチ加工用ホイールを用いて、薄膜磁気ヘッド基板Ｗ（以下、ヘッド基板Ｗと称す。）からチップ部品を取り出すには、図２に示すようにヘッド基板Ｗに高速回転するホイールカッタ１を当接させ、さらにヘッド基板Ｗの厚み方向に押し下げていくことにより一方向の切断を完了させ、次にヘッド基板Ｗを９０°回転させて切断することにより、多数のチップ部品を一度に切り出すことができるようになっている。
【００１３】
そして、本発明によれば、ホイールカッタ１間の間隔を規定するスペーサ４に、ビッカース硬度が１０ＧＰａ以上の高硬度を有するとともに、高精度に加工することができるセラミックスにより形成してあることから、スペーサ４の厚み寸法をサブミクロンオーダーの精度に仕上げることができるとともに、摩耗したホイールカッタ１の組み替え時やナット６による締め付け時において、スペーサ４の平坦度や平行度が変化することがないため、ホイールカッタ１を非常に高い精度で組み付けることができる。その為、チップ部品の寸法誤差をサブミクロンオーダーに抑えることができるため、高品質のチップ部品を得ることができる。
【００１４】
しかも、スペーサ４及びシャフト５を構成するセラミックスは適度な導電性を有することから、ヘッド基板Ｗと高速回転するホイールカッタ１との摺動において静電気が発生したとしても、シャフト５をアースしておくことで静電気をホイールカッタ１を介してスペーサ４やシャフト５へ逃がすことができるため、チップ部品上の微小回路を破壊することがない。
【００１５】
ところで、このような静電気による絶縁破壊を防ぐためには、スペーサ４及びシャフト５を体積固有抵抗値が１０²〜１０⁹Ω・ｃｍの範囲あるセラミックスにより形成することが重要である。
【００１６】
即ち、体積固有抵抗値が１０⁹Ω・ｃｍより大きいと絶縁性が高すぎるために静電気の除去効果が殆どなく、静電気がチップ部品上の微小回路に流れて絶縁破壊を起こすからであり、逆に、体積固有抵抗値が１０²Ω・ｃｍ未満では、帯電した静電気が一気に逃げることから、大気摩擦による放電が発生し、チップ部品に悪影響を与えるとともに、導通短絡における取り扱い事故を招く恐れがあるからである。
【００１７】
かくして体積固有抵抗値が１０²〜１０⁹Ω・ｃｍの範囲にあれば、静電気を徐々に逃がし、大気摩擦による放電や導通短絡による取り扱い事故を生じることがないため、チップ部品に悪影響を与えることがない。
【００１８】
このようなビッカース硬度が１０ＧＰａ以上でかつ体積固有抵抗値が１０²〜１０⁹Ω・ｃｍの範囲あるセラミックスとしては、導電性ジルコニアセラミックス、導電性アルミナセラミックス、炭化珪素質セラミックスを用いることができる。
【００１９】
ここで、導電性ジルコニアセラミックスとは、導電性付与剤として、Ｆｅ₂Ｏ₃ＮｉＯ、Ｃｏ₃Ｏ₄、Ｃｒ₂Ｏ₃のうち一種以上を１０〜４０重量％の範囲で含有するか、あるいはＴｉＣ、ＷＣ、ＴａＣなどの炭化物のうち一種以上を１０〜３０重量％の範囲で含有し、残部がＹ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ₂等の安定化剤により部分安定化されたジルコニアからなり、焼結体中における全ジルコニア量に対し、単斜晶以外のジルコニア量が９０％以上、好ましくは９５％以上であるものが良い。
【００２０】
即ち、ジルコニアの結晶状態には立方晶、正方晶、単斜晶の３つの状態があり、特に正方晶ジルコニアは外部応力に対し、応力誘軌変態を受けて単斜晶ジルコニアに相変態し、この時に生じる体積膨張によって単斜晶ジルコニアの周囲に微小なマイクロクラックを形成して外部応力によるクラックの進行を阻止できるため、ジルコニアセラミックスの強度を高めることができるからであり、焼結体中における全ジルコニア量に対し、単斜晶以外のジルコニア量を９０％以上とすれば、導電性付与剤を含有することによる大きな強度劣化を抑えることができるからである。
【００２１】
また、導電性付与剤として、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、Ｃｏ₃Ｏ₄、Ｃｒ₂Ｏ₃のうち一種以上を用いた場合において、これら導電性付与剤の含有量を１０〜４０重量％としたのは、１０重量％では抵抗値を下げる効果が小さく、１０⁹Ω・ｃｍ以下に制御できないからであり、逆に、４０重量％より多くなると強度や硬度が極端に低下するからである。
【００２２】
また、導電性付与剤として、ＴｉＣ、ＷＣ、ＴａＣなどの炭化物のうち一種以上を用いた場合においても、導電性付与剤の含有量が１０重量％未満では抵抗値を１０⁹Ω・ｃｍ以下に制御することができず、逆に、３０重量％より多くなると強度や硬度が極端に低下するからである。
【００２３】
さらに、この導電性ジルコニアセラミックスには、上記ジルコニア及び導電性付与剤以外に、焼成温度を抑制する目的で他の助剤成分を３重量％以下の範囲で含有させることもでき、導電性付与剤としてＦｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、Ｃｏ₃Ｏ₄、Ｃｒ₂Ｏ₃を用いる時には、Ｃａ、Ｋ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｃなどの酸化物を、導電性付与剤としてＴｉＣ、ＷＣ、ＴａＣなどの炭化物を用いる時には、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂をそれぞれ含有させることができる。
【００２４】
なお、ジルコニアの平均結晶粒子径が０．５μｍより大きくなると、曲げ強度や硬度等の機械的特性が大きく低下する一方、０．２μｍ未満とすることは製造上難しいため、ジルコニアの平均結晶粒子径は０．２〜０．５μｍとすることが良い。また、導電性付与剤の平均結晶粒子径が大きすぎてもジルコニアセラミックスの強度や硬度等の機械的特性が低下するため、５μｍ以下、好ましくは３μｍ以下が良い。
【００２５】
このような導電性ジルコニアセラミックスは、体積固有抵抗値が１０²〜１０⁹Ω・ｃｍの範囲にあり、かつ機械的特性をビッカース硬度で１０〜１３ＧＰａ、３点曲げ強度で６５０〜１４００ＭＰａとすることができる。
【００２６】
また、導電性アルミナセラミックスとは、６５〜８５重量％のＡｌ₂Ｏ₃を主成分とし、導電性付与剤としてＦｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、Ｃｏ₃Ｏ₄、Ｃｒ₂Ｏ₃のうち一種以上を１５〜３５重量％の範囲で含有するとともに、残部がＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ₂等の焼結助剤からなるものである。
【００２７】
このような導電性アルミナセラミックスは、体積固有抵抗値が１０²〜１０⁹Ω・ｃｍの範囲にあり、かつ機械的特性をビッカース硬度で１０．５〜１８ＧＰａ、３点曲げ強度で２００〜４５０ＭＰａとすることができる。
【００２８】
さらに、炭化珪素質セラミックスとは、９０〜９８重量％のＳｉＣを主成分とし、焼結助剤としてＡｌ₂Ｏ₃を１〜７重量％とＹ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂を合計で１〜５重量％の範囲でそれぞれ含有したものである。
【００２９】
このような炭化珪素質セラミックスは、体積固有抵抗値が１０²〜１０⁹Ω・ｃｍの範囲にあり、かつ機械的特性をビッカース硬度で２０〜２４．５ＧＰａ、３点曲げ強度で４５０〜６００ＭＰａとすることができる。
【００３０】
さらに、これらのセラミックスは、薄膜磁気ヘッドを構成する磁気抵抗素子に悪影響を及ぼさないようにするために非磁性であるものが良い。ここで、非磁性であるとは、残留磁束密度が１４ガウス以下であることを言い、上記セラミックスに含有する導電性付与剤等の含有量を調整することで制御できる。
【００３１】
次に本発明の他の実施形態として、マルチ加工用ホイールのスペーサ４とシャフト５をビッカース硬度が１０ＧＰａ以上である絶縁性のセラミックスにより形成するとともに、その表面にそれぞれＳｉＣ膜を１〜１０μｍ程度の範囲で被覆したものでも良い。
【００３２】
このようなマルチ加工用ホイールにおいてもホイールカッタ１間の間隔を規定するスペーサ４が、ビッカース硬度１０ＧＰａ以上の高硬度を有するとともに、高精度に加工することができるセラミックスからなるため、スペーサ４の厚み寸法をサブミクロンオーダーの精度に仕上げることができるとともに、摩耗したホイールカッタ１の組み替え時やナット６による締め付け時において、スペーサ４の平坦度や平行度の低下を生じることがないため、所定の寸法に精度良く切断することができ、高品質のチップ部品を得ることができる。
【００３３】
また、スペーサ４及びシャフト５を構成する絶縁性セラミックスの表面には、適度な導電性を有するＳｉＣ膜を被覆してあることから、高速回転するホイールカッタ１とヘッド基板Ｗとの摺動において静電気が発生したとしても、シャフト５をアースしておくことで静電気をホイールカッタ１からスペーサ４やシャフト５へ逃がすことができる。
【００３４】
即ち、表１にＳｉＣ膜の特性を示すように、この膜は体積固有抵抗値が１０ ^３〜１０ ^４ Ω・ｃｍの範囲にあるため、静電気を徐々に逃がすことができ、大気摩擦による放電や導通短絡による取り扱い事故不良、さらにはチップ部品上の微小回路の絶縁破壊を生じることがない。しかも、硬度が２０００ｋｇ／ｍｍ^２（１９．６ＧＰａ）以上であることから、前述したようにホイールカッタ１の組み替え時やナット６による締め付け時において、スペーサ４の平坦度や平行度を変化させることがない。
【００３５】
【表１】

【００３７】
また、ＳｉＣ膜を被覆する手段としては、イオンプレーティング法やスパッタリング法、あるいはプラズマＣＶＤ法など周知の薄膜形成手段を用いれば良い。
【００３８】
なお、本発明の実施形態では、図１にスペーサ４とシャフト５をそれぞれビッカース硬度が１０ＧＰａ以上でかつ体積固有抵抗値が１０^２〜１０^９Ω・ｃｍの範囲にあるセラミックスにより形成したものを、図３にスペーサ１４とシャフト１５をそれぞれビッカース硬度が１０ＧＰａ以上であるセラミックスにより形成し、その表面に体積固有抵抗値が１０ ^３〜１０ ^４ Ω・ｃｍの範囲にあるＳｉＣ膜を被覆した例を示したが、例えば、スペーサ４，１４をビッカース硬度が１０ＧＰａ以上でかつ体積固有抵抗値が１０^２〜１０^９Ω・ｃｍの範囲にあるセラミックスにより形成し、シャフト５，１５の少なくとも表面に体積固有抵抗値が１０ ^３〜１０ ^４ Ω・ｃｍの範囲にあるＳｉＣ膜を被覆したものなど、これらの材料を組み合わせてマルチ加工用ホイールを構成しても良い。
【００３９】
また、図１及び図２ではシャフト５，１５をいずれもセラミックスで形成した例を示したが、金属製の軸に体積固有抵抗値が１０²〜１０⁹Ω・ｃｍの範囲にあるセラミック製の円筒体を嵌合したアッセンブリ品であっても構わない。
【００４０】
（実施例）
図１に示すマルチ加工用ホイールを用意し、スペーサ４とシャフト５を、ビッカース硬度、体積固有抵抗値を異ならせた導電性ジルコニアセラミックス、導電性アルミナセラミックス、炭化珪素質セラミックスにより形成し、静電気の除去度合いとスペーサ４の寿命について測定する実験を行った。
【００４１】
なお、本実験で使用するマルチ加工用ホイールの寸法は以下のものを使用した。
【００４２】
シャフト５：直径７０ｍｍ、長さ１００ｍｍ
ホイールカッタ１：外径１０５ｍｍ内径７０ｍｍ(3枚）
スペーサ４：外径１００ｍｍ、内径７０ｍｍ：厚み幅０．３ｍｍ(4枚）
そして、静電気の除去度合いについては、スペーサ４の一方の表面に１ｋＶの電圧を印加し、他方の表面側で電圧とその降下時間を測定し、その電圧値が１００Ｖとなるまでの降下時間が０．１〜２０秒の間にあるものを○とし、それ以外のものを×として判断した。
【００４３】
また、スペーサ４の寿命については、Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ系セラミックスからなるヘッド基板Ｗよりチップ部品を切り出す作業において、ホイールカッタ１の組み替え作業を繰り返した時に、チップ部品の寸法精度が初期の値より０．５μｍ以上変化するまでの組み替え作業の回数が５回以上であるものを○、５回未満であるものを×として判断した。
【００４４】
それぞれの結果は表２乃至表４に示す。ただし、表２におけるＺｒＯ₂は３ｍｏｌ％のＹ₂Ｏ₃で部分安定化したものである。
【００４５】
【表２】

【００４６】
【表３】

【００４７】
【表４】

【００４８】
この結果、まず、導電性ジルコニアセラミックスは表２に見られるように、体積固有抵抗値が１０¹⁰Ω・ｃｍである試料Ｎｏ．１は、絶縁性が高いために静電気を逃がし難く、また、ビッカース硬度が９．９ＧＰａである試料Ｎｏ．７は、硬度が低いために４回の組み替えで寿命となった。
【００４９】
これに対し、試料Ｎｏ．２〜６は、ビッカース硬度が１０ＧＰａ以上でかつ体積固有抵抗値が１０²〜１０⁹Ω・ｃｍの範囲にあるため、静電気を徐々に逃がすことができるとともに、５回以上の組み替えまで使用可能であった。
【００５０】
特に、試料Ｎｏ．２〜４では、ビッカース硬度が１２ＧＰａ以上と高く、８回の組み替えまで使用可能であった。
【００５１】
また、導電性アルミナセラミックスは表３に見られるように、体積固有抵抗値が１０¹¹Ω・ｃｍである試料Ｎｏ．１０は、絶縁性が高いために静電気を逃がし難く、また、ビッカース硬度が９．８ＧＰａでかつ体積固有抵抗値が１０¹¹Ω・ｃｍである試料Ｎｏ．１５は、硬度が低いために４回の組み替えで寿命となり、また、静電気も逃がし難かった。
【００５２】
これに対し、試料Ｎｏ．１１〜１４は、ビッカース硬度が１０ＧＰａ以上でかつ体積固有抵抗値が１０²〜１０⁹Ω・ｃｍの範囲にあるため、静電気を徐々に逃がすことができるとともに、５回以上の組み替えまで使用可能であった。
【００５３】
特に、試料Ｎｏ．１１〜１３に見られるように、アルミナの優れた耐摩耗性によってビッカース硬度が１１ＧＰａ以上あれば、８回の組み替えまで使用可能であった。
【００５４】
さらに、導電性炭化珪素セラミックスは表４に見られるように、体積固有抵抗値が１０¹⁰Ω・ｃｍである試料Ｎｏ．２２は、絶縁性が高く静電気を逃がし難かった。
【００５５】
これに対し、試料Ｎｏ．２０，２１は、ビッカース硬度が２０ＧＰａ以上でかつ体積固有抵抗値が１０²〜１０⁹Ω・ｃｍの範囲にあるため、静電気を徐々に逃がすことができるとともに、１０回以上の組み替えまで使用可能であった。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、薄肉円板の表面に砥粒を固着してなる複数のホイールカッタと該ホイールカッタより小径でかつホイールカッタ間の間隔を規定するスペーサとを交互にシャフトに挿通してなるマルチ加工用ホイールにおいて、上記スペーサを、ビッカース硬度が１０ＧＰａ以上でかつ体積固有抵抗値が１０^２〜１０^９Ω・ｃｍの範囲にあるセラミックスにより形成するか、あるいは上記スペーサを、体積固有抵抗値が１０ ^３〜１０ ^４ Ω・ｃｍの範囲にあるＳｉＣ膜を被覆したビッカース硬度が１０ＧＰａ以上である絶縁性のセラミックスにより形成し、かつ上記シャフトの少なくとも表面を前記体積固有抵抗値が１０^２〜１０^９Ω・ｃｍの範囲にあるセラミックス又は体積固有抵抗値が１０ ^３〜１０ ^４ Ω・ｃｍの範囲にあるＳｉＣ膜により形成するとともに、上記シャフトをアースしてマルチ加工用ホイールを構成したことから、サブミクロンオーダーでの切断加工や溝入れ加工を施すことができるとともに、被加工物体が半導体ウエハや薄膜磁気ヘッド基板であるような場合には、導通短絡による取り扱い事故不良や静電気に伴う素子の絶縁破壊を生じることがない。しかも、ホイールカッタ間の間隔を規定するスペーサは、ホイールカッタの組み替え作業を繰り返しても摩耗が少ないことから、長期間にわって使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマルチ加工用ホイールを示す斜視図である。
【図２】図１のマルチ加工用ホイールによる切断加工の状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１・・・ホイールカッタ２・・・薄肉円板３・・・ダイヤモンド砥粒
４・・・スペーサ５・・・シャフト５ａ・・・雌ネジ部６・・・ナット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-processing wheel that performs a plurality of cutting and grooving processes on an object to be processed at one time, and particularly for processing an object to be processed that requires high processing accuracy such as a semiconductor wafer or a thin film magnetic head substrate. Is preferred.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
Conventionally, a plurality of wheel cutters each having an abrasive grain fixed to the surface of a thin circular disk are inserted into a metal shaft in order to cut a single workpiece into a plurality of pieces or to perform a plurality of grooving processes. Multi-processing wheels are used that are arranged at equal intervals through spacers made of insulating ceramics.
[0003]
For example, in the manufacturing process of a semiconductor device or a thin film magnetic head, the multi-processing wheel is used to cut a large number of chip parts from a semiconductor wafer or a thin film magnetic head substrate at a time, and the thickness of the spacer that defines the dimensions of the chip parts The width was as thin as 0.2 to 0.5 mm, and submicron order accuracy was required.
[0004]
However, metal spacers have low hardness and are easily deformed, so the surface of the spacer is damaged when the wheel cutter is assembled, and as a result of scraping or burring, the flatness and parallelism of the spacer change, It was difficult to achieve micron order accuracy. Moreover, in the above multi-processing wheel, the wheel cutter and the spacer are generally fixed by tightening with a nut. During the tightening operation, the metal spacer is deformed, and the flatness and parallelism of the spacer are changed. There was also a problem that changed. Therefore, it is difficult to take out a chip component having a predetermined size in a multi-processing wheel using a metal spacer.
[0005]
On the other hand, since the spacer made of ceramic is hard and difficult to deform, it is easy to manage the thickness dimension of the spacer with submicron order accuracy, but since the spacer is used repeatedly, the hardness is too low. There has been a problem that the flatness and parallelism of the spacers change due to wear, resulting in a short life.
[0006]
Further, since the shaft is made of metal and the wheel cutter and the shaft are electrically connected, there is a risk of causing a handling accident due to a conduction short circuit.
[0007]
Therefore, if the shaft and the spacer are formed of insulating ceramics, there is a risk that the chip component will be adversely affected with the generation of static electricity.
[0008]
That is, static electricity is generated by sliding between the wheel cutter that rotates at high speed and the object to be processed, but if the shaft or spacer is formed of an insulating material, static electricity cannot be released to the multi-processing wheel side. There was a risk that static electricity would flow into the microcircuit on the chip component and cause dielectric breakdown.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been invented in view of such a problem, and the feature thereof is that a plurality of wheel cutters formed by adhering abrasive grains to the surface of a thin disc and a diameter smaller than that of the wheel cutter and between the wheel cutters. In the multi-processing wheel in which the spacers defining the interval are alternately inserted into the shaft, the spacer has a Vickers hardness of 10 GPa or more and a volume resistivity of 10 ^2. The Vickers hardness is 10 GPa or more, which is formed of ceramics in the range of 10 to 10 ⁹ Ω · cm, or the spacer is coated with a SiC film having a volume resistivity of 10 ³ to 10 ⁴ Ω · cm. A ceramic having a volume resistivity of 10 ² to 10 ⁹ Ω · cm or a volume resistivity of 10 ³ to 10 ⁴ Ω · cm formed of an insulating ceramic and having at least the surface of the shaft in the range of 10 ² to 10 ⁹ Ω · cm. with more formed on SiC film in, which is constituted of multi-processing wheel grounded the shaft.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0011]
The multi-processing wheel shown in FIG. 1 includes a plurality of wheel cutters 1 in which diamond abrasive grains 3 are fixed to the surface of a thin disk 2 made of aluminum with a metal such as Ni, a wheel cutter 1 having a smaller diameter than the wheel cutter 1. The wheel cutter 1 and the spacer 4 are alternately inserted into the shaft 5 and are composed of a plurality of ring-shaped spacers 4 that define the interval between the two. The spacer 4 and the shaft 5 are made of ceramics having a Vickers hardness of 10 GPa or more and a volume resistivity of 10 ² to 10 ⁹ Ω · cm. The wheel cutter 1 and the spacer 4 are fixed by tightening a nut 6 screwed into a female screw portion 5 a provided at the tip of the shaft 5.
[0012]
In order to take out the chip components from the thin film magnetic head substrate W (hereinafter referred to as the head substrate W) using this multi-processing wheel, a wheel cutter 1 that rotates at high speed is applied to the head substrate W as shown in FIG. A large number of chip components can be cut out at a time by cutting the head substrate W 90 degrees by rotating the head substrate W 90 degrees by cutting the head substrate W in contact with each other and further pushing down in the thickness direction of the head substrate W. It can be done.
[0013]
And, according to the present invention, the spacer 4 that defines the distance between the wheel cutters 1 is formed of ceramics that have a high hardness of 10 GPa or higher and can be processed with high accuracy. Since the thickness dimension of the spacer 4 can be finished to submicron order accuracy, the flatness and parallelism of the spacer 4 do not change when the worn wheel cutter 1 is reassembled or tightened with the nut 6. The wheel cutter 1 can be assembled with very high accuracy. For this reason, the dimensional error of the chip component can be suppressed to the submicron order, so that a high-quality chip component can be obtained.
[0014]
Moreover, since the ceramics constituting the spacer 4 and the shaft 5 have moderate conductivity, the shaft 5 is grounded even if static electricity is generated during sliding between the head substrate W and the wheel cutter 1 that rotates at high speed. As a result, static electricity can be released to the spacer 4 and the shaft 5 via the wheel cutter 1, so that the microcircuit on the chip component is not destroyed.
[0015]
By the way, in order to prevent such dielectric breakdown due to static electricity, it is important to form the spacer 4 and the shaft 5 with ceramics having a volume resistivity of 10 ² to 10 ⁹ Ω · cm.
[0016]
In other words, if the volume resistivity is greater than 10 ⁹ Ω · cm, the insulation is too high, so there is almost no static electricity removal effect, and static electricity flows through the microcircuit on the chip component, causing dielectric breakdown. In addition, when the volume resistivity is less than 10 ² Ω · cm, the charged static electricity escapes all at once, so that discharge due to atmospheric friction occurs, which may adversely affect the chip components and may cause a handling accident in conduction short circuit. Because.
[0017]
Thus, if the volume resistivity value is in the range of 10 ² to 10 ⁹ Ω · cm, static electricity will be released gradually, and there will be no discharge accidents due to atmospheric friction or handling accidents due to conduction short-circuits, which will adversely affect chip components. There is no.
[0018]
As such ceramics having a Vickers hardness of 10 GPa or more and a volume resistivity of 10 ² to 10 ⁹ Ω · cm, conductive zirconia ceramics, conductive alumina ceramics, and silicon carbide ceramics can be used.
[0019]
Here, the conductive zirconia ceramic contains, as a conductivity imparting agent, one or more of Fe ₂ O ₃ NiO, Co ₃ O ₄ and Cr ₂ O ₃ in the range of 10 to 40% by weight, or TiC. , WC, TaC, etc. containing one or more carbides in the range of 10 to 30% by weight, with the balance being zirconia partially stabilized by a stabilizer such as Y ₂ O ₃ , CaO, MgO, CeO ₂ The amount of zirconia other than monoclinic crystals is 90% or more, preferably 95% or more with respect to the total amount of zirconia in the sintered body.
[0020]
That is, the crystal state of zirconia has three states, cubic, tetragonal, and monoclinic. In particular, tetragonal zirconia undergoes a stress induced transformation with respect to external stress and undergoes phase transformation to monoclinic zirconia, This is because the volume expansion that occurs at this time forms minute microcracks around the monoclinic zirconia and prevents the progress of cracks due to external stress, thereby increasing the strength of the zirconia ceramics. This is because if the amount of zirconia other than the monoclinic crystal is 90% or more with respect to the total amount of zirconia, a large strength deterioration due to the inclusion of the conductivity imparting agent can be suppressed.
[0021]
Further, when one or more of Fe ₂ O ₃ , NiO, Co ₃ O ₄ , and Cr ₂ O ₃ are used as the conductivity imparting agent, the content of these conductivity imparting agents is set to 10 to 40% by weight. This is because the effect of lowering the resistance value is small at 10% by weight and cannot be controlled to 10 ⁹ Ω · cm or less, and conversely, when it exceeds 40% by weight, the strength and hardness are extremely lowered.
[0022]
Moreover, even when one or more of carbides such as TiC, WC, and TaC are used as the conductivity-imparting agent, the resistance value becomes 10 ⁹ Ω · cm or less when the content of the conductivity-imparting agent is less than 10% by weight. This is because it cannot be controlled, and conversely, if it exceeds 30% by weight, the strength and hardness are extremely reduced.
[0023]
Furthermore, in this conductive zirconia ceramics, in addition to the zirconia and the conductivity imparting agent, other auxiliary components can be contained in the range of 3% by weight or less for the purpose of suppressing the firing temperature. When Fe ₂ O ₃ , NiO, Co ₃ O ₄ , Cr ₂ O ₃ is used as an oxide, an oxide such as Ca, K, Na, Mg, Zn, Sc is used as a conductivity imparting agent, such as TiC, WC, TaC, etc. When using carbide, Al ₂ O ₃ and TiO ₂ can be contained, respectively.
[0024]
In addition, when the average crystal particle diameter of zirconia is larger than 0.5 μm, mechanical properties such as bending strength and hardness are greatly deteriorated. On the other hand, since it is difficult to produce less than 0.2 μm, the average crystal particle diameter of zirconia Is preferably 0.2 to 0.5 μm. Further, even if the average crystal particle diameter of the conductivity imparting agent is too large, mechanical properties such as strength and hardness of the zirconia ceramics are lowered, so that it is 5 μm or less, preferably 3 μm or less.
[0025]
Such conductive zirconia ceramics have a volume resistivity in the range of 10 ² to 10 ⁹ Ω · cm, and mechanical properties of 10 to 13 GPa in Vickers hardness and 650 to 1400 MPa in three-point bending strength. Can do.
[0026]
The conductive alumina ceramic is mainly composed of 65 to 85% by weight of Al ₂ O ₃ and includes at least one of Fe ₂ O ₃ , NiO, Co ₃ O ₄ , and Cr ₂ O ₃ as a conductivity imparting agent. together contain in the range of 15 to 35 wt%, with the balance is MgO, CaO, made of a sintered aid such as SiO _2.
[0027]
Such conductive alumina ceramics have a volume resistivity in the range of 10 ² to 10 ⁹ Ω · cm, and mechanical properties of 10.5 to 18 GPa in terms of Vickers hardness and 200 to 450 MPa in terms of a three-point bending strength. can do.
[0028]
Further, the silicon carbide ceramic is mainly composed of 90 to 98% by weight of SiC, 1 to 7% by weight of Al ₂ O ₃ as a sintering aid, Y ₂ O ₃ and CeO ₂ in total 1 to 5%. Each is contained in the range of wt%.
[0029]
Such silicon carbide ceramics have a volume resistivity in the range of 10 ² to 10 ⁹ Ω · cm, and mechanical properties of 20 to 24.5 GPa in Vickers hardness and 450 to 600 MPa in three-point bending strength. can do.
[0030]
Further, these ceramics are preferably non-magnetic so as not to adversely affect the magnetoresistive elements constituting the thin film magnetic head. Here, being non-magnetic means that the residual magnetic flux density is 14 gauss or less, and can be controlled by adjusting the content of a conductivity imparting agent or the like contained in the ceramic.
[0031]
Next, as another embodiment of the present invention, the spacer 4 and the shaft 5 of the multi-processing wheel are formed of insulating ceramics having a Vickers hardness of 10 GPa or more, and a SiC film is formed on the surface of about 1 to 10 μm. It may be coated with a range.
[0032]
Also in such a multi-processing wheel, the spacer 4 that defines the distance between the wheel cutters 1 is made of ceramics having a high hardness of Vickers hardness of 10 GPa or more and capable of being processed with high accuracy. The dimensions can be finished to submicron order accuracy, and the flatness and parallelism of the spacers 4 do not decrease when the worn wheel cutter 1 is reassembled or tightened with the nut 6. Can be cut with high accuracy and a high-quality chip component can be obtained.
[0033]
In addition, since the surface of the insulating ceramics constituting the spacer 4 and the shaft 5 is coated with a SiC film having appropriate conductivity, static electricity is generated when the wheel cutter 1 and the head substrate W slide at high speed. Even if this occurs, static electricity can be released from the wheel cutter 1 to the spacer 4 and the shaft 5 by grounding the shaft 5.
[0034]
That is, as shown the characteristics of the SiC film in Table 1, the film has a body volume resistivity 10 ³ -10 ⁴ Because the range of Omega · cm, static electricity gradually can and get away score, handling accidents failure due to discharge and conducting short-circuit due to atmospheric friction, more is not caused breakdown of minute circuits on the chip component. Moreover, since the hardness is 2000 kg / mm ² (19.6 GPa) or more, the flatness and parallelism of the spacer 4 can be changed when the wheel cutter 1 is reassembled or when the nut 6 is tightened as described above. Absent.
[0035]
[Table 1]

[0037]
As a means for coating the SiC film, a well-known thin film forming means such as an ion plating method, a sputtering method, or a plasma CVD method may be used.
[0038]
In the embodiment of the present invention, the spacer 4 and the shaft 5 shown in FIG. 1 formed of ceramics having a Vickers hardness of 10 GPa or more and a volume resistivity of 10 ² to 10 ⁹ Ω · cm, FIG. 3 shows an example in which the spacer 14 and the shaft 15 are made of ceramics each having a Vickers hardness of 10 GPa or more, and a SiC film having a volume resistivity of 10 ³ to 10 ⁴ Ω · cm is coated on the surface. and although, for example, the spacers 4, 14 and volume resistivity Vickers hardness 10GPa or forms a ceramic in the range of ¹⁰ 2 ^~10 ⁹ ^Ω · cm, the volume resistivity at least on the surface of the shaft 5 and 15 such as the value was coated with a SiC film in the range of ¹⁰ 3 ^~10 ⁴ ^Ω · cm, a combination of these materials It may be configured Ruchi processing for the wheel.
[0039]
1 and 2 show an example in which the shafts 5 and 15 are both formed of ceramics. However, a ceramic shaft having a volume resistivity of 10 ² to 10 ⁹ Ω · cm on a metal shaft is shown. It may be an assembly product fitted with a cylindrical body.
[0040]
(Example)
The multi-processing wheel shown in FIG. 1 is prepared, and the spacer 4 and the shaft 5 are formed of conductive zirconia ceramics, conductive alumina ceramics, silicon carbide ceramics having different Vickers hardness and volume resistivity, Experiments were conducted to measure the degree of removal and the lifetime of the spacer 4.
[0041]
The dimensions of the multi-processing wheel used in this experiment were as follows.
[0042]
Shaft 5: Diameter 70mm, length 100mm
Wheel cutter 1: Outer diameter 105mm Inner diameter 70mm (3 pieces)
Spacer 4: Outer diameter 100 mm, inner diameter 70 mm: Thickness width 0.3 mm (4 sheets)
As for the degree of static electricity removal, a voltage of 1 kV is applied to one surface of the spacer 4, the voltage and its drop time are measured on the other surface side, and the drop time until the voltage value reaches 100V is zero. ... 1-20 seconds were judged as .largecircle., And others were judged as x.
[0043]
Regarding the lifetime of the spacer 4, when the chip cutter is cut out from the head substrate W made of Al ₂ O ₃ —TiC ceramic, the dimensional accuracy of the chip component is the initial value when the wheel cutter 1 is reassembled. Further, the case where the number of recombination operations until the change of 0.5 μm or more was 5 times or more was judged as ◯, and the case where it was less than 5 times was judged as x.
[0044]
The respective results are shown in Tables 2 to 4. However, ZrO ₂ in Table 2 is obtained by partially stabilized with 3 mol% of Y ₂ O _3.
[0045]
[Table 2]

[0046]
[Table 3]

[0047]
[Table 4]

[0048]
As a result, first, as can be seen in Table 2, the conductive zirconia ceramic has a volume resistivity of 10 ¹⁰ Ω · cm. No. 1 is difficult to release static electricity due to its high insulating property, and sample No. 1 having a Vickers hardness of 9.9 GPa. No. 7 had a life after four recombination due to its low hardness.
[0049]
In contrast, sample no. Nos. 2 to 6 have a Vickers hardness of 10 GPa or more and a volume resistivity value in the range of 10 ² to 10 ⁹ Ω · cm, so that static electricity can be gradually released and can be used up to 5 times or more. there were.
[0050]
In particular, sample no. In 2-4, the Vickers hardness was as high as 12 GPa or more, and it could be used up to 8 times of recombination.
[0051]
In addition, as shown in Table 3, the conductive alumina ceramic has a volume resistivity of 10 ¹¹ Ω · cm. Sample No. 10 has a high insulating property and is difficult to release static electricity, and has a Vickers hardness of 9.8 GPa and a volume resistivity of 10 ¹¹ Ω · cm. No. 15 had a low hardness, so its life was reached after four recombinations, and static electricity was difficult to escape.
[0052]
In contrast, sample no. Nos. 11 to 14 have a Vickers hardness of 10 GPa or more and a volume resistivity value in the range of 10 ² to 10 ⁹ Ω · cm, so that static electricity can be gradually released and can be used up to 5 times or more. there were.
[0053]
In particular, sample no. As seen from 11 to 13, if the Vickers hardness was 11 GPa or more due to the excellent wear resistance of alumina, it could be used up to 8 times of recombination.
[0054]
Further, as can be seen from Table 4, the conductive silicon carbide ceramics has a volume resistivity of 10 ¹⁰ Ω · cm. No. 22 was highly insulating and difficult to release static electricity.
[0055]
In contrast, sample no. Nos. 20 and 21 have a Vickers hardness of 20 GPa or more and a volume resistivity value in the range of 10 ² to 10 ⁹ Ω · cm, so that static electricity can be released gradually and can be used up to 10 times or more. there were.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of wheel cutters formed by adhering abrasive grains to the surface of a thin disk and spacers having a smaller diameter than the wheel cutter and defining the interval between the wheel cutters are alternately shafts. In the multi-processing wheel that is inserted through, the spacer is formed of ceramics having a Vickers hardness of 10 GPa or more and a volume resistivity of 10 ² to 10 ⁹ Ω · cm, or the spacer, A volume specific resistance value is formed of an insulating ceramic having a Vickers hardness of 10 GPa or more coated with a SiC film having a range of 10 ³ to 10 ⁴ Ω · cm , and at least the surface of the shaft has the volume specific resistance value 10 ² range of to 10 ⁹ Omega · ceramic or volume resistivity in the range of cm is ¹⁰ 3 to 10 ⁴ Omega · cm With more formed on SiC film in, since that constitutes a multi-processing wheel grounded the shaft, it is possible to perform the cutting and grooving in the sub-micron order, the processed object is a semiconductor wafer In the case of a thin-film magnetic head substrate, a handling accident failure due to a continuity short circuit and dielectric breakdown due to static electricity do not occur. In addition, the spacer that defines the distance between the wheel cutters can be used for a long period of time because the wear is small even when the wheel cutter is repeatedly assembled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a multi-processing wheel of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a state of cutting by the multi-processing wheel of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wheel cutter 2 ... Thin disk 3 ... Diamond abrasive grain 4 ... Spacer 5 ... Shaft 5a ... Female thread part 6 ... Nut

Claims

In the multi-processing wheel formed by alternately inserting a plurality of wheel cutters formed by adhering abrasive grains to the surface of a thin disc and spacers having a smaller diameter than the wheel cutter and defining a distance between the wheel cutters into the shaft, The spacer is formed of ceramics having a Vickers hardness of 10 GPa or more and a volume resistivity of 10 ² to 10 ⁹ Ω · cm, or the spacer has a volume resistivity of 10 ³ to 10 ⁴ Ω. The insulating film having a Vickers hardness of 10 GPa or more coated with a SiC film in the range of cm is formed, and at least the surface of the shaft has a volume resistivity of 10 ² to 10 ⁹ Ω · cm. more forming Then there ceramic or volume resistivity of the SiC film in the range of ¹⁰ 3 ^~10 ⁴ ^Ω · cm Moni, multi working wheel, characterized in that a grounded the shaft.