JP4661025B2 - メタルボンド砥石及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタルボンド砥石及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メタルボンド砥石は、砥石本体が、砥粒を金属結合相中に分散配置してなる構成とされたものである。
メタルボンド砥石としては、例えば電子材料や半導体製品等のワークを高精度に切断加工するのに用いられる電鋳薄刃砥石がある。電鋳薄刃砥石は、後述する特許文献１に記載されているように、略薄板リング状の砥石本体を有するものであって、砥石本体の径方向内側の領域と径方向外側の領域とのうちのいずれか一方の領域を保持されて軸線回りに回転駆動されることで、他方の領域でワークの切削加工を行うものである。
【０００３】
また、電鋳薄刃砥石としては、後述する特許文献２に記載されているように、円盤状の台金に、この台金と同心にして、その外周に径方向外側の領域が張り出すようにして前記砥石本体を設けたものもある。この電鋳薄刃砥石は、台金を軸線回りに回転駆動されることで、台金とともに回転する砥石本体の径方向外側の領域でワークの切削加工を行うものである。
【０００４】
これら電鋳薄刃砥石の砥石本体としては、Ｎｉ（ニッケル）やＣｏ（コバルト）、Ｃｕ（銅）或いはそれらの合金等からなる金属めっき層（金属結合相）中にダイヤモンドやｃＢＮ等の超砥粒を分散して形成された厚さ数十μｍ〜数百μｍの輪環薄板状の砥粒層が用いられる。
【０００５】
この砥粒層は、台金表面に砥粒を積もらせつつ金属めっき層を成長させることによって得ているため、台金側の面では、砥粒の先端が台金と砥粒層との境界となっていた面上に揃えられている。
一方、この砥粒層においてめっき成長面、すなわち台金側の面とは反対側の面では、砥粒の配置は不規則であり、また、金属結合相の表面からの砥粒の突出量は一定ではなく、砥粒の中には、先端が金属結合相の表面と同一位置にあるものや、金属結合相の表面からの突出量がその粒径の１／２以上となっているものもある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２５７９１９号公報
【特許文献２】
特許第２９３８１８２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の電鋳薄刃砥石に限らず、一般的に、メタルボンド砥石は、砥粒の保持力が非常に強い上にボンドが摩耗しにくいので、自生発刃が生じにくい。このため、メタルボンド砥石では、目詰まりや目つぶれが生じやすく、研削性能が低下しやすい。
【０００８】
また、メタルボンド砥石は、上記のようにボンドが摩耗しにくいために、砥石本体の外周側または内周側を切削作用領域としてワークの切断加工に用いた場合には、切削作用領域では、径方向よりも厚み方向の摩耗が生じやすく、断面視で先細り形状となってしまう。
メタルボンド砥石は、このように磨耗が進行することによって初期の形状が崩れるので、初期の切断性能及び加工精度を維持することができなくなる。
具体的には、このように砥石本体が先細り形状となった場合には、切れ味が悪くなるために銅等の延性の高いワークを切断する際に切断部に生じるバリが大きくなってしまう。また、ワークの切断面がテーパー面となってしまい、ワークの上下で寸法差が生じてしまう。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、研削性能及び加工精度の高いメタルボンド砥石を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるメタルボンド砥石は、砥石本体が、砥粒をＮｉまたはＮｉ基合金からなる金属結合相中に分散配置してなる砥粒層を、その厚み方向に複数枚接合した構成とされており、これら砥粒層は、前記ＮｉやＮｉ基合金よりも融点の低い低融点金属を用いて拡散接合されており、前記砥石本体の厚み方向の両面が、前記砥粒層において前記砥粒の先端の位置が同一平面上に揃っている面によって構成されており、前記砥石本体の厚み方向の中央部では、厚み方向の端部に比べて、拡散接合に用いた前記金属の濃度が高くなっており、前記金属結合相のＮｉまたはＮｉ基合金と前記金属との金属間化合物が生じることにより、前記砥石本体の厚み方向の中央部が、厚み方向の端部に比べて脆くなるように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
このように構成されるメタルボンド砥石は、ＮｉまたはＮｉ基合金からなる砥粒層を、前記ＮｉやＮｉ基合金よりも融点の低い低融点金属を用いて拡散接合したものが砥石本体とされている。
この砥石本体は、ＮｉまたはＮｉ基合金中に、前記ＮｉやＮｉ基合金よりも融点の低い低融点金属ＮｉやＮｉ基合金よりも融点の低い低融点金属が拡散された構成であり、これらの金属とＮｉまたはＮｉ基合金との金属間化合物が生じているために、その硬度が高められる一方で脆くなり、自生発刃が生じやすい。
また、砥石本体において厚み方向の両面が、砥粒層において台金に対向していた面、すなわち砥粒の先端の位置が揃っている面によって構成されている。このメタルボンド砥石は、砥石本体の厚み方向の両面ではそれぞれ砥粒の先端の位置が同一平面上に揃っているので、安定した切削性能を得ることができる。
砥粒層の拡散接合に用いる低融点金属としては、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ｓｎ（スズ）、Ｚｎ（亜鉛）のうちのいずれかの金属であることが好ましい。
【００１２】
このメタルボンド砥石において、前記砥石本体の厚み方向の中央部では、厚み方向の端部に比べて、拡散接合に用いた前記金属の濃度が高くなっており、前記金属結合相のＮｉまたはＮｉ基合金と前記金属との金属間化合物が生じることにより、前記砥石本体の厚み方向の中央部が、厚み方向の端部に比べて脆くなるように構成されていてもよい。
この場合には、砥石本体の厚み方向の中央部が、厚み方向の端部に比べて脆くなるので、従来摩耗が進行しにくかった厚み方向の中央部の摩耗が進行しやすくなる。これにより、厚み方向の各部の摩耗量に差が生じにくくなり、摩耗が進行しても初期の砥石形状を維持することができる。
【００１３】
このメタルボンド砥石において、前記砥石本体は一対の砥粒層を拡散接合することで構成されており、前記砥粒層のめっき成長面同士を拡散接合した構成とされている構成とされていてもよい。
このように、砥石本体が、めっきによって得た砥粒層のめっき成長面同士を接合した構成とされているので、砥石本体において厚み方向の両面が、砥粒層において台金に対向していた面、すなわち砥粒の先端の位置が揃っている面によって構成される。
このメタルボンド砥石は、砥石本体の厚み方向の両面ではそれぞれ砥粒の先端の位置が同一平面上に揃っているので、安定した切削性能を得ることができる。
【００１４】
本発明にかかるメタルボンド砥石の製造方法は、砥粒を金属結合相中に分散配置してなる砥石本体を有するメタルボンド砥石の製造方法であって、砥石本体が、砥粒をＮｉまたはＮｉ基合金からなる金属結合相中に分散配置してなる砥粒層を、その厚み方向に複数枚接合した構成とされており、前記砥粒層は、砥粒を含む金属結合相をめっきにより台金上に析出させた後に前記台金から剥離され、前記台金に対向していた面をエッチングして前記砥粒を露出させたものとされ、前記台金に対向していた面においては、前記砥粒の先端の位置が同一平面上に揃っており、前記砥石本体の厚み方向の両面が、前記砥粒層において前記台金に対向していた面で構成されており、複数枚の前記砥粒層の間に、前記ＮｉやＮｉ基合金よりも融点の低い低融点金属を挟み込んだ状態で加熱して、前記砥粒層を、これらの間に挟みこんだ前記金属によって拡散接合して前記砥石本体を得ることとし、前記砥石本体の厚み方向の中央部では、厚み方向の端部に比べて、拡散接合に用いた前記金属の濃度が高くなるように構成することを特徴としている。
【００１５】
このメタルボンド砥石の製造方法では、複数枚の砥粒層間に前記金属を挟み込んだ状態で加熱して砥粒層を拡散接合するので、砥石本体を、少なくとも厚み方向の内側に前記金属が拡散された構成とすることができる。
なお、砥粒層間に挟み込む金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｎのうちのいずれかの金属を用いることが好ましい。
ここで、砥石本体中における前記金属の拡散状態は、拡散接合を行う際の熱処理条件を調整することによって制御することができる。例えば、熱処理温度を調整することによって、接合面近傍から離間するに従って前記金属の濃度を低下させたり、砥石本体全体にわたって前記金属の濃度をほぼ均一とすることができる。具体的には、熱処理温度を低めに設定すると、前記金属の拡散が緩やかになるので、砥石本体の厚み方向における前記金属の濃度勾配を大きくすることができる。一方、熱処理温度を十分に高くすることで、前記金属の拡散が速やかに行われることとなり、砥石本体の厚み方向における前記金属の濃度勾配をなくすか、または濃度勾配をごく小さくすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下より、本発明の一実施の形態にかかるメタルボンド砥石について、図面を用いて説明する。ここで、本実施の形態では、本発明を電鋳薄刃砥石に適用した場合について説明する。
本実施の形態にかかる電鋳薄刃砥石１は、図１（ａ）の平面図に示すように、厚さ数十μｍ〜数百μｍの略薄板リング状の砥石本体２を有している。ここで示す電鋳薄刃砥石１は、径方向外側の領域がワークの切削に用いられるものであって、砥石本体２の外周縁には、複数のスリット１ａが形成されている（スリット１ａは形成しなくてもよい）。
【００１７】
この砥石本体２は、図１（ｂ）の一部拡大縦断面図に示すように、ＮｉやＮｉ基合金からなる金属結合相３中に、ダイヤモンドやｃＢＮ等の超砥粒４を分散配置して形成された構成とされている。具体的には、砥石本体２は、ＮｉまたはＮｉ基合金からなる金属結合相３中に超砥粒４を分散配置してなる砥粒層６を、その厚み方向に複数枚接合した構成とされている（ここでは砥粒層６を二枚接合した例を示す）。これら砥粒層６は、前記ＮｉやＮｉ基合金よりも融点の低い低融点金属、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｎのうちのいずれかの金属を用いて拡散接合されている。
【００１８】
本実施の形態では、砥粒層６は、超砥粒４を含む金属結合相３を台金上にめっきにより形成することで得たものであって、砥石本体２は、これら砥粒層６のめっき成長面６ａ同士を、Ａｌを用いて拡散接合した構成とされている。
また、砥石本体２には、その厚み方向に、Ａｌの濃度勾配が生じている。具体的には、砥石本体２の厚み方向の中央部では、厚み方向の端部に比べて、拡散接合に用いたＡｌの濃度が高く、厚み方向の端部に向かうにつれてＡｌの濃度が漸次低下している。
【００１９】
砥石本体２中には、拡散されたＡｌと金属結合相３をなすＮｉまたはＮｉ基合金との固溶体もしくは化合物が形成されている。これらの固溶体及び化合物は、ＮｉまたはＮｉ基合金よりも機械的強度が高い一方で脆いので、この電鋳薄刃砥石１は、従来の電鋳薄刃砥石に比べて摩耗が生じやすい。
【００２０】
この薄刃砥石１は、砥石本体２を図示しない砥石軸に固定される。この状態で、薄刃砥石１を砥石軸の軸線まわりに回転させつつ砥石本体２の外周端でワークを切断（研削）加工する。
【００２１】
このように構成される薄刃砥石１の砥石本体２の製造工程は、砥石本体２の原型となる砥粒層６を形成する砥粒層形成工程と、砥粒層６同士を拡散接合する接合工程とを有している。
【００２２】
〔砥粒層形成工程〕
砥石本体２を構成する砥粒層６は、図２に概略的に示す砥石製造装置１０を用いて製造される。
砥石製造装置１０は、攪拌機が配設されためっき槽１１を有している。めっき槽１１内には、非導電性の台座１２が略水平に配置され、台座１２上にはステンレス製の平面基板（台金）１３が載置され、めっき槽１１内の平面基板１３の上方には、平面基板１３と平行にしてＮｉ製の陽極板１４が配置されている。
平面基板１３の上面には、製造すべき砥粒層６の原型形状をなす部分を残してマスキングが施されている。
【００２３】
この砥石製造装置１０により、電解めっきによって電鋳薄刃砥石１の製造を行う場合には、平面基板１３を電源の陰極に、陽極板１４を電源の陽極に接続し、めっき液として、超砥粒４であるダイヤモンド粉末が分散されためっき液Ｍを攪拌機によって攪拌しながら通電する。そして、平面基板１３のマスキングを施さなかった部分に、超砥粒４を含む所定の厚さの砥粒層６を析出させた後、この砥粒層６を平面基板１３から剥離させる。
この砥粒層６を洗浄したのちに、図３に示すように、砥粒層６において平面基板１３に面していた面６ｂに電解エッチングを施して砥粒層６を構成するＮｉめっき層（金属結合相３）の表面をごくわずかに除去することで超砥粒４を露出させて、この面６ｂでの超砥粒４の突き出し量を確保する。
【００２４】
〔接合工程〕
上記の工程で得られた二枚の砥粒層６を、図４に示すように、互いのめっき成長面６ａ同士の間にアルミ箔ＡＬを挟み込んだ状態で、平坦なカーボン製の板Ｂで両面側から挟みこんで圧力を加えた状態で焼成炉に入れ、不活性雰囲気中にてＡｌの融点以上で金属結合相３の融点よりも低い温度（好ましくは拡散接合に用いる金属の融点＋５０°Ｃ以下）で熱処理を行う。
【００２５】
アルミ箔ＡＬを構成するＡｌの融点は６６０°Ｃと、金属結合相３の融点よりも低いので、アルミ箔ＡＬはこの熱処理によって溶融して液相状態で砥粒層６中に拡散し、二枚の砥粒層６が拡散接合されて、砥石本体２が得られる。
このように砥石本体２中にＡｌが拡散されることで、砥石本体２中には、ＡｌとＮｉまたはＮｉ基合金との固溶体もしくは化合物が形成される。また、砥石本体２中には、厚み方向の中央部から厚み方向の端部に向かう方向にＡｌの濃度勾配が生じている。すなわち、アルミ箔ＡＬが設けられていた厚み方向の中央部ではＡｌの濃度が高く、厚み方向の端部では中央部に比べてＡｌが浸透しにくいためにＡｌの濃度が低い。
【００２６】
なお、このＡｌの濃度勾配は、熱処理条件によって調整可能である。例えば、熱処理温度を十分に高くすることで、Ａｌの拡散を促進させて、砥石本体２中でのＡｌの濃度勾配をなくすか、ごくわずかなものとすることができる。
ここで、上記熱処理では、アルミ箔ＡＬを全て砥粒層６中に拡散させてもよく、また一部を残留させてもよい。
【００２７】
この接合工程を経たのちに整形を施して、砥石本体２を、超砥粒４が金属結合相３中に分散配置された円環状として、電鋳薄刃砥石１とする。
【００２８】
このように構成される電鋳薄刃砥石１によれば、砥石本体２が、ＮｉまたはＮｉ基合金中にＡｌが拡散された構成であり、これらの金属とＮｉまたはＮｉ基合金との金属間化合物が生じているために、その硬度が高くなる一方で脆くなる。
このため、この電鋳薄刃砥石１では、従来に比べて自生発刃が生じやすく、目詰まりや目つぶれが生じにくく、切削性能が高い。
【００２９】
また、この電鋳薄刃砥石１では、砥石本体２の厚み方向の中央部では、厚み方向の端部に比べて、拡散接合に用いたＡｌの濃度が高くなっている。
このため、砥石本体２の厚み方向の中央部が、厚み方向の端部に比べて脆く、従来摩耗が進行しにくかった厚み方向の中央部の摩耗が進行しやすくなって、厚み方向の各部の摩耗量に差が生じにくくなる。すなわち、摩耗が進行しても砥石本体２が先細り形状になりにくく、初期の砥石形状（断面視四角形状）を維持することができるので、摩耗が進行しても切削性能を維持することができ、また切断したワークの上下の寸法差を低減することができる。
【００３０】
また、この電鋳薄刃砥石１は、砥石本体２が、めっきによって得た砥粒層６のめっき成長面６ａ同士を接合した構成とされている。すなわち、砥石本体２において厚み方向の両面が、砥粒層６において平面基板１３に対向していた面６ｂによって構成されている。このように、この電鋳薄刃砥石１では、砥石本体２の厚み方向の両面で、それぞれ超砥粒４の先端の位置が同一平面上に揃えられているので、安定した切削性能を得ることができる。
【００３１】
ここで、上記実施の形態では、砥粒層６の拡散接合にＡｌを用いた例を示したが、これに限られることなく、Ａｌの代わりに他の低融点金属、例えばＣｕ、Ｓｎ、Ｚｎのいずれかを用いてもよい。
また、上記実施の形態では、接合工程において、砥粒層６間に金属箔を挟み込んだ状態で熱処理を行うことで拡散接合を行う例を示したが、これに限られることなく、砥粒層６の拡散接合は、砥粒層６のめっき成長面６ａに前記金属の粉末を撒いたり、これら金属の粉末を含んだペーストを塗り付けた後に上記の熱処理を施すことで行ってもよい。
また、上記実施の形態では、電鋳薄刃砥石１を、径方向外周側で切削を行うものとしたが、これに限られることなく、径方向内側で切削を行うものとしてもよい。
【００３２】
【実施例】
次に、上記の製造方法によって製造された本発明の電鋳薄刃砥石（以下実施例とする）と、従来の電鋳薄刃砥石の製造方法で作成した電鋳薄刃砥石（以下、従来例とする）とのそれぞれについて、ワークの切断試験を行った。
以下に、実施例及び従来例の構成と、切断試験の詳細について説明する。
【００３３】
まず、実施例及び従来例の構成について説明する。
実施例の砥石本体２は、上記実施の形態で述べた製造方法によって製造されたものである。
具体的には、まず、前記砥石製造装置１０において、めっき液Ｍとして、超砥粒４を分散したスルファミン酸ニッケル液を用いてめっき処理を行って、同じ厚みの円板状の砥粒層６を二枚作成した。
このようにして得た砥粒層６において、平面基板１３側を向く面６ｂにエッチングを施して、この面６ｂで超砥粒４をその平均粒径の１／３程度露出させた。
【００３４】
次に、二枚の砥粒層６を、間にアルミ箔ＡＬを挟み込んだ状態で焼成することによって拡散接合した。この接合工程では、二枚の砥粒層６の間に厚さ１０μｍのアルミ箔ＡＬを挟み込み、厚み方向に所定の圧力（ここでは０．２ｔ／ｃｍ２）を加えた状態で、焼成炉によって窒素雰囲気中にて熱処理を行った。
この接合工程においては、アルミ箔ＡＬとして適切な厚みのものを用いることで、砥粒層６の金属結合層３を構成するＮｉとアルミ箔ＡＬを構成するＡｌとの原子量比を９０：１０〜６０：４０の範囲内として、砥石本体２の強度を維持しつつ、適度な脆さをもたせて、自生発刃が容易に行われるようにした。
【００３５】
さらに、この砥粒層６の積層体をプレスによって整形して所望の内径とし、円筒研削盤によって整形して所望の外径として、実施例の砥石本体２を得た。
【００３６】
ここで、切断試験は、後述するように二種類のワークに対して行うので、実施例として、それぞれのワークの切断加工に適した構成の二種類の電鋳薄刃砥石を作成した。以下、これら電鋳薄刃砥石をそれぞれ実施例１、２とする。
【００３７】
実施例１では、超砥粒４として粒径２０／３０μｍのダイヤモンド粒を用いており、砥石本体２の超砥粒４の含有率は２５ｖｏｌ％とした。また、実施例１では、砥粒層６として、外径１００ｍｍ、厚み１００μｍものを二枚作成し、これらを接合、整形して、内径４０ｍｍ、外径７６ｍｍ、厚み２００μｍの砥石本体２とした。さらに、実施例１については、上記接合工程において、窒素雰囲気中にて７００°Ｃで１時間の熱処理を行った。
【００３８】
一方、実施例２では、超砥粒４として粒径４０／６０μｍのダイヤモンド粒を用いており、砥石本体２の超砥粒４の含有率は３０ｖｏｌ％とした。また、実施例２では、砥粒層６として、外径１００ｍｍ、厚み１５０μｍものを二枚作成し、これらを接合、整形して、内径４０ｍｍ、外径７６ｍｍ、厚み３００μｍの砥石本体２とした。さらに、実施例２については、上記接合工程において、窒素雰囲気中にて７００°Ｃで１時間の熱処理を行った。
【００３９】
同様に、従来例として、実施例１、２のそれぞれに対応する構成の従来例１、２を作成した。
従来例１では、上記砥粒層形成工程において、実施例と同じ条件下で厚み２００μｍの単層の砥粒層を形成し、この砥粒層において平面基板１３側を向く面にエッチングを施してこの面で超砥粒４をその平均粒径の１／３程度露出させ、さらにこの砥粒層に整形を施して、実施例１の砥石本体２と同じ形状にしたものを砥石本体とした。
従来例２では、上記砥粒層形成工程において、実施例と同じ条件下で厚み３００μｍの単層の砥粒層を形成し、この砥粒層において平面基板１３側を向く面にエッチングを施してこの面で超砥粒４をその平均粒径の１／３程度露出させ、さらにこの砥粒層に整形を施して、実施例２の砥石本体２と同じ形状にしたものを砥石本体とした。
【００４０】
次に、切断試験の詳細について説明する。
第一の切削試験では、複数のＬＥＤパッケージを一体に製造してなるパッケージ集合体３１から、上記の実施例１、従来例２を用いて、各ＬＥＤパッケージの切り出しを行った。
【００４１】
パッケージ集合体３１は、図５に示すように、ガラスエポキシ基板３２（以下、単に基板とする）上に、複数のＬＥＤ素子３３と、各ＬＥＤ素子３３の端子電極となる銅配線３４とを設けたものである。
基板３２には、スリット３２ａがその幅方向に沿って複数本設けられている。このスリット３２ａは、基板３２の厚み方向の一面側では他面側に比べて幅が狭められており、基板３２においてスリット３２ａ間に位置する領域の、スリット３２ａに直交する断面は、一面側に対して他面側が両側方に突出した形状（すなわち断面視凸字形状）をなしている。
【００４２】
スリット３２ａの内面のうち、幅が狭められている他面側には、めっき等によって銅配線３４が形成されている。この銅配線３４は、スリット３２ａの内面において一面側と他面側との段差部分、及び基板３２の他面側にも所定幅回り込んで形成されている。
この基板の一面において、スリット３２ａ間に位置する領域には、複数のＬＥＤ素子３３が、スリット３２ａの長手方向に沿って間隔をあけて設けられている。
【００４３】
ＬＥＤパッケージ３６は、上記構成のパッケージ集合体３１を、スリット３２ａの幅方向に沿って切断することで切り出される。このＬＥＤパッケージ３６は、基板３２においてスリット３２ａの内面であった部分が側面となる断面視凸字形状をなしており、側方に張り出している下部に形成されている銅配線３４がＬＥＤ素子３３とそれぞれ電気的に接続されて接続端子とされている。
【００４４】
このようにして切り出したＬＥＤパッケージ３６には、切断経路において電鋳薄刃砥石の入口側（切断方向後方を向く側）の銅配線の下部にバリが生じやすい。
この切削試験では、このＬＥＤパッケージにおいて電鋳薄刃砥石の入口側の銅配線に生じたバリの大きさを比較することで、実施例１と従来例１との切断性能の比較を行った。ここでは、ＬＥＤパッケージにおいて前記入口側の銅配線の表面から切断方向後方への突出量Ｄをバリの大きさと定義した。
【００４５】
この切断試験では、上記の実施例１、従来例１を用いてＬＥＤパッケージ３６の切り出しを行い、ＬＥＤパッケージ３６に生じたバリの大きさ、及び砥石本体の摩耗量とを比較した。
パッケージ集合体３１は、基板３２側の面をダイシングテープ（東洋化学製ＵＨＰ−１５２５Ｍ３）を用いて冶具に取り付けた状態で切断した。
また、電鋳薄刃砥石が装着される切断機として、東京精密製Ａ−ＷＤ−１０Ａを用い、電鋳薄刃砥石の回転数は、１６、０００回転／ｍｉｎ、送り速度は８０ｍｍ／ｓｅｃ、切り込み深さはワークの厚み＋０．０５ｍｍ、クーラントとして、市水を１．２Ｌ／ｍｉｎ供給した。
【００４６】
ここで、電鋳薄刃砥石の摩耗量の測定は、切断機に設けられている測定器を用いて行った。具体的には、切断機に装着された状態での電鋳薄刃砥石の刃先位置を測定し、切断開始前と切断後との刃先位置の差に基いて、電鋳薄刃砥石の径方向の摩耗量を求めた。
この結果を、以下の表１に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１に示す結果からわかるように、実施例１では、従来例１に対して明らかにバリの大きさが小さいことがわかる。また、従来例１では、切断距離が延びるにつれてバリも大きくなり、４００ｍ切断した時点から急激にバリが大きくなって、５００ｍ切断した時点ではバリの大きさは１００μｍを超えてしまっている。一方、実施例１では、切断距離が延びてもバリの大きさはそれほど増加せず、５００ｍ切断した時点でも、１００ｍ切断した時点におけるバリの大きさとほぼ変わらない程度に収まっている。
【００４９】
また、従来例１では、砥石本体の半径方向の摩耗量は緩やかに増加しており、２００ｍ切断した時点からは、さらに摩耗量の増加が緩やかになっている。一方、実施例１では、半径方向の磨耗量が従来例１の倍以上となっており、３００ｍ切断した時点から急激に摩耗量が増加し、５００ｍ切断した時点では従来例１の約２．６倍にまでなっており、自生発刃が盛んに行われていることがわかる。
【００５０】
このことからわかるように、実施例１では、自生発刃が生じやすいために切れ味が良好であり、砥石本体２が初期の形状を維持した状態で摩耗するために切削性能が維持される。
【００５１】
第二の切削試験では、複数のＱＦＮタイプの樹脂パッケージを一体に製造してなるパッケージ集合体から、上記の実施例２、従来例２を用いて、各樹脂パッケージの切り出しを行った。
ＱＦＮタイプの樹脂パッケージは、上下の寸法差の許容範囲が狭いので、この樹脂パッケージの切り出しには、高精度な切断加工を行う必要がある。
この切削試験では、この樹脂パッケージにおいて上下の寸法差、及び砥石本体の摩耗量とを比較した。
【００５２】
ここで、パッケージ集合体は、ダイシングテープ（東洋化学製ＵＨＰ−１５２５Ｍ３）を用いて冶具に取り付けた状態で切断した。
また、第二の切断試験において、電鋳薄刃砥石が装着される切断機、及び切断条件は、第一の切断試験と同一としている。
この結果を、以下の表２に示す。
【００５３】
【表２】
【００５４】
表２に示す結果からわかるように、切断距離１００ｍの時点では、ワークに生じた上下の寸法差は、従来例２に比べてわずかに実施例２の方が小さい程度である。しかし、さらに切断を行っていくと、従来例２ではワークに生じた上下の寸法差が次第に大きくなってゆき、４００ｍ切断した時点から寸法差が急激に大きくなり、５００ｍ切断した時点では、１００ｍ切断した時点の約３．３倍にまでなってしまった。
これに対して、実施例２では、切断距離が延びても、上下の寸法差はごく緩やかに増加するのみであって、５００ｍ切断した時点でも、１００ｍ切断した時点からわずかに上下の寸法差が増加した程度に収まっている。
【００５５】
また、従来例２では、砥石本体の半径方向の摩耗量はごく緩やかに増加するものの、３００ｍ切断した時点からはさらに摩耗の進行が緩やかになって、自生発刃が十分に生じていないことがわかる。一方、実施例２では、半径方向の磨耗量が従来例２の倍以上となっており、３００ｍ切断した時点から急激に摩耗量が増加して、５００ｍ切断した時点では、摩耗量は従来例２の約３倍にまで増加していて、自生発刃が盛んに行われていることがわかる。
【００５６】
このことからわかるように、実施例２では、自生発刃が生じやすいために切れ味が良好であり、砥石本体２が初期の形状を維持した状態で摩耗するために切削性能が維持される。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる薄刃砥石によれば、ＮｉまたはＮｉ基合金に砥粒を分散してなる砥石本体においてワークの切削に作用する切削作用領域に、低融点金属が拡散されているので、これらの金属とＮｉまたはＮｉ基合金との金属間化合物が生じて、その硬度が高められる一方で脆くなる。
このため、この電鋳薄刃砥石では、従来に比べて自生発刃が生じやすく、目詰まりや目つぶれが生じにくく、切削性能が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態にかかる電鋳薄刃砥石を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の一部拡大縦断面図である。
【図２】 本発明の一実施の形態にかかる電鋳薄刃砥石を製造する工程（砥粒層形成工程）を示す図である。
【図３】 砥粒層形成工程を経て得られた砥粒層の構成を示す一部拡大縦断面図である。
【図４】 本発明の一実施の形態にかかる電鋳薄刃砥石を製造する工程（接合工程）を示す図である。
【図５】 本発明にかかる電鋳薄刃砥石と従来の電鋳薄刃砥石の切断試験で用いるワークの構成とバリの大きさの定義を示す図である。
【符号の説明】
１ 電鋳薄刃砥石 ２ 砥石本体
３ 金属結合相 ４ 超砥粒
６ 砥粒層 ６ａ めっき成長面
ＡＬ アルミ箔（金属）
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタルボンド砥石及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メタルボンド砥石は、砥石本体が、砥粒を金属結合相中に分散配置してなる構成とされたものである。
メタルボンド砥石としては、例えば電子材料や半導体製品等のワークを高精度に切断加工するのに用いられる電鋳薄刃砥石がある。電鋳薄刃砥石は、後述する特許文献１に記載されているように、略薄板リング状の砥石本体を有するものであって、砥石本体の径方向内側の領域と径方向外側の領域とのうちのいずれか一方の領域を保持されて軸線回りに回転駆動されることで、他方の領域でワークの切削加工を行うものである。
【０００３】
また、電鋳薄刃砥石としては、後述する特許文献２に記載されているように、円盤状の台金に、この台金と同心にして、その外周に径方向外側の領域が張り出すようにして前記砥石本体を設けたものもある。この電鋳薄刃砥石は、台金を軸線回りに回転駆動されることで、台金とともに回転する砥石本体の径方向外側の領域でワークの切削加工を行うものである。
【０００４】
これら電鋳薄刃砥石の砥石本体としては、Ｎｉ（ニッケル）やＣｏ（コバルト）、Ｃｕ（銅）或いはそれらの合金等からなる金属めっき層（金属結合相）中にダイヤモンドやｃＢＮ等の超砥粒を分散して形成された厚さ数十μｍ〜数百μｍの輪環薄板状の砥粒層が用いられる。
【０００５】
この砥粒層は、台金表面に砥粒を積もらせつつ金属めっき層を成長させることによって得ているため、台金側の面では、砥粒の先端が台金と砥粒層との境界となっていた面上に揃えられている。
一方、この砥粒層においてめっき成長面、すなわち台金側の面とは反対側の面では、砥粒の配置は不規則であり、また、金属結合相の表面からの砥粒の突出量は一定ではなく、砥粒の中には、先端が金属結合相の表面と同一位置にあるものや、金属結合相の表面からの突出量がその粒径の１／２以上となっているものもある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２５７９１９号公報
【特許文献２】
特許第２９３８１８２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の電鋳薄刃砥石に限らず、一般的に、メタルボンド砥石は、砥粒の保持力が非常に強い上にボンドが摩耗しにくいので、自生発刃が生じにくい。このため、メタルボンド砥石では、目詰まりや目つぶれが生じやすく、研削性能が低下しやすい。
【０００８】
また、メタルボンド砥石は、上記のようにボンドが摩耗しにくいために、砥石本体の外周側または内周側を切削作用領域としてワークの切断加工に用いた場合には、切削作用領域では、径方向よりも厚み方向の摩耗が生じやすく、断面視で先細り形状となってしまう。
メタルボンド砥石は、このように磨耗が進行することによって初期の形状が崩れるので、初期の切断性能及び加工精度を維持することができなくなる。
具体的には、このように砥石本体が先細り形状となった場合には、切れ味が悪くなるために銅等の延性の高いワークを切断する際に切断部に生じるバリが大きくなってしまう。また、ワークの切断面がテーパー面となってしまい、ワークの上下で寸法差が生じてしまう。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、研削性能及び加工精度の高いメタルボンド砥石を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるメタルボンド砥石は、砥石本体が、砥粒をＮｉまたはＮｉ基合金からなる金属結合相中に分散配置してなる砥粒層を、その厚み方向に複数枚接合した構成とされており、これら砥粒層は、前記ＮｉやＮｉ基合金よりも融点の低い低融点金属を用いて拡散接合されており、前記砥石本体の厚み方向の両面が、前記砥粒層において前記砥粒の先端の位置が同一平面上に揃っている面によって構成されており、前記砥石本体の厚み方向の中央部では、厚み方向の端部に比べて、拡散接合に用いた前記金属の濃度が高くなっており、前記金属結合相のＮｉまたはＮｉ基合金と前記金属との金属間化合物が生じることにより、前記砥石本体の厚み方向の中央部が、厚み方向の端部に比べて脆くなるように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
このように構成されるメタルボンド砥石は、ＮｉまたはＮｉ基合金からなる砥粒層を、前記ＮｉやＮｉ基合金よりも融点の低い低融点金属を用いて拡散接合したものが砥石本体とされている。
この砥石本体は、ＮｉまたはＮｉ基合金中に、前記ＮｉやＮｉ基合金よりも融点の低い低融点金属ＮｉやＮｉ基合金よりも融点の低い低融点金属が拡散された構成であり、これらの金属とＮｉまたはＮｉ基合金との金属間化合物が生じているために、その硬度が高められる一方で脆くなり、自生発刃が生じやすい。
また、砥石本体において厚み方向の両面が、砥粒層において台金に対向していた面、すなわち砥粒の先端の位置が揃っている面によって構成されている。このメタルボンド砥石は、砥石本体の厚み方向の両面ではそれぞれ砥粒の先端の位置が同一平面上に揃っているので、安定した切削性能を得ることができる。
砥粒層の拡散接合に用いる低融点金属としては、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ｓｎ（スズ）、Ｚｎ（亜鉛）のうちのいずれかの金属であることが好ましい。
【００１２】
このメタルボンド砥石において、前記砥石本体の厚み方向の中央部では、厚み方向の端部に比べて、拡散接合に用いた前記金属の濃度が高くなっており、前記金属結合相のＮｉまたはＮｉ基合金と前記金属との金属間化合物が生じることにより、前記砥石本体の厚み方向の中央部が、厚み方向の端部に比べて脆くなるように構成されていてもよい。
この場合には、砥石本体の厚み方向の中央部が、厚み方向の端部に比べて脆くなるので、従来摩耗が進行しにくかった厚み方向の中央部の摩耗が進行しやすくなる。これにより、厚み方向の各部の摩耗量に差が生じにくくなり、摩耗が進行しても初期の砥石形状を維持することができる。
【００１３】
このメタルボンド砥石において、前記砥石本体は一対の砥粒層を拡散接合することで構成されており、前記砥粒層のめっき成長面同士を拡散接合した構成とされている構成とされていてもよい。
このように、砥石本体が、めっきによって得た砥粒層のめっき成長面同士を接合した構成とされているので、砥石本体において厚み方向の両面が、砥粒層において台金に対向していた面、すなわち砥粒の先端の位置が揃っている面によって構成される。
このメタルボンド砥石は、砥石本体の厚み方向の両面ではそれぞれ砥粒の先端の位置が同一平面上に揃っているので、安定した切削性能を得ることができる。
【００１４】
本発明にかかるメタルボンド砥石の製造方法は、砥粒を金属結合相中に分散配置してなる砥石本体を有するメタルボンド砥石の製造方法であって、砥石本体が、砥粒をＮｉまたはＮｉ基合金からなる金属結合相中に分散配置してなる砥粒層を、その厚み方向に複数枚接合した構成とされており、前記砥粒層は、砥粒を含む金属結合相をめっきにより台金上に析出させた後に前記台金から剥離され、前記台金に対向していた面をエッチングして前記砥粒を露出させたものとされ、前記台金に対向していた面においては、前記砥粒の先端の位置が同一平面上に揃っており、前記砥石本体の厚み方向の両面が、前記砥粒層において前記台金に対向していた面で構成されており、複数枚の前記砥粒層の間に、前記ＮｉやＮｉ基合金よりも融点の低い低融点金属を挟み込んだ状態で加熱して、前記砥粒層を、これらの間に挟みこんだ前記金属によって拡散接合して前記砥石本体を得ることとし、前記砥石本体の厚み方向の中央部では、厚み方向の端部に比べて、拡散接合に用いた前記金属の濃度が高くなるように構成することを特徴としている。
【００１５】
このメタルボンド砥石の製造方法では、複数枚の砥粒層間に前記金属を挟み込んだ状態で加熱して砥粒層を拡散接合するので、砥石本体を、少なくとも厚み方向の内側に前記金属が拡散された構成とすることができる。
なお、砥粒層間に挟み込む金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｎのうちのいずれかの金属を用いることが好ましい。
ここで、砥石本体中における前記金属の拡散状態は、拡散接合を行う際の熱処理条件を調整することによって制御することができる。例えば、熱処理温度を調整することによって、接合面近傍から離間するに従って前記金属の濃度を低下させたり、砥石本体全体にわたって前記金属の濃度をほぼ均一とすることができる。具体的には、熱処理温度を低めに設定すると、前記金属の拡散が緩やかになるので、砥石本体の厚み方向における前記金属の濃度勾配を大きくすることができる。一方、熱処理温度を十分に高くすることで、前記金属の拡散が速やかに行われることとなり、砥石本体の厚み方向における前記金属の濃度勾配をなくすか、または濃度勾配をごく小さくすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下より、本発明の一実施の形態にかかるメタルボンド砥石について、図面を用いて説明する。ここで、本実施の形態では、本発明を電鋳薄刃砥石に適用した場合について説明する。
本実施の形態にかかる電鋳薄刃砥石１は、図１（ａ）の平面図に示すように、厚さ数十μｍ〜数百μｍの略薄板リング状の砥石本体２を有している。ここで示す電鋳薄刃砥石１は、径方向外側の領域がワークの切削に用いられるものであって、砥石本体２の外周縁には、複数のスリット１ａが形成されている（スリット１ａは形成しなくてもよい）。
【００１７】
この砥石本体２は、図１（ｂ）の一部拡大縦断面図に示すように、ＮｉやＮｉ基合金からなる金属結合相３中に、ダイヤモンドやｃＢＮ等の超砥粒４を分散配置して形成された構成とされている。具体的には、砥石本体２は、ＮｉまたはＮｉ基合金からなる金属結合相３中に超砥粒４を分散配置してなる砥粒層６を、その厚み方向に複数枚接合した構成とされている（ここでは砥粒層６を二枚接合した例を示す）。これら砥粒層６は、前記ＮｉやＮｉ基合金よりも融点の低い低融点金属、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｎのうちのいずれかの金属を用いて拡散接合されている。
【００１８】
本実施の形態では、砥粒層６は、超砥粒４を含む金属結合相３を台金上にめっきにより形成することで得たものであって、砥石本体２は、これら砥粒層６のめっき成長面６ａ同士を、Ａｌを用いて拡散接合した構成とされている。
また、砥石本体２には、その厚み方向に、Ａｌの濃度勾配が生じている。具体的には、砥石本体２の厚み方向の中央部では、厚み方向の端部に比べて、拡散接合に用いたＡｌの濃度が高く、厚み方向の端部に向かうにつれてＡｌの濃度が漸次低下している。
【００１９】
砥石本体２中には、拡散されたＡｌと金属結合相３をなすＮｉまたはＮｉ基合金との固溶体もしくは化合物が形成されている。これらの固溶体及び化合物は、ＮｉまたはＮｉ基合金よりも機械的強度が高い一方で脆いので、この電鋳薄刃砥石１は、従来の電鋳薄刃砥石に比べて摩耗が生じやすい。
【００２０】
この薄刃砥石１は、砥石本体２を図示しない砥石軸に固定される。この状態で、薄刃砥石１を砥石軸の軸線まわりに回転させつつ砥石本体２の外周端でワークを切断（研削）加工する。
【００２１】
このように構成される薄刃砥石１の砥石本体２の製造工程は、砥石本体２の原型となる砥粒層６を形成する砥粒層形成工程と、砥粒層６同士を拡散接合する接合工程とを有している。
【００２２】
〔砥粒層形成工程〕
砥石本体２を構成する砥粒層６は、図２に概略的に示す砥石製造装置１０を用いて製造される。
砥石製造装置１０は、攪拌機が配設されためっき槽１１を有している。めっき槽１１内には、非導電性の台座１２が略水平に配置され、台座１２上にはステンレス製の平面基板（台金）１３が載置され、めっき槽１１内の平面基板１３の上方には、平面基板１３と平行にしてＮｉ製の陽極板１４が配置されている。
平面基板１３の上面には、製造すべき砥粒層６の原型形状をなす部分を残してマスキングが施されている。
【００２３】
この砥石製造装置１０により、電解めっきによって電鋳薄刃砥石１の製造を行う場合には、平面基板１３を電源の陰極に、陽極板１４を電源の陽極に接続し、めっき液として、超砥粒４であるダイヤモンド粉末が分散されためっき液Ｍを攪拌機によって攪拌しながら通電する。そして、平面基板１３のマスキングを施さなかった部分に、超砥粒４を含む所定の厚さの砥粒層６を析出させた後、この砥粒層６を平面基板１３から剥離させる。
この砥粒層６を洗浄したのちに、図３に示すように、砥粒層６において平面基板１３に面していた面６ｂに電解エッチングを施して砥粒層６を構成するＮｉめっき層（金属結合相３）の表面をごくわずかに除去することで超砥粒４を露出させて、この面６ｂでの超砥粒４の突き出し量を確保する。
【００２４】
〔接合工程〕
上記の工程で得られた二枚の砥粒層６を、図４に示すように、互いのめっき成長面６ａ同士の間にアルミ箔ＡＬを挟み込んだ状態で、平坦なカーボン製の板Ｂで両面側から挟みこんで圧力を加えた状態で焼成炉に入れ、不活性雰囲気中にてＡｌの融点以上で金属結合相３の融点よりも低い温度（好ましくは拡散接合に用いる金属の融点＋５０°Ｃ以下）で熱処理を行う。
【００２５】
アルミ箔ＡＬを構成するＡｌの融点は６６０°Ｃと、金属結合相３の融点よりも低いので、アルミ箔ＡＬはこの熱処理によって溶融して液相状態で砥粒層６中に拡散し、二枚の砥粒層６が拡散接合されて、砥石本体２が得られる。
このように砥石本体２中にＡｌが拡散されることで、砥石本体２中には、ＡｌとＮｉまたはＮｉ基合金との固溶体もしくは化合物が形成される。また、砥石本体２中には、厚み方向の中央部から厚み方向の端部に向かう方向にＡｌの濃度勾配が生じている。すなわち、アルミ箔ＡＬが設けられていた厚み方向の中央部ではＡｌの濃度が高く、厚み方向の端部では中央部に比べてＡｌが浸透しにくいためにＡｌの濃度が低い。
【００２６】
なお、このＡｌの濃度勾配は、熱処理条件によって調整可能である。例えば、熱処理温度を十分に高くすることで、Ａｌの拡散を促進させて、砥石本体２中でのＡｌの濃度勾配をなくすか、ごくわずかなものとすることができる。
ここで、上記熱処理では、アルミ箔ＡＬを全て砥粒層６中に拡散させてもよく、また一部を残留させてもよい。
【００２７】
この接合工程を経たのちに整形を施して、砥石本体２を、超砥粒４が金属結合相３中に分散配置された円環状として、電鋳薄刃砥石１とする。
【００２８】
このように構成される電鋳薄刃砥石１によれば、砥石本体２が、ＮｉまたはＮｉ基合金中にＡｌが拡散された構成であり、これらの金属とＮｉまたはＮｉ基合金との金属間化合物が生じているために、その硬度が高くなる一方で脆くなる。
このため、この電鋳薄刃砥石１では、従来に比べて自生発刃が生じやすく、目詰まりや目つぶれが生じにくく、切削性能が高い。
【００２９】
また、この電鋳薄刃砥石１では、砥石本体２の厚み方向の中央部では、厚み方向の端部に比べて、拡散接合に用いたＡｌの濃度が高くなっている。
このため、砥石本体２の厚み方向の中央部が、厚み方向の端部に比べて脆く、従来摩耗が進行しにくかった厚み方向の中央部の摩耗が進行しやすくなって、厚み方向の各部の摩耗量に差が生じにくくなる。すなわち、摩耗が進行しても砥石本体２が先細り形状になりにくく、初期の砥石形状（断面視四角形状）を維持することができるので、摩耗が進行しても切削性能を維持することができ、また切断したワークの上下の寸法差を低減することができる。
【００３０】
また、この電鋳薄刃砥石１は、砥石本体２が、めっきによって得た砥粒層６のめっき成長面６ａ同士を接合した構成とされている。すなわち、砥石本体２において厚み方向の両面が、砥粒層６において平面基板１３に対向していた面６ｂによって構成されている。このように、この電鋳薄刃砥石１では、砥石本体２の厚み方向の両面で、それぞれ超砥粒４の先端の位置が同一平面上に揃えられているので、安定した切削性能を得ることができる。
【００３１】
ここで、上記実施の形態では、砥粒層６の拡散接合にＡｌを用いた例を示したが、これに限られることなく、Ａｌの代わりに他の低融点金属、例えばＣｕ、Ｓｎ、Ｚｎのいずれかを用いてもよい。
また、上記実施の形態では、接合工程において、砥粒層６間に金属箔を挟み込んだ状態で熱処理を行うことで拡散接合を行う例を示したが、これに限られることなく、砥粒層６の拡散接合は、砥粒層６のめっき成長面６ａに前記金属の粉末を撒いたり、これら金属の粉末を含んだペーストを塗り付けた後に上記の熱処理を施すことで行ってもよい。
また、上記実施の形態では、電鋳薄刃砥石１を、径方向外周側で切削を行うものとしたが、これに限られることなく、径方向内側で切削を行うものとしてもよい。
【００３２】
【実施例】
次に、上記の製造方法によって製造された本発明の電鋳薄刃砥石（以下実施例とする）と、従来の電鋳薄刃砥石の製造方法で作成した電鋳薄刃砥石（以下、従来例とする）とのそれぞれについて、ワークの切断試験を行った。
以下に、実施例及び従来例の構成と、切断試験の詳細について説明する。
【００３３】
まず、実施例及び従来例の構成について説明する。
実施例の砥石本体２は、上記実施の形態で述べた製造方法によって製造されたものである。
具体的には、まず、前記砥石製造装置１０において、めっき液Ｍとして、超砥粒４を分散したスルファミン酸ニッケル液を用いてめっき処理を行って、同じ厚みの円板状の砥粒層６を二枚作成した。
このようにして得た砥粒層６において、平面基板１３側を向く面６ｂにエッチングを施して、この面６ｂで超砥粒４をその平均粒径の１／３程度露出させた。
【００３４】
次に、二枚の砥粒層６を、間にアルミ箔ＡＬを挟み込んだ状態で焼成することによって拡散接合した。この接合工程では、二枚の砥粒層６の間に厚さ１０μｍのアルミ箔ＡＬを挟み込み、厚み方向に所定の圧力（ここでは０．２ｔ／ｃｍ２）を加えた状態で、焼成炉によって窒素雰囲気中にて熱処理を行った。
この接合工程においては、アルミ箔ＡＬとして適切な厚みのものを用いることで、砥粒層６の金属結合層３を構成するＮｉとアルミ箔ＡＬを構成するＡｌとの原子量比を９０：１０〜６０：４０の範囲内として、砥石本体２の強度を維持しつつ、適度な脆さをもたせて、自生発刃が容易に行われるようにした。
【００３５】
さらに、この砥粒層６の積層体をプレスによって整形して所望の内径とし、円筒研削盤によって整形して所望の外径として、実施例の砥石本体２を得た。
【００３６】
ここで、切断試験は、後述するように二種類のワークに対して行うので、実施例として、それぞれのワークの切断加工に適した構成の二種類の電鋳薄刃砥石を作成した。以下、これら電鋳薄刃砥石をそれぞれ実施例１、２とする。
【００３７】
実施例１では、超砥粒４として粒径２０／３０μｍのダイヤモンド粒を用いており、砥石本体２の超砥粒４の含有率は２５ｖｏｌ％とした。また、実施例１では、砥粒層６として、外径１００ｍｍ、厚み１００μｍものを二枚作成し、これらを接合、整形して、内径４０ｍｍ、外径７６ｍｍ、厚み２００μｍの砥石本体２とした。さらに、実施例１については、上記接合工程において、窒素雰囲気中にて７００°Ｃで１時間の熱処理を行った。
【００３８】
一方、実施例２では、超砥粒４として粒径４０／６０μｍのダイヤモンド粒を用いており、砥石本体２の超砥粒４の含有率は３０ｖｏｌ％とした。また、実施例２では、砥粒層６として、外径１００ｍｍ、厚み１５０μｍものを二枚作成し、これらを接合、整形して、内径４０ｍｍ、外径７６ｍｍ、厚み３００μｍの砥石本体２とした。さらに、実施例２については、上記接合工程において、窒素雰囲気中にて７００°Ｃで１時間の熱処理を行った。
【００３９】
同様に、従来例として、実施例１、２のそれぞれに対応する構成の従来例１、２を作成した。
従来例１では、上記砥粒層形成工程において、実施例と同じ条件下で厚み２００μｍの単層の砥粒層を形成し、この砥粒層において平面基板１３側を向く面にエッチングを施してこの面で超砥粒４をその平均粒径の１／３程度露出させ、さらにこの砥粒層に整形を施して、実施例１の砥石本体２と同じ形状にしたものを砥石本体とした。
従来例２では、上記砥粒層形成工程において、実施例と同じ条件下で厚み３００μｍの単層の砥粒層を形成し、この砥粒層において平面基板１３側を向く面にエッチングを施してこの面で超砥粒４をその平均粒径の１／３程度露出させ、さらにこの砥粒層に整形を施して、実施例２の砥石本体２と同じ形状にしたものを砥石本体とした。
【００４０】
次に、切断試験の詳細について説明する。
第一の切削試験では、複数のＬＥＤパッケージを一体に製造してなるパッケージ集合体３１から、上記の実施例１、従来例２を用いて、各ＬＥＤパッケージの切り出しを行った。
【００４１】
パッケージ集合体３１は、図５に示すように、ガラスエポキシ基板３２（以下、単に基板とする）上に、複数のＬＥＤ素子３３と、各ＬＥＤ素子３３の端子電極となる銅配線３４とを設けたものである。
基板３２には、スリット３２ａがその幅方向に沿って複数本設けられている。このスリット３２ａは、基板３２の厚み方向の一面側では他面側に比べて幅が狭められており、基板３２においてスリット３２ａ間に位置する領域の、スリット３２ａに直交する断面は、一面側に対して他面側が両側方に突出した形状（すなわち断面視凸字形状）をなしている。
【００４２】
スリット３２ａの内面のうち、幅が狭められている他面側には、めっき等によって銅配線３４が形成されている。この銅配線３４は、スリット３２ａの内面において一面側と他面側との段差部分、及び基板３２の他面側にも所定幅回り込んで形成されている。
この基板の一面において、スリット３２ａ間に位置する領域には、複数のＬＥＤ素子３３が、スリット３２ａの長手方向に沿って間隔をあけて設けられている。
【００４３】
ＬＥＤパッケージ３６は、上記構成のパッケージ集合体３１を、スリット３２ａの幅方向に沿って切断することで切り出される。このＬＥＤパッケージ３６は、基板３２においてスリット３２ａの内面であった部分が側面となる断面視凸字形状をなしており、側方に張り出している下部に形成されている銅配線３４がＬＥＤ素子３３とそれぞれ電気的に接続されて接続端子とされている。
【００４４】
このようにして切り出したＬＥＤパッケージ３６には、切断経路において電鋳薄刃砥石の入口側（切断方向後方を向く側）の銅配線の下部にバリが生じやすい。
この切削試験では、このＬＥＤパッケージにおいて電鋳薄刃砥石の入口側の銅配線に生じたバリの大きさを比較することで、実施例１と従来例１との切断性能の比較を行った。ここでは、ＬＥＤパッケージにおいて前記入口側の銅配線の表面から切断方向後方への突出量Ｄをバリの大きさと定義した。
【００４５】
この切断試験では、上記の実施例１、従来例１を用いてＬＥＤパッケージ３６の切り出しを行い、ＬＥＤパッケージ３６に生じたバリの大きさ、及び砥石本体の摩耗量とを比較した。
パッケージ集合体３１は、基板３２側の面をダイシングテープ（東洋化学製ＵＨＰ−１５２５Ｍ３）を用いて冶具に取り付けた状態で切断した。
また、電鋳薄刃砥石が装着される切断機として、東京精密製Ａ−ＷＤ−１０Ａを用い、電鋳薄刃砥石の回転数は、１６、０００回転／ｍｉｎ、送り速度は８０ｍｍ／ｓｅｃ、切り込み深さはワークの厚み＋０．０５ｍｍ、クーラントとして、市水を１．２Ｌ／ｍｉｎ供給した。
【００４６】
ここで、電鋳薄刃砥石の摩耗量の測定は、切断機に設けられている測定器を用いて行った。具体的には、切断機に装着された状態での電鋳薄刃砥石の刃先位置を測定し、切断開始前と切断後との刃先位置の差に基いて、電鋳薄刃砥石の径方向の摩耗量を求めた。
この結果を、以下の表１に示す。
【００４７】
【表１】
表１に示す結果からわかるように、実施例１では、従来例１に対して明らかにバリの大きさが小さいことがわかる。また、従来例１では、切断距離が延びるにつれてバリも大きくなり、４００ｍ切断した時点から急激にバリが大きくなって、５００ｍ切断した時点ではバリの大きさは１００μｍを超えてしまっている。一方、実施例１では、切断距離が延びてもバリの大きさはそれほど増加せず、５００ｍ切断した時点でも、１００ｍ切断した時点におけるバリの大きさとほぼ変わらない程度に収まっている。
【００４９】
また、従来例１では、砥石本体の半径方向の摩耗量は緩やかに増加しており、２００ｍ切断した時点からは、さらに摩耗量の増加が緩やかになっている。一方、実施例１では、半径方向の磨耗量が従来例１の倍以上となっており、３００ｍ切断した時点から急激に摩耗量が増加し、５００ｍ切断した時点では従来例１の約２．６倍にまでなっており、自生発刃が盛んに行われていることがわかる。
【００５０】
このことからわかるように、実施例１では、自生発刃が生じやすいために切れ味が良好であり、砥石本体２が初期の形状を維持した状態で摩耗するために切削性能が維持される。
【００５１】
第二の切削試験では、複数のＱＦＮタイプの樹脂パッケージを一体に製造してなるパッケージ集合体から、上記の実施例２、従来例２を用いて、各樹脂パッケージの切り出しを行った。
ＱＦＮタイプの樹脂パッケージは、上下の寸法差の許容範囲が狭いので、この樹脂パッケージの切り出しには、高精度な切断加工を行う必要がある。
この切削試験では、この樹脂パッケージにおいて上下の寸法差、及び砥石本体の摩耗量とを比較した。
【００５２】
ここで、パッケージ集合体は、ダイシングテープ（東洋化学製ＵＨＰ−１５２５Ｍ３）を用いて冶具に取り付けた状態で切断した。
また、第二の切断試験において、電鋳薄刃砥石が装着される切断機、及び切断条件は、第一の切断試験と同一としている。
この結果を、以下の表２に示す。
【００５３】
【表２】
表２に示す結果からわかるように、切断距離１００ｍの時点では、ワークに生じた上下の寸法差は、従来例２に比べてわずかに実施例２の方が小さい程度である。しかし、さらに切断を行っていくと、従来例２ではワークに生じた上下の寸法差が次第に大きくなってゆき、４００ｍ切断した時点から寸法差が急激に大きくなり、５００ｍ切断した時点では、１００ｍ切断した時点の約３．３倍にまでなってしまった。
これに対して、実施例２では、切断距離が延びても、上下の寸法差はごく緩やかに増加するのみであって、５００ｍ切断した時点でも、１００ｍ切断した時点からわずかに上下の寸法差が増加した程度に収まっている。
【００５５】
また、従来例２では、砥石本体の半径方向の摩耗量はごく緩やかに増加するものの、３００ｍ切断した時点からはさらに摩耗の進行が緩やかになって、自生発刃が十分に生じていないことがわかる。一方、実施例２では、半径方向の磨耗量が従来例２の倍以上となっており、３００ｍ切断した時点から急激に摩耗量が増加して、５００ｍ切断した時点では、摩耗量は従来例２の約３倍にまで増加していて、自生発刃が盛んに行われていることがわかる。
【００５６】
このことからわかるように、実施例２では、自生発刃が生じやすいために切れ味が良好であり、砥石本体２が初期の形状を維持した状態で摩耗するために切削性能が維持される。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる薄刃砥石によれば、ＮｉまたはＮｉ基合金に砥粒を分散してなる砥石本体においてワークの切削に作用する切削作用領域に、低融点金属が拡散されているので、これらの金属とＮｉまたはＮｉ基合金との金属間化合物が生じて、その硬度が高められる一方で脆くなる。
このため、この電鋳薄刃砥石では、従来に比べて自生発刃が生じやすく、目詰まりや目つぶれが生じにくく、切削性能が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態にかかる電鋳薄刃砥石を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の一部拡大縦断面図である。
【図２】 本発明の一実施の形態にかかる電鋳薄刃砥石を製造する工程（砥粒層形成工程）を示す図である。
【図３】 砥粒層形成工程を経て得られた砥粒層の構成を示す一部拡大縦断面図である。
【図４】 本発明の一実施の形態にかかる電鋳薄刃砥石を製造する工程（接合工程）を示す図である。
【図５】 本発明にかかる電鋳薄刃砥石と従来の電鋳薄刃砥石の切断試験で用いるワークの構成とバリの大きさの定義を示す図である。
【符号の説明】
１ 電鋳薄刃砥石 ２ 砥石本体
３ 金属結合相 ４ 超砥粒
６ 砥粒層 ６ａ めっき成長面
ＡＬ アルミ箔（金属）
Claims (3)
- 砥石本体が、砥粒をＮｉまたはＮｉ基合金からなる金属結合相中に分散配置してなる砥粒層を、その厚み方向に複数枚接合した構成とされており、
これら砥粒層は、前記ＮｉやＮｉ基合金よりも融点の低い低融点金属を用いて拡散接合されており、
前記砥石本体の厚み方向の両面が、前記砥粒層において前記砥粒の先端の位置が同一平面上に揃っている面によって構成されており、
前記砥石本体の厚み方向の中央部では、厚み方向の端部に比べて、拡散接合に用いた前記金属の濃度が高くなっており、前記金属結合相のＮｉまたはＮｉ基合金と前記金属との金属間化合物が生じることにより、前記砥石本体の厚み方向の中央部が、厚み方向の端部に比べて脆くなるように構成されていることを特徴とするメタルボンド砥石。 - 前記低融点金属が、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｎのうちのいずれかの金属であることを特徴とする請求項１記載のメタルボンド砥石。
- 砥粒を金属結合相中に分散配置してなる砥石本体を有するメタルボンド砥石の製造方法であって、
砥石本体が、砥粒をＮｉまたはＮｉ基合金からなる金属結合相中に分散配置してなる砥粒層を、その厚み方向に複数枚接合した構成とされており、
前記砥粒層は、砥粒を含む金属結合相をめっきにより台金上に析出させた後に前記台金から剥離され、前記台金に対向していた面をエッチングして前記砥粒を露出させたものとされ、前記台金に対向していた面においては、前記砥粒の先端の位置が同一平面上に揃っており、
前記砥石本体の厚み方向の両面が、前記砥粒層において前記台金に対向していた面で構成されており、
複数枚の前記砥粒層の間に、前記ＮｉやＮｉ基合金よりも融点の低い低融点金属を挟み込んだ状態で加熱して、前記砥粒層を、これらの間に挟みこんだ前記金属によって拡散接合して前記砥石本体を得ることとし、前記砥石本体の厚み方向の中央部では、厚み方向の端部に比べて、拡散接合に用いた前記金属の濃度が高くなるように構成することを特徴とするメタルボンド砥石の製造方法。
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