JP6012304B2

JP6012304B2 - 研削方法

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Publication number: JP6012304B2
Application number: JP2012152266A
Authority: JP
Inventors: 誠治稲葉
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2016-10-25
Anticipated expiration: 2032-07-06
Also published as: JP2014014880A

Description

本発明は、板状ワークの厚みを測定しながら所定の厚みに研削する方法に関する。

板状ワークを研削する際は、研削装置に備える厚み測定ゲージを使用して板状ワークの厚みを測定しつつ、板状ワークを所定の厚みに研削している。板状ワークを研削する研削装置は、例えば、板状ワークに粗研削を施す第１の研削手段と、粗研削が施された板状ワークに仕上げ研削を施す第２の研削手段と、板状ワークを保持する保持テーブルと、第１の研削手段の研削位置及び第２の研削手段の研削位置に保持テーブルを移動させるターンテーブルと、第１の研削手段による粗研削中に板状ワークの厚みを測定する接触ゲージと、第２の研削手段による仕上げ研削中に板状ワークの厚みを測定する非接触ゲージと、を少なくとも備えている。被加工物としては、板状ワーク単体のほか、例えば、粘着性の樹脂からなる貼り合わせ部材によって板状ワークとサブストレートとを貼着して一体に形成した貼り合わせワークがある。

第１の研削手段による粗研削中に板状ワークの厚みを測定する接触ゲージは、板状ワークの上面を測定するワーク測定ゲージと、保持テーブル上面を測定するテーブル測定ゲージとを備えており、テーブル測定ゲージが測定した保持テーブルの上面高さとワーク測定ゲージが測定した板状ワークの上面高さとの差を基に粗研削中のワーク厚みを監視している。そして、粗研削後の板状ワークの厚みを非接触ゲージが測定しつつ、第２の研削手段によって粗研削後の板状ワークに仕上げ研削を施している（例えば、下記の特許文献１を参照）。

特開２００９−２３３８０９号公報

しかしながら、被加工物が貼り合わせワークの場合は、上記の第１の研削手段による粗研削中に、上記接触ゲージに備えるワーク測定ゲージとテーブル測定ゲージとにより、貼り合わせ部材の厚みまで含めて板状ワークの高さを測定してしまうため、貼り合わせ部材の厚みの差により板状ワークの研削量が異なってしまう。したがって、貼り合わせ部材が予定より厚く塗布されて板状ワークとサブストレートとを貼着していた場合には、板状ワークの研削量が多くなるため、板状ワークは予定の厚みよりも薄く研削されてしまう。

さらには、貼り合わせワークの厚みを監視しながら研削する仕上げ研削では、予定より薄く粗研削された板状ワークを仕上げ研削することなく研削終了とみなしてしまうという問題がある。そして、予定の厚みよりも薄く仕上がった板状ワークでは製品を製造することが不可能となるという問題もある。

本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、板状ワークの厚みが予定よりも薄く研削されないように、板状ワークを所定の厚みに研削することができる研削方法に発明の解決すべき課題がある。

本発明は、貼り合わせ部材で板状ワークとサブストレートとを貼り合わせた被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルが少なくとも３つ配設され円盤形状の中心を軸として回転可能なターンテーブルと、該保持テーブルが保持する被加工物を研削砥石で研削する少なくとも２つの研削手段と、該研削手段を該保持テーブルに接近および離反する研削送り方向に研削送りする研削送り手段と、を少なくとも含む研削装置を用いる研削方法であって、該ターンテーブルには、該軸を中心とした円に均等な間隔に該保持テーブルが配設され、該少なくとも２つの研削手段は、該保持テーブルが保持する被加工物を粗研削する第１の研削砥石を装着した第１の研削手段と、該第１の研削手段によって研削された被加工物を仕上げ研削する第２の研削砥石を装着した第２の研削手段と、を備え、該保持テーブルは、該ターンテーブルの回転によって、該少なくとも２つの研削手段のそれぞれに応じた研削位置に位置づけられ、該少なくとも２つの研削手段は、該保持テーブルが保持する被加工物の板状ワーク上面に研削砥石を接触させて研削し、該第１の研削手段による粗研削中は、該板状ワークの上面に接触させ板状ワークの上面の高さを測定可能に配設される高さゲージによって粗研削で変化する該板状ワークの上面の高さを測定して、該高さゲージが測定した変化量が、あらかじめ指定される第１の研削量と一致した時に粗研削を終了させ、該第２の研削手段による仕上げ研削中は、該板状ワークの厚みを測定可能な光学系の非接触ゲージによって仕上げ研削で変化する該板状ワークの厚みを測定して、該非接触ゲージが測定した測定値が、あらかじめ指定される粗研削後の板状ワークの厚みから仕上げ研削終了後の仕上げ厚みを差し引くことにより求められる第２の研削量と一致した時に仕上げ研削を終了させ、被加工物に使用される該貼り合わせ部材の厚みの差に影響されることなく、板状ワークを指定する厚みに研削する。

本発明は、第１の研削手段による粗研削中に高さゲージが板状ワークの上面に接触して上面の高さを測定し、高さゲージが測定した板状ワークの上面の変化量があらかじめ指定した第１の研削量と一致したときに粗研削が終了するため、第１の研削手段による粗研削の際に、貼り合わせワークを構成する貼り合わせ部材が予定よりも厚く塗布されている場合であっても、第１の研削手段によって第１の研削量よりも多い研削量を板状ワークに対し研削することはなく、板状ワークが所定の厚みよりも薄くなることはない。そして、粗研削が施された板状ワークに仕上げ研削する際に、板状ワークが予定よりも薄くなっていることはなく、板状ワークを仕上げ研削することなく研削終了とみなしてしまうということを防止することができる。また、板状ワークは、仕上げ研削によってあらかじめ指定した厚みに仕上がるため、製品の製造に悪影響を及ぼすこともなくなる。

研削装置に備える第１の研削手段および高さゲージの構成を示す断面図である。研削装置に備える第２の研削手段および非接触ゲージの構成を示す断面図である。第１の研削手段による粗研削中に板状ワークの高さを測定する状態を示す断面図である。第１の研削手段によって、所定量研削された状態の板状ワークの高さを測定する状態を示す断面図である。第２の研削手段による仕上げ研削中に板状ワークの高さを測定する状態を示す断面図である。第２の研削手段によって、所定の研削量が研削された状態の板状ワークの高さを測定する状態を示す断面図である。

図１及び図２に示す研削装置２０は、被加工物を保持し可能な保持テーブル３と、円盤形状の中心を軸として回転可能なターンテーブル７と、保持テーブル３が保持する被加工物に粗研削を施す第１の研削手段１１と、粗研削が施された被加工物に仕上げ研削を施す第２の研削手段１５と、第１の研削手段１１を保持テーブル３に接近および離反させる第１の研削送り手段９と、第２の研削手段１５を保持テーブル３に接近および離反させる第２の研削送り手段１０と、を備えている。

保持テーブル３は、被加工物を吸引保持するための保持部４を有しており、その表面が被加工物と接触する面となる保持面５となっている。保持部４には、吸引源に連通する吸引孔６が形成されている。そして、保持テーブル３は、保持面５に被加工物を吸引保持するとともに、回転可能な構成となっている。

円盤形状のターンテーブル７は、その中央部分に回転軸８が鉛直方向に軸通されており、回転軸８を中心として回転可能な構成となっている。保持テーブル３は、ターンテーブル７の回転軸８を中心とした円に沿って均等な間隔を設けて少なくとも３つ配設されている。そして、ターンテーブル７が回転すると、保持テーブル３を第１の研削手段１１、第２の研削手段１５の下方に順次移動させることができる。

図１に示すように、第１の研削送り手段９は、鉛直方向にのびるボールネジ９ａと、ボールネジ９ａに沿って上下に移動可能に支持された移動基台９ｂと、ボールネジ９ａの一端に接続されたモータ９ｃと、を備えている。第１の研削手段１１は、スピンドルを回転可能に支持するハウジング１２と、ハウジング１２の下端に装着された研削ホイール１３と、研削ホイール１３の下部に環状に固着された粗研削用の第１の研削砥石１４とを備えている。

図１に示す高さゲージ１は、接触式の測定ゲージであり、保持テーブル３の上方に配設されている。高さゲージ１は、その先端部１ａが被加工物の上面に接触して高さを測定することができ、粗研削中の被加工物の高さの変化量を測定することが可能となっている。被加工物に粗研削を施す際には、被加工物の研削量が多いため、研削時に発生する研削屑の量も必然的に多くなる。そのため、粗研削時に光学系の非接触式の測定ゲージを使用すると、研削屑が非接触式の測定ゲージに付着して汚れてしまうため、被加工物の厚みを高精度に測定することができなくことがある。したがって、第１の研削手段１１による粗研削時においては、接触式の高さゲージを用いることが望ましい。

図２に示す第２の研削送り手段１０は、鉛直方向にのびるボールネジ１０ａと、ボールネジ１０ａに沿って上下に移動可能に支持された移動基台１０ｂと、ボールネジ１０ａの一端に接続されたモータ１０ｃとを備えている。図２に示す第２の研削手段１５は、粗研削後の被加工物に対して仕上げ研削を施す仕上げ研削手段であり、図１に示した第１の研削手段１１の近傍に配設されている。第２の研削手段１５も第１の研削手段１１と同様の構成となっており、スピンドルを回転可能に支持するハウジング１６と、ハウジング１６の下端に装着した研削ホイール１７と、研削ホイール１７の下部に環状に固着された仕上げ研削用の第２の研削砥石１８とを備えている。

図２に示す非接触ゲージ２は、光学系のセンサを備えており、仕上げ研削中の被加工物の厚みを測定することができる。非接触ゲージ２では、例えばレーザー光線を被加工物の下面にむけて投光し、この光の反射光を非接触ゲージ２に備えるセンサが受光することで被加工物の厚みを把握することができる。

以下においては、上記のように構成される研削装置２０を用いた研削方法について説明する。

図１に示す貼り合わせワーク３０は、粘着性を有する貼り合わせ部材３１を支持基板であるサブストレート３３に塗布し、その貼り合わせ部材３１上に板状ワーク３３を貼着することで一体となって形成されている。

図１に示す研削装置２０においては、保持テーブル３に貼り合わせワーク３０を載置し、保持面５において吸引保持する。研削装置２０は、回転軸８を回転させターンテーブル７を例えば矢印Ａ方向に回転させ、貼り合わせワーク３０が吸引保持された保持テーブル３を第１の研削手段９の下方に移動させる。保持テーブル３は、貼り合わせワーク３０を吸引保持した後、例えば矢印Ｂ方向に回転を開始する。

図３に示すように、第１の研削送り手段９が作動すると、モータ９ｃがボールネジ９ａを例えば矢印Ｃ１方向に回転させる。これにより、移動基台９ｂをボールネジ９ａに沿ってＺ１方向に下降させる。次いで、第１の研削手段１１が作動し、研削ホイール１３を例えば矢印Ｃ２方向に回転させるとともに、第１の研削送り手段９が作動し、研削ホイール１３の下部に固着された第１の研削砥石１４を板状ワーク３２の上面３２ａに接触するまで下降させる。そして、回転する第１の研削砥石１４が、板状ワーク３２の上面３２ａを押圧しながら粗研削を行う。

図３に示すように、板状ワーク３２の粗研削中は、高さゲージ１を使用して板状ワーク３２の上面３２ａの変化量を測定する。なお、研削装置２０には、第１の研削手段１１によって粗研削すべき第１の研削量をあらかじめ指定しておく。第１の研削量とは、例えば、図３に示す板状ワーク３２の上面３２ａの高さＨ１から所定の高さＨ２までの板状ワーク３２の厚み量を意味する。

図３に示すように、板状ワーク３２の粗研削中、高さゲージ１は、その先端部１ａを板状ワーク３２の上面３２ａに接触させ、上面３２ａの高さＨ１の変化を常に測定する。そして、図４に示すように、第１の研削送り手段９が研削ホイール１３をＺ１方向にさらに研削送りして、高さゲージ１が測定する板状ワーク３２の上面３２ａの変化量が第１の研削量と一致すると、第１の研削送り手段９は研削ホイール１３をＺ２方向に上昇させ、第１の研削手段１１による粗研削が終了する。

このように、貼り合わせワークの厚さではなく、板状ワーク３２の上面３２ａの高さの変化量を常に監視しながら研削を実施するため、貼り合わせ部材３１が予定より厚く塗布されて板状ワーク３２とサブストレート３３とが貼着されていたとしても、第１の研削手段１１が、板状ワーク３２をあらかじめ指定される第１の研削量よりも多い研削量を研削することはない。

次に、粗研削後の板状ワーク３２に仕上げ研削を施すため、図２に示すように、研削装置２０は、回転軸８を回転させ、ターンテーブル７を例えば矢印Ａ方向に回転させる。そして、ターンテーブル７は、粗研削後の貼り合わせワーク３０が吸引保持された保持テーブル３を第２の研削手段１１の下方に移動させる。

図５に示すように、第２の研削送り手段１０が作動すると、モータ１０ｃが駆動し、ボールネジ１０ａを、例えば矢印Ｃ１方向に回転させる。これにより、移動基台１０ｂをボールネジ１０ａに沿ってＺ１方向に下降させる。次いで、第２の研削手段１５が作動し、研削ホイール１７を例えば矢印Ｃ２方向に回転させるとともに、第２の研削送り手段１０は、研削ホイール１７の下部に固着された第２の研削砥石１８が板状ワーク３２の上面３２ａに接触するまで下降させる。そして、回転する第２の研削砥石１８が、板状ワーク３２の上面３２ａを押圧しながら仕上げ研削を行う。

図５に示すように、板状ワーク３２の仕上げ研削中は、非接触ゲージ２を使用して板状ワーク３２の厚みを測定する。なお、研削装置２０には、第２の研削手段１５によって仕上げ研削すべき第２の研削量をあらかじめ指定しておく。第２の研削量とは、例えば、粗研削後の板状ワーク３２の厚みＬ１から板状ワーク３２の仕上げ厚みＬ２を差し引いた板状ワーク３２の厚み量を意味する。

図５に示すように、板状ワーク３２の仕上げ研削中、非接触ゲージ２は、レーザー光線を板状ワーク３２の上面３２ａ側から下面にむけて投光する。この光の反射光を非接触ゲージ２に備えるセンサが受光することで、板状ワーク３２の厚みを把握することができる。

次に、図６に示すように、第２の研削送り手段１０が研削ホイール１７をＺ１方向にさらに研削送りして、回転する研削砥石１７が板状ワーク３２の上面３２ａを押圧しながら仕上げ研削する。そして、非接触ゲージ２が測定する板状ワーク３２の測定値が第２の研削量と一致すると、第２の研削送り手段１０は研削ホイール１７をＺ２方向に上昇させる。このようにして、第２の研削手段１５による仕上げ研削が終了する。

このように、第１の研削手段１１による粗研削中に高さゲージ１が板状ワーク３２の上面３２ａに接触して上面３２ａの高さを常に測定し、高さゲージ１が測定した板状ワーク３２の変化量があらかじめ指定した第１の研削量と一致したときに粗研削を終了するため、第１の研削手段１１による粗研削の際に、貼り合わせワーク３０を構成する貼り合わせ部材３１が予定よりも厚く塗布されている場合であっても、第１の研削手段１１によって板状ワーク３２に対してあらかじめ指定する第１の研削量よりも多い研削量を研削してしまうことはなく、粗研削後の板状ワーク３２が所定の厚みよりも薄く研削されることはない。また、粗研削時の板状ワークの高さを測定する測定ゲージが１つで足りるため、研削装置の構成を簡易化することができる。

１：高さゲージ１ａ：先端部
２：非接触ゲージ３：保持テーブル４：保持部５：保持面６：吸引孔
７：ターンテーブル８：回転軸
９：第１の研削送り手段９ａ：ボールネジ９ｂ：移動基台９ｃ：モータ
１０：第２の研削送り手段１０ａ：ボールネジ１０ｂ：移動基台１０ｃ：モータ
１１：第１の研削手段１２：ハウジング１３：研削ホイール１４：第１の研削砥石
１５：第２の研削手段１６：ハウジング１７：研削ホイール１８：弟２の研削砥石
２０：研削装置
３０：貼り合わせワーク３１：貼り合わせ部材３２：板状ワーク３２ａ：上面
３３：サブストレート

Claims

貼り合わせ部材で板状ワークとサブストレートとを貼り合わせた被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルが少なくとも３つ配設され円盤形状の中心を軸として回転可能なターンテーブルと、該保持テーブルが保持する被加工物を研削砥石で研削する少なくとも２つの研削手段と、該研削手段を該保持テーブルに接近および離反する研削送り方向に研削送りする研削送り手段と、を少なくとも含む研削装置を用いる研削方法であって、
該ターンテーブルには、該軸を中心とした円に均等な間隔に該保持テーブルが配設され、
該少なくとも２つの研削手段は、該保持テーブルが保持する被加工物を粗研削する第１の研削砥石を装着した第１の研削手段と、
該第１の研削手段によって研削された被加工物を仕上げ研削する第２の研削砥石を装着した第２の研削手段と、を備え、
該保持テーブルは、該ターンテーブルの回転によって、少なくとも２つの研削手段のそれぞれの研削位置に位置づけられ、
該少なくとも２つの研削手段は、該保持テーブルが保持する被加工物の板状ワーク上面に研削砥石を接触させて研削し、
該第１の研削手段による粗研削中は、該板状ワークの上面に接触させ板状ワークの上面の高さを測定可能に配設される高さゲージによって粗研削で変化する該板状ワークの上面の高さを測定して、該高さゲージが測定した変化量が、あらかじめ指定される第１の研削量と一致した時に粗研削を終了させ、
該第２の研削手段による仕上げ研削中は、該板状ワークの厚みを測定可能な光学系の非接触ゲージによって仕上げ研削で変化する該板状ワークの厚みを測定して、該非接触ゲージが測定した測定値が、あらかじめ指定される粗研削後の板状ワークの厚みから仕上げ研削終了後の仕上げ厚みを差し引くことにより求められる第２の研削量と一致した時に仕上げ研削を終了させ、
被加工物に使用される該貼り合わせ部材の厚みの差に影響されることなく、板状ワークを指定する厚みに研削する研削方法。