JP6370691B2

JP6370691B2 - 研削方法

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Publication number: JP6370691B2
Application number: JP2014236343A
Authority: JP
Inventors: 俊洙禹; 佳祐鈴木
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2018-08-08
Anticipated expiration: 2034-11-21
Also published as: JP2016097476A

Description

本発明は、磁性体からなる金属層を備える板状ワークの研削方法に関する。

インダクタ、ノイズフィルタなどの各種電子機器の小型化、薄型化の要望に応えるべく、これら電子機器に使用されるコイル部品は、巻線状のコイル導体の外周を磁性体で被覆した構成となっているものが一般的となっている（例えば、下記の特許文献１を参照）。

磁性体は、例えば金属系の磁性粉と樹脂とを混合させて構成されており、コイルの外周側をこの磁性体で被覆することで金属層を構成している。磁性粉としては、例えば直径２０μｍから３０μｍの金属球が用いられ、樹脂としては、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が用いられている（例えば、下記の特許文献２を参照）。このように構成される金属層は、その表面側を研削して表面一面に磁性体を露出させることで、磁力特性の向上を図っている。

特開平１１−０６７５１９号公報特開２００８−０７２０７３号公報

ここで、上記したような金属層を表面に備える板状ワークに対して所望の研削加工を施すとき、研削屑が砥石の研削面と板状ワークの被研削面との間に進入して砥石に目詰まりを発生させ、研削力を低下させることがある。この状態の砥石で金属層を連続して研削しようとすると、砥石に含まれる砥粒が樹脂から金属球を掻き出してしまい、板状ワークの被研削面において凹部が多く形成されて磁力特性が低下するといった問題が生じている。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、砥石の研削力を低下させずに板状ワークの金属層を研削し、磁力特性を向上させることを目的としている。

本発明は、金属球が密接し樹脂で密着させた金属層を一方の面に備える板状ワークの該金属層を上にして保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルを回転させる回転手段と、該チャックテーブルで保持した板状ワークの該金属層を研削する砥石を環状に配列した研削ホイールが装着され該研削ホイールを回転させるモータを備える研削手段と、該研削手段を該チャックテーブルに対して接近及び離間させる研削送り手段と、を備える研削装置を用いた研削方法であって、板状ワークを保持した該チャックテーブルを該回転手段により所定の回転速度で連続回転させ、該研削ホイールを該モータにより所定の回転速度で連続回転させながら該研削手段を該研削送り手段によって所定の速度で研削送りさせ、該砥石で該金属層を粗研削する粗研削工程と、該粗研削工程の後、該チャックテーブル及び該研削ホイールの連続回転を維持させつつ該金属層から該砥石を離間させ所定の時間待機する砥石離間工程と、該砥石離間工程の後、該チャックテーブルを該回転手段により所定の回転速度で連続回転させ、該研削ホイールを該モータにより所定の回転速度で連続回転させ該研削手段を該研削送り手段が所定の速度で研削送りし、該砥石で該金属層を仕上げ研削する仕上げ研削工程と、を備え、該仕上げ研削工程において該金属層を研削する研削量を、板状ワークの一方の面側にある金属球の半径以上で、かつ直径以下の範囲とする。

本発明に係る研削方法では、砥石で板状ワークの金属層を粗研削する粗研削工程を実施した後、チャックテーブル及び研削ホイールの連続回転を維持しながら金属層から砥石を離間させて所定時間待機する砥石離間工程を実施するため、砥石の研削面や金属層に進入した研削屑を除去することができ、目詰まりを防止して砥石の研削力の低下を防ぐことができる。
砥石離間工程の後は仕上げ研削工程を実施して、板状ワークの一方の面側にある鉄球の半径以上かつ直径以下の範囲に設定された研削量だけ砥石で金属層を仕上げ研削するため、砥石に含まれる砥粒で樹脂から鉄球を掻き出してしまうのを防止することができる。
よって、板状ワークの一方の面に凹部のない所望の金属面を形成することが可能となり、板状ワークの一方の面の磁力特性を向上させることができる。

研削装置の一例の構成を示す斜視図である。金属層を備える板状ワークの構成を示す断面図である。粗研削工程を示す断面図である。砥石離間工程を示す断面図である。仕上げ研削工程を示す断面図である。板状ワークの被研削面に所望の金属面を形成した状態を示す断面図である。

図1に示す研削装置１０は、Ｙ軸方向にのびる装置ベース１１を有し、その上面１１ａにおいて板状ワークを保持するチャックテーブル１３と、装置ベース１１の内部においてチャックテーブル１３を連続回転させる回転手段１５とを備えている。チャックテーブル１３は、その上面に被加工物を保持する保持面１３０が形成されている。チャックテーブル１３の周囲は、Ｙ軸方向に移動可能なカバー１４によって覆われている。

装置ベース１１のＹ軸方向後部には、Ｚ軸方向にのびるコラム１２が立設されている。コラム１２の前方には、板状ワークに対して研削を施す研削手段２０と、研削手段２０をチャックテーブル１３に対して接近及び離間する方向（Ｚ軸方向）に研削送りする研削送り手段３０とを備えている。

研削手段２０は、Ｚ軸方向に軸心を有するスピンドル２１と、スピンドル２１を囲繞するハウジングを保持するホルダ２２と、スピンドル２１の一端に取り付けられたモータ２３と、スピンドル２１の下端にマウント２４を介して着脱可能に装着された研削ホイール２５と、研削ホイール２５の下部において環状に配設された砥石２６とを備えている。そして、モータ２３が駆動されてスピンドル２１が回転することにより、研削ホイール２５を所定の回転速度で連続回転させることができる。

研削送り手段３０は、Ｚ軸方向にのびるボールネジ３１と、ボールネジ３１の一端に接続されたモータ３２と、ボールネジ３１と平行にのびる一対のガイドレール３３と、内部に備えたナットがボールネジ３１に螺合するとともに側部がガイドレール３３に摺接する昇降部３４とを備えている。昇降部３４にはホルダ２２が連結されている。研削送り手段３０は、モータ３２によって駆動されてボールネジ３１が回動することで、一対のガイドレール３３に沿って昇降部３４をＺ軸方向に昇降させ、昇降部３４とともにホルダ２２によって保持された研削手段２０をＺ軸方向に昇降させることができる。

次に、研削装置１０を用いて板状ワーク１に研削を施す研削方法について説明する。板状ワーク１は、円形状の被加工物の一例である。板状ワーク１は、図２に示すように、基材層２と、基材層２の上に形成された磁力特性を有する金属層３とにより構成されている。板状ワーク１は、その上面１ａが、上記した砥石２６によって研削されるべき被研削面となっている。一方、板状ワーク１の下面１ｂは、チャックテーブル１３の保持面１３０に保持される被保持面となっている。

金属層３は、板状ワーク１の上面１ａ側において小径の鉄球４を複数密接させ、樹脂５によって鉄球４を密着させて固めた構成となっている。鉄球４は、例えば直径２０〜３０μｍに形成されている。また、鉄球４の材質としては、例えば純鉄（Ｆｅ）、カーボニル鉄（Ｆｅ−Ｃ）、けい素鋼（Ｆｅ−Ｓｉ）、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ）、パーメンジュール（Ｆｅ−Ｃｏ）、スーパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ）、パーメンバー（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）、Ｆｅ−Ａｌ合金などを用いることができる。

一方、樹脂５の材質としては、例えば熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂やアクリル樹脂を用いることができる。そして、このような樹脂５に複数の鉄球４を混入させた後、所定時間樹脂５を加熱して硬化させることにより、鉄球４を密着させて金属層３を形成する。

（１）粗研削工程
上記のように形成された金属層３に対して図３に示す研削手段２０を用いて粗研削を行う。粗研削工程で使用する砥石としては、例えば粒径の大きいタイプ（例えば＃３００）の砥石や粒径の小さいタイプ（例えば＃６００）の砥石を使用することができる。

まず、板状ワーク１の金属層３を上向きにして、図１に示したチャックテーブル１３の保持面１３０に基材層２側を載置し、図示しない吸引源によって保持面１３０で図２に示した板状ワーク１の下面１ｂを吸引保持する。その後、チャックテーブル１３を研削手段２０の下方に移動させる。このとき、図３（ａ）に示すように、回転手段１５が所定の回転速度でチャックテーブル１３を例えば矢印Ａ方向に連続回転させる。

研削手段２０は、モータ２３が研削ホイール２５を例えば矢印Ａ方向に連続回転させつつ、図１に示した研削送り手段３０によって所定の研削送り速度で研削手段２０をチャックテーブル１３の保持面１３０に吸引保持された板状ワーク１に接近する方向に研削送りする。そして、図３（ｂ）に示すように、連続回転する砥石２６で基材層２の上の金属層３を押圧しながら粗研削する。なお、粗研削中は、砥石２６に生じる摩擦熱を冷却するために、砥石２６にむけて研削水を供給してもよい。

（２）砥石離間工程
粗研削工程を実施した後、図４に示すように、チャックテーブル１３及び研削ホイール２５の連続回転を維持させつつ、研削手段２０を上昇させて金属層３から砥石２６を離間させるとともに、所定の時間待機する。待機時間は特に制限はなく任意に設定できる。

待機中は、連続回転するチャックテーブル１３及び研削ホイール２５に遠心力が作用することから、金属層３の上面や砥石２６の研削面２６０に付着した研削屑を飛散させることができる。このとき、粗研削工程と同様、金属層３の上面や砥石２６の研削面２６０にむけて研削水を供給してもよい。このようにして粗研削工程を実施した後、後記の仕上げ研削工程を実施する前に、砥石２６による連続加工を一時的に停止することで、砥石２６に目詰まりが発生するのを防止でき、砥石２６の研削力を回復させて仕上げ研削工程でも砥石２６を継続して使用することが可能となる。

（３）仕上げ研削工程
砥石離間工程を実施した後、図５に示すように、研削手段２０を用いて、粗研削された金属層３に対して仕上げ研削を行う。なお、粗研削工程で＃６００の砥石を使用していた場合は、そのまま同じ＃６００の砥石を使用する。また、粗研削工程で＃３００の砥石を使用していた場合は、仕上げ研削工程で＃６００の砥石に取り替えて使用する。本実施形態では、粗研削工程及び仕上げ研削工程ともに同一の砥石（＃６００）を使用した場合について説明するものとする。

仕上げ研削工程では、図５の部分拡大図に示す粗研削された金属層３に対して仕上げ研削すべき研削量Ｈを、図１に示した研削送り手段３０に設定する。研削量Ｈは、板状ワーク１の上面１ａ側にある鉄球４の半径以上で、かつ直径以下の範囲に設定する。なお、研削量Ｈは、仕上げ研削時における板状ワーク１の上面１ａと同じ高さＨ１と金属層３の仕上げ予定面の高さＨ２との差である。

例えば、鉄球４が直径２０μｍに形成されている場合は、研削量Ｈを鉄球４の半径（１０μｍ）以上で、かつ鉄球４の直径（２０μｍ）以下となるように設定する。このようにして研削量Ｈを設定した後、仕上げ研削を開始する。

具体的には、図５に示すように、回転手段１５が所定の回転速度でチャックテーブル１３を例えば矢印Ａ方向に連続回転させる。次いで、研削手段２０は、研削ホイール２５を例えば矢印Ａ方向に連続回転させ、図１に示した研削送り手段３０によって、研削手段２０をチャックテーブル１３に保持された板状ワーク１に接近する方向に研削送りする。そして、連続回転する砥石２６で研削量Ｈだけ金属層３が削れると、仕上げ研削を終了する。

仕上げ研削工程の前に砥石離間工程を実施することにより、砥石２６や金属層３から研削屑を除去することができる。また、仕上げ研削では、研削量が鉄球４の半径未満であると、研削時に鉄球４が飛散してしまうが、研削量Ｈを鉄球４の半径以上直径以下とすることで、砥石２６に含まれる砥粒が鉄球４を樹脂５から掻き出すのを防止することができる。したがって、板状ワーク１の上面１ａの複数箇所において鉄球４が紛失して凹部６が形成されていたとしても、図６に示すように、仕上げ研削後の板状ワーク１の上面１ｃに凹部のない所望の金属面を形成することができる。

以上のとおり、本発明の研削方法では、粗研削工程を実施した後、砥石離間工程を実施することで、砥石２６を金属層３から離間させるとともに、チャックテーブル１３及び研削ホイール２５の連続回転を所定時間維持させることから、砥石２６の研削面や金属層３に進入した研削屑を除去することができ、目詰まりを防止して砥石２６の研削力の低下を防ぐことができる。そして、仕上げ研削工程においては、板状ワーク１の上面１ａ側にある鉄球４の半径以上かつ直径以下の範囲で設定された研削量Ｈだけ砥石２６で仕上げ研削するため、砥石２６の砥粒が金属層３の鉄球４が掻き出されるのを防止し、仕上げ研削後の板状ワーク１の上面１ｃに凹部のない金属面を形成することができる。よって、板状ワーク１の上面１ｃにおける磁力特性が向上する。

１：板状ワーク１ａ，１ｃ：上面１ｂ：下面
２：基材層３：金属層４：鉄球５：樹脂６：凹部
１０：研削装置１１：装置ベース１１ａ：上面１２：コラム
１３：チャックテーブル１３０：保持面１４：カバー１５：回転手段
２０：研削手段２１：スピンドル２２：スピンドルハウジング２３：モータ
２４：マウント２５：研削ホイール２６：砥石２６０：研削面
３０：研削送り手段３１：ボールネジ３２：モータ
３３：ガイドレール３４：昇降部

Claims

金属球が密接し樹脂で密着させた金属層を一方の面に備える板状ワークの該金属層を上にして保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルを回転させる回転手段と、該チャックテーブルで保持した板状ワークの該金属層を研削する砥石を環状に配列した研削ホイールが装着されるとともに該研削ホイールを回転させるモータを備える研削手段と、該研削手段を該チャックテーブルに対して接近及び離間させる研削送り手段と、を備える研削装置を用いた研削方法であって、
板状ワークを保持した該チャックテーブルを該回転手段により所定の回転速度で連続回転させ、該研削ホイールを該モータにより所定の回転速度で連続回転させながら該研削手段を該研削送り手段によって所定の速度で研削送りし、該砥石で該金属層を粗研削する粗研削工程と、
該粗研削工程の後、該チャックテーブル及び該研削ホイールの連続回転を維持しつつ該金属層から該砥石を離間させ所定の時間待機する砥石離間工程と、
該砥石離間工程の後、該チャックテーブルを該回転手段により所定の回転速度で連続回転させ、該研削ホイールを該モータにより所定の回転速度で連続回転させ該研削手段を該研削送り手段が所定の速度で研削送りし、該砥石で該金属層を仕上げ研削する仕上げ研削工程と、を備え、
該仕上げ研削工程において該金属層を研削する研削量を、板状ワークの一方の面側にある金属球の半径以上でかつ直径以下の範囲とする研削方法。