JPH0487768A

JPH0487768A - 硬脆性材料ラッピング方法および装置

Info

Publication number: JPH0487768A
Application number: JP2200830A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yamaguchi; 幸男山口; Hajime Nemoto; 根本　肇
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1990-07-27
Filing date: 1990-07-27
Publication date: 1992-03-19
Anticipated expiration: 2012-01-29
Also published as: JP2575934B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、硬脆性材料のラッピング方法および装置に関
するものである。

従来技術光学ガラス、半導体基板、セラミンク材料などのように
硬く且つ跪い硬脆性材料から成る被研磨部材に高精度の
平面研磨仕上げを施すラッピング方法として、ウレタン
ゴム、スェード、フェルトなどの軟質材料をラップ面に
備えた軟質ラップを用い、回転させられるラップ上に被
研磨部材を押し当てつつ、両者の間に酸化セリウムや酸
化アルミニウムなどの遊離砥粒を含むスラリー状の研磨
液を供給する形式の遊離砥粒ラッピング法か知られてい
る。この遊離砥粒ラッピング法においては、被研磨部材
の押圧に伴うラップ面の弾性変形により被研磨部材の一
部がラップ面に押し込まれた状態となるため、角部の研
磨か他の部分より著しく行われて縁だれ等が生じ、平面
研磨における加工精度が充分に得られなかった。

発明が解決すべき課題これに対し、砥粒を結合剤を用いて固定した固定砥粒ラ
ップを前記軟質ラップに替えて用いる固定砥粒ラッピン
グ法が提案されている。この固定砥粒ラッピング法にお
いては、固定砥粒ラップの表面変形がないために縁だれ
等が生しることなく、平面研磨における加工精度が充分
に得られる利点がある。しかしながら、極めて平滑な平
面を得ることを目的とした高精度の研磨であることから
目詰りおよび日清れ等が生し易く、一定時間経過すると
研磨能率が低下する欠点があった。

なお、前記遊離砥粒ラッピング法および固定砥粒ラッピ
ング法の折衷法として、前記固定砥粒ラップ上に遊離砥
粒を含むスラリー状の研磨液を供給する形式の併用法が
考えられる。この併用法は、固定砥粒らツブにおける研
磨面の自生作用、すなわち砥粒の摩耗に伴って新たな切
刃を再生する再生作用を、遊離砥粒を加えることにより
促進して目詰りおよび目潰れ等を解消することを目的と
したものである。しかし、被研磨部材と固定砥粒ラップ
との間には研磨液が充分に供給されないため、研磨能率
の向上が必ずしも充分に達成できないのが実情である。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その目的とするところは、良好な加工精度を維持し、し
かも研磨能率が充分に得られる硬脆性材料う、７ピング
方法および装置を提供することにある。

課題を解決するための第１の手段斯かる目的を達成するための、本発明の要旨とするとこ
ろは、硬脆性材料から成る被研磨部材に平面研磨仕上げ
を施すための硬脆性材料ラッピング方法であって、砥粒
を結合剤により固定した第１研磨部材を研磨平面に備え
たラップと、砥粒を結合剤により固定した第２研磨部材
を前記研磨平面に当接する修正面に備えた環状の修正リ
ングとを、そのラップの中心軸まわりに相対回転させる
とともにその修正リングを自転させつつ、前記被研磨部
材を前記研磨平面に押し当てることにより、被研磨部材
に平面研磨仕上げを施すことにある。

作用および第１発明の効果このようにすれば、砥粒を結合剤により固定した第１研
磨部材を研磨平面に備えたラップと、砥粒を結合剤によ
り固定した第２研磨部材を前記研磨平面に当接する修正
面に備えた環状の修正リングとが、そのラップの中心軸
まわりに相対回転させられるとともにその修正リングが
自転させられつつ、被研磨部材が前記研磨平面に押し当
てられることにより、被研磨部材に平面研磨仕上げが施
される。このため、ラップの研磨平面は砥粒が結合剤に
より結合された剛性の高い第１研磨部材から構成されて
いるので、高精度の仕上面か得られるだけでなく、第１
研磨部材は第２研磨部材との摺接により研磨平面の再生
作用が好適に行われて、研磨平面は常に良好な研磨状態
に維持されるため、目詰りおよび目潰れ等が解消され、
研磨能率が充分に得られる。

ここで、上記硬脆性材料ラッピング方法においでは、好
適には、研磨液として砥粒を含まない水などが用いられ
る。

課題を解決するための第２の手段前記方法発明を好適に実施するための装置発明の要旨と
するところは、硬脆性材料から成る被研磨部材に平面研
磨仕上げを施すための硬脆性材料ラッピング装置であっ
て、（ａ）砥粒を結合剤により固定した第１研磨部材を
研磨平面に備え、中心軸まわりに回転駆動されるラップ
と、ら）砥粒を結合剤により固定した第２研磨部材を前
記研磨平面に当接する修正面に備え、その修正面が前記
研磨平面に当接させられることにより、位置固定の中心
軸まわりに自転する環状の修正リングと、（Ｃ）その修
正リング内に嵌め入れられて、前記被研磨部材を前記ラ
ップの研磨面に向かって押圧する押圧部材とを、含むこ
とにある。

作用および第２発明の効果このようにすれば、砥粒が結合剤により固定された第１
研磨部材を研磨平面に備えたラップが中心軸まわりに回
転駆動されると、その研磨平面に当接させられた修正面
が、砥粒が結合剤により固定された第２研磨部材である
環状の修正リングが、位置固定の中心軸まわりに自転し
、修正リング内に嵌め入れられた押圧部材により前記ラ
ップの研磨平面に向かって押圧された被研磨部材に研磨
仕上げが施される。このため、第１研磨部材は第２研磨
部材との摺接により研磨平面の再生作用が好適に行われ
て、研磨平面は常に良好な研磨状態に維持されるため、
目詰りおよび日清れ等が解消され、研磨能率が充分に得
られる。

ここで、前記第１研磨部材は、好適には前記第２研磨部
材よりも高い硬度を備えている。

また、前記第１研磨部材および第２研磨部材は、好適に
は酸化セリウム粒子をポリエステル樹脂により固定する
ことにより構成される。

また、前記ラップの研磨平面に設けられた第１研磨部材
は、好適には、互いに直交する方向の複数本の溝が形成
されている研磨平面を備えたものである。

また、前記修正リングの修正面に設けられた第２研磨部
材は、好適には、周方向において複数本の放射状溝が設
けられているものであるか、または周方向において配設
された複数個のペレット型研磨部材から構成されている
ものである。

実施例以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明のラッピング装置１０を示す正面断面
図である。回転軸１２は、ヘアリング２４および２６を
介して円盤状の天板２９を備えたフレーム２８により垂
直な軸まわりに回転可能に支持されている。フレーム２
８に固定された駆動モータ１４の駆動軸１６には小径■
プーリ１８が固定されるとともに、上記回転軸１２には
大径■プーリ２０が固定されており、それ等小径■プー
リ１８および大径■プーリ２０に巻き掛けられたベルト
２２を介して、回転軸１２に固定されたラップ３６がモ
ータ１４により回転駆動されるようになっている。この
ラップ３６は、回転軸１２に固着された金属製の回転板
３４と、この回転板３４上に接着剤等で接着された平形
円盤状の平面研磨砥石３０とを備えている。平面研磨砥
石３０は、たとえば比較的粒径のそろった微粒（平均粒
径０゜５μｍ）の酸化セリウム粒子（砥粒）　１０００
ｇに、溶剤に溶解せしめられたポリエステル樹脂（固形
分２０％重量に調製：結合剤）　２００ｇを添加し、必
要に応じて粘度調整側などを加えることにより１０時間
以上混合した後、所定の金型内に充填して溶剤を充分揮
散させ、１３０°Ｃの熱板に挟んだ状態にて２００ｋｇ
／ａ＋１の圧力でプレス成形を施すことにより成形され
る。そして、このように成形された平面研磨砥石３０の
研磨平面３２には、たとえばピンチ１０−１幅１−の互
いに直交する格子状の溝３３が形成されている。

平面研磨砥石３０の環状の研磨平面３２上には、第２図
に示されるように、修正リング４２および４８が、平面
研磨砥石３０の輻（径方向）寸法における中心点を通る
円周上に各々の中心が位置するように配置されるととも
に、支柱を介してフレーム２日に固設された図示しない
ガイドローラに外周面が支持されることにより、ラップ
３６の回転とともにそれぞれの軸まわりの回転（自転）
が可能に設けられている。第３図に詳しく示されるよう
に、修正リング４２は、金属製のリング本体３８と、研
磨平面３２に当接する修正面３９を備えた複数の円盤状
のペレット４０ａがリング本体３８の下端面において周
方向に複数配列された状態で接着剤等により接着された
砥石部４０とから構成されており、また、第４図に詳し
く示されるように、修正リング４８は、金属製のリング
本体４４と、そのリング本体４４に接着され且つ研磨平
面３２に当接する修正面４５に周方向においてたとえば
８本の放射状の溝４３が設けられた砥石部４６とにより
構成されている。また、砥石部４０および４６は、共に
上記平面研磨砥石３０と同様の材質および製造工程によ
り製造されるが、砥粒および結合剤の配合、プレス成形
時の圧縮圧力等の調節などにより、平面研磨砥石３０に
比較して低い硬度を備えたものに形成されている。

錘盤５０および５１は、それぞれ修正リング４２および
４８の内径よりも僅かに小径であって、修正リング４２
および４８内に嵌め入れられるようになっている。錘盤
５０および５１と平面研磨砥石３０との間には取付板５
４および５５がそれぞれ介在させられており、これら取
付板５４および５５は、平面研磨砥石３０例の端面にお
いて、被削材５６および５７をたとえば４個ずつ、ワッ
クス等の接着によりそれぞれ保持するようになっている
。なお、５８は研磨平面３２上に研磨液を供給する研磨
液供給管であり、６０は、ラップ３６上で発散する研磨
液を受ける槽である。また、修正リング４８、取付板５
５、被削材５７および錘盤５１は、第１図においてその
断面位置の関係で図示されていない。

被削材５６および５７の加工面に対する平面研磨仕上げ
に際しては、錘盤５０および５１が修正リング４２およ
び４８の環状空間内にそれぞれ嵌め入れられて、取付板
５４および５５を所定の圧力で押圧するようにした状態
で、研磨液供給管５８から水がラップ３６の研磨平面３
２に充分供給されると同時に、駆動モータ１４により、
ラップ３６が第２図に示される実線の矢印方向へ回転駆
動される。これにより、ラップ３６と修正リング４２お
よび４８は、回転軸１２のまわりに相対回転運動を行う
と同時に、修正リング４２および４８は、ラップ３６の
研磨平面３２の外周部分および内周部分の周速差に基づ
いて、ラップ３６と同じ破線の矢印方向へ自転運動を行
う。また、被削材５６および５７も同様に、ラップ３６
に対して相対的に公転するとともに自転する遊星運動を
行う。すなわち、被削材５６および５７の研磨平面３２
例の端面が、それぞれ研磨平面３２に圧接された状態で
研磨平面３２上を周方向へ移動させられるのである。以
上のような、修正リング４２および４８と平面研磨砥石
３０、被削材５６および５７と平面研磨砥石３０の各々
の相対摺動運動により、被削材５６および５７の加工面
に高精度の平面研磨仕上げが施される。なお、第２図に
おいて、錘盤５０および５Ｉは省略されている。

上述のように、本実施例によれば、ラップ３６の研磨平
面３２が剛性の高い平面研磨砥石３０から構成されてい
るため、軟質材料をラップ面に備えたラップを使用する
従来の遊離砥粒ラッピング法に比較して、平面研磨砥石
３０の変形がないために縁だれ等が生じることなく、平
面研磨における加工精度が充分に得られる。第１表は、
平面研磨砥石３０および修正リング４８を使用した本実
施例のラッピング法Ａと、軟質ラップおよびスラリー状
の研磨液を使用した従来の遊離砥粒ラッピング法Ｂとの
比較実験によって得られた加工精度および加工能率のデ
ータを示すものである。

第また、平面研磨砥石３０は、砥石部４０および４６より
硬度の高いものとして形成されているため、研磨時の摩
耗が好適に抑制されて、高い平面度が維持されるように
なっている。このため、被削材５６および５７は一層優
れた平面度を有するものに加工され得る。

しかも、平面研磨砥石３０は、研磨平面３２と砥石部４
０および４６の修正面３９および４５との摺接により再
生作用が好適に行われて、研磨平面３２は常に良好な研
磨状態に維持されるため、目詰りおよび目潰れ等が解消
され、研磨能率が充分に得られる。また、上記摺接によ
り平面研磨砥石３０、修正リング４２および４８から脱
落した遊離砥粒は、平面研磨砥石３０の研磨平面３２上
において好適に滞溜するため、−層能率の良い研磨が行
われ得る。

第５図は、従来のラッピング法である、前述の遊離砥粒
ラッピング法Ｂ、固定砥粒ラップおよび研磨液として水
を使用した固定砥粒ラッピング法Ｃ１砥粒固定ラップに
スラリー状の研磨液を供給する併用法りの３種類と、本
発明のラッピング法Ａ゛の研磨能率の比較実験結果を示
すものである。

このグラフから明らかなように、本ラッピング方法によ
れば、従来の各ラッピング方法に比較して、２倍乃至３
倍程度の研磨能率の著しい向上が見られるのである。

また、平面研磨砥石３０の研磨平面３２上には格子状の
溝３３が、砥石部４６の修正面４５上には周方向におい
て放射状に溝４３かそれぞれ形成されているため、上記
摺接により生成された遊離砥粒は研磨平面３２上に好適
に捕捉され且つ均一に分散される。このため、遊離砥粒
が行動に切刃として機能し且つ被削材５６および５７の
部分的な研磨が抑制されて、平面度および能率において
一層良好な平面研磨仕上げが施され得る。

また、上述のように、平面研磨砥石３０の研磨平面３２
上には常に良好な切刃が突出しているため、遊離砥粒を
含むスラリー状の研磨液を供給する必要がない。このた
め、研磨液としては純水を供給するのみで高能率の研磨
が可能となり、研磨工程における管理が容易になる利点
がある。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、
本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例の平面研磨砥石３０は酸化セリ
ウムを砥材として含んでいたが、ダイヤモンド、酸化ア
ルミニウム、炭化珪素など他の砥材が砥粒として用いら
れてもよい。

また、前述の実施例の平面研磨砥石３０は、ベレット４
０ａおよび砥石部４６より高い硬度を有していたが、同
等の硬度でも差支えなく、また、これらより低い硬度で
あっても一応の効果が得られる。

また、前述の実施例の平面研磨砥石３０および砥石部４
６には、格子状および放射状の溝がそれぞれ形成されて
いたが、他の形状の溝が形成されていても差支えなく、
また、溝が全く形成されていなくても、本発明の一応の
効果が得られる。

また、前述の実施例の砥石部４０は、複数の円盤状のベ
レット４０ａにより構成されていたが、ペレット形状は
様々に変更され得る。

また、前述の実施例においては、ペレット４０ａより構
成された砥石部４０を備えた修正リング４２と、砥石部
４６を備えた修正リング４８の２種類の修正リングが使
用されていたが、修正リング４２または４８のうちの一
種類のみが使用されてもよい。

また、前述の実施例のラッピング装置１０は、修正リン
グを２個（４２および４８）、押圧部材に相当する錘盤
を２個（５０および５１）それぞれ備えていたが、修正
リングは３個以上でもよいし、また１個でも差支えない
。その際押圧部材は、修正リングと同数備えられて全て
の修正リングの内周において被削材が加工されるように
してもよいし、修正リングより少ない個数の押圧部材が
備えられることにより、被削材を環状空間内に有するこ
となく、ラップ３６の研磨平面３２を修正するのみの修
正リングを存在させてもよい。

また、前述の実施例においては研磨液として水が使用さ
れていたが、遊離砥粒を含むスラリー状のものが研磨液
として使用されても構わない。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において、種々変
更が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のラッピング装置の一部を切り欠いた
正面図である。第２図は、う、ピング装置による硬脆材
料の平面研磨仕上げを説明する図である。第３図および
第４図は、修正リングの斜視図であって、第３図は砥石
部に溝が形成された修正リングであり、第４図は砥石部
がペレットにより構成された修正リングである。第５図
は、従来のラッピング方法と本発明のラッピング方法に
おける研磨能率を比較したグラフである。１０　ラッピング装置３０　平面研磨砥石（第１研磨部材）３２　研磨平面３６　ラップ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）硬脆性材料から成る被研磨部材に平面研磨仕上げ
を施すための硬脆性材料ラッピング方法であつて、砥粒を結合剤により固定した第１研磨部材を研磨平面に
備えたラップと、砥粒を結合剤により固定した第２研磨
部材を前記研磨平面に当接する修正面に備えた環状の修
正リングとを、該ラップの中心軸まわりに相対回転させ
るとともに該修正リングを自転させつつ、前記被研磨部
材を前記研磨平面に押し当てることにより、該被研磨部
材に平面研磨仕上げを施すことを特徴とする硬脆性材料
ラッピング方法。
（２）前記硬脆性材料ラッピング方法は、研磨液として
水を用いるものである請求項１に記載の硬脆性材料ラッ
ピング方法。
（３）硬脆性材料から成る被研磨部材に平面研磨仕上げ
を施すための硬脆性材料ラッピング装置であって、砥粒を結合剤により固定した第１研磨部材を研磨平面に
備え、中心軸まわりに回転駆動されるラップと、砥粒を結合剤により固定した第２研磨部材を前記研磨平
面に当接する修正面に備え、該修正面が前記研磨平面に
当接させられることにより、位置固定の中心軸まわりに
自転する環状の修正リングと、該修正リング内に嵌め入れられて、前記被研磨部材を前
記ラップの研磨平面に向かって押圧する押圧部材と、を含むことを特徴とする硬脆性材料ラッピング装置。
（４）前記第１研磨部材は、前記第２研磨部材よりも硬
度が高いものである請求項３に記載の硬脆性材料ラッピ
ング装置。
（５）前記第１研磨部材および第２研磨部材は、酸化セ
リウム粒子をポリエステル樹脂により固定することによ
り構成されているものである請求項３に記載の硬脆性材
料ラッピング装置。
（６）前記ラップの研磨平面に設けられた第１研磨部材
は、互いに直交する方向の複数本の溝が形成されている
研磨平面を備えたものである請求項３の硬脆性材料ラッ
ピング装置。
（７）前記修正リングの修正面に設けられた第２研磨部
材は、周方向において複数本の放射状溝が設けられてい
るものである請求項３の硬脆性材料ラッピング装置。
（８）前記修正リングの修正面に設けられた第２研磨部
材は、周方向において配設された複数個のペレット型研
磨部材から構成されているものである請求項３の硬脆性
材料ラッピング装置。