JPH06134674A - 平面研磨装置及び該装置に使用する扇形固形砥石片 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被研磨体の平坦度の向上、疵の発生防止及び
研磨能率の維持がはかれる板状被研磨体の平面研磨に好
適な平面研磨装置及び該装置に使用する扇形固形砥石片
を提供する。 【構成】 円形ラッピング定盤に同一の形状、面積及び
厚さをもつ複数個の平面形状扇形固形砥石片を、その各
砥石面が同一平面を構成する円板状物を形作るとともに
該円板状物の中心から外周縁に向う放射状流路を各砥石
片両側縁間に形成するように、間隔をおいて配置し固定
してなるラッピング円盤を備えた平面研磨装置におい
て、前記複数個の平面形状扇形固形砥石片が、それぞれ
砥石面に外周円弧縁からこれに接する一側縁に向って斜
めに延びているが該側縁端には到っていない砥石裏面に
開口する直線状溝を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属、ガラス、プラス
チックス等からなる板状被研磨体の板面に固形砥石が固
定されたラッピング円盤を圧着して回転させ研磨液を供
給しつつ研磨を行う平面研磨装置及び該装置に関し、被
研磨体の平坦度の向上、疵の発生防止及び研磨能率の維
持がはかれる新規平面研磨装置を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、固形砥石が固定されたラッ
ピング円盤を備えた平面研磨装置は古くから汎用されて
おり、種々様々な形式のものが実用されているが、大別
すると、円形ラッピング定盤に該定盤の面積とほぼ等し
い面積をもつ固形砥石が固定されているラッピング円盤
を備えた平面研磨装置と円形ラッピング定盤に複数個の
固形砥石片が固定されているラッピング円盤を備えた平
面研磨装置とに分類できる。

【０００３】そして、後者に属するものの中に、円形ラ
ッピング定盤に同一の形状、面積及び厚さをもつ複数個
（通常、１０〜２０個程度）の平面形状が扇形の固形砥
石片を、その砥石面が同一平面を構成する円板状物を形
作るとともに該円板状の中心から外周縁に向う放射状流
路を隣接する各砥石片の両側間に形成するように、間隔
をおいて配置し固定してなるラッピング円盤を備えた平
面研磨装置が実用されていることも知られている。この
形式の平面研磨装置にあっては、研磨時に供給される研
磨液並びに研磨屑や脱離砥粒がラッピング円盤の回転に
よって生じる遠心力によって前記放射状流路を通じてス
ムーズに外部に排出できるという利点や同一形状と同一
厚さをもつ一種類の固形砥石を予備品として用意してお
けばよいという利点があることもよく知られている。な
お、前記平面形状扇形固形砥石片を円形ラッピング定盤
に固定するに当っては、一般に、該固形砥石片の裏面に
当該固形砥石片の平面形状と同一形状の取付板片を固着
し、この取付板片をボルト等を用いて着脱自在に円形ラ
ッピング定盤に固定するという手段が採られており、こ
れは破損した砥石片の交換を容易にするためである。

【０００４】従来、前記形式の平面研磨装置に使用され
ている平面形状扇形固形砥石片の砥石面に溝を設けるこ
とによって、研磨液等の外部への排出をよりスムーズな
ものにしようとする試みがなされている。例えば、「雑
誌・機械設計・1984年11月臨時増刊号・Ｐ５７〜６０・
日刊工業新聞社」に各種のウエハ研磨装置が紹介されて
おり、その「第６０頁の写真２」には、前記形式の平面
研磨装置に使用されている平面形状扇形固形砥石片の砥
石面に該砥石片の一側縁から他側縁に延びる斜溝を設け
たものが示されており、また、特公平３−７３４２５号
公報の第１図及び第２図には、前記形式の平面研磨装置
に使用されている平面形状扇形固形砥石片の砥石面に該
砥石片の一側縁から他側縁に延びて当該砥石片を斜めに
上（円板状物の中心方向）下（円板状物の外周縁方向）
二分割している砥石裏面に開口する斜溝を設けたものが
開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、永年にわ
たって、前記形式の平面研磨装置に使用されている平面
形状扇形固形砥石片の砥石面に設ける溝の位置や形状と
研磨液等の外部への排出作用との関係について系統的な
研究を行っているが、その途上において、前掲従来の斜
溝には次の通りの問題点が内在していることを知った。

【０００６】即ち、図４は、前記形式の平面研磨装置の
ラッピング円盤の代表的な従来例を示す斜視説明図であ
るが、同図に示す通り、このラッピング円盤１の円形ラ
ッピング定盤２には同一の形状、面積及び厚さをもつ１
０個の平面形状扇形固形砥石片３、３１、３２…が、そ
の各砥石面４、４１、４２…が同一平面を構成する円板
状物（図中矢印Ａ）を形作るとともに該円板状物の中心
から外周縁に向う放射状流路５、５１…を各砥石片の両
側縁３ａ、３ｂ、３１ａ、３１ｂ…間に形成するよう
に、間隔をおいて配置し固定されており、更に、各砥石
面４、４１、４２…には、それぞれ、砥石片３、３１…
の一側縁３ａ、３１ａ…から他側縁３ｂ，３１ｂ…に延
びて該砥石片３、３１…を斜めに上下二分割している砥
石裏面に開口する斜溝６、６１、６２…が設けられてい
る。なお、同図において、７、７１、７２…は、それぞ
れ、各砥石片３、３１、３２…の裏面に固着された取付
板片であり、この取付板片７、７１、７２…は円形ラッ
ピング定盤２にボルト（図示せず）によって着脱自在に
固定されている。

【０００７】本発明者等が行った実験結果によれば、図
４に示すラッピング円盤１を用いて研磨を行った場合に
は、研磨中に生じた研磨屑や脱離砥粒が斜溝６、６１、
６２…内に落ち、ラッピング円盤１の回転により生じる
遠心力によって一側縁３ｂ、３１ｂ…から他側縁３ａ、
３１ａ…に向かって移動して各砥石片３、３１、３２…
間の放射状流路５、５１、５２…に入って該流路を通り
外部へ排出されるが、斜溝６、６１、６２…から放射状
流路５、５１、５２…への移動には流路の方向変化があ
り、この時、研磨屑や脱離砥粒は隣の砥石片の側面に当
たるため、放射状流路５、５１、５２…を通って外部へ
向かうと同時に一部が内部へも向って流れて、かなりの
量の研磨屑や脱離砥粒が斜溝６、６１、６２…中や放射
状流路５、５１、５２…中に堆積し、次第に排出効果が
低下することを確認した。このため、砥石片３、３１、
３２…の斜溝６、６１、６２…の周辺部分や放射状流路
５、５１、５２…の側縁部分の気孔内に研磨屑や脱離砥
粒が入り込み、目詰まりを生ずるのである。

【０００８】固形砥石に目詰まりが生じると、研磨能率
の低下が起きるとともに、被研磨体に有害な深い疵を生
じさせる危険があり、更に、目詰まり部分は他の砥石部
分より硬度が硬くなり固形砥石に偏磨耗が生じて被研磨
体の平坦度が悪くなる問題点がある。また、放射状流路
５、５１、５２…と斜溝６、６１、６２…との各交差部
に形成される砥石角部の存在は、その数が増加すればす
る程、被研磨体の引掛りや砥石破損を引起す蓋然性が大
きくなり、これが要因で被研磨体の平坦度の悪化や有害
な深い疵を発生させるという問題点もある。本発明は、
前記諸問題点に鑑み、研磨時に生じる研磨屑や脱離砥粒
の外部への排出を充分に行なうことができ、被研磨体の
平坦度の向上、疵の発生防止及び研磨能率の維持がはか
れる平面研磨装置を提供することを技術的課題とするも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記技術的課題は、次の
通りの本発明によって達成できる。図１は、本発明に係
る平面研磨装置におけるラッピング円盤の構成を示す斜
視説明図であり、図２は本発明に係る平面研磨装置にお
けるラッピング円盤に使用する固形砥石片の構成を示す
斜視説明図であり、図３は、そのＡ−Ａ′線断面説明図
である。

【００１０】即ち、本発明は、図１〜３に示す通り、円
形ラッピング定盤２に同一の形状、面積及び厚さをもつ
複数個の平面形状扇形固形砥石片３、３１、３２…を、
その各砥石面４、４１、４２…が同一平面を構成する円
板状物（図１中の矢印Ａ）を形作るとともに該円板状物
の中心から外周縁に向う放射状流路５、５１…を各砥石
片の両側縁３ａ、３ｂ、３１ａ、３１ｂ…間に形成する
ように、間隔をおいて配置し固定してなるラッピング円
盤１を備えた平面研磨装置において、前記複数個の平面
形状扇形固形砥石片３、３１、３２…が、それぞれ砥石
面４、４１、４２…に外周円弧縁３ｃ、３１ｃ、３２ｃ
…からこれに接する一側縁３ｂ、３１ｂ、３２ｂ…に向
って斜めに延びているが該側縁端には到っていない砥石
裏面に開口する直線状溝６′、６１′、６２′…を有し
ていることを特徴とする平面研磨装置である。なお、直
線状溝６′の巾は５〜１５mm程度に、直線状溝６′の先
端から上記側縁端までの距離は１０〜２０mm程度に、そ
れぞれ設定することが好ましい。

【００１１】本発明に係る平面研磨装置にあっては、平
面形状扇形固形砥石片３の裏面に該砥石片３、３１、３
２…の平面形状と同一形状の取付板片７、７１、７２…
が固着されており、当該取付板片７、７１、７２…が着
脱自在に円形ラッピング定盤２に固定されている態様を
採ることができる。

【００１２】また、本発明に係る平面研磨装置には、砥
石面４に外周円弧縁３ｃ、３１ｃ、３２ｃ…からこれに
接する一側縁３ｂ、３１ｂ、３２ｂ…に向って斜めに延
びているが該側縁端には到っていない砥石裏面に開口す
る直線状溝６′を有している平面形状扇形固形砥石片３
を使用する。

【００１３】なお、本発明に係る平面研磨装置及び該装
置に使用する平面形状扇形固形砥石片は、砥石面に設け
る溝の位置と形状以外は、全て周知の技術手段によって
構成されている。

【００１４】

【作用】本発明に係る平面研磨装置においては、ラッピ
ング円盤１を回転しつつ研磨作業を行う時、固形砥石の
作用による研磨屑や脱離砥粒は、供給される研削液中に
懸濁した状態で砥石面を流れて該面に形成された直線状
溝６′、６１′、６２′…中に流れ込み、当該溝６′、
６１′、６２′…の下（円板状物の外周縁方向）部はラ
ッピング円盤１外に開口しているから、流路の方向変化
がなく、各砥石片３、３１、３２…より直接ラッピング
円盤１外に勢いよく排出される。その結果、直線状溝
６′、６１′、６２′…中や放射状流路５、５１、５２
…中への研磨屑や脱離砥粒の堆積量は殆んど零となり、
砥石の気孔中への目詰まりが可及的に抑制され、研磨能
率の維持と被研磨体の面状態と精度の向上をもたらすと
ともに研磨能率の維持がはかれる。

【００１５】更に、平面形状扇形固形砥石片３、３１、
３２…の両側縁（面）３ａ、３ｂ、３１ａ、３１ｂ…に
は溝が開口していないから、直線状溝６′、６１′、６
２′…と放射状流路５、５１、５２…との交差部分が無
く、交差部分が存在する場合に形成される砥石角部もな
いため、被研磨体の引掛りや砥石破壊を引起す蓋然性が
極めて小さくなり、破壊した砥石による有害な深い疵の
発生の防止と被研磨体の平坦度の向上がはかれる。

【００１６】また、研削液の流れがよいため冷却効果が
よく、熱による砥石物性変化や被研磨体の反りなどが発
生しない。

【００１７】

【実施例】本発明を実施例と従来例によって詳細に説明
すれば、次の通りである。

【００１８】実施例 （１）平面形状扇形固形砥石片の製作 常法に従がい、平均粒径４．０μm （砥粒番手３０００
番）の炭化珪素粉末を９．０体積％含有しポリビニルア
ルコール系樹脂を結合剤とする微細連通気孔を有する三
次元網状構造をなすＰＶＡ砥石を作成し、これにフェノ
ール系樹脂、メラミン系樹脂を含浸硬化させて固形砥石
とした。この固形砥石は、気孔率を約８０体積％、厚さ
は４５mmとした。上記固形砥石を切断して同一の形状、
面積及び厚さをもつ平面形状扇形固形砥石片を８０個製
作した。この砥石片１個の砥石面の面積は４２１．８cm
² とした。 （２）溝の形成 上記砥石片４０個のそれぞれ砥石面に、図２に示す通
り、外周円弧縁からこれに接する一側縁に向って斜めに
延びているが該側縁端には到っていない砥石裏面に開口
する直線状溝を設けた。この溝の巾は５mmとした。ま
た、この溝の先端から上記側縁端までの距離は２０mmと
した。

【００１９】（３）円形ラッピング定盤への装着 面積８５８８．６cm² の上定盤（内周ギアと外周ギアと
の間隔は１６インチ）と同面積の下定盤（同上）とのそ
れぞれに、上記砥石片を２０個づつ、図１に示す如く、
その砥石面が同一平面を構成する円板状物を形作るとと
もに該円板状物の中心から外周縁に向う巾５mmの流路を
各砥石片の両側間に形成するように、配置して装着し
た。なお、装着に当っては、各砥石片の裏面に、図２と
図３に示す通り、該砥石片の平面形状と同一形状のアル
ミニウム製取付板片を接着剤によって固着し、この取付
板片を砥石片に穿ったボルト挿入孔８（第１図において
は、この孔８を省略し図示していない）ボルト９を用い
て着脱自在に各定盤に固定した。

【００２０】（４）研磨作業 周知のラッピング研磨装置のラッピング円盤として上記
各円形ラッピング定盤を使用し、外形９５mm、内径２５
mm、厚さ０．８mmのドーナッツ型アルミニウム板４０枚
を被研磨体として、当該被研磨体４０枚を同時に下記研
磨条件によって研磨した。 定盤回転数 ： 上定盤 １５ｒ．ｐ．ｍ 下定盤 ４５ｒ．ｐ．ｍ 研磨圧力 ： ８０ ｇ／cm² 研磨液 ： ディスクカット （商品名：株式会
社 フジミインコーポレーテッド製） 研磨液供給量 ： １５ l／分 研磨時間・１回： １分

【００２１】（５）測定 上記研磨条件にて、２０回研磨し、毎回２枚づつアルミ
ニウム板を抜き取り、４０枚全てについて研削量と平坦
度を測定した。なお、研削量は片面の研削量（２枚の平
均値）を求めた。また、目視によって全数検査を行い
「不良」と判定される深い疵の発生状態をチェックし
た。

【００２２】（６）結果 研削量と「不良」と判断した深い疵の発生数を表１に示
した。

【００２３】また、平坦度は、４０枚の平均値が６．１
８μm であって標準偏差（σ_n-1 ）は１．１４μm であ
った。平坦度分布の測定結果を図５にヒストグラムにし
て統計解析値とともに示した。

【００２４】比較例 （１′）平面形状扇形固形砥石片の製作 実施例における（１）で製作した固形砥石片４０個を使
用した。 （２′）溝の形成 上記砥石片４０個のそれぞれ砥石面に、図４に示す通
り、一側縁から他側縁に延びて該砥石片を斜めに上下二
分割している砥石裏面に開口する斜溝を設けた。この溝
の巾は５mmとした。 （３′）円形ラッピング定盤への装着 上記の斜溝を設けた砥石片を用いた以外は実施例におけ
る（３）と全く同様に行った。 （４′）研磨作業 上記の斜溝を設けた砥石片を用いた以外は実施例におけ
る（４）と全く同様に行った。 （５′）測定 実施例における（５）と全く同様に行った。 （６′）結果 研削量と「不良」と判断した深い疵の発生数を表１に示
した。

【００２５】また、平坦度は４０枚の平均値が７．２８
μm であって標準偏差（σ_n-1 ）は１．３３μm であっ
た。平坦度分布の測定結果を図５にヒストグラムにして
統計解析値とともに示した。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】以上説明した通りの構成・作用によっ
て、実施例にも示したように、本発明によれば被研磨体
の平坦度の向上、疵の発生防止及び研磨能率の維持がは
かれる。また、本発明によれば、砥石の破壊が防止でき
る。更に、本発明は、砥石面に形成する溝の形状を変更
するだけで実施できるので、コスト的にも極めて有利で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る平面研磨装置におけるラッピング
円盤の構成を示す斜視説明図

【図２】本発明に係る平面研磨装置におけるラッピング
円盤に使用する固形砥石片の構成を示す斜視説明図

【図３】図２のＡ−Ａ′線断面説明図

【図４】従来の平面研磨装置におけるラッピング円盤の
構成を示す斜視説明図

【図５】実施例並びに比較例における平坦度分布の測定
結果を示したヒストグラム図

【符号の説明】

１ ラッピング円盤 ２ 円形ラッピング
定盤 ３ 平面形状扇形固形砥石片 ３ａ 側縁
３ｂ 側縁 ３ｃ 外周円弧縁 ４ 砥石面
５ 流路 ６ 斜溝 ６′ 直線状溝
７ 取付片 ８ ボルト挿入孔 ９ ボルト

【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜井 均 北海道苫小牧市晴海町43番地３ 日本軽金 属株式会社苫小牧製造所内 (72)発明者 北島 英一 京都府京都市南区吉祥院御池町18番地 日 本特殊研砥株式会社内 (72)発明者 小林 裕始 京都府京都市南区吉祥院御池町18番地 日 本特殊研砥株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形ラッピング定盤に同一の形状、面積
   及び厚さをもつ複数個の平面形状扇形固形砥石片を、そ
   の各砥石面が同一平面を構成する円板状物を形作るとと
   もに該円板状物の中心から外周縁に向う放射状流路を各
   砥石片両側縁間に形成するように、間隔をおいて配置し
   固定してなるラッピング円盤を備えた平面研磨装置にお
   いて、前記複数個の平面形状扇形固形砥石片が、それぞ
   れ砥石面に外周円弧縁からこれに接する一側縁に向って
   斜めに延びているが該側縁端には到っていない砥石裏面
   に開口する直線状溝を有していることを特徴とする平面
   研磨装置。
2. 【請求項２】 平面形状扇形固形砥石片の裏面に該砥石
   片の平面形状と同一形状の取付板片が固着されており、
   当該取付板片が着脱自在に円形ラッピング定盤に固定さ
   れている請求項１記載の平面研磨装置。
3. 【請求項３】 砥石面に外周円弧縁からこれに接する一
   側縁に向って斜めに延びているが該側縁端には到ってい
   ない砥石裏面に開口する直線状溝を有していることを特
   徴とする請求項１記載の平面研磨装置に使用する扇形固
   形砥石片。