JPH0957614A - 両面砥石ラッピング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ガラス、セラミックス、半導体材
料等の板状の被加工物の両面を研削加工する両面砥石ラ
ッピング装置に関する。 【構成】 両面加工機の上下定盤に、ペレット状のダイ
ヤモンド砥石を間隙をおいて貼りつけた両面砥石ラッピ
ング装置であって、前記下定盤に貼りつけたペレット状
ダイヤモンド砥石によって形成される間隙を、ダイヤモ
ンドよりも軟質な微粒子を含むレジンボンド砥石をもっ
て充填した事を特徴とする両面砥石ラッピング装置であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ガラス、セラミッ
クス、半導体材料等の板状の被加工物の両面を研削加工
する両面砥石ラッピング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラスやセラミックスあるいは半
導体材料等の平板状あるいは円盤状の形状を有する被加
工物の両面を同時に研削加工する装置として両面砥石ラ
ッピング装置はよく知られている。

【０００３】この両面砥石ラッピング装置は相対する上
下位置に配置した鋳鉄製の定盤が取付けられており、そ
の間にガラスやセラミックスあるいは半導体材料等の被
加工物を挾持し、この状態で被加工物に砥粒スラリーを
供給しつつ上下定盤を回転させて被加工物の両面を同時
に研削加工を行うのである。そして、上下の鋳鉄製定盤
を配置し、砥粒スラリーを供給する代わりに上下の鋳鉄
製定盤に砥石を取付けて場合もあり、この方法を砥石ラ
ッピング加工法と称せられている。

【０００４】更に、加工力を高めるために、上記の砥石
より加工力の高いダイヤモンド砥石を上下定盤上に取付
けて研削加工を行なう方法もある。中でも、ダイヤモン
ド砥石（以下ダイヤペレットと略記する）を定盤上に多
数配置したものは、ダイヤモンド砥粒の持つ高い研削力
と安定した加工性能に起因して、難加工性のセラミック
スの加工や、加工除去量の多いガラス製磁気ディスク基
板の加工に適用が検討されはじめている。

【０００５】しかしながら、この方法も以下に述べる欠
点があり、完全なものとは言い難かった。即ち、一回の
加工作業により複数枚の被加工物の加工が終了した後、
上側定盤をあげて、被加工物を回収するのであるが、そ
の際、加工液の影響により被加工物の全部または一部が
上定盤に貼り着いて上定盤と一緒に持ち上がるという現
象が見られる。

【０００６】ダイヤペレットの場合、その形状は円形で
あまり大きなものではなく、また極めて密に配列されて
いるものでもないので、上述の貼り着き現象も中途半端
であり、上定盤を上にあげて行く途中で落下する例が多
く、その衝撃で下にある被加工物を損傷したり、また被
加工物それ自体が破損して装置の使用ができなくなった
りする事が多く、実用化の障害となっていた。

【０００７】このような問題点を解決する手段として、
特開昭６２−９９０７２号公報に記載されているよう
に、上下定盤のラッピング加工表面の面積を変え、上定
盤の面積を小さくする方法が提唱されているが、この方
法は上下の加工量が異なる事となり正常な加工方法とは
いい難い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上述の
事情に鑑み鋭意研究を行なった結果、かかる好ましから
ざる現象は、上下定盤の研削性能を同一に保った上で、
上定盤と下定盤とに取付けた両面砥石ラッピング装置の
被加工物に対する加工面（両面砥石ラッピング装置の被
加工物に接する面を加工面という）の接触面積のバラン
スを崩し、下定盤の加工面の接触面積を増大せしめる事
により回避され得る事を見いだして、本発明を完成する
に至ったもので、本願発明の目的は加工作業終了後、上
定盤に被加工物の貼りつくことのないようにした両面砥
石ラッピング装置を提供する事にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願発明の要旨は、両面
加工機の上下定盤に、ペレット状のダイヤモンド砥石を
間隙をおいて貼りつけた両面砥石ラッピング装置であっ
て、前記下定盤に貼りつけたペレット状ダイヤモンド砥
石によって形成される間隙を、ダイヤモンドよりも軟質
な微粒子を含むレジンボンド砥石をもって充填した事を
特徴とする両面砥石ラッピング装置である。

【００１０】即ち、本発明においては、上定盤の加工面
は、ペレット状のダイヤモンド砥石を間隙をもって貼り
つけてあり、下定盤の加工面はペレット状のダイヤモン
ド砥石を間隙をもって貼りつけ、且つ、該間隙にはダイ
ヤモンドよりも軟質な微粒子を含むレジンボンド砥石を
もって充填してあるので、被加工物の上面はダイヤモン
ド砥石と接し、被加工物の下面はダイヤモンド砥石とレ
ジンボンド砥石とに接するため下定盤の加工面の接触面
積が増大し、上下の加工面の接触面積のバランスを崩
れ、これによって加工作業終了後の上定盤への被加工物
の貼り着き現象を回避することができるのである。

【００１１】本発明について詳細に説明する。本発明に
おける砥石ラッピング装置はダイヤモンド砥石を、例え
ば接着剤を以って支持板に固定化されたものである。こ
こで言うダイヤモンド砥石とは、粒径２〜４０ミクロン
程度のダイヤモンド砥粒が、例えば金属等をバインダー
として固定され、２０ｍｍφ程度の円柱状のペレットに
成形されたものである。これが互いに接触することのな
いように、しかも密に貼りつけて、上下定盤を形成して
いる。そして、ペレット状のダイヤモンド砥粒を特殊合
金で固定化したものをメタルボンド砥石、硬質樹脂で固
定化したものをレジンボンド砥石、あるいはセラミック
スで固定化したものをビトリファイド砥石と称せられ、
本発明において加工面はこれらダイヤモンドを研磨材と
した砥石によって構成されている。

【００１２】ペレット状のダイヤモンド砥粒を固定化し
た支持板は、定盤と同じ形あるいは定盤が大型の場合は
それを等分に分割した形を有するものであって、例えば
金属製の板からなり、上下定盤にはボルト等を用いて螺
着したり、或いは接着剤、両面テープ等で接着すること
ができる。また、レジンボンド砥石に含まれる微粒子の
サイズが、ダイヤモンド砥石中に含まれるダイヤモンド
砥粒のサイズと同等またはそれよりも細かいものであれ
ば好ましい。

【００１３】本発明における下に位置した加工面のペレ
ット状ダイヤモンドの間隙を、ダイヤモンドよりも軟質
な微粒子を含むレジンボンド砥石をもって充填してあ
る。レジンボンド砥石とは、炭化珪素、溶融アルミナ、
酸化珪素、酸化セリウム、酸化クロム、炭酸カルシウ
ム、エメリー、ガーネット等からなる砥粒微粉末をある
種の樹脂を結合材として固定化したものの事をいう。上
述のレジンボンド砥石が、多孔質構造体であれば更に好
適である。

【００１４】

【発明の作用】本発明における両面砥石ラッピング装置
における平面研削用複合定盤は、その構成要素の一つで
あるダイヤペレットの研削力によりガラス、セラミック
ス等の被加工物の平面研削を行なうものであり、その研
削力は上下定盤の間に被加工物を挾持し、回転させる事
により起こる摩擦力により発現されるのである。

【００１５】下定盤側にはダイヤペレットとその間隙に
充填されているレジンボンド砥石が存在するが、この砥
石に含まれる砥粒は前述の如く炭化珪素等、ダイヤモン
ド砥粒よりも軟質かつ細かいものであるので、研削作用
に悪影響を及ぼす事はない。そして、先に述べたように
レジンボンド砥石は、共存するダイヤペレットと同じレ
ベルの高さを有しており、更に、加工により磨耗してダ
イヤペレットがその高さを減じてゆくのに追随してレジ
ンボンド砥石も摩耗していく。つまり、下定盤の基底部
からの高さ（レベル）は常にダイヤペレット群の頂部が
形成する高さにおいて平面状態を保っていなければなら
ない。

【００１６】研削加工作用中は、加工物の上表面は上部
定盤のダイヤペレット群の頂部に接し、一方下面はダイ
ヤペレット群とレジンボンド砥石からなる複合体の平面
に接することとなる。即ち、上表面は部分接触であり、
下面は全面接触であるが加工に係わるダイヤペレットの
部分の面積は同じであるので上下面の加工量が異なる事
はない。

【００１７】加工物の上下両定盤に貼りつく力は、上述
した状況から当然下定盤に対する方が強く、従って加工
が終了して上定盤をあげた時も、加工物が上定盤につい
て持ちあがる事はない。即ち、加工物の上定盤への貼り
つき、持ちあがり、落下といった好ましからざる現象
は、本発明によれば効果的に予防できるのである。

【００１８】レジンボンド砥石を構成する樹脂はダイヤ
ペレットの磨耗に追随して抵抗なく磨耗してゆくに適し
た硬さと脆性をもつものである事が必要であるが、その
ためには例えば比較的脆性に富んだ熱硬化性樹脂が好ま
しい。就中、ポリビニールホルマール樹脂、メラミン系
樹脂、フェノール系樹脂の混合系の樹脂が本発明目的達
成のために最も好ましい結果を与える。逆に、靭性の比
較的強い熱可塑性樹脂は、耐摩擦性に富むため、ダイヤ
ペレットが磨耗しても、それに追随してスムーズに磨耗
する事なく、好ましくない。

【００１９】加工時には加工液が定量的に供給され、研
削加工を円滑にする事を助けるが、同時にこの加工液は
加工に伴う加工屑や脱落砥粒をスムースに系外に洗い流
す効果を有する。しかしながら、本発明においては、下
定盤は一つの平面を形成しているので上述の微細粒子を
含んだ液の排出が不十分であり、それらが加工物表面に
異常な傷を与える恐れもあるが、レジンボンド砥石の構
造を多孔質構造としてやれば、上述の微細粒子をその構
造内に吸収する事ができるようになり、異常傷の発生等
好ましからざる現象の発現を未然に防止する事ができ
る。

【００２０】レジンボンド砥石中に存在する砥粒は、そ
の研削加工中には加工物にかけられる加工圧を支え均一
に分圧分散させる作用をするとともに、脱落した小量の
砥粒はダイヤペレット面にも回り込み、砥粒切刃の自生
作用を助けるという効果も有する。

【００２１】更に、前述の通り、レジンボンド砥石中の
砥粒は研削作用は行なわず補助的な作用にとどまるので
あるから、その砥粒サイズはダイヤペレット中のダイヤ
モンド砥粒のサイズを超えない方が好ましい結果を与え
る。

【００２２】図面をもって本発明を説明する。図１は本
発明の平面研削用両面加工機の上下定盤の加工面の断面
図を、図２は下定盤の加工面の平面図を示す。

【００２３】図１において、上定盤１及び下定盤２には
ダイヤモンドペレット４が間隙をもって固定化した支持
板３が取り付けられている。そして、下定盤２に取り付
けられている支持板３は、図２に示すようにダイヤモン
ドペレット４同志の間隙にはレジンボンド砥石５が充填
されている。リング状被加工物６はキャリヤプレート７
によって保持されて上定盤１及び下定盤２の加工面の間
に配置される。上定盤１及び下定盤２の回転によってリ
ング状被加工物６の両面が同時に研削される。

【００２４】

【実施例】以下、実施例及び比較例をもって本発明を更
に具体的に説明する。 実施例１ １５００番のダイヤモンド砥粒を含むメタルボンドのダ
イヤ砥石のペレットを図２に示すような配列で貼付した
支持板を準備し、この間隙に下記の組成を有する砥石の
生成に必要な反応原液を流し込み、６０℃の温度にて約
１日の反応を行なった。８０℃の温度にて乾燥した後１
０５℃の温度にて４時間のキュアリングを行なった。 砥粒の種類：溶融アルミナ 砥粒の番手：１５００番 砥粒率：３２容量％ 気孔率：５４ ポリビニールホルマール樹脂：２容量％ メラミン系樹脂：８容量％ フェノール系樹脂：４容
量％ ロックウェル硬度：−２０（スーパーフィシャル１５Ｙ
スケール）

【００２５】上述のようにして得られた複合材を両面砥
石ラッピング装置の下定盤に取り付け、また、ペレット
状ダイヤモンドを貼りつけたものを上定盤に取り付け、
ガラス磁気ディスク基板の研削加工を行なった。複合定
盤を用いる事で予測される悪影響、例えば異常傷の発
生、あるいは加工量の異常な低下、加工斑の発生、ダイ
ヤペレットのライフの悪化等を認める事はなかった。ま
た、加工終了時の上定盤引き上げに伴う加工物の持ち上
がり、落下等の現象は全く認められなかった。

【００２６】さらに、加工性能の持続性は良好であり、
３０バッチ連続加工を行なっても加工除去量は低下せず
また加工面粗さについても変化がなかった。また、加工
物の形状精度は従来品に比較して優れたものであった。

【００２７】実施例２ 実施例１と同様の組成で、砥粒のみを８００番の溶融ア
ルミナとしたレジンボンド砥石で充填した複合材を両面
砥石ラッピング装置の下定盤に取り付けたもので、実施
例１と同じ加工を行なった所、上定盤引き上げに伴う加
工物の持ち上がり、落下等の現象は認められなかった
が、加工後の加工物表面に以上傷の存在が認められた
他、ダイヤペレットの磨耗が速くなる事が観測された。

【００２８】比較例 続いて実施例と同様に、ダイヤペレットの間隙へ熱可塑
性樹脂である不飽和ポリエステル樹脂を充填した。この
樹脂は気孔の全くない構造のものであった。これを用い
て、実施例と同様の加工実験を行なった。その結果、開
始直後のバッチは正常な結果が得られたが、その後は加
工量が異常に低下し、同時に加工物表面に異常傷の発生
が認められるようになった。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、従来、高い研削性を
持ち加工力に優れたダイヤペレットを両面砥石ラッピン
グ装置に取り付けて使用するという試みが、加工物の上
定盤への貼りつき、落下という付随的要因により実用化
されていなかったが、本発明になる平面砥石ラッピング
装置を使用する事により、実用化が可能となった。この
実用化により、加工効率は数倍上がり、更に加工物の形
状精度も向上した。また、下定盤が平面を形成し上定盤
からの圧力を平均的に受け、ペレット部分の分圧が相対
的に下がるため、加工圧を従来より高い所に設定可能と
なり、より効率の高い条件での加工が可能となった。更
に、下定盤が平面を形成するようになったため、加工液
の保持性が向上するという経済面での波及効果も得られ
た。また、この複合定盤の実用化により、従来の遊離砥
粒によるラッピング加工において多量に発生する高濃度
廃液が少なくなるため、廃液処理に対する負荷が軽減さ
れ環境に対しても極めて優れた波及効果を及ぼすもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の両面砥石ラッピング装置の上下定盤の
加工面の断面図。

【図２】本発明に関わる平面研削複合定盤の部分説明
図。

【符号の説明】

１ 上定盤 ２ 下定盤 ３ 支持板 ４
ダイアペレット ５ レジンボンド砥石 ６ リング状被加工物 ７ キャリアプレート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両面加工機の上下定盤に、ペレット状のダ
   イヤモンド砥石を間隙をおいて貼りつけた両面砥石ラッ
   ピング装置であって、前記下定盤に貼りつけたペレット
   状ダイヤモンド砥石によって形成される間隙を、ダイヤ
   モンドよりも軟質な微粒子を含むレジンボンド砥石をも
   って充填した事を特徴とする両面砥石ラッピング装置。
2. 【請求項２】レジンボンド砥石が多孔質構造体である事
   を特徴とする、請求項第１項記載の両面砥石ラッピング
   装置。