JPS6055264B2 - ラツピング用並びにポリシング用パツト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属、非金属、プラスチック等の加工物表面
を寸法精度よく平滑面または鏡面に仕上げるために、遊
離砥粒を併用してラッピング、ポリシング加工に使用す
るラッピング用並びにポリシ ング用パットに関するも
のである。

〔従来技術〕 従来、加工物表面を寸法精度よく、平滑面または鏡面
に仕上げる方法として、加工物の表面をラッピングパッ
トやポリシングバツトに押しつけ、両者の間に砥粒を介
在させて相対運動させて加工物の表面を磨くラッピング
加工およびポリシング加工が行われている。

そしてラッピング加工およびポリシング加工に使用され
るラッピングパットおよびポリシングバツト （以下単
にパットとする）の材料としては、ラッピング用に鋳鉄
や軟鋼、銅合金、木材、ファイバー等が、またポリシン
グ用にピッチ、ワックス、クロス、硬質ウールフェルト
、多孔質プラスチックス、繊維質不織布に合成樹脂を含
浸したシート等がそれぞれ用いられていた。 しかし、
ラッピング加工の場合、一般に使われている鋳鉄製パッ
トはパットの損耗が少なく形態安定性に優れているが研
削能率が低い、また銅や”銅合金製パットは研削効率は
高いがパットの損耗が大きいという欠点があり、結局、
これらのパットは研削能力とパットの損耗あるいは形態
安定性を同時に高めることは難しい。

更に、金属製パットは表面硬度が大きいことと、砥粒と
の摩擦係数が低いことなどから砥粒の運動は転動よりも
すベリ運動が主体となつて加工物表面に引掻き疵を生じ
やすく、そのため表面全体が梨地状の鈍い光択面あるい
は貝殻状破面となり、十分な光択のある平滑面を得るこ
とが難かしいという欠点を有していた。一方、ポリシン
グ加工の場合、一般に使われているピッチやワックス類
は耐熱性が低いため、形態が安定で実用に耐えないし、
ベルペット調の立毛織物や植毛した布帛あるいはウール
の硬質フェルト等は耐摩耗性が低く、かつ表面密度が粗
く不均質のため砥粒保持の均一性に欠けるという欠点が
ある。

更に多孔質プラスチックスは耐摩耗性に優れているが、
多孔質の気孔の多くが独立気泡であるばかりではなく直
径１００ｐｍ以上の不均一な巨大気孔であるため砥粒保
持の均一性に欠ける。あるいは研摩中の砥粒がこれら独
立気泡に充填されて１目詰りョ現象を生じて加工物表面
を傷つける等の欠点があつた。更に近年、耐摩耗性と研
削性の向上を目的にしたパット素材に合成繊維の不織布
に耐摩耗性の高い高分子物質をバインダーとして含浸し
たシート状物が使われている。

しかし、このシート状物では不織布繊維の絡合斑、高分
子物質の含浸斑、凝固時に生する高分子物質の移行およ
び気泡の不均一形状等に加えて繊維と高分子物質の比率
のバラツキ並びに空隙部のバラツキが多い等によりシー
ト状物の表面層から裏面層に至る厚み方向に対する斑は
大きいものがあるが、これらの斑は砥粒保持の不均一性
、砥粒の１目詰りョの原因となる。更に不織布の繊維の
配列がシート状物の表面に平行的に配置されやすいこと
が原因して砥粒の運動が転動よりもすベリ運動が支配的
になりやすく、引掻き傷の発生につながるばかりでなく
、使用によるシート状物の厚み変化に伴なつて研摩精度
の変化を来たすという本質的な欠陥をもつているため研
摩精度を長時間にわたつて保つことができな．かつた。
そこで従来の欠点を改良するために、繊維絡合不織布に
高分子物質を充填して得た多孔質構造のシート材料を圧
縮成型して見掛比重０．４以上、ＪＩＳ硬度６０度以上
に硬くして研摩材に使用することを特開昭４９−９７屹
号公報および特開昭４９−ー６００８７号公報に提案し
た。しかし、この研摩材を研摩皿へ装置してラッピング
あるいはポリシングを行うと、耐用時間を延ばす効果は
得られたが、ある程度使用すると１周辺ダレョ、１面ダ
レョを生じ、正確な形状および寸法を維持することが難
かしい。〔発明が解決しようとする問題点〕 従来のパット材料は研摩面、仕上面の精度が高く、強力
な研摩能力を有し、優れた形態安定性の三要素を満足さ
せたパットが得られていないため、近年目ざましい発展
をとげている高精度、高能率研摩の機械的設備および研
摩砥粒の高性能化に対し、十分な機械設備の活用が計れ
ないのが現１状である。

そうした問題点を解決するために、高精度、高能率研摩
機械設備に装着し、強力な研摩能力を長時間にわたつて
安定に保持し、精度の高い研摩面および仕上面が得られ
るラッピング用、ポリシング用のパットを提供するにあ
る。

特に短時間の研摩で高精度の平行度、平坦度並ひに鏡面
仕上けができるパットにある。〔問題点を解決するため
の手段〕 本発明は二次元または三次元に絡合した不織布″の空隙
部に、気泡断面層が２〜２００μｄの微細な連通気泡か
らなる耐摩耗性に優れた高分子エラストマーを充填させ
た複合多孔質シートを、接着剤層を介して複数枚積層し
、複合多孔質シートの厚み面と接着層面が交互に配置さ
れた集合体とし、該集合体の厚み面をパットの表面にな
るように構成したラッピング用並びにポリシング用パッ
トである。

更に、集合体パットの見掛比重が０．２〜１．へパット
表面に露出している複合多孔質シート厚み面と接着剤層
面の配置比率は接着剤層面が１０％以下とし、積層方法
は水平、垂直または渦巻状とし、水平または垂直積層時
の積上げ積層角度はパット表面の中心線に対し平行から
４５度までとし、パット表面がフラット面または直線状
、放射状、格子状、菱形状、亀甲状等の溝を設けた表面
としたラッピング用並びにポリシング用パットである。

次に本発明パットを詳細に説明する。第１図はパットの
基本構成単位である複合多孔質シートの縦断面を拡大し
た模写図で、１Ａ１１Ｂは二次元または三次元に絡合し
た繊維材料、２は絡合繊維材料の空隙部に充填された高
分子エラストマー、３は高分子エラストマー中の微細な
連通気泡、Ａ面は複合多孔質シートの表面、Ｂ面は複合
多孔質シートの裏面、Ｃ面は複合多孔質シートの縦方向
の断面、すなわち縦方向厚み面、Ｄ面は複合多孔質シー
トの横方向の断面、すなわち横方向厚み面である。第２
図は複合多孔質シートから特定寸法に裁断する裁断図で
、４は複合多孔質シートの表面、５は複合多孔質シート
の縦方向厚み面、６は複合多孔質シートの横方向厚み面
、７は特定寸法に裁断し、Ａｌ，Ｂｌ，Ｃｌ，Ｄｌ面を
もつ裁断シート片、８は７と同様に特定寸法に裁断し、
Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２面をもつ裁断シート片、ｎは同
様に特定寸法に裁断し、ＡＪｌ，Ｂｎ，Ｃｎ，Ｄｎ面を
もつ裁断シート片である。第３図はパットの構成図で、
７，８・・・・・・、ｎは裁断シート片であり、その裁
断シート片のＡ面−Ｂ面またはＡ面−Ａ面−Ｂ面−Ｂ面
を接着層９を介して接着して得たパットである。第４図
はパットの使用例を示すもので、平面研削機の下定盤上
に、シートの厚み面が表面になるように構成したパット
を貼付けた模型図であり、１０は平面研削機の下定盤、
１１は本発明のパット、１２は回転軸、１３は被研摩加
工物である。本発明のパットを構成する複合多孔質シー
トは、天然繊維、レーヨンなどの再生繊維、ナイロン、
ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアクリル系などの
合成繊維、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレンな
どを利用繊維成分とし、それと他の成分との複合紡紡糸
あるいは混合紡糸して得た多成分繊維の少なくとも１種
類を選んで、フィラメント状またはステーブル状の繊維
で二次元または三次元絡合の不織布を作り、その不織布
には耐摩耗性に優れたゴム弾性を有する高分子エラスト
マー、例えばポリマーグリコールと有機ジイソシアネー
トと活性水素原子２個有する低分子化合物とを反応させ
て得られたポリウレタンエラストマー、ニトリル系、ク
ロロプレン系等の合成ゴムエラストマー、天然ゴムエラ
ストマー、ポリアクリル酸エステル等のアクリル系エラ
ストマー等から選ばれた少なくとも１種の高分子エラス
トマーの溶液または分散液、更に必要に応じて活性剤、
発泡剤、充填剤、各種安定剤等を添加して得た組成液な
どから選ばれた高分子エラストマー液を含浸し、湿式凝
固法または乾式凝固法で凝固し、必要により水洗、溶剤
処理、乾燥・熱処理等を行つて得た多孔質シートである
。

好ましい複合多孔質シートは多成分繊維を溶剤処理して
得た特殊形態の繊維にした特殊繊維で構成された絡合不
織布に微細な連続貫通通気孔に凝固したポリウレタンエ
ラストマーを主体とする重合体が含有してなる多孔質シ
ートであつて、気孔の断面積がラッピング用パットのシ
ートでは２０〜２００ｐｄ１ポリシング用パットのシー
トでは１０〜１００ｐｄのものが望ましい。また、重合
体中の気孔形状は特定なものてある必要はないが、繊維
絡合不織布の空隙部に含有する重合体は可能な限り均質
に充填され、連続貫通気孔がむらなく配分されているこ
とが最も望ましい。更に、複合多孔質シートの構成に占
める繊維と高分子エラストマーの割合は繊維１０〜８０
％、高分子エラストマー９０〜２０％、好ましくは繊維
３５〜６０％、高分子エラストマー６５〜４０％であり
、複合多孔質シートの比重が０．２〜１．０、好ましく
は０．３〜０．．α厚みが０．５〜７Ｔｎ１好ましくは
１〜４ｖｎである。

次に、本発明のパットは、上記複合多孔質シートを特定
寸法に裁断した後、裁断シート片をシートの表面、裏面
を接着剤層を設けて交互に積み上げて積層し、シートの
厚み面と接着剤層面とが交互に配置されている集合体面
をパットの表面になるように構成したものである。例え
ば複合多孔質シートを第２図に示した如く、Ａ面よソー
定寸法に裁断してｎ枚の裁断シート片を作り、第３図に
示した如く、シートの表面Ａと裏面Ｂを接着剤を介して
Ａ１―伐−Ａ２？Ｂ２−Ａ３？２・・・・・・顛？Ｂｎ
と積層し、シートの厚みの面ＣあるいはＤがパット゛の
表面とすることによつて得られる。裁断シート片を積層
して得たパットは、例えば四角形パットとして得られる
が、それを平面研削機の定盤に設置するには第５図の如
くパットを裁断して使用する。しかしパットの形状は研
削または研摩の目的・に応じて円筒形、円板形、円錐形
、多角形等のさまざまな形状とすることができる。また
裁断シート片を積層するのに使用する接着剤は耐水性、
耐熱水性、耐酸性、耐アルカリ性に優れ、経時変化の少
ない合成ゴム、ウレタン系、クロロプレン）系、ニトリ
ルゴム系等の溶剤型接着剤、酢酸ビニル樹脂、ポリエチ
レン、アクリル樹脂、ブチラール樹脂等の熱溶融型接着
剤またはエマルジョン型接着剤が用いられるが、特にウ
レタン系あるいはクロロプレン系接着剤はイソシアネー
ト化合物と併用することによつて、貼り合わせた後の硬
化過程て強い接着強度と耐水性、耐熱性の高い良好なも
のが得られる。また被研削物によつては接着剤に発泡剤
を添加しして接着剤層をスポンジ化する。または気泡で
泡立てた接着剤で接着剤層をスポンジ化することによつ
て柔軟なパットを作ることができる。複合多孔質シート
からパットを作る方法を例示する。

例えば、厚さ１０ｍ１直径３００ｗｎの円板状パットを
作成する場合、厚さ２ｗｎの複合多孔質シートから幅１
０Ｗｒ！ｎ１長さ３００ｗ０ｎの裁断シート片を１５厳
作り、それをシートの表面と裏面を接着剤て貼り合わせ
、厚さ１『、長さ３０ｈ１幅約３０ｈの立方体を作り、
これを直径３００７ｎＩｎの円板状に打抜裁断すること
によつて作る方法。上記の厚さ２Ｔｎの複合多孔質シー
トから幅１０ｍ！ｎの長尺テープ状に裁断した後、うず
まき状に巻いて幅１０Ｔ！Ｒｍｌ直径３００ＷＡの円板
状に接着成形する方法等がある。パットの硬度は使用す
る複合多孔質シートの硬度で決定されるが、更にパット
の硬度を高める場合には圧縮により複合多孔質シートの
比重を高めることによつて可能となる。

またはパットにした後に圧縮して比重を高めることもよ
い。一般には加熱成型法で５〜９０％の圧縮率にする。
圧縮で硬度を高めたパットは、特に形態安定性に優れ、
研摩仕上面の欠点である１面ダレョや０周辺ダレョの発
生のしにくいパットが得られる。本発明のパットの表面
はフラット面の外に、更に幅０．５〜５醜、深さ０．５
〜１０７Ｔ＄ｔの溝を１〜１００順間隔で直線状、放射
状、格子状、斐形状、亀甲状等の形状で．設けることも
好ましい。この溝は研摩中の砥粒の発熱防止や、砥粒の
均一分散性を高め、研削粉の外部誘導に効果的な作用を
与えて、最終的には研削能率の向上と研摩仕上面の精度
向上に寄与するものである。更にパットの硬度が大きい
場合には！溝の効果は極めて有効に働く。本発明で得ら
れたパットは、例えば平面研削機に使用する場合パット
を研削機の下定盤に貼付けてパットの水平表面を被研摩
物に接触させて研摩する。

またバフ研摩機では、水平回転軸に取付け・られた円筒
状、円板状パットの円周部を、被研摩物に接触させて研
摩するものである。その外、研摩機の構造種類によりパ
ットの形状、被研摩物との接触面は異なつてくるが、何
れの形式に於ても被研摩物に接する本発明パットの表面
は、複合多孔質シートの厚み面と、接着剤層面とが交互
に配置されている集合体面を成していることを特徴とす
るものである。以下、本発明を実施例で具体的に実施態
様を説明する。実施例１関×５１？のナイロン繊維から
なるランダムウェブにニードルパンチを行い、得られた
不織布へｌポリウレタン２０％ジメチルホルムアミド（
ＤＭＦ）溶液を含浸し、凝固させて断面積２０〜４０Ｐ
イの微細な連続貫通気孔をもつポリエステル系ウレタン
エラストマーを充填させ、繊維対ポリウレタンの比を５
０／５０とした見掛け比重０．屯厚み２．０ＴｒＩｎ１
幅９２０瓢の長尺複合多孔質シートを作つた。

このシートを幅３−×長さ９０ｈ×厚み２顛の一定寸法
のシートに４５０枚裁断し、裁断片の表面、裏面へウレ
タン系接着剤（商品名セメダイン７００，１（社）部に
硬化剤としてデスモジユールＬを１０部混合したもの）
を２００ｙ／イになるよう塗布し、乾燥したのち、裁断
片を８０℃×３分の熱活性処理を行つた後、シートの厚
み方向に積層し、幅９００Ｔｗｔ×長さ９０−×厚さ３
ｈの積層体を作つた。

この積層体の接着を強化するため、更に８０℃のブレス
機で２紛ブレスを行つたのち、直径９００順×厚さ３０
順の円板になるよう旋盤て切削加工を行い、厚みを３等
分になるようにスライスし、直径９０『×厚さ１０醜の
ラッピング用パットを作成した。このパットの表面、裏
面は、何れも複合多孔質シートの厚み面２Ｗｒ！ｎと接
着剤層とが交互に配置されている集合体面が得られ、こ
の一面を高速平面研削機の下定盤に貼合せるためクロロ
プレン系接着剤（商品名セメダイン５７５）を、パット
の一面と、研削機の下定盤の両者に２５０ｙ／ｄ塗布し
、乾燥してから圧着を行つて研削機に取付けた。斯かる
高速平面研削機にて、カメラ裏蓋部、フィルム背当板（
アルミニウム板にて小穴を多数設けたもの）のラッピン
グ加工を行つたところ、従来のスポンジ状ウレタンパッ
トが２〜４時間の研削寿命に対し本パットは２週間の研
摩寿命に耐え、１サイクルの研摩時間も前者が４０〜４
紛要するのに対し、本パットは２０〜２紛に短縮可能と
なり、本パットのもつ優れた研削能力と、高度の耐摩耗
性が発揮されて、パットの切替減少と加工性向上に著し
い成果を挙げた。

またこのラッピング加工によりフィルム背当板の表面粗
さが６μｍから１．１μｍに減少した。

このラッピング加工により後で行なう鏡面仕上加工に要
する時間が著しく短縮された。比較例 上記複合多孔質シートを一辺が９０ｈの正四角形のシー
トを５枚裁断し、シートの表面、裏面へウレタン系接着
剤を実施例１と同様の処方で調整して塗布し、積層して
接着し、更に８０℃の熱ブレス機で２紛ブレスしたのち
、直径９００Ｔ！ｎ×厚さ１０朗になるよう切削加工し
て得たラッピング用パットを作成した。

このパットは厚み方向にシートと接着剤層とが交互に配
置された集合体面が得られた。この一面を実施例１と同
じ高速平面研削機の下定盤に設置してカメラ裏蓋部、フ
ィルム背当板のラッピング加工を行つたところ、初期は
良好な研摩耐性であるが、シートが約１Ｗｒ！ｎ摩滅し
たあたりから研摩性にむらが生じ、そして接着剤層の部
分になると更に研摩性が低下し、次いで再び次のシート
の表面になつて良好な研摩性になるという研摩性に周期
性を有していた。その結果、表面の平滑性の精度を表面
粗さ約４．？ｍ以下にすることはできなかつた。更にパ
ットの約３分の１摩滅したあたりから１周辺ダレョを生
じ、徐々に砥粒による引掻き傷の発生が目立つようにな
つた。実施例２ナイロン６／ポリスチレンの５５／北混
合繊維からなるランダムウェブをニードルパンチして絡
合不織布とし、実施例１と同様ポリウレタン２０％ＤＭ
Ｆ溶液を含浸し、凝固させ、更に８０℃の熱トルエンに
浸漬してポリスチレンを溶解除去した結果、蓮根状繊維
の絡合不織布に、断面積２０〜４０μｄ微細な連続貫通
気孔をもつウレタン樹脂を充填した長尺の複合多孔質シ
ートを得た。このシートは繊維対ポリウレタンの比が３
５／６５０見掛け比重０．３６、厚み２Ｔｆ０ｎ１幅９
２０ｍであつた。

この複合多孔質シートを幅５ｗｎ１長さ３０ｒｒ１の長
尺テープに裁断し、これを１１本集めて３３０ｒｒ１長
さのテープとし、表面、裏面にクロロプレン系接着剤（
商品名サンダインＮＯ．２２ｌ−Ｂ）を２００ｙ／ボ塗
布し、乾燥したテープを、８０℃×２分の熱活性処理を
施し乍ら渦巻状に巻き込み、厚み５Ｔｆ０ｎ１直径９０
０Ｔｎ１水平面硬度５５（ＪＩＳシヨアーＡ型）の円板
を作つた。この円板を更に熱ブレス機に水平に置き、表
面温度１９０℃に加熱した上下定盤にて圧力１００ｋｇ
／Ｃｌｔで５０％圧縮するよう加熱圧縮を行い、厚み２
．５ｗｎ１直径９０―水平面硬度９０の硬質円板状パッ
トを得た。圧縮円板パットの片面には、幅１Ｔ１ｒｆｎ
１深さ０．５顛、ピッチ間隔４ｗｎの格子状浅溝をつけ
た。

このようにして得られたパットを、実施例１と同様高速
平面研削機の下定盤にクロロプレン系接着剤（商品名ポ
リシングパツトアドヘング）ＰＯｌｉｓｈｉｎｇｐａｄ
Ａｄｈｅｓｉｎｅにて圧着し、シリコン単結晶ウェハー
のラッピング加工を行つた。その結果、従来の金属製ラ
ッピングパットに比し研削時間の３０％短縮と鏡面ウェ
ハーの加工変質層厚みを１１２に薄くすることに成功し
、ラッピング後に行はれるラッピング加工時間の短縮に
も寄与して、ウェハーの品質向上並びに加工性向上に顕
著な効果を認めた。なおこのラッピング加工により、ウ
ェハーの表面粗さを４．５ｐｍから０．６ｐｍに減少さ
せることができた。〔発明の効果〕 本発明のパットは複合多孔質シートの厚み面と接着剤層
面とが交互に配置された集合体面がパットの表面になつ
ているため、砥粒保持性が均一で砥粒の１目詰りョがな
く、しかも厚み方向に対する形状が表面の形状と同一構
造であるため、パットの厚み変化に伴う砥粒保持性の変
化がほとんどなく、しかも長時間の使用においても１周
辺ダレ／面ダレョを生じず、その結果、砥粒による引掻
き傷の発生率を大幅に減少させ、かつ高速研摩機械設備
にも装置できるため加工時間の短縮、並びに長時間の研
摩にも耐え、仕上加工面の精度の向上にも寄与が大きい
ものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパットの基本構成単位である複合多孔
質シートの縦断面を拡大した模写図、第２図は複合多孔
質シートから特定寸法に裁断する裁断面、第３図は裁断
シート片を接着した場合のパットの構成図、第４図はパ
ットの使用例を示した説明図であり、そして第５図は積
上積層の説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 二次元または三次元に絡合した不織布の空隙部に、
   気泡断面積が２〜２００μｍ＾２の微細な連続貫通気泡
   からなる耐摩耗性に優れた高分子エラストマーを充填さ
   せた複合多孔質シートを、接着剤層を介して複数枚積層
   し、複合多孔質シートの厚み面と接着剤層面とが交互に
   配置された集合体面とし、該集合体の厚み面をパットの
   表面になるように構成したことを特徴としたラッピング
   用並びにポリシング用パット。 ２ 集合体パットの見掛比重が０．２〜１．０、パット
   表面に露出している複合多孔質シート厚み面と接着剤層
   面配置比率は接着剤層面が１０％以下とし、積層方法は
   水平、垂直または渦巻状とし、水平または垂直積層時の
   積上げ積層角度はパット表面の中心線に対し平行から４
   ５度までとし、パット表面がフラット面または直線状、
   放射状、格子状、菱形状、亀甲状等の溝を設けた表面と
   した特許請求の範囲第１項記載のラッピング用並びにポ
   リシング用パット。