KR20100113578A

KR20100113578A - 얇은 날 숫돌

Info

Publication number: KR20100113578A
Application number: KR1020107018322A
Authority: KR
Inventors: 유스케 스즈키; 쇼조 오테라
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2008-02-25
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2010-10-21
Also published as: JP4400677B2; KR101151051B1; JP2009196056A; CN101945733B; CN101945733A; WO2009107272A1

Abstract

수명이 길고, 양호한 절단 성능을 장기간 유지할 수 있는 얇은 날 숫돌을 제공한다.
숫돌 입자(2)가 Ni로 이루어지는 금속 결합재(3) 중에 분산 배치되고, 금속 결합재(3)의 표면에, 금속 결합재로부터의 숫돌 입자의 돌출량을 넘지 않는 두께의 Cu 도금층(4)이 형성되어 있다. 연질의 Cu 도금층(4)이 숫돌 입자(2)가 피가공물에 닿았을 때의 완충층으로서 작용하여, 피가공물에의 데미지를 저감할 수 있어, 피가공물의 칩핑을 억제할 수 있는 동시에, Cu 도금층(4)은 내마모성이 뛰어나므로, Cu 도금층을 마련한 양 측면의 마모 속도를 저감할 수 있어 장수명화할 수 있다.

Description

얇은 날 숫돌{SHARP-EDGE GRINDING WHEEL}

본 발명은, 세라믹스나 단결정 재료 등의 피가공물을 절단 가공하는데 적합한 얇은 날 숫돌에 관한 것이다.

종래, 실리콘, GaAs, 페라이트 등의 피가공물을 고정밀도로 절삭 가공하는 얇은 날 숫돌(다이싱 블레이드)로서, 박판(薄板) 링상의 전기주조 얇은 날 숫돌이 알려져 있다. 이 전기주조 얇은 날 숫돌은, 다이아몬드나 cBN 등의 숫돌 입자를 금속 결합재 중에 분산 배치한 것으로서, 그 두께는 수십㎛~수백㎛정도의 박판 링상으로 형성되어 있다. 얇은 날 숫돌은, 그 내주측 영역을 숫돌축으로 유지하고, 숫돌축을 회전시킴으로써, 외주측 영역에서 피가공물의 절단 가공이나 홈 넣기 가공을 행할 수 있다.

최근의 전자부품의 소형화나 수율 향상 등의 이유로, 전기주조 얇은 날 숫돌에도 한층 더한 얇은 날화가 요망되고 있어, 금속 결합재로서 Ni 등의 기계적 강도가 높은 금속 재료를 사용함으로써, 두께가 50㎛이하인 극박(極薄) 전기주조 숫돌도 제공되고 있다. 그러나 금속 결합재에 의한 숫돌 입자의 유지력이 커지면, 숫돌 입자에 의한 피가공물에의 데미지가 커지기 때문에, 절단 가공시에 칩핑이라 불리우는 피가공물의 깨어짐, 빠짐을 증대시킨다는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 특허문헌 1에는, Ni, Co 또는 이들의 합금으로 이루어지는 금속 결합재의 날끝 부분의 표면에, 이 금속 결합재로부터의 숫돌 입자의 돌출량을 넘지 않는 두께의 Sn 도금층을 형성한 전기주조 얇은 날 숫돌이 제안되어 있다. 이 경우에는, Sn 도금층이 금속 결합재의 표면을 덮음으로써, 슬라이딩성을 향상시키는 동시에, 금속 결합재보다 연질인 Sn 도금층이 완충층을 구성하여, 피가공물에의 데미지를 저감해 칩핑을 억제할 수 있다고 되어 있다.

그러나 이 구조의 전기주조 얇은 날 숫돌을 사용하여, 전자 세라믹스나 단결정 재료 등의 고경도 취성(脆性) 재료를 절단 가공한 경우, Sn 도금층이 가공 초기에 크게 마모되어 버려, 장기간 안정적으로 칩핑 억제 효과를 유지할 수 없어, 실용적이지 않다는 문제가 있다. 그 모습을 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6의 (a)는 가공 전의 얇은 날 숫돌(10), (b)는 절단 가공 중의 얇은 날 숫돌(10)을 나타낸다. Ni로 이루어지는 금속 결합재(11)의 표면에, 숫돌 입자의 돌출량을 넘지 않는 두께의 Sn 도금층(12)이 형성되어 있다. 또한 도 6에서는 숫돌 입자를 생략하였다. 피가공물(13)을 절삭함으로써 얇은 날 숫돌(10)의 외주부가 마모되는데, 반지름 방향의 마모보다도 두께 방향의 마모, 특히 Sn 도금층(12)을 마련한 양 측면의 마모가 커서, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 단시간에 금속 결합재(11)가 양 측면에 나타나 버린다. 이것으로는 Sn 도금층(12)에 의한 완충 효과가 없어져, 양호한 절단 성능(칩핑 억제)이나 가공 정밀도를 유지할 수 없다. 그 때문에, Sn 도금층으로 피복한 얇은 날 숫돌(10)의 수명은 매우 짧다는 결점이 있었다. 또한 전기주조 얇은 날 숫돌을 절삭 가공에 사용할 경우, 숫돌 입자의 돌출량을 조정하여, 가공 품질을 안정시키기 위해, 사전에 드레싱이라 불리우는 날 세우기 작업을 숫돌 날끝 부분에 대하여 행한다. 이 날 세우기 작업은, 예를 들면 숫돌 날끝 부분으로 숫돌 입자를 단단하게 한 드레스 보드를 컷팅함으로써 행한다. 이 드레스 보드를 컷팅함으로써, 숫돌 날끝 부분에서 숫돌 입자간의 금속 결합재가 깎여버려 칩 포켓이 형성된다. 그러나 이 날 세우기 작업에 있어서, Sn 도금층은 간단히 마모되어 버리기 때문에, 실제의 절삭 가공시에는 Sn 도금층이 거의 남아있지 않아, Sn 도금층에 의한 완충 효과를 충분히 발휘할 수 없다는 결점이 있었다.

특허문헌 1에서는, Sn 도금층의 두께를 예를 들면 10~15㎛로 하고 있는데, 이와 같은 두꺼운 Sn 도금층을 형성하면, 숫돌 입자의 입자지름을 그 이상으로 크게 할 필요가 있기 때문에, 숫돌 입자지름의 증대에 의한 칩핑의 증대나 가공 품질의 저하, 또한 가공 폭의 증대를 초래한다는 문제가 있다.

일본국 공개특허공보 2002-66935호

그리하여, 본 발명의 바람직한 실시형태의 목적은, 수명이 길고, 양호한 절단 성능을 장기간 유지할 수 있는 얇은 날 숫돌을 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 숫돌 입자를 Ni 또는 Ni를 주체로 하는 합금으로 이루어지는 금속 결합재 중에 분산 배치하여 이루어지는 얇은 날 숫돌에 있어서, 상기 금속 결합재의 표면에, 상기 금속 결합재로부터의 숫돌 입자의 돌출량을 넘지 않는 두께의 Cu 도금층 또는 Cu를 주체로 하는 합금 도금층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 얇은 날 숫돌이다.

본 발명에 따른 얇은 날 숫돌로 피가공물을 절삭하면, Ni보다 연질인 Cu 도금층에 의한 완충 효과에 의해, 피가공물에의 데미지를 저감할 수 있어 칩핑을 억제할 수 있다. 게다가, Cu 도금층은 Sn 도금층에 비해 내마모성이 뛰어나기 때문에, Cu 도금층을 마련한 양 측면의 마모 속도를 저감할 수 있다. 내마모성을 나타내는 척도로서 모스 경도가 있는데, Sn의 모스 경도는 1.8, Cu의 모스 경도는 3.0, Ni의 모스 경도는 3.5이다. 이와 같이 Cu의 모스 경도는 Ni의 모스 경도에 가깝기 때문에, 절삭 가공에 수반하여 얇은 날 숫돌의 외주부가 마모되었을 때, 반지름 방향의 마모 속도와 두께 방향의 마모 속도의 밸런스를 맞출 수 있다. 그 때문에, 얇은 날 숫돌이 마모되어도 양 측면이 극단적으로 마모되지 않고 초기의 절단 성능(칩핑의 억제)과 동일한 성능을 유지할 수 있어, 장수명의 얇은 날 숫돌을 실현할 수 있다. 또한 실제의 절삭 가공에 앞서 행해지는 날 세우기 작업에 있어서, Cu 도금층은 간단히 마모되지 않으므로, 절삭 가공시에 Cu 도금층에 의한 완충 효과를 충분히 발휘할 수 있다. 또한 Cu 도금층은 Ni 금속 결합재와의 밀착성이 높으므로, 절삭 가공 중에 Cu 도금층이 Ni 금속 결합재로부터 박리되지 않는다.

Cu 도금층 또는 Cu를 주체로 하는 합금 도금층의 두께는 1~10㎛가 바람직하다. 상술과 같이 Cu 도금층이 간단히 마멸되지 않으므로, 그 두께가 10㎛이하의 박막이어도 충분한 완충 효과를 발휘할 수 있다. 즉, 숫돌 입자의 입자지름을 그만큼 작게 할 수 있어, 고정밀도의 절삭 가공을 행할 수 있다. Cu 도금층 또는 Cu를 주체로 하는 합금 도금층의 두께는, 숫돌 입자의 입자지름에 따라 설정되는데, 숫돌 입자의 입자지름이 5~10㎛인 경우, 1~10㎛, 바람직하게는 1~5㎛가 좋다.

얇은 날 숫돌로서는 전착(電着) 얇은 날 숫돌이나 전기주조 얇은 날 숫돌을 사용할 수 있다. 예를 들면 전착 얇은 날 숫돌의 경우에는, 스테인리스 등의 대금(臺金)을 캐소드로 하고, 그 위에 전착법에 의해 Ni 또는 Ni를 주체로 하는 합금으로 이루어지는 금속 결합재를 형성함으로써, 얇은 날 숫돌을 작성할 수 있다. 또한 전기주조 얇은 날 숫돌의 경우에는, 캐소드로부터 금속 결합재를 박리함으로써, 매우 얇은 날 숫돌도 작성할 수 있다.

Cu를 주체로 하는 합금 도금층이란, 적어도 Cu를 50중량%이상 포함하는 합금을 말한다. 그와 같은 합금 도금층은, 그 영률(Young's modulus)이 금속 결합재를 구성하는 금속의 영률보다 작으면서, BS6430-13:1986, EN101:1991에 기재된 모스 경도 평가방법에 의한 모스 경도가 2.5보다 큰 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 모스 경도가 2.5 이하(예를 들면 Au, Sn 등)인 경우에는, 내마모성이 낮기 때문에 빨리 마모되어 버려, 당초의 절단 성능을 유지할 수 없기 때문이다.

금속 결합재를 구성하는 금속으로서는, Ni 외에, 주체가 되는 Ni와 다른 금속(예를 들면 Co 등)의 합금이어도 된다. 여기서, Ni를 주체로 하는 합금이란, 적어도 Ni를 50중량%이상 포함하는 합금을 말한다. Ni와 동등한 기계적 강도 및 내마모성을 가지는 합금이면 된다. 본 발명의 얇은 날 숫돌로 절삭할 수 있는 피가공물로서는, 실리콘이나 GaAs, 페라이트 등의 이외에, PZT 등의 압전 세라믹스, 수정, LiTaO₃ 단결정, 유전체 등의 고경도의 재료도 포함한다.

본 발명에 따른 얇은 날 숫돌에 의하면, Ni 또는 Ni를 주체로 하는 합금으로 이루어지는 금속 결합재의 표면에 Cu 도금층 또는 Cu를 주체로 하는 합금 도금층을 형성했으므로, Ni보다 연질인 Cu 도금층이 숫돌 입자가 피가공물에 닿았을 때의 완충층으로서 작용하여, 피가공물에의 데미지를 저감할 수 있어 칩핑을 억제할 수 있다. 또한 Cu 도금층은 내마모성이 뛰어나므로, Cu 도금층을 마련한 양 측면의 마모 속도를 저감할 수 있다. 그 때문에, 절삭 가공에 수반하여 얇은 날 숫돌의 외주부가 마모되었을 때, 반지름 방향의 마모 속도와 두께 방향의 마모 속도의 밸런스를 맞출 수 있어, 초기의 절단 성능과 동일한 성능을 유지할 수 있다. 그 결과, 장수명의 얇은 날 숫돌을 실현할 수 있다. 또한 Cu 도금층이 간단히 마모되지 않으므로, 그 두께가 얇아도 충분한 완충 효과를 발휘할 수 있는 동시에, 숫돌 입자의 입자지름을 그만큼 작게 할 수 있어, 고정밀도의 절삭 가공을 행할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 얇은 날 숫돌의 제1실시형태의 정면도 및 A-A선 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 얇은 날 숫돌의 제조 단계를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 얇은 날 숫돌의 가공 전과 가공 도중의 측면도이다.
도 4는 각종 얇은 날 숫돌의 칩핑 결과를 나타내는 비교도이다.
도 5는 Sn 3층 숫돌과 Cu 3층 숫돌의 칩핑 억제 효과의 지속성을 평가한 도면이다.
도 6은 종래의 얇은 날 숫돌의 가공 전과 가공 도중의 측면도이다.

이하에, 본 발명의 바람직한 실시의 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 얇은 날 숫돌의 제1실시형태를 나타내고, (a)는 얇은 날 숫돌의 정면도, (b)는 A-A선 확대 단면도이다. 본 실시형태의 얇은 날 숫돌(1)은 박판 링상의 전기주조 얇은 날 숫돌이고, 다이아몬드나 cBN 등의 숫돌 입자(2)를 금속 결합재(3) 중에 분산 배치하여 이루어지는 것이며, 그 두께는 수십㎛~수백㎛정도, 바람직하게는 50㎛이하로 설정되어 있다. 금속 결합재(3)는 Ni 도금층 또는 Ni를 주체로 하는 합금 도금층으로 이루어진다. Ni 합금으로서는, 예를 들면 Ni-Co 합금, Ni-W 합금, Ni-B 합금 등이 있다.

금속 결합재(3)의 표면에는, 금속 결합재(3)로부터의 숫돌 입자(2)의 돌출량을 넘지 않는 두께의 Cu 도금층(4)이 형성되어 있다. Cu 도금층(4)의 두께는, 숫돌 입자(2)의 돌출량을 넘지 않으면 되는데, 숫돌 입자(2)의 입자지름이 5~10㎛인 경우, 1~10㎛정도, 바람직하게는 1~5㎛정도가 좋고, 평균 숫돌 입자지름의 15%~100%가 바람직하다. 또한 도 1의 (b)에서는, 표층부의 모든 숫돌 입자(2)가 Cu 도금층(4)으로부터 표면에 돌출되어 있는 예를 나타내었는데, 일부의 숫돌 입자(2)는 Cu 도금층(4) 내에 매몰되어 있어도 된다.

Cu 도금층(4)을 대신하여 Cu를 주체로 하는 합금 도금층을 사용해도 된다. 합금 도금층으로서는, 예를 들면 CuZn, CuZnSn, CuSn 등이 있는데, 그 영률이 금속 결합재(3)를 구성하는 Ni의 영률(210GPa)보다 작으면서, 모스 경도(BS6430-13:1986, EN101:1991에 기재된 모스 경도 평가방법에 의한 모스 경도) 2.5보다 큰 재질인 것이 바람직하다. Cu 도금층(4)은, 적어도 얇은 날 숫돌(1)의 날끝 부분(1a)에 형성되는데, 날끝 부분(1a) 뿐 아니라 얇은 날 숫돌(1)의 전체에 걸쳐 Cu 도금층(4)을 형성해도 된다.

다음으로, 상기 구성으로 이루어지는 얇은 날 숫돌(1)의 제조방법의 일례를 도 2를 참조하여 설명한다.

우선, 다이아몬드 등의 숫돌 입자(2)를 분산시킨 Ni를 포함하는 전해 도금액을 준비하고, 이 도금액 중에 스테인리스 등의 기판과 양극판을 대향하여 배치하고, 기판을 음극에 접속한다. 음극과 양극간에 통전하면, 기판상에 Ni 합금 도금층이 석출하여, 숫돌 입자(2)가 균일하게 분산된 금속 결합재(3)가 형성된다. 금속 결합재(3)가 수십㎛~수백㎛가 된 시점에서 도금을 종료하고, 이 금속 결합재(3)를 형성한 기판을 도금액으로부터 꺼내어 기판으로부터 금속 결합재(3)를 박리한다. 박리한 금속 결합재(3)를 링상으로 성형하여 도 2의 (a)에 나타내는 단층 숫돌(1A)을 얻는다.

다음으로, 단층 숫돌(1A)의 금속 결합재(3)의 표면을 에칭 등에 의해 제거하고, 도 2의 (b)와 같이 숫돌 입자(2)의 돌출량을 크게 한 단층 숫돌(1B)을 얻는다.

다음으로, 단층 숫돌(1B)을 Cu 이온을 포함하는 도금액에 침지하고, 단층 숫돌(1B)을 음극으로 하여, 이 음극에 대향하여 양극판을 배치하고, 음극과 양극간에 통전하면, Cu가 단층 숫돌(1B)상에 석출하여 Cu 도금층(4)이 형성된다. Cu 도금은 비도전성의 숫돌 입자(2)상에는 석출하지 않고, 금속 결합재(3)상에만 석출한다. 이렇게 하여, 도 2의 (c)에 나타내는 얇은 날 숫돌(1)이 얻어진다. 또한 실제의 절삭 가공에 앞서, 얇은 날 숫돌(1)의 날끝 부분을 드레싱함으로써 날 세우기를 행하는 것이 좋다.

Cu 도금층(4)의 영률(120GPa)은 Ni로 이루어지는 금속 결합재(3)의 영률(210GPa)보다 낮다. 즉, Cu 도금층(4)은 금속 결합재(3)보다 연질이므로, 숫돌 입자(2)가 피가공물에 충돌했을 때에 완충 효과를 발휘하여, 피가공물에의 데미지를 저감할 수 있어, 칩핑을 억제할 수 있다. 한편, 내마모성의 척도가 되는 모스 경도는, Cu가 3.0, Ni가 3.5이고, Cu의 모스 경도는 Ni의 모스 경도에 가깝기 때문에, 절삭 가공에 수반하여 얇은 날 숫돌의 외주부가 마모되었을 때, 반지름 방향의 마모 속도와 두께 방향의 마모 속도의 밸런스를 맞출 수 있다. 숫돌 입자(2)의 중간부는 연질인 Cu 도금층(4)으로 유지되는데, 숫돌 입자(2)의 바닥부는 경질의 금속 결합재(3)로 유지되어 있으므로, 숫돌 입자(2)가 간단히 탈락하는 것을 방지할 수 있다.

도 3에 본 실시형태에서의 얇은 날 숫돌(1)의 초기 상태(a)와 몇 회의 절단 가공을 실시한 후의 상태(b)를 나타낸다. 또한 도 3에서는 숫돌 입자를 생략하였다. 피가공물(5)을 절삭함으로써 얇은 날 숫돌(1)의 외주부가 마모되는데, Cu와 Ni는 모스 경도가 비슷하므로, 금속 결합재(3)의 외주부가 원호(圓弧)상으로 마모되는 동시에, Cu 도금층(4)의 선단부도 마모되어, 이 형태를 유지하면서 마모가 진행된다. 특히, 얇은 날 숫돌(1)의 외주부의 양 측면의 경도가 칩핑의 발생에 크게 영향을 미치는데, 본 실시형태에서의 얇은 날 숫돌(1)의 경우에는, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이 얇은 날 숫돌(1)의 외주부의 양 측면에 Cu 도금층(4)을 남기면서 마모되어 가므로, Cu 도금층(4)에 의한 완충 효과를 유지할 수 있어, 양호한 절단 성능(칩핑 억제)이나 가공 정밀도를 유지할 수 있다. 그 때문에, 얇은 날 숫돌(1)의 수명이 길어진다.

<실시예>

여기서, 다음 4종류의 얇은 날 숫돌을 사용하여 단결정 재료(LiTaO₃)를 가공했을 때의 칩핑량과 숫돌 외측층의 마모 상태를 비교한다. 얇은 날 숫돌(1)은, 숫돌 입자를 분산시킨 Ni의 금속 결합재만으로 이루어지는 단층 숫돌, 얇은 날 숫돌(2)은 숫돌 입자를 분산시킨 Ni의 금속 결합재 위에 Sn 도금층을 형성한 3층 숫돌(특허문헌 1에 기재된 것), 얇은 날 숫돌(3)은 숫돌 입자를 분산시킨 Ni의 금속 결합재 위에 Cu 도금층을 형성한 3층 숫돌(본 발명품), 얇은 날 숫돌(4)은 숫돌 입자를 분산시킨 Ni의 금속 결합재 위에 Au 도금층을 형성한 3층 숫돌(비교예)이다.

(1)Ni 전기주조 단층 숫돌(종래 기술품)

금속 결합재: Ni(모스 경도: 3.5, 영률: 210[GPa])

숫돌 입자지름: 5/10㎛

형상: 외경(外徑) 52×두께 0.04×내경 40[mm]

(2)Sn 3층 숫돌(선행 기술품)

금속 결합재: Ni

외측층 재질: Sn(모스 경도: 1.5, 영률: 55[GPa])

외측층 두께: 1.2㎛

(3)Cu 3층 숫돌(본 발명품)

금속 결합재: Ni

외측층 재질: Cu(모스 경도: 3.0, 영률: 120[GPa])

외측층 두께: 1.2㎛

(4)Au 3층 숫돌(비교예)

금속 결합재: Ni

외측층 재질: Au(모스 경도: 2.5, 영률: 78[GPa])

외측층 두께: 1.2㎛

가공 조건은 다음과 같다.

가공기: 다이서 DAD522(가부시키가이샤 디스코 제품)

주축 회전수: 30000rpm

피가공물: 단결정 재료(LiTaO₃)

워크 형상: 스트립(strip) 형상(20×80mm)

보냄 속도: 20mm/s

컷팅 개수: 5개

컷팅 길이: 20mm×5개 계 100mm

도 4는, 상술의 얇은 날 숫돌(1)~(4)로 가공했을 때의 칩핑 결과를 나타낸다. 이 도면은, 평판상의 피가공물을 절단했을 때의 절단면에 나타나는 칩핑의 크기를 나타낸 것으로, 각 절단면에서의 최대 칩핑을 집계하여, 그 최대값과 최소값과 평균값을 나타낸 것이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, Ni 단층 숫돌의 경우에는, Ni 금속 결합재의 경도가 높기 때문에 칩핑이 크다. Sn 3층 숫돌과 Au 3층 숫돌은, 외측층인 Sn 도금층, Au 도금층이 완충층으로서 작용해야 하지만, 내마모성이 낮아, 날 세우기 작업에 의해 Sn 도금층, Au 도금층이 거의 마모되어 버리기 때문에, 실제의 절단 가공에서의 칩핑 결과는 Ni 단층 숫돌의 경우와 거의 차이가 없다. 한편, Cu 3층 숫돌에서는, 날 세우기 작업에 의해 Cu 도금층이 마모되지 않으므로, 절단 가공에서의 칩핑 결과는 Ni 단층 숫돌, Sn 3층 숫돌 및 Au 3층 숫돌에 비해 대폭 저감되면서, 그 편차도 작아지고 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이 Cu 3층 숫돌은, 다른 숫돌에 비해 양호한 절단 성능을 가지는 것을 알 수 있다.

다음으로, Ni 단층 숫돌, Cu 3층 숫돌, Sn 3층 숫돌의 3종류의 얇은 날 숫돌을 사용하여 가공했을 때의 칩핑 억제 효과의 지속성을 평가하였다. 실험 조건은 이하와 같다.

(1)Ni 단층 숫돌

숫돌 입자지름: 5/10㎛

형상: 외경 52×두께 0.04×내경 40[mm]

(2)Cu 3층 숫돌

기재: Ni 단층 숫돌

에칭 처리

에칭액: 35% 염산:60% 질산:순수=1:1:3(vo1%) 혼합액

에칭액량: 400ml

에칭 두께: 1.7㎛

도금 처리

도금액: 황산동 도금액

전류: 0.2A

도금 시간: 340s

바스 온도: 25℃

Cu 도금 두께: 1.1㎛

(3)Sn 3층 숫돌

기재: Ni 단층 숫돌

에칭 처리: Cu 3층 숫돌과 동일 조건

도금 처리

도금액: 주석 도금 산성 바스

전류: 0.04A

도금 시간: 780s

바스 온도: 25℃

Sn 도금 두께: 1.1㎛

가공 조건은 다음과 같다.

가공기: DAD3350(가부시키가이샤 디스코 제품)

스핀들(spindle) 회전수: 30000rpm

가공 속도: 20mm/s

절삭 수류량: 1.0리터/min

가공 워크: PFLT 기판(X-Y 초전(焦電) 처리품) φ 100mm

가공 피치: 0.9mm

가공 개수: 100개

가공 매수: 2장

이상의 조건에서, (1)~(3)의 3종류의 숫돌로 각 2장의 PFLT 웨이퍼를 가공하여, 그때 발생한 이면 칩핑량을 도 5에 나타낸다. 도 5는, 숫돌의 토털(total) 가공 길이를 횡축으로 잡고, 종축에 그때의 Sn 3층 숫돌, Cu 3층 숫돌에서의 이면 칩핑량을, Ni 단층 숫돌로 가공했을 때의 칩핑량을 1로 했을 때의 비율로 나타낸 것이다. 도 5의 결과로부터, Sn 3층 숫돌에서는, 컷팅 길이 10000mm까지는, Ni 단층 숫돌에 비해 칩핑을 20%정도 저감하는 효과를 확인할 수 있는데, 13000mm(웨이퍼 1.5장분)를 넘는 컷팅 길이부터 칩핑 억제 효과가 작아지고, 컷팅 길이 15000mm(웨이퍼 2장분)를 넘는 영역에서는 Ni 단층 숫돌과 동등한 칩핑량에까지 악화한다. 그에 대하여, Cu 3층 숫돌에서는, 처음부터 끝까지 20~30%정도의 칩핑 억제 효과를 지속하고 있는 것을 알 수 있다.

이상과 같이, Sn 피막에서는 칩핑 억제 효과가 장기적으로 지속되지 않는 것에 비해, Cu 피막에서는 유지하고 있는 것이 확인되었다. 이번 가공 워크의 경우, 1장의 Cu 3층 숫돌을 사용하여 거의 150~200장의 웨이퍼의 절단이 가능하여, 숫돌의 장수명화를 달성할 수 있었다.

본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태에서는, 전기주조 얇은 날 숫돌을 예로서 설명했지만, 스테인리스 등의 대금에 전착에 의해 Ni 도금층을 마련하여 금속 결합재를 구성하고, 이 금속 결합재의 양 측면에 Cu 도금층을 형성한 것이어도 된다.

1: 얇은 날 숫돌
2: 숫돌 입자
3: 금속 결합재(Ni 도금층)
4: Cu 도금층
5: 피가공물

Claims

숫돌 입자를 Ni 또는 Ni를 주체로 하는 합금으로 이루어지는 금속 결합재 중에 분산 배치하여 이루어지는 얇은 날 숫돌에 있어서,
상기 금속 결합재의 표면에, 상기 금속 결합재로부터의 숫돌 입자의 돌출량을 넘지 않는 두께의 Cu 도금층 또는 Cu를 주체로 하는 합금 도금층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 얇은 날 숫돌.
제1항에 있어서,
상기 Cu 도금층 또는 Cu를 주체로 하는 합금 도금층의 두께는 1~10㎛인 것을 특징으로 하는 얇은 날 숫돌.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 얇은 날 숫돌은 전기주조 얇은 날 숫돌인 것을 특징으로 하는 얇은 날 숫돌.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 Cu 도금층 또는 Cu를 주체로 하는 합금 도금층은, 그 영률(Young's modulus)이 상기 금속 결합재를 구성하는 금속의 영률보다 작으면서, BS6430-13:1986, EN101:1991에 기재된 모스 경도 평가방법에 의한 모스 경도가 2.5보다 큰 재질인 것을 특징으로 하는 얇은 날 숫돌.