KR20170054994A

KR20170054994A - 전착 지석의 제조 방법

Info

Publication number: KR20170054994A
Application number: KR1020160145758A
Authority: KR
Inventors: 다츠야 세키; 소이치 가타야마
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2016-11-03
Publication date: 2017-05-18
Also published as: JP2017087353A; CN106944940A; TW201718182A

Abstract

본 발명은, 사파이어 기판과 같은 난절삭재를 가공하는 경우에도 적절한 자생발인을 일으킬 수 있는 전착 지석의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전착 지석(1)의 제조 방법으로서, 알루미늄을 포함하는 재료로 형성된 환형의 베이스(4)에, 다공성 구조의 도금층과 도금층에 분산된 지립으로 이루어진 지석부(36)를 형성하는 지석부 형성 공정과, 지석부에 중첩되는 베이스의 일부에 약액을 작용시켜, 베이스의 일부를 제거하는 베이스 제거 공정과, 지석부 형성 공정 전에, 도금층을 통과한 약액으로부터 베이스를 보호하기 위한 보호층(16)을 베이스의 표면에 형성하는 보호층 형성 공정을 포함한다.

Description

전착 지석의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING ELECTRODEPOSITION GRINDING WHEEL}

본 발명은, 도금층으로 지립을 고정한 지석부를 구비하는 전착 지석의 제조 방법에 관한 것이다.

LED 등으로 대표되는 광디바이스의 제조에는, 기계적·열적 특성 및 화학적 안정성이 우수한 사파이어 기판을 사용하는 경우가 많다. 광디바이스를 구성하는 각종 기능막이 형성된 사파이어 기판은, 예컨대, 전착에 의해 형성된 환형의 블레이드(전착 지석)로 절삭되고, 복수의 광디바이스로 분할된다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-87282호 공보

그런데, 전착에 의해 형성된 전술한 바와 같은 블레이드에서는, 니켈 등으로 이루어진 도금층에 의해 지립이 강하게 고정되어 있다. 그 때문에, 사파이어 기판과 같은 난절삭재를 절삭하면, 오래된 지립이 탈락되고 새로운 지립이 표출되는 소위 자생발인(自生發刃)이 쉽게 일어나지 않아, 블레이드의 가공 능력을 충분히 발휘할 수 없다고 하는 문제가 발생하고 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 사파이어 기판과 같은 난절삭재를 가공하는 경우에도 적절한 자생발인을 일으킬 수 있는 전착 지석의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전착 지석의 제조 방법으로서, 알루미늄을 포함하는 재료로 형성된 환형의 베이스에, 다공성 구조의 도금층과 이 도금층에 분산된 지립으로 이루어진 지석부를 형성하는 지석부 형성 공정과, 상기 지석부에 중첩되는 상기 베이스의 일부에 약액을 작용시켜, 상기 베이스의 일부를 제거하는 베이스 제거 공정과, 상기 지석부 형성 공정 전에, 상기 도금층을 통과한 상기 약액으로부터 상기 베이스를 보호하기 위한 보호층을 상기 베이스의 표면에 형성하는 보호층 형성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전착 지석의 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 지석부 형성 공정에서는, 상기 도금층을 다공성 구조로 하기 위한 첨가제와 상기 지립이 혼입된 니켈 도금욕(plating bath) 내에, 상기 베이스와 니켈 전극을 침지시켜, 상기 베이스를 음극, 상기 니켈 전극을 양극으로 하여 직류 전류를 흐르게 함으로써, 상기 보호층에 중첩되는 상기 지석부를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 베이스 제거 공정 후, 상기 보호층의 일부를 제거하여 상기 지석부의 상기 보호층으로 덮여 있던 영역을 노출시키는 보호층 제거 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 보호층 형성 공정에서는, 구리를 포함하는 재료로 상기 보호층을 형성하고, 상기 베이스 제거 공정에서는, 상기 약액으로서 수산화나트륨 용액을 이용하여 상기 베이스의 일부를 제거하며, 상기 보호층 제거 공정에서는, 상기 베이스로 덮여 있던 상기 보호층의 일부에 황산암모늄 용액을 작용시켜 상기 보호층의 일부를 제거하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 따른 전착 지석의 제조 방법에서는, 다공성 구조를 갖는 도금층에 지립을 분산시킨 지석부를 형성하기 때문에, 도금층이 적절히 소모되기 쉬워져서, 자생발인을 촉진할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 측면에 따른 전착 지석의 제조 방법에 의하면, 사파이어 기판과 같은 난절삭재를 가공하는 경우에도 적절한 자생발인을 일으키는 전착 지석을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 전착 지석의 제조 방법에서는, 지석부를 형성하기 전에, 도금층을 통과한 약액으로부터 베이스를 보호하기 위한 보호층을 베이스의 표면에 형성하기 때문에, 지석부에 중첩되는 베이스의 일부를 약액으로 제거할 때에, 도금층을 통과한 약액에 의해 지석부에 중첩되는 베이스의 다른 일부가 제거되어 버리는 일도 없다.

도 1은 보호층 형성 공정의 개요를 설명하기 위한 모식도이다.
도 2의 (A)는 보호층 형성 공정 후의 베이스의 상태를 모식적으로 나타낸 단면도이고, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)에 도시된 베이스의 외주 부분을 확대한 단면도이다.
도 3은 지석부 형성 공정의 개요를 설명하기 위한 모식도이다.
도 4의 (A)는 지석부 형성 공정 후의 베이스의 상태를 모식적으로 나타낸 단면도이고, 도 4의 (B)는 도 4의 (A)에 도시된 베이스의 외주 부분을 확대한 단면도이다.
도 5의 (A)는 베이스 제거 공정 후의 베이스의 상태를 모식적으로 나타낸 단면도이고, 도 5의 (B)는 도 5의 (A)에 도시된 베이스의 외주 부분을 확대한 단면도이다.
도 6의 (A)는 보호층 제거 공정 후의 베이스의 상태를 모식적으로 나타낸 단면도이고, 도 6의 (B)는 도 6의 (A)에 도시된 베이스의 외주 부분을 확대한 단면도이다.
도 7은 완성된 전착 지석을 모식적으로 나타낸 사시도이다.

첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 일 측면에 따른 실시형태를 설명한다. 본 실시형태에 따른 전착 지석의 제조 방법은, 보호층 형성 공정(도 1, 도 2의 (A), 도 2의 (B) 참조), 지석부 형성 공정(도 3, 도 4의 (A), 도 4의 (B) 참조), 베이스 제거 공정(도 5의 (A), 도 5의 (B) 참조) 및 보호층 제거 공정(도 6의 (A), 도 6의 (B) 참조)을 포함한다.

보호층 형성 공정에서는, 알루미늄을 포함하는 재료로 형성된 환형의 베이스의 표면에, 베이스를 보호하기 위한 보호층을 형성한다. 지석부 형성 공정에서는, 베이스에 형성된 보호층과 중첩되는 위치에, 다공성 구조의 도금층에 지립이 분산되어 이루어지는 지석부를 형성한다.

베이스 제거 공정에서는, 지석부에 중첩되는 베이스의 일부를 약액으로 제거한다. 보호층 제거 공정에서는, 보호층의 일부를 제거하여 지석부의 보호층으로 덮여 있던 영역을 노출시킨다. 이하, 본 실시형태에 따른 전착 지석의 제조 방법에 대해서 상세히 설명한다.

처음에, 알루미늄을 포함하는 재료로 형성된 환형의 베이스에 보호층을 형성하는 보호층 형성 공정을 실시한다. 도 1은 보호층 형성 공정의 개요를 설명하기 위한 모식도이다. 또한, 본 실시형태에서는, 전착에 의해 형성되는 구리 도금층을 보호층으로서 이용하지만, 베이스를 제거하기 위한 약액에 대하여 내성이 있는 주석, 아연, 니켈 등의 재료로 보호층을 형성하여도 좋다.

본 실시형태에 따른 보호층 형성 공정에서는, 우선, 구리 도금액(A)으로 채운 도금욕(2)을 준비한다. 구리 도금액(A)으로는, 예컨대, 시안화구리나 질산구리 등의 구리(이온)를 포함하는 재료를 용해시킨 전해액이 이용된다. 단, 구리 도금액(A)의 구성이나 사용량 등은 임의로 설정할 수 있다.

다음에, 베이스(4)와 구리 전극(6)을 도금욕(2) 내의 구리 도금액(A)에 침지시킨다. 베이스(4)는, 예컨대, 알루미늄 등의 금속 재료로 원반형(원환형)으로 형성되어 있고, 그 표면에는, 이후의 지석부 형성 공정에서 형성되는 지석부의 형상에 대응한 마스크(4a)가 설치되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외주 부분에 있어서 베이스(4)의 표면의 일부가 노출되는 마스크(4a)를 사용한다.

베이스(4)는, 스위치(8)를 통해 직류 전원(10)의 마이너스 단자(부극)에 접속된다. 한편, 구리 전극(6)은, 직류 전원(10)의 플러스 단자(정극)에 접속된다. 단, 스위치(8)는, 구리 전극(6)과 직류 전원(10) 사이에 배치되어도 좋다.

베이스(4)와 구리 전극(6)을 도금욕(2) 내의 구리 도금액(A)에 침지시킨 후에는, 베이스(4)를 음극, 구리 전극(6)을 양극으로 하여 구리 도금액(A)에 직류 전류를 흐르게 하고, 마스크(4a)로 덮여 있지 않은 베이스(4)의 표면에 보호층(구리 도금층)을 형성한다.

구체적으로는, 도 1에 도시된 바와 같이, 모터 등의 회전 구동원(12)으로 팬(14)을 회전시켜 구리 도금액(A)을 교반하면서, 베이스(4)와 직류 전원(10) 사이에 배치된 스위치(8)를 단락시킨다. 이에 따라, 마스크(4a)로 덮여 있지 않은 베이스(4)의 표면에 보호층(구리 도금층)을 형성할 수 있다.

도 2의 (A)는 보호층 형성 공정 후의 베이스(4)의 상태를 모식적으로 나타낸 단면도이고, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)에 도시된 베이스(4)의 외주 부분을 확대한 단면도이다. 도 2의 (A) 및 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이, 베이스(4)의 표면의 일부에 원하는 두께(대표적으로는, 1 ㎛∼5 ㎛, 바람직하게는, 2 ㎛∼3 ㎛)의 보호층(구리 도금층)(16)이 형성되면, 보호층 형성 공정은 종료된다.

보호층 형성 공정 후에는, 베이스(4)의 표면에 형성된 보호층(16)에 중첩되어 지석부를 형성하는 지석부 형성 공정을 실시한다. 도 3은 지석부 형성 공정의 개요를 설명하기 위한 모식도이다. 본 실시형태에 따른 지석부 형성 공정에서는, 우선, 도 3에 도시된 바와 같이, 니켈 도금액(B)으로 채운 도금욕(22)을 준비한다.

니켈 도금액(B)은, 황산니켈이나 질산니켈 등의 니켈(이온)을 포함하는 재료를 용해시킨 전해액으로서, 다이아몬드 등의 지립이 혼입되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 황산니켈을 270 g/Ｌ, 염화니켈을 45 g/Ｌ, 붕산을 40 g/Ｌ 포함하는 니켈 도금액(B)(와트욕)을 6 Ｌ사용한다. 단, 니켈 도금액(B)의 구성이나 사용량 등은 임의로 설정할 수 있다.

이 니켈 도금액(B)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 다공질화를 촉진하기 위한 첨가제(C)가 더 첨가된다. 첨가제(C)로는, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기 등의 소수성기를 갖는 수용성의 암모늄 화합물을 포함하는 것을 이용하는 것이 바람직하다.

알킬기로는, 예컨대, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실 등의 직쇄 또는 분지쇄를 갖는 탄소수가 1∼20인 알킬기를 들 수 있다.

아릴기로는, 예컨대, 페닐기, 나프틸기 등을 들 수 있다. 또한, 아릴기에는, 불소 원자, 염소 원자 등의 할로겐 원자, 메틸, 에틸 등의 알킬기, 트리플루오로메틸 등의 할로알킬기, 메톡시, 에톡시 등의 알콕시기, 페닐 등의 아릴기 등의 치환기가 결합되어 있어도 좋다.

아랄킬기로는, 예컨대, 2-페닐에틸, 벤질, 1-페닐에틸, 3-페닐프로필, 4-페닐부틸 등의 탄소수가 7∼10인 아랄킬기 등을 들 수 있다. 아랄킬기로는, 아릴기와 동일한 치환기가 결합되어 있어도 좋다.

암모늄 화합물로는, 도데실트리메틸암모늄클로라이드, 테트라데실트리메틸암모늄클로라이드, 헥사데실트리메틸암모늄클로라이드, 옥타데실트리메틸암모늄클로라이드, 페닐트리메틸암모늄클로라이드, 벤질트리메틸암모늄클로라이드, 벤질트리에틸암모늄클로라이드, 벤질트리부틸암모늄클로라이드, 디데실디메틸암모늄클로라이드, 도데실디메틸벤질암모늄클로라이드, 테트라데실디메틸벤질암모늄클로라이드, 옥타데실디메틸벤질암모늄클로라이드, 트리옥틸메틸암모늄클로라이드, 도데실피리디늄클로라이드, 벤질피리디늄클로라이드, 이들 브롬화물, 황산염 등을 들 수 있다. 또한, 이들 암모늄 화합물은, 단독으로 이용하여도 좋고, 2종류 이상을 혼합하여 이용하여도 좋다.

본 실시형태에서는, 첨가제(C)로서 오쿠노세이야쿠고교 가부시키가이샤에서 제조한 「톱 포러스 니켈 RSN」을 이용하여, 니켈 도금액(B)에 대하여 1 mL/Ｌ 이상 10 mL/Ｌ 이하가 되도록 첨가한다.

다음에, 마스크(4a) 및 보호층(16)이 형성된 베이스(4)와 니켈 전극(26)을 도금욕(22) 내의 니켈 도금액(B)에 침지시킨다. 마스크(4a)로서는, 보호층 형성 공정에서 사용한 마스크(4a)를 그대로 사용할 수 있다. 물론, 보호층 형성 공정 후에 새로운 마스크를 형성하여도 좋다.

베이스(4)는, 스위치(28)를 통해 직류 전원(30)의 마이너스 단자(부극)에 접속된다. 한편, 니켈 전극(26)은, 직류 전원(30)의 플러스 단자(정극)에 접속된다. 단, 스위치(28)는, 니켈 전극(26)과 직류 전원(30) 사이에 배치되어도 좋다.

베이스(4)와 니켈 전극(26)을 도금욕(22) 내의 니켈 도금액(B)에 침지시킨 후에는, 베이스(4)를 음극, 니켈 전극(26)을 양극으로 하여 니켈 도금액(B)에 직류 전류를 흐르게 하고, 마스크(4a)로 덮여 있지 않은 영역(즉, 구리 도금층(16)에 중첩되는 영역)에 지립 및 도금층을 퇴적시켜 지석부를 형성한다.

구체적으로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 모터 등의 회전 구동원(32)으로 팬(34)을 회전시켜 니켈 도금액(B)을 교반하면서, 베이스(4)와 직류 전원(30) 사이에 배치된 스위치(28)를 단락시킨다. 이에 따라, 다공성 구조의 니켈 도금층 중에 지립이 대체로 균등하게 분산된 지석부를 형성할 수 있다.

도 4의 (A)는 지석부 형성 공정 후의 베이스(4)의 상태를 모식적으로 나타낸 단면도이고, 도 4의 (B)는 도 4의 (A)에 도시된 베이스(4)의 외주 부분을 확대한 단면도이다. 도 4의 (A) 및 도 4의 (B)에 도시된 바와 같이, 보호층(16)에 중첩되는 원하는 두께의 지석부(36)가 형성되면, 지석부 형성 공정은 종료된다.

지석부 형성 공정 후에는, 지석부(36)에 중첩되는 베이스(4)의 일부를 약액으로 제거하는 베이스 제거 공정을 실시한다. 도 5의 (A)는 베이스 제거 공정 후의 베이스(4)의 상태를 모식적으로 나타낸 단면도이고, 도 5의 (B)는 도 5의 (A)에 도시된 베이스(4)의 외주 부분을 확대한 단면도이다. 또한, 도 5의 (A) 및 도 5의 (B)에 도시된 바와 같이, 베이스 제거 공정을 실시하기 전에는, 지석부 형성 공정에서 사용한 마스크(4a)를 제거해 둔다.

베이스 제거 공정에서는, 베이스(4)의 외주 부분에 약액(에칭용 약액)을 작용시켜, 도 5의 (A) 및 도 5의 (B)에 도시된 바와 같이, 베이스(4)의 외주 부분의 일부를 제거한다. 약액으로는, 예컨대, 알루미늄을 용해하는 수산화나트륨 용액 등을 이용할 수 있다. 이에 따라, 베이스(4)로 덮여 있던 보호층(16)의 일부가 노출된다.

또한, 본 실시형태에서는, 베이스(4)와 지석부(36) 사이에 보호층(16)을 형성하고 있기 때문에, 전술한 약액이 다공성 구조의 니켈 도금층(지석부(36))을 통과하여도, 이 통과한 약액에 의해 베이스(4)가 제거되는 일은 없다. 즉, 베이스(4)의 지석부(36)를 유지하는 부분이 약액으로 침범되지 않고 끝나기 때문에, 지석부(36)의 탈락 등의 불량을 방지할 수 있다.

베이스 제거 공정 후에는, 보호층(16)의 일부를 제거하여, 지석부(36)의 보호층(16)으로 덮여 있던 영역을 노출시키는 보호층 제거 공정을 실시한다. 도 6의 (A)는 보호층 제거 공정 후의 베이스(4)의 상태를 모식적으로 나타낸 단면도이고, 도 6의 (B)는 도 6의 (A)에 도시된 베이스(4)의 외주 부분을 확대한 단면도이다.

보호층 제거 공정에서는, 예컨대, 베이스 제거 공정을 거쳐 노출된 보호층(16)에 약액(에칭용 약액)을 작용시켜, 도 6의 (A) 및 도 6의 (B)에 도시된 바와 같이, 보호층(16)의 일부를 제거한다. 약액으로는, 예컨대, 구리를 용해하는 황산암모늄 용액 등을 이용할 수 있다. 이에 따라, 보호층(16)으로 덮여 있던 지석부(36)의 일부가 노출된다.

또한, 본 실시형태의 보호층 제거 공정에서는, 약액을 작용시켜 보호층(16)을 제거하고 있지만, 보호층(16)을 다른 방법으로 제거할 수도 있다. 예컨대, 드레싱용의 보드 등에 지석부(36)를 절입시킴으로써, 보호층(16)의 일부를 깎아내도록 제거할 수 있다.

도 7은 완성된 전착 지석을 모식적으로 나타낸 사시도이다. 전술한 절차에 의해, 원반형의 베이스(4)의 외주 부분에 원환형의 지석부(36)가 고정된 허브 타입의 전착 지석(1)이 완성된다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태의 기재에 한정되지 않고, 여러 가지 변경하여 실시 가능하다. 예컨대, 상기 실시형태에서는, 니켈 도금액(B)에 첨가제(C)를 첨가하는 방법으로, 다공성 구조의 니켈 도금층에 지립이 분산된 지석부(36)를 형성하고 있지만, 다른 방법으로 지석부(36)를 형성하여도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 지석부(36)의 전체에 중첩되는 보호층(16)을 형성하고 있지만, 예컨대, 베이스 제거 공정에 의해 제거되는 베이스(4)의 일부와 지석부(36) 사이에서 보호층(16)을 생략할 수도 있다. 이와 같이, 베이스 제거 공정에 의해 제거되는 베이스(4)의 일부와 지석부(36) 사이에 보호층(16)을 형성하지 않는 경우에는, 베이스 제거 공정 후에 제거해야 할 보호층(16)이 존재하지 않기 때문에, 보호층 제거 공정을 생략할 수 있다.

그 밖에, 상기 실시형태에 따른 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적 범위를 일탈하지 않는 한 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.

2 : 도금욕 4 : 베이스
4a : 마스크 6 : 구리 전극
8 : 스위치 10 : 직류 전원
12 : 회전 구동원 14 : 팬
16 : 보호층(구리 도금층) 22 : 도금욕
26 : 니켈 전극 28 : 스위치
30 : 직류 전원 32 : 회전 구동원
34 : 팬 36 : 지석부
1 : 전착 지석 A : 구리 도금액
B : 니켈 도금액 C : 첨가제

Claims

전착 지석의 제조 방법으로서,
알루미늄을 포함하는 재료로 형성된 환형의 베이스에, 다공성 구조의 도금층과 이 도금층에 분산된 지립으로 이루어진 지석부를 형성하는 지석부 형성 공정과,
상기 지석부에 중첩되는 상기 베이스의 일부에 약액을 작용시켜, 상기 베이스의 일부를 제거하는 베이스 제거 공정과,
상기 지석부 형성 공정 전에, 상기 도금층을 통과한 상기 약액으로부터 상기 베이스를 보호하기 위한 보호층을 상기 베이스의 표면에 형성하는 보호층 형성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전착 지석의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 지석부 형성 공정에서는, 상기 도금층을 다공성 구조로 하기 위한 첨가제와 상기 지립이 혼입된 니켈 도금욕 내에, 상기 베이스와 니켈 전극을 침지시켜, 상기 베이스를 음극, 상기 니켈 전극을 양극으로 하여 직류 전류를 흐르게 함으로써, 상기 보호층에 중첩되는 상기 지석부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전착 지석의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 베이스 제거 공정 후, 상기 보호층의 일부를 제거하여 상기 지석부의 상기 보호층으로 덮여 있던 영역을 노출시키는 보호층 제거 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전착 지석의 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 보호층 형성 공정에서는, 구리를 포함하는 재료로 상기 보호층을 형성하고,
상기 베이스 제거 공정에서는, 상기 약액으로서 수산화나트륨 용액을 이용하여 상기 베이스의 일부를 제거하며,
상기 보호층 제거 공정에서는, 상기 베이스로 덮여 있던 상기 보호층의 일부에 황산암모늄 용액을 작용시켜 상기 보호층의 일부를 제거하는 것을 특징으로 하는 전착 지석의 제조 방법.