WO2005082575A1

WO2005082575A1 - ラップ盤用回転定盤

Info

Publication number: WO2005082575A1
Application number: PCT/JP2005/003016
Authority: WO
Inventors: Toshiaki Ikegaya; Takashi Shirahata; Takuma Arimura; Izumi Hayakawa
Original assignee: Yachiyo Microscience Inc.; Mitsui Grinding Wheel Co., Ltd.
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2005-09-09
Also published as: CN1921985A; JP2005238413A; CN1921985B

Abstract

　ラップ盤用回転定盤であって、円環形状担持体１４の表面に接着剤により接合され担持された扇形の複数の帯状砥石片１２が、回転定盤１０の回転中心Ｏに関する径方向及び周方向にほぼ沿って２次元に配列されている。ここで、帯状砥石片１２の互いに隣接するもの同士の間にはこれらの径方向寸法のうちの最も大きいものの１／２より小さい幅の溝が、折れ曲がった形態をなして周方向に連なって形成されている。帯状砥石片１２の面積の総計（Ｘ）と溝の面積の総計（Ｙ）との和に対する帯状砥石片１２の面積の総計（Ｘ）の割合（Ｘ／［Ｘ＋Ｙ］）は７０～９０％である。

Description

明細書

ラップ盤用回転定盤

技術分野

[0001] 本発明は、平面研削機の一種であるラップ盤を構成し、その研削工具である砥石を担持体により担持してなり、使用時には駆動回転せしめられる回転定盤に関するものである。

背景技術

[0002] ガラス、セラミック及び半導体、または各種結晶体などの板状またはブロック状の被加工物（ワーク）の片面または両面を平面状に研削するための装置として、多数のヮークを一時に同等の研削条件下でカ卩ェできるラップ盤が多用されている。

[0003] 両面同時研削用のラップ盤としては古くから遊離砥粒を用いるものが使用されて、る。この装置では、表面が平面状の金属製例えば铸鉄製の 1対の板状部材カもなる加工用具（回転定盤)を同軸にて相対回転可能なように上下に対向させて配置し、これらの間に遊星歯車機構を構成するキャリアに形成された保持孔によりワークを保持し、一対の回転定盤の間に遊離砥粒スラリーを供給しながら該一対の回転定盤を逆向きに相対回転させ、キャリアに保持されたワークを遊星歯車機構により一対の回転定盤間にて遊星運動させるようにして、る。

[0004] 近年では、長期にわたって安定した加工条件下でより高速に研削を行うために、遊離砥粒に代わって固定砥粒即ち研削砥石を用いたラップ盤が使用されて、る。このラップ盤では、遊離砥粒用ラップ盤の回転定盤と同等な担持体の表面にダイヤモンドペレットと呼ばれる固定砥粒研削砥石を貼付してなる加工用具を使用し、遊離砥粒スラリーに代えて研削液を供給しながら、遊離砲粒の場合と同様な運動機構により研削加工を行う。この場合の担持体に固定砥粒研削砥石を貼付してなる加工用具も、便宜上、遊離砥粒用ラップ盤の場合の加工用具と同様に、回転定盤と呼ばれている。ダイヤモンドペレットは、一般にその平面形状が円形であり、所望のパターンで担持体の表面に接着剤により貼付される。

[0005] このような従来の固定砲粒用ラップ盤については、例えば、特開昭 60-155367号公報 (特許文献 1)及び特開平 6— 55459号公報 (特許文献 2)に記載がある。

[0006] また、固定砲粒用ラップ盤の回転定盤としては、ダイヤモンドペレットを貼付する代わりに、担持体の表面全体にダイヤモンド砥石層を形成した所謂「総型」のものもある特許文献 1：特開昭 60— 155367号公報

特許文献 2：特開平 6— 55459号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] しかるに、上記のようなダイヤモンドペレット貼付の回転定盤の場合には、ダイヤモンドペレット間の砲石不存在領域の比率が高ぐこのため、特に、研削加工の高速ィ匕のためにワークに対する印加圧力を高めた場合やワークが小さ!/、場合等にお、ては、ワークの角部または稜線部がペレット間の砲石不存在領域の空隙に入り込み、これがペレットの側端面部と衝突して、ワークの割れや欠けを発生させる原因となっていた。このため、不良率の低減を十分に行うことができな力つた。

[0008] 一方、総型の回転定盤の場合には、ワーク表面に対する研削液の供給を十分に行うことができず研削条件が劣化して、ワーク加工面の表面粗さを十分に小さくすることができな!/、と、う難点があった。

[0009] 本発明は、以上のような現状に鑑みて、高い圧力を印加したりワークが小さ力つたりしても、ワークが砥石不存在領域の空隙に入り込んで砥石の側端面部との衝突により割れたり欠けたりするのを抑制でき、これにより低い不良率にてワークの表面粗さを十分に小さくする高速研削加工が可能なラップ盤用回転定盤を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0010] 本発明によれば、上記目的を達成するものとして、

複数の帯状砥石片を担持体の表面上に担持してなるラップ盤用回転定盤であって、前記複数の帯状砲石片は前記回転定盤の回転中心に関する径方向に沿って及び前記回転中心の周りの周方向にほぼ沿って 2次元に配列されており、前記複数の帯状砥石片の互ヽに隣接するもの同士の間にはこれら互!ヽに隣接する帯状砥石片の径方向寸法のうちの最も大きいものの 1Z2より小さい幅の溝が形成されており、該溝は折れ曲がった形態をなして前記周方向に連なっていることを特徴とするラップ盤用回転定盤、

が提供される。

[0011] 本発明の一態様においては、前記帯状砥石片はダイヤモンド砥粒を結合材により結合してなる帯状ダイヤモンド砲石片である。本発明の一態様においては、前記帯状砲石片は前記回転中心に関して同心状の扇形をなしている。本発明の一態様においては、前記帯状砥石片は接着剤により前記担持体の表面に接合されている。本発明の一態様においては、前記担持体は、円環形状をなしており、前記回転中心から第 1の距離の内周縁と前記回転中心から第 2の距離の外周縁とを持つ。

[0012] 本発明の一態様においては、前記複数の帯状砲石片の前記担持体側の面とは反対側の面の面積の総計 (X)と前記溝の面積の総計 (Y)との和に対する前記複数の帯状砲石片の面積の総計 (X)の割合 (XZ[X+Y])は 70— 90%である。

発明の効果

[0013] 本発明によれば、複数の帯状砲石片を回転定盤の回転中心に関する径方向に沿つて及び回転中心の周りの周方向にほぼ沿って 2次元に配列し、複数の帯状砲石片の互いに隣接するもの同士の間にはこれらの径方向寸法のうちの最も大きいものの 1 Ζ2より小さい幅、好ましくは 1Z3より小さい幅の溝を形成したことで、溝を介して帯状砥石片と被加工物との間へ研削液を良好に供給でき、し力ゝも被加工物が帯状砥石片間の空隙に入り込んで帯状砲石片の側端面部と衝突して割れたり欠けたりするのを抑制でき、これにより低い不良品発生率にて被加工物の表面粗さを十分に小さくする平面研削加工を高い圧力を印加して高速に行うことができる。この効果は、複数の帯状砥石片の担持体側の面とは反対側の面の面積の総計 (X)と溝の面積の総計 (Υ)との和に対する複数の帯状砲石片の面積の総計 (X)の割合 (ΧΖ [Χ+ Υ] )を 70— 90%とすることで、一層高められる。

[0014] また、特に、本発明によれば、溝を折れ曲がった形態をなして周方向に連なるようにし、周方向の全体にわたって溝が同一径方向位置に存在することのないようにしたことで、多数の被カ卩ェ物の仕上げ程度のばらつきをより少なくすることができる。図面の簡単な説明

[0015] [図 1]本発明によるラップ盤用回転定盤の一実施形態を示す模式的平面図である。

[図 2]図 1のラップ盤用回転定盤の部分拡大図である。

[図 3]図 1のラップ盤用回転定盤の帯状砲石片の斜視図である。

[図 4]両面研削ラップ盤の概略構成図である。

[図 5]下側の回転定盤とキャリア及びそれにより保持されたワークを示す斜視図である [図 6]キャリアによるワークの保持を示す図である。

[図 7]本発明によるラップ盤用回転定盤の他の実施形態の部分拡大図である。

[図 8]参考例で使用したラップ盤用回転定盤を示す平面図である。

符号の説明

[0016] 10、 10' 回転定盤

o 回転定盤の回転中心

M, N 回転定盤の周方向領域

12 帯状砥石片

12a 帯状砥石片の内側縁

12b 帯状砥石片の外側縁

12c 帯状砥石片の上面

14 担持体

14a 担持体の内周縁

14b 担持体の外周縁

14c 担持体の表面

16 溝

20 ラップ盤本体部

22 被加工物（ワーク）

24 キャリア

24a ワーク保持孔

24b キャリアのギヤ 26 サンギヤ

28 リングギヤ

30 中央軸

発明を実施するための最良の形態

[0017] 以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

[0018] 図 1は本発明によるラップ盤用回転定盤の一実施形態を示す模式的平面図であり

、図 2はその部分拡大図であり、図 3はその帯状砲石片の斜視図である。

[0019] 回転定盤 10は、複数の帯状砥石片 12を担持体 14上に担持してなる。担持体 14 は、円環形状をなしており、回転定盤 10の回転中心 O力も第 1の距離 R1の内周縁 1 4aと回転中心 O力も第 2の距離 R2の外周縁 14bとを持つ。担持体 14は、铸鉄などの金属からなり、 R1及び R2の外形寸法の値に見合った十分な剛性を発揮する厚さを持つ。

[0020] 図 3に示されているように、帯状砲石片 12は、回転中心 Oに関して同心状の扇形をなしており、その長さは Lであり、幅は Wであり、厚さは Tである。帯状砥石片 12は、回転定盤 10の回転中心 O力も第 1の距離 rlの内側縁 12aと回転中心 O力も第 2の距離 R2の外側縁 12bとを持ち、上面 12cが被力卩ェ物（ワーク）に対して接触する研削加工面とされている。帯状砲石片 12は、上面 12cと反対側の面即ち下面が接着剤により担持体 14の表面 14cに貼付され接合されている。帯状砥石片 12は、ダイヤモンド砥粒または CBN砲粒などの砲粒を、メタルボンド、レジンボンドまたはビトリフアイドボンド等の結合材により結合してなるものであり、これらの砲石組成としては従来公知のものを使用することができる。

[0021] 図 2に示されているように、帯状砲石片 12は、回転中心 O力もの径方向に沿って互いに隣接する帯状砲石片同士の内側縁 12aと外側縁 12bとが距離 Dを隔てて配列されていると共に、回転中心 Oの周りの周方向にほぼ沿って互いに隣接する帯状砲石片同士の一方端縁と他方端縁とが距離 Dを隔てて配列されており、即ち径方向と周方向とに 2次元的に配列されている。カゝくして、帯状砥石片 12の互いに隣接するもの同士の間には溝 16が形成されている。この溝 16の幅 Dは、互いに隣接する帯状砥石片 12の径方向寸法即ち幅 Wのうちの最も大きいものの 1Z2より小さぐ好ましくは 1Z3より小さい。

[0022] 溝 16は、周方向に関して、折れ曲がった形態をなして連なっている。即ち、図 1及び図 2に示されているように、帯状砲石片 12の配列については、周方向に関して、交互に位置する 2種類の領域 M, Nが設けられている。領域 Mでは、全て同一の幅の複数の帯状砲石片 12が径方向に配置されている。これに対して、領域 Nでは、領域 Mの帯状砲石片と同一の幅の帯状砲石片を領域 Mより 1つ少な、数だけ用いてその幅のほぼ半分だけ全体的に径方向にずらした配置とされており、更に領域 Mの帯状砲石片と同一の幅の帯状砲石片の径方向最内側のものの内方及び径方向最外側のものの外方には、領域 Mの帯状砲石片のほぼ半分の幅の帯状砲石片 12を配置している。このように、周方向に関しては隣接帯状砲石片同士の径方向にずれた配置が存在するので、帯状砲石片 12は周方向に関しては"ほぼ"沿って配置されているものと表現している。

[0023] 帯状砥石片 12の担持体 14側の面とは反対側の面即ち上面 12cの面積の総計 (X )と溝 16の面積の総計 (Y)との和に対する Xの割合 (XZ[X+Y])は 70— 90%であることが好ましい。この割合 ΧΖ[Χ+Υ]の値は、円形状のダイヤモンドペレットを用いた従来の回転定盤の場合のペレット面積の総計とペレット間空隙との和に対するペレット面積の総計の割合より十分に高、。

[0024] 図 4に、本発明の回転定盤が使用される両面研削ラップ盤の概略構成図を示す。

上記のような構成を有する下側の回転定盤 10とこれと同等な構成の上側の回転定盤 10'とは、回転中心 Οが同軸となるようにして、互いに帯状砲石片 12の貼付された側の面同士が対向して配置されている。下側及び上側の回転定盤は、ラップ盤本体部 20に内蔵された不図示の回転駆動機構により、回転中心 Οの周りで同軸にて互いに逆向きに回転せしめられる。下側及び上側の回転定盤 10, 10'の間には、後述するキャリアに保持された複数の被力卩ェ物（ワーク） 22が配置される。ワーク 22は、例えば、ガラス、セラミック、半導体、金属または合成石英などの結晶からなる所要の寸法及び形状の板状体またはブロックからなる。

[0025] 図 5は、下側の回転定盤と上側の回転定盤との間に配置されるキャリア及びそれにより保持されたワークを、上側の回転定盤を除去して示す斜視図である。下側の回転定盤 10上には、その帯状砥石片 12の貼付された径方向領域内に位置するように、複数のワーク 22が配置されている。ワーク 22はキャリア 24により保持される。

[0026] 図 6は、キャリアによるワークの保持を示す図である。板状のキャリア 24には、ワーク 22を収容して保持するための複数のワーク保持孔 24aが形成されてヽる。キャリア 2 4は、ワーク 22の研削仕上がり厚さよりも薄く形成されている。キャリア 24には、その外周縁にギヤ 24bが形成されて、る。

[0027] 一方、ラップ盤本体部 20には、モータなどの駆動回転力発生源及び回転力伝達機構を含む回転駆動機構を介して回転力の伝達される外歯のサンギヤ 26とラップ盤本体部 20に対し固定の内歯のリングギヤ 28が配置されている。サンギヤ 26は、中央軸 30の外側且つ回転定盤 10の中央開口部内に位置しており、回転中心 Oの周りで回転可能とされている。リングギヤ 28は、回転定盤 10の外方にてサンギヤ 26と同軸となるように配置されて、る。

[0028] キャリア 24のギヤ 24bは、サンギヤ 26及びリングギヤ 28と嚙み合っており、これにより遊星歯車機構が構成されている。即ち、サンギヤ 26を駆動回転させることで、キヤリァ 24は垂直方向の周りで自転しながらサンギヤ 26の周りを公転する。

[0029] 不図示の研削液供給機構により、下側の回転定盤 10と上側の回転定盤 10'との間に研削液が供給され、これにより良好な研削性能を得て、る。

[0030] 以上のようにして、ラップ盤により研削加工を行うに際して、回転定盤 10の砲石片として帯状のものを使用し且つその互いに隣接するもの同士の間の溝 16の幅を帯状砲石片 12の 1Z2以下となるようにしたことで、高い圧力を印加して高速で加工する時にも、ワークが帯状砥石片間の空隙に入り込んで帯状砥石片の側端面部と衝突して割れたり欠けたりするのを効果的に抑制でき、これにより不良品発生率を低減することができると共に、ワーク破片による回転定盤 10, 10'及びキャリア 24の破損の発生を防止することができ、更に回転定盤 10, 10'及びキャリア 24の破損による操業停止の事態の発生が防止される。このような効果は、溝 16の幅を帯状砲石片 12の 1Z 3以下となるようにすることでより高められる。

[0031] また、溝 16を周方向に関して折れ曲がった形態となし、周方向の全体にわたって溝 16が同一径方向位置に存在することのないようにしたことで、溝が同一径方向位置に存在する場合に比較して、回転定盤 10, 10'の回転の際に径方向に関して溝が存在する確率を分散することができ、力べして研削液の供給をより平均化することができ、多数のワークに対して仕上げ程度のばらつきをより少なくすることができる。

[0032] また、上記割合 XZ[X+Y]を 70— 90%とすることで、高い圧力を印加して高速で加工する時にも、ワークが帯状砲石片間の空隙に入り込んで帯状砲石片の側端面部と衝突して割れたり欠けたりするのを効果的に抑制でき、これにより低い不良品発生率にて被加工物の表面粗さを十分に小さくすることができる。特に、割合 ΧΖ[Χ+ Υ]を 70%以上とすることで、 [Χ+Υ]に対する溝 16の面積の総計 (Υ)の割合が 30 %未満となるので、ワークに対する研削液の供給が一層良好になり、微細砲粒の帯状砲石片 12によりワーク表面粗さを極めて小さくする加工の際にも、帯状砲石片 12 に対するワーク 22の吸着現象の発生を効果的に抑制することができ、吸着現象に基づくワーク破損や回転定盤 10, 10'及びキャリア 24の破損の発生さらにはそれに基づく操業停止の事態の発生が防止される。また、特に、割合 ΧΖ[Χ+Υ]を 90%以下とすることで、溝 16を介しての帯状砲石片 12とワークとの間への研削液の供給を良好に確保でき、ワークが帯状砲石片 12間の空隙に入り込んで帯状砲石片 12の側端面部と衝突して割れたり欠けたりするのを抑制しながら、低い不良品発生率にて被加工物の表面粗さを十分に小さくする平面研削加工を高い圧力を印加して高速に行うことができる。

[0033] 尚、帯状砲石片 12の形状及び溝 16のパターンは、上記の図 1及び図 2に示したものに限定されることはなぐ例えば図 7に示されるように、周方向端部が尖端形状の帯状砥石片 12及びこれに対応するパターンの溝 16を使用することも可能である。

[0034] また、帯状砲石片 12は、必ずしも扇形である必要はなぐその長手方向（周方向）の 4つの稜線が互いに平行な直線状であるような台形状のもの、さらには長手方向（周方向）の 4つの稜線が互いに平行で且つ同一長さであるような長方形状のもの等であってもよ、。これらの場合の溝の幅としては最大値をとることとする。

実施例

[0035] 以下、実施例、参考例及び比較例により、本発明を説明する。

[0036] 実施例 1 : 図 1一図 6に関して説明した回転定盤及びラップ盤を使用して、以下の条件で、両面研削加工した：

回転定盤： R2 = 300mm、 Rl = 115mm、回転数 15rpm、 30rpm及び 50rpm キャリア径： 9インチサイズ

ワーク：青板ガラス、直径 65mm、厚さ 0. 7mm、枚数 25Zバッチ

帯状砥石片： L= 50mm、 W= 10mm (5mmのものもー部使用）、T= 3mm、ダイャモンド固定砲粒 (粒度 # 2000、集中度 20、メタルボンド）、割合 XZ[X+Y] = 75 [0037] 研削結果としては、加工レート、得られた研削加工済みのワークの平均粗さ Ra及び最大粗さ Rmax、並びに歩留まり（1000枚力卩ェ）を、表 1に示す。

[0038] 参考例 1 :

上記帯状砥石片（W= 10mmのもの） 12を、図 8に示すように周方向に整列した配置とするパターンにて貼り密度（上記割合 XZ[X+Y]に相当） 75%で貼付したこと以外は、実施例 1と同様に実施した。研削結果を表 1に示す。

[0039] 比較例 1 :

砥石片として直径 12mm及び厚さ 3mmのダイヤモンドペレット（粒度 # 2000、集中度 20、メタルボンド)を使用し、この砥石片を回転定盤に貼り密度（上記割合 XZ[ X+Y]に相当） 55%で貼付したこと以外は、実施例 1と同様に実施した。研削結果を表 1に示す。

[0040] 実施例 2 :

ワークとして直径 10mm及び厚さ 0. 3mmの青板ガラスを枚数 100Zバッチ使用したこと以外は、実施例 1と同様に実施した。研削結果を表 2に示す。

[0041] 参考例 2 :

上記帯状砥石片（W= 10mmのもの） 12を、図 8に示すように周方向に整列した配置とするパターンにて貼り密度（上記割合 XZ[X+Y]に相当） 75%で貼付したこと以外は、実施例 2と同様に実施した。研削結果を表 2に示す。

[0042] 比較例 2 :

砥石片として直径 12mm及び厚さ 3mmのダイヤモンドペレット（粒度 # 2000、集中度 20、メタルボンド)を使用し、この砥石片を回転定盤に貼り密度（上記割合 XZ[ X+Y]に相当） 55%で貼付したこと以外は、実施例 2と同様に実施した。研削結果を表 2に示す。

[0043] 実施例 3 :

ワークとして直径 60mm及び厚さ 0. 5mmの石英ガラスを使用したこと以外は、実施例 1と同様に実施した。研削結果を、同様に、表 3に示す。

[0044] 参考例 3 :

上記帯状砥石片（W= 10mmのもの） 12を、図 8に示すように、周方向に整列した配置とするパターンにて貼り密度 (上記割合 XZ[X+Y]に相当） 75%で貼付したこと以外は、実施例 3と同様に実施した。研削結果を表 3に示す。

[0045] 比較例 3 :

砥石片として直径 12mm及び厚さ 3mmのダイヤモンドペレット（粒度 # 2000、集中度 20、メタルボンド)を使用し、この砥石片を回転定盤に貼り密度（上記割合 XZ[ X+Y]に相当） 55%で貼付したこと以外は、実施例 3と同様に実施した。研削結果を表 3に示す。

[0046] [表 1]

[0047] [表 2] 実施例参考例比較例

回転定盤回転数（

加ト（分）ワーク欠けで加工

不能

(

歩留まり ] 実施例 3 参考例 3 比較例 3 回転定盤回転数（rpm) 15 30 50 15 30 50 1 5 30 50 加ト（μ m/分） 3. 5 6. 1 9. 7 3. 2 5. 8 8. 5 ワーク欠けで加工

R a ( u m 0. 04 0. 04 0. 05 0. 05 0. 05 不能

R m a x ( μ m 0. 5 0. 4 0. 4 0. 5 0. δ 0. 5

o

歩留まり（％) 99. 5 99. 3 99. 3 98. 3 98. 0 97. 8

o

Claims

請求の範囲

[1] 複数の帯状砥石片を担持体の表面上に担持してなるラップ盤用回転定盤であって、前記複数の帯状砲石片は前記回転定盤の回転中心に関する径方向に沿って及び前記回転中心の周りの周方向にほぼ沿って 2次元に配列されており、前記複数の帯状砲石片の互いに隣接するもの同士の間にはこれら互いに隣接する帯状砲石片の径方向寸法のうちの最も大きいものの 1Z2より小さい幅の溝が形成されており、該溝は折れ曲がった形態をなして前記周方向に連なっていることを特徴とするラップ盤用回転定盤。

[2] 前記帯状砥石片はダイヤモンド砥粒を結合材により結合してなる帯状ダイヤモンド砥石片であることを特徴とする、請求項 1に記載のラップ盤用回転定盤。

[3] 前記帯状砲石片は前記回転中心に関して同心状の扇形をなして、ることを特徴とする、請求項 1に記載のラップ盤用回転定盤。

[4] 前記帯状砥石片は接着剤により前記担持体の表面に接合されていることを特徴とする、請求項 1に記載のラップ盤用回転定盤。

[5] 前記担持体は、円環形状をなしており、前記回転中心から第 1の距離の内周縁と前記回転中心から第 2の距離の外周縁とを持つことを特徴とする、請求項 1に記載のラップ盤用回転定盤。

[6] 前記複数の帯状砲石片の前記担持体側の面とは反対側の面の面積の総計 (X)と前記溝の面積の総計 (Y)との和に対する前記複数の帯状砲石片の面積の総計 (X)の割合 (XZ[X+Y])は 70— 90%であることを特徴とする、請求項 1一 5のいずれかに記載のラップ盤用回転定盤。