WO2009107274A1 - 薄刃砥石及びその製造方法 - Google Patents

薄刃砥石及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2009107274A1
WO2009107274A1 PCT/JP2008/068946 JP2008068946W WO2009107274A1 WO 2009107274 A1 WO2009107274 A1 WO 2009107274A1 JP 2008068946 W JP2008068946 W JP 2008068946W WO 2009107274 A1 WO2009107274 A1 WO 2009107274A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
metal
abrasive grains
binder
metal binder
thin
Prior art date
Application number
PCT/JP2008/068946
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
勇介 鈴木
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Priority to KR1020107018646A priority Critical patent/KR101155235B1/ko
Priority to CN200880127234.5A priority patent/CN101945734B/zh
Priority to JP2010500530A priority patent/JP4711025B2/ja
Publication of WO2009107274A1 publication Critical patent/WO2009107274A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/06—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements
    • B24D3/08—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements for close-grained structure, e.g. using metal with low melting point
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/34—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties
    • B24D3/342—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties incorporated in the bonding agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
    • B24D5/12—Cut-off wheels

Definitions

  • the present invention relates to a thin blade grindstone suitable for cutting a workpiece such as ceramics or a single crystal material, and a manufacturing method thereof.
  • a thin ring-shaped electroformed thin blade grindstone is known as a thin blade grindstone (dicing blade) for cutting a workpiece such as silicon, GaAs, and ferrite with high accuracy.
  • This electroformed thin-blade grindstone is formed by dispersing abrasive grains such as diamond and cBN in a metal binder, and is formed into a thin plate ring shape with a thickness of about several tens to several hundreds of ⁇ m.
  • the thin-blade grindstone can hold the inner peripheral region thereof on the grindstone shaft and rotate the grindstone shaft, thereby cutting or grooving the workpiece in the outer peripheral region.
  • Patent Document 1 discloses that the surface of the cutting edge portion of a metal binding material made of Ni, Co or an alloy thereof has a thickness that does not exceed the protruding amount of abrasive grains from the metal binding material.
  • An electroformed thin blade grindstone in which an Sn plating layer is formed has been proposed.
  • the Sn plating layer covers the surface of the metal binding material to improve the slidability, and the Sn plating layer softer than the metal binding material constitutes a buffer layer, and damages to the work piece It is said that chipping can be reduced and reduced.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional structure of a thin blade grindstone manufactured by the method described in Patent Document 1.
  • Abrasive grains 11 are held on the surface layer portion of the metal binder 10, and an Sn plating layer 12 having a thickness not exceeding the protruding amount of the abrasive grains 11 is formed.
  • the abrasive grains 11 are slightly displaced because the abrasive grains 11 receive a load from the workpiece during cutting.
  • the influence of the metal bonding material 10 is dominant, and when the metal bonding material 10 is a high-strength material such as Ni, the abrasive grains 11 can hardly be displaced, and the chipping suppression effect due to the improved buffering property of the Sn plating layer 12. I can't expect much. Furthermore, since the Sn plating layer 12 is only formed on the surface of the metal bonding material 10, the Sn plating layer 12 is worn early due to friction with the workpiece, and the buffering action cannot be maintained for a long time. There is a problem.
  • Patent Document 1 discloses a method of etching the surface of a metal binder to increase the protrusion amount of a grindstone and forming a Sn plating layer thereon. In this method, it is possible to secure a certain thickness of the Sn plating layer, but since the thickness of the metal binding material is reduced by etching, the strength as the metal binding material is reduced, and the surface layer portion of the metal binding material is reduced. There is a problem that the abrasive grains that are positioned fall off. JP 2002-66935 A
  • an object of a preferred embodiment of the present invention is to provide a thin blade whetstone that can reduce damage applied to a workpiece and maintain good cutting performance for a long period of time, and a method for manufacturing the same.
  • the present invention provides a thin-blade grindstone in which abrasive grains are dispersedly arranged in a metal binder, and the abrasive grains located at least on the surface layer of the metal binder have a soft peripheral surface of the abrasive grains in contact with the metal binder.
  • a thin blade grindstone characterized by being covered with a metal.
  • the thin blade grindstone manufacturing method includes a first step of creating a metal binder in which abrasive grains are dispersed and a metal binder in contact with a peripheral surface of the abrasive grains, and selectively removing the abrasive.
  • a soft metal layer is not formed only on the surface of the metal binder as in the prior art, but the peripheral surface of the abrasive grains in contact with the metal binder is covered with a soft metal. ing.
  • a soft metal is interposed between the abrasive grains and the metal binder, when a load is applied to the abrasive grains during cutting, the individual abrasive grains are likely to be displaced due to the buffering effect of the soft metal, and the workpiece is processed. Damage to objects can be reduced and chipping can be suppressed.
  • the soft metal is formed around the abrasive grains embedded in the metal binder, so the soft metal does not wear out at an early stage. The buffer effect can be demonstrated.
  • the metal binder is immersed in an etching solution, and the metal binder in contact with the peripheral surface of the abrasive is selectively etched to obtain abrasive grains. It is possible to use a method in which a gap is formed between the peripheral surface of the metal and the metal binder, the metal binder having the gap is plated with a soft metal, and the soft metal is precipitated and grown in the gap.
  • the metal binder is made of Ni
  • etching with a ferric chloride solution activates the peripheral surface of the abrasive and selectively etches the metal binder in contact with the peripheral surface of the abrasive.
  • a void can be formed between the metal binder.
  • the gap extends not only to the abrasive grains located in the surface layer portion but also to the periphery of the inner abrasive grains close to the abrasive grains, so that the entire metal bonding material becomes porous.
  • the strength as the metal bonding material can be ensured and the abrasive grains existing on the surface layer portion of the metal bonding material can be prevented from falling off.
  • any one of Sn, Au, Cu, and Ag is desirable as the soft metal.
  • the Young's modulus of Ni is 210 GPa, while the Young's modulus of Sn is 55 GPa, the Young's modulus of Au is 78 GPa, the Young's modulus of Cu is 120 GPa, and the Young's modulus of Ag is 73 GPa. it can.
  • Sn, Au, Cu, and Ag also have good adhesion to Ni.
  • the surface area of the voids is large when the metal binder that has formed voids is immersed in a plating solution containing soft metal ions.
  • a soft metal can be efficiently deposited on the inner surface of the gap.
  • the soft metal plating layer is formed not only on the inner surface of the gap but also on the surface of the metal binder.
  • the thickness of the metal plating layer formed on the surface of the metal binder needs to be in a range not exceeding the protruding amount of the abrasive grains.
  • the thickness of the Sn plating layer is, for example, 10 to 15 ⁇ m.
  • abrasive grains Since the diameter needs to be larger than that, it becomes a coarse grindstone, and high-precision cutting cannot be performed.
  • the periphery of the abrasive grains is individually covered with a soft metal, even a fine abrasive grain having a particle diameter of less than 10 ⁇ m can exhibit a sufficient buffering effect. Therefore, cutting with high dimensional accuracy can be performed.
  • the manufacturing method of the thin-blade grindstone of the present invention is not limited to the method of etching a metal binder in which abrasive grains are dispersed and forming voids around the abrasive grains, and then plating a soft metal.
  • abrasive grains previously coated with a soft metal may be used, and the abrasive grains may be dispersed and disposed in the metal binder by a general grinding wheel manufacturing method such as electroforming.
  • the method for forming the soft metal in the gap is not limited to the plating method.
  • the metal constituting the metal binder may be Ni, an alloy of Ni and another metal (for example, Co), or a metal other than Ni, and has mechanical strength and wear resistance equivalent to Ni. Any alloy may be used.
  • Workpieces that can be cut with the thin-blade grindstone of the present invention include silicon, GaAs, ferrite and the like, as well as high-hardness materials such as piezoelectric ceramics such as PZT, quartz, LiTaO 3 single crystal, and dielectric.
  • the peripheral surface of the abrasive grains is dispersed and arranged in the metal binder in a state covered with a softer metal than the metal binder, the load applied to the abrasive grains during the cutting process is soft metal. Can be absorbed by the buffering effect of the material, reducing damage to the workpiece and suppressing chipping.
  • the soft metal is formed around the abrasive grains embedded in the metal binder, so the soft metal does not wear out at an early stage. The buffer effect can be demonstrated.
  • a metal binding material in which abrasive grains are dispersed and created is created, and the metal binding material in contact with the peripheral surface of the abrasive grains is selectively removed, and the peripheral surface of the abrasive grains, the metal binding material, Since a void was formed between them and a soft metal was deposited and grown in the void to fill the void, the soft metal was not formed on the surface of the abrasive grains protruding from the metal binder, but the metal binder. It is formed only around the abrasive grains embedded in the metal and on the surface of the metal binder. Therefore, it is possible to efficiently produce a thin blade grind having excellent cutting performance and chipping suppression effect.
  • FIG. 1A and 1B show a first embodiment of a thin-blade grindstone according to the present invention, in which FIG. 1A is a front view of the thin-blade grindstone, and FIG.
  • the thin blade grindstone 1 of the present embodiment is a thin ring-shaped electroformed thin blade grindstone in which abrasive grains 2 such as diamond and cBN are dispersedly arranged in a metal binder 3, and the thickness thereof is several tens of ⁇ m. It is set to about several hundred ⁇ m, desirably 50 ⁇ m or less.
  • the metal binding material 3 of this embodiment consists of a Ni plating layer.
  • a gap 4 is formed between the peripheral surface of the abrasive grain 2 located on the surface layer portion of the metal binder 3 and the metal binder 3, and the gap 4 is filled with a metal 5 that is softer than the metal binder 3.
  • a metal 5 that is softer than the metal binder 3.
  • the soft metal 5 is also formed on the surface of the metal binder 3, and the thickness of the soft metal 5 is set to a thickness that does not exceed the protruding amount of the abrasive grains 2 from the metal binder 3.
  • a metal having a lower Young's modulus than that of the metal binder 3 such as Sn, Au, Cu, or Ag can be used.
  • the soft metal 5 is interposed between the abrasive grains 2 and the metal binder 3, when the abrasive grains 2 receive a load from the workpiece during cutting, The abrasive grains 2 are easily displaced, and even if the metal binding material 3 is formed of a high-strength material such as Ni, the influence can be reduced. Therefore, the damage given to the workpiece can be reduced by the buffering effect by the soft metal 5, and the chipping can be effectively suppressed. Furthermore, since the soft metal 5 is formed not only on the surface of the metal binder 3 but also in the gap 4 located inside the metal binder 3, the soft metal 5 formed in the gap 4 is not easily worn. The buffering action can be maintained for a long time. Since the metal binding material 3 that is a skeleton of the grindstone 1 is formed of a high-strength material, the grindstone 1 has good straightness and can be cut with high accuracy.
  • an example of the manufacturing method of the thin blade whetstone 1 which consists of the said structure is demonstrated with reference to FIG.
  • an electrolytic plating solution containing Ni in which abrasive grains 2 such as diamond are dispersed is prepared, a substrate such as stainless steel and an anode plate are disposed facing each other in this plating solution, and the substrate is connected to the cathode.
  • a current is applied between the cathode and the anode, a Ni alloy plating layer is deposited on the substrate, and the metal binder 3 in which the abrasive grains 2 are uniformly dispersed is formed.
  • the plating is finished, the substrate on which the metal bonding material 3 is formed is taken out of the plating solution, and the metal bonding material 3 is peeled from the substrate.
  • the peeled metal binder 3 is formed into a ring shape to obtain a single-layer grindstone 1A shown in FIG.
  • the single-layer grindstone 1A is immersed in an etching solution made of a ferric chloride solution, and the metal binder 3 in contact with the peripheral surface of the abrasive grain 2 is selectively etched, as shown in FIG.
  • a single-layer grindstone 1B in which a gap 4 is formed between the peripheral surface of the abrasive grains 2 and the metal binder 3 is obtained.
  • the void 4 is mainly formed around the abrasive grains 2 located in the surface layer portion of the metal binder 3. At this time, the thickness of the metal binder 3 hardly changes, and the abrasive grains 2 do not fall off the metal binder 3.
  • the single layer grindstone 1B is immersed in an electroplating solution containing soft metal ions, the single layer grindstone 1B is used as a cathode, an anode plate is disposed opposite to the cathode, and a current flows between the cathode and the anode.
  • the gap 4 is filled with the soft metal 5.
  • the soft metal plating does not deposit on the non-conductive abrasive grains 2 but only on the metal binder 3.
  • the thin blade grindstone 1 shown in FIG. 3C is obtained.
  • FIG. 4 is a diagram showing the state of the precipitation growth of the soft metal 5.
  • the soft metal 5 is deposited on the surface of the metal binder 3 and partially deposited on the inner surface of the gap 4.
  • the soft metal 5 deposited on the inner surface of the gap 4 grows and spreads over the entire gap 4 as shown in FIG. 4B, so that the gap 4 is filled with the soft metal 5.
  • FIG. 5 is a surface photograph when a selective etching solution is used
  • FIG. 6 is a surface photograph when a normal etching solution is used.
  • the normal etching solution etching proceeds from the surface in the thickness direction, and many abrasive grains that cannot be held are generated.
  • the selective etching solution it can be confirmed that there is no large change in the surface state of the grindstone and the etching is progressing (the abrasive grains are not dropped).
  • FIG. 7 is a cross-sectional photograph when a selective etchant is used
  • FIG. 8 is a cross-sectional photograph when a normal etchant is used.
  • the thickness of the grindstone decreases as the etching progresses, but when the selective etching solution is used, there is no decrease in the thickness direction, and the vicinity of the abrasive grains is selectively dissolved and metal bonding is performed. It can be confirmed that a clearance is formed between the material and the abrasive grains.
  • FIG. 9 shows a cross-sectional photograph when Cu is plated after etching with a selective etching solution with a reduced weight of 8%.
  • This cross-sectional photograph is an image when the grindstone is divided after plating and the cross-section is observed with an SEM.
  • the plating conditions are as follows.
  • Plating solution Copper sulfate plating solution
  • Microfab Cu300 (Tanaka Precious Metal Sales)
  • Current 0.2 mA
  • Plating time 500s
  • the thin blade whetstone (1) is a Ni single-layer whetstone made only of a metal binder in which abrasive grains are dispersed
  • the thin blade whetstone (2) is a product of the present invention in which a Ni single-layer whetstone is selectively etched and subjected to Cu plating.
  • Ni electroformed single-layer grinding wheel Metal binding material: Ni Abrasive grain size: 4 / 6 ⁇ m Shape: outer diameter 52, inner diameter 40, thickness 0.04 (mm)
  • Metal binder Ni Clearance formation: Selectively dissolves the vicinity of the abrasive grains by etching
  • Soft material formation Film formation up to the clearance by electrolytic Cu plating method
  • FIG. 10 shows the amount of chipping generated in the element when cutting is performed with both grinding stones under the following processing conditions.
  • -Processing conditions Processing machine: Dicer DAD3350 (manufactured by DISCO Corporation) Spindle speed: 30000rpm
  • Processing material Single crystal material (LiTaO3) Work shape: ⁇ 100 wafer Feed speed: 60mm / s Number of cuts: 1.4mm in parallel direction (relative to orientation flat), 1.0mm in vertical direction One wafer dicing at the above pitch
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • an electroformed thin blade grindstone has been described as an example.
  • a Ni plating layer is provided by electrodeposition on a base metal such as stainless steel to form a metal binder, and after this metal binder is etched, Cu plating is performed. It may be given.
  • the metal binder is not limited to Ni, and the soft metal is not limited to Sn, Au, Cu, and Ag.

Abstract

【課題】被加工物に加わるダメージを軽減し、良好な切断性能を長期間維持できる薄刃砥石及びその製造方法を提供する。 【解決手段】砥粒２を分散配置したＮｉ金属結合材３をエッチング液に浸漬して、砥粒２の周面に接する金属結合材３を選択的に除去し、砥粒の周面と金属結合材との間に空隙４を形成する。その後、空隙４に金属結合材より軟質の金属５を析出成長させ、空隙に軟質の金属５を充填する。そのため、砥粒２の周面が軟質の金属５で覆われ、長期間良好な緩衝作用を維持でき、チッピングを抑制できる。

Description

薄刃砥石及びその製造方法
　本発明は、セラミックスや単結晶材料などの被加工物を切断加工するのに適した薄刃砥石及びその製造方法に関するものである。
　従来、シリコン、ＧａＡｓ、フェライト等の被加工物を高精度に切削加工する薄刃砥石（ダイシングブレード）として、薄板リング状の電鋳薄刃砥石が知られている。この電鋳薄刃砥石は、ダイヤモンドやｃＢＮ等の砥粒を金属結合材中に分散配置したものであり、その厚さは数十μｍ～数百μｍ程度の薄板リング状に形成されている。薄刃砥石は、その内周側領域を砥石軸に保持し、砥石軸を回転させることで、外周側領域で被加工物の切断加工や溝入れ加工を行うことができる。
　近年の電子部品の小型化や収率向上などの理由から、電鋳薄刃砥石にもさらなる薄刃化が求められており、金属結合材としてＮｉなどの機械的強度が高い金属材料を用いることにより、厚さが５０μｍ以下の極薄電鋳砥石も提供されている。しかし、金属結合材による砥粒の保持力が大きくなると、砥粒による被加工物へのダメージが大きくなるため、切断加工時にチッピングと呼ばれる被加工物の割れ、欠けを増大させるという問題がある。
　このような問題を解決するため、特許文献１には、Ｎｉ、Ｃｏ又はこれらの合金からなる金属結合材の刃先部の表面に、この金属結合材からの砥粒の突出量を越えない厚みのＳｎめっき層を形成した電鋳薄刃砥石が提案されている。この場合には、Ｓｎめっき層が金属結合材の表面を覆うことで、摺動性を向上させると共に、金属結合材より軟質のＳｎめっき層が緩衝層を構成し、被加工物へのダメージを低減し、チッピングを抑えることができるとされている。
　図２の（ａ）は、特許文献１に記載の方法により製作した薄刃砥石の断面構造を示す。金属結合材１０の表層部に砥粒１１が保持され、その砥粒１１の突出量を越えない厚みのＳｎめっき層１２が形成されている。このような構造の場合、切削加工時に砥粒１１は被加工物から荷重を受けるので、砥粒１１は微小に変位すると考えられる。しかしながら、金属結合材１０の影響が支配的であり、金属結合材１０がＮｉのような高強度材料の場合、砥粒１１は殆ど変位できず、Ｓｎめっき層１２の緩衝性向上によるチッピング抑制効果はさほど見込めない。さらに、Ｓｎめっき層１２は金属結合材１０の表面にのみ形成されているに過ぎないので、被加工物との摩擦によりＳｎめっき層１２が早期に磨耗し、緩衝作用を長期に亘って維持できないという問題がある。
　また、特許文献１では、金属結合材の表面をエッチングして砥石の突出量を増大させ、その上でＳｎめっき層を形成する方法が開示されている。この方法では、Ｓｎめっき層の厚みをある程度確保することは可能であるが、エッチングによって金属結合材の厚みが減少するので、金属結合材としての強度が低下するとともに、金属結合材の表層部に位置する砥粒が脱落してしまうという問題がある。
特開２００２－６６９３５号公報
　そこで、本発明の好ましい実施形態の目的は、被加工物に加わるダメージを軽減し、良好な切断性能を長期間維持できる薄刃砥石及びその製造方法を提供することにある。
　本発明は、金属結合材中に砥粒が分散配置された薄刃砥石において、前記金属結合材の少なくとも表層部に位置する前記砥粒において、前記金属結合材と接する前記砥粒の周面が軟質の金属で覆われていることを特徴とする薄刃砥石を提供する。
　本発明に係る薄刃砥石の製造方法は、砥粒を分散配置した金属結合材を作成する第１の工程と、前記砥粒の周面に接する金属結合材を選択的に除去して、前記砥粒の周面と金属結合材との間に空隙を形成する第２の工程と、前記空隙に前記金属結合材より軟質の金属を析出成長させ、前記空隙に軟質の金属を充填する第３の工程と、を含むものである。
　本発明に係る薄刃砥石では、従来のように金属結合材の表面にのみ軟質の金属層を形成したものではなく、金属結合材と接する砥粒の周面を軟質の金属で覆った構造となっている。つまり、砥粒と金属結合材との間に軟質の金属が介在するため、切削加工時に砥粒に荷重が加わると、個々の砥粒は軟質の金属による緩衝効果によって変位しやすくなり、被加工物へのダメージを軽減でき、チッピングを抑制できる。また、加工が進行しても、軟質の金属は金属結合材の中に埋め込まれた砥粒の周囲に形成されているので、軟質の金属が早期に磨耗することがなく、長期間に亘って緩衝効果を発揮できる。
　本発明の薄刃砥石を作成する方法として、種々の方法が考えられるが、例えば金属結合材をエッチング液に浸漬し、砥粒の周面に接する金属結合材を選択的にエッチングして、砥粒の周面と金属結合材との間に空隙を形成し、空隙が形成された金属結合材に対し軟質の金属でめっき処理し、空隙に軟質の金属を析出成長させる方法を用いることができる。金属結合材がＮｉよりなる場合、塩化第二鉄溶液でエッチングすると、砥粒の周面が活性化して砥粒の周面に接する金属結合材が選択的にエッチングされ、砥粒の周面と金属結合材との間に空隙を形成できる。エッチングが進行すると、空隙は表層部に位置する砥粒だけでなく、この砥粒と近接した内側の砥粒の周囲にも及び、そのため金属結合材全体がポーラスな形態になる。その際、金属結合材そのものの厚みは殆ど減少しないので、金属結合材としての強度を確保できるとともに、金属結合材の表層部に存在する砥粒が脱落するのを防止できる。
　金属結合材がＮｉよりなる場合、軟質の金属としては、Ｓｎ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇのいずれかが望ましい。Ｎｉのヤング率は２１０ＧＰａであるのに対し、Ｓｎのヤング率は５５ＧＰａ、Ａｕのヤング率は７８ＧＰａ、Ｃｕのヤング率は１２０ＧＰａ、Ａｇのヤング率は７３ＧＰａであり、いずれも所望の緩衝効果を発揮できる。また、Ｓｎ、Ａｕ、Ｃｕ、ＡｇはＮｉとの密着性も良好である。
　第３の工程として、めっき処理により空隙に軟質の金属を析出成長させる方法を用いた場合、空隙を形成した金属結合材を軟質金属イオンを含むめっき液に浸漬すると、空隙の表面積が大きいため、空隙内面に軟質の金属を効率よく析出成長させることができる。なお、軟質の金属めっき層は、空隙の内面だけでなく金属結合材の表面にも形成される。金属結合材の表面に形成された金属めっき層の厚みは、砥粒の突出量を越えない範囲とする必要がある。
　特許文献１の電鋳薄刃砥石の場合、Ｓｎめっき層の厚みを例えば１０～１５μｍとすると記載されているが、このような分厚いＳｎめっき層を金属結合材の表面に形成すると、砥粒の粒径はそれ以上にする必要があるため、粗目の砥石になり、高精度な切削加工を行えない。本発明の薄刃砥石の場合、砥粒の周囲が個々に軟質の金属で覆われるので、粒径が１０μｍ未満の微細砥粒でも十分な緩衝効果を発揮できる。そのため、寸法精度が高い切削加工を行うことができる。
　本発明の薄刃砥石の製作方法としては、砥粒を分散配置した金属結合材をエッチングし、砥粒の周囲に空隙を形成した後、軟質金属をめっきする方法に限らない。例えば、予め軟質金属を被覆した砥粒を用い、電鋳などの一般的な砥石製造方法によって砥粒を金属結合材中に分散配置してもよい。また、砥粒に気化／液化／イオン化等により除去可能な樹脂皮膜等を予め形成しておき、その砥粒を金属結合材中に分散配置した状態で砥石を作成し、その後で砥粒の皮膜を除去して空隙を形成してもよい。空隙への軟質金属の形成方法は、めっき法に限らない。
　金属結合材を構成する金属としては、Ｎｉのほか、Ｎｉと他の金属（例えばＣｏ等）との合金、さらにはＮｉ以外の金属でもよく、Ｎｉと同等な機械的強度及び耐磨耗性を有する合金であればよい。本発明の薄刃砥石で切削できる被加工物としては、シリコンやＧａＡｓ、フェライトなどの他、ＰＺＴ等の圧電セラミックス、水晶、ＬｉＴａＯ3単結晶、誘電体などの高硬度の材料も含む。
発明の好ましい実施形態の効果
　本発明によれば、砥粒の周面が金属結合材より軟質の金属で覆われた状態で金属結合材の中に分散配置されているので、切削加工時に砥粒に加わる荷重が軟質の金属による緩衝効果によって吸収され、被加工物へのダメージを低減でき、チッピングを抑制できる。また、加工が進行しても、軟質の金属は金属結合材の中に埋め込まれた砥粒の周囲に形成されているので、軟質の金属が早期に磨耗することがなく、長期間に亘って緩衝効果を発揮できる。
　本発明にかかる製造方法によれば、砥粒を分散配置した金属結合材を作成し、砥粒の周面に接する金属結合材を選択的に除去して砥粒の周面と金属結合材との間に空隙を形成し、この空隙に軟質の金属を析出成長させて空隙を充填するようにしたので、軟質金属は金属結合材から突出した砥粒の表面には形成されず、金属結合材の中に埋設された砥粒の周囲及び金属結合材の表面にのみ形成される。そのため、優れた切削性能とチッピング抑制効果とを持つ薄刃砥石を効率よく製造できる。
　以下に、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は本発明にかかる薄刃砥石の第１実施形態を示し、（ａ）は薄刃砥石の正面図、（ｂ）はＡ－Ａ線拡大断面図である。本実施形態の薄刃砥石１は薄板リング状の電鋳薄刃砥石であり、ダイヤモンドやｃＢＮ等の砥粒２を金属結合材３中に分散配置してなるものであり、その厚さは数十μｍ～数百μｍ程度、望ましくは５０μｍ以下に設定されている。本実施形態の金属結合材３は、Ｎｉめっき層からなる。
　金属結合材３の表層部に位置する砥粒２の周面と金属結合材３との間には空隙４が形成されており、この空隙４には金属結合材３より軟質の金属５が充填されている。つまり、金属結合材３に埋設された砥粒２の周囲が軟質金属５で覆われ、金属結合材３の表面も軟質金属５で被覆されている。金属結合材３の表面にも軟質金属５が形成されており、その軟質金属５の厚みは、金属結合材３からの砥粒２の突出量を越えない厚みに設定されている。軟質金属５としては、Ｓｎ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇなどの金属結合材３より低ヤング率の金属を用いることができる。
　図２の（ｂ）に示すように、砥粒２と金属結合材３との間に軟質金属５が介在しているため、切削加工時に砥粒２が被加工物から荷重を受けた時、砥粒２は変位しやすく、金属結合材３がＮｉのように高強度材料で形成されていても、その影響を軽減できる。そのため、軟質金属５による緩衝効果によって、被加工物に与えるダメージを低減でき、チッピングを効果的に抑制できる。さらに、軟質金属５は金属結合材３の表面だけでなく、金属結合材３の内部に位置する空隙４にも形成されているので、空隙４に形成された軟質金属５は簡単に磨耗せず、緩衝作用を長期に亘って維持できる。砥石１の骨格となる金属結合材３が高強度材料で形成されているので、砥石１の直進性がよく、高精度な切断加工を実施できる。
　次に、前記構成よりなる薄刃砥石１の製造方法の一例を、図３を参照して説明する。
　まず、ダイヤモンド等の砥粒２を分散させたＮｉを含む電解めっき液を準備し、このめっき液中にステンレス等の基板と陽極板とを対向して配置し、基板を陰極に接続する。陰極と陽極間に通電すると、基板上にＮｉ合金めっき層が析出し、砥粒２が均一に分散された金属結合材３が形成される。金属結合材３が数十μｍ～数百μｍとなった時点でめっきを終了し、この金属結合材３を形成した基板をめっき液から取り出し、基板から金属結合材３を剥離する。剥離した金属結合材３をリング状に成形して図３の（ａ）に示す単層砥石１Ａを得る。
　次に、単層砥石１Ａを塩化第二鉄溶液よりなるエッチング液に浸漬し、砥粒２の周面に接する金属結合材３を選択的にエッチングして、図３の（ｂ）のように砥粒２の周面と金属結合材３との間に空隙４を形成した単層砥石１Ｂを得る。なお、空隙４は主に金属結合材３の表層部に位置する砥粒２の周囲に形成される。このとき、金属結合材３の厚みは殆ど変化せず、砥粒２は金属結合材３から脱落しない。
　次に、単層砥石１Ｂを軟質金属イオンを含む電解めっき液に浸漬し、単層砥石１Ｂを陰極とし、この陰極に対向して陽極板を配置し、陰極と陽極間に通電すると、軟質金属５が金属結合材３の表面および空隙４の内面に析出成長する。その結果、空隙４が軟質金属５によって充填される。軟質金属めっきは非導電性の砥粒２上には析出せず、金属結合材３上にのみ析出する。こうして、図３の（ｃ）に示す薄刃砥石１が得られる。
　図４は軟質金属５の析出成長の様子を表す図である。図４の（ａ）に示すように、当初は軟質金属５が金属結合材３の表面に析出するとともに、空隙４の内面において部分的に析出する。めっき時間の経過に伴い、空隙４の内面に析出した軟質金属５が成長し、図４の（ｂ）に示すように空隙４の全体に広がるため、空隙４は軟質金属５で充填される。
　ここで、選択的エッチング液と通常のエッチング液とを用いて砥石をエッチングした場合の砥石表面／砥石断面をＳＥＭにて観察する。
（１）選択的エッチング液
44％塩化第二鉄液（FeCl3）：純水＝５：９５（vol ％)
エッチング液量：400ml
（２）通常エッチング液
35％塩酸：60％硝酸：純水＝１：１：３（vol ％)
エッチング液量：400ml
実験条件
・実験砥石
  砥粒径：8/20μm
　形状：外径52、内径40、厚さ0.075　(mm)
・エッチング量
　初期重量に対する減少重量を８％、33％、67％の３水準設定し、エッチングした。
　図５は選択的エッチング液を使用した場合の表面写真であり、図６は通常エッチング液を使用した場合の表面写真である。通常エッチング液では表面からエッチングが厚さ方向に進み、保持できていない砥粒が多数発生している。それに対して、選択的エッチング液では砥石表面状態に大きな変化が無く、エッチングが進んでいる（砥粒は脱落していない）ことが確認できる。
　図７は選択的エッチング液を使用した場合の断面写真であり、図８は通常エッチング液を使用した場合の断面写真である。通常エッチング液では、エッチングが進むにつれて砥石厚さが減少しているのに対して、選択エッチング液を用いれば、厚さ方向へ減少は無く、砥粒の近傍を選択的に溶解し、金属結合材－砥粒間にクリアランスを形成していることが確認できる。
　図９は選択的エッチング液を用いて、減少重量８％エッチングした後、Ｃｕめっきした場合の断面写真を示す。この断面写真は、めっき後に砥石を分割し、その断面をＳＥＭで観察したときの画像である。なお、めっき条件は次の通りである。
　めっき液　：硫酸銅めっき液　ミクロファブCu300（田中貴金属販売）
　　　電流　：0.2ｍＡ
　めっき時間：500s
　図９の画像より、金属結合材－砥粒間のクリアランス部にＣｕが成長しており、砥粒近傍の結合材のみを、ＮｉからＣｕへと変換できていることがわかる。これにより、砥石全体としての剛性は維持しつつ、砥粒の緩衝能力を向上させることが可能となる。
　ここで、次の２種類の薄刃砥石を用いて単結晶材料（ＬｉＴａＯ3）を加工したときのチッピング量を比較する。薄刃砥石（１）は、砥粒を分散させた金属結合材のみからなるＮｉ単層砥石、薄刃砥石（２）はＮｉ単層砥石を選択エッチングし、Ｃｕめっきを施した本発明品である。
（１）Ｎｉ電鋳単層砥石
　金属結合材：Ｎｉ
　砥粒径：4/6μm
　形状：外径52、内径40、厚さ0.04　（mm）
（２）本発明砥石
　金属結合材：Ｎｉ
　クリアランス形成：エッチングにより選択的に砥粒近傍を溶解
　軟質材形成：電解Cuめっき工法によりクリアランス内部まで皮膜形成
図１０は、以下の加工条件で両砥石により切削加工した際の素子に発生するチッピング量を示す。
－加工条件－
　加工機　　：ダイサーDAD3350（株式会社ディスコ製）
　主軸回転数：30000rpm
　加工材料　：単結晶材料（LiTaO３）
　ワーク形状：φ100ウェハ
　送り速度　：60mm/s
　カット本数：（オリフラに対して）平行方向1.4mm、垂直方向1.0mm
　　　　　　　上記ピッチにてウェハ１枚ダイシング加工
　図１０の結果から明らかなように、本発明砥石の場合、Ｎｉ単層砥石に比べてチッピングを約25％抑制でき、高品位加工が実践できていることが確認できる。
　本発明は前記実施形態に限定されるものではない。前記実施形態では、電鋳薄刃砥石を例として説明したが、ステンレスなどの台金に電着によりＮｉめっき層を設けて金属結合材を構成し、この金属結合材をエッチングした後でＣｕめっきを施したものでもよい。また、金属結合材はＮｉに限るものではなく、軟質の金属もＳｎ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇに限るものではない。
本発明に係る薄刃砥石の第１実施形態の正面図及びＡ－Ａ線断面図である。 従来の薄刃砥石と本発明に係る薄刃砥石との拡大断面図である。 図１に示す薄刃砥石の製造段階を示す断面図である。 軟質金属の析出状況を示す図である。 選択的エッチング液を使用してエッチングした砥石の表面写真である。 通常エッチング液を使用してエッチングした砥石の表面写真である。 選択的エッチング液を使用してエッチングした砥石の断面写真である。 通常エッチング液を使用してエッチングした砥石の断面写真である。 選択的エッチング液を用いてエッチングした後、Ｃｕめっきした場合の断面写真である。 従来の単層砥石と本発明に係る砥石とにより切削加工した場合のチッピング量を示す図である。
符号の説明
１　　　　　　　　薄刃砥石
２　　　　　　　　砥粒
３　　　　　　　　金属結合材（Ｎｉめっき層）
４　　　　　　　　空隙
５　　　　　　　　軟質金属（Ｃｕめっき層）

Claims (8)

  1. 金属結合材中に砥粒が分散配置された薄刃砥石において、
    前記金属結合材の少なくとも表層部に位置する前記砥粒において、前記金属結合材と接する前記砥粒の周面が軟質の金属で覆われていることを特徴とする薄刃砥石。
  2. 前記金属結合材はＮｉよりなることを特徴とする請求項１に記載の薄刃砥石。
  3. 前記軟質の金属は、Ｓｎ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇのいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄刃砥石。
  4. 砥粒を分散配置した金属結合材を作成する第１の工程と、
    前記砥粒の周面に接する金属結合材を選択的に除去して、前記砥粒の周面と金属結合材との間に空隙を形成する第２の工程と、
    前記空隙に前記金属結合材より軟質の金属を析出成長させ、前記空隙に軟質の金属を充填する第３の工程と、を含む薄刃砥石の製造方法。
  5. 前記第２の工程は、前記金属結合材をエッチング液に浸漬し、前記砥粒の周面に接する金属結合材を選択的にエッチングして、前記砥粒の周面と金属結合材との間に空隙を形成することを特徴とする請求項４に記載の薄刃砥石の製造方法。
  6. 前記金属結合材はＮｉよりなり、
    前記エッチング液は塩化第二鉄溶液であることを特徴とする請求項５に記載の薄刃砥石の製造方法。
  7. 前記第３の工程は、前記空隙が形成された金属結合材に対し前記軟質の金属でめっき処理し、前記空隙に軟質の金属を析出成長させることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の薄刃砥石の製造方法。
  8. 前記軟質の金属は、Ｓｎ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇのいずれかであることを特徴とする請求項７に記載の薄刃砥石の製造方法。
PCT/JP2008/068946 2008-02-25 2008-10-20 薄刃砥石及びその製造方法 WO2009107274A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020107018646A KR101155235B1 (ko) 2008-02-25 2008-10-20 얇은 날 숫돌 및 그 제조방법
CN200880127234.5A CN101945734B (zh) 2008-02-25 2008-10-20 薄刃砂轮及其制造方法
JP2010500530A JP4711025B2 (ja) 2008-02-25 2008-10-20 薄刃砥石及びその製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008-042574 2008-02-25
JP2008042574 2008-02-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009107274A1 true WO2009107274A1 (ja) 2009-09-03

Family

ID=41015683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2008/068946 WO2009107274A1 (ja) 2008-02-25 2008-10-20 薄刃砥石及びその製造方法

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP4711025B2 (ja)
KR (1) KR101155235B1 (ja)
CN (1) CN101945734B (ja)
WO (1) WO2009107274A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013223912A (ja) * 2012-04-23 2013-10-31 Tokyo Seimitsu Co Ltd 切断用ブレード

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103357964B (zh) * 2013-07-31 2015-12-02 宁波工程学院 一种微粒刀

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4949286A (ja) * 1972-05-10 1974-05-13
JPS62224576A (ja) * 1986-03-26 1987-10-02 Mitsubishi Metal Corp 電鋳薄刃砥石の製造方法
JPH02292177A (ja) * 1989-05-08 1990-12-03 Shiyoufuu:Kk 切断用薄刃回転砥石の製造方法
JPH06210570A (ja) * 1993-01-14 1994-08-02 Disco Abrasive Syst Ltd 三層構造電鋳ブレード
JP2002066935A (ja) * 2000-08-31 2002-03-05 Mitsubishi Materials Corp 電鋳薄刃砥石及びその製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2314892Y (zh) * 1997-11-03 1999-04-21 李广棋 超薄切割砂轮片
JP2006181701A (ja) * 2004-12-28 2006-07-13 Asahi Diamond Industrial Co Ltd 電着ワイヤ工具およびその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4949286A (ja) * 1972-05-10 1974-05-13
JPS62224576A (ja) * 1986-03-26 1987-10-02 Mitsubishi Metal Corp 電鋳薄刃砥石の製造方法
JPH02292177A (ja) * 1989-05-08 1990-12-03 Shiyoufuu:Kk 切断用薄刃回転砥石の製造方法
JPH06210570A (ja) * 1993-01-14 1994-08-02 Disco Abrasive Syst Ltd 三層構造電鋳ブレード
JP2002066935A (ja) * 2000-08-31 2002-03-05 Mitsubishi Materials Corp 電鋳薄刃砥石及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013223912A (ja) * 2012-04-23 2013-10-31 Tokyo Seimitsu Co Ltd 切断用ブレード

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2009107274A1 (ja) 2011-06-30
JP4711025B2 (ja) 2011-06-29
CN101945734A (zh) 2011-01-12
KR101155235B1 (ko) 2012-06-13
CN101945734B (zh) 2012-12-12
KR20100112180A (ko) 2010-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2009066689A (ja) 固定砥粒ワイヤーソー
JP2004130499A (ja) 砥粒の配置が精密に制御された砥粒工具及び製造方法
JP5356071B2 (ja) ダイヤモンドワイヤーソー、ダイヤモンドワイヤーソーの製造方法
JP4400677B2 (ja) 薄刃砥石
JP2010234597A (ja) 切断ブレード、切断ブレードの製造方法及び切断加工装置
JP6245833B2 (ja) ワイヤソーの製造方法
KR102135652B1 (ko) 와이어 공구용 다이아몬드 지립 및 와이어 공구
JP5066508B2 (ja) 固定砥粒ワイヤーソー
JP4711025B2 (ja) 薄刃砥石及びその製造方法
JP5470713B2 (ja) 電鋳薄刃砥石及びその製造方法
KR101237195B1 (ko) 휴대폰용 유리의 연삭 가공 방법
JP5566189B2 (ja) 薄刃ブレード
JP4470559B2 (ja) 極薄刃砥石およびその製造方法
JP5104394B2 (ja) 薄刃砥石の製造方法
JP2014172115A (ja) 固定砥粒ワイヤ及び固定砥粒ワイヤ製造方法
JP3823830B2 (ja) 電鋳薄刃砥石
JP5515508B2 (ja) 薄刃砥石及びその製造方法
JP2009196043A (ja) 電着工具
JPH08309666A (ja) 電着砥石およびその製造方法
JP4494590B2 (ja) 薄刃ブレードの製造方法
JP2002187071A (ja) 電鋳薄刃砥石
KR20130037086A (ko) 절삭용 경질입자가 전착된 와이어 소
JP2005271193A (ja) 表面被覆超硬合金切削工具
JP2005081474A (ja) 超微細結晶電鋳工具およびその製造方法
JPH10146768A (ja) 内周刃砥石

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200880127234.5

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08872957

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010500530

Country of ref document: JP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20107018646

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08872957

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1