(57)【要約】【課題】研削抵抗を減らして摩擦熱の発生を抑制し、砥粒層の耐摩耗性を向上する。【解決手段】レジンボンド砥石１０の砥粒層１１は、例えばフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂からなる樹脂結合相１４と、この樹脂結合相１４中に分散配置したダイヤモンド（またはＣＢＮ等）の超砥粒１５とから構成した。樹脂結合相１４中には、硬質のフィラーとして例えばＳｉＣからなる耐摩耗性フィラー１６と、中空ガラス１７と、金属被覆層１８を有するアモルファスカーボン１９とを、それぞれ分散配置した。アモルファスカーボン１９は球状とし、その外表面上に熱伝導性の高い金属として例えばＣｕからなる金属被覆層１８を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂結合相中に超砥粒が分散配置されてなるレジンボンド砥石において、前記樹脂結合相中にアモルファスカーボンが分散配置されていることを特徴とするレジンボンド砥石。
【請求項２】
前記アモルファスカーボンは球状であることを特徴とする請求項１に記載のレジンボンド砥石。
【請求項３】
前記アモルファスカーボンは不定形状であることを特徴とする請求項１に記載のレジンボンド砥石。
【請求項４】
前記不定形状のアモルファスカーボンは球状のアモルファスカーボンが粉砕されてなることを特徴とする請求項３に記載のレジンボンド砥石。
【請求項５】
前記不定形状のアモルファスカーボンの粒径は２０μｍ以下であることを特徴とする請求項３又は請求項４の何れかに記載のレジンボンド砥石。
【請求項６】
前記アモルファスカーボンの表面に、Ｃｕ及びＡｇ及びＮｉ及びＣｏのうちの何れかの金属、或いはこれらの金属の合金を含む金属が被覆されていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載のレジンボンド砥石。
【請求項７】
前記アモルファスカーボンは、前記超砥粒を除く前記樹脂結合相の体積比で５〜６０ｖｏｌ％含まれていることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載のレジンボンド砥石。
【請求項８】
前記アモルファスカーボンの硬さがショア硬さでＨｓ＝１００〜１２０であることを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載のレジンボンド砥石。
【請求項９】
前記樹脂結合相中に、少なくとも一種以上の耐摩耗性フィラーが分散配置されていることを特徴とする請求項１から請求項８の何れかに記載のレジンボンド砥石。
【請求項１０】
前記耐摩耗性フィラーは、ＳｉＣ及びＳｉＯ2及びＡｇ及びＣｕ及びＮｉのうちの少なくとも一種以上を含むことを特徴とする請求項９に記載のレジンボンド砥石。
【請求項１１】
前記樹脂結合相中に、少なくとも一種以上の潤滑性フィラーが分散配置されていることを特徴とする請求項１から請求項８の何れかに記載のレジンボンド砥石。
【請求項１２】
前記潤滑性フィラーは、黒鉛及びｈＢＮ及びフッ素樹脂のうちの少なくとも一種以上を含むことを特徴とする請求項１１に記載のレジンボンド砥石。
【請求項１３】
前記樹脂結合相中に、気孔が５〜４０ｖｏｌ％含まれていることを特徴とする請求項１から請求項１２の何れかに記載のレジンボンド砥石。
【請求項１４】
前記樹脂結合相中に、中空のガラスが分散配置されていることを特徴とする請求項１から請求項１２の何れかに記載のレジンボンド砥石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば硬脆性材料の鏡面研削などに用いられるレジンボンド砥石に関する。
【背景技術】
【０００２】
レジンボンド砥石は、例えばエポキシ樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂の原料粉末と、ダイヤモンドやＣＢＮ等の超砥粒とを混合し、単独で、あるいは必要に応じて台金と共に型込めした上、プレス成形および焼成してレジンボンド砥粒層を形成したものである。レジンボンド砥石は超砥粒を保持する樹脂結合相が比較的軟質で脆いために、比較的硬い被削材に対して研削を行った場合、超砥粒の先端が摩耗して切れ味が低下するより早く、超砥粒を支える樹脂結合相が破砕または摩耗して超砥粒が脱落する。そのため、レジンボンド砥石は摩耗が激しい欠点を有するが、研削面の目詰まりや超砥粒の摩耗による切れ味低下が起き難く、メタルボンド砥石などと比較して研削を効率よく行え、しかも樹脂結合相で保持された超砥粒に弾性効果があるために被削材のダメージが小さく仕上げ面が良好である。そのため、例えば半導体ウェハーなどの被削材の鏡面研削など、小さい面粗さが要求される研削に用いられるという利点を有している。
【０００３】
ところで、従来のレジンボンド砥石では、研削抵抗により発生する摩擦熱を抑制するために例えばｈＢＮや黒鉛などの固体潤滑剤がフィラーとして樹脂結合相中に分散されたものがある。例えば、図９に示すレジンボンド砥石１では、砥粒層２としてフェノール樹脂からなる樹脂結合相３中にダイヤモンドの超砥粒４が分散配置され、更にＣａＦ2（フッ化カルシウム）等の固体潤滑剤５が添加され分散されている。このようなレジンボンド砥石１を用いて研削を行う場合、樹脂結合相３中の固体潤滑剤５が樹脂結合相３や超砥粒４と共に逐次脱落する際、潤滑剤として機能して超砥粒４による研削を円滑に行うと共に砥粒層２や被削材の摩擦熱を抑制するよう図られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記構成のレジンボンド砥石１ではフィラーとして分散配置された固体潤滑剤５によって切削抵抗を低減できるが、樹脂結合相３自体が脆化しやすく砥粒層２の耐摩耗性を向上する効果は乏しく砥石寿命が短くなるという問題が生じる。本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、研削抵抗を低減すると共に、耐摩耗性を向上させることができるレジンボンド砥石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】
【０００５】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１記載の本発明のレジンボンド砥石は、樹脂結合相中に超砥粒が分散配置されてなるレジンボンド砥石において、前記樹脂結合相中にアモルファスカーボンが分散配置されていることを特徴としている。上記構成のレジンボンド砥石では、アモルファスカーボン（以下において、グラッシーカーボン：glassy carbonと同等である）は曲げ強度が１６ｋｇ／ｍｍ2程度で黒鉛（結晶質カーボン）に対して約５倍大きく、圧縮強度が１２０ｋｇ／ｍｍ2程度で黒鉛に対して約２０倍大きく、弾性率が３×１０3ｋｇ／ｍｍ2程度で黒鉛に対して約３倍大きく、硬さがショア硬さＨｓ＝１１０程度で黒鉛に対して約３倍大きいという特性を有している。ここで、レジンボンド砥石の樹脂結合相をなす、例えばフェノール樹脂の弾性率は、７×１０2ｋｇ／ｍｍ2程度であることから、レジンボンド砥石の樹脂結合相中にアモルファスカーボンを添加して分散配置することによって、レジンボンド砥石の砥粒層の弾性率を向上させることができる。
【０００６】
これにより、砥粒層の圧縮剛性を向上させることができ、例えば研削加工時における研削抵抗により砥粒層が圧縮変形したり、砥粒層の表面上から突出してレジンボンド砥石の切刃とされる超砥粒が研削抵抗を受けた場合であっても、この超砥粒が樹脂結合相中に埋没してしまうことを防止することができ、超砥粒を保持する砥粒層の機械的強度を向上させることができる。さらに、樹脂結合相中に分散配置されたアモルファスカーボンは、潤滑剤として作用して被削材との間の研削抵抗を低減して研削熱の発生を抑制することができることに加えて、例えば黒鉛等の固体潤滑剤に比べて、硬さ及び圧縮強度、曲げ強度等が大きいために、レジンボンド砥石が変形したり、偏摩耗することをより効果的に抑制することができる。
【０００７】
さらに、請求項２記載の本発明のレジンボンド砥石では、前記アモルファスカーボンは球状であることを特徴としている。上記構成のレジンボンド砥石では、球状のアモルファスカーボンにより樹脂結合相の圧縮強度を向上させることができ、研削加工時に砥粒層に作用する応力を緩和することができる。また、砥粒層の表面上から露出した球状のアモルファスカーボンは被削材の研削面と点接触するため、被削材との摩擦が生じても摩擦抵抗は小さく、摩擦熱の発生が小さく抑えられる。
【０００８】
また、砥粒層の表面上において球状のアモルファスカーボンを保持する樹脂結合相が摩耗されて、球状のアモルファスカーボンの全体積のうちの約半分程度が砥粒層の表面上から突出するようになると、このアモルファスカーボンは砥粒層の表面上から脱落して、アモルファスカーボンが保持されていた位置にチップポケットが形成される。すなわち、アモルファスカーボンが球状であることによって、例えば外表面上に凸凹が形成されたような不定形状のものに比べて、樹脂結合相による保持力が低下しており、樹脂結合相からの脱落が促進される。こうして形成されたチップポケットには、研削加工時に研削液が導入されたり、研削くず等が入り込むことによって切屑の排出性が向上される。一方、アモルファスカーボンが球状であるが故にその圧縮強度は不定形状に比べて高く、レジンボンド砥石の研削負荷と変形を抑制したり、外表面に存在する超砥粒の樹脂結合相中への埋没を効果的に防止できる。さらに、砥粒層が形成される際には、原料の流動性や成形性を向上させることができる。
【０００９】
さらに、請求項３記載の本発明のレジンボンド砥石では、前記アモルファスカーボンは不定形状であることを特徴としている。上記構成のレジンボンド砥石では、特に、微小なアモルファスカーボンを樹脂結合相に分散配置する際には、球状のアモルファスカーボンでは樹脂結合相から脱落し易くなりすぎる場合があるが、不定形状のアモルファスカーボンを使用することによって樹脂結合相による保持力を向上させることができる。
【００１０】
さらに、請求項４記載の本発明のレジンボンド砥石では、前記不定形状のアモルファスカーボンは球状のアモルファスカーボンが粉砕されてなることを特徴としている。上記構成のレジンボンド砥石では、樹脂結合相中に分散配置される潤滑剤として、例えば微小かつ球状のアモルファスカーボンは製作が困難であり、しかも樹脂結合相から脱落しやすいという問題があるが、例えば表１及び図１０に示す球状のアモルファスカーボンの粒度分布のように、平均粒径が約２０〜３０μｍ程度の球状のアモルファスカーボンに対して、この球状のアモルファスカーボンを粉砕することで、例えば図７に示すような粒度分布を有する微小な不定形状のアモルファスカーボンを容易に得ることができ、樹脂結合相による保持力を向上させ、レジンボンド砥石の耐摩耗性を向上させることができる。しかも、アモルファスカーボンは、球状のものが最も緻密であり、この球状のアモルファスカーボンを粉砕することで、緻密かつ微小な不定形状のアモルファスカーボンを得ることができる。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
さらに、請求項５記載の本発明のレジンボンド砥石では、前記不定形状のアモルファスカーボンの粒径は２０μｍ以下とされていることを特徴としている。上記構成のレジンボンド砥石では、樹脂結合相中に分散配置される不定形状のアモルファスカーボンの粒径が２０μｍを超えると、被削材と樹脂との接触長さが増えて研削抵抗が増大する場合があるが、粒径を２０μｍ以下とすることによってアモルファスカーボンが狭小ピッチで配置され、被削材と樹脂の接触が抑制されるため、研削抵抗を低減して研削熱の発生を抑制すると共に、レジンボンド砥石の耐摩耗性を向上させることができる。
【００１３】
さらに、請求項６記載の本発明のレジンボンド砥石は、前記アモルファスカーボンの表面に、Ｃｕ及びＡｇ及びＮｉ及びＣｏのうちの何れかの金属、あるいはこれらの金属の合金を含む金属が被覆されていることを特徴としている。上記構成のレジンボンド砥石では、熱伝導率の高い金属が被覆されたアモルファスカーボンが砥粒層に分散配置されていることによって、砥粒層の熱伝導性を向上させることができ、研削加工時に発生する熱を砥粒層から速やかに発散させて樹脂結合相の劣化を防止することができる。
【００１４】
さらに、請求項７記載の本発明のレジンボンド砥石は、前記アモルファスカーボンは、前記超砥粒を除く前記樹脂結合相の体積比で５〜６０ｖｏｌ％含まれていることを特徴としている。上記構成のレジンボンド砥石では、アモルファスカーボンが５ｖｏｌ％未満になると、研削時の研削抵抗を低減して摩擦熱の発生を抑制したり、砥粒層の耐摩耗性を向上する効果が弱く、逆に６０ｖｏｌ％を越えると、砥粒層に占める樹脂結合相の割合が低下するため、砥粒層の強度が低下し、砥粒層の耐摩耗性が低下して経済性が低下する。
【００１５】
さらに、請求項８記載の本発明のレジンボンド砥石は、前記アモルファスカーボンの硬さがショア硬さでＨｓ＝１００〜１２０であることを特徴としている。上記構成のレジンボンド砥石では、アモルファスカーボンはフェノール−ホルムアルデヒド樹脂を５００℃〜３０００℃で焼成して形成されるが、６００℃以下で焼成されるとショア硬さＨｓが１００未満となり、アモルファスカーボンの硬さが小さいために、レジンボンド砥石が変形したり偏摩耗することを抑制することができないことに加えて、潤滑性が低いことから被削材との間の研削抵抗を低減して研削熱の発生を抑制することができない。一方、高温で焼成されたものほど、硬さが高く、潤滑性に優れたアモルファスカーボンとなる。
【００１６】
さらに、請求項９記載の本発明のレジンボンド砥石は、前記樹脂結合相中に、少なくとも一種以上の耐摩耗性フィラーが分散配置されていることを特徴としている。上記構成のレジンボンド砥石では、硬質の耐摩耗性フィラーが分散配置されることによって、砥粒層の強度が向上されて摩耗の抑制が図られているレジンボンド砥石に対して、アモルファスカーボンが分散配置されることにより、研削比を低下させることなく、研削抵抗を低減させることができる。
【００１７】
さらに、請求項１０記載の本発明のレジンボンド砥石は、前記耐摩耗性フィラーは、ＳｉＣ及びＳｉＯ2及びＡｇ及びＣｕ及びＮｉのうちの少なくとも一種以上を含むことを特徴としている。上記構成のレジンボンド砥石では、耐摩耗性フィラーとしてＳｉＣ及びＳｉＯ2及びＡｇ及びＣｕ及びＮｉのうちの少なくとも一種以上を含むことで、より一層、砥粒層の摩耗を抑制して砥石寿命の延命化に資することができる。
【００１８】
さらに、請求項１１記載の本発明のレジンボンド砥石は、前記樹脂結合相中に、少なくとも一種以上の潤滑性フィラーが分散配置されていることを特徴としている。上記構成のレジンボンド砥石では、潤滑性フィラーが分散配置されることによって研削抵抗が低減されて、研削時に超砥粒による被削材の研削を円滑に行うことができるように図られた切れ味の良いレジンボンド砥石に対して、アモルファスカーボンが分散配置されることにより、研削抵抗を増大させることなく、研削比を向上させることができる。
【００１９】
さらに、請求項１２記載の本発明のレジンボンド砥石は、前記潤滑性フィラーは、黒鉛及びｈＢＮ及びフッ素樹脂のうちの少なくとも一種以上を含むことを特徴としている。上記構成のレジンボンド砥石では、潤滑性フィラーとして黒鉛及びｈＢＮ及びフッ素樹脂のうちの少なくとも一種以上を含むことで、より一層、研削抵抗が低減されて、被削材の研削を円滑に行うことができる切れ味の良いレジンボンド砥石を得ることができる。
【００２０】
さらに、請求項１３記載の本発明のレジンボンド砥石は、前記樹脂結合相中に、気孔が５〜４０ｖｏｌ％含まれていることを特徴としている。上記構成のレジンボンド砥石では、気孔は、砥粒層表面上での研削液の導入、切粉の排出性の向上、被削材との凝集防止等の効果があり、潤滑性に優れるアモルファスカーボンとの相乗効果により、研削抵抗を一段と低減して被削材の研削面粗さの改善に顕著な効果を有する。ここで、気孔が５ｖｏｌ％未満であると上述した効果が弱く、逆に４０ｖｏｌ％を超えると砥粒層の強度が低下する。
【００２１】
さらに、請求項１４記載の本発明のレジンボンド砥石は、前記樹脂結合相中に、中空のガラスが分散配置されていることを特徴としている。上記構成のレジンボンド砥石では、中空のガラスは研削時に砥粒層の表面上から露出した部分が被削材との接触等により破壊されて、砥粒層の表面上にチップポケットが形成されることで切屑排出性の向上が図られていることに加えて、アモルファスカーボンが砥粒層に分散配置されることにより、中空のガラスが添加されることで低下してしまった砥粒層の強度を向上させることができ、切れ味の良いレジンボンド砥石を得ることができる。なお、中空のガラスに加えて潤滑性フィラーが樹脂結合相中に分散配置されると、砥粒層の強度が一段と弱くなって、実用に耐えない状態にまで強度が低下する場合が起こりうるが、例えば黒鉛等の潤滑性フィラーの一部をアモルファスカーボンに置き換えることによって、砥粒層の強度、特に圧縮強度を向上させることができ、非常に切れ味が良好なレジンボンド砥石を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明のレジンボンド砥石では、研削加工時の加工面と砥粒層の表面との摩擦抵抗を抑制して樹脂結合相の被削材に対する潤滑性を確保することで研削熱の上昇を抑えることができると共に、砥粒層の耐摩耗性を向上させることができる。すなわち、アモルファスカーボンは、砥粒層の弾性率を向上させることができると共に、圧縮剛性を向上させることができ、超砥粒を保持する砥粒層の機械的強度を向上させることができる。しかも、アモルファスカーボンは、潤滑剤として作用して被削材との間の研削抵抗を低減して研削熱の発生を抑制することができることに加えて、レジンボンド砥石が変形したり、偏摩耗することを効果的に抑制することができる。さらに、請求項２に記載の本発明のレジンボンド砥石では、砥粒層に作用する応力を緩和することができるとともに、砥粒層の表面上から露出した球状のアモルファスカーボンは被削材の研削面と点接触するため、被削材との摩擦が生じても摩擦抵抗は小さく、摩擦熱の発生が小さく抑えられる。しかも、樹脂結合相による保持力が低下しており、樹脂結合相からの脱落が促進されてチップポケットが形成され、切屑排出性が向上される。
【００２３】
また、請求項３記載の本発明のレジンボンド砥石によれば、特に、微小なアモルファスカーボンを樹脂結合相に分散配置する際に、樹脂結合相による保持力を向上させることができる。さらに、請求項４記載の本発明のレジンボンド砥石によれば、微小な不定形状のアモルファスカーボンを容易に得ることができ、樹脂結合相による保持力を向上させ、レジンボンド砥石の耐摩耗性を向上させることができる。しかも、アモルファスカーボンは、球状のものが最も緻密であり、この球状のアモルファスカーボンを粉砕することで、緻密かつ微小な不定形状のアモルファスカーボンを得ることができる。さらに、請求項５記載の本発明のレジンボンド砥石によれば、研削抵抗を低減して研削熱の発生を抑制すると共に、レジンボンド砥石の耐摩耗性を向上させることができる。
【００２４】
さらに、請求項６に記載の本発明のレジンボンド砥石では、熱伝導率の高い金属が被覆されることによって、砥粒層の熱伝導性を向上させることができ、研削加工時に発生する研削熱を砥粒層から速やかに発散させて樹脂結合相の熱劣化を防止することができる。さらに、請求項７に記載の本発明のレジンボンド砥石では、研削抵抗による研削熱の発生を低減すると共に、砥粒層の耐摩耗性を向上させることができる。さらに、請求項８に記載の本発明のレジンボンド砥石では、レジンボンド砥石が変形したり偏摩耗することを抑制し、被削材との間の研削抵抗を低減して研削熱の発生を抑制するとともに、砥粒層が硬くなり過ぎることを防ぎ、砥粒層から脱落したアモルファスカーボンが砥粒層と被削材の加工面との間に入り込んだ際に加工面を傷つけてしまうことを防止することができる。
【００２５】
さらに、請求項９に記載の本発明のレジンボンド砥石では、砥粒層の摩耗を抑制して砥石寿命の延命化が図られている場合に、研削比を低下させること無しに、研削抵抗を低減させることができる。さらに、請求項１０記載の本発明のレジンボンド砥石では、耐摩耗性フィラーとしてＳｉＣ及びＳｉＯ2及びＡｇ及びＣｕ及びＮｉのうちの少なくとも一種以上を含むことで、より一層、砥粒層の摩耗を抑制して砥石寿命の延命化に資することができる。
【００２６】
さらに、請求項１１記載の本発明のレジンボンド砥石では、潤滑性フィラーが分散配置されることによって研削抵抗が低減されて、研削時に超砥粒による被削材の研削を円滑に行うことができるように図られた切れ味の良いレジンボンド砥石に対して、アモルファスカーボンが分散配置されることにより、研削抵抗を増大させることなく、研削比を向上させることができる。さらに、請求項１２記載の本発明のレジンボンド砥石では、潤滑性フィラーとして黒鉛及びｈＢＮ及びフッ素樹脂のうちの少なくとも一種以上を含むことで、より一層、研削抵抗が低減されて、被削材の研削を円滑に行うことができる切れ味の良いレジンボンド砥石を得ることができる。
【００２７】
さらに、請求項１３記載の本発明のレジンボンド砥石では、気孔の形成により砥粒層の弾性を高めるとともに、冷却効果及び潤滑性の一段の改善が可能であり、被削材の研削面粗さの著しい改善が可能となる。さらに、請求項１４記載の本発明のレジンボンド砥石では、中空のガラスは研削時に砥粒層の表面上から露出した部分が被削材との接触等により破壊されて、砥粒層の表面上にチップポケットが形成されることで切屑排出性の向上が図られていることに加えて、低下してしまった砥粒層の強度を向上させることができ、切れ味を良好にするとともに、砥石強度、特に圧縮強度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明のレジンボンド砥石の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係わるレジンボンド砥石１０の一実施形態について示す要部拡大断面図であり、図２は図１で示す砥粒層１１が台金に装着されたカップ型砥石１２の一部断面図を示すものであり、図３は図１で示す金属被覆層１８を有するアモルファスカーボン１９の断面図である。本実施の形態によるレジンボンド砥石１０は、例えば硬脆性材料の鏡面研削用の砥石であり、砥粒層１１は例えば図２に示すようにカップ型砥石１２の台金１３の略リング状の先端部に固定されていても良いし、台金１３を設けることなく砥粒層１１のみによって砥石が構成されていてもよい。そして、図１に示すように、砥粒層１１は例えばフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂からなる樹脂結合相１４と、この樹脂結合相１４中に分散配置されたダイヤモンド（またはＣＢＮ等）の超砥粒１５とを備えている。さらに、樹脂結合相１４中には、耐摩耗性フィラー１６と、中空ガラス１７と、金属被覆層１８を有するアモルファスカーボン１９とが、それぞれ分散配置されている。
【００２９】
耐摩耗性フィラー１６は、特に限定されないが、好ましくはＳｉＣ及びＳｉＯ2及びＡｇ及びＣｕ及びＮｉのうちの少なくとも一種以上の硬質フィラーで構成されており、例えばＳｉＣとされている。図３に示すように、アモルファスカーボン１９の外表面上には金属被覆層１８が設けられており、この金属被覆層１８は、Ｃｕ又はＡｇ又はＮｉ又はＣｏのうちの何れかの金属、あるいはこれらの金属の合金を含む金属から構成されており、例えばＣｕとされている。アモルファスカーボン１９は例えば球状とされており、粒径は、特に限定されるものではないが、好ましくは超砥粒１５の粒径の１／１０〜２倍の範囲とされている。ここで、アモルファスカーボン１９の粒径が超砥粒１５の粒径の１／１０未満であると、研削抵抗を低減して研削熱の発生を抑制する効果と、耐摩耗性を向上させる効果が弱く、逆に超砥粒１５の粒径の２倍を越えると、アモルファスカーボン１９の分散ピッチが伸びて被削材と樹脂結合相１４との接触長さが増えて研削抵抗の増大がもたらされる。
【００３０】
アモルファスカーボン１９の総量は、砥粒層１１の超砥粒１５を除く樹脂結合相１４の体積比で例えば５〜６０ｖｏｌ％とされる。ここで、アモルファスカーボン１９の量が５ｖｏｌ％未満であると、アモルファスカーボン１９を含有したことによる効果、例えば研削抵抗による研削熱の低減及び耐摩耗性の向上の効果が充分でない。また、アモルファスカーボン１９の量が６０ｖｏｌ％を越えると砥粒層１１の中に占める樹脂結合相１４の割合が低下し、砥粒層１１の強度が大幅に低下して砥粒層１１の耐摩耗性が低下するという不具合を生じる。
【００３１】
さらに、アモルファスカーボン１９のショア硬さＨｓはＨｓ＝１００〜１２０に設定されており、ここで、ショア硬さＨｓが１００未満になるとアモルファスカーボン１９の硬さが小さいために、レジンボンド砥石１０が変形したり偏摩耗することを抑制することができないことに加えて、潤滑性が低いことから被削材との間の研削抵抗を低減して研削熱の発生を抑制することができない。なお、アモルファスカーボン１９はフェノール−ホルムアルデヒド樹脂を５００℃〜３０００℃で焼成して形成されるが、６００℃以下で焼成されるとショア硬さＨｓが１００未満となり、高温で焼成されたアモルファスカーボン１９ほど、硬さが高く、潤滑性に優れており、好ましくは７００℃以上で焼成されることで、ショア硬さＨｓが１００〜１２０のアモルファスカーボン１９を得ることができる。
【００３２】
このように本実施形態のレジンボンド砥石１０では、研削加工時の加工面と砥粒層１１の表面との摩擦抵抗を抑制して樹脂結合相１４の被削材に対する潤滑性を確保することで研削熱の上昇を抑えることができると共に、砥粒層１１の耐摩耗性を向上させることができる。アモルファスカーボン１９は、樹脂結合相１４を形成する例えばフェノール樹脂よりも大きな弾性率を有することから、砥粒層１１の弾性率を向上させることができると共に、砥粒層１１の圧縮剛性を向上させることができ、超砥粒１５を保持する砥粒層１４の機械的強度を向上させることができる。しかも、アモルファスカーボン１９が球状であるため、砥粒層１１に作用する応力を緩和することができる。
【００３３】
さらに、アモルファスカーボン１９は、潤滑剤として作用して被削材との間の研削抵抗を低減して研削熱の発生を抑制することができることに加えて、例えば黒鉛等の固体潤滑剤に比べて、硬さ及び圧縮強度、曲げ強度等が大きいために、レジンボンド砥石１０が変形したり、偏摩耗することを効果的に抑制することができる。しかも、砥粒層１１の表面上から露出した球状のアモルファスカーボン１９は被削材の研削面と点接触するため、被削材との摩擦が生じても摩擦抵抗は小さく、摩擦熱の発生が小さく抑えられる。さらに、例えば外表面上に凸凹が形成された不定形状の潤滑剤に比べて、樹脂結合相１４による保持力が低下しており、樹脂結合相１４からの脱落が促進されてチップポケット１４ａが形成され、切屑排出性が向上される。また、熱伝導率の高いＣｕ等の金属が被覆されたアモルファスカーボン１９が砥粒層１１に分散配置されていることによって、砥粒層１１の熱伝導性を向上させることができ、研削加工時に発生する研削熱を砥粒層１１から速やかに発散させて樹脂結合相１４の熱劣化を防止することができる。
【００３４】
また、アモルファスカーボン１９の総量が、砥粒層１１の超砥粒１５を除く樹脂結合相１４の体積比で５〜６０ｖｏｌ％の範囲とされていることによって、５ｖｏｌ％未満の場合のように、研削抵抗による研削熱の低減及び耐摩耗性の向上の効果が充分でなくなったり、６０ｖｏｌ％を超える場合のように、砥粒層１１の強度が大幅に低下して砥粒層１１の耐摩耗性が低下するという不具合が生じることを防止することができる。さらに、アモルファスカーボン１９のショア硬さＨｓがＨｓ＝１００〜１２０に設定されていることによって、ショア硬さＨｓが１００未満の場合のように、レジンボンド砥石１０が変形したり偏摩耗することを抑制することができないことに加えて、被削材との間の研削抵抗を低減して研削熱の発生を抑制することができなくなったりする。
【００３５】
さらに、樹脂結合相１４中に硬質の耐摩耗性フィラー１６が添加されて、砥粒層１１の摩耗を抑制して砥石寿命の延命化が図られている場合に、アモルファスカーボン１９が分散配置されることにより、研削比を低下させること無しに、研削抵抗を低減させることができる。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、樹脂結合相１４中には、耐摩耗性フィラー１６が分散配置されているとしたが、これに限定されず、図４に示す本実施の形態の第１変形例に係るレジンボンド砥石２０の要部拡大断面図のように、樹脂結合相１４中に、潤滑性フィラー２２と、中空ガラス１７と、金属被覆層１８を有するアモルファスカーボン１９とが、それぞれ分散配置されていても良い。ここで、潤滑性フィラー２２は、特に限定されないが、好ましくは黒鉛及びｈＢＮ及びフッ素樹脂のうちの少なくとも一種以上のフィラーで構成されており、例えば黒鉛とされている。この場合、樹脂結合相１４中に分散配置された潤滑性フィラー２２によって研削抵抗が低減されて、研削時に超砥粒１５による被削材の研削を円滑に行うことができるように図られた切れ味の良いレジンボンド砥石２０に対して、アモルファスカーボン１９が添加されることで、研削抵抗を増大させること無しに研削比を向上させることができる。しかも、中空ガラス１７が破壊されることで砥粒層２１の表面上にチップポケットが形成されて切屑排出性が向上されることに加えて、中空ガラス１７が添加されることで低下してしまった砥粒層２１の強度をアモルファスカーボン１９により向上させることができ、切れ味が良く、しかも砥石強度、特に圧縮強度が向上されたレジンボンド砥石２０を得ることができる。
【００３７】
なお、上述した本実施の形態においては、樹脂結合相１４中に中空ガラス１７と、耐摩耗性フィラー１６又は潤滑性フィラー２２とが分散配置されるとしたが、これに限定されず、中空ガラス１７と、耐摩耗性フィラー１６と、潤滑性フィラー２２とは省略されても良い。さらに、本実施の形態においては、アモルファスカーボン１９の外表面上に金属被覆層１８が設けられているとしたが、これに限定されず、金属被覆層１８は省略されても良い。また、本実施の形態においては、樹脂結合相１４中に中空ガラス１７が分散配置されているとしたが、これに限定されず、中空ガラス１７の代わりに気孔が５〜４０ｖｏｌ％含まれていても良い。この場合、砥粒層１１，２１の弾性を向上させることができ、被削材の研削面粗さの改善に顕著な効果を有する。ここで、気孔が５ｖｏｌ％未満であると上述した効果が弱く、逆に４０ｖｏｌ％を超えると砥粒層の強度が低下する。
【００３８】
次に、本発明に係るレジンボンド砥石と、従来技術の一例によるレジンボンド砥石のそれぞれに対して研削抵抗及び研削比を測定した結果について説明する。先ず、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂からなる樹脂結合相１４中にダイヤモンドの超砥粒１５を分散配置してなるレジンボンド砥石を第一比較例とし、この第一比較例のレジンボンド砥石の樹脂結合相１４中にアモルファスカーボン１９を分散配置したレジンボンド砥石を第一実施例とすると、第一実施例は第一比較例に対して切削抵抗は１／２に低下し、研削比は５０％向上した。次に、第一比較例のレジンボンド砥石の樹脂結合相１４中に潤滑性フィラー２２として黒鉛を分散配置してなるレジンボンド砥石を第二比較例とし、この第二比較例のレジンボンド砥石の樹脂結合相１４中にアモルファスカーボン１９を分散配置したレジンボンド砥石を第二実施例とすると、第二実施例は第二比較例に対して切削抵抗はほぼ同等となり、研削比は２倍に向上し、レジンボンド砥石の形状保持性が向上した。さらに、第二比較例のレジンボンド砥石の樹脂結合相１４中に中空ガラス１７を分散配置してなるレジンボンド砥石を第三比較例とし、この第三比較例のレジンボンド砥石の樹脂結合相１４中に潤滑性フィラー２２として添加されている黒鉛の添加量の１／２〜３／４を、アモルファスカーボン１９に置き換えたレジンボンド砥石を第三実施例とすると、第三比較例では砥石強度が弱すぎて実用に耐えない状態であったが、第三実施例では砥石強度、特に圧縮強度が向上して切れ味の良いレジンボンド砥石を得ることができた。
【００３９】
次に、第一比較例のレジンボンド砥石の樹脂結合相１４中に耐摩耗性フィラー１６としてＳｉＣを分散配置してなるレジンボンド砥石を第四比較例とし、この第四比較例のレジンボンド砥石の樹脂結合相１４中にアモルファスカーボン１９を分散配置したレジンボンド砥石を第四実施例とすると、第四実施例は第四比較例に対して切削抵抗は１／２となり、研削比はほぼ同等となった。また、第一比較例のレジンボンド砥石の樹脂結合相１４中に耐摩耗性フィラー１６としてＳｉＣ及びＣｕを分散配置してなるレジンボンド砥石を第五比較例とし、この第五比較例のレジンボンド砥石の樹脂結合相１４中にアモルファスカーボン１９を分散配置したレジンボンド砥石を第五実施例とすると、第五実施例は第五比較例に対して切削抵抗は２／５となり、研削比はほぼ同等となった。また、第四比較例のレジンボンド砥石の樹脂結合相１４中に気孔として中空ガラス１７を分散配置してなるレジンボンド砥石を第六比較例とし、この第六比較例のレジンボンド砥石の樹脂結合相１４中にアモルファスカーボン１９を分散配置したレジンボンド砥石を第六実施例とすると、第六実施例は第六比較例に対して切削抵抗は３／５となり、研削比はほぼ同等となった。
【００４０】
また、第六実施例のレジンボンド砥石に対して、中空ガラス１７の代わりに、樹脂結合相１４の形成時に発泡剤等を使用することにより気孔を形成してなるレジンボンド砥石を第七実施例とすると、第七実施例は第六実施例に比べて被削材の研削面粗さが１０％改善され、さらに、第七実施例は第六比較例に対して被削材の研削面粗さが３０％改善された。
【００４１】
以上の結果から、樹脂結合相１４中にアモルファスカーボン１９を分散配置することによって、研削抵抗が低く、切れ味の良いレジンボンド砥石に対しては、研削抵抗を増大させること無しに、研削比を向上させることができ、一方、耐摩耗性が大きく、砥石寿命の長いレジンボンド砥石に対しては、研削比を低下させること無しに、研削抵抗を低減させることができることが確認できる。
【００４２】
次に、本実施の形態の第２変形例によるレジンボンド砥石３０について添付図面を参照しながら説明する。図５は本実施の形態の第２変形例によるレジンボンド砥石３０を示す要部拡大断面図であり、図６は図５R>５に示すフィラーをなす不定形状のアモルファスカーボンの粒度分布図であり、表２は図６に示す不定形状のアモルファスカーボンの粒度分布表である。このレジンボンド砥石３０は、例えば硬脆性材料の鏡面研削用のカップ型砥石をなし、砥粒層３１は、樹脂結合相１４と、この樹脂結合相１４中に分散配置されたダイヤモンド（またはＣＢＮ等）の超砥粒１５とを備え、さらに、樹脂結合相１４中にはフィラー３６としてアモルファスカーボンが分散配置されている。
【００４３】
樹脂結合相中１４中に含まれるフィラー３６は例えば不定形状のアモルファスカーボンからなり、例えば表１及び図１０に示すように、平均粒径が約２０〜３０μｍ程度の略球状のアモルファスカーボンを粉砕してなるものである。フィラー３６とされる不定形状のアモルファスカーボンの粒径は、表２及び図６に示すように、好ましくは２０μｍ以下とされ、更に平均粒径は、好ましくは４．０μｍ程度とされている。ここで、フィラー３６の粒径が０．１μｍ未満であると研削抵抗を低減して研削熱の発生を抑制する効果と、耐摩耗性を向上させる効果が弱く、逆にフィラー３６の粒径が２０μｍを越えると、アモルファスカーボンの分散ピッチが伸びて被削材と樹脂との接触長さが増えて研削抵抗の増大がもたらされる。
【００４４】
【表２】
2006043884.tif 000004
【００４５】
フィラー３６の総量は、砥粒層３１の超砥粒１５を除く樹脂結合相１４の体積比で例えば５〜６０ｖｏｌ％とされる。ここで、フィラー３６の量が５ｖｏｌ％未満であると、フィラー３６を含有したことによる効果、例えば研削抵抗による研削熱の低減及び耐摩耗性の向上の効果が充分でない。また、フィラー３６の量が６０ｖｏｌ％を越えると砥粒層３１の中に占める樹脂結合相１４の割合が低下し、砥粒層３１の強度が大幅に低下し、砥粒層３１の耐摩耗性が低下するという不具合を生じる。
【００４６】
このレジンボンド砥石３０では、砥粒層３１の樹脂結合相１４中にフィラー３６として不定形状のアモルファスカーボンが分散配置されており、このフィラー３６は、例えば平均粒径が２０〜３０μｍの略球状のアモルファスカーボンを粉砕して形成されており、粒径は好ましくは２０μｍ以下とされているため、樹脂結合相１４との親和力が高く、砥粒層３１内での残存能が高いため、研削加工時の加工面と砥粒層３１の表面との摩擦抵抗を抑制して樹脂結合相１４の被削材に対する潤滑性を確保することで研削熱の上昇を抑えることができると共に、砥粒層３１の耐摩耗性を向上させることができる。しかも、アモルファスカーボンは、球状のものが最も緻密であり、この球状のアモルファスカーボンを粉砕することで、緻密かつ微小な不定形状のアモルファスカーボンを得ることができる。
【００４７】
次に、このレジンボンド砥石３０について行った研削試験について説明する。この研削試験のレジンボンド砥石３０では、砥粒層１１の樹脂結合相１４としてフェノール樹脂を使用し、この樹脂結合相１４中に超砥粒１５として平均粒子直径が３〜８μｍのダイヤモンド砥粒を分散配置した。そして、樹脂結合相（フェノール樹脂）１４に対する体積比として、３５ｖｏｌ％のフィラー３６を添加した。ここで、フィラー３６として、比較例１では平均粒径が約２μｍ程度のＣａＦ2を、比較例２では平均粒径が約３μｍ程度のｈＢＮを、比較例３では平均粒径が約７μｍ程度の黒鉛（結晶質カーボン）を、比較例４では、表１及び図１０に示すように平均粒径が約２０〜３０μｍ程度の球状のアモルファスカーボンを、実施例では、表２及び図６に示すように、比較例４の球状のアモルファスカーボンを粉砕して得られる粒径が２０μｍ以下の不定形状のアモルファスカーボンをそれぞれ使用した。
【００４８】
研削試験では、比較例１，２，３，４と、実施例とについて、シリコンウェハーの鏡面研削を行った際のレジンボンド砥石３０の摩耗量を測定した。測定結果を図７及び図８に示す。図７は比較例１，２，３と、実施例とについて摩耗比率の測定結果を示す図であり、図８は比較例１，４と、実施例とについて摩耗比率の測定結果を示す図である。なお、図７及び図８において、比較例１のＣａＦ2での摩耗量を１として、比較例２，３，４および実施例についてはＣａＦ2に対する摩耗量の比率を示した。図７に示す結果から、潤滑剤としてＣａＦ2，ｈＢＮ，黒鉛（結晶質カーボン）を使用した場合に比べ、不定形状のアモルファスカーボンを使用することによって、レジンボンド砥石３０の耐摩耗性を向上させることができる。さらに、図８に示す結果から、固体潤滑剤として平均粒径が約２０〜３０μｍ程度の球状のアモルファスカーボンを使用した場合に比べ、この球状のアモルファスカーボンを粉砕して得られる粒径が２０μｍ以下の不定形状のアモルファスカーボンを使用することによって、レジンボンド砥石３０の耐摩耗性を向上させることができる。
【００４９】
なお、上述の説明では、本発明に係るレジンボンド砥石１０，２０，３０を鏡面研削に用いた例について説明したが、これに限定されることなく他の種類の研削にも本発明に係るレジンボンド砥石１０，２０，３０を採用しても良いことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係るレジンボンド砥石の一実施形態について示す要部拡大断面図である。
【図２】図１で示す砥粒層が台金に装着されたカップ型砥石の一部断面図を示すものである。
【図３】図１で示す金属被覆層を有するアモルファスカーボンの断面図である。
【図４】本実施形態のレジンボンド砥石の第１変形例について示す要部拡大断面図である。
【図５】本実施形態のレジンボンド砥石の第２変形例について示す要部拡大断面図である。
【図６】図５で示すフィラーをなす不定形状のアモルファスカーボンの粒度分布図である。
【図７】本発明の実施例と比較例１，２，３によるレジンボンド砥石の摩耗比率を示す図である。
【図８】本発明の実施例と比較例１，４によるレジンボンド砥石の摩耗比率を示す図である。
【図９】従来のレジンボンド砥石について示した断面図である。
【図１０】従来技術の一例によるレジンボンド砥石にフィラーとして使用される球状のアモルファスカーボンの粒度分布図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０，２０，３０  レジンボンド砥石
１１，２１，３１  砥粒層
１４  樹脂結合相
１５  超砥粒
１６  耐摩耗性フィラー
１７  中空ガラス
１８  金属被覆層
１９  アモルファスカーボン
２２  潤滑性フィラー
３６  フィラー
【図１】
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【図２】
2006043884.tif 000006
【図３】
2006043884.tif 000007
【図４】
2006043884.tif 000008
【図５】
2006043884.tif 000009
【図６】
2006043884.tif 000010
【図７】
2006043884.tif 000011
【図８】
2006043884.tif 000012
【図９】
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【図１０】
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