(57)【要約】【課題】砥粒の露出面に付着した金属粒子を除去するための砥石表面調整方法を提供すること。【解決手段】真空チャンバ１０１の内部に、金属粒子２１が付着した露出面１１を有する砥粒１０を固着させたろう付け砥石１が配置された陰極１１０と、ダミー基板２が配置された陽極１２０とを備えるスパッタリング装置１００において、加速された陽イオン４１を露出面１１に付着した金属粒子２１に衝突させて、金属粒子２１を除去する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粒子が付着した露出面を有する砥粒を固着させた砥石をスパッタリング装置に配置し、
加速イオンを前記金属粒子に衝突させてスパッタリングすることで、前記金属粒子を除去する砥石表面調整方法。
【請求項２】
前記スパッタリング装置に、反応性ガスを導入することを特徴とする請求項１に記載の砥石表面調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥石表面調整方法に関するものであり、特に、金属のろう付けによって砥粒を砥石の台金に固着する際に砥粒に付着した金属粒子を除去するための砥石表面調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンド、ｃＢＮ（polycrystallinecubic boron nitride；立方晶窒化ホウ素）などの超砥粒を使った超砥粒砥石の製造には、クロムやチタンを含むろう材（例えば、NiCr，CuAgTi，CuSnTi）で超砥粒を砥石の台金に固着する方法を用いることができる。
【０００３】
このようにろう材で超砥粒を金属製台金に固着させたろう付け砥石は、金属のメッキを施すことで超砥粒を固着させた電着砥石と比べて、一般的に切れ味が落ちると言われている。そこで、砥石に切れ味が求められる場合には、ろう付けではなく、電着により時間をかけて砥石を製造する方法が取られている。
【０００４】
また、ろう付け砥石においても、切れ味を向上させるために、砥粒及びろう材の表面に超砥粒の粒径よりも小さな粒径を有する粒状体を打ち付けるショットブラストを施し、砥粒の先端部に鋭利な刃先部を形成することが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１０００７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明者は、ろう付け砥石の切れ味を向上する方法を検討すべく、砥粒を覆うろう材の状態をＡＦＭ（原子間顕微鏡）にて確認した。その結果、ろう材は必ずしも砥粒表面の全体を覆っているのではなく、長径が０．２〜０．３μｍの金属粒子が砥粒の露出面に散在して付着しているということを見出した（図１及び図２参照）。
【０００６】
図１は、砥粒の露出面に付着した粒子を模式的に示す図である。図１に示されるように、ろう付け砥石１の金属製台金３２には、ろう材３１を介して砥粒１０が固着され、砥粒１０の露出面１１には金属粒子２１が付着している。また、図２は、砥粒の露出面に付着した金属粒子を示すＡＦＭ（原子間顕微鏡）写真である。図２に示されるように０．２〜０．３μｍの金属粒子が見られる。なお、図２では、写真の横辺全体が長さ２．５μｍに相当する。
図１及び図２に示される金属粒子２１はろう付けの際に蒸発したろう材（上述のようなクロムやチタンを含む金属）が付着したものであり、本願発明者はこの金属粒子の存在がろう付け砥石の切れ味が電着砥石の切れ味よりも劣る原因であると考えるに至った。
【０００７】
特許文献１では、砥石を製造する過程で、砥石を固着する金属のろう材（ボンド材）が砥粒の表面全体を覆ってしまうという前提に立って、鋭利な状態に仕上げる（ドレッシングする）ために、粒径約２０〜４０μｍの粒状体を用いたショットブラストを施している。しかしながら、このようなショットブラストを施した場合、砥粒を必要以上に傷つける恐れがあるだけでなく、砥粒の露出面に散在している長径０．２〜０．３μｍ程度の微小な金属粒子を十分に除去できない恐れがある。特に、粒状体の打ち込み方向に対して陰になる露出面１１については、金属粒子を除去することは困難である。
【０００８】
本発明は上記の検討による知見に基づいてなされたものであり、砥粒の露出面に付着した金属粒子を除去するための砥石表面調整方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の砥石表面調整方法は、金属粒子が付着した露出面を有する砥粒を固着させた砥石をスパッタリング装置に配置し、加速イオンを上記金属粒子に衝突させてスパッタリングすることで、上記金属粒子を除去することを特徴とする。
【００１０】
本発明の方法によれば、砥粒の露出面にイオンを衝突させることで、金属粒子をスパッタして飛散させるため、例えば長径０．２〜０．３μｍといった粒径の小さい金属粒子を除去することができる。
【００１１】
また、本発明の砥石表面調整方法において、上記スパッタリング装置に、反応性ガスを導入してもよい。反応性ガスを導入することで、化学的エッチングが可能となり、砥粒の露出面に付着した金属粒子が砥粒と化合している場合であっても金属粒子を除去することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、砥粒が固着された砥石において、砥粒の露出面に付着した粒径の小さい金属粒子を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図３は本発明による砥石表面調整方法が実施されるスパッタリング装置の一例を示す縦断面概念図である。図３の直流２極式スパッタリング装置１００は、真空チャンバ１０１と、真空チャンバ１０１の内部で並行に対向して配置された陰極１１０及び陽極１２０と、陰極１１０に接続された直流電源１０２と、真空チャンバ１０１の内部を減圧するための真空ポンプ１０３と、真空チャンバ１０１にガスを導入するためのガス導入管１０４と、可変流量弁１０５Ｖ，１０６Ｖを介してガス導入管１０４に接続されている不活性ガスのボンベ１０５及び反応性ガスのボンベ１０６とを備えている。
【００１５】
陰極１１０にはスパッタリングのターゲットとなるろう付け砥石１が配置され、陽極１２０にはダミー基板２が配置される。ダミー基板２は、スパッタリングによってろう付け砥石１の表面から放出された原子又は分子を堆積するために配置される。なお、砥粒１０の露出面１１に付着した金属粒子２１（図１及び図２参照）もダミー基板２に堆積される。
【００１６】
陰極１１０及び陽極１２０は電気的に絶縁され、陰極１１０に対して直流電源１０２により負電位が付与され、陽極１２０に対してアース電位が付与される。
【００１７】
真空ポンプ１０３によって減圧された真空チャンバ１０１には、ガス導入管１０４を介してボンベ１０５及びボンベ１０６のガスが導入される。ボンベ１０５には、不活性ガスであるアルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン及びキセノン等のいずれか一種のガス、または二種以上の混合ガスが貯蔵されている。ボンベ１０５に貯蔵されているガスは可変流量弁１０５Ｖによって流量の調整を行いつつ、ガス導入管１０４を介して真空チャンバ１０１へ導入される。また、ボンベ１０６には、反応性スパッタリングを行うための反応性ガス（例えば、酸素ガスやフッ素ガス）が貯蔵されている。ボンベ１０５と同様に、ボンベ１０６に貯蔵されているガスは可変流量弁１０６Ｖによって流量の調整を行いつつ、ガス導入管１０４を介して真空チャンバ１０１へ導入される。
【００１８】
図３に示されるスパッタリング装置１００では、真空チャンバ１０１に不活性ガスと反応性ガスとの両方を導入できる構成を示しているが、反応性スパッタリングを行わない場合は、導入するガスは不活性ガスのみで良い。また、反応性スパッタリングを行わない場合、スパッタリング装置１００においてボンベ１０６及び可変流量弁１０６Ｖを省略できることは言うまでもない。
【００１９】
本実施の形態では、スパッタリング装置１００として直流２極式スパッタリング装置を用いた場合を説明しているが、本発明を実施するためには、イオンを加速して砥粒の露出面に付着した金属粒子に衝突させスパッタし、それにより金属粒子を除去することができる方式であれば、スパッタリングの方式は特に限定されない。具体的には、マグネトロンスパッタ、イオンビーム法、三極または四極スパッタ、ＥＣＲスパッタ、高周波スパッタ、バイアススパッタ等の方式を採用することができる。なお、図３の直流２直式スパッタリングは必要な装置の構造が簡単であるという点で優れているが、スパッタリング効率の点でマグネトロンスパッタリングの方式がより好ましい。
【００２０】
つづいて、本発明による砥石表面調整方法を説明する。
【００２１】
まず、上記のスパッタリング装置１００において、不活性ガスのみを用いたスパッタリングによる砥石表面調整方法を説明する。
【００２２】
真空ポンプ１０３によって真空チャンバ１０１の内部を減圧し、減圧状態を維持しつつ可変流量弁１０５Ｖを調整することで、ボンベ１０５から不活性ガスを真空チャンバ１０１に導入する。そして、陰極１１０と陽極１２０との間に直流電圧を印加し、両電極間にグロー放電を発生させる。
【００２３】
本発明を実施するために、直流２極式スパッタリング装置において不活性ガスのみを用いたスパッタリングにより砥石をドレッシングする条件の典型的な例を下記に示す。
・導入ガス：  アルゴン
・スパッタ圧力（真空度）：  １〜１０Ｐａ
・印加電圧：  １〜７ｋＶ
・スパッタリング時間：  ５〜３０分
・電極間距離：  ５０ｍｍ
【００２４】
上記のような条件でグロー放電を発生させることにより、両電極間にプラズマが形成されて、不活性ガスが電離することで電子と不活性ガスの陽イオンが生成される。電離の後、電子は陽極１２０に衝突し、不活性ガスの陽イオンはターゲットとなるろう付け砥石１の近傍で加速されてろう付け砥石１の表面に衝突する。
【００２５】
図４は、砥粒の露出面にイオンを衝突させることで金属粒子を除去する状態を示す模式図である。図４に示されるように、ろう付け砥石１の近傍で加速された不活性ガスの陽イオン４１は、砥粒１０の露出面１１に付着した金属粒子２１に衝突し、スパッタ現象によって金属粒子２１を除去する。陽イオン４１は、ろう付け砥石１の表面全体に衝突するため、スパッタリングに際しては金属粒子２１だけでなく砥石１０の露出面１１及びろう材３１の一部も除去される。しかしながら、スパッタリング処理を短時間で行う限りは、砥石１０の寿命やろう材２１による砥石１０の固着に影響を与えることはない。陽イオン４１の衝突によって除去された金属粒子２１、砥石１０及びろう材３１は粒子状となって両電極間のプラズマ内へ放出され、ダミー基板２の表面に析出する。
【００２６】
このように不活性ガスの陽イオンを砥粒の露出面に衝突させることによって金属粒子を飛散させるため、本発明のドレッシング方法は特許文献１に記載のショットブラストでは除去が困難な長径０．２〜０．３μｍといった粒径の小さい金属粒子を除去することができるという利点を有している。さらに、ショットブラストに比べて、スパッタリングはまわり込みが良く、砥粒表面全体を均一に除去できるという利点も有している。
図５は、本発明のドレッシング方法によって、加速イオンを金属粒子に衝突させてスパッタリングした後のろう付け砥石の砥粒表面を示すＡＦＭ（原子間顕微鏡）の写真である。図２に示される状態と比べて、図５に示される砥粒表面には金属粒子が付着していないことがわかる。なお、図５では、写真の横辺全体が長さ５．０μｍに相当する。
【００２７】
次に、上記のスパッタリング装置１００において、不活性ガス及び反応性ガスの両方を用いる反応性スパッタリングによって、砥石をドレッシングする方法を説明する。
【００２８】
反応性スパッタリングを行う場合、導入ガスとして不活性ガスに加えて反応性ガスが導入される点を除いて、不活性ガスのみを用いたスパッタリングと同様の方法及び条件でスパッタリングを行うことができる。
【００２９】
本発明を実施するために、直流２極式スパッタリング装置において反応性スパッタリングにより砥石をドレッシングする条件の典型的な例を下記に示す。
・導入ガス（不活性ガス）：  アルゴン
・導入ガス（反応性ガス）：  酸素
・スパッタ圧力（真空度）：  １〜１０Ｐａ
・不活性ガスと反応性ガスの容積比：  （不活性ガス）：（反応性ガス）＝１００Ｐａ：１〜１０Ｐａ
・印加電圧：  １〜７ｋＶ
・スパッタリング時間：  ５〜３０分
【００３０】
反応性スパッタリングでは、通常のスパッタリングによって不活性ガスの陽イオンを衝突させることで行う物理的エッチングとは異なり、反応性ガスの作用を利用した化学的エッチングが可能である。そのため、金属粒子２１が砥粒１０の露出面１１と化合している場合であっても、除去することができる。
【００３１】
上述のように、本発明の砥石表面調整方法では、金属粒子が付着した露出面を有する砥粒を固着させた砥石が配置されたスパッタリング装置内で、加速されたイオンを露出面に付着した金属粒子に衝突させスパッタリングすることで、金属粒子を除去する。このドレッシング方法では、砥粒の露出面にイオンを衝突させることによって金属粒子を飛散させるため、長径０．２〜０．３μｍといった粒径の小さい金属粒子を除去することができるという利点を有している。
【００３２】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。例えば、本発明はろう付け工具全般に適用することが可能であり工具の形状は特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ろう付け砥石において砥粒の露出面に付着した金属粒子を示す模式図である。
【図２】本発明の砥石表面調整方法を施す前のろう付け砥石の砥粒表面を示すＡＦＭ（原子間顕微鏡）による写真である。
【図３】本発明の実施の形態で使用するスパッタリング装置を示す縦断面概念図である。
【図４】砥粒の露出面にイオンを衝突させることで金属粒子を除去する状態を示す模式図である。
【図５】本発明の砥石表面調整方法を施した後のろう付け砥石の砥粒表面を示すＡＦＭによる写真である。
【符号の説明】
【００３４】
１…ろう付け砥石、２…ダミー基板、１０…砥粒、１１…露出面、２１…金属粒子、３１…ろう材、３２…金属製台金、４１…陽イオン、１００…直流２極式スパッタリング装置、１０１…真空チャンバ、１０２…直流電源、１０３…真空ポンプ、１０４…ガス導入管、１０５，１０６…ボンベ、１０５Ｖ，１０６Ｖ…可変流量弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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