(57)【要約】【課題】研削加工の際に、研削水の循環が良好で研削かすの除去が効率的に行われ、しかも、被加工材との接触抵抗を低減することもできる、精密加工に適した研削砥石を提供する。【解決手段】研削砥石１を、外周に複数の鋸刃状突起２０を有すると共に、厚さが内周端２ａから外周端２ｂへと、径方向に沿って滑らかに厚くなる逆テーパ状に形成された台金２と、該台金２における外周端２ｂ及び上記鋸刃状突起２０の側面を被覆して、そこに砥粒３ａを単層に固着させる砥粒層３とによって構成する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状に形成された台金の表面に砥粒が固着されて成る研削砥石であって、
上記リング状の台金は、その外周に、周方向に沿って連設された複数の突起を有すると共に、その厚さが、内周側から外周側へと径方向に沿って滑らかに厚くなって、内周端において最も薄く、かつ外周端において最も厚くなるように形成されており、
上記台金における上記突起を形成する外周端の端面及び該端面に隣接する側面が、上記砥粒を含む砥粒層によって被覆されていることを特徴とする研削砥石。
【請求項２】
上記砥粒層が、台金の表面に砥粒を結合材によって単層に固着したものであることを特徴とする請求項１に記載の研削砥石。
【請求項３】
上記結合材が、めっき金属であることを特徴とする請求項２に記載の研削砥石。
【請求項４】
上記砥粒が、ダイヤモンド，ｃＢＮ，アルミナ，ＳｉＣの中から選択された１種あるいは２種以上の組合せから成ることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の研削砥石。
【請求項５】
上記内周端における台金の厚さが、上記外周端における台金の厚さの７０％以上１００％未満であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の研削砥石。
【請求項６】
上記外周端における台金の厚さが０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、上記砥粒層によって被覆された外周端の厚さが０．０７ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の研削砥石。
【請求項７】
上記突起が、先端に角部を有する鋸刃状に形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の研削砥石。
【請求項８】
各鋸刃状突起の基端を結ぶ円と各鋸刃状突起の角部を結ぶ円とによって挟まれた領域において、該領域の総面積に対して上記鋸刃状突起の合計面積が占める割合が、１０％以上６０％以下であることを特徴とする請求項７に記載の研削砥石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば延性材料と硬性材料との組合せから成る電子材料や半導体製品等を精密加工するのに適した研削砥石に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被加工物に研削加工を施すための研削砥石としては、リング状で一定の厚さを有する台金の外周端面及び側面に、ダイヤモンド等から成る砥粒をニッケル等のめっき金属によって固着させた電着砥石等が、従来から良く知られている。
【０００３】
ところで、上記従来の研削砥石においては、研削加工時に研削点に対して研削水を供給し研削かすを除去するため、外周に複数のスリットが形成されているが、このようなスリットを形成しただけでは、研削水の供給や研削かすの除去が充分に行われず、砥石の目詰まりや被加工物の欠け等が発生し易いため、精度の高い加工が困難であった。そこで、このような問題点を克服するべくスリットの本数を増やす等の試みが行われたが、結果として、砥石剛性と砥石寿命の低下という新たな問題が発生した。
【０００４】
また、上記従来の研削砥石においては、その台金の厚さが一定で一対の側面が互いに平行であるため、研削加工の際に、被加工物と研削砥石との間の接触面積が大きくなり、両者間の接触抵抗が大きくなることから、被加工物を直線的に加工することが困難であった。それは特に延性材料と硬性材料との組合せから成る電子材料や半導体製品等の加工において顕著である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その課題は、研削加工の際に、研削水の循環が良好で研削かすの除去が効率的に行われ、しかも、被加工物との接触抵抗を低減することもできる、精密加工に適した研削砥石を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る研削砥石は、リング状に形成された台金の表面に砥粒が固着されて成る研削砥石であって、上記リング状の台金は、その外周に、周方向に沿って連設された複数の突起を有すると共に、その厚さが、内周側から外周側へと径方向に沿って滑らかに厚くなって、内周端において最も薄く、かつ外周端において最も厚くなるように形成されており、上記台金における上記突起を形成する外周端の端面及び該端面に隣接する側面が、上記砥粒を含む砥粒層によって被覆されていることを特徴とするものである。
【０００７】
このように、本発明に係る研削砥石によれば、該研削砥石を構成するリング状の台金を、その厚さが内周側から外周側へと径方向に沿って滑らかに厚くなるように形成することにより、該研削砥石の側面を滑らかに傾斜させて形成したため、研削加工の際に、研削水の循環が良好で研削かすの除去が効率的に行われ、しかも、被加工物との接触面積をより小さくして接触抵抗を低減することもできる。したがって、砥石の目詰まりや被加工物の欠けを抑制することができ、被加工物をより高精度に研削加工することが可能となる。
【０００８】
ここで、上記砥粒層が、台金の表面に砥粒を結合材によって単層に固着したものであると、砥粒層によって被覆された部分においても、研削砥石の形状に対して台金の形状が比較的正確に反映され、設計した台金形状から予測される研削水の循環や研削かすの除去効率に良く倣うため好ましい。
なお、上記砥粒については、ダイヤモンド，ｃＢＮ，アルミナ，ＳｉＣの中から選択された１種あるいは２種以上の組合せであることが望ましく、また、上記結合材については、めっき金属であることが望ましい。
【０００９】
そして、上記本発明に係る研削砥石においては、上記内周端における台金の厚さが、上記外周端における台金の厚さの７０％以上１００％未満であることが望ましく、また、上記外周端における台金の厚さが０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、上記砥粒層によって被覆された外周端の厚さが０．０７ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが望ましい。
【００１０】
さらに、上記本発明に係る研削砥石においては、上記台金の外周に連設された複数の突起はそれぞれ、先端に角部を有する鋸刃状に形成されていると好ましく、そのとき、各鋸刃状突起の基端を結ぶ円と各鋸刃状突起の先端に位置する上記角部を結ぶ円とによって挟まれた領域において、該領域の総面積に対して上記鋸刃状突起の合計面積が占める割合が、１０％以上６０％以下であるとより好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る研削砥石の一実施形態を、図１乃至図３に基づいて詳細に説明する。
研削砥石１は、薄板円板の中心に貫通穴４を設けてリング状に形成された台金２と、該台金２の表面を被覆して該表面に砥粒３ａを固着させた砥粒層３とから構成されている。
【００１２】
上記リング状の台金２は、その外周に、径方向に向けて一体に凸設され周方向に沿って連設された複数の突起２０を有している。また、該リング状の台金２は、その内周側から外周側へと径方向に沿って厚さが滑らかに厚くなるように形成され、内周端２ａにおいて最も厚さが薄くなり、外周端２ｂにおいて最も厚さが厚くなっている。そして、上記台金２における外周端２ｂの端面及び該端面に隣接する側面が、上記砥粒３ａを含んだ砥粒層３によって被覆されている
【００１３】
より具体的には、上記台金２は、径方向の断面において、上記貫通穴４を形成する内周端２ａから上記鋸刃状突起２０を形成する外周端２ｂへと、厚さが両側面側に直線的に厚くなっていく逆テーパ状に形成さている。また、該台金２の外周に連設された上記突起２０は、先端に鋭角の角部２１を備えた鋸刃状で、該角部２１を台金２の最も外側に位置させて、上記周方向に沿って連続的に形成されており、該角部２１における台金２の厚さｔ２が、上記外周端２ｂ全体すなわち台金２全体において最も厚くなっている。また、隣接する鋸刃状突起３間には、該鋸刃状突起３の基端側で狭くて、その先端側すなわち上記角部２１側で広い凹部２２が形成されている。
【００１４】
そして、上記鋸刃状突起２０を形成する上記外周端２ｂの端面、及び該端面に隣接する鋸刃状突起２０の側面が、上記砥粒３ａを含む砥粒層３によって被覆されている。該砥粒層３は、結合材３ｂによって上記砥粒３ａを台金２の表面に単層に固着させたものであり、該結合材３ｂとしてＣｕ，Ｎｉ，Ｃｒ等のめっき金属を用いて、電着により形成されている。上記砥粒３ａとしては、ダイヤモンド，ｃＢＮ，アルミナ，ＳｉＣの中から選択された１種あるいは２種以上の組合せであることが望ましい。
【００１５】
さらに、上記台金２においては、厚さが最も薄い上記内周端２ａにおける厚さｔ１が、厚さが最も厚い上記外周端２ｂの鋸刃状突起２０の角部２１における厚さｔ２の７０％以上１００％未満であることが望ましい。この厚さの比が１００％以上になると、研削加工時に被加工材と研削砥石１との間における接触抵抗が格段に大きくなり、被加工材を直線的に加工することが困難となる。逆に、７０％未満になると研削砥石１の剛性が低下して、切れ曲がりが発生する。
また、上記外周端２ｂにおける鋸刃状突起２０の角部２１においては、台金２の厚さｔ２が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下で、かつ該台金２を砥粒層３によって被覆して成る研削砥石１の厚さｔ３が０．０７ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが望ましい。
【００１６】
このように、本実施形態における研削砥石１は、内周端２ａから外周端２ｂへと、径方向に沿って厚さが両側面側に滑らかに厚くなる台金２を用いることにより、両側面全体を滑らかに傾斜させて形成されているため、研削加工の際に、被加工材の加工面と研削砥石１の側面との間に形成される隙間を通じて、研削水を良好に循環させて研削かすを効率的に除去することができ、しかも、被加工材との接触面積をより小さくして被加工材との接触抵抗を低減することもできる。したがって、砥石の目詰まりや被加工材の欠けを抑制して、被加工材をより高精度に加工することができる。
なお、上記研削砥石１においては、外周に鋸刃状突起２０が周方向に沿って連続的に形成されているため、隣接する鋸刃状突起２０間に形成された上記凹部２２を通じて、研削水をより良好に循環させて研削かすをより効率的に除去することが可能となる。
【００１７】
また、砥粒３ａが台金２の表面に単層に固着されているため、砥粒層３によって被覆された部分においても、研削砥石１の形状に台金２の形状が比較的正確に反映され、設計した台金２の形状から予測される研削水の循環や研削かすの除去効率に良く倣う。
【００１８】
ところで、上記鋸刃状突起２０の数は、研削加工を行う際の砥石切り込み深さよりも溝深さを大きく設定できるような数であることが好ましいが、加工条件，被加工材の素材又は台金２の外径（研削砥石１の外径）等に応じて適正な数に設定する必要性がある。それは、鋸刃状突起２０の数が多すぎると、研削水の供給及び研削かすの除去が効率的に行われるが、刃先剛性が低下して真直性に優れた加工が困難となり、逆に、鋸刃状突起２０の数が少なすぎると、研削水の供給及び研削かすの除去が効率的に行われなくなり、研削加工時における断続的な抵抗の上昇と切れ曲がりが発生し易くなるからである。
【００１９】
そして、上記鋸刃状突起２０の数は、各鋸刃状突起２０の基端を結ぶ円Ｃ１と、各鋸刃状突起２０の先端に位置する角部２１を結ぶ円Ｃ２とによって挟まれた領域において、該領域の総面積に対して上記鋸刃状突起２０の側面の合計面積が占める割合により表すことができる。ここでは、その割合が１０％以上６０％以下であることが望ましい。
【００２０】
また、上記台金２の材料としては、ＳＫ材等の通電する金属材料が好ましいが、通電性を持たないセラミックス、またはプラスチックであっても、電着めっきを施す前に無電解めっきやその他のコーティング，焼き付け等の手段により通電性を付与したものを用いることもできる。
【００２１】
ここで、該台金２の表面に砥粒層３を形成して砥粒３ａを単層に固着させる方法としては、まずはじめに、砥粒３ａを分散させた電気めっき槽内のめっき液中に台金２を浸漬することにより、その表面に５μｍ程度の仮めっきをして上記砥粒３ａを仮固着させ、次に、その台金２の表面から仮固着されていない砥粒を払い落とし、続いて本めっきを砥粒径の２／３程度まで行う方法がある。この方法により、砥粒３ａが台金２の表面に単層に固着されて成る電着砥石１を得ることができる。ただし、同様の結果を得られる方法であれば、この方法に特に制限されるものではない。
【００２２】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を示して比較例と対比することにより詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例により特に限定されるものではない。
【００２３】
［実施例］
本実施例においては、外径が５６ｍｍ、内径が４０ｍｍで、外周に３６個の鋸刃状突起２０が形成されたＳＫ材から成るリング状の台金２を使用した。そして、該台金２の厚さは、最も厚い外周端２ｂの鋸刃状突起２０の角部２１においては０．１ｍｍ（ｔ２）で、その外周端２ｂから内周端２ａへと０．１°の傾きで直線的に薄くなり、最も薄い内周端２ａにおいては０．０７２ｍｍ（ｔ１）であった。
【００２４】
上記台金２の表面に砥粒層３を形成して砥粒３ａを単層に固着させるあたっては、スルファミン酸ニッケル５００ｇ／ｌと塩化ニッケル１０ｇ／ｌと硼酸２０ｇ／ｌとによりｐＨ４．０に調整された水溶液を溜めた電気めっき槽中において、液温５０℃及び５Ａ／ｄｍ２の条件下で、台金２に対してめっき厚が５μｍ程度となるように仮めっきを行い、余分な砥粒を払い落とした後、同じく上記電気めっき槽中において、本めっきを１５Ａ／ｄｍ２の条件下で行った。このとき、砥粒３ａは人工ダイヤモンドで平均粒径２５μｍのものを用いた。また、めっき時間はめっき厚が砥粒径の２／３程度となるように設定した。その結果、砥粒層３によって被覆された鋸刃状突起２０の角部２１における厚さｔ３が０．１５ｍｍの電着砥石１が得られた。
【００２５】
そして、このような電着砥石１を用いて、９０ｗｔ％ポリイミドと１０％Ｃｕとから成るＣＳＰ（チップサイズパッケージ）基板を研削により切断加工し、その加工時における研削抵抗、及び得られた加工面上の１０点におけるチッピング（欠け）の大きさをそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。
なお、加工条件は以下の通りである。
回転数：３００００ｒｐｍ
送り速度：５０ｍｍ／ｓｅｃ
切り込み量：１ｍｍ
【００２６】
［比較例１］
本比較例１においては、台金として、厚さが０．１ｍｍで内周端から外周端まで一定となっている点、及び外周に鋸刃状突起が形成されていない点以外は、上記実施例の台金２と同様にして製作されたものを使用し、該台金の表面に上記実施例と同様の方法により砥粒層を形成して電着砥石を得た。
そして、この電着砥石を用いて、９０ｗｔ％ポリイミドと１０％Ｃｕとから成るＣＳＰ基板を、上記実施例と同様の条件下で研削により切断加工し、その加工時における研削抵抗、及び得られた加工面上の１０点におけるチッピング（欠け）の大きさをそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。
【００２７】
［比較例２］
本比較例２においては、台金として、厚さが０．１ｍｍで内周端から外周端まで一定となっている点以外は、上記実施例の台金２と同様にして製作されたものを使用し、該台金の表面に上記実施例と同様の方法により砥粒層を形成して電着砥石を得た。
そして、この電着砥石を用いて、９０ｗｔ％ポリイミドと１０％Ｃｕとから成るＣＳＰ基板を、上記実施例と同様の条件下で研削により切断加工し、その加工時における研削抵抗、及び得られた加工面上の１０点におけるチッピング（欠け）の大きさをそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１から分かるように、本発明に係る電着砥石１を使用した実施例では、他の電着砥石を使用した比較例１、２と比較して、被加工材の加工面上におけるチッピング（欠け）の大きさ及び加工時における研削抵抗について共に良好な測定結果が得られた。また、上記実施例においては、加工後の電着砥石１の外観に、目詰まりや砥粒３ａの脱落がほとんど見られなかった。
【００３０】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明に係る研削砥石によれば、該研削砥石を構成するリング状の台金を、その厚さが内周側から外周側へと径方向に沿って滑らかに厚くなるように形成することにより、該研削砥石の側面を滑らかに傾斜させて形成したため、研削加工の際に、研削水の循環が良好で研削かすの除去が効率的に行われ、しかも、被加工材との接触面積をより小さくして接触抵抗を低減することもできる。したがって、砥石の目詰まりや被加工材の欠けを抑制することができ、被加工材をより高精度に研削加工することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研削砥石の一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１，図２に示す研削砥石における鋸刃状突起の先端近傍の拡大断面図である。
【符号の説明】
１      研削砥石（電着砥石）
２      台金
２ａ    内周端
２ｂ    外周端
３      砥粒層
３ａ    砥粒
３ｂ    結合材
２０    突起（鋸刃状突起）
２１    角部
Ｃ１    鋸刃状突起の基端を結ぶ円
Ｃ２    鋸刃状突起の角部を結ぶ円
【図１】
2004322230.tif 000004
【図２】
2004322230.tif 000005
【図３】
2004322230.tif 000006