(57)【要約】【課題】電着砥石に自生発刃作用を生じさせ、難削材の研削を良好に行うようにする。【解決手段】砥粒と中空粒子とが混在してめっき層によって固定された砥石部を有する電着砥石を構成する。砥粒と中空粒子とが混在していることで、切削や研磨等の研削により砥粒が脱落しやすくなり、中空粒子が研削砥石の自生発刃作用を促進させ、ガラス、サファイア等の難削材であっても良好な研削が可能となる。【選択図】図４
2005329488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒がめっき層によって固定されて形成される電着砥石であって、
砥粒と中空粒子とが混在してめっき層によって固定された砥石部を有する電着砥石。
【請求項２】
前記砥粒はダイヤモンド砥粒であり、前記中空粒子はシリカを主成分とするものであり、前記めっき層はニッケルめっき層である請求項１に記載の電着砥石。
【請求項３】
前記砥石部は、電鋳物である請求項１または２に記載の電着砥石。
【請求項４】
基台に砥粒を堆積させると共にめっき層によって該砥粒を固めて砥石部を形成する電着砥石の製造方法であって、
砥粒が混入しためっき液を収容しためっき浴槽に基台をめっき面が上に向いた状態で浸漬し、該めっき面に沈降して堆積する砥粒をめっき層で固める砥粒電着工程と、
中空粒子が混入しためっき液を収容しためっき浴槽にめっき面を下にして基台を浸漬し、浮上する中空粒子を該めっき面で受け止めてめっき層で固める中空粒子電着工程と
から少なくとも構成される電着砥石の製造方法。
【請求項５】
前記砥粒電着工程を実施した後に前記中空粒子電着工程を実施する請求項４に記載の電着砥石の製造方法。
【請求項６】
前記基台の全部または一部を除去して砥石部を形成する請求項４または５に記載の電着砥石の製造方法。
【請求項７】
前記砥粒が混入しためっき液を収容するめっき浴槽と前記中空粒子が混入しためっき液を収容するめっき浴槽とが別個に構成される請求項４、５または６に記載の電着砥石の製造方法。
【請求項８】
前記砥粒が混入しためっき液を収容するめっき浴槽と前記中空粒子が混入しためっき液を収容するめっき浴槽とが同一のめっき層である請求項４、５または６に記載の電着砥石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥粒と中空粒子とが混在する電着砥石及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種研削に用いる電着砥石には、切削に用いるもの、研磨に用いるもの等がある。例えば、切削に用いられる電着砥石は、半導体ウェーハ、ＣＳＰ基板、サファイアウェーハ、石英基板等を切断し、個々の半導体チップ、レーザダイオード、コンデンサ等の各種デバイスに分割する機能を有する。
【０００３】
電着砥石としては、ダイヤモンド砥粒等の砥粒をニッケルめっき等によって固めた構成のものが一般的である。また、このような構成の電着砥石を製造する方法としては、基台及び電解金属を電解液に浸漬しておき、基台と電解金属との間に電圧を加え、電解液に混入した砥粒を沈降させて基台上に堆積させると共に、溶解した電解金属によって堆積した砥粒を電着固定する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−８７２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、砥粒はめっきによって強固に固定されるため、研削により砥粒が脱落することはあまりなく、研削能力が低下した砥粒が表面に長い間残存し、自生発刃作用が生じにくい。従って、サファイアウェーハ、石英基板等のいわゆる難削材の研削が困難であるという問題がある。一方、高い研削能力を維持しようとすると、ドレッシングを頻繁に行う必要があるため、生産性が低下するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、電着砥石に自生発刃作用を生じさせ、難削材の研削を良好に行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電着砥石は、砥粒がめっき層によって固定されて形成されるものであり、砥粒と中空粒子とが混在してめっき層によって固定された砥石部を有する。
【０００８】
砥粒としてはダイヤモンド砥粒、中空粒子としてはシリカを主成分とするもの、めっき層としてはニッケルめっき層があるが、これらに限定されるものではない。また、砥石部は、電鋳物である場合がある。
【０００９】
また、本発明に係る電着砥石の製造方法は、上記構成の電着砥石を製造するのに好適な製造方法であり、基台に砥粒を堆積させると共にめっき層によって砥粒を固めて砥石部を形成する電着砥石の製造方法であって、砥粒が混入しためっき液を収容しためっき浴槽に基台をめっき面が上に向いた状態で浸漬し、めっき面に沈降して堆積する砥粒をめっき層で固める砥粒電着工程と、中空粒子が混入しためっき液を収容しためっき浴槽にめっき面を下にして基台を浸漬し、浮上する中空粒子を該めっき面で受け止めてめっき層で固める中空粒子電着工程とから少なくとも構成される。
【００１０】
砥粒電着工程を実施した後に中空粒子電着工程を実施する方法があるが、これには限定されない。また、基台の全部または一部を除去して砥石部を形成することもできる。更に、砥粒が混入しためっき液を収容するめっき浴槽と中空粒子が混入しためっき液を収容するめっき浴槽とが別個に構成されていてもよいし、同一のめっき層を使用してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電着砥石は、砥粒と中空粒子とが混在して形成されているため、切削や研磨等の研削により砥粒が脱落しやすくなり、中空粒子が研削砥石の自生発刃作用を促進させる。従って、ガラス、サファイア等の難削材であっても良好な研削が可能となる。また、ドレッシングの頻度が低くなるため、生産性を向上させることができる。
【００１２】
更に、本発明に係る電着砥石の製造方法によれば、砥粒と中空粒子とが混在した電着砥石を容易に効率良く製造することができる。砥粒電着工程に用いるめっき浴槽と中空粒子電着工程で用いるめっき浴槽とを同一のものとした場合や、砥粒電着工程と中空粒子電着工程とで、基台の高さを変えずに上下方向に反転させるだけにした場合は、更に効率的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係る電着砥石は、例えば図１に示す電着砥石製造装置１を用いて製造することができる。この電着砥石製造装置１は、硫酸ニッケル等のめっき液１０を収容するめっき浴槽１１と、めっき液１０を撹拌する撹拌器１２とを備えており、めっき液１０にはめっき金属、例えばニッケル棒１３が浸漬している。ニッケル棒１３には直流電源１４のプラス電極が接続されており、直流電源１４のマイナス電極は、スイッチ１５を介してめっき液１０に浸漬した基台１００に接続されている。
【００１４】
図１に示す基台１００は、ハブと切り刃とが一体となったハブブレードを製造する際に、砥粒及び中空粒子を堆積させると共にめっき層を成長させるベースとなる基盤であり、予めハブの形状にほぼ近い形状に形成されている。
【００１５】
基台１００は、砥粒及び中空粒子が堆積しめっき層が成長するめっき面１００ａと、それ以外の面である非めっき面１００ｂとを有し、非めっき面１００ｂにはマスキング１０１が施される。中心部にはスピンドル装着用の貫通孔１００ｃが形成されており、貫通孔１００ｃにはマスキング１０２が施される。
【００１６】
基台１００は、図1の例では、めっき浴槽１１の底部においてめっき液１０に浸漬しており、めっき面１００ａが上を向いた状態となっている。めっき液１０には、研削砥石を構成する砥粒、例えばダイヤモンド砥粒１０３を多数混入させる。ダイヤモンド砥粒１０３は、その粒径が、例えば１０μｍ〜３０μｍ程度であり、めっき液１０より比重が大きい。
【００１７】
図１の電着砥石製造装置１を用いて電着砥石を製造する際は、まず、スイッチ１５をオフにした状態で撹拌器１２によってめっき液１０を撹拌させる。そして、撹拌を中止すると共に、スイッチ１５をオンにしてダイヤモンド砥粒１０３を沈降させる。そうすると、沈降したダイヤモンド砥粒１０３がめっき面１００ａにて受け止められて堆積すると共に、直流電源１４から供給される電圧により成長するニッケルめっき層によって、堆積したダイヤモンド砥粒が電着固定される（砥粒電着工程）。
【００１８】
図２に示す電着砥石製造装置２は、図１に示した電着砥石製造装置１と同様に、硫酸ニッケル等のめっき液２０を収容するめっき浴槽２１と、めっき液２０を撹拌する撹拌器２２とを備えており、めっき液２０にはめっき金属、例えばニッケル棒２３が浸漬している。ニッケル棒２３には直流電源２４のプラス電極が接続されており、直流電源２４のマイナス電極は、スイッチ２５を介してめっき液２０に浸漬した基台１００に接続される。ただし、図１の電着砥石製造装置１の場合とは異なり、基台１００はめっき液２０の液面付近に位置させ、上下方向に反転させた状態でスイッチ２５に接続する。即ち、この状態では、基台１００のめっき面１００ａが下を向いた状態となる。
【００１９】
めっき液２０には中空粒子１０４を多数混入させる。ここで混入させる中空粒子１０４は、めっき液２０より比重が小さいものであり、図３に示すように、その内部の空洞部１０４ａと輪郭部１０４ｂとからなるバルーン状に形成されている。中空粒子１０４の粒径は、例えば２０μｍ〜５０μｍ程度であり、一例としてシリカを主成分（例えば６０％〜８０％程度）とするものが挙げられる。例えば以下の製品を用いることができる。
（１）太平洋セメント株式会社製    イーストフィアーズ（登録商標）：シリカ６０％
（２）豊和直株式会社製  シラスバルーン：シリカ７５％〜７７％
（３）パブリック・ストラテジー株式会社製  シラックス・バルーン
（４）鈴木油脂工業株式会社製  ゴッドボール（登録商標）：シリカ６０％
【００２０】
図２に示した電着砥石製造装置２においては、砥粒電着工程によって砥粒が電着された基台１００をめっき浴槽２１内に浸漬し、直流電源２４のマイナス電極に連結させると共に、スイッチ２５をオフにした状態でめっき液２０を撹拌した後に、撹拌を停止すると共に、スイッチ２５をオンにする。そうすると、図２に示すように、めっき液より比重が軽い中空粒子１０４が浮上し、基台１００のめっき面１００ａ（既に砥粒がめっきされた面）において受け止められ、成長するニッケルめっき層によって中空粒子１０４が固定される（中空粒子電着工程）。
【００２１】
そして、中空粒子１０４が固定されると、図４に示すように、砥粒電着工程において固定されたダイヤモンド砥粒１０３と中空粒子１０４とが混在した状態でニッケルめっき層１０５によって固定され、これを何度か繰り返すことにより砥石部１０６が形成される。このように、砥粒電着工程及び中空粒子電着工程によって、砥粒と中空粒子とが混在するという電着砥石の特徴が必然的にもたらされる。なお、砥粒電着工程と中空粒子電着工程の順番を逆にして遂行することもできる。
【００２２】
上記の例では、砥粒電着工程と中空粒子電着工程とを別個のめっき浴槽内にて遂行する場合について説明したが、１つのめっき浴槽に収容されためっき液に砥粒と中空粒子の双方を混入させ、同一のめっき浴槽内にて砥粒電着工程及び中空粒子電着工程を遂行することもできる。
【００２３】
同一のめっき浴槽１１を用いて砥粒電着工程と中空粒子電着工程とを遂行する場合は、例えば、図５に示すように、最初にめっき面１００ａが上を向いた状態で基台１００をめっき液１０の上下方向の中央付近に位置させる。ここで、めっき液１０には例えばダイヤモンド砥粒１０３及び中空粒子１０４が混入されている。
【００２４】
そして、スイッチ１５がオフの状態でめっき液１０を撹拌し、その後に撹拌を停止すると共にスイッチ１５をオンにすると、ダイヤモンド砥粒１０３が沈降してめっき面１００ａに受け止められ、ニッケルめっき層によって固定される（砥粒電着工程）。このとき、中空粒子１０４は浮上するため、めっき面１００ａ付近には存在しない。
【００２５】
そして次にスイッチ１５をオフにした後に、図６に示すように、基台１００を、高さを変えずに上下方向に反転させてめっき面１００ａが下を向いた状態とし、めっき液１０を撹拌した後に、撹拌を停止してスイッチ１５をオンにすると、中空粒子１０４が上昇してめっき面１００ａにおいて受け止められ、ニッケルめっき層によって固定される（中空粒子電着工程）。このとき、ダイヤモンド砥粒１０３は沈降するため、めっき面１００ａ付近には存在しない。
【００２６】
このように、基台１００の高さを変えずに裏返すだけで砥粒電着工程と中空粒子電着工程とを何回か繰り返し遂行することで、ダイヤモンド砥粒１０３と中空粒子１０４とが交互にめっき面１００ａに電着固定される。なお、両工程の間で必ずしも基台１００を上下方向に移動させる必要はなく、基台１００の移動及び直流電源１４との接続に関する作業が簡略化される。
【００２７】
以上のようにして、図４に示したようにダイヤモンド砥粒１０３と中空粒子１０４とがニッケルめっき層１０５によってめっき面１００ａに固定されて砥石部１０６が形成された後に、非めっき面１００ｂに被覆してあったマスキングを剥離すると、図７に示すように、基台１００と砥石部１０６とが一体となった状態となり、更に、砥石部１０６の外周部を露出させて切り刃とするために、基台１００の一部である外周部１００ｄを所要量エッチングすると、図８に示すように、砥石部（切り刃）１０６とハブ１０７とが一体となったハブブレード１０８が形成される。
【００２８】
なお、図７の状態から基台１００を全部除去すると、図９に示すように、砥石部（切り刃）のみからなりハブを有しない電鋳物である電鋳ブレード１０９を形成することができる。また、電鋳ブレード１０９を製造する場合は、例えば図１０に示すリング状の基台１１０を用いることができる。基台１１０のめっき面１１１はリング状の平面となっており、図１１に示すように、めっき面１１１以外の面にマスキング１１２を施し、砥石電着工程及び中空粒子電着工程を繰り返し遂行して砥石部１１３を形成する。そして、基台１１０を全部除去するか、または砥石部１１３を基台１１０から剥離することにより、図９に示した電鋳ブレード１０９となる。
【００２９】
図１２に示すように、砥石部（切り刃）１１４が所要の厚みを有し、比較的薄いハブ１１５と一体となった電着ブレード１１６を形成することもできる。電着ブレード１１６を製造する場合は、図１３に示すように、比較的薄く形成されたリング状の基台１１５を用いる。図１４に示すように、基台１１５の上面及び下面のうち、外周部１１７を除く部分にマスキング１１８を施し、一方の面について砥粒電着工程及び中空粒子電着工程を遂行した後にもう一方の面に砥粒電着工程及び中空粒子電着工程を遂行し、砥石部１１４を形成すると、図１２の電着ブレード１１６となる。
【００３０】
図８、図９、図１２に示したいずれの電着砥石においても、ダイヤモンド砥粒１０３と中空粒子１０４とが混在しているため、切削により切削能力が低下したダイヤモンド砥粒が脱落しやすく、切削能力の高いダイヤモンド砥粒が表面に露出して自生発刃作用が生じるため、ガラス、サファイア、リチウムタンタレート等の難削材であっても良好な研削が可能となる。また、ドレッシングの頻度が低くなるため、生産性を向上させることができる。
【００３１】
図８、図９、図１２に示した電着砥石１０８、１０９、１１６はすべて切削に用いるものであるが、この他にも、例えば研磨に用いる電着砥石である研磨砥石を製造することもできる。例えば図１５に示す研磨砥石１２０は、比較的厚いリング状の基台１２１のめっき面に砥石部１２２が固定された研磨砥石であり、図１６に示すように、基台１２１のめっき面１２４以外の面にマスキング１２５を施し、砥粒電着工程及び中空粒子電着工程により砥石部１２２を形成することができる。また、別の基台を用い、その別の基台のめっき面以外の面にマスキングを施し、めっき面の上にダイヤモンド砥粒と中空粒子とが混在する砥石部１２２を形成し、基台を除去してから砥石部１２２を図１５の基台１２１に固着することもできる。
【００３２】
更に、図１７に示す研磨砥石１２６は、複数の砥石部１２７がホイール１２８に固着されたものであり、各砥石部１２７は、上述の砥粒電着工程及び中空粒子電着工程によって製造することができる。この場合は、図１８に示すように、ほぼ矩形の基台１２９のめっき面１３０以外の面にマスキング１３１を施し、めっき面１３０の上にダイヤモンド砥粒と中空粒子とが混在した砥石部１２７を形成し、その後基台１２９を除去し、各砥石部１２７を図１７のホイール１２８に固着する。
【００３３】
図１５の研磨砥石１２０、図１７の研磨砥石１２６のいずれを用いて研磨を行った場合でも、砥粒が脱落しやすくなるため、研磨能力が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】砥粒電着工程の一例を示す説明図である。
【図２】中空粒子電着工程の一例を示す説明図である。
【図３】中空粒子の一例を示す断面図である。
【図４】中空粒子電着工程終了後の砥石部及び基台を示す略示的断面図である。
【図５】砥粒電着工程の一例を示す説明図である。
【図６】中空粒子電着工程の一例を示す説明図である。
【図７】マスキング除去後の電着砥石を示す略示的断面図である。
【図８】ハブブレードの一例を示す斜視図である。
【図９】電鋳ブレードの一例を示す斜視図である。
【図１０】同電鋳ブレードの製造に用いる基台の一例を示す斜視図である。
【図１１】同基台にマスキングを施して砥石部を形成した状態を示す略示的断面図である。
【図１２】電着ブレードの一例を示す斜視図である。
【図１３】同電着ブレードの製造に用いる基台の一例を示す斜視図である。
【図１４】同基台にマスキングを施して砥石部を形成した状態を示す略示的断面図である。
【図１５】研磨砥石の一例を示す斜視図である。
【図１６】基台にマスキングを施して同研磨砥石を構成する砥石部を形成した状態を示す略示的断面図である。
【図１７】研磨砥石の別の例を示す斜視図である。
【図１８】基台にマスキングを施して同研磨砥石を構成する砥石部を形成した状態を示す略示的断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１：電着砥石製造装置
１０：めっき液  １１：めっき浴槽  １２：ニッケル棒  １４：直流電源
１００：基台
１００ａ：めっき面  １００ｂ：非めっき面  １００ｃ：貫通孔
１０１、１０２：マスキング  １０３：ダイヤモンド砥粒  １０４：中空粒子
１０５：ニッケルめっき層  １０６：砥石部  １０７：ハブ
１０８：ハブブレード  １０９：電鋳ブレード
１１０：基台  １１１：めっき面  １１２：ハウジング  １１３：砥石部
１１４：砥石部  １１５：基台  １１６：電着ブレード
１１７：外周部  １１８：マスキング
１２０：研磨砥石  １２１：基台  １２２：砥石部  １２３：基台  １２４：めっき面
１２５：マスキング
１２６：研磨砥石  １２７：砥石部  １２８：ホイール  １２９：基台
１３０：めっき面  １３１：マスキング
【図１】
2005329488.tif 000003
【図２】
2005329488.tif 000004
【図３】
2005329488.tif 000005
【図４】
2005329488.tif 000006
【図５】
2005329488.tif 000007
【図６】
2005329488.tif 000008
【図７】
2005329488.tif 000009
【図８】
2005329488.tif 000010
【図９】
2005329488.tif 000011
【図１０】
2005329488.tif 000012
【図１１】
2005329488.tif 000013
【図１２】
2005329488.tif 000014
【図１３】
2005329488.tif 000015
【図１４】
2005329488.tif 000016
【図１５】
2005329488.tif 000017
【図１６】
2005329488.tif 000018
【図１７】
2005329488.tif 000019
【図１８】
2005329488.tif 000020