(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削砥石内部に形成された、カッティングポイントへ供給される研削液の流路途中に、前記研削液中に含まれるスラッジを除去するフィルタを備え、研削砥石の使用時における遠心力によって、前記研削液が前記フィルタを通過するようにした研削砥石。
【請求項２】
前記フィルタが多孔質セラミックスであることを特徴とする請求項１記載の研削砥石。
【請求項３】
前記フィルタが、研削液の流れの上流側から下流側に向かって、細孔の大きいものから小さいものへ順次積層した多層構造であることを特徴とする請求項２記載の研削砥石。
【請求項４】
前記研削砥石が超砥粒ホイールであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の研削砥石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は研削砥石、特に湿式精密研削加工に使用される研削砥石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
精密研削加工において、被削材仕上げ面の高精度、高品位加工の達成、研削砥石の劣化防止、磨耗量の削減、研削切粉の飛散防止などの理由から、研削点に研削液を供給しながら作業を行う湿式研削が多用されている。
【０００３】
この研削液は、大別して、ストレートタイプ、ソリューションタイプ、ソリュブルタイプ、エマルジョンタイプに分けられるが、経済的観点及び外部環境汚染の防止等の観点から、一度使用された研削液は研削液槽を介し循環させて再利用されている。
【０００４】
このように再利用される研削液中に、被削材切り粉、研削砥石屑、汚染物質などのスラッジ（以下本発明においてはこれらを総称してスラッジと称する。）が含まれた状態で再度研削点に注入されると、被削材加工面にスクラッチを発生させ、仕上げ面粗度及び表面品位を劣化させる原因になる。
【０００５】
この対策として、研削液槽に付随して用途に適合した各種の研削液濾過装置が設置されている。例えば、鉄系材料の場合は、マグネットセパレータ、非鉄系材料の場合は紙フィルタ式濾過機等が使用されているが、これらの濾過機では、排除可能なスラッジの大きさに限度があり、シリコンウエハをはじめとする電子、セラミックス部品の鏡面加工などで発生する微細な研削切粉を除去することは困難である。
【０００６】
このため特に良好な仕上げ面粗度、高品位が要求される場合には、微細なスラッジが分離可能なセントリッジセパレータ（遠心分離方式濾過機）、セラミックフィルタ、珪素土濾過装置などの特殊な濾過装置が用いられている。
【０００７】
またその他にも、特開昭５７−６１０９１号公報には、研削装置から発生する切粉を含有する研削液の濾過装置として、マグネットセパレータ、液体サイクロン及び濾過機を組み合わせたものが、特開昭６０−２２８０７２号公報には、研削廃液を濾過により再生液とスラッジに固液分離し、この再生液を研削液供給装置へ再循環し所定組成の研削液に調整する装置が、また、特開平６−１３４２６４号公報には、分離膜として特定分画性能を有する多孔質中空糸膜を用いた分離濾過装置が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら特殊濾過装置は、いずれも構造的に複雑であり、また設置スペースも必要で、適正な維持管理も煩雑である。
【０００９】
本発明は、再利用される研削液における上記問題点を解消するもので、比較的簡単な構造で、研削液中のスラッジを効率よく除去することが可能な手段を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の研削砥石は、上記目的を達成するために、研削砥石内部に形成された、カッティングポイントへ供給される研削液の流路途中に、前記研削液中に含まれるスラッジを除去するフィルタを備えたことを特徴とする。
【００１１】
これによって、再利用される研削液は従来のような複雑な濾過装置を経由させることなく、カッティングポイントへの流れの中でフィルタによりスラッジが効率良く除去されることとなる。特に、研削砥石の使用時における遠心力によって、前記研削液が前記フィルタを通過するようにすることによって、加圧ポンプなどの装置を何ら必要とすることなく、スラッジの効率的な除去が可能となる
【００１２】
このような構造は、半導体、ガラス、水晶、各種セラミックスを始め、その他においても、高品位、高精度な仕上げ面が要求される用途に適用可能であり、砥石形状としては、カップ型、ストレート型、コアドリル型などが考えられる。
【００１３】
カップ形ホイールの場合、ホイールの凹側に研削液流路形成用の円盤状遮蔽板を着脱自在に取り付け、ホイール内周部と遮蔽板との間にリング状のフィルタを設けることによって上記構造とすることができる。
【００１４】
ストレート形ホイールの場合、円盤状台金の両側に研削液流路形成用の円盤状遮蔽板を着脱自在に取り付け、この遮蔽板と台金の間の外周寄り側に、リング状のフィルタを挟み込むことによって上記構造とすることができる。
【００１５】
また、コアドリルの場合、研削液の流路を形成する中空状のロッド先端外周に円筒状の砥粒層を固着し、このロッド内部にフィルタを設けることによって上記構造とすることができる。
【００１６】
カップ形ホイールやストレート形ホイール等の回転による遠心力によって、供給される研削液は加圧状態でフィルタを通過するため、充分な濾過圧が得られ、従来のような特殊な装置を必要とすることなく、濾過効果を上げることができる。
【００１７】
濾過材であるフィルタとしては、多孔質セラミックスフィルタや積層ペーパフィルタ、また樹脂フィルタも使用することができるが、特に研削液による劣化や形状変化が無く、また繰り返しの利用が可能であり、さらに取り扱いが簡便であること等の点からは多孔質セラミックスフィルタが望ましい。また、この多孔質セラミックスは開孔寸法、気孔率などを選定することによって、個々の作業に適した濾過が可能となる。
【００１８】
また、研削液の流れの上流側から下流側に向かって、細孔の大きいものから小さいものへ順次積層した多層構造とするのが望ましい。このような構造にすることによって、切粉やスラッジのうち、まず大きなスラッジが濾過され、順次内部に浸透した細かなものが濾過されるため、比較的長期にわたって目詰まりを生じることなく、濾過効果を持続させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の特徴を図面に示す実施の形態に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明の一実施の形態を示すカップ形ホイールの縦断面図、図２は図１に示すセラミックスフィルタの拡大断面図、図３は図１に示すカップ形ホイールの使用状態を示す斜視図である。
【００２０】
図１を参照して、１０は中央に回転軸（図示せず）取り付け用の開口部１０ａを有するカップ形ホイールで、このカップ形ホイール１０の下端周方向にはダイヤモンド砥粒層１１が固着されている。１３はホイール１０の凹側に取り付けられた遮蔽板で、この遮蔽板１３とホイール１０内周部の間が開口部１０ａから供給された研削液の流路となる。
【００２１】
円盤状の遮蔽板１３の外周寄りには貫通孔１３ａが形成され、この貫通孔１３ａを挿通したボルト１４によって、遮蔽板１３はカップ形ホイール１０に着脱自在に取り付けられている。１５は遮蔽板１３とホイール１０との間を所定間隔に保持するスぺーサである。
【００２２】
また、ホイール１０内周部と遮蔽板１３との間には、リング状のセラミックスフィルタ１６が挟み込まれている。１７は、フィルタ１６がホイール１０、遮蔽板１３と接する面に設けられた漏水防止用のシール材である。
【００２３】
セラミックスフィルタ１６の拡大断面図である図２を参照して、同図に示すように、セラミックスフィルタ１６は、研削液の流れの上流側から下流側に向かって、細孔の大きいものから小さいものへと順次積層した多層構造としている。本実施の形態では、細孔径約１０〜２０μｍのものからなり支持体を構成する第１層１６ａ、第１層１６ａに接し第１層よりも細孔径である第２層１６ｂ、及び所定の濾過精度に対応した細孔径（２μｍ程度）を有し、２０〜４０μｍの厚みを有する第３層１６ｃ（濾過膜）の三層構造としている。
【００２４】
このような構造によって、細孔径がすべて均一な対称膜に比べて、濾材抵抗を非常に小さくできるため、高い濾過精度が期待できる。また、セラミックスフィルタは、大変シャープな粒径分布であることからも、高い濾過精度が期待できる。
【００２５】
さらに、セラミックスフィルタは、ほかのフィルタに比べ下記のような効果を有する。
▲１▼  機械的強度が強く、剛性があり硬い。このため、濾過圧力の変動や装置の振動に対しても安定した濾過精度を維持できる。
▲２▼  高分子膜に比べ、高圧力、高流速で原液を供給出来るため、濾過速度を早くすることができ、運転コストの低減や装置の小型化が可能となる。
▲３▼  高粘性流体の濾過も可能である。
▲４▼  濾過膜の圧密化による劣化が起こらず、高い圧力による逆洗も可能であるため、長寿命化が期待できる。
▲５▼  三層ともセラミックスからできているため、耐薬品性、耐熱性にも優れている。
▲６▼  強酸やアルカリ、有機溶剤などの薬品の濾過や各種薬品による洗浄が可能出ある。
▲７▼  高温水蒸気や薬品による殺菌もできる。
【００２６】
セラミックスフィルタはこのような多くの優れた特長を有しているため、従来の濾過助剤を用いた濾過や高分子膜を用いた濾過行程の代替のほか、従来の濾過では適用できなかった分野での精密濾過が可能となり、本発明の研削砥石に好適に使用できる。
【００２７】
次いで図１〜図３を参照して、上記研削砥石の作用について説明する。なお図３において、２０は図１に示す研削砥石を回転可能に支持する中空状の回転軸で、内部には研削液の流路を形成している。また２１は作業台２２の上に載せられた被削材としてのシリコンウエハを示す。
【００２８】
研削砥石は回転軸２０によって回転させられながら、その内部から研削液が開口部１０ａからホイール１０の凹部側へと供給される。凹部側空間は、遮蔽板１３及びセラミックスフィルタ１６によって閉塞されているため、遠心力によって研削液は外周のセラミックスフィルタ１６側へ押しやられる。ここで、遠心力により濾過圧が付与された研削液は、スラッジが濾過され、清浄分のみがセラミックスフィルタ１６を通過して、カッティングポイントである砥粒層１１近傍へと効率良く供給される。
【００２９】
このように、本実施の形態に示す研削砥石においては、研削砥石の回転による遠心力を利用して、セラミックスフィルタ１６で濾過するため、従来のような大型な装置を必要とすることなく、簡単な構造で研削液の再利用が可能となる。
【００３０】
また、セラミックスフィルタ１６は、研削液の流れの上流側から下流側に向かって、細孔の大きいものから小さいものへ順次積層した多層構造であるため、スラッジのうち、まず大きなスラッジが濾過され、順次内部に浸透した細かなものが濾過され、比較的長期にわたって目詰まりを生じることなく、濾過効果を持続させることができる。
【００３１】
なお、セラミックスフィルタ１６は、ボルト１４によって着脱自在であるため、セラミックスフィルタ１６が目詰まりした場合には、取り外して逆洗浄することにより、簡単に目詰まりを除去し、再利用することができる。
【００３２】
図４は、本発明の他の実施の形態であるストレート形ホイールの縦断面図である。同図において、３０はストレート形ホイール、３１はホイール３０の外周に固着されたダイヤモンド砥粒層である。このホイール３０を両側から挟み込むように遮蔽板３２がボルト３３によって着脱自在に配置されている。３４はセラミックスフィルタで、図２で説明したと同様の構造を有する。
【００３３】
この研削砥石においても、上記と同様の作用効果を有し、遮蔽板３２の中心側に形成された開口部３２ａから供給された研削液は、遠心力によってセラミックスフィルタ３４でスラッジを濾過しつつ、清浄分のみが先端からカッティングポイントへ供給される。
【００３４】
図５は本発明のさらに他の実施の形態で、コアドリルへの適用例を示す。同図において、４０は研削液の流路を形成する中空状のロッド、４１はロッド先端外周に固着された円筒状の砥粒層、４２はロッド４０の内部に設けられたセラミックスフィルタを示す。このような構造によっても、大がかりな装置を用いること無く研削液の濾過が可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によって以下の効果を奏することができる。
【００３６】
（１）研削砥石内部に形成された研削液の流路途中にフィルタを備えたことによって、簡便かつ安価な方法により、研削液の微細な濾過が可能となり、高精度、高品位な加工が達成できる。
【００３７】
（２）研削液が研削砥石の遠心力によりフィルタ内に注液されるため、充分な濾過圧が得られ、特殊な装置を必要としない。
【００３８】
（３）研削液中に含まれるスラッジを除去するフィルタが研削砥石に内蔵されているため、研削点に最も近い場所で濾過が行われ、最も清浄な研削液が研削点に供給される。
【００３９】
（４）フィルタとして多孔質セラミックスを使用することにより、研削液による劣化、形状変化がない。また取り扱いが容易であり、簡便に脱着することが可能であり、フィルタが目詰まりした場合にも、逆洗などを行うことにより、繰り返し再利用することができる。
【００４０】
（５）多孔質セラミックスの構造（開口寸法、気孔率など）を選択することにより、個々の作業に適したフィルタの選択が可能である。
【００４１】
（６）従来の一般的な濾過装置と組み合わせることにより、より高性能かつ効果的な濾過システムを形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態を示すカップ形ホイールの縦断面図である。
【図２】  図１に示すセラミックスフィルタの拡大断面図である。
【図３】  図１に示すカップ形ホイールの使用状態を示す斜視図である。
【図４】  本発明の他の実施の形態であるストレート形ホイールの縦断面図である。
【図５】  本発明のさらに他の実施の形態であるコアドリルの縦断面図である。
【符号の説明】
１０，３０  ホイール
１０ａ，８３２ａ  開口部
１１，３１，４１  砥粒層
１３  貫通孔
１４，３３  ボルト
１５  スペーサ
１６，３４，４２  セラミックスフィルタ
１７  シール材
２０  回転軸
２１  シリコンウエハ（被削材）
２２  作業台
３２  遮蔽板
４０  ロッド
【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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