(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する導電性砥石（１）を陽極とし、その砥石表面に非接触で対設・固定された目立て用電極（２）を陰極とし、また前記導電性砥石とは独立して回転駆動される円盤状整形用電極（４）を前記導電性砥石表面に接触させながら陰極とする電圧印加手段（９）、前記導電性砥石と前記目立て用電極及び前記円盤状整形用電極との間に導電性研削液を流し込む供給手段（１０，１１，１２）、前記円盤状電極を前記導電性砥石の表面に倣って駆動させる移動手段（２０）、前記導電性砥石と被加工物（２２）とを相対運動させる駆動手段（２４）を有し、
前記円盤状成形用電極（４）は、中央の導電部とその周囲の半導電部とからなり、該半導電部はダイヤモンド砥粒を含み、かつその電気抵抗は印加電圧１１０Ｖ、最大電流１０Ａ、パルス幅ＯＮ／ＯＦＦ共２μｓｅｃにおいて、ツルーイング前の鋳鉄メタルボンド砥石の振れ約１００μｍを、約３時間で５μｍまで減少させることができるスパークツルーイングに適した値に調整されており、
前記導電性砥石（１）の目立てと整形とを電気的に同時に行いながら、前記被加工物（２２）の鏡面加工と成形加工とを同時に行う、ことを特徴とする成形鏡面研削装置。
【請求項２】
前記導電性砥石（１）は、ダイヤモンド若しくはＣＢＮからなる砥粒と、これを固定する導電性結合部とからなる、ことを特徴とする請求項１に記載の成形鏡面研削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超硬材料の高精度な成形加工と高品位な鏡面加工とを高能率に同時に行うことができる成形鏡面研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路（ＩＣ）を取り付ける半導体リードフレームのような複雑かつ高精度の部品製造においては、同様に複雑かつ高精度に加工された打ち抜き用パンチが不可欠となる。かかる打ち抜き用パンチは、超硬材料から研削して製作することが必要であり、成形の高精度化のみならず、パンチ工具としての性能（切れ味、寿命等）を決定する表面品位の高度化を狙った鏡面加工を高能率に加工することが要求される。しかし、従来の研削技術においては高精度な成形加工と高品位な鏡面加工とを高能率に同時に実現することが困難であった。
【０００３】
従来から複雑な成形研削加工には、保持強度の高いメタルボンド砥石が使用されているが、かかる成形研削加工では、成形加工を高精度で行うことはできるが、その加工面を高品位な鏡面に仕上げることはできなかった。そのため、成形加工と鏡面加工を別工程で行う必要があった。また、リードフレームのような幅の狭いパターンのパンチ工具を研削する薄く鋭利な砥石を整形するためには、砥石の変形等による精度変化を考慮する必要があり、機械的なツルーイング法の適用は困難であった。
【０００４】
言い換えれば、従来技術において、成形加工と鏡面加工とを切り離して実施してきた背景には、（１）複雑な成形研削加工に用いる砥石形状は、先端部（加工部）が鋭く尖っており、この先端部が摩耗等で鈍化しやすく、かつ摩耗後に再び高精度に整形することが困難であった点、また、（２）先端部の摩耗後、再整形しても、砥石の目立てができないため、成形研削における砥石の切れ味を維持することが困難であった点、などが挙げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、従来の研削技術では不可能とされる高能率・超精密な鏡面研削を実現する研削手段として、本願出願人等により電解インプロセスドレッシング研削法（以下、ＥＬＩＤ研削法）が開発され、発表されている。このＥＬＩＤ研削法は、メタルボンド砥石の導電性結合部を電解ドレッシングにより溶解させて目立てを行いながら研削するものである。本研削法により、微細な砥粒を有するメタルボンド砥石により、超硬材料に対して効率的な鏡面加工が可能であり、特に、メタルボンド砥石の目立て作業の完備により、高能率化・超精密化が図れる意義は極めて大きい。
【０００６】
しかし、特にリードフレームのような幅の狭いパターンのパンチ工具の成形研削には、砥石を薄くし、先端形状を鋭く整形することが必要とされるため、ＥＬＩＤ研削法を適用すると、高能率・超精密な鏡面研削はできるが、鋭く尖った砥石の先端部（加工部）が集中的に電解ドレッシングされるため、先端部の形状保持が困難であり、高精度の成形が困難である問題点があった。
【０００７】
従って、高精度な成形加工と高品位な鏡面加工とを高能率に同時に行うために、ＥＬＩＤ研削手段にメタルボンド砥石の整形機能を付加することが要望されていた。
【０００８】
本発明は、かかる要望を満たすために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、高精度の成形加工と高品位な鏡面加工とを高能率に同時に行うことができる成形鏡面研削装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、回転する導電性砥石（１）を陽極とし、その砥石表面に非接触で対設・固定された目立て用電極（２）を陰極とし、また前記導電性砥石とは独立して回転駆動される円盤状整形用電極（４）を前記導電性砥石表面に接触させながら陰極とする電圧印加手段（９）、前記導電性砥石と前記目立て用電極及び前記円盤状整形用電極との間に導電性研削液を流し込む供給手段（１０，１１，１２）、前記円盤状電極を前記導電性砥石の表面に倣って駆動させる移動手段（２０）、前記導電性砥石と被加工物（２２）とを相対運動させる駆動手段（２４）を有し、
前記円盤状成形用電極（４）は、中央の導電部とその周囲の半導電部とからなり、該半導電部はダイヤモンド砥粒を含み、かつその電気抵抗は印加電圧１１０Ｖ、最大電流１０Ａ、パルス幅ＯＮ／ＯＦＦ共２μｓｅｃにおいて、ツルーイング前の鋳鉄メタルボンド砥石の振れ約１００μｍを、約３時間で５μｍまで減少させることができるスパークツルーイングに適した値に調整されており、
前記導電性砥石（１）の目立てと整形とを電気的に同時に行いながら、前記被加工物（２２）の鏡面加工と成形加工とを同時に行う、ことを特徴とする成形鏡面研削装置が提供される。
【００１０】
本発明においては、成形研削用の導電性砥石に対して、砥石整形を電気的に行うことにより、機械的整形法によって危惧される整形時の負荷を抑え、高精度かつ能率的な整形を可能とし、しかも同時にＥＬＩＤ研削法により微細砥粒を有するメタルボンド砥石の目立ても行い、成形研削と鏡面研削とを能率的に同時に実現することにより、半導体リードフレームの製造に供される複雑かつ超精密なパンチ工具の研削加工を実現するものである。
【００１１】
更に、本発明の構成によれば、砥石の整形と目立ては独立的に、また同時に行うことができるため、所望の砥石形状のセッティングと目立てが高能率に実現できる。また、砥石の切れ味の持続性についてもＥＬＩＤ研削の効果により安定化でき、かつ砥石形状の持続性についても必要に応じて砥石形状の整形が加工中にできるため、整形研削作業の工数の短縮のみならず、段取りに要される時間短縮にもつながる。
【００１２】
また、前記円盤状成形用電極（４）が、中央の導電部とその周囲の半導電部とからなる構成により、半導電部の導電性（電気抵抗）をスパークツルーイングに適した値に設定することができる。
【００１３】
更に、前記円盤状整形用電極の半導電部が、ダイヤモンド砥粒を含む構成により、スパークツルーイングによる目立てと整形とダイヤモンド砥粒による研削を併用することができる。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記導電性砥石（１）は、ダイヤモンド若しくはＣＢＮからなる砥粒と、これを固定する導電性結合部とからなる。この構成により、スパークツルーイング及びＥＬＩＤ研削により導電性結合部を効率的に除去し、砥石形状の整形と砥石の目立てを行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の成形鏡面研削装置の全体正面図である。この図に示すように、本発明の成形鏡面研削装置は、回転する導電性砥石１を陽極とし、その砥石表面に非接触で対設・固定された目立て用電極２を陰極とし、また導電性砥石１とは独立して回転駆動される円盤状整形用電極４を導電性砥石１の表面に接触させながら陰極とする電圧印加手段９、導電性砥石１と目立て用電極２及び円盤状整形用電極４との間に導電性研削液を流し込む供給手段１０，１１，１２、円盤状電極４を導電性砥石１の表面に倣って駆動させる移動手段２０、及び導電性砥石１と被加工物２２とを相対運動させる駆動手段２４を有している。
【００１７】
すなわち、図１において、成形鏡面研削装置の導電性砥石１に非接触で対設させて、目立て用電極２を取り付ける。また、円盤状整形用電極４を回転駆動装置５を介して被加工物取り付け台３上に取り付ける。この円盤状整形用電極４は導電性砥石１とは独立して回転駆動される。また、目立て用電極２及び円盤状整形用電極４は、プラスチック板等の絶縁体６を挟んで成形鏡面研削装置本体に取り付けられ、成形鏡面研削装置本体と電気的に絶縁されている。
【００１８】
図２は、図１の主要部の模式的構成図であり、図３は、図２のＡ−Ａ矢視図である。図２及び図３に示すように、被加工物取り付け台３上には被加工物２２及び導電性砥石１の形状を転写するための薄板２２が取り付けられている。また、図２に示すように、導電性砥石１が陽極、目立て用電極２及び円盤状整形用電極４が陰極となるように、電圧印加手段としての電源装置９より電圧を印加するようになっている。更に、導電性砥石１と目立て用電極２の隙間、及び導電性砥石１と円盤状整形用電極４の接触点、及び導電性砥石１と被加工物の接触点に導電性研削液を流し込む供給手段として、研削液供給装置１０、ノズル１１，１２、及びその間を連通する研削液ライン１１ａ，１２ａが設けられ、これらを介して導電性研削液を供給するようになっている。
【００１９】
また、成形鏡面研削装置の上部には取り込んだ映像をスクリーン上に表示するように、投影機８が設置されている。この投影機８により導電性砥石１と被加工物２２及び円盤状整形用電極４との相対位置を常に確認することができる。また，導電性砥石１の形状については、投影機８により直接確認する他に、被加工物取り付け台３上に取り付けた薄板２１に導電性砥石１を接触させることにより、導電性砥石１の形状を薄板２１に転写することにより確認することができる。
【００２０】
また、導電性砥石１を制御装置７からの指令により図３の前後方向１６及び左右方向１７ヘ独立かつ同時に移動させることができる移動手段２４（例えば、ＮＣによるＸ−Ｙテーブル）を有し、導電性砥石１と被加工物２２及び円盤状整形用電極４との相対位置を２次元上で自由に制御することができる。
【００２１】
上述した構成の成形鏡面研削装置により、図３に示すように、導電性砥石１と円盤状整形用電極４を接触させ、導電性砥石１と円盤状整形用電極４との接触点に導電性研削液を供給し、スパークを発生させながら、導電性砥石１を制御装置７からの指令により前後方向１６及び左右方向１７に独立かつ同時に移動させることにより、円盤状整形用電極４を導電性砥石１の表面及び所望の砥石形状に倣って相対移動させる。従って、この砥石整形手段は、ＥＬＩＤ研削法による砥石目立て手段と、独立かつ同時に稼働可能であり、所望の砥石形状の整形と目立てが高能率に実施できる。
【００２２】
上述した成形鏡面研削装置を用い、導電性砥石１と整形用電極４の間に電圧を印加し、かつ導電性砥石１に整形用電極４を接触させ、接触点にスパークを発生させて導電性砥石１を整形し、併行して、導電性砥石１とこれに非接触に対向した目立て用電極２との間に電圧を印加し、かつその間に導電性研削液を供給して、導電性砥石を電解ドレッシングして砥石の目立てをする。
【００２３】
すなわち、投影機８により導電性砥石１と被加工物の相対位置を確認しながら、導電性砥石１を制御装置７からの指令により前後方向１６及び左右方向１７に独立かつ同時に移動させることができる移動手段２４により、導電性砥石１を所望の被加工物形状に倣って移動させる。この被加工物成形手段は、ＥＬＩＤ研削法による手段と、独立かつ同時に稼働可能であり、前記被加工物の成形加工と鏡面加工とを同時に行うことができる。
【００２４】
上述した方法によれば、導電性砥石１と整形用電極４が接触して、その接触点にスパークを発生させて導電性砥石１を整形する（スパークツルーイング）ことにより、導電性砥石１を所望の形状に高精度に成形加工することができる。更に、この方法によれば、併行して、導電性砥石１とこれに非接触に対向した目立て用電極２との間のＥＬＩＤ研削により、成形した導電性砥石１に目立てをすることができ、高品位な鏡面加工を高能率に行うことができる。
【００２５】
また、上述した構成の成形鏡面装置により、成形研削用の導電性砥石に対して、砥石整形を電気的に行うことにより、機械的整形法によって危惧される整形時の負荷を抑え、高精度かつ能率的な整形を可能とし、しかも同時にＥＬＩＤ研削法により微細砥粒を有するメタルボンド砥石の目立ても行い、成形研削と鏡面研削とを能率的に同時に実現することにより、半導体リードフレームの製造に供される複雑かつ超精密なパンチ工具の研削加工を実現することができる。
【００２６】
更に、本発明の構成によれば、砥石の整形と目立ては独立的に、また同時に行うことができるため、所望の砥石形状のセッティングと目立てが高能率に実現できる。また、砥石の切れ味の持続性についてもＥＬＩＤ研削の効果により安定化でき、かつ砥石形状の持続性についても必要に応じて砥石形状の整形が加工中にできるため、整形研削作業の工数の短縮のみならず、段取りに要される時間短縮にもつながる。
【００２７】
なお、導電性砥石１は、ダイヤモンド若しくはＣＢＮからなる砥粒と、これを固定する導電性結合部とからなるのがよい。この構成により、スパークツルーイング及びＥＬＩＤ研削により導電性結合部を効率的に除去し、砥石形状の整形と砥石の目立てを行うことができる。
【００２８】
また、円盤状成形用電極４は、中央の導電部とその周囲の半導電部とからなるのがよい。この構成により、半導電部の導電性（電気抵抗）をスパークツルーイングに適した値に設定することができる。
更に、円盤状整形用電極４の半導電部は、ダイヤモンド砥粒を含む、ことが好ましい。この構成により、スパークツルーイングとダイヤモンド砥粒による研削を併用することができる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
まず、図４（Ａ）に示す手段でスパークツルーイングを行ったところ、極めて短時間で切り込み量と同程度の除去量が得られた。これに対して、ツルーイング砥石として従来のＷＡ砥石（γ−アルミナを砥粒の主成分とする、いわゆるホワイト・アランダム砥石）では、切り込み量に対してほとんど除去することができなかった。これらの切り込み量と半径減少量の関係を図３に示す。この結果から、従来のＷＡ砥石では、ＥＬＩＤ研削に用いる鋳鉄メタルボンド砥石のような、非常に硬い砥石の、機械的ツルーイングが非常に困難であり、非能率的であることがわかる。
【００３０】
次に、図４（Ｂ）に示す手段で、片Ｖ砥石（導電性砥石１）のスパークツルーイングを行った。スパークツルーイングの条件は、印加電圧１１０Ｖ、最大電流１０Ａ、パルス幅ＯＮ／ＯＦＦ共２μｓｅｃで実施した。なお、スパークツルーイングが最適に行われるように、円盤状成形用電極４を、中央の導電部とその周囲の半導電部とから構成し、この半導電部の導電性（電気抵抗）をスパークツルーイングに適した値に調整した。この結果、ツルーイング前の砥石の振れは基準面が約１００μｍ、傾斜面（１５°）が約４０μｍであったが、約３時間で５μｍまで減少させることができた。
【００３１】
上述した片Ｖ砥石（導電性砥石１）を使用して、スパークツルーイングを併用しながらＥＬＩＤ研削により図６に示す被加工物のテーパ部分を研削し、表面粗さを測定した。なお、この被加工物は超硬合金（ＪＩＳによるＶ１０）であり、研削前の表面粗さは１．３１μｍＲｙであった。また、ＥＬＩＤ研削の条件は、印加電圧３０Ｖ、最大電流２Ａ、パルス幅、ＯＮ２μｓｅｃ／ＯＦＦ４μｓｅｃで実施した。
【００３２】
この結果、仕上げ後の表面粗さとして０．０６９μｍＲａ、０．２４μｍＲｙという値が得られ、従来のプロファイル研削面に比べ、極めて良好な表面品位を実現することができた。
【００３３】
なお、本発明は上述した実施形態及び実施例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で種々変更できることは勿論である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、導電性砥石の目立てと整形とを電気的に独立かつ同時に行うことにより、高能率な成形研削条件において砥石形状及び切れ味を維持させることが可能となり、従来困難であったリードフレーム用パンチ等の複雑形状を有する被加工物の鏡面加工と成形加工を高能率で行うことが可能となる。本発明により、成形加工の高精度化が可能となり、結果としてリードフレーム用パンチの高加工精度化によるリードフレームの高精度化が実現できる。また、リードフレーム用パンチの場合には表面が鏡面になることにより、従来よりも性能（切れ味，寿命等）を向上させることができる。
【００３５】
すなわち、本発明の成形鏡面研削装置は、高精度の成形加工と高品位な鏡面加工とを高能率に同時に行うことができる，優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の成形鏡面研削装置の全体正面図である。
【図２】  図１の主要部の模式的構成図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】  本発明の実施例を示す説明図である。
【図５】  本発明の実施例を示す試験結果である。
【図６】  本発明の実施例を示す別の説明図である。
【符号の説明】
１  導電性砥石
２  目立て用電極
３  被加工物取り付け台
４  円盤状整形用電極
５  回転駆動装置
６  絶縁体
７  制御装置
８  投影機
９  電極装置
１０  研削液供給装置
１１，１２  ノズル
１３  ダイヤモンド若しくはＣＢＮ砥粒と導電性結合部
１４  導電性砥石回転方向
１６  導電性砥石移動方向（前後方向）
１７  導電性砥石移動方向（左右方向）
１８  導電性砥石と円盤状整形用電極の相対的移動経路
２０  円盤状電極の移動手段
２１  薄板
２２  被加工物
２４  導電性砥石又は被加工物の駆動手段
【図１】
0004104199.tif 000002
【図２】
0004104199.tif 000003
【図３】
0004104199.tif 000004
【図４】
0004104199.tif 000005
【図５】
0004104199.tif 000006
【図６】
0004104199.tif 000007