JP2010234453A - Wheel for grinding, method for manufacturing the same, and device for grinding or polishing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコンや石英等を研削加工する研削加工用ホイール、研削加工用ホイールの製造方法及びこれを用いた研削・研磨装置に関する。 The present invention relates to a grinding wheel for grinding silicon, quartz or the like, a method for manufacturing a grinding wheel, and a grinding / polishing apparatus using the same.
従来、半導体製品などに用いられるシリコンや石英等の研削加工においては、平坦度や表面粗さ等に対し高精度が要求される。このような研削加工を行うための研削加工用ホイールとしては、例えば、円板状の基材と、該基材の表面に形成され被削材を削り込む砥粒層と、を備えたものが知られている。また、この砥粒層は、レジンボンドやメタルボンド等からなる結合材に、ダイヤモンドやｃＢＮ等からなる砥粒を分散させた構成とされている。そして、この結合材には、加工品位を重視する場合はレジンボンドを、加工持続性を重視する場合はメタルボンドを、というように材料を使い分けて用いている。 Conventionally, in grinding processing of silicon or quartz used for semiconductor products, high accuracy is required for flatness, surface roughness, and the like. As a grinding wheel for performing such a grinding process, for example, a wheel provided with a disk-shaped base material and an abrasive layer that is formed on the surface of the base material and scrapes the work material. Are known. The abrasive layer is configured by dispersing abrasive grains made of diamond, cBN, or the like in a binder made of resin bond, metal bond, or the like. For this binding material, a resin bond is used in a case where importance is attached to processing quality, and a metal bond is used in a case where importance is attached to processing sustainability.
しかしながら、砥粒層の結合材として、レジンボンドを用いた場合は工具寿命が比較的短くなり、メタルボンドを用いた場合は加工精度が低減することとなる。そのため、加工精度を確保しつつ、工具寿命を延長できる研削加工用ホイールが求められていた。 However, when a resin bond is used as a binder for the abrasive layer, the tool life is relatively short, and when a metal bond is used, the processing accuracy is reduced. Therefore, there has been a demand for a grinding wheel capable of extending the tool life while ensuring machining accuracy.
そこで、例えば、特許文献１には、基材の砥粒層として作用させる表面に、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法によりダイヤモンド膜を成膜した研削砥石（研削加工用ホイール）が記載されている。このようにダイヤモンド膜を用いることによって、研削砥石の被削材側を向く表面（研削面）を高精度に形成でき、加工精度を確保できる。また、剛性が充分に確保されることから、工具寿命が延長する。 Therefore, for example, Patent Document 1 describes a grinding wheel (grinding wheel) in which a diamond film is formed on a surface of a base material that acts as an abrasive layer by a chemical vapor deposition (CVD) method. . By using the diamond film in this way, the surface (grinding surface) facing the work material side of the grinding wheel can be formed with high accuracy, and processing accuracy can be ensured. In addition, since the rigidity is sufficiently secured, the tool life is extended.
しかしながら、特許文献１のような研削加工用ホイールでは、研削加工中に、被削材の切屑が研削面に目詰まりすることがあった。そのため、研削性能を安定して確保できなかった。 However, in the grinding wheel as in Patent Document 1, chips of the work material may be clogged on the ground surface during grinding. Therefore, the grinding performance could not be secured stably.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、加工精度を確保しつつ、工具寿命を延長でき、被削材の切屑による目詰まりを防止し研削性能を安定して確保できる研削加工用ホイール、研削加工用ホイールの製造方法及び研削・研磨装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and while ensuring machining accuracy, the tool life can be extended, clogging due to chips of the work material can be prevented, and grinding performance can be stably secured. An object of the present invention is to provide a grinding wheel, a method of manufacturing a grinding wheel, and a grinding / polishing apparatus.
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち本発明は、基材と、前記基材に成膜されたダイヤモンド膜とを備え、この基材の前記ダイヤモンド膜側に対向配置された被削材に研削加工を施す研削加工用ホイールであって、前記基材は、前記被削材に対向するように配された多孔質状のポーラス領域を有し、前記ポーラス領域の前記被削材側を向く表面が、前記ダイヤモンド膜で被覆され、前記ダイヤモンド膜には、前記表面に露出する気孔の部分に対応するように孔が形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention proposes the following means.
That is, the present invention is a grinding wheel that includes a base material and a diamond film formed on the base material, and that grinds a work material disposed opposite to the diamond film side of the base material. The base material has a porous porous region disposed so as to face the work material, and the surface of the porous region facing the work material side is coated with the diamond film, The diamond film is characterized in that holes are formed so as to correspond to the pores exposed on the surface.
本発明に係る研削加工用ホイールによれば、基材には、被削材に対向するように配された多孔質状のポーラス領域が形成されていて、このポーラス領域の表面を被覆するダイヤモンド膜も、該表面に露出した気孔の部分が多数開口するように孔が形成されるので、このダイヤモンド膜の孔のエッジが切刃とされ、被削材を研削加工する際、これらの切刃が被削材を効率よく研削して、研削性能が確保される。 According to the grinding wheel according to the present invention, a porous film is formed on the base material so as to face the work material, and the diamond film covers the surface of the porous film. However, since the hole is formed so that many pores exposed on the surface are opened, the edge of the hole in the diamond film is used as a cutting edge. Grinding performance is ensured by efficiently grinding the work material.
また、ダイヤモンド膜の孔がポーラス領域の気孔に連通しているので、適度なチップポケットが形成され、被削材から生じた切屑の排出性が確実に高められる。従って、これらの切屑による目詰まりを防止でき、研削性能が安定して確保される。また、加工の際に用いられる研削液の付きまわりが向上して、加工精度が高められる。
また、このように基材の表面がダイヤモンド膜で被覆されているので剛性が確保され、工具寿命が延長する。
Further, since the holes in the diamond film communicate with the pores in the porous region, an appropriate chip pocket is formed, and the discharge of chips generated from the work material is reliably improved. Therefore, clogging due to these chips can be prevented, and the grinding performance can be secured stably. In addition, the throwing power of the grinding fluid used during processing is improved, and the processing accuracy is increased.
Further, since the surface of the base material is coated with the diamond film in this way, rigidity is ensured and the tool life is extended.
また、本発明に係る研削加工用ホイールにおいて、前記ポーラス領域の気孔率が、１０〜５０％の範囲内に設定されていることとしてもよい。 In the grinding wheel according to the present invention, the porosity of the porous region may be set in a range of 10 to 50%.
本発明に係る研削加工用ホイールによれば、ポーラス領域の気孔率が、１０〜５０％の範囲内に設定されているので、確実に、研削性能が高められ、切屑の排出性が向上し、剛性が確保される。すなわち、前記気孔率が１０％未満に設定される場合には、ダイヤモンド膜の孔が比較的少なく形成されることから、これらの孔からなる前記切刃が充分に確保できず、研削性能が低減することがある。また、ダイヤモンド膜の孔やポーラス領域の気孔が、チップポケットを充分に形成できず、切屑の排出性が低減することがある。また、前記気孔率が５０％を超えて設定される場合には、ポーラス領域の剛性を充分に確保できないことがある。 According to the grinding wheel according to the present invention, since the porosity of the porous region is set within a range of 10 to 50%, the grinding performance is surely improved, and the chip discharging property is improved. Rigidity is ensured. That is, when the porosity is set to less than 10%, since the diamond film has relatively few holes, the cutting edge made of these holes cannot be sufficiently secured and the grinding performance is reduced. There are things to do. Further, the holes in the diamond film and the pores in the porous region cannot form the chip pocket sufficiently, and the chip dischargeability may be reduced. Further, when the porosity is set to exceed 50%, the porous region may not have sufficient rigidity.
また、本発明に係る研削加工用ホイールにおいて、前記気孔の大きさが、５〜５００μｍの範囲内に設定されていることとしてもよい。 In the grinding wheel according to the present invention, the pore size may be set in a range of 5 to 500 μm.
本発明に係る研削加工用ホイールによれば、ポーラス領域の気孔の大きさが、５〜５００μｍの範囲内に設定されているので、より確実に、研削性能が高められ、研削精度が確保される。すなわち、前記気孔の大きさが５μｍ未満に設定される場合には、ダイヤモンド膜の前記孔が比較的小さく形成されることから、該孔からなる切刃によって被削材を充分に削り込むことができず、研削性能が低減することがある。また、前記気孔の大きさが５００μｍを超えて設定される場合には、前記孔が均一に分散して形成されにくくなり、研削精度が確保できないことがある。 According to the grinding wheel according to the present invention, the pore size in the porous region is set in the range of 5 to 500 μm, so that the grinding performance is more reliably improved and the grinding accuracy is ensured. . That is, when the pore size is set to be less than 5 μm, the hole in the diamond film is formed to be relatively small, so that the work material can be sufficiently cut by the cutting blade made of the hole. The grinding performance may be reduced. In addition, when the pore size is set to exceed 500 μm, the holes are difficult to be uniformly dispersed and formed, and grinding accuracy may not be ensured.
また、本発明は、前述の研削加工用ホイールの製造方法であって、前記基材のポーラス領域に対応した形状を付与した金型に、セラミックス系接着剤を充填し、前記セラミックス系接着剤を加熱して、前記ポーラス領域を形成する工程と、ＣＶＤ法を用いて、このポーラス領域の前記表面に、前記ダイヤモンド膜を形成する工程と、を備えることを特徴とする。 Further, the present invention is the above-described method for manufacturing a grinding wheel, wherein a mold having a shape corresponding to a porous region of the substrate is filled with a ceramic adhesive, and the ceramic adhesive is used. The method includes a step of heating to form the porous region, and a step of forming the diamond film on the surface of the porous region using a CVD method.
本発明に係る研削加工用ホイールの製造方法によれば、基材のポーラス領域が、セラミックス系接着剤を加熱することにより多孔質状に形成されるので、ポーラス領域を簡便に形成することができる。また、こうして多孔質状で気孔が露出するポーラス領域の表面に、ＣＶＤ法を用いてダイヤモンド膜を形成しているので、気孔の部分にはダイヤモンド膜にも孔が形成されることになり、前述のような多数の孔を有するダイヤモンド膜を簡便に精度よく形成できる。 According to the method for manufacturing a grinding wheel according to the present invention, the porous region of the base material is formed into a porous shape by heating the ceramic adhesive, so that the porous region can be easily formed. . In addition, since the diamond film is formed on the surface of the porous region where the pores are exposed in this way using the CVD method, the pores are also formed in the diamond film. Thus, a diamond film having a large number of holes can be easily and accurately formed.
また、本発明は、研削加工用ホイールを備えた研削・研磨装置であって、前述の研削加工用ホイールを用いたことを特徴としている。 Further, the present invention is a grinding / polishing apparatus provided with a grinding wheel, characterized by using the above-mentioned grinding wheel.
本発明に係る研削・研磨装置によれば、研削加工用ホイールが被削材を精度よく安定して研削加工するので、被削材の加工精度が向上するとともに生産性が高められる。 According to the grinding / polishing apparatus of the present invention, the grinding wheel grinds the work material accurately and stably, so that the work accuracy of the work material is improved and the productivity is increased.
本発明に係る研削加工用ホイール及びこれを用いた研削・研磨装置によれば、加工精度を確保しつつ、工具寿命を延長でき、被削材の切屑による目詰まりが防止され、研削性能が安定して確保される。
また、本発明に係る研削加工用ホイールの製造方法によれば、このような研削加工用ホイールを比較的容易に製造することができる。
According to the grinding wheel and the grinding / polishing apparatus using the same according to the present invention, the tool life can be extended while the processing accuracy is ensured, clogging due to chips of the work material is prevented, and the grinding performance is stable. Secured.
Moreover, according to the manufacturing method of the grinding wheel which concerns on this invention, such a grinding wheel can be manufactured comparatively easily.
図１に示すように、本実施形態に係る研削加工用ホイール１０は、基材１と、基材１に成膜されたダイヤモンド膜４と、を備え、この基材１のダイヤモンド膜４側に対向配置された被削材に研削加工を施すものである。
As shown in FIG. 1, a
基材１は、円板状をなしステンレス等の金属材料や炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックス材料からなる台金２と、この台金２の被削材側を向く表面２Ａに配設された円環状のポーラスリング（ポーラス領域）３と、を有している。ポーラスリング３は、例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックス材料からなり、多孔質状に形成されている。
The base material 1 has a disc shape and is disposed on a
図２に示すように、ポーラスリング３は、その表面及び内部に複数の気孔３Ａを有しており、これらの気孔３Ａ同士は互いに連通している。これらの気孔３Ａは、例えば、図３に示すように、断面略楕円状に形成されたり、断面円形状に形成されたり、或いは不定形状に形成されたりする。また、ポーラスリング３は、このように多孔質状とされていることから、その被削材側を向く表面３Ｂが、前記気孔３Ａが露出した部分が凹むようにして形成されている。
As shown in FIG. 2, the
また、気孔３Ａの大きさ（すなわち内径の最大寸法、図３の例では前記楕円の長軸に沿う内径寸法）は、５〜５００μｍの範囲内に設定されている。より好ましくは、気孔３Ａの大きさは、１００μｍを超え５００μｍ以下の範囲内に設定される。
また、ポーラスリング３の気孔率は、１０〜５０％の範囲内に設定されている。
また、ポーラスリング３の厚さ寸法（図１、図２における上下方向の寸法）は、３〜７ｍｍの範囲内に設定されることが好ましい。
The size of the
The porosity of the
Moreover, it is preferable that the thickness dimension (vertical dimension in FIGS. 1 and 2) of the
また、図２に示すように、ポーラスリング３の表面３Ｂには、この表面３Ｂに露出する気孔３Ａの部分に孔４Ａを有するようにして、ダイヤモンド膜４が形成されている。すなわち、ポーラスリング３の表面３Ｂはダイヤモンド膜４で被覆されており、ダイヤモンド膜４の被削材側を向く表面４Ｂには、ポーラスリング３の気孔３Ａに対応するように該表面４Ｂから凹む複数の孔４Ａが形成されている。そして、孔４Ａと気孔３Ａとは、互いに連通し形成されている。
Further, as shown in FIG. 2, a diamond film 4 is formed on the
詳しくは、ダイヤモンド膜４は、ポーラスリング３の表面３Ｂと、台金２の表面２Ａとを繋ぐポーラスリング３の壁面３Ｃにも形成されている。
尚、図示の例では、ダイヤモンド膜４がポーラスリング３の表面３Ｂ及び壁面３Ｃにのみ形成されているが、ダイヤモンド膜４は、気孔３Ａの内周面や台金２の表面２Ａにも形成されていても構わない。また、ダイヤモンド膜４の膜厚は、１００μｍ以上に設定されることが好ましく、本実施形態では、前記膜厚が２００μｍ程度とされている。
Specifically, the diamond film 4 is also formed on the
In the illustrated example, the diamond film 4 is formed only on the
この研削加工用ホイール１０は、後述する研削・研磨装置５０に装着されて被削材を研削加工する際、ダイヤモンド膜４の表面４Ｂを被削材に接触させた状態で、軸周りに回転されるようになっている。
When the
次に、研削加工用ホイール１０を製造する手順について説明する。
まず、予めポーラスリング３の形状に対応した形状を付与した金型を用意する。
Next, a procedure for manufacturing the
First, a mold having a shape corresponding to the shape of the
次いで、この金型にセラミックス系接着剤を充填する。このセラミックス系接着剤としては、例えば、商品名：スミセラムＳ、型式：Ｓ−１０Ａ（朝日化学工業株式会社製）等を用いることができる。 Next, this mold is filled with a ceramic adhesive. As this ceramic adhesive, for example, trade name: Sumiceram S, model: S-10A (manufactured by Asahi Chemical Industry Co., Ltd.) and the like can be used.
次いで、セラミックス系接着剤を乾燥させ、さらに３００℃程度まで加熱した後、冷却することで、複数の気孔３Ａを有する多孔質状のポーラスリング３が形成される。すなわち、セラミックス系接着剤の内部に含有する水分等の液相部分が蒸発するとともに気孔３Ａが形成されて、ポーラスリング３が形成される。
次いで、金型を分解し、このポーラスリング３を取り出す。
Next, the ceramic adhesive is dried, further heated to about 300 ° C., and then cooled to form a porous
Next, the mold is disassembled and the
次いで、気相合成法熱フィラメント炉からなる反応容器を用い、ＣＶＤ法により、ポーラスリング３の表面３Ｂ及び壁面３Ｃに、ダイヤモンド膜４を成膜する。
Next, a diamond film 4 is formed on the
次いで、このポーラスリング３を、台金２の表面２Ａに接着等により固定する。
このようにして、研削加工用ホイール１０が製造される。
Next, the
In this way, the grinding
次いで、本実施形態の研削加工用ホイール１０を用いた研削・研磨装置５０について説明する。
この研削・研磨装置５０は、例えば、シリコンインゴットから切り出した半導体ウェーハ等の被削材Ｐの表面を研削・研磨加工するものである。
Next, a grinding / polishing
This grinding / polishing
図４に示すように、研削・研磨装置５０は、円板状をなし被削材Ｐを載置する回転テーブル５１と、この回転テーブル５１に対向するとともに該回転テーブル５１の中心軸から偏心した位置に配置される前述の研削加工用ホイール１０と、この研削加工用ホイール１０を軸周りに回転可能に支持するスピンドル５２と、を有している。
As shown in FIG. 4, the grinding / polishing
研削加工用ホイール１０は、そのダイヤモンド膜４の表面４Ｂを被削材Ｐに密着させ、被削材Ｐを所定の圧力で加圧しながら、一定の切り込み速度で研削加工する。また、図示しないが、研削加工用ホイール１０と回転テーブル５１とは、前記表面４Ｂの面方向に沿って相対移動可能に構成されていてもよい。
また、研削加工の際は、研削液Ｌが被削材Ｐ上に供給される。
The grinding
Further, during the grinding process, the grinding liquid L is supplied onto the work material P.
以上説明したように、本実施形態に係る研削加工用ホイール１０によれば、基材１には、被削材Ｐに対向するように配された多孔質状のポーラスリング３が形成されていて、このポーラスリング３の表面３Ｂを被覆するダイヤモンド膜４も、該表面３Ｂに露出した気孔３Ａの部分が多数開口するように孔４Ａが形成されるので、このダイヤモンド膜４の孔４Ａのエッジが切刃とされ、被削材Ｐを研削加工する際、これらの切刃が被削材Ｐを効率よく研削して、研削性能が確保される。
As described above, according to the
また、ダイヤモンド膜４の孔４Ａがポーラスリング３の気孔３Ａに連通しているので、適度なチップポケットが形成され、被削材Ｐから生じた切屑の排出性が確実に高められる。従って、これらの切屑による目詰まりを防止でき、研削性能が安定して確保される。また、加工の際に用いられる研削液Ｌの付きまわりが向上して、加工精度が高められる。
また、このように基材１の表面３Ｂがダイヤモンド膜４で被覆されているので剛性が確保され、工具寿命が延長する。
Further, since the
Moreover, since the
また、ポーラスリング３の気孔率が、１０〜５０％の範囲内に設定されているので、確実に、研削性能が高められ、切屑の排出性が向上し、剛性が確保される。すなわち、前記気孔率が１０％未満に設定される場合には、ダイヤモンド膜４の孔４Ａが比較的少なく形成されることから、これらの孔４Ａからなる前記切刃が充分に確保できず、研削性能が低減することがある。また、ダイヤモンド膜４の孔４Ａやポーラスリング３の気孔３Ａが、チップポケットを充分に形成できず、切屑の排出性が低減することがある。また、前記気孔率が５０％を超えて設定される場合には、ポーラスリング３の剛性を充分に確保できないことがある。
In addition, since the porosity of the
また、ポーラスリング３の気孔３Ａの大きさが、５〜５００μｍの範囲内に設定されているので、より確実に、研削性能が高められ、研削精度が確保される。すなわち、気孔３Ａの大きさが５μｍ未満に設定される場合には、ダイヤモンド膜４の孔４Ａが比較的小さく形成されることから、該孔４Ａからなる切刃によって被削材Ｐを充分に削り込むことができず、研削性能が低減することがある。また、気孔３Ａの大きさが５００μｍを超えて設定される場合には、孔４Ａが均一に分散して形成されにくくなり、研削精度が確保できないことがある。
Moreover, since the size of the
また、本実施形態の研削加工用ホイール１０の製造方法によれば、基材１のポーラスリング３が、セラミックス系接着剤を加熱することにより多孔質状に形成されるので、ポーラスリング３を簡便に形成することができる。また、こうして多孔質状で気孔３Ａが露出するポーラスリング３の表面３Ｂに、ＣＶＤ法を用いてダイヤモンド膜４を形成しているので、気孔３Ａの部分にはダイヤモンド膜４にも孔４Ａが形成されることになり、前述のような多数の孔４Ａを有するダイヤモンド膜４を簡便に精度よく形成できる。
Moreover, according to the manufacturing method of the
また、本実施形態の研削・研磨装置５０は、前述の研削加工用ホイール１０を用いているので、この研削加工用ホイール１０が被削材Ｐを精度よく安定して研削加工し、被削材Ｐの加工精度が向上するとともに生産性が高められる。
Further, since the grinding / polishing
尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本実施形態では、基材１が、円板状の台金２と、この台金２の被削材Ｐ側を向く表面２Ａに配設された円環状のポーラスリング３とを有することとしたが、これに限定されるものではない。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in this embodiment, the base material 1 has a disk-shaped
すなわち、基材１は、被削材Ｐに対向するように配された多孔質状のポーラス領域を有していればよく、ポーラスリング３の代わりに、円板状や膜状等からなるポーラス領域を台金２の表面２Ａに配設し構成されていてもよい。また、基材１全体が、ポーラス領域とされていても構わない。この場合、前記ポーラス領域の被削材Ｐ側を向く表面が、この表面に露出する気孔の部分に孔４Ａを有するようにしてダイヤモンド膜４で被覆される。
That is, the base material 1 only needs to have a porous porous region disposed so as to face the work material P. Instead of the
また、本実施形態では、ポーラスリング３の表面３Ｂ及び壁面３Ｃがダイヤモンド膜４で被覆されることとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、ダイヤモンド膜４が、ポーラスリング３以外の台金２の表面２Ａにも成膜されていてもよい。この場合は、前述のようにポーラスリング３を金型で成型した後、台金２の表面２Ａに配設して、ポーラスリング３及び台金２に、ＣＶＤ法によりダイヤモンド膜４を成膜すればよい。
或いは、ダイヤモンド膜４が、ポーラスリング３の表面３Ｂのみを被覆することとしても構わない。
In the present embodiment, the
Alternatively, the diamond film 4 may cover only the
また、ポーラスリング３の気孔率が、１０〜５０％の範囲内に設定されていることとしたが、これに限定されるものではない。
また、ポーラスリング３の気孔３Ａの大きさが、５〜５００μｍの範囲内に設定されていることとしたが、これに限定されるものではない。
また、ポーラスリング３を形成するためのセラミックス系接着剤として、前述の実施形態で説明したもの以外のセラミックス系接着剤を用いてもよい。
Moreover, although the porosity of the
In addition, although the size of the
Further, as the ceramic adhesive for forming the
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし本発明はこの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. However, the present invention is not limited to this embodiment.
[実施例１]
実施例１として、まず、ポーラスリング３の形状に対応した形状を付与した金型を用意した。そして、この金型に、セラミックス系接着剤として商品名：スミセラムＳ、型式：Ｓ−１０Ａ（朝日化学工業株式会社製）を充填した。
次いで、このセラミックス系接着剤を、５０℃にて２４時間乾燥させた後、５０℃／ｈで昇温させ、３００℃にて２時間加熱した。その後、２０℃／ｈにて冷却し、多孔質状に形成した。そして、金型を分解し、ポーラスリング３を得た。
[Example 1]
As Example 1, first, a mold provided with a shape corresponding to the shape of the
Next, this ceramic adhesive was dried at 50 ° C. for 24 hours, then heated at 50 ° C./h, and heated at 300 ° C. for 2 hours. Then, it cooled at 20 degrees C / h and formed in the porous form. And the metal mold | die was disassembled and the
次いで、気相合成法熱フィラメント炉からなる反応容器を用い、ＣＶＤ法により、ポーラスリング３の表面３Ｂ及び壁面３Ｃに、ダイヤモンド膜４を成膜した。尚、ダイヤモンド膜４は、原料ガス（流速）：Ｈ２（１０００ｍｌ／ｍ）、ＣＨ４（２５ｍｌ／ｍ）、チャンバー圧：２０Ｔｏｒｒ、フィラメント温度：２２００℃、電圧：１８０Ｖ、合成速度：０．８μｍ／ｈの条件で成膜し、膜厚を２００μｍに形成した。
次いで、ダイヤモンド膜４を成膜したポーラスリング３を、台金２の表面２Ａに接着し固定した。このようにして、研削加工用ホイール１０を作製した。
Next, a diamond film 4 was formed on the
Next, the
次いで、この研削加工用ホイール１０を研削・研磨装置５０に取り付け、被削材Ｐの研削加工を行った。尚、研削・研磨装置５０としては、岡本工作機械製作所製：ＳＶＧ５０２−ＭｋＩＩ８を用いた。また、被削材Ｐとしては、Ｓｉ（Ｐｏｌｉｓｈ面）、石英、ガラスを用意した。
Next, the grinding
詳しくは、これらの被削材Ｐを、スピンドル回転：３０００ｍ−１、テーブル回転：１００ｍ−１、切り込み速度：１μｍ／ｍ、研削量：５μｍの条件で、材料毎に１００枚連続して夫々研削加工した。そして、この研削加工の際の、主軸電流値（研削抵抗）、及び、研削加工された被削材Ｐの表面における算術平均粗さ（Ｒａ）を夫々測定した。尚、前記算術平均粗さの測定には接触式面粗さ計を用いた。また、前述の測定は、被削材Ｐの研削加工枚数が、１枚目、２枚目、３枚目、１０枚目、２５枚目、５０枚目、１００枚目に達した際に夫々行った。前記主軸電流値の測定結果を表１に、前記算術平均粗さの測定結果を表２に、夫々示す。 Specifically, these work materials P are ground continuously for 100 materials for each material under the conditions of spindle rotation: 3000 m −1 , table rotation: 100 m −1 , cutting speed: 1 μm / m, and grinding amount: 5 μm. processed. Then, the spindle current value (grinding resistance) and the arithmetic average roughness (Ra) on the surface of the ground workpiece P were measured in this grinding process. A contact type surface roughness meter was used for the measurement of the arithmetic average roughness. In addition, the above-described measurement is performed when the number of grinding of the work material P reaches the first, the second, the third, the tenth, the 25th, the 50th, and the 100th, respectively. went. The measurement result of the spindle current value is shown in Table 1, and the measurement result of the arithmetic average roughness is shown in Table 2, respectively.
[比較例１]
また、比較例１として、多孔質状のポーラスリング３の代わりに、該ポーラスリング３と同一の外形寸法を有する中実のセラミックス材料からなるリング部材を用いた。それ以外は、実施例１と同様の条件として測定を行った。
[Comparative Example 1]
Further, as Comparative Example 1, a ring member made of a solid ceramic material having the same outer dimensions as the
表１に示す通り、実施例１においては、主軸電流値が全体に６Ａ未満に抑制され、安定して推移した。すなわち、被削材Ｐから生じる切屑の排出性が高められ、研削加工用ホイール１０の目詰まりが確実に防止されていることから、研削抵抗が安定することが確認された。また、表２に示すように、算術平均粗さも全体に安定し、１００枚目の被削材ＰにおいてもＲａが０．００５μｍ未満とされ、被削材Ｐが精度よく安定して研削加工されることがわかった。
As shown in Table 1, in Example 1, the main shaft current value was suppressed to less than 6 A as a whole, and was stably changed. That is, it was confirmed that the grinding resistance was stabilized because the discharge of chips generated from the work material P was enhanced and clogging of the
一方、比較例１においては、３枚目の被削材Ｐを研削加工中に、主軸電流値が１２Ａを超えオーバーロードして、それ以降の研削加工が不可能となった。すなわち、前記切屑の排出性が確保できず、研削加工用ホイールが目詰まりして、研削抵抗が増大することが確認された。 On the other hand, in Comparative Example 1, during the grinding of the third workpiece P, the spindle current value exceeded 12 A, and subsequent grinding became impossible. That is, it was confirmed that the chip dischargeability could not be secured, the grinding wheel was clogged, and the grinding resistance was increased.
１ 基材
３ ポーラスリング（ポーラス領域）
３Ａ 気孔
３Ｂ ポーラスリングの被削材側を向く表面
４ ダイヤモンド膜
４Ａ 孔
１０ 研削加工用ホイール
５０ 研削・研磨装置
Ｐ 被削材
1
3A Porous 3B Surface facing the workpiece side of the porous ring 4
Claims (5)
前記基材は、前記被削材に対向するように配された多孔質状のポーラス領域を有し、
前記ポーラス領域の前記被削材側を向く表面が、前記ダイヤモンド膜で被覆され、
前記ダイヤモンド膜には、前記表面に露出する気孔の部分に対応するように孔が形成されていることを特徴とする研削加工用ホイール。 A grinding wheel comprising a base material and a diamond film formed on the base material, and grinding the work material disposed opposite to the diamond film side of the base material,
The base material has a porous porous region disposed so as to face the work material,
The surface of the porous region facing the work material is covered with the diamond film,
A grinding wheel, wherein holes are formed in the diamond film so as to correspond to pores exposed on the surface.
前記ポーラス領域の気孔率が、１０〜５０％の範囲内に設定されていることを特徴とする研削加工用ホイール。 The grinding wheel according to claim 1,
A grinding wheel, wherein the porosity of the porous region is set within a range of 10 to 50%.
前記気孔の大きさが、５〜５００μｍの範囲内に設定されていることを特徴とする研削加工用ホイール。 The grinding wheel according to claim 1 or 2,
A wheel for grinding, wherein the pore size is set in a range of 5 to 500 μm.
前記基材のポーラス領域に対応した形状を付与した金型に、セラミックス系接着剤を充填し、前記セラミックス系接着剤を加熱して、前記ポーラス領域を形成する工程と、
ＣＶＤ法を用いて、このポーラス領域の前記表面に、前記ダイヤモンド膜を形成する工程と、を備えることを特徴とする研削加工用ホイールの製造方法。 It is a manufacturing method of the wheel for grinding for manufacturing the wheel for grinding as described in any one of Claims 1-3,
Filling a mold having a shape corresponding to the porous region of the base material with a ceramic adhesive and heating the ceramic adhesive to form the porous region;
And a step of forming the diamond film on the surface of the porous region using a CVD method.
前記研削加工用ホイールとして、請求項１〜３のいずれか一項に記載の研削加工用ホイールを用いたことを特徴とする研削・研磨装置。 A grinding / polishing apparatus equipped with a grinding wheel,
A grinding / polishing apparatus using the grinding wheel according to any one of claims 1 to 3 as the grinding wheel.
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2009
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