JP3169241B2 - 金属精密研磨用レジンボンド砥石 - Google Patents
金属精密研磨用レジンボンド砥石Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体用ウェハー，時
計枠に代表される装飾品，レーザ用反射鏡，光学部品，
精密機械部品，精密計測器部品，電子部品等の各種産業
に用いられる金属又は合金の表面を鏡面研磨するのに最
適な金属精密研磨用レジンボンド砥石に関するものであ
る。
計枠に代表される装飾品，レーザ用反射鏡，光学部品，
精密機械部品，精密計測器部品，電子部品等の各種産業
に用いられる金属又は合金の表面を鏡面研磨するのに最
適な金属精密研磨用レジンボンド砥石に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、研削加工又は研削加工の内、ラッ
ピングやポリシクングのように鏡面研磨を目的とする精
密研磨には、被加工材料よりも硬い主としてダイヤモン
ドや立方晶窒化ホウ素のような超硬質砥粒もしくはそれ
を含む砥石が用いられている。
ピングやポリシクングのように鏡面研磨を目的とする精
密研磨には、被加工材料よりも硬い主としてダイヤモン
ドや立方晶窒化ホウ素のような超硬質砥粒もしくはそれ
を含む砥石が用いられている。
【０００３】これに対し、被加工材料よりも軟質な砥粒
又はそれを含む砥石を用いて、被加工材料との機械的な
作用により誘起される化学反応、所謂メカノケミカルを
生じさせる仕上加工法が提案されている。
又はそれを含む砥石を用いて、被加工材料との機械的な
作用により誘起される化学反応、所謂メカノケミカルを
生じさせる仕上加工法が提案されている。
【０００４】このメカノケミカルによる加工法の代表的
なものとしては、Ｖｏｒａらの「Ｍｅｃｈａｎｏｃｈｅ
ｍｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏ
ｎＮｉｔｒｉｄｅ」［Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒ．Ｓｏｃ，６５
（９）Ｃ−１４０（１９８２）］、唐木らの「Ｓｉ単結
晶のメカノケミカルポリシングにおける加工速度促進機
構」［精密機械，４６，３（１９８０）５３−５９］、
落合らの「フェライト材のメカノケミカルポリシング」
［精密工学会誌，５４，３（１９８８）１４６−１５
１］及び特開昭６４−６４７６６号公報がある。
なものとしては、Ｖｏｒａらの「Ｍｅｃｈａｎｏｃｈｅ
ｍｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏ
ｎＮｉｔｒｉｄｅ」［Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒ．Ｓｏｃ，６５
（９）Ｃ−１４０（１９８２）］、唐木らの「Ｓｉ単結
晶のメカノケミカルポリシングにおける加工速度促進機
構」［精密機械，４６，３（１９８０）５３−５９］、
落合らの「フェライト材のメカノケミカルポリシング」
［精密工学会誌，５４，３（１９８８）１４６−１５
１］及び特開昭６４−６４７６６号公報がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】Ｖｏｒａらの「Ｍｅｃ
ｈａｎｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｏｆ
Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ」には、窒化ケイ素と
セラミックスをＣａＣＯ3，ＭｇＯ，ＳｉＯ2，Ｆｅ
2Ｏ3，Ｆｅ3Ｏ4等の軟質な砥粒を用いて湿式でメカノケ
ミカルポリシングをしたことが記載されており、唐木ら
の「Ｓｉ単結晶のメカノケミカルポリシングにおける加
工速度促進機構」には、Ｓｉ単結晶をアルカリ性溶液
中、ＺｒＯ2砥粒によりメカノケミカルポリシングした
ことについて記載されている。落合らの「フェライト材
のメカノケミカルポリシング」には、Ｍｎ−Ｚｎ系単結
晶フェライトを蒸留水，水酸化ナトリウム，塩酸溶液
中、Ａｌ2Ｏ3砥粒によりメカノケミカルポリシングした
ことについて記載されている。
ｈａｎｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｏｆ
Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ」には、窒化ケイ素と
セラミックスをＣａＣＯ3，ＭｇＯ，ＳｉＯ2，Ｆｅ
2Ｏ3，Ｆｅ3Ｏ4等の軟質な砥粒を用いて湿式でメカノケ
ミカルポリシングをしたことが記載されており、唐木ら
の「Ｓｉ単結晶のメカノケミカルポリシングにおける加
工速度促進機構」には、Ｓｉ単結晶をアルカリ性溶液
中、ＺｒＯ2砥粒によりメカノケミカルポリシングした
ことについて記載されている。落合らの「フェライト材
のメカノケミカルポリシング」には、Ｍｎ−Ｚｎ系単結
晶フェライトを蒸留水，水酸化ナトリウム，塩酸溶液
中、Ａｌ2Ｏ3砥粒によりメカノケミカルポリシングした
ことについて記載されている。
【０００６】また、特開昭６４−６４７６６号公報に
は、被加工材料との反応性に優れた金属，酸化物，窒化
物，ケイ化物，ホウ化物，炭化物の砥粒と、ポリアセタ
ール，ポリエチレン，アクリロニトリル，ポリフェニル
サルファイド，フェノール，エポキシの樹脂とを被加工
材料より軟質に成形した砥石材が記載されている。
は、被加工材料との反応性に優れた金属，酸化物，窒化
物，ケイ化物，ホウ化物，炭化物の砥粒と、ポリアセタ
ール，ポリエチレン，アクリロニトリル，ポリフェニル
サルファイド，フェノール，エポキシの樹脂とを被加工
材料より軟質に成形した砥石材が記載されている。
【０００７】以上の内、Ｖｏｒａ，唐木，落合らの前者
は、酸化物砥粒を用いてメカノケミカルポリシングを行
ったものであり、後者の特開昭６４−６４７６６号公報
は、酸化物、特にＣｒ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3，ＣｅＯ2の酸化
物砥粒と樹脂とからなる砥石について記載されている。
これらに用いられている砥粒は、化学的に安定な金属酸
化物からなるために、ポリシング効果が弱く、溶媒を介
在させてポリシング効果を高めようとしていること、被
加工材料の表面を鏡面にする場合、長時間加工する必要
があること、特に、金属又は合金の表面を鏡面状態に仕
上加工する場合、砥粒による傷や筋が入り易く、長時間
加工しても完全に除去し難く、面にうねりが生じ易くな
るという問題がある。
は、酸化物砥粒を用いてメカノケミカルポリシングを行
ったものであり、後者の特開昭６４−６４７６６号公報
は、酸化物、特にＣｒ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3，ＣｅＯ2の酸化
物砥粒と樹脂とからなる砥石について記載されている。
これらに用いられている砥粒は、化学的に安定な金属酸
化物からなるために、ポリシング効果が弱く、溶媒を介
在させてポリシング効果を高めようとしていること、被
加工材料の表面を鏡面にする場合、長時間加工する必要
があること、特に、金属又は合金の表面を鏡面状態に仕
上加工する場合、砥粒による傷や筋が入り易く、長時間
加工しても完全に除去し難く、面にうねりが生じ易くな
るという問題がある。
【０００８】本発明は、上述のような問題点を解決した
もので、具体的には、炭酸塩の砥粒を樹脂で固めて、ポ
リシング効果の高い、被加工材料に研磨傷や筋が入り難
く、面粗度を高めることが可能な金属精密研磨用レジン
ボンド砥石の提供を目的とするものである。
もので、具体的には、炭酸塩の砥粒を樹脂で固めて、ポ
リシング効果の高い、被加工材料に研磨傷や筋が入り難
く、面粗度を高めることが可能な金属精密研磨用レジン
ボンド砥石の提供を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、半導体用
Ｓｉウェハー，レーザ用反射鏡又は精密計測器部品等に
用いられる金属製の被加工材料の表面を鏡面加工し、加
工時間の短縮及び被加工材料の面精度の向上について検
討していた所、超硬質砥粒よりも軟質な炭酸塩を樹脂で
固めた砥石を用いて、メカノケミカルポリシングを行う
と鏡面研磨ができること、このとき市販の金属酸化物を
含む砥石が酸性溶液又はアルカリ性溶液を媒介とする湿
式によるメカノケミカルポリシングを行う必要があるの
に対し、炭酸塩を含む砥石は、乾式でもつてメカノケミ
カルポリシング効果が十分に生じること、及びその効果
として、被加工材料の表面への影響、例えば、応力，酸
素付着，酸化膜付着等が生じなく、かつ砥粒による傷や
筋を完全に除去して面精度を顕著に向上させうるという
知見を得た。
Ｓｉウェハー，レーザ用反射鏡又は精密計測器部品等に
用いられる金属製の被加工材料の表面を鏡面加工し、加
工時間の短縮及び被加工材料の面精度の向上について検
討していた所、超硬質砥粒よりも軟質な炭酸塩を樹脂で
固めた砥石を用いて、メカノケミカルポリシングを行う
と鏡面研磨ができること、このとき市販の金属酸化物を
含む砥石が酸性溶液又はアルカリ性溶液を媒介とする湿
式によるメカノケミカルポリシングを行う必要があるの
に対し、炭酸塩を含む砥石は、乾式でもつてメカノケミ
カルポリシング効果が十分に生じること、及びその効果
として、被加工材料の表面への影響、例えば、応力，酸
素付着，酸化膜付着等が生じなく、かつ砥粒による傷や
筋を完全に除去して面精度を顕著に向上させうるという
知見を得た。
【００１０】本発明は、上述の知見に基づいて完成した
ものである。
ものである。
【００１１】すなわち、本発明の金属精密研磨用レジン
ボンド砥石は、炭酸塩の砥粒が３０〜８０体積％と、残
部が樹脂とからなることを特徴とするものである。
ボンド砥石は、炭酸塩の砥粒が３０〜８０体積％と、残
部が樹脂とからなることを特徴とするものである。
【００１２】本発明における炭酸塩の砥粒は、具体的に
は、例えばＬｉ2ＣＯ3，Ｎａ2ＣＯ3，Ｋ2ＣＯ3，ＫＨＣ
Ｏ3，ＮａＨＣＯ3，Ｒｂ2ＣＯ3，Ｃｓ2ＣＯ3（Ｎａ，
Ｋ）ＣＯ3，ＭｇＣＯ3，ＣａＣＯ3，ＳｒＣＯ3，ＢａＣ
Ｏ3及びこれらの相互固溶体を挙げることができる。こ
れらの内、水や水蒸気との反応が生じ難く、実用上及び
品質管理上からも安定性の高いアルカリ土類金属の炭酸
塩が特に好ましいものである。
は、例えばＬｉ2ＣＯ3，Ｎａ2ＣＯ3，Ｋ2ＣＯ3，ＫＨＣ
Ｏ3，ＮａＨＣＯ3，Ｒｂ2ＣＯ3，Ｃｓ2ＣＯ3（Ｎａ，
Ｋ）ＣＯ3，ＭｇＣＯ3，ＣａＣＯ3，ＳｒＣＯ3，ＢａＣ
Ｏ3及びこれらの相互固溶体を挙げることができる。こ
れらの内、水や水蒸気との反応が生じ難く、実用上及び
品質管理上からも安定性の高いアルカリ土類金属の炭酸
塩が特に好ましいものである。
【００１３】炭酸塩の砥粒は、微細である程活性化が高
く、被加工材料の面精度の向上が顕著になることから好
ましく実質的には平均粒径５０μｍ以下、好ましくは５
μｍ以下であって、かつ粒度分布の標準偏差がσ以内の
均一な粒子からなる砥粒、特に好ましくは平均粒径０．
０５μｍ以下の粒子である。この砥粒が３０体積％未満
になると被加工材料の面精度の向上効果が顕著に低下す
る。
く、被加工材料の面精度の向上が顕著になることから好
ましく実質的には平均粒径５０μｍ以下、好ましくは５
μｍ以下であって、かつ粒度分布の標準偏差がσ以内の
均一な粒子からなる砥粒、特に好ましくは平均粒径０．
０５μｍ以下の粒子である。この砥粒が３０体積％未満
になると被加工材料の面精度の向上効果が顕著に低下す
る。
【００１４】さらに、本発明の金属精密研磨用レジンボ
ンド砥石は、特に炭酸塩の砥粒が３０〜８０体積％と、
樹脂が１５〜４９体積％と、残部が炭酸塩を除いた他の
無機塩とからなることを特徴とするものである。その
他、残部として、金属の化合物を主成分とする他物質を
含有する場合は、砥石の強度上からも好ましいことであ
る。
ンド砥石は、特に炭酸塩の砥粒が３０〜８０体積％と、
樹脂が１５〜４９体積％と、残部が炭酸塩を除いた他の
無機塩とからなることを特徴とするものである。その
他、残部として、金属の化合物を主成分とする他物質を
含有する場合は、砥石の強度上からも好ましいことであ
る。
【００１５】本発明における樹脂は、特に制限を受ける
ものではないが、フェノール，エポキシ，ポリイミド，
ポリスチレン又はポリエチレンからなり、無機塩がＮａ
Ｃｌ，ＬｉＦ，Ｃｕ（ＮＯ3）2，Ｐｂ（ＣＨ3ＣＯＯ）2
の中の少なくとも１種からなり、上述の樹脂でなる場合
には、砥石の成形性，強度，砥石の成形時での砥粒及び
他物質を含有させたときの分散性にすぐれるので好まし
いことである。
ものではないが、フェノール，エポキシ，ポリイミド，
ポリスチレン又はポリエチレンからなり、無機塩がＮａ
Ｃｌ，ＬｉＦ，Ｃｕ（ＮＯ3）2，Ｐｂ（ＣＨ3ＣＯＯ）2
の中の少なくとも１種からなり、上述の樹脂でなる場合
には、砥石の成形性，強度，砥石の成形時での砥粒及び
他物質を含有させたときの分散性にすぐれるので好まし
いことである。
【００１６】本発明における他物質とは、従来から砥石
に用いられている物質ならば特に制限を受けるものでな
く、具体的には、超硬質砥粒，セラミックス砥粒，ガラ
ス，ウィスカー，繊維，カーボンを挙げることができ、
さらに具体的には、例えばＡｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，Ｓｉ
Ｃ，Ｆｅ2Ｏ3，Ｆｅ3Ｏ4，Ｃｒ2Ｏ3，ＺｒＯ2，Ｃｅ
Ｏ2，ＣＢＮ，ＷＢＮ，（ウルツ鉱型ＢＮ），ダイヤモ
ンドを挙げることができる。また、本発明者が発明し、
平成３年６月２７日付で特許出願した砥石に含まれる砥
粒を他物質として使用すると、効果が高いものである。
に用いられている物質ならば特に制限を受けるものでな
く、具体的には、超硬質砥粒，セラミックス砥粒，ガラ
ス，ウィスカー，繊維，カーボンを挙げることができ、
さらに具体的には、例えばＡｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，Ｓｉ
Ｃ，Ｆｅ2Ｏ3，Ｆｅ3Ｏ4，Ｃｒ2Ｏ3，ＺｒＯ2，Ｃｅ
Ｏ2，ＣＢＮ，ＷＢＮ，（ウルツ鉱型ＢＮ），ダイヤモ
ンドを挙げることができる。また、本発明者が発明し、
平成３年６月２７日付で特許出願した砥石に含まれる砥
粒を他物質として使用すると、効果が高いものである。
【００１７】本発明の金属精密研磨用レジンボンド砥石
は、従来から行われている砥石の成形法、具体的には、
砥粒と樹脂又は必要に応じて他物質の含有した出発原料
を混合，篩別後、金型でもってホットプレスして作製す
ることができる。
は、従来から行われている砥石の成形法、具体的には、
砥粒と樹脂又は必要に応じて他物質の含有した出発原料
を混合，篩別後、金型でもってホットプレスして作製す
ることができる。
【００１８】
【作用】本発明の金属精密研磨用レジンボンド砥石は、
使用時には、炭酸塩の砥粒に内在している活性力と被加
工材料の表面に生じる摩擦熱により、砥粒及び被加工材
料の表面を原始的溶解状態にさせ、一層活性化を高め、
砥粒と被加工材料との化学反応の促進作用、特に炭酸塩
の分解による被加工材料の表面エッチング作用、所謂メ
カノケミカル作用を顕著に生じさせている。また、砥石
に含有する樹脂は、炭酸塩の砥粒及び他物質を保持し、
砥石の強度を高める作用及び、使用時には、炭酸塩の砥
粒と被加工材料の表面とを接触しやすくする作用をして
いるものである。
使用時には、炭酸塩の砥粒に内在している活性力と被加
工材料の表面に生じる摩擦熱により、砥粒及び被加工材
料の表面を原始的溶解状態にさせ、一層活性化を高め、
砥粒と被加工材料との化学反応の促進作用、特に炭酸塩
の分解による被加工材料の表面エッチング作用、所謂メ
カノケミカル作用を顕著に生じさせている。また、砥石
に含有する樹脂は、炭酸塩の砥粒及び他物質を保持し、
砥石の強度を高める作用及び、使用時には、炭酸塩の砥
粒と被加工材料の表面とを接触しやすくする作用をして
いるものである。
【００１９】
【実施例１】各種の炭酸塩の粉末と、各種の樹脂を用い
て、表１のように配合し、各試料を得た。
て、表１のように配合し、各試料を得た。
【００２０】表１に示した配合組成の各試料を擂摺機に
て混合，篩別後、表２に示す焼結条件でもって砥石を作
製した。
て混合，篩別後、表２に示す焼結条件でもって砥石を作
製した。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】 表１及び表２により得られた本発明品１〜７と比較品１
〜３に市販のシリカゾルを比較品４として、下記の条件
でもって鏡面研磨仕上を試みた。 鏡面研磨仕上げ条件 被加工材料：表３に示す各種金属又は合金の表面を１μ
ｍダイヤモンド砥石で研磨した面、 回転数 ：２００ｒｐｍ 加工圧力 ：１５０ｇ／ｃｍ2 研磨方式 ：乾式 評価 ：所定の研磨時間における被加工材料の面粗
度、６０分研磨後における被加工材料の面状態及び砥石
の損傷状態の観察。
〜３に市販のシリカゾルを比較品４として、下記の条件
でもって鏡面研磨仕上を試みた。 鏡面研磨仕上げ条件 被加工材料：表３に示す各種金属又は合金の表面を１μ
ｍダイヤモンド砥石で研磨した面、 回転数 ：２００ｒｐｍ 加工圧力 ：１５０ｇ／ｃｍ2 研磨方式 ：乾式 評価 ：所定の研磨時間における被加工材料の面粗
度、６０分研磨後における被加工材料の面状態及び砥石
の損傷状態の観察。
【００２３】上記鏡面研磨仕上試験の結果を表３に示し
た。
た。
【００２４】
【表３】
【００２５】
【発明の効果】本発明の金属精密研磨用レジンボンド砥
石は、砥石中に含有している炭酸塩の砥粒と、使用時に
被加工材料の表面に発生する摩擦熱でもって、被加工材
料の表面でサブナノメーターのオーダーでの溶解及び酸
化，酸化被膜形成及びその被膜除去が繰り返されるとい
う、酸化反応の促進効果の高い砥石であり、従来の砥粒
を含有した砥石に比べて、被加工材料の面粗度（Ｒｍａ
ｘ）において、約５〜２３０倍も向上させうるという顕
著な効果を有するものである。
石は、砥石中に含有している炭酸塩の砥粒と、使用時に
被加工材料の表面に発生する摩擦熱でもって、被加工材
料の表面でサブナノメーターのオーダーでの溶解及び酸
化，酸化被膜形成及びその被膜除去が繰り返されるとい
う、酸化反応の促進効果の高い砥石であり、従来の砥粒
を含有した砥石に比べて、被加工材料の面粗度（Ｒｍａ
ｘ）において、約５〜２３０倍も向上させうるという顕
著な効果を有するものである。
Claims (5)
- 【請求項１】 炭酸塩の砥粒が３０〜８０体積％と、残
部が樹脂とからなることを特徴とする金属精密研磨用レ
ジンボンド砥石。 - 【請求項２】 上記炭酸塩がアルカリ金属，アルカリ土
類金属及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の
炭酸塩からなり、かつ該炭酸塩の平均粒径が５０μｍ以
下の粒子でなることを特徴とする請求項１に記載の金属
精密研磨用レジンボンド砥石。 - 【請求項３】 炭酸塩の砥粒が３０〜８０体積％と、樹
脂が１５〜４９体積％と、残部が炭酸塩を除いた他の無
機塩とからなることを特徴とする金属精密研磨用レジン
ボンド砥石。 - 【請求項４】 上記炭酸塩がアルカリ金属，アルカリ土
類金属及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の
炭酸塩からなり、上記樹脂がフェノール，エポキシ，ポ
リイミド，ポリスチレン又はポリエチレンからなること
を特徴とする請求項３に記載の金属精密研磨用レジンボ
ンド砥石。 - 【請求項５】 上記無機塩がＮａＣｌ，ＬｉＦ，Ｃｕ
（ＮＯ3）2，Ｐｂ（ＣＨ3ＣＯＯ）2の中の少なくとも１
種からなることを特徴とする請求項３又は４に記載の金
属精密研磨用レジンボンド砥石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23722891A JP3169241B2 (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 金属精密研磨用レジンボンド砥石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23722891A JP3169241B2 (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 金属精密研磨用レジンボンド砥石 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0550379A JPH0550379A (ja) | 1993-03-02 |
| JP3169241B2 true JP3169241B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=17012284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23722891A Expired - Fee Related JP3169241B2 (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 金属精密研磨用レジンボンド砥石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3169241B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115056149B (zh) * | 2022-06-24 | 2024-01-26 | 佛山科学技术学院 | 一种树脂砂轮及其制备方法和应用 |
-
1991
- 1991-08-23 JP JP23722891A patent/JP3169241B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0550379A (ja) | 1993-03-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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