JP3823830B2 - 電鋳薄刃砥石 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばセラミックスコンデンサーとなる焼成前の樹脂バインダー含有状態の積層セラミックスグリーンシートのように、樹脂を含む電子材料からなるワークを切断するために用いられる電鋳薄刃砥石に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種のセラミックスコンデンサーグリーンシートのような樹脂を含む電子材料は、例えば、一枚の大きな電子材料を、電鋳薄刃砥石を用いて切断加工することにより、所定の大きさに成形して個々の電子部品にすることが行われる。
この切断加工に用いられる電鋳薄刃砥石は、金属めっき相中に超砥粒が分散配置されてなる砥石本体を有するものであるが、以前より、めっき後の砥石本体に反りが生じやすくワークをまっすぐに切断できなかったり、砥石本体の強度が得られにくく破損が生じてしまうといった問題があった。
【0003】
ところで、近年では、電子部品の小型かつ高容量化が進んできており、その原材料となる電子材料の材料付加価値も向上してきている。
そのため、材料歩留まりの向上が熱望され、電鋳薄刃砥石による切断加工によって除去される量、すなわち、電鋳薄刃砥石の砥石本体の厚みに依存する切断幅を極力小さくしたいという要求があるものの、上記のような従来の電鋳薄刃砥石では、その砥石本体の厚みが100〜200μmに設定されたものが一般的であり、十分に小さい切断幅を得ることができなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような切断幅を小さくしたいという要求をもとに、砥石本体の厚みが、例えば60μm以下に設定されたような電鋳薄刃砥石を製造しようとした場合に、大きな粒径の超砥粒を用いようとすると、上述した砥石本体の反りや強度低下の問題がより顕著になってしまうので、必然的に、粒径が8/20μm(平均粒径12.5μm)より小さい粒径の超砥粒を用いなければならない、すなわち、超砥粒の平均粒径xと砥石本体の厚みtとの比x/tが最大でも(1/5)とならざるを得なくなってしまう。
しかしながら、このような小粒径の超砥粒が金属めっき相中に分散配置された電鋳薄刃砥石によって電子材料の切断加工を行うと、電子材料に含まれる樹脂によって目詰まりが生じてしまい、切断加工を継続することできないという状況に陥ってしまう。
【0005】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、砥石本体の反りを抑制するとともに高い強度を得ることができ、かつ、目詰まりの生じ難い電着薄刃砥石を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、金属めっき相中に超砥粒が分散配置されてなる略円板状の砥石本体を有する電鋳薄刃砥石において、前記超砥粒として、大粒径砥粒と小粒径砥粒とが用いられ、前記大粒径砥粒の平均粒径aと前記小粒径砥粒の平均粒径bとの比a/bが、(3/2)〜(20/1)の範囲に設定され、前記砥石本体の内周側部分には、前記小粒径砥粒のみが前記金属めっき相中に分散配置されるとともに、前記砥石本体の切断加工に寄与する外周側部分には、前記大粒径砥粒と前記小粒径砥粒の混粒が分散配置されていることを特徴とする。また、前記大粒径砥粒はダイヤとされていることが好ましい。
このような構成とすると、近年における砥石本体の薄型化の要求を満たしたとしても、砥石本体の内周側部分に配置された小粒径砥粒によって、砥石本体の反りを抑制できるとともに、この砥石本体の強度を十分に確保することができ、かつ、金属めっき相の耐摩耗性を向上させることができる。さらに、切断加工に寄与する部分、すなわち、砥石本体の外周側部分に配置された大粒径砥粒によって、目詰まりを生じさせることなく優れた切れ味を維持することが可能となる。
ここで、大粒径砥粒の平均粒径aと小粒径砥粒の平均粒径bとの比a/bが(3/2)より小さくなると、目詰まりの発生を抑制できなかったり、あるいは、砥石本体の反りや強度低下が生じてしまうおそれがあり、逆に、比a/bが(20/1)より大きくなっても、耐摩耗性の向上という効果が得られなくなってしまうおそれがある。
【0007】
また、前記砥石本体における外周側部分には、前記大粒径砥粒と小粒径砥粒との混粒が分散配置されていて、すなわち前記小粒径砥粒も配置されているので、ワークの切断加工の際に生成される切屑が、大粒径砥粒を固定している金属めっき相を摩耗させてしまうのを抑制する効果を得ることができ、砥石寿命の延長を図ることが可能になる。
【0008】
また、前記大粒径砥粒の平均粒径aと前記砥石本体の厚みtとの比a/tが小さすぎると、砥石本体の厚みtを薄くしようとするときに、目詰まりを生じやすくなるおそれがあり、逆に、比a/tが大きすぎても、砥石本体の外周側部分の強度を確保することが困難となるおそれがあるので、この比a/tは、(1/5)〜(1/1)の範囲に設定されていることが好ましい。
【0009】
また、前記大粒径砥粒が配置された前記砥石本体の外周側部分における前記砥石本体の径方向での長さdと前記砥石本体の外径Dとの比d/Dが小さすぎると、大粒径砥粒の配置される砥石本体の外周側部分の領域が小さくなりすぎて、優れた切れ味を確保することが困難となるおそれがあり、逆に、比d/Dが大きすぎても、大粒径砥粒の配置される砥石本体の外周側部分の領域が大きくなりすぎて、砥石本体の反りや強度の低下が生じるおそれがあるので、この比d/Dは、(1/100)〜(1/4)の範囲に設定されていることが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
本実施形態による電鋳薄刃砥石は、図1及び図2に示すように、厚みtの略円板状(正確には略リング型薄板状)を呈するものであり、その全体が砥粒層とされている。
この砥石本体10は、例えばNi,Coまたはこれらの合金等からなる金属めっき相11中に、超砥粒12として、小粒径ダイヤ13(小粒径砥粒)と大粒径ダイヤ14(大粒径砥粒)との混粒が分散配置されたものである。
【0011】
そして、超砥粒12(小粒径ダイヤ13,大粒径ダイヤ14)のうち、小粒径ダイヤ13は、砥石本体10の全体(外周側部分10A及び内周側部分10B)に亘って配置されているのに対し、大粒径ダイヤ14は、砥石本体10の径方向の外周側部分10A(砥石本体10の外周側に位置するリング状をなす領域)のみに配置されているのである。
すなわち、砥石本体10の外周側部分10Aには、小粒径ダイヤ13と大粒径ダイヤ14との混粒が金属めっき相11中に分散配置され、また、砥石本体10の内周側部分10Bには、小粒径ダイヤ13のみが金属めっき相11中に分散配置された状態となっている。
【0012】
また、大粒径ダイヤ14が分散配置された略リング状の領域をなす砥石本体10の外周側部分10Aについて、その砥石本体10の径方向での長さdは、砥石本体10の外径Dに対する比d/Dが、(1/100)〜(1/4)の範囲となるように設定されている。
【0013】
さらに、大粒径ダイヤ14の平均粒径aと小粒径ダイヤ13の平均粒径bとの比a/bが、(3/2)〜(20/1)の範囲に設定され、大粒径ダイヤ14の平均粒径aと砥石本体10の厚みtとの比a/tが、(1/5)〜(1/1)の範囲に設定されている。
これらの比a/b及び比a/tが上記の範囲を満たすように、大粒径ダイヤ14の平均粒径aが10〜150μmの範囲内、小粒径ダイヤ13の平均粒径bが3〜50μmの範囲内、砥石本体の厚みtが10〜200μmの範囲内から適宜設定される。
【0014】
なお、本実施形態においては、例えば、砥石本体の厚みtが60μmに設定され、小粒径砥粒13の粒径が8/16μm(平均粒径b=10μm)に設定され、大粒径砥粒14の粒径が20/30μm(平均粒径a=24μm)に設定されており、例えば、大粒径ダイヤ14は、砥石本体10の厚み方向に2個程度配置されている。
【0015】
また、小粒径ダイヤ13及び大粒径ダイヤ14からなる超砥粒12は、金属めっき相11に対して、10〜40vol%の範囲に設定され、かつ、小粒径ダイヤ13が超砥粒12に対して、50〜95vol%の範囲に設定されている。
【0016】
次に、上記のような構成とされた電鋳薄刃砥石の製造方法の一例を、図3及び図4を用いて順を追って説明する。
〔1〕 図3(a)に示すように、金属製の台金20を用意するとともに、その平坦な台金面21に対して、上記の砥石本体10における外周側部分10Aに相当する形状をなす部分を露出させるようにしてマスキング22を施す。
【0017】
〔2〕 台金20を、めっき液で満たされためっき槽内に配置した後、図3(b)に示すように、台金面21におけるマスキング22が施されていない露出した部分に対して、金属めっき相11を所定厚さに析出させるとともに、粒径20/30μm(平均粒径a=24μm)の大粒径ダイヤ14を電着固定する。この段階では、金属めっき相11の厚みは5μm程度に抑え、大粒径ダイヤ14を台金面21上に固定するだけにとどめておく。
このときのめっき条件としては、以下に示す通りである。
・めっき液:スルファミン酸ニッケル液
・通電条件:5A/dm2×5分
・金属めっき相厚み:5μm
【0018】
〔3〕 大粒径ダイヤ14が電着された台金20をめっき槽から取り出して、図3(c)に示すように、台金面21に対して施されたマスキング22を外す。
【0019】
〔4〕 台金面21からマスキング22が外された台金20を、めっき液で満たされためっき槽内に配置し、その後、図3(d)に示すように、マスキング22が外された台金面21の全面に対して、金属めっき相11を所定厚さに析出させるとともに、粒径8/16μm(平均粒径b=10μm)の小粒径ダイヤ13を電着固定する。
このときのめっき条件としては、以下に示す通りである。
・めっき:スルファミン酸ニッケル液
・通電条件:5A/dm2×60分
・金属めっき相厚み:60μm
【0020】
〔5〕 図4(e)に示すように、台金面21上に小粒径ダイヤ13及び大粒径ダイヤ14が金属めっき相11によって固着されてなるめっき品を台金20から剥離する。
【0021】
〔6〕 図4(f)に示すように、台金20から剥離されためっき品における台金面21からの剥離面は、小粒径ダイヤ13及び大粒径ダイヤ14が露出していないので、この剥離面における金属めっき相11をエッチングでわずかに溶解させる。
このときのエッチング条件としては、以下に示す通りである。
・エッチング液:燐酸
・通電条件:15A/dm2×1分
【0022】
〔7〕 図4(g)に示すように、剥離面にエッチングが施されためっき品の内外径を加工することにより、砥石本体10の外周側部分10Aには、小粒径ダイヤ13と大粒径ダイヤ14との混粒が金属めっき相11中に分散配置されるとともに、砥石本体10の内周側部分10Bには、小粒径ダイヤ13が金属めっき相11中に分散配置された電鋳薄刃砥石が製造される。
【0023】
なお、〔5〕の工程の前に、〔1〕〜〔4〕の工程を繰り返したり、また、〔5〕の工程の後に、めっき品の剥離面に対して、〔1〕〜〔4〕の工程を複数回繰り返すことにより、より厚みの厚い砥石本体10を有する電鋳薄刃砥石を製造することもできる。
【0024】
上記のような構成の電鋳薄刃砥石は、その砥石本体10の内周側部分10Bの内周側が取り付け用フランジで挟持されて砥石軸に装着されるとともにナットで締め付け固定され、そして、砥石軸の軸線回りに回転されつつ外周側部分10Aで、例えば、セラミックスコンデンサーグリーンシートのような樹脂を含む電子材料からなるワークを切断加工していく。
【0025】
本実施形態による電鋳薄刃砥石では、砥石本体10の内周側部分10Bの金属めっき相11中に分散配置された小粒径ダイヤ13の存在により、この砥石本体10の反りを抑制することができるとともに、砥石本体10の強度を向上させることでき、さらには、金属めっき相11の耐摩耗性を向上させることが可能となる。これは、近年高まっている砥石本体10の薄型化の要求を満たすために、砥石本体10の厚みtを小さく設定する、すなわち、砥石本体10の反りや強度低下が生じやすい状態になればなるほど、顕著な効果を得ることが可能となる。
【0026】
しかも、この砥石本体10において、切断加工に寄与する部分、すなわち、外周側部分10Aの金属めっき相11中には大粒径ダイヤ14が分散配置されていることにより、上述したような樹脂を含む電子材料からなるワークを切断したとしても、この樹脂による目詰まりが生じるのを防止して優れた切れ味を維持することができる。
【0027】
それゆえ、樹脂を含む電子材料からなるワークをより小さい切断幅で切断加工することができて、高い材料歩留まり率を得ることが可能となり、かつ、切断曲がり、砥石本体10の破損や目詰まりといった不具合が生じることがなく、良好な切断加工を維持し続けることができる。
【0028】
また、大粒径ダイヤ14の平均粒径aが小粒径ダイヤ13の平均粒径bに対して小さすぎると、砥石本体10の外周側部分10Aに配置される大粒径ダイヤ14の粒径が小さくなって目詰まりを生じさせてしまったり、あるいは、砥石本体10の内周側部分10Bに配置される小粒径ダイヤ13の粒径が大きくなって砥石本体10の反りや強度低下を生じさせたりするおそれがあり、一方、大粒径ダイヤ14の平均粒径aが小粒径ダイヤ13の平均粒径bに対して大きすぎると、耐摩耗性の向上の効果が得られなくなってしまうおそれがある。
これに対し、本実施形態では、大粒径ダイヤ14の平均粒径aと小粒径ダイヤ13の平均粒径bとの比a/bを(3/2)〜(20/1)と最適な範囲に設定したことにより、砥石本体10の反りや強度低下を抑制し、かつ、目詰まりの発生を抑制することができる。
なお、上述したような効果をより確実なものとするために、比a/bは、(3/1)〜(10/1)の範囲に設定されていることが好ましい。
【0029】
加えて、砥石本体10における外周側部分10Aには、大粒径ダイヤ14だけでなく、小粒径ダイヤ13も配置されていることにより、ワークの切断加工に際に生成される切屑、例えばセラミックス粒子が、大粒径ダイヤ14を固定している金属めっき相11を摩耗させてしまうのを抑制する効果を得て、砥石寿命の延長を図ることが可能になる。
【0030】
また、大粒径ダイヤ14の平均粒径aと砥石本体10の厚みtとの比a/tが、(1/5)〜(1/1)と適度な範囲に設定されていることによって、目詰まりの発生を抑制することができ、かつ、砥石本体10の外周側部分10Aの強度を落としてしまうこともない。
ここで、この比a/tが(1/5)より小さくなると、目詰まりを生じやすくなるおそれがあり、また、比a/tが(1/1)より大きくなっても、砥石本体10の外周側部分の強度を確保することが困難となるおそれがある。
なお、上述したような効果をより確実なものとするためには、比a/tは、(1/3)〜(1/1)の範囲に設定されていることが好ましい。
【0031】
また、大粒径ダイヤ14が配置された砥石本体10の外周側部分10Aにおける砥石本体10の径方向での長さdと砥石本体10の外径Dとの比d/Dが、(1/100)〜(1/4)の範囲に設定されていることにより、大粒径ダイヤ14の配置された砥石本体10の外周側部分10Aの領域を適度な範囲に設定できて、良好な切れ味を維持しつつも、砥石本体10の反りや強度の低下を生じさせてしまうことがない。
ここで、この比d/Dが(1/100)より小さくなると、優れた切れ味を確保することが困難となるおそれがあり、また、比d/Dが(1/4)より大きくなると、砥石本体10の反りや強度の低下が生じるおそれがある
なお、上述したような効果をより確実なものとするためには、比d/Dは、(1/40)〜(1/10)の範囲に設定されていることが好ましい。
【0032】
また、上記の実施形態で示した電鋳薄刃砥石における数値範囲の規定について、砥石本体10の厚みtは10〜100μmの範囲に設定され、大粒径ダイヤ14の平均粒径aは10〜50μmの範囲に設定され、小粒径ダイヤ13の平均粒径bは3〜10μmの範囲に設定され、超砥粒12の金属めっき相11に対する割合は20〜35vol%とされ、小粒径ダイヤ13の超砥粒12に対する割合は60〜80vol%とされていることが好ましい。
【0034】
また、本実施形態においては、大粒径砥粒として大粒径ダイヤ14、小粒径砥粒として小粒径ダイヤ13を用いているが、これに限定されることなく、これら小粒径砥粒及び大粒径砥粒のうちの少なくとも一方に、他の超砥粒、例えばcBNを用いることも可能である。
【0035】
さらには、砥石本体10に対して、切断加工時に生じる切屑を取り込むとともに外部に排出しやすくして目詰まりを生じにくくし、かつ、冷却水を切断加工面により多く導く目的から、外周縁から径方向内周側に向けて所定間隔で複数のスリットを形成することも可能である。
【0036】
【実施例】
以下、本発明の一例(上記の実施形態で説明した製造方法によって製造された電鋳薄刃砥石)を実施例とし、これに対して、粒径が20/30μm(平均粒径24μm)の大粒径ダイヤが超砥粒として用いられたものを比較例1とし、さらに、粒径が8/16μm(平均粒径10μm)の小粒径ダイヤが超砥粒として用いられたものを比較例2として、比較試験を行った。
これら実施例及び比較例1,2の評価としては、めっき上がりの砥石本体の反りと、セラミックスグリーンシートの切断特性評価という2点で行った。
【0037】
〔評価1〕 めっき後の反り状態
それぞれのめっき上がりの砥石本体の反り状態を確認するために、セラミックス定盤の上に砥石本体を静置し、この定盤と砥石本体の隙間を隙間ゲージで測定した。
この結果を以下に示す。
・実施例 : 0.1mm
・比較例1 : 2.0mm
・比較例2 : 0.1mm
【0038】
〔評価2〕 切断加工試験
切断条件
1)ワーク セラミックスグリーンシート サイズ75×75×0.8mm
2)切断機 東京精密製ダイサーAW−100A
3)ブレード回転数 30,000回転
4)送り 100mm/sec
5)グリーンシート固定方法 テープ接着
6)テープ仕様 東洋化学製発泡剥離シート
7)切り込み 0.9mm
8)クーラント 市水1.5リッター/min
9)切断ピッチ 1.2mm
この結果を以下に示す。
・実施例 : シート10枚切断しても問題なし
・比較例1 : シート1枚目から切断曲りが発生したため試験中止
・比較例2 : シート1枚を切断可能だが、2枚目途中に目詰まりが発生して切断加工が継続不可能
【0039】
以上の評価1,2から分かるように、本発明の一例である実施例では、砥石本体の反りを0.1mmに抑制でき、また、切断試験においても、何の不具合も生じることがないという優れた結果が得られた。
また、超砥粒として大粒径ダイヤのみが用いられた比較例1では、砥石本体の内周側部分にもこの大粒径ダイヤが用いられているため、砥石本体の反りが2mmとなって、反りを抑制することができず、これにより、切断試験においても、切断曲がりが生じてしまった。
さらに、超砥粒として小粒径ダイヤのみが用いられた比較例2では、砥石本体の反りを0.1mmに抑制することができたものの、切断加工に寄与する部分に小粒径ダイヤが用いられているために、すぐに目詰まりが発生して切断加工を継続することが不可能になってしまった。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による電鋳薄刃砥石によれば、超砥粒として、大粒径砥粒と小粒径砥粒とが用いられるとともに、大粒径砥粒が砥石本体における外周側部分に配置されていることから、近年における砥石本体の薄型化の要求を満たしたとしても、砥石本体の内周側部分に配置された小粒径砥粒によって、砥石本体の反りを抑制できるとともに、この砥石本体の強度を十分に確保することができ、さらに、切断加工に寄与する部分、すなわち、砥石本体の外周側部分に配置された大粒径砥粒によって、目詰まりが生じるのを抑制することができる。
それゆえ、樹脂を含む電子材料からなるワークをより小さい切断幅で切断加工することができて、高い材料歩留まり率を得ることが可能となり、かつ、切断曲がり、砥石本体の破損や目詰まりといった不具合が生じることがなく、良好な切断加工を維持し続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態による電鋳薄刃砥石の平面図である。
【図2】 図1におけるX−X線断面図である。
【図3】 本実施形態による電鋳薄刃砥石の製造工程を示す説明図である。
【図4】 本実施形態による電鋳薄刃砥石の製造工程を示す説明図である。
【符号の説明】
10 砥石本体
10A 外周側部分
10B 内周側部分
11 金属めっき相
12 超砥粒
13 小粒径ダイヤ(小粒径砥粒)
14 大粒径ダイヤ(大粒径砥粒)
Claims (4)
- 金属めっき相中に超砥粒が分散配置されてなる略円板状の砥石本体を有する電鋳薄刃砥石において、
前記超砥粒として、大粒径砥粒と小粒径砥粒とが用いられ、
前記大粒径砥粒の平均粒径aと前記小粒径砥粒の平均粒径bとの比a/bが、(3/2)〜(20/1)の範囲に設定され、
前記砥石本体の内周側部分には、前記小粒径砥粒のみが前記金属めっき相中に分散配置されるとともに、前記砥石本体の切断加工に寄与する外周側部分には、前記大粒径砥粒と前記小粒径砥粒の混粒が分散配置されていることを特徴とする電鋳薄刃砥石。 - 請求項1に記載の電鋳薄刃砥石において、
前記大粒径砥粒の平均粒径aと前記砥石本体の厚みtとの比a/tが、(1/5)〜(1/1)の範囲に設定されていることを特徴とする電鋳薄刃砥石。 - 請求項1または請求項2に記載の電鋳薄刃砥石において、
前記大粒径砥粒が配置された前記砥石本体の外周側部分における前記砥石本体の径方向での長さdと前記砥石本体の外径Dとの比d/Dが、(1/100)〜(1/4)の範囲に設定されていることを特徴とする電鋳薄刃砥石。 - 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電鋳薄刃砥石において、
前記大粒径砥粒がダイヤとされていることを特徴とする電鋳薄刃砥石。
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