JP5607423B2 - ラッピングキャリヤ - Google Patents

Description

この発明は、水晶やシリコン結晶、セラミック、特殊ガラスなど硬質脆性材料の表面を研磨するラップ盤やポリッシング盤に用いられるラッピングキャリヤに関する。

前述の水晶やシリコン結晶等の硬質脆性材料の研磨するラッピング加工は、ラッピングキャリヤに設けられた複数のワークホールに、前述した被研磨材を装填して下定盤と上定盤とで圧接挟持し、各定盤を互いに逆回転させることにより行なわれる。ここでラッピングキャリヤはインターナルギアとサンギアとの回転数の違いにより遊星運動を行なうようにされており、これにより被加工物は両面を同時にラッピングされる。

詳述すると、ワークホール内の被加工物には、水平方向では、ラッピングキャリヤを介して、水平方向に運動する力が加えられると共に、加えて垂直方向では、厚さを加工するために加圧力が加わっている。それから、ワークホール内周面と被加工物との間には適宜な隙間が持たされているため、加工時にワークホールの内周面と被加工物の外周面とが接触した状態にあったり、また、接触したり離れたりする状態とが繰り返されている。

従って、ワークホール内周面と接触する被加工物の外周面には相応の力が掛かり、応力が発生している。特に接触したり離れたりを繰り返している状況では応力の発生が断続的になる上、急激な衝撃ともなる。被加工物が前述のような脆性材料の場合、この応力によって、マイクロクラック（微細割れ）や大きな割れを発生させることになる。マイクロクラック等が発生すると、その発生した範囲の被加工物とその近傍周辺は、不良部位となってしまい製品の歩留まりが悪化してしまう。

脆性材料でマイクロクラック等の不良部分を発生させない改善策として、特許文献１及び２に示すように、金属製のラッピングキャリヤに形成のワークホールの内周面に弾性体の樹脂を貼り付けたり、またはラッピングキャリヤ自体を全て樹脂で作ることも行なわれ、使用されている。これらの製品は被加工物とワークホールの内周面との接触点での衝撃を和らげたり、穏やかな応力変化をさせるように考えられた結果である。

特開昭６１−２０９８７７号公報 特開２０００−１１７６２１号公報

しかし、前述した公知特許文献では、金属製のキャリヤ本体とワークホールの内周面に設けられる樹脂の接着面積が少ないことや、加工中に上下方向から加わる圧力等の機械的な力の影響などで樹脂が剥がれてしまう物理的な故障や、ラップ液やポリッシング液の化学的影響により接着部が劣化し剥がれてしまう化学的故障など、これらの複合的要因によってラッピングキャリヤの寿命が短くなる不具合が発生していた。また金属製のキャリヤのワークホールの内周面に樹脂を接着剤で固定したものでは、接着層の固さが樹脂を介して被加工物に物理的影響を与える不具合も発生していた。

そこで、この発明は、ワークホールの内周面に弾性体を設けることなく、ワークホールの周囲の部位に穴加工することで、ワークホール内に装填の被加工物に加えられる水平方向の応力を穏やかにして、不良の発生を抑えることを目的としている。

この発明に係るラッピングキャリヤは、キャリヤ本体に円形状で複数のワークホールを形成し、そのワークホールの周囲径方向に沿って径を異にする２つの円弧から成る円弧形状の貫通穴を複数個形成し、この貫通穴の加工によりその内側に枠部と、この枠部を支える支持体とを設け、この支持体は相隣り合う前記円弧形状の貫通穴間に有り、その長さと巾とが決定され、且つ、その延長線とワークホールの外周面となす角が鋭角となるように形成されたことを特徴とする（請求項１）。

これにより、キャリヤ本体に対する穴加工により、残された部位が被加工物を装填する枠部となると共に、この枠部を支える複数個の支持体がその延長線とワークホールの外周面となす角が鋭角となることで、支持体がばね作用を与えて、被加工物への水平方向の応力を緩和する働きが得られる。前述した穴加工は、一般的機械加工、レーザーなどの加工、エッチング加工などが用いられる。

前記枠部は被加工物が装填されるに適した円形、四角形、五角、六角などの多角形とすることができる。（請求項２）。

前記支持体は、ばね作用が持たされていることが好ましく（請求項３）、このばね作用は、キャリヤ本体に対し貫通穴加工により支持体を薄く又は長くすることにより得られ、水平方向の応力を緩和する働きを担っている。

以上のように、この発明によれば、ワークホールを持つ枠体を支持体とより支えるが、支持体をその延長線とワークホールの外周面となす角が鋭角となるように形成したことから、枠体が支持体により浮遊しているように成って、加工時に被加工物に加わる水平方向の応力を緩和することができる。また支持体は形状からばね作用が得られ、応力緩和に効果的である。さらに、キャリヤ本体に形成されるため、成形加工すれば新たなる部品の追加も必要ないなどの効果を有している。ワークホールの直ぐ脇に貫通穴を設けるので、ワークに対する加工液の供給がし易くなると共に潤沢に供給がなされる（請求項１）。

前記枠部の形状は任意で、円形、四角形、五角形、六角形等の多角形とすることもできる（請求項２）。

前記支持体が薄く且つ長いためにばね作用が持たされていることから、水平方向の応力の緩和作用を促進する効果が得られる（請求項３）。

この発明のラッピングキャリヤの平面図である。 同上の正面図である。 同上のワークホール周辺の拡大図である。 同上のワークホールの一部分拡大図である。 図４Ｂ-Ｂ線断面図である。 この発明のワークホールが円形穴における枠体を支える直線的な支持体を持つ平面図である。 この発明のワークホールが四角形穴における枠体を支える直線的な支持体を持つ平面図である。 この発明のワークホールが多角形穴における枠体を支える直線的な支 持体を持つ平面図である。 この発明の枠体を支える支持体の変形例で、直線的な支持体を持つ平面図である。 この発明の枠体を支える支持体の変形例で、屈曲した支持体を持つ平面図である。 この発明の枠体を支える支持体の変形例で、一つの支持体を持つ平面図である。 この発明の枠体を支える支持体の変形例で、支持体の外側に外郭を持つ平面図である。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１乃至図５において、金属製や樹脂製のラッピングキャリヤが図示され、このラッピングキャリヤ１は、ラップ盤等に用いられるもので、水晶、ガラス、セラミック等の脆弱材料の表面を研磨する際に、それらをワークホール４に装填して用いられる。

まず、この発明のラッピングキャリヤ１が用いられるラップ盤から説明すると図示しない公知構造で、上下側に一対の定盤が設けられ、一方の下側の定盤は凹部を持ち、その中央に外歯車のサンギアが、周囲には前記サンギアと同心円状の内歯車のインターナルギアが設けられると共に、基台に対して下側定盤及びサンギアは、同心円状に回転される。

それから上側の定盤は下側定盤の上方に上下動可能に設けられ、この上側定盤が下降してラッピングキャリヤに装填の被加工物を下側定盤とで挟んでこの被加工物の圧力を加えると共に、前記下側定盤の回転方向と逆方向に回転され、ラッピングキャリヤはインターナルギアとサンギアとの回転数の違いから遊星運動を行なうようにされて、被加工物は両面を同時に研磨される。

ラッピングキャリヤ１は、円板で、その厚みが０．０１５ｍｍより厚く色々の金属製の板材から製造され、ラッピングキャリヤ本体２の外周には、インターナルギアとサンギアと歯合する歯車３が形成されている。このラッピングキャリヤ本体２にあって、平面から裏面に向かって被加工物を装填するためのワークホール４が適当数、この実施例では４個が形成されている。このワークホール４の加工は、一般的な機械加工（切削や研削加工）、レーザー加工、腐食液を用いたエッチング加工などが用いられる。この例では、ラッピングキャリヤ１は前記したように金属材料により形成されているが、樹脂材料やセラミックなどの非金属材料により製造することもできる。

ラッピングキャリヤ本体２にあって、ワークホール４の周囲に沿って、細長い貫通穴６が複数個、この実施例では６個が形成されている。この貫通穴６の加工も前述したワークホールの加工と同様に機械加工等により行なわれる。この例では、貫通穴６は径を異にする２つの円弧から形成され、６個が連なりながら配され、この貫通穴６の内側に前記ワークホール４との間に円形の枠体７が設けられている。

枠体７は、その内側に被加工物が装填されるワークホール４を有する適した形状に対応しており、図示例では円形の被加工物に適する円形形状となっているが、被加工物の形状に合わせて四角形状、五角形状などの多角形状とされる。

この枠体７は、前記貫通穴６間に残っている薄い且つ長い支持体８により支えられている。この６個の支持体８が形成されている。薄く且つ長い支持体８は、数ｃｍの長さｌと数ｍｍの薄い巾Ａを有していて、その延長線と前記ワークホール４の外周面とより成す角度θが鋭角となっている（図４に示す）。

支持体８は、その構造から板ばねとの働きが付与され、枠体７を浮遊するように支持している。即ち、被加工物を装填する枠体７が支持体８によりクッション作用が付与されることになる。また前記貫通穴６が前記ワークホール４の直ぐ脇に設けられることから、ワークに対する加工液の供給がし易くなると共に、潤沢な供給が行なわれる。

図６乃至図８において、ワークホール４の形状別の支持体８の形成例で、図６にあっては、円形のワークホール４を持ち、５個の貫通穴６を穿ち、この貫通穴６間に５個の直線的な支持体８が作られて枠体７が支えられている構造となっている。図７にあっては、四角形のワークホール４を持ち、４つの貫通穴６を穿ち、この貫通穴６間に４個の直線的な支持体８が作られて枠体７が支えられている構造となっている。図８にあっては、五角形のワークホール４を持ち、５個の貫通穴６を穿ち、この貫通穴６間に５個の直線的な支持体８が作られて枠体７が支えられている構造となっている。

図９において、支持体８の変形例で、四角形のワークホール４が図示され、ワークホール４の一辺に平行で且つ直線状に形成し、その両端は曲げられ、枠体７とラッピングキャリヤ本体２に連接されている。このため、貫通穴６は支持体８の形状に対応して変形されている。

図１０において、支持体８の変形例で、貫通穴６間に屈曲（ジグザク）した形状となっている。即ち、貫通穴６も支持体８の屈曲形状に対応して変形されている。
これにより、さらに支持体８のばね作用を緩やかにできて、被加工物にかかる水平方向の応力を緩和している。なお、ワークホール４を円形とした例が図示されているが、これに限らず四角形、多角形にも適用できること勿論である。

図１１において、支持体８の変形例で、ワークホール４の周囲に、一つの貫通穴６を穿ち、この貫通穴６の端部間に一つの支持体８を設けて枠体７を支持した例である。この支持体８を一つであるから、枠体７は浮遊したように配されることから、被加工物への水平方向の応力を緩和する働きとしている。なお、ワークホール４を円形とした例が図示されているが、これに限らず四角形、多角形にも適用できることは勿論である。

図１２において、支持体８の変形例で、今まで示した実施例は、支持体８の一端を枠体７に、他端をラッピングキャリヤ本体２に連接しているが、この変形例では、支持体８の他端を外郭１０にて囲み、その外郭１０を２つの貫通穴６´にて作り、それにより形成の２つの支持体８´で支える構造である。これにより、加工時に被加工物に加える水平方向の応力の緩和を更に促進することができる。

１ ラッピングキャリヤ
３ 歯車
４ ワークホール
６ 貫通穴
７ 枠体
８ 支持体
１０ 外郭

Claims (3)

1. キャリヤ本体に円形状で複数のワークホールを形成し、そのワークホールの周囲径方向に沿って径を異にする２つの円弧から成る円弧形状の貫通穴を複数個形成し、この貫通穴の加工によりその内側に枠部と、この枠部を支える支持体とを設け、この支持体は相隣り合う前記円弧形状の貫通穴間に有り、その長さと巾とが決定され、且つ、その延長線とワークホールの外周面となす角が鋭角となるように形成されたことを特徴とするラッピングキャリヤ。
2. 前記枠部は、被加工物が装填されるに適した形状としたことを特徴とする請求項１記載のラッピングキャリヤ。
3. 前記支持体は、ばね作用が持たされていることを特徴とする請求項１記載のラッピングキャリヤ。

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