JPH11207630A

JPH11207630A - 超砥粒工具の製造方法

Info

Publication number: JPH11207630A
Application number: JP10009012A
Authority: JP
Inventors: Toru Ono; 徹小野
Original assignee: Asahi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Asahi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 1999-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】薄い膜厚のロウ材で超砥粒を強固に保持して超
砥粒の十分な突出量を確保することができ、ロウ材と台
金の接着強度の大きい超砥粒工具を、簡単な工程で容易
に製造することができる超砥粒工具の製造方法を提供す
る。【解決手段】台金上にＰＶＤ法によりロウ付け用金属膜
を形成したのち、ロウ付け用金属膜上に超砥粒を仮固定
し、さらに加熱により超砥粒をロウ付けすることを特徴
とする超砥粒工具の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超砥粒工具の製造
方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、薄い膜厚の
ロウ材で超砥粒を強固に保持することができ、かつ簡単
な工程で容易に製造することができる超砥粒工具の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】台金上にダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒
などの超砥粒を固着した超砥粒工具は、その優れた特性
を利用して、研削用ホイール、ドレッサ、ＣＭＰ用研磨
パッドのコンディショナなどの分野で広く用いられてい
る。台金上への超砥粒の固着は、電解メッキ法により行
われることが多いが、このような電着膜は超砥粒の保持
力が弱いので膜厚を厚くする必要があり、超砥粒の突出
量に制限を受け、また、電着膜の材質がおおむねニッケ
ルに限られるために、用途によっては適用し得ないなど
の問題がある。このために、超砥粒をロウ付けにより台
金上に固着する試みがなされている。例えば、特公昭５
５−２２１９４号公報には、一時的な結合剤を用いて台
金上にダイヤモンド砥粒とロウ付け用合金の粒子を付着
させ、加熱によりロウ付け用合金を溶融したのち、冷却
してロウ付け用合金を固化させてダイヤモンド砥粒を台
金に結合する方法が提案されている。この工程は二段階
で行うこともでき、一時的な結合剤を用いて台金上にロ
ウ付け用合金の粒子を付着させ、加熱によりロウ付け用
合金を溶融したのち、一時的な結合剤を用いてダイヤモ
ンド砥粒をロウ付け用合金層の上に付着させ、ふたたび
加熱してダイヤモンド砥粒をロウ付けにより固着するこ
とができる。一時的な結合剤としては、有機溶剤に樹脂
化合物を溶解した溶液、例えば、ポリウレタンの２−エ
トキシエチルアセテート溶液が開示されている。また、
特開平９−５７６３１号公報には、ロウ付け用金属粉末
と有機バインダーからなるペースト状混合物を台金上に
塗布し、その上に超砥粒を付着させて一次焼成し、さら
に一次焼成により超砥粒間に形成されたポケット部に、
超砥粒微細粒子と有機バインダーからなるペースト状混
合物を塗布して二次焼成するメタルボンド砥石の製造方
法が提案されている。しかし、上記の方法においては、
ロウ付け用金属粉末と一次的な結合剤ないし有機バイン
ダーを混合して使用するために、次のような欠点があっ
た。すなわち、ロウ材の厚みを制御することが容易でな
く、超砥粒の突出量の制御が難しい。台金上に付着した
ロウ付け用金属粉末の表面平滑性が十分でないので、さ
らに機械的加工を行う必要がある。また、ロウ付け用金
属粉末に有機バインダーを混合するために、ロウ材と台
金との接着強度が低い。さらに、ロウ付け用金属粉末に
有機バインダーを混合するために、超砥粒の接着強度も
低く、十分な強度を得るためには、ロウ材層の膜厚を厚
くせざるを得ない。このため、台金にロウ材を用いて超
砥粒を固着し、厚みの薄いロウ材層で超砥粒の十分な固
着強度が得られ、しかも簡便かつ容易に製造することが
できる超砥粒工具の製造方法が求められていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、薄い膜厚の
ロウ材で超砥粒を強固に保持して超砥粒の十分な突出量
を確保することができ、ロウ材と台金の接着強度の大き
い超砥粒工具を、簡単な工程で容易に製造することがで
きる超砥粒工具の製造方法を提供することを目的として
なされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、台金上にＰＶＤ法
によりロウ付け用金属膜を形成したのち、超砥粒を仮固
定し、加熱して超砥粒をロウ付けすることにより、ロウ
材層の厚みの制御が容易であり、ロウ材層と台金の接着
強度が大きく、超砥粒も強固に固着されることを見いだ
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。す
なわち、本発明は、（１）台金上にＰＶＤ法によりロウ
付け用金属膜を形成したのち、ロウ付け用金属膜上に超
砥粒を仮固定し、さらに加熱により超砥粒をロウ付けす
ることを特徴とする超砥粒工具の製造方法、を提供する
ものである。さらに、本発明の好ましい態様として、
（２）台金上に、ロウ付け用金属の各成分の金属単体膜
を付着させてロウ付け用金属膜を形成する第(１)項記載
の超砥粒工具の製造方法、（３）ロウ付け用金属膜の厚
みが、超砥粒の平均粒径の５〜２０％である第(１)項記
載の超砥粒工具の製造方法、及び、（４）ロウ付け用合
金が、Ｃｕ−Ａｇ−Ｔｉ合金である第(１)項記載の超砥
粒工具の製造方法、を挙げることができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の超砥粒工具の製造方法
は、ダイヤモンド砥粒又はＣＢＮ砥粒を用いた超砥粒工
具の製造に適用することができる。超砥粒工具の種類に
は特に制限はなく、例えば、研削ホイール、研磨ホイー
ル、研磨シート、研磨ブラシ、研磨テープ、ビット、リ
ーマ、コアドリル、ノンコアドリル、ドリル、エンドミ
ル、カッタ、ソーブレード、内周刃砥石、バンドソー、
ワイヤソーのビーズ、単石ドレッサ、多石ドレッサ、ロ
ータリドレッサ、ギヤドレッサ、カップ型ロータリドレ
ッサ、ＣＭＰ用研磨パッドのコンディショナ、その他耐
摩耗性を必要とされる工具あるいは工具の一部分などを
挙げることができる。本発明方法においては、台金上に
ＰＶＤ法によりロウ付け用金属膜を形成する。本発明方
法に用いる台金の材質には特に制限はなく、例えば、超
硬合金、炭素鋼、合金鋼などの鉄鋼や、アルミニウム、
銅などの非鉄金属、セラミック、サーメットなどを挙げ
ることができる。ロウ付け用金属膜の形成に先立って、
台金に脱脂処理、ブラスト処理、逆スパッタリングなど
を施すことが好ましい。脱脂処理、ブラスト処理、逆ス
パッタリングなどを施すことにより、台金とロウ材の接
着強度を高めることができる。本発明方法に用いるロウ
付け用金属には特に制限はなく、例えば、Ｃｕ−Ａｇ−
Ｔｉ合金、Ｓｎ−Ｔｉ合金、Ａｇ−Ｔｉ合金、Ｃｕ−Ｓ
ｎ−Ｔｉ合金、Ｃｕ−Ｇａ−Ｔｉ合金、Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ
合金などのチタン合金系ロウ材や、Ｃｕ−Ｃｒ合金、Ｃ
ｕ−Ｇａ−Ｃｒ合金、Ａｕ−Ｔａ合金どを挙げることが
できる。これらの中で、Ｃｕ２６〜３４重量％、Ａｇ６
２〜７１重量％、Ｔｉ１〜５重量％からなる合金を特に
好適に使用することができる。本発明方法に用いるＰＶ
Ｄ法には特に制限はなく、例えば、スパッタリング、負
イオンビーム蒸着、イオンプレーティング、ＩＣＬ、イ
オン化蒸着、エキシマレーザアブレーションなどを挙げ
ることができる。これらのＰＶＤ法の中で、スパッタリ
ングを好適に用いることができる。スパッタリングとし
ては、例えば、２極スパッタ、３極スパッタ、マグネト
ロンスパッタなどのプラズマスパッタや、ＥＣＲスパッ
タなどのイオンビームスパッタなどを挙げることができ
る。

【０００６】本発明方法においては、ロウ付け用金属膜
を形成するそれぞれの成分の金属単体をターゲットとし
てスパッタリングを行い、台金上に金属多層膜を形成
し、そのままで、あるいは必要に応じて均質化処理する
ことによりロウ付け用金属膜とすることができる。金属
多層膜の各金属単体を積層する順序には特に制限はない
が、酸化を受けにくい金属を最外層とすることが好まし
い。最外層の金属がチタンなどの酸化を受けやすい金属
である場合は、さらにその上に銀などの酸化を受けにく
い金属からなる厚さ１μｍ程度の保護層を設けることが
できる。金属多層膜の均質化処理の方法には特に制限は
ないが、高周波誘導加熱法などにより、あるいは単にヒ
ーターにより加熱することによって均質化することがで
きる。また、ロウ付け用金属をターゲットとしてスパッ
タリングを行い、台金上にロウ付け用金属膜を形成する
ことができる。合金をターゲットとする場合は、ターゲ
ットとする合金の組成と台金上に形成される合金膜の組
成は通常異なるので、必要とする組成のロウ付け用金属
膜が形成されるように、ターゲットとする合金の組成を
選定する。これらの方法の中で、金属多層膜を形成した
のち均質化処理をする方法が、ロウ付け用金属膜の組成
を容易に正確に制御することができるので好ましい。

【０００７】本発明方法においては、台金上に形成され
たロウ付け用金属膜の上に、超砥粒を仮固定する。超砥
粒を仮固定する方法には特に制限はなく、例えば、天然
ゴム系接着剤、合成ゴム系接着剤、酸化デンプン系接着
剤、ポリ酢酸ビニル系接着剤、ＳＢＲラテックス系接着
剤などの接着剤を用いて仮固定することができる。ま
た、接着剤に金属粉を混入して、接着剤を塗布したの
ち、高周波誘導加熱などにより均質化処理を行い、ロウ
付け用金属膜にさらに異なる金属を含有せしめることが
できる。本発明において、台金上に仮固定する超砥粒の
配置には特に制限はなく、例えば、密に分布させること
も、粗に分布させることも可能であり、あるいは、縞状
や、島状などの特定のパターンに分布させることもでき
る。本発明方法においては、ロウ付け用金属膜上に超砥
粒を仮固定したのち、さらに加熱により超砥粒をロウ付
けする。超砥粒をロウ付けするための加熱方法には特に
制限はないが、例えば、高周波誘導加熱方式により、あ
るいは単なるヒーターにより加熱することができる。加
熱によるロウ付けに際しては、超砥粒の上部から、超砥
粒がはみ出さない程度に軽く加圧することが好ましい。
ロウ付けを１０^-5Torr程度の高真空下で真空ロウ付けに
よって行うことにより、さらに強固な結合を得ることが
できる。

【０００８】本発明方法によれば、ＰＶＤ法により台金
上にロウ材を固着するので、ロウ材層の厚みを容易に均
一にすることができ、ロウ材が台金に強固に固着する。
また、ロウ材層が有機バインダーなどを含まない純粋な
合金からなるので接着強度が大きい。さらに、超砥粒を
真空ロウ付けすることにより、超砥粒の固着をいっそう
強固なものとすることができる。本発明方法により製造
された超砥粒工具は、ロウ付け層の膜厚が薄くても接着
強度が高いので、超砥粒の高い突出量が要求されるドレ
ッサ、ＣＭＰ用研磨パッドのコンディショナなどの工具
として特に好適に使用することができる。さらに、本発
明方法によれば、ロウ付け層の膜厚を簡単に制御するこ
とができ、厚い膜をも形成することができる。図１は、
本発明方法により製造した超砥粒工具の模式的説明図で
あり、図１(ａ)は部分平面図、図１(ｂ)は、部分断面図
である。超砥粒１は、ロウ材２により台金３に固着さ
れ、超砥粒にロウ材に覆われているものはなく、すべて
先端部が露出している。また、ロウ材２は台金３の上面
から超砥粒と台金の接触部において超砥粒の側面へ巻き
上がる形状になって超砥粒を固着するので、ロウ材との
接触面積が増え、超砥粒が強固に固着される。さらに、
ロウ材層の厚みを薄くしても超砥粒を強固に接着するこ
とができるので、超砥粒の突出量が大きくなり、樹脂、
その他の金属、セラミック、ガラスなどのコーティング
により被膜を形成しても、なお十分な突出量を得ること
ができる。そのために、多層にしてさまざまな性質の超
砥粒層とすることができ、特に樹脂コーティングするこ
とにより、ＣＭＰ用研磨パッドのコンディショナが金属
の溶出によりウェーハを汚染することを防止することが
できる。

【０００９】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。実施例１ＣＭＰ用コンディショナのチップを作製した。寸法が１
２mm×１２mm×５mmの超硬合金（Ｋ１０種）を台金と
し、その表面をアセトンにより脱脂したのち、さらにブ
ラスト処理を行った。この台金上に、スパッタ処理装置
［アネルバ社、ＳＰＦ−４３０Ｈ］を用い、銅をターゲ
ットとして４０分間、銀をターゲットとして３０分間、
チタンをターゲットとして１５分間スパッタリングを行
い、銅、銀、チタンの順に３層の金属膜を付着させたの
ち、さらにその上に厚さ１μｍの銀の保護膜を付着させ
て多層膜を形成した。それぞれの金属の比率は、銅３４
重量％、銀６４重量％、チタン２重量％であり、膜全体
の厚みは３０μｍであった。ロウ付け用金属膜の上に、
粒度＃６０／７０（平均粒径：２６９μｍ、標準偏差：
２０.４μｍ）のダイヤモンド砥粒［ゼネラルエレクト
リック社、ＭＢＧ−６６０−Ｔ］１層をブチルゴム系接
着剤を用いて仮固定したのち、高周波誘導加熱炉を用い
て３×１０^-5Torrの真空中で５分間加熱し、ダイヤモン
ド砥粒のロウ付けを行った。得られたＣＭＰ用コンディ
ショナのチップの作用面を、平面的及び断面的に顕微鏡
を用いて観察した。平面的に観察したとき、ダイヤモン
ド砥粒には、ロウ材により覆われているものはなく、す
べて先端部が露出していた。また、断面的に観察したと
き、ロウ材は超硬合金の台金面からダイヤモンド砥粒と
台金の接触部において、ダイヤモンド砥粒の側面に巻き
上がる形状にダイヤモンド砥粒を固着し、かつダイヤモ
ンド砥粒は十分な突出量を有していた。実施例２ロウ付
け用金属膜の厚みを２０μｍとし、粒度＃１００／１２
０（平均粒径：１６３μｍ、標準偏差１０.２μｍ）の
ダイヤモンド砥粒を用いた以外は、実施例１と同様にし
て、ＣＭＰ用コンディショナのチップを作製した。得ら
れたＣＭＰ用コンディショナのチップの作用面を、平面
的及び断面的に顕微鏡を用いて観察した。平面的に観察
したとき、ダイヤモンド砥粒には、ロウ材により覆われ
ているものはなく、すべて先端部が露出していた。ま
た、断面的に観察したとき、ロウ材は超硬合金の台金面
からダイヤモンド砥粒と台金の接触部において、ダイヤ
モンド砥粒の側面に巻き上がる形状にダイヤモンド砥粒
を固着し、かつダイヤモンド砥粒は十分な突出量を有し
ていた。

【００１０】

【発明の効果】本発明方法によれば、超砥粒をロウ付け
により固着した超砥粒工具において、薄い膜厚のロウ材
で超砥粒を強固に保持して超砥粒の十分な突出量を確保
することができ、ロウ材と台金の接着強度の大きい超砥
粒工具を、簡単な工程で容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明方法により製造した超砥粒工具
の模式的説明図である。

【符号の説明】

１超砥粒２ロウ材３台金

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】台金上にＰＶＤ法によりロウ付け用金属膜
を形成したのち、ロウ付け用金属膜上に超砥粒を仮固定
し、さらに加熱により超砥粒をロウ付けすることを特徴
とする超砥粒工具の製造方法。