JPS6288566A - 精密研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、Ｓｔ　　ウェハー、結晶フェライト、光学ガ
ラス等の硬脆性材料の精密研磨方法に関するものである
。

従来の技術 従来、硬脆性材料の加工には、ダイヤモンド砥石等によ
る研削加工、Ｓ　ｉＣ、Ａ　Ｉ　２０３等の遊離砥粒を
用い鋳鉄等のラップによるラッピングの加工法がとられ
、さらに研磨法としては、ポリシャとして、Ｃｕ、Ｓｎ
等の軟質金属２人工皮革、ポリウレタン、ピッチなどを
用いたポリシングが行なわれている。

しかしながら、前記、研磨加工、ラッピングはいずれも
大きな応力場により材料内に先夜する転位やクラックの
活性化を伴なった破壊による加工。

塑性変形に基づく加工であるため、塑性変形の現象精度
が仕上面精度となる。したがって、脆性破砕により形成
された表面下に、マイクロクラック等の加工影響層が大
きく残留する。

又、前記ボリシングに於ては、前記脆性破砕が規模のか
なり小さい状態で生じたり、あるいは熱等による塑性流
動現象となる。このため、被加工物表層は変質層となり
、残留応力もかなり犬となる。

電子部品材料あるいは、高精度光学部品に於ては、材料
そのものの持つ性質を変えることなく研磨を行なうこと
、又、高精度の形状を確保すること等が必要であり、こ
れを実現する加工法として以前から種々の精密研磨法が
提案され、一部実用化されているものもある。しかし、
非接触研磨法と称されるこれらの研磨法は、非接触故に
研磨速度が著しく遅く特殊の用途に限られて使用されて
いるのが現状である。この低加工性の向上を図るべく電
磁場を援用した研磨法が提案された。

微粉砥粒を液中に懸濁させると、両者の誘電率の差に基
づいて粒子は自然に帯電する。この研磨液に電極を挿入
し電圧を印加すると、粒子は帯電状態に応じて電極方向
に移動する。すなわち、粒子は電気泳動する。本現象を
援用した精密研磨法の検討が行われた（黒部・今中ほか
、昭和６６年年度様学会春季大会学術講演会論文集、Ｐ
７７７）。

研磨装置として第４図および第５図に示す２通りの方法
が開発され、それぞれ装置Ｉ、装装置と呼称されている
。

第４図に示す装置Ｉにおいて、１は加工液、２は下部回
転軸２ａに支持されて回転するポリシャ、３は被加工物
、４はブラシ、５は上部回転軸６ａに支持されて回転す
る被加工物ホルダ、６は研磨槽である。この装置ｌは、
被研磨材を貼布した上部回転軸と対向電極をなす下部回
転軸を研磨槽中に浸漬してそれらを相対運動させて研磨
を行う形式であり、電気泳動により砥粒を被加工物側に
集中させて研磨を行うものである。

第５図に示す装置■において、５Ｃは被加工物ホルダ、
７は電極である。この装置■は、加工物と電極を別個に
独立させて液中に設定しており、研磨槽の大きさに応じ
て幾つもの加工物を液中に浸漬できる特徴を有している
。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような研磨装置では、以下に示す問
題点がある。

装置Ｉおよび装置■の場合、被加工物と対向電極である
ポリシャ２との間隙を均一にしかも適切な間隔で保つ必
要があり、もしも間隙が勾配を有していると研磨状態も
不均一なものとなるため、本研磨法は必然的に高精度な
高価な機械を必要とする。また装置Ｉと装置■は、共に
在来の非接触研磨法より加工速度は向上したとはいえ、
接触研妄法に比べるとかなり遅く、量産性の観点からは
依然問題を内包しているといえる。また、研磨原理から
みて本研磨法は平面研磨に限定されるという側面を有し
ている。電子部品材料やレンズ等の光学部品材料などの
量産部品には曲面を有するものが多く、それらの部材に
対しては本研磨法はあまり効果がないように思われる。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解消するために本発明の精密研磨方法は、
電極盤表層に軟質の多孔質材料あるいは微細毛質材料を
設けたポリシャと、このポリシャ上に所定の低面圧力で
押し付けられ相対運動する被加工物とを研磨剤を液体に
懸濁した研磨液中に配置し、さらに、この研磨液中に上
記電極盤に対向させて電極板を設け、電場の影響下に於
て、研磨液中の研磨剤を前記ポリシャ表層に電気泳動に
より引き付け集中させるとともに保持させ、被加工物表
面に作用させるものである。

作　　用 ポリシャを表層に設けた電極盤と、被加工物を設置して
いる周辺の研磨液中に上記電極盤と対向させて電極板を
設け、これらの両電極間に電圧を印加することから電場
の影響下で、研磨液中の微粒研磨剤が、ポリシャ表面に
電気泳動現象により集中し、保持され、この状態で被加
工物が設置され所定の低面圧力で押し付けられている部
分へ送り込まれ、被加工物に作用し研磨が進行すること
から、非接触研磨法の利点を失うことなく、しかも極め
て高速で加工出来、量産性を向上するとともに良好な研
磨仕上げ面を効率良く実現できる。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。第１図は、本発明の加工原理を示す模式図であ
る。８は被加工物、９は軟質微細毛質材料、１ｏは電極
盤であり、電極盤１０と軟質微細毛質材料９はポリシャ
を構成する。まだ、１１は微粒研磨剤、１２は電極板、
１３は研磨液である。ここでポリシャ側を陽極とし、電
極板１２との間に直流電圧を印加し、電場を与える。こ
れにより、微粒研磨剤に電気泳動を生じさせ、軟質微細
毛質材料９の表面に微粒研磨剤を引き付け保持させた状
態にし、被加工物８に作用させ、研磨を行なう。この時
、被加工物８は軟質微細毛質材料９に極低荷重で押し付
けられる。

第２図は、本発明の精密研磨法を行なう研磨装置の一実
施例である。第２図において８は、Ｓｉ単結晶、光学ガ
ラス等の被加工物、１４はその貼り付けホルダーであり
、１５は貼り付けホルダー１４を支持し貼り付けホルダ
ー１４に接着されて回転する軸受部材で、この軸受部材
１５に対し貼り付けホルダー１４は軸方向に自由に摺動
可能である。この軸受部材１６は、駆動モーター１６に
より、ベルト１７を介して１０　ｒｐｍ　−５０Ｏｒｐ
ｍ　　で回転する。１日は回転テーブルであり、駆動モ
ーター１９によりベル）２０を介して１０〜６００ｒｐ
ｍで回転する。２１は白金、ステンレス等の電離等を起
こしにくい材料の電極盤である。この電極盤２１と回転
テーブル１８とは、非導電性フィルム２２を介して絶縁
されている。電極盤２１の表層には軟質微細毛質人工皮
革２３を設けた。なお、軟質微細毛質人工皮革２３のか
わりに、軟質の多孔質材料である発泡ポリウレタンシー
トを用いることもできる。研磨液２４は、Ａ１２Ｑ３．
Ｃｅち等の０．１μｍ程度の研磨剤をアルコールあるい
は水に懸濁して用いた。２６は電極盤２１との間に電場
を形成するだめの電極である。２６はブラシ、２７は電
圧計、２８は電流計であり、○〜５ｏｏＶを印加する。

但し、２９は研磨機本体ペースであり、３０は被加工物
に所定の押し付け荷重を与える重りである。

以上のように構成された研磨装置に於て、以下、その動
作を説明する。

まず、貼り付けホルダー１４に被加工物８を接着貼り付
けし、前加工を研削あるいはラッピング等により施し、
軸受部材１６にセットする。この時、被加工物をポリシ
ャに所定の圧力で押し付けるだめに重り３Ｑをセットす
る。さらに研磨＠２４中に電場を形成させるため、所定
の電圧を電極盤２１を陽極とし電極２６との間に印加す
る。この電場で、研磨液中のＡ４゜０３．ＣｅＯ２等の
微粒砥粒に電気泳動を生じさせ、軟質微細毛質人工皮革
２３の表面に引き付け保持させる。この状態で回転テー
ブル１８及び、被加工物８を、それぞれ所定の回転数で
回転させ、研磨を行なう。

この研磨機を用いて、φ８ｏの光学ガラスＢＫ−７を研
磨した結果を第３図に示す。第３図において３１は、電
圧を印加せずに研磨したもので、押し付け圧力は１７２
／ｃｒ１ｉで、ポリシャの回転数。

被加工物の回転数はいずれも６０ｒｐｍである。

ＢはＡと同様の研磨結果で、押し付け圧力が３５？／ｃ
ｒＡの場合である。Ｃ，ＤはそれぞれＡ、　　Ｂと同様
の条件で、電極間に１３０Ｖの電圧を印加した場合であ
り、極めて大きな効果があられれていることがわかる。

以上のように本実施例によれば、Ｒ，ｎａｘ○、α万μ
ｍ以下の良好な研磨面が容易に得られ、又、研磨速度が
極めて速くなり、効率的に研磨加工を行なうことが出来
る。

なお、上記実施例は平面研磨についてのものであるが、
本発明の研磨法においては、加工時に砥粒が被加工物に
作用する物理的メカニズムは、接触研磨法と基本的に同
様であるため、曲面の研磨にも適用でき、同様の効果が
得られることは言うまでもない。

発明の効果 このように本発明は、電極盤表層に軟質の多孔質材料あ
るいは、微細毛質材料を設けたポリシャと、このポリシ
ャ上に所定の低面圧力で押し付けられ相対運動する被加
工物とを、研磨剤を液体に懸濁した研磨液中に配置し、
さらに、この研磨液中に上記電極盤に対向させて電極板
を設け、電場の影響下に於て研磨中の研磨剤を前記ポリ
シャ表面に電気泳動により引き付け集中させるとともに
、これを保持させ、被加工物表面に作用させることによ
り、非接触研磨法の利点を失うことなく、しかも被加工
物への研磨剤の有効な作用により研磨速度が著しく増加
するため、量産性が向上し、加工コストを容易に低減で
きる。また、本発明の研磨法においては、加工時に砥粒
が被加工物に作用する物理的メカニズムは、接触研磨法
と基本的に同様であるだめ、曲面の研磨にも適用でき、
同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加工原理を示す模式図、第２図は本発
明を用いた研磨装置の一実施例を示す正研磨を行なう研
磨装置の斜視図である。 １３．２４・・・・・・研磨液、８・・・・・・被加工
物、１０゜２１・・・・・・電極盤、９，２３・・・・
・・軟質微細毛質材料、１２．２６・・・・・・電極板
、１１・・・・・・微粒研磨剤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 旋回可能な電磁盤の表層に軟質の多孔質材料あるいは微
   細毛質材料を設けたポリシャと、前記ポリシャの表面上
   に所定の低面圧力で押し付けられ相対運動する被加工物
   とを、研磨剤を懸濁した研磨液中に配置し、さらに、こ
   の研磨液中に前記電極盤に対向させて電極板を設け、電
   場の影響下に於て、研磨液中の研磨剤を前記ポリシャの
   表面に電気泳動により引き付け保持させ、被加工物表面
   に作用させることを特徴とする精密研磨方法。