JP4875810B2 - フッ素樹脂ボンド研磨用砥石および製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラッピングおよびポリシングなどの研磨加工に使用するフッ素樹脂ボンド研磨用砥石およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の電子関係部品や金型関連部品では鏡面加工が要求される上に、加工物に端面ダレなどが無い高形状精度も要求されている。このような精密加工は従来用いられている低弾性ポリシングパッドや軸付き砥石および研磨用テープでは実現困難であった。また、研削盤による鏡面加工ではメタルボンド砥石、ビトリファイド砥石、レジンボンド砥石などで極微細砥粒を使用しているため、高精度な機構をもつ機械が必要となる。
【０００３】
一般に生産ラインでの鏡面加工は、遊離砥粒方式と固定砥粒方式に２分類できる。遊離砥粒方式では、液体を用いるため大量のスラリー廃液が生じ、環境上の問題があった。他方、固定砥粒方式では、砥石と加工物の間に砥粒欠落片や研磨後の粉塵及び塵埃が挟まれて、スクラッチ（線状の深い傷）が発生しやすい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような点から、鏡面加工においてスクラッチが発生せず、加工物に端面ダレが起きず、高能率で研磨加工が可能であり、従来のポリシングマシンや研削盤などの鏡面加工機がそのまま使用でき、環境に優しい固定砥粒方式で使用できる中弾性の砥石が望まれている。
【０００５】
本発明は、このような要望に合致したフッ素樹脂ボンド研磨用砥石を製造する方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フッ素樹脂粉末から作製した顆粒と砥粒を混合し、得られた混合物を加圧成形し、得られた成形物を焼成することを特徴とする多孔質フッ素樹脂ボンド鏡面研磨用砥石の製造方法である。
【０００７】
本発明方法により製造される研磨用砥石は、多孔質のフッ素樹脂中に砥粒が混入されていることを特徴とするフッ素樹脂ボンド研磨用砥石である。
【０００８】
本発明方法に用いられる砥粒としては、ダイヤモンド粒、酸化セリウム粒、酸化珪素粒等が好ましい。
【０００９】
本発明方法に用いられるフッ素樹脂としてはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が好ましいが、それ以外のフッ素樹脂も使用できる。
【００１０】
本発明による研磨用砥石を製造するには、粉末状ＰＴＦＥ（２５〜３０μｍ）を顆粒状（７０〜７００μｍ）にし、得られた顆粒に砥粒（０．３〜３０μｍ）を冷間にて混ぜ合わせる。ＰＴＦＥ顆粒と砥粒の混合比は、重量で、８：２前後が好ましいが、この値は限定的なものではない。砥粒の混合比が大き過ぎると、ＰＴＦＥ顆粒と砥粒の密着性が低下する。その後、混合物を好ましくは２０ＭＰａ以上の圧力で砥石の形、例えばドーナツ型に加圧成形し、成形物を高温炉にて好ましくは３６０〜３８０℃で約１８時間焼成する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
【００１２】
粉末状ＰＴＦＥ（約２８μｍ）を顆粒状（約４００μｍ）にし、得られた顆粒にダイヤモンド粒（約２５μｍ）を冷間にて混ぜ合わせた。ＰＴＦＥ顆粒と砥粒の混合比は、重量で、約８：２とした。その後、混合物を３５ＭＰａの圧力で砥石の形に加圧成形し、成形物を高温炉にて３７０℃で約１８時間焼成した。
【００１３】
こうして得られた、ダイヤモンド砥粒混入の多孔質ＰＴＦＥの砥石の電子顕微鏡写真（倍率５００倍および２０００倍）を図１および図２にそれぞれ示す。
【００１４】
図１および図２の電子顕微鏡写真から分かるように、砥石の内部および表面には多数の空孔部がある。
【００１５】
図３は加工面接触部での砥石の単粒弾性特性を表したものである。砥石表面上をマイクロビッカース型圧子でＸ−Ｙ方向にピッチ３ｍｍで６点測定した。高弾性点が高密度近傍であり、低弾性点は空孔部近傍と想定される。この図で変位とは、砥石が砥粒をかみ込んだ場合の砥粒の粒径に相当する。高弾性係数は約１３．７ｍＮ／μｍであり、例えば、１０μｍ径の砥粒が脱落し、再び研削面にかみ込んでも単粒当り約０．１３７Ｎの荷重である。この程度の荷重では通常の電子機器用素材ではスクラッチが発生するおそれはない。
【００１６】
鏡面加工実験
実施例で得られた、ダイヤモンド砥粒を混入した多孔質ＰＴＦＥからなる砥石を用いて、ダイヤモンド砥粒を混入した多孔質ＰＴＦＥの砥石で電子部品の表面を研磨した。
【００１７】
実験１
砥石仕様：外径４３ｍｍ、内径２９ｍｍ、厚み７ｍｍのドーナツ状砥石。粒径：８〜１６μｍ
研磨条件：回転数＝４５０ｒｐｍ、送り＝５０ｍｍ／ｍｉｎ
実験結果を図３に示す。その結果、ＰＶ（波形の上下の差）＝２６．６ｎｍ、Ｒａ（表面粗さ）＝３．８ｎｍとなり、これまでの砥石と比較して大きな粒径でもスクラッチフリーの超鏡面を実現できる。
【００１８】
本発明による砥石は、固定砥粒方式のみならず、固定砥粒方式と遊離砥粒方式の組み合わせにも使用できる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明では、多孔質のフッ素樹脂を砥石のベースとしているので、鏡面加工においてスクラッチが発生せず、加工物に端面ダレが起きず、高能率で研磨加工が可能であり、従来のポリシングマシンや研削盤などの鏡面加工機がそのまま使用でき、環境に優しい固定砥粒方式で使用できる。
【００２０】
砥粒としては、ダイヤモンド、酸化セリウム（ＳｅＯ２ ）、酸化珪素（ＳｉＯ２ ）などのあらゆる砥粒が適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施例で得られた、ダイヤモンド砥粒を混入した多孔質ＰＴＦＥからなる砥石断面の電子顕微鏡写真（倍率５００倍）である。図中、ＦはＰＴＦＥを、Ｄはダイヤモンド粒をそれぞれ示す。
【図２】図２は、実施例で得られた、ダイヤモンド砥粒を混入した多孔質ＰＴＦＥからなる砥石断面の電子顕微鏡写真（倍率２０００倍）である。図中、ＦはＰＴＦＥを、Ｄはダイヤモンド粒をそれぞれ示す。
【図３】図３は、単粒弾性特性を示すグラフである。
【図４】図４は、鏡面加工実験結果を示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラッピングおよびポリシングなどの研磨加工に使用するフッ素樹脂ボンド研磨用砥石およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の電子関係部品や金型関連部品では鏡面加工が要求される上に、加工物に端面ダレなどが無い高形状精度も要求されている。このような精密加工は従来用いられている低弾性ポリシングパッドや軸付き砥石および研磨用テープでは実現困難であった。また、研削盤による鏡面加工ではメタルボンド砥石、ビトリファイド砥石、レジンボンド砥石などで極微細砥粒を使用しているため、高精度な機構をもつ機械が必要となる。
【０００３】
一般に生産ラインでの鏡面加工は、遊離砥粒方式と固定砥粒方式に２分類できる。遊離砥粒方式では、液体を用いるため大量のスラリー廃液が生じ、環境上の問題があった。他方、固定砥粒方式では、砥石と加工物の間に砥粒欠落片や研磨後の粉塵及び塵埃が挟まれて、スクラッチ（線状の深い傷）が発生しやすい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような点から、鏡面加工においてスクラッチが発生せず、加工物に端面ダレが起きず、高能率で研磨加工が可能であり、従来のポリシングマシンや研削盤などの鏡面加工機がそのまま使用でき、環境に優しい固定砥粒方式で使用できる中弾性の砥石が望まれている。
【０００５】
本発明は、このような要望に合致したフッ素樹脂ボンド研磨用砥石を製造する方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フッ素樹脂粉末から作製した顆粒と砥粒を混合し、得られた混合物を加圧成形し、得られた成形物を焼成することを特徴とする多孔質フッ素樹脂ボンド鏡面研磨用砥石の製造方法である。
【０００７】
本発明方法により製造される研磨用砥石は、多孔質のフッ素樹脂中に砥粒が混入されていることを特徴とするフッ素樹脂ボンド研磨用砥石である。
【０００８】
本発明方法に用いられる砥粒としては、ダイヤモンド粒、酸化セリウム粒、酸化珪素粒等が好ましい。
【０００９】
本発明方法に用いられるフッ素樹脂としてはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が好ましいが、それ以外のフッ素樹脂も使用できる。
【００１０】
本発明による研磨用砥石を製造するには、粉末状ＰＴＦＥ（２５〜３０μｍ）を顆粒状（７０〜７００μｍ）にし、得られた顆粒に砥粒（０．３〜３０μｍ）を冷間にて混ぜ合わせる。ＰＴＦＥ顆粒と砥粒の混合比は、重量で、８：２前後が好ましいが、この値は限定的なものではない。砥粒の混合比が大き過ぎると、ＰＴＦＥ顆粒と砥粒の密着性が低下する。その後、混合物を好ましくは２０ＭＰａ以上の圧力で砥石の形、例えばドーナツ型に加圧成形し、成形物を高温炉にて好ましくは３６０〜３８０℃で約１８時間焼成する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
【００１２】
粉末状ＰＴＦＥ（約２８μｍ）を顆粒状（約４００μｍ）にし、得られた顆粒にダイヤモンド粒（約２５μｍ）を冷間にて混ぜ合わせた。ＰＴＦＥ顆粒と砥粒の混合比は、重量で、約８：２とした。その後、混合物を３５ＭＰａの圧力で砥石の形に加圧成形し、成形物を高温炉にて３７０℃で約１８時間焼成した。
【００１３】
こうして得られた、ダイヤモンド砥粒混入の多孔質ＰＴＦＥの砥石の電子顕微鏡写真（倍率５００倍および２０００倍）を図１および図２にそれぞれ示す。
【００１４】
図１および図２の電子顕微鏡写真から分かるように、砥石の内部および表面には多数の空孔部がある。
【００１５】
図３は加工面接触部での砥石の単粒弾性特性を表したものである。砥石表面上をマイクロビッカース型圧子でＸ−Ｙ方向にピッチ３ｍｍで６点測定した。高弾性点が高密度近傍であり、低弾性点は空孔部近傍と想定される。この図で変位とは、砥石が砥粒をかみ込んだ場合の砥粒の粒径に相当する。高弾性係数は約１３．７ｍＮ／μｍであり、例えば、１０μｍ径の砥粒が脱落し、再び研削面にかみ込んでも単粒当り約０．１３７Ｎの荷重である。この程度の荷重では通常の電子機器用素材ではスクラッチが発生するおそれはない。
【００１６】
鏡面加工実験
実施例で得られた、ダイヤモンド砥粒を混入した多孔質ＰＴＦＥからなる砥石を用いて、ダイヤモンド砥粒を混入した多孔質ＰＴＦＥの砥石で電子部品の表面を研磨した。
【００１７】
実験１
砥石仕様：外径４３ｍｍ、内径２９ｍｍ、厚み７ｍｍのドーナツ状砥石。粒径：８〜１６μｍ
研磨条件：回転数＝４５０ｒｐｍ、送り＝５０ｍｍ／ｍｉｎ
実験結果を図３に示す。その結果、ＰＶ（波形の上下の差）＝２６．６ｎｍ、Ｒａ（表面粗さ）＝３．８ｎｍとなり、これまでの砥石と比較して大きな粒径でもスクラッチフリーの超鏡面を実現できる。
【００１８】
本発明による砥石は、固定砥粒方式のみならず、固定砥粒方式と遊離砥粒方式の組み合わせにも使用できる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明では、多孔質のフッ素樹脂を砥石のベースとしているので、鏡面加工においてスクラッチが発生せず、加工物に端面ダレが起きず、高能率で研磨加工が可能であり、従来のポリシングマシンや研削盤などの鏡面加工機がそのまま使用でき、環境に優しい固定砥粒方式で使用できる。
【００２０】
砥粒としては、ダイヤモンド、酸化セリウム（ＳｅＯ２ ）、酸化珪素（ＳｉＯ２ ）などのあらゆる砥粒が適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施例で得られた、ダイヤモンド砥粒を混入した多孔質ＰＴＦＥからなる砥石断面の電子顕微鏡写真（倍率５００倍）である。図中、ＦはＰＴＦＥを、Ｄはダイヤモンド粒をそれぞれ示す。
【図２】図２は、実施例で得られた、ダイヤモンド砥粒を混入した多孔質ＰＴＦＥからなる砥石断面の電子顕微鏡写真（倍率２０００倍）である。図中、ＦはＰＴＦＥを、Ｄはダイヤモンド粒をそれぞれ示す。
【図３】図３は、単粒弾性特性を示すグラフである。
【図４】図４は、鏡面加工実験結果を示すグラフである。
Claims (4)
- フッ素樹脂粉末から作製した顆粒と砥粒を混合し、得られた混合物を加圧成形し、得られた成形物を焼成することを特徴とする多孔質フッ素樹脂ボンド鏡面研磨用砥石の製造方法。
- フッ素樹脂がPTFE粉末（２５〜３０μｍ）、顆粒が（７０〜７００μｍ）である請求項１記載のフッ素樹脂ボンド鏡面研磨用砥石の製造方法。
- 砥粒がダイヤモンド粒、酸化セリウム粒および/または酸化珪素である請求項１または２に記載のフッ素樹脂ボンド鏡面研磨用砥石の製造方法。
- 請求項１から３のいずれかに記載の製造方法で製造されかつ内部および表面に多数の空孔部を有するフッ素樹脂ボンド鏡面研磨用砥石。
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001244352A JP4875810B2 (ja) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | フッ素樹脂ボンド研磨用砥石および製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003053669A JP2003053669A (ja) | 2003-02-26 |
| JP4875810B2 true JP4875810B2 (ja) | 2012-02-15 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP3350459B2 (ja) * | 1998-10-28 | 2002-11-25 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 複合砥石の製造方法 |
| JP2001156030A (ja) * | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Mitsubishi Materials Silicon Corp | 半導体ウェーハ用研磨ローラおよびこれを用いた半導体ウェーハの研磨方法 |
| JP4554799B2 (ja) * | 2000-11-08 | 2010-09-29 | 聰 井上 | フッ素樹脂をベースとした研磨工具 |
-
2001
- 2001-08-10 JP JP2001244352A patent/JP4875810B2/ja not_active Expired - Fee Related
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