JP6899404B2

JP6899404B2 - 超砥粒ホイール

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Description

本発明は、超砥粒ホイールに関する。

超砥粒ホイールの構成を開示した先行文献として、実開昭５６−９４２６７号公報(特許文献１)、特開２００２−３３１４５９号公報(特許文献２)および特開２００６−２０５３１４号公報(特許文献３)がある。

実開昭５６−９４２６７号公報特開２００２−３３１４５９号公報特開２００６−２０５３１４号公報

超砥粒ホイールには、良好な切れ味が長時間維持されることが求められる。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、良好な切れ味を長時間維持することができる、超砥粒ホイールを提供することを目的とする。

本発明に基づく超砥粒ホイールは、環状の台金と、円柱状の複数の超砥粒層とを備える。複数の超砥粒層の各々は、台金の表面上において互いに間隔をあけて配置されている。複数の超砥粒層のうちの少なくとも一部の超砥粒層は、台金の回転中心に対して回転対称に並ぶ複数の曲線上において、台金の内周側から外周側に行くにしたがって台金の回転方向の上流側に位置するように配列されている。超砥粒層における超砥粒のコンセントレーションは、１以上１２以下である。

本発明によれば、超砥粒ホイールにおいて良好な切れ味を長時間維持することができる。

本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイールの正面図である。図１の超砥粒ホイールを矢印ＩＩ方向から見た側面図である。図２の超砥粒ホイールを矢印ＩＩＩ方向から見た背面図である。本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイールを正面側から見た斜視図である。図１の超砥粒ホイールをＶ−Ｖ線矢印方向から見た断面図である。本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイールによりウエハを研削加工している状態を示す模式図である。本発明の実施形態２に係る超砥粒ホイールの正面図である。本発明の実施形態３に係る超砥粒ホイールの正面図である。本発明の実施形態４に係る超砥粒ホイールの正面図である。本発明の実施形態５に係る超砥粒ホイールの正面図である。本発明の実施形態６に係る超砥粒ホイールの正面図である。本発明の実施形態７に係る超砥粒ホイールの正面図である。本発明の実施形態８に係る超砥粒ホイールの正面図である。本発明の実施形態９に係る超砥粒ホイールの正面図である。本発明の実施形態１０に係る超砥粒ホイールの正面図である。本発明の実施形態１１に係る超砥粒ホイールの正面図である。本発明の実施形態１２に係る超砥粒ホイールの正面図である。

[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

本発明の一態様に係る超砥粒ホイールは、環状の台金と、円柱状の複数の超砥粒層とを備える。複数の超砥粒層の各々は、台金の表面上において互いに間隔をあけて配置されている。複数の超砥粒層のうちの少なくとも一部の超砥粒層は、台金の回転中心に対して回転対称に並ぶ複数の曲線上において、台金の内周側から外周側に行くにしたがって台金の回転方向の上流側に位置するように配列されている。超砥粒層における超砥粒のコンセントレーションは、１以上１２以下である。

本発明の一態様に係る超砥粒ホイールにおいては、複数の超砥粒層のうちの少なくとも一部の超砥粒層が、台金の回転中心に対して回転対称に並ぶ複数の曲線上において、台金の内周側から外周側に行くにしたがって台金の回転方向の上流側に位置するように配列されているため、切り屑の排出性を確保して切れ味を良好に維持することができる。また、超砥粒層における超砥粒のコンセントレーションが１以上１２以下であるため、良好な切れ味を長時間維持することができる。超砥粒層における超砥粒のコンセントレーションが１未満である場合、超砥粒層における超砥粒の量が不足して、超砥粒が早期に摩耗して切れ味が悪化する。超砥粒層における超砥粒のコンセントレーションが１２を超える場合、超砥粒層において目づまりが発生しやすくなって、切れ味が悪化する。

好ましくは、複数の超砥粒層のうち台金の回転中心から最も離れて位置する超砥粒層の外周側端縁と接する上記回転中心を中心とした外周円と、複数の超砥粒層のうち台金の回転中心から最も近くに位置する超砥粒層の内周側端縁と接する上記回転中心を中心とした内周円と、に挟まれた環状領域の面積に対する、複数の超砥粒層の各々の作用面の合計面積の割合である占有面積率は、１０％以上３２％以下である。これにより、良好な切れ味を長時間維持することができる。上記占有面積率が１０％未満である場合、超砥粒層が早期に摩耗して切れ味が悪化する。上記占有面積率が３２％を超える場合、超砥粒層の食いつき性が悪化して切れ味が悪化する。

好ましくは、複数の超砥粒層の各々は、台金の表面上において同心円上に配置されている。これにより、超砥粒層が局所的に摩耗することを抑制して、良好な切れ味を長時間維持することができる。

好ましくは、超砥粒ホイールは、シリコン、サファイア、ガラス、セラミックス、石英、ＳｉＣおよび化合物半導体からなる群より選ばれた少なくとも一種を含むウエハの研削加工に用いられる。上記の硬質材料の平面研削加工において、良好な切れ味を長時間維持することができる。

(実施形態１)
以下、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイールについて図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

図１は、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイールの正面図である。図２は、図１の超砥粒ホイールを矢印ＩＩ方向から見た側面図である。図３は、図２の超砥粒ホイールを矢印ＩＩＩ方向から見た背面図である。図４は、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイールを正面側から見た斜視図である。図５は、図１の超砥粒ホイールをＶ−Ｖ線矢印方向から見た断面図である。

本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイール１００は、シリコン、サファイア、ガラス、セラミックス、石英、ＳｉＣおよび化合物半導体からなる群より選ばれた少なくとも一種を含むウエハの研削加工に用いられる。

図１から図５に示すように、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイール１００は、環状の台金１１０と、円柱状の複数の超砥粒層１２０とを備える。台金１１０は、回転中心Ａを中心とした円環状の外形を有している。台金１１０の外径は、たとえば、２５５ｍｍである。台金１１０の中心部には、超砥粒ホイール１００を研削盤などの機械に取り付けるための円形の孔１１２が設けられている。孔１１２の直径は、たとえば、９０ｍｍである。

台金１１０は、外周側に位置する厚肉部１１１と、中心側に位置する薄肉部１１４と、厚肉部１１１と薄肉部１１４との間に位置する接続部１１３と、を含む。厚肉部１１１の厚さは、たとえば、３５ｍｍである。厚肉部１１１の背面側の外周側の角部には、たとえば、厚さ方向に１０ｍｍの範囲に亘って延在して外周面に対して３０°の角度をなす面取り部１１５が設けられている。

薄肉部１１４の厚さは、たとえば、２０ｍｍである。薄肉部１１４の直径は、たとえば、１５０ｍｍである。接続部１１３の厚さは、中心側から外周側に行くにしたがって厚くなっている。接続部１１３の正面側には、傾斜面が設けられている。接続部１１３の直径は、たとえば、１８０ｍｍである。

なお、台金１１０の形状は、上記に限られず、表面上に複数の超砥粒層１２０を配置可能な環状の形状であればよい。台金１１０は、たとえば、アルミニウム合金で構成されている。

超砥粒層１２０においては、超砥粒であるダイヤモンド砥粒が結合材であるメタルボンドによって結合されている。なお、超砥粒は、ダイヤモンド砥粒に限られず、ＣＢＮ砥粒であってもよい。結合材は、メタルボンドに限られず、ビトリファイドボンドまたはレジンボンドなどであってもよい。超砥粒層１２０は、接着剤によって台金１１０に接着されている。

超砥粒の平均粒径は、１０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上４００μｍ以下であることがより好ましい。超砥粒の平均粒径が１０μｍ未満である場合、超砥粒が細かすぎて超砥粒ホイール１００の研削能力が低くなりすぎるおそれがある。超砥粒の平均粒径が５００μｍを超えている場合、超砥粒が目つぶれを起こして超砥粒ホイールの研削能力が早期に低下するおそれがある。本実施形態においては、ダイヤモンド砥粒の平均粒径は、６０μｍである。

超砥粒層１２０の横断面形状は、真円に限られず、楕円または長円などの略円形であってもよい。超砥粒層１２０の横断面の直径は、４ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、好ましくは、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。超砥粒層１２０の横断面の直径が４ｍｍ未満である場合、超砥粒層１２０の個数が多くなり、超砥粒ホイール１００の製造コストが増加するおそれがある。超砥粒層１２０の横断面の直径が２０ｍｍを超えた場合、超砥粒層１２０の１個あたりの作用面積が大きくなりすぎて切り屑の排出性が低下するおそれがある。また、超砥粒層１２０の高さは、超砥粒層１２０の横断面の直径の３倍以下であり、好ましくは、超砥粒層１２０の横断面の直径の２倍以下である。超砥粒層１２０の高さが横断面の直径の３倍を超えた場合、超砥粒ホイール１００を用いた研削加工中に超砥粒層１２０が折損するおそれがある。本実施形態においては、超砥粒層１２０は、横断面の直径が８ｍｍ、高さが１２ｍｍである。なお、ダイヤモンド砥粒の平均粒径および超砥粒層１２０の寸法の各々は、上記に限られない。超砥粒の平均粒径は、たとえば、株式会社島津製作所製のレーザー回折式粒度分布測定装置のＳＡＬＤシリーズを用いて測定することが可能である。

超砥粒層１２０における超砥粒のコンセントレーションは、１以上１２以下である。なお、コンセントレーションとは、「ＪＩＳＢ４１３１ダイヤモンド工具／ＣＢＮ工具−ダイヤモンド又はＣＢＮホイール」に規定されており、超砥粒層１２０の超砥粒の体積含有量を表す値であり、体積百分率で２５％を１００として示される。

超砥粒層１２０における超砥粒のコンセントレーションの測定方法は、下記の通りである。まず、超砥粒層１２０からその一部を切り出し、平面研削盤などを用いて、１辺の長さが３ｍｍ以上５ｍｍ以下の立方体形状、または、同程度の体積の直方体形状の試料を作製する。次に、硝酸または王水などの酸を用いて試料に含まれるメタルボンドを溶解させて、超砥粒を取り出す。取り出された超砥粒の重量を超砥粒の比重で除することにより超砥粒の体積を算出する。測定された超砥粒の体積を試料の体積で除することにより、立方体形状または直方体形状の試料に含まれていた超砥粒の体積割合を算出する。３個の試料における超砥粒の体積割合の平均値を超砥粒層１２０における超砥粒のコンセントレーションとする。

図１および図４に示すように、超砥粒層１２０は、台金１１０の表面上において互いに間隔をあけて配置されている。複数の超砥粒層１２０の各々は、台金１１０の表面上において同心円上に配置されている。具体的には、複数の超砥粒層１２０は、回転中心Ａを中心とする、第１円Ｃ１、第２円Ｃ２、第３円Ｃ３および第４円Ｃ４の円周上に配置されている。本実施形態においては、４つの同心円上に超砥粒層１２０が配置されているが、超砥粒層１２０が配置される同心円の数は、４つに限られず、複数であればよい。

第１円Ｃ１の直径は、たとえば、２０２ｍｍであり、第２円Ｃ２の直径は、たとえば、２１６ｍｍであり、第３円Ｃ３の直径は、たとえば、２３０ｍｍであり、第４円Ｃ４の直径は、たとえば、２４４ｍｍである。

図１に示すように、複数の超砥粒層１２０の各々は、台金１１０の回転中心Ａに対して回転対称に並ぶ複数の曲線Ｌ１上において、台金１１０の内周側から外周側に行くにしたがって台金１１０の回転方向１の上流側に位置するように配列されている。

本実施形態においては、９２個の超砥粒層１２０が、２３本の曲線Ｌ１上に配置されている。すなわち、１本の曲線Ｌ１上に４個の超砥粒層１２０が配置されている。本実施形態においては、すべての超砥粒層１２０が、曲線Ｌ１上に配置されているが、曲線Ｌ１上に位置しない超砥粒層１２０が設けられていてもよく、少なくとも一部の超砥粒層１２０が曲線Ｌ１上に配置されていればよい。

曲線Ｌ１上に位置して互いに隣接している超砥粒層１２０同士の間の距離は、第１円Ｃ１、第２円Ｃ２、第３円Ｃ３および第４円Ｃ４の各々の円周上において互いに隣接している超砥粒層１２０同士の間の距離より短い。よって、台金１１０の内周側から外周側に向かいつつ台金１１０の回転方向１の上流側に向かって、最短間隔で隣接している超砥粒層１２０を結ぶことにより、曲線Ｌ１を規定することができる。

２３本の曲線Ｌ１の各々は、円弧状である。曲線Ｌ１の曲率半径は、第１円Ｃ１、第２円Ｃ２、第３円Ｃ３および第４円Ｃ４の各々の半径より大きい。なお、曲線Ｌ１は、円弧状に限られず、たとえば、円錐曲線の一部であってもよい。

図１に示すように、複数の超砥粒層１２０のうち台金１１０の回転中心Ａから最も離れて位置する超砥粒層１２０の外周側端縁と接する回転中心Ａを中心とした外周円Ｃａと、複数の超砥粒層１２０のうち台金１１０の回転中心Ａから最も近くに位置する超砥粒層１２０の内周側端縁と接する回転中心Ａを中心とした内周円Ｃｂとに挟まれた環状領域Ｒの面積に対する、複数の超砥粒層１２０の各々の作用面の合計面積の割合である占有面積率は、１０％以上３２％以下である。

なお、複数の超砥粒層１２０の各々の作用面は、台金１１０の回転中心Ａに略垂直な面であり、超砥粒層１２０における台金１１０側とは反対側の端面である。

本実施形態においては、環状領域Ｒの面積は２０３１６．７ｍｍ²であり、９２個の超砥粒層１２０の各々の作用面の合計面積は４６２４．４ｍｍ²であり、占有面積率は、２２．８％である。

図６は、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイールによりウエハを研削加工している状態を示す模式図である。図６に示すように、テーブル２０上にウエハ１０を固定した状態で、縦型ロータリーテーブル方式の平面研削盤に取り付けられた超砥粒ホイール１００が回転方向１に回転させられることにより、ウエハ１０が平面研削される。

(実施形態２)
以下、本発明の実施形態２に係る超砥粒ホイールについて図を参照して説明する。本発明の実施形態２に係る超砥粒ホイールは、超砥粒層の配置のみ、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイール１００と異なるため、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイール１００と同様である構成については説明を繰り返さない。

図７は、本発明の実施形態２に係る超砥粒ホイールの正面図である。図７に示すように、本発明の実施形態２に係る超砥粒ホイール２００においては、複数の超砥粒層１２０の各々は、台金１１０の回転中心Ａに対して回転対称に並ぶ複数の曲線Ｌ２上において、台金１１０の内周側から外周側に行くにしたがって台金１１０の回転方向１の上流側に位置するように配列されている。

本実施形態においては、９２個の超砥粒層１２０が、２３本の曲線Ｌ２上に配置されている。すなわち、１本の曲線Ｌ２上に４個の超砥粒層１２０が配置されている。２３本の曲線Ｌ２の各々は、円弧状である。曲線Ｌ２の曲率半径は、実施形態１の曲線Ｌ１の曲率半径より大きい。曲線Ｌ２上において互いに隣接している超砥粒層１２０同士の間隔は、実施形態１の曲線Ｌ１上において互いに隣接している超砥粒層１２０同士の間隔より狭い。これにより、切り屑の排出性を向上して、超砥粒ホイール２００の切れ味を良好に維持することができる。

(実施形態３)
以下、本発明の実施形態３に係る超砥粒ホイールについて図を参照して説明する。本発明の実施形態３に係る超砥粒ホイールは、超砥粒層の数量および配置のみ、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイール１００と異なるため、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイール１００と同様である構成については説明を繰り返さない。

図８は、本発明の実施形態３に係る超砥粒ホイールの正面図である。図８に示すように、本発明の実施形態３に係る超砥粒ホイール３００においては、２８個の超砥粒層１２０が、７本の曲線Ｌ３上に配置されている。すなわち、１本の曲線Ｌ３上に４個の超砥粒層１２０が配置されている。

本実施形態においては、環状領域Ｒの面積は２０３１６．７ｍｍ²であり、２８個の超砥粒層１２０の各々の作用面の合計面積は１４０７．４ｍｍ²であり、占有面積率は、６．９％である。

(実施形態４)
以下、本発明の実施形態４に係る超砥粒ホイールについて図を参照して説明する。本発明の実施形態４に係る超砥粒ホイールは、超砥粒層の数量および配置のみ、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイール１００と異なるため、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイール１００と同様である構成については説明を繰り返さない。

図９は、本発明の実施形態４に係る超砥粒ホイールの正面図である。図９に示すように、本発明の実施形態４に係る超砥粒ホイール４００においては、４０個の超砥粒層１２０が、１０本の曲線Ｌ４上に配置されている。すなわち、１本の曲線Ｌ４上に４個の超砥粒層１２０が配置されている。

本実施形態においては、環状領域Ｒの面積は２０３１６．７ｍｍ²であり、４０個の超砥粒層１２０の各々の作用面の合計面積は２０１０．６ｍｍ²であり、占有面積率は、９．９％である。

(実施形態５)
以下、本発明の実施形態５に係る超砥粒ホイールについて図を参照して説明する。本発明の実施形態５に係る超砥粒ホイールは、超砥粒層の数量および配置のみ、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイール１００と異なるため、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイール１００と同様である構成については説明を繰り返さない。

図１０は、本発明の実施形態５に係る超砥粒ホイールの正面図である。図１０に示すように、本発明の実施形態５に係る超砥粒ホイール５００においては、４８個の超砥粒層１２０が、１２本の曲線Ｌ５上に配置されている。すなわち、１本の曲線Ｌ５上に４個の超砥粒層１２０が配置されている。

本実施形態においては、環状領域Ｒの面積は２０３１６．７ｍｍ²であり、４８個の超砥粒層１２０の各々の作用面の合計面積は２４１２．７ｍｍ²であり、占有面積率は、１１．９％である。

(実施形態６)
以下、本発明の実施形態６に係る超砥粒ホイールについて図を参照して説明する。本発明の実施形態６に係る超砥粒ホイールは、超砥粒層の数量および配置のみ、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイール１００と異なるため、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイール１００と同様である構成については説明を繰り返さない。

図１１は、本発明の実施形態６に係る超砥粒ホイールの正面図である。図１１に示すように、本発明の実施形態６に係る超砥粒ホイール６００においては、５６個の超砥粒層１２０が、１４本の曲線Ｌ６上に配置されている。すなわち、１本の曲線Ｌ６上に４個の超砥粒層１２０が配置されている。

本実施形態においては、環状領域Ｒの面積は２０３１６．７ｍｍ²であり、５６個の超砥粒層１２０の各々の作用面の合計面積は２８１４．９ｍｍ²であり、占有面積率は、１３．９％である。

(実施形態７)
以下、本発明の実施形態７に係る超砥粒ホイールについて図を参照して説明する。本発明の実施形態７に係る超砥粒ホイールは、超砥粒層の数量および配置のみ、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイール１００と異なるため、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイール１００と同様である構成については説明を繰り返さない。

図１２は、本発明の実施形態７に係る超砥粒ホイールの正面図である。図１２に示すように、本発明の実施形態７に係る超砥粒ホイール７００においては、８０個の超砥粒層１２０が、２０本の曲線Ｌ７上に配置されている。すなわち、１本の曲線Ｌ７上に４個の超砥粒層１２０が配置されている。

本実施形態においては、環状領域Ｒの面積は２０３１６．７ｍｍ²であり、８０個の超砥粒層１２０の各々の作用面の合計面積は４０２１．２ｍｍ²であり、占有面積率は、１９．８％である。

(実施形態８)
以下、本発明の実施形態８に係る超砥粒ホイールについて図を参照して説明する。本発明の実施形態８に係る超砥粒ホイールは、超砥粒層の外形寸法、数量および配置のみ、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイール１００と異なるため、本発明の実施形態１に係る超砥粒ホイール１００と同様である構成については説明を繰り返さない。

図１３は、本発明の実施形態８に係る超砥粒ホイールの正面図である。図１３に示すように、本発明の実施形態８に係る超砥粒ホイール８００においては、超砥粒層８２０は、直径が１０ｍｍ、高さが１２ｍｍである。８０個の超砥粒層８２０が、２０本の曲線Ｌ８上に配置されている。すなわち、１本の曲線Ｌ８上に４個の超砥粒層８２０が配置されている。

本実施形態においては、環状領域Ｒの面積は２１７１７．８ｍｍ²であり、８０個の超砥粒層１２０の各々の作用面の合計面積は６２８３．２ｍｍ²であり、占有面積率は、２８．９％である。

(実施形態９)
以下、本発明の実施形態９に係る超砥粒ホイールについて図を参照して説明する。本発明の実施形態９に係る超砥粒ホイールは、超砥粒層の配置のみ、本発明の実施形態８に係る超砥粒ホイール８００と異なるため、本発明の実施形態８に係る超砥粒ホイール８００と同様である構成については説明を繰り返さない。

図１４は、本発明の実施形態９に係る超砥粒ホイールの正面図である。図１４に示すように、本発明の実施形態９に係る超砥粒ホイール９００においては、８０個の超砥粒層８２０が、２０本の曲線Ｌ９上に配置されている。すなわち、１本の曲線Ｌ９上に４個の超砥粒層８２０が配置されている。２０本の曲線Ｌ９の各々は、円弧状である。曲線Ｌ９の曲率半径は、実施形態８の曲線Ｌ８の曲率半径より大きい。曲線Ｌ９上において互いに隣接している超砥粒層８２０同士の間隔は、実施形態８の曲線Ｌ８上において互いに隣接している超砥粒層８２０同士の間隔より狭い。これにより、切り屑の排出性を向上して、超砥粒ホイール９００の切れ味を良好に維持することができる。

(実施形態１０)
以下、本発明の実施形態１０に係る超砥粒ホイールについて図を参照して説明する。本発明の実施形態１０に係る超砥粒ホイールは、超砥粒層の配置のみ、本発明の実施形態９に係る超砥粒ホイール９００と異なるため、本発明の実施形態９に係る超砥粒ホイール９００と同様である構成については説明を繰り返さない。

図１５は、本発明の実施形態１０に係る超砥粒ホイールの正面図である。図１５に示すように、本発明の実施形態１０に係る超砥粒ホイール１０００においては、８０個の超砥粒層８２０が、２０本の曲線Ｌ１０上に配置されている。すなわち、１本の曲線Ｌ１０上に４個の超砥粒層８２０が配置されている。２０本の曲線Ｌ１０の各々は、円弧状である。曲線Ｌ１０の曲率半径は、実施形態９の曲線Ｌ９の曲率半径より大きい。曲線Ｌ１０上において互いに隣接している超砥粒層８２０同士の間隔は、実施形態９の曲線Ｌ９上において互いに隣接している超砥粒層８２０同士の間隔より狭い。

(実施形態１１)
以下、本発明の実施形態１１に係る超砥粒ホイールについて図を参照して説明する。本発明の実施形態１１に係る超砥粒ホイールは、超砥粒層の数量および配置のみ、本発明の実施形態１０に係る超砥粒ホイール１０００と異なるため、本発明の実施形態１０に係る超砥粒ホイール１０００と同様である構成については説明を繰り返さない。

図１６は、本発明の実施形態１１に係る超砥粒ホイールの正面図である。図１６に示すように、本発明の実施形態１１に係る超砥粒ホイール１１００においては、８０個の超砥粒層８２０が、２０本の曲線Ｌ１１上に配置されている。すなわち、１本の曲線Ｌ１１上に４個の超砥粒層８２０が配置されている。さらに、１０個の超砥粒層８２０が、第４円Ｃ４上において、台金１１０の周方向に互いに隣接する曲線１１同士の間の隙間の１つおきに配置されている。すなわち、合計９０個の超砥粒層８２０が環状領域Ｒ内に配置されている。

本実施形態においては、環状領域Ｒの面積は２１７１７．８ｍｍ²であり、９０個の超砥粒層１２０の各々の作用面の合計面積は７０６８．６ｍｍ²であり、占有面積率は、３２．５％である。

(実施形態１２)
以下、本発明の実施形態１２に係る超砥粒ホイールについて図を参照して説明する。本発明の実施形態１２に係る超砥粒ホイールは、超砥粒層の数量および配置のみ、本発明の実施形態１１に係る超砥粒ホイール１１００と異なるため、本発明の実施形態１１に係る超砥粒ホイール１１００と同様である構成については説明を繰り返さない。

図１７は、本発明の実施形態１２に係る超砥粒ホイールの正面図である。図１７に示すように、本発明の実施形態１２に係る超砥粒ホイール１２００においては、８０個の超砥粒層８２０が、２０本の曲線Ｌ１２上に配置されている。すなわち、１本の曲線Ｌ１２上に４個の超砥粒層８２０が配置されている。さらに、２０個の超砥粒層８２０が、第４円Ｃ４上において、台金１１０の周方向に互いに隣接する曲線１１同士の間の各隙間に配置されている。すなわち、合計１００個の超砥粒層８２０が環状領域Ｒ内に配置されている。

本実施形態においては、環状領域Ｒの面積は２１７１７．８ｍｍ²であり、１００個の超砥粒層１２０の各々の作用面の合計面積は７８５４．０ｍｍ²であり、占有面積率は、３６．２％である。

(実験例１)
ここで、本発明の実施形態１の形状を有する超砥粒ホイールにおいて、超砥粒層における超砥粒のコンセントレーションによる超砥粒ホイールの切れ味の差異を検証した実験例１について説明する。

(試料番号１〜８)
超砥粒層１２０における超砥粒のコンセントレーションが、試料番号１は０．５、試料番号２は１、試料番号３は２、試料番号４は３、試料番号５は５、試料番号６は１０、試料番号７は１２、試料番号８は１５、となるように、試料番号１〜８の超砥粒ホイールを作製した。各試料のダイヤモンド砥粒の平均粒径は、６０μｍである。

試料番号１〜８の超砥粒ホイールの各々を回転テーブル方式の平面研削盤に取り付け、回転テーブル上に固定した外径が１００ｍｍの３枚のサファイアウエハを研削加工した。平面研削盤の主軸の回転数は９００ｒｐｍとし、超砥粒ホイールの送り速度を５０μｍ／分とし、水溶性研削液を供給しつつ研削加工した。

超砥粒ホイールの切れ味は、研削抵抗に対応する平面研削盤の主軸モータの負荷電流値によって評価した。主軸モータの負荷電流値は、研削加工中における主軸モータの平均電流値から、研削加工していない空転中の主軸モータの電流値を減算した値である。試料番号５の負荷電流値を基準値とし、負荷電流値が基準値の０．８倍を超え１．２倍以下の試料を評価Ａとし、基準値の１．２倍を超え１．５倍以下の試料を評価Ｂとし、基準値の０．８倍未満または基準値の１．５倍を超える試料を評価Ｃとした。

試料番号１〜８の超砥粒ホイールの諸条件および評価結果は、下記の表１に示す通りである。

表１に示すように、超砥粒のコンセントレーションが１以上１２以下の範囲内においては、切れ味がＢ以上であり、良好な切れ味を長時間維持することができた。超砥粒のコンセントレーションが２以上１０以下の範囲内においては、切れ味がＡであり、優れた切れ味を長時間維持することができた。超砥粒のコンセントレーションが１未満の範囲においては、超砥粒層における超砥粒の量が不足して、超砥粒が早期に摩耗して切れ味が悪化した。超砥粒のコンセントレーションが１２を超える範囲においては、超砥粒層において目づまりが発生して、切れ味が悪化した。

(実験例２)
次に、本発明の実施形態８の形状を有する超砥粒ホイールにおいて、超砥粒層における超砥粒のコンセントレーションによる超砥粒ホイールの切れ味の差異を検証した実験例２について説明する。

(試料番号９〜１６)
超砥粒層８２０における超砥粒のコンセントレーションが、試料番号９は０．５、試料番号１０は１、試料番号１１は２、試料番号１２は３、試料番号１３は５、試料番号１４は１０、試料番号１５は１２、試料番号１６は１５、となるように、試料番号９〜１６の超砥粒ホイールを作製した。各試料のダイヤモンド砥粒の平均粒径は、５０μｍである。

試料番号９〜１６の超砥粒ホイールの各々を回転テーブル方式の平面研削盤に取り付け、回転テーブル上に固定した外径が１００ｍｍの３枚のサファイアウエハを研削加工した。平面研削盤の主軸の回転数は８００ｒｐｍとし、超砥粒ホイールの送り速度を４５μｍ／分とし、水溶性研削液を供給しつつ研削加工した。

超砥粒ホイールの切れ味は、研削抵抗に対応する平面研削盤の主軸モータの負荷電流値によって評価した。主軸モータの負荷電流値は、研削加工中における主軸モータの平均電流値から、研削加工していない空転中の主軸モータの電流値を減算した値である。試料番号１３の負荷電流値を基準値とし、負荷電流値が基準値の０．８倍を超え１．２倍以下の試料を評価Ａとし、基準値の１．２倍を超え１．５倍以下の試料を評価Ｂとし、基準値の０．８倍未満または基準値の１．５倍を超える試料を評価Ｃとした。

試料番号９〜１６の超砥粒ホイールの諸条件および評価結果は、下記の表２に示す通りである。

表２に示すように、超砥粒のコンセントレーションが１以上１２以下の範囲内においては、切れ味がＢ以上であり、良好な切れ味を長時間維持することができた。超砥粒のコンセントレーションが２以上１０以下の範囲内においては、切れ味がＡであり、優れた切れ味を長時間維持することができた。超砥粒のコンセントレーションが１未満の範囲においては、超砥粒層における超砥粒の量が不足して、超砥粒が早期に摩耗して切れ味が悪化した。超砥粒のコンセントレーションが１２を超える範囲においては、超砥粒層において目づまりが発生して、切れ味が悪化した。

(実験例３)
次に、超砥粒ホイールにおける超砥粒層の作用面の占有面積率による超砥粒ホイールの切れ味の差異を検証した実験例３について説明する。

(試料番号１７〜２４)
超砥粒層における超砥粒のコンセントレーションが５であり、試料番号１７は実施形態３の形状、試料番号１８は実施形態４の形状、試料番号１９は実施形態６の形状、試料番号２０は実施形態７の形状、試料番号２１は実施形態１の形状、試料番号２２は実施形態８の形状、試料番号２３は実施形態１１の形状、試料番号２４は実施形態１２の形状、となるように、試料番号１７〜２４の超砥粒ホイールを作製した。

よって、超砥粒ホイールにおける超砥粒層の作用面の占有面積率は、試料番号１７は６．９％、試料番号１８は９．９％、試料番号１９は１３．９％、試料番号２０は１９．８％、試料番号２１は２２．８％、試料番号２２は２８．９％、試料番号２３は３２．５％、試料番号２４は３６．２％である。各試料のダイヤモンド砥粒の平均粒径は、７０μｍである。

試料番号１７〜２４の超砥粒ホイールの各々を回転テーブル方式の平面研削盤に取り付け、回転テーブル上に固定した外径が１００ｍｍの３枚のサファイアウエハを研削加工した。平面研削盤の主軸の回転数は８００ｒｐｍとし、超砥粒ホイールの送り速度を５５μｍ／分とし、水溶性研削液を供給しつつ研削加工した。

超砥粒ホイールの切れ味は、研削抵抗に対応する平面研削盤の主軸モータの負荷電流値によって評価した。主軸モータの負荷電流値は、研削加工中における主軸モータの平均電流値から、研削加工していない空転中の主軸モータの電流値を減算した値である。試料番号２１の負荷電流値を基準値とし、負荷電流値が基準値の０．８倍を超え１．２倍以下の試料を評価Ａとし、基準値の１．２倍を超え１．５倍以下の試料を評価Ｂとし、基準値の０．８倍未満または基準値の１．５倍を超える試料を評価Ｃとした。

試料番号１７〜２４の超砥粒ホイールの諸条件および評価結果は、下記の表３に示す通りである。

表３に示すように、超砥粒ホイールにおける超砥粒層の作用面の占有面積率が１０％以上３２％以下の範囲内においては、切れ味がＢ以上であり、良好な切れ味を長時間維持することができた。超砥粒ホイールにおける超砥粒層の作用面の占有面積率が１３％以上２８％以下の範囲内においては、切れ味がＡであり、優れた切れ味を長時間維持することができた。超砥粒ホイールにおける超砥粒層の作用面の占有面積率が１０％未満の範囲においては、超砥粒層が早期に摩耗して切れ味が悪化した。超砥粒ホイールにおける超砥粒層の作用面の占有面積率が３２％を超える範囲においては、サファイアウエハへの超砥粒層の食いつき性が悪化して切れ味が悪化した。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１回転方向、１０ウエハ、２０テーブル、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００，１０００，１１００，１２００超砥粒ホイール、１１０台金、１１１厚肉部、１１２孔、１１３接続部、１１４薄肉部、１１５面取り部、１２０，８２０超砥粒層、Ａ回転中心、Ｃ１第１円、Ｃ２第２円、Ｃ３第３円、Ｃ４第４円、Ｃａ外周円、Ｃｂ内周円、Ｒ環状領域。

Claims

環状の台金と、
前記台金の表面上において互いに間隔をあけて配置された円柱状の複数の超砥粒層とを備え、
前記複数の超砥粒層のうちの少なくとも一部の超砥粒層は、前記台金の回転中心に対して回転対称に並ぶ複数の曲線上であって、前記台金の内周側から外周側に行くにしたがって前記台金の回転方向の上流側に位置する前記曲線上に３つ以上配列されており、前記少なくとも一部の前記超砥粒層における超砥粒のコンセントレーションは、１以上１２以下であり、
前記複数の超砥粒層のうち前記台金の前記回転中心から最も離れて位置する超砥粒層の外周側端縁と接する前記回転中心を中心とした外周円と、前記複数の超砥粒層のうち前記台金の前記回転中心から最も近くに位置する超砥粒層の内周側端縁と接する前記回転中心を中心とした内周円と、に挟まれた環状領域の面積に対する、前記複数の超砥粒層の各々の作用面の合計面積の割合である占有面積率は、１０％以上３２％以下である、超砥粒ホイール。
前記複数の超砥粒層の各々は、前記表面上において同心円上に配置されている、請求項１に記載の超砥粒ホイール。
シリコン、サファイア、ガラス、セラミックス、石英、ＳｉＣおよび化合物半導体からなる群より選ばれた少なくとも一種を含むウエハの研削加工に用いられる、請求項１または２に記載の超砥粒ホイール。