JP7736482B2 - Grinding wheels - Google Patents
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Description
本発明は、被加工物の研削に用いられる研削ホイールに関する。 The present invention relates to a grinding wheel used to grind workpieces.
デバイスチップの製造プロセスでは、互いに交差する複数のストリート(分割予定ライン)によって区画された複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハが用いられる。このウェーハをストリートに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。デバイスチップは、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の様々な電子機器に組み込まれる。 The device chip manufacturing process uses a wafer on which devices are formed in multiple areas defined by multiple intersecting streets (planned division lines). By dividing this wafer along the streets, multiple device chips, each equipped with a device, are obtained. The device chips are incorporated into various electronic devices such as mobile phones and personal computers.
近年では、電子機器の小型化に伴い、デバイスチップの薄型化が求められている。そこで、分割前のウェーハを研削装置で研削して薄化する工程が実施されることがある。研削装置は、被加工物を保持する保持面を含むチャックテーブルと、被加工物を研削する研削ユニットとを備えており、研削ユニットには複数の砥石(研削砥石)を含む研削ホイールが装着される(特許文献1参照)。 In recent years, with the miniaturization of electronic devices, there has been a demand for thinner device chips. To address this, a process is sometimes carried out in which wafers before being divided are ground using a grinding device to thin them. The grinding device is equipped with a chuck table that includes a holding surface for holding the workpiece, and a grinding unit that grinds the workpiece. A grinding wheel containing multiple grinding stones (grinding wheels) is attached to the grinding unit (see Patent Document 1).
研削装置を用いてウェーハ等の被加工物を研削する際には、チャックテーブルによって保持された被加工物の中心が砥石の軌跡と重なるように、チャックテーブルと研削ユニットとの位置関係が調節される。そして、チャックテーブルと研削ホイールとをそれぞれ回転させながら、研削ホイールを保持面と垂直な加工送り方向(鉛直方向)に沿って下降させると、砥石の下面が被加工物の上面側に接触して被加工物が研削される。このような研削方式は、インフィード研削と呼ばれる。 When using a grinding device to grind a workpiece such as a wafer, the relative positions of the chuck table and grinding unit are adjusted so that the center of the workpiece held by the chuck table is aligned with the trajectory of the grinding wheel. Then, while the chuck table and grinding wheel are both rotated, the grinding wheel is lowered in the processing feed direction (vertical direction) perpendicular to the holding surface, causing the bottom surface of the grinding wheel to come into contact with the top surface of the workpiece, grinding it. This type of grinding method is called in-feed grinding.
一方、被加工物の研削には、クリープフィード研削と称される研削方式が用いられることもある。クリープフィード研削では、砥石が被加工物の外側に位置付けられ、且つ、砥石の下面が被加工物の上面よりも下方に位置付けられるように、チャックテーブルと研削ユニットとの位置関係が調節される。そして、研削ホイールを回転させつつチャックテーブルを保持面と平行な加工送り方向(水平方向)に沿って移動させる。これにより、被加工物の上面側が砥石によって被加工物の側面から削り取られ、被加工物が薄化される(特許文献2参照)。 On the other hand, a grinding method known as creep feed grinding is sometimes used to grind workpieces. In creep feed grinding, the grinding wheel is positioned outside the workpiece, and the relative positions of the chuck table and grinding unit are adjusted so that the bottom surface of the grinding wheel is positioned below the top surface of the workpiece. Then, while rotating the grinding wheel, the chuck table is moved along the processing feed direction (horizontal direction) parallel to the holding surface. As a result, the top surface of the workpiece is scraped away from the side surface of the workpiece by the grinding wheel, thinning the workpiece (see Patent Document 2).
研削ホイールは、環状の基台に複数の砥石を接着剤で固定することによって製造される。そして、研削ホイールで被加工物を研削する際には、高速で回転する砥石が被加工物に接触し、砥石に大きな負荷(加工負荷)がかかる。このとき、基台と砥石とを接合している接着剤の靭性が低いと、被加工物の研削中に接着剤が加工負荷によって破損し、砥石の固定強度が不十分になることがある。その結果、基台からの砥石の脱落や砥石の破損が生じやすくなる。 Grinding wheels are manufactured by fixing multiple grinding wheels to an annular base with adhesive. When grinding a workpiece with the grinding wheel, the grinding wheels rotate at high speed and come into contact with the workpiece, placing a large load (processing load) on the grinding wheels. If the adhesive bonding the base and grinding wheels together has low toughness, the adhesive may break under the processing load while grinding the workpiece, resulting in insufficient fixing strength for the grinding wheels. As a result, the grinding wheels are more likely to fall off the base or break.
砥石の脱落や破損が生じると、被加工物に加工不良が発生するおそれがある。また、被加工物の研削を中断して研削ホイールを交換する作業が必要になるため、研削装置の稼働効率が低下する上、交換作業に手間とコストがかかる。 If the grinding wheel falls off or breaks, it could result in poor machining of the workpiece. Furthermore, grinding of the workpiece must be interrupted to replace the grinding wheel, which not only reduces the operating efficiency of the grinding equipment but also requires time and effort for the replacement work.
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、砥石の脱落又は破損の発生を抑制することが可能な研削ホイールの提供を目的とする。 The present invention was made in consideration of these problems, and aims to provide a grinding wheel that can prevent the grinding stone from falling off or breaking.
本発明の一態様によれば、環状の基台と、該基台に固定された砥石と、を備える研削ホイールであって、該砥石は、該基台に設けられた溝に接着剤で固定され、該接着剤は、該接着剤の靭性を向上させる補強材を含有し、該接着剤は、エポキシ樹脂を含み、該補強材は、シリコーンゴム粒子であり、該接着剤における該シリコーンゴム粒子の含有率は、2.5wt%以上10wt%以下である研削ホイールが提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a grinding wheel comprising an annular base and a grinding wheel fixed to the base, the grinding wheel being fixed in a groove provided in the base with an adhesive, the adhesive containing a reinforcing material that improves the toughness of the adhesive , the adhesive including an epoxy resin, the reinforcing material being silicone rubber particles, and the content of the silicone rubber particles in the adhesive being 2.5 wt % or more and 10 wt % or less .
なお、好ましくは、該接着剤における該シリコーンゴム粒子の含有率は、5wt%以下である。 Preferably , the content of the silicone rubber particles in the adhesive is 5 wt % or less .
また、好ましくは、該砥石は、先端部が基端部よりも該基台の半径方向外側に位置付けられるように配置される。 Preferably, the grindstone is arranged so that its tip end is positioned radially outward of the base end.
本発明の一態様に係る研削ホイールにおいては、補強材を含有する接着剤によって砥石が基台に固定される。これにより、接着剤の靭性が向上し、研削ホイールで被加工物を研削する際における砥石の脱落又は破損の発生が抑制される。 In a grinding wheel according to one aspect of the present invention, the grinding stone is fixed to the base by an adhesive containing a reinforcing material. This improves the toughness of the adhesive and reduces the likelihood of the grinding stone falling off or breaking when grinding a workpiece with the grinding wheel.
以下、添付図面を参照して本発明の一態様に係る実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る研削ホイールを用いて被加工物を研削することが可能な研削装置の構成例について説明する。図1は、研削装置2を示す斜視図である。なお、図1において、X軸方向(加工送り方向、前後方向、第1水平方向)とY軸方向(左右方向、第2水平方向)とは、互いに垂直な方向である。また、Z軸方向(鉛直方向、上下方向、高さ方向)は、X軸方向及びY軸方向と垂直な方向である。 An embodiment of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. First, an example configuration of a grinding device capable of grinding a workpiece using a grinding wheel according to this embodiment will be described. Figure 1 is a perspective view showing a grinding device 2. Note that in Figure 1, the X-axis direction (processing feed direction, front-to-back direction, first horizontal direction) and the Y-axis direction (left-to-right direction, second horizontal direction) are mutually perpendicular. Furthermore, the Z-axis direction (vertical direction, up-down direction, height direction) is a direction perpendicular to the X-axis and Y-axis directions.
研削装置2は、研削装置2を構成する各構成要素を支持又は収容する基台4を備える。基台4の上面側には、矩形状の開口4aが、長手方向がX軸方向に沿うように形成されている。また、基台4の後端部には、基台4の上面から上方に突出する直方体状の支持構造6が、Z軸方向に沿って設けられている。 The grinding device 2 includes a base 4 that supports or houses each of the components that make up the grinding device 2. A rectangular opening 4a is formed on the top surface of the base 4, with its longitudinal direction aligned with the X-axis direction. Furthermore, a rectangular parallelepiped support structure 6 that protrudes upward from the top surface of the base 4 is provided at the rear end of the base 4 along the Z-axis direction.
開口4aの内部には、第1移動機構(第1移動ユニット)8が設けられている。例えば第1移動機構8は、ボールねじ式の移動機構であり、X軸方向に沿って配置された一対のガイドレール(不図示)と、一対のガイドレールにスライド可能に装着された平板状の移動テーブル(不図示)とを備える。移動テーブルの裏面(下面)側にはナット部が設けられており、このナット部には、一対のガイドレールの間にX軸方向に沿って配置されたボールねじ(不図示)が螺合されている。また、ボールねじの端部にはパルスモータ(不図示)が連結されている。パルスモータによってボールねじを回転させると、移動テーブルがガイドレールに沿ってX軸方向に移動する。 A first movement mechanism (first movement unit) 8 is provided inside the opening 4a. For example, the first movement mechanism 8 is a ball screw-type movement mechanism that includes a pair of guide rails (not shown) arranged along the X-axis direction and a flat movement table (not shown) slidably mounted on the pair of guide rails. A nut portion is provided on the rear (lower) side of the movement table, and a ball screw (not shown) arranged between the pair of guide rails along the X-axis direction is threadedly engaged with this nut portion. A pulse motor (not shown) is also connected to the end of the ball screw. When the ball screw is rotated by the pulse motor, the movement table moves in the X-axis direction along the guide rails.
第1移動機構8の移動テーブルの表面(上面)側には、被加工物11を保持するチャックテーブル(保持テーブル)10が設けられている。また、第1移動機構8は、チャックテーブル10を囲むように設けられたテーブルカバー8aを備える。さらに、テーブルカバー8aの前方及び後方には、X軸方向に沿って伸縮可能な蛇腹状の防塵防滴カバー12が設けられている。テーブルカバー8a及び防塵防滴カバー12は、開口4aの内部に配置されている第1移動機構8の構成要素(ガイドレール、移動テーブル、ボールねじ、パルスモータ等)を覆っている。 A chuck table (holding table) 10 that holds the workpiece 11 is provided on the surface (top) side of the moving table of the first moving mechanism 8. The first moving mechanism 8 also has a table cover 8a that surrounds the chuck table 10. Furthermore, accordion-shaped dust-proof and drip-proof covers 12 that are extendable and contractible along the X-axis direction are provided in front and behind the table cover 8a. The table cover 8a and dust-proof and drip-proof covers 12 cover the components of the first moving mechanism 8 (guide rails, moving table, ball screw, pulse motor, etc.) that are located inside the opening 4a.
チャックテーブル10の上面は、水平面(XY平面)と概ね平行な平坦面であり、被加工物11を保持する保持面10aを構成している。保持面10aは、チャックテーブル10の内部に形成された流路(不図示)、バルブ(不図示)等を介して、エジェクタ等の吸引源(不図示)に接続されている。なお、図1には、円盤状の被加工物11の保持を想定して保持面10aが円形に形成されている例を示しているが、保持面10aの形状は被加工物11の形状に応じて適宜変更できる。 The upper surface of the chuck table 10 is a flat surface roughly parallel to the horizontal plane (XY plane) and constitutes a holding surface 10a that holds the workpiece 11. The holding surface 10a is connected to a suction source (not shown) such as an ejector via a flow path (not shown) and a valve (not shown) formed inside the chuck table 10. Note that while Figure 1 shows an example in which the holding surface 10a is circular to accommodate a disk-shaped workpiece 11, the shape of the holding surface 10a can be modified as appropriate depending on the shape of the workpiece 11.
チャックテーブル10は、第1移動機構8によってテーブルカバー8aとともにX軸方向に沿って移動する。また、チャックテーブル10には、チャックテーブル10を保持面10aと概ね垂直な回転軸の周りで回転させるモータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。 The chuck table 10 is moved along the X-axis direction together with the table cover 8a by the first movement mechanism 8. The chuck table 10 is also connected to a rotational drive source (not shown), such as a motor, that rotates the chuck table 10 around a rotation axis that is generally perpendicular to the holding surface 10a.
支持構造6の前面側には、第2移動機構(第2移動ユニット)14が設けられている。第2移動機構14は、Z軸方向に沿って配置された一対のガイドレール16を備える。一対のガイドレール16には、平板状の移動テーブル18がスライド可能に装着されている。移動テーブル18の後面側(裏面側)には、ナット部(不図示)が設けられている。このナット部には、一対のガイドレール16の間にZ軸方向に沿って配置されたボールねじ20が螺合されている。また、ボールねじ20の端部にはパルスモータ22が連結されている。パルスモータ22によってボールねじ20を回転させると、移動テーブル18が一対のガイドレール16に沿ってZ軸方向に移動する。 A second movement mechanism (second movement unit) 14 is provided on the front side of the support structure 6. The second movement mechanism 14 has a pair of guide rails 16 arranged along the Z-axis direction. A flat movement table 18 is slidably mounted on the pair of guide rails 16. A nut portion (not shown) is provided on the rear side (back side) of the movement table 18. A ball screw 20, which is arranged between the pair of guide rails 16 along the Z-axis direction, is threadedly engaged with this nut portion. A pulse motor 22 is also connected to the end of the ball screw 20. When the ball screw 20 is rotated by the pulse motor 22, the movement table 18 moves in the Z-axis direction along the pair of guide rails 16.
移動テーブル18には、移動テーブル18の前面(表面)から前方に突出する支持部材24が固定されている。支持部材24は、被加工物11を研削する研削ユニット26を支持している。第2移動機構14によって、研削ユニット26のZ軸方向における移動(昇降)が制御される。 A support member 24 is fixed to the moving table 18, protruding forward from the front surface (surface) of the moving table 18. The support member 24 supports a grinding unit 26 that grinds the workpiece 11. The second moving mechanism 14 controls the movement (lifting and lowering) of the grinding unit 26 in the Z-axis direction.
研削ユニット26は、支持部材24によって支持された中空の円柱状のハウジング28を備える。ハウジング28には、Z軸方向に沿って配置された円柱状のスピンドル30が収容されている。スピンドル30の先端部(下端部)は、ハウジング28の下面から下方に突出している。また、スピンドルの基端部(上端部)には、モータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。 The grinding unit 26 includes a hollow, cylindrical housing 28 supported by the support member 24. The housing 28 accommodates a cylindrical spindle 30 arranged along the Z-axis direction. The tip (lower end) of the spindle 30 protrudes downward from the underside of the housing 28. A rotational drive source (not shown), such as a motor, is connected to the base (upper end) of the spindle.
スピンドル30の先端部には、金属等でなる円盤状のホイールマウント32が固定されている。そして、ホイールマウント32の下面側に、被加工物11を研削する研削ホイール34が装着される。研削ホイール34は、回転駆動源からスピンドル30及びホイールマウント32を介して伝達される動力により、チャックテーブル10の保持面10aと概ね垂直な回転軸の周りを回転する。 A disk-shaped wheel mount 32 made of metal or the like is fixed to the tip of the spindle 30. A grinding wheel 34 for grinding the workpiece 11 is attached to the underside of the wheel mount 32. The grinding wheel 34 rotates around a rotation axis that is approximately perpendicular to the holding surface 10a of the chuck table 10 by power transmitted from the rotational drive source via the spindle 30 and wheel mount 32.
研削装置2の内部又は外部には、研削装置2を制御する制御部(制御ユニット、制御装置)36が設けられている。制御部36は、研削装置2の各構成要素(第1移動機構8、チャックテーブル10、第2移動機構14、研削ユニット26等)に接続されており、各構成要素の動作を制御するための制御信号を生成する。 A control unit (control unit, control device) 36 that controls the grinding device 2 is provided inside or outside the grinding device 2. The control unit 36 is connected to each component of the grinding device 2 (first movement mechanism 8, chuck table 10, second movement mechanism 14, grinding unit 26, etc.) and generates control signals to control the operation of each component.
例えば制御部36は、コンピュータによって構成され、研削装置2の制御に必要な演算を行う演算部と、研削装置2の制御に用いられる各種の情報(データ、プログラム等)を記憶する記憶部とを備える。演算部は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサを含んで構成される。また、記憶部は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等のメモリを含んで構成される。 For example, the control unit 36 is configured by a computer and includes an arithmetic unit that performs calculations necessary to control the grinding device 2, and a storage unit that stores various information (data, programs, etc.) used to control the grinding device 2. The arithmetic unit includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit). The storage unit includes memory such as a ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory).
上記の研削装置2によって、被加工物11が研削される。例えば被加工物11は、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハであり、互いに概ね平行な表面11a及び裏面11bを備える。被加工物11は、互いに交差するように格子状に配列された複数のストリート(分割予定ライン)によって、複数の矩形状の領域に区画されている。また、ストリートによって区画された複数の領域の表面11a側にはそれぞれ、IC(Integrated Circuit)、LSI(Large Scale Integration)、LED(Light Emitting Diode)等のデバイス(不図示)が形成されている。 The grinding device 2 described above grinds the workpiece 11. For example, the workpiece 11 is a disk-shaped wafer made of a semiconductor material such as silicon, and has a front surface 11a and a back surface 11b that are generally parallel to each other. The workpiece 11 is divided into multiple rectangular regions by multiple streets (planned division lines) arranged in a grid pattern so that they intersect with each other. Furthermore, devices (not shown), such as ICs (Integrated Circuits), LSIs (Large Scale Integration), and LEDs (Light Emitting Diodes), are formed on the front surface 11a of each of the multiple regions divided by the streets.
被加工物11を切削加工、レーザー加工等によってストリートに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが製造される。また、被加工物11の分割前に、研削装置2を用いて被加工物11の裏面11b側を研削して被加工物11を薄化しておくと、薄型化されたデバイスチップが得られる。 By dividing the workpiece 11 along the streets using cutting, laser processing, or the like, multiple device chips, each equipped with a device, are manufactured. Furthermore, if the back surface 11b of the workpiece 11 is ground using a grinding device 2 to thin the workpiece 11 before dividing it, a thinned device chip can be obtained.
なお、被加工物11の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば被加工物11は、シリコン以外の半導体(GaAs、InP、GaN、SiC等)、サファイア、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等でなるウェーハ(基板)であってもよい。また、被加工物11に形成されるデバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はなく、被加工物11にはデバイスが形成されていなくてもよい。さらに、被加工物11は、CSP(Chip Size Package)基板、QFN(Quad Flat Non-leaded package)基板等のパッケージ基板であってもよい。 There are no restrictions on the material, shape, structure, size, etc. of the workpiece 11. For example, the workpiece 11 may be a wafer (substrate) made of semiconductors other than silicon (GaAs, InP, GaN, SiC, etc.), sapphire, glass, ceramics, resin, metal, etc. Furthermore, there are no restrictions on the type, number, shape, structure, size, arrangement, etc. of devices formed on the workpiece 11, and the workpiece 11 does not necessarily have to have any devices formed on it. Furthermore, the workpiece 11 may be a package substrate such as a CSP (Chip Size Package) substrate or a QFN (Quad Flat Non-leaded package) substrate.
図2は、研削ユニット26に装着される研削ホイール(第1研削ホイール)34を示す斜視図である。研削ホイール34は、環状の基台40と、基台40に固定された複数の砥石(研削砥石)42とを備える。 Figure 2 is a perspective view showing the grinding wheel (first grinding wheel) 34 attached to the grinding unit 26. The grinding wheel 34 includes an annular base 40 and a plurality of grinding wheels (grinding wheels) 42 fixed to the base 40.
基台40は、金属(ステンレス、アルミニウム等)、樹脂等でなり、互いに概ね平行な第1面(固定端面)40a及び第2面(自由端面)40bと、第1面40a及び第2面40bに接続された外周面(側面)40cとを備える。基台40の直径は、ホイールマウント32(図1参照)の直径と概ね同一であり、被加工物11(図1参照)の直径よりも大きい。 The base 40 is made of metal (stainless steel, aluminum, etc.), resin, etc., and has a first surface (fixed end surface) 40a and a second surface (free end surface) 40b that are generally parallel to each other, and an outer peripheral surface (side surface) 40c connected to the first surface 40a and the second surface 40b. The diameter of the base 40 is generally the same as the diameter of the wheel mount 32 (see Figure 1) and larger than the diameter of the workpiece 11 (see Figure 1).
基台40の中央部には、基台40を第1面40aから第2面40bまで厚さ方向に貫通する開口40dが設けられている。開口40dは、第1面40aから第2面40bに向かって徐々に直径が大きくなるように、円錐台状に形成されている。 An opening 40d is provided in the center of the base 40, penetrating the base 40 in the thickness direction from the first surface 40a to the second surface 40b. The opening 40d is formed in a truncated cone shape, with its diameter gradually increasing from the first surface 40a to the second surface 40b.
基台40の外周部の第2面40b側には、環状の溝(凹部)40eが基台40の外周面40cに沿って形成されている。そして、溝40eには複数の砥石42が固定されている。複数の砥石42は、例えば直方体状に形成され、基台40の周方向に沿って概ね等間隔に配列されている。 A circular groove (recess) 40e is formed along the outer peripheral surface 40c of the base 40 on the second surface 40b side of the outer periphery of the base 40. A plurality of grinding stones 42 are fixed to the groove 40e. The grinding stones 42 are formed, for example, in a rectangular parallelepiped shape, and are arranged at approximately equal intervals along the circumferential direction of the base 40.
砥石42は、ダイヤモンド、cBN(cubic Boron Nitride)等でなる砥粒と、砥粒を固定する結合材(ボンド材)とを含む。結合材としては、メタルボンド、レジンボンド、ビトリファイドボンド等が用いられる。ただし、砥石42の材質、形状、構造、大きさ等に制限はなく、被加工物11(図1参照)の材質や加工条件等に応じて適宜設定される。また、基台40に固定される砥石42の数にも制限はない。 The grinding wheel 42 contains abrasive grains made of diamond, cBN (cubic boron nitride), or the like, and a binder (bond material) that secures the abrasive grains. Bonds that can be used include metal bonds, resin bonds, and vitrified bonds. However, there are no restrictions on the material, shape, structure, size, etc. of the grinding wheel 42, and these are set appropriately depending on the material of the workpiece 11 (see Figure 1) and the processing conditions. There is also no limit on the number of grinding wheels 42 that can be fixed to the base 40.
なお、図2には1本の溝40eが環状に形成されている例を示しているが、基台40の第2面40b側には、複数の直方体状の溝が基台40の周方向に沿って環状に配列されてもよい。この場合には、複数の溝にそれぞれ1又は複数の砥石42が固定される。 Note that while Figure 2 shows an example in which one groove 40e is formed in a ring shape, multiple rectangular parallelepiped grooves may be arranged in a ring shape along the circumferential direction of the base 40 on the second surface 40b side of the base 40. In this case, one or more grinding stones 42 are fixed to each of the multiple grooves.
また、基台40には、第1面40aから第2面40bに至る複数の研削液供給路40fが形成されている。複数の研削液供給路40fは、基台40の周方向に沿って概ね等間隔に配列されている。また、研削液供給路40fの一端は第1面40a側で開口し、研削液供給路40fの他端は第2面40b側のうち開口40dと溝40eとの間の領域で開口している。なお、研削液供給路40fの数、形状等に制限はない。 The base 40 also has multiple grinding fluid supply paths 40f formed from the first surface 40a to the second surface 40b. The multiple grinding fluid supply paths 40f are arranged at approximately equal intervals along the circumferential direction of the base 40. One end of each grinding fluid supply path 40f opens on the first surface 40a side, and the other end of each grinding fluid supply path 40f opens in the area between the opening 40d and the groove 40e on the second surface 40b side. There are no restrictions on the number or shape of the grinding fluid supply paths 40f.
図3(A)は、研削ホイール34の外周部を示す断面図である。なお、図3(A)には、研削ホイール34の断面のみを図示している。溝40eは、溝40eの内部で互いに対面する側壁(内壁)40g,40hと、側壁40g,40hに接続された底面40iとを含む。 Figure 3(A) is a cross-sectional view showing the outer periphery of the grinding wheel 34. Note that Figure 3(A) only shows the cross section of the grinding wheel 34. The groove 40e includes side walls (inner walls) 40g and 40h that face each other inside the groove 40e, and a bottom surface 40i connected to the side walls 40g and 40h.
砥石42は、接着剤44を介して溝40eに固定される。具体的には、まず、溝40eの側壁40g,40h及び底面40iに接着剤44が塗布される。次に、砥石42の基端部が溝40eに挿入され、接着剤44に接触する。この状態で接着剤44を硬化させると、基台40と砥石42とが接着剤44を介して接合される。その結果、砥石42の先端部は基台40の第2面40bから突出し、砥石42の基端部は溝40eの内側に固定される。なお、接着剤44の材料は、砥石42を基台40に固定可能であれば制限はない。また、接着剤44は1液型であっても2液型であってもよい。 The grinding wheel 42 is fixed in the groove 40e via adhesive 44. Specifically, first, the adhesive 44 is applied to the side walls 40g, 40h and bottom surface 40i of the groove 40e. Next, the base end of the grinding wheel 42 is inserted into the groove 40e and comes into contact with the adhesive 44. When the adhesive 44 is cured in this state, the base 40 and the grinding wheel 42 are bonded via the adhesive 44. As a result, the tip of the grinding wheel 42 protrudes from the second surface 40b of the base 40, and the base end of the grinding wheel 42 is fixed inside the groove 40e. There are no restrictions on the material of the adhesive 44, as long as it can fix the grinding wheel 42 to the base 40. Furthermore, the adhesive 44 may be a one-component or two-component type.
図3(B)は、接着剤44の一部を示す断面図である。本実施形態において、接着剤44は、接着剤44の靭性を向上させる補強材(改質剤)48を含有している。すなわち、接着剤44は、樹脂等でなる主材(母材)46と、主材46に分散された粒状の補強材48とを含む。なお、主材46に補強材48を分散させる方法に制限はない。例えば、自転公転式攪拌装置(遊星式攪拌装置)を用いて、液状の主材46と補強材48とを攪拌しつつ脱泡を行う。 Figure 3(B) is a cross-sectional view showing a portion of the adhesive 44. In this embodiment, the adhesive 44 contains a reinforcing material (modifier) 48 that improves the toughness of the adhesive 44. That is, the adhesive 44 includes a main material (base material) 46 made of a resin or the like, and granular reinforcing material 48 dispersed in the main material 46. There are no limitations on the method for dispersing the reinforcing material 48 in the main material 46. For example, a rotation-revolution type agitator (planetary type agitator) can be used to agitate and degas the liquid main material 46 and reinforcing material 48.
主材46としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シアネート樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、主材46に硬化剤を添加することにより、主材46の硬化が促進される。例えば、主材46がエポキシ樹脂である場合には、フェノール樹脂、酸無水物類、アミン類、ポリアミノアミド類、イソシアネート類、メルカプタン類、ジシアンジアミド、ルイス酸錯化合物等を硬化剤として用いることができる。 The main material 46 can be a thermosetting resin such as epoxy resin, phenol resin, melamine resin, cyanate resin, or urea resin. The hardening of the main material 46 can be accelerated by adding a hardener to the main material 46. For example, if the main material 46 is an epoxy resin, hardeners that can be used include phenol resin, acid anhydrides, amines, polyaminoamides, isocyanates, mercaptans, dicyandiamide, and Lewis acid complex compounds.
補強材48は、硬化した状態の主材46の靭性を向上させる添加剤である。補強材48としては、エラストマー(熱硬化性エラストマー又は熱可塑性エラストマー)、エンジニアリングプラスチック等を用いることができる。 The reinforcing material 48 is an additive that improves the toughness of the main material 46 in a cured state. The reinforcing material 48 can be an elastomer (thermosetting elastomer or thermoplastic elastomer), engineering plastic, or the like.
エラストマーの例としては、シリコーンゴム粒子、アクリル粒子が挙げられる。ただし、エラストマーの材料に制限はなく、オレフィン系、エステル系、アミド系等の各種のエラストマーを用いることができる。また、エンジニアリングプラスチックの例としては、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトンが挙げられる。 Examples of elastomers include silicone rubber particles and acrylic particles. However, there are no restrictions on the elastomer material, and various types of elastomers, such as olefin-based, ester-based, and amide-based elastomers, can be used. Examples of engineering plastics include polycarbonate, polyamide, polyacetal, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polyimide, and polyether ether ketone.
例えば、主材46がエポキシ樹脂、補強材48がシリコーンゴム粒子である場合を考える。エポキシ樹脂を硬化させると、エポキシ樹脂が収縮して内部応力が発生し、エポキシ樹脂が脆化する。しかしながら、エポキシ樹脂にシリコーンゴム粒子を分散させておくと、エポキシ樹脂が収縮した際にシリコーンゴム粒子のボイド化(空洞化)が生じ、エポキシ樹脂が塑性変形しやすくなる。これにより、エポキシ樹脂の靭性が向上し、外部から力が付与されてもエポキシ樹脂が破損しにくくなる。 For example, consider a case where the main material 46 is epoxy resin and the reinforcing material 48 is silicone rubber particles. When the epoxy resin hardens, it shrinks, generating internal stress and making the epoxy resin brittle. However, if silicone rubber particles are dispersed in the epoxy resin, voids (cavitation) form in the silicone rubber particles when the epoxy resin shrinks, making the epoxy resin more susceptible to plastic deformation. This improves the toughness of the epoxy resin, making it less likely to break even when external force is applied.
接着剤44における補強材48の含有率は、接着剤44の靭性が向上するように調節される。例えば、主材46がエポキシ樹脂、補強材48がシリコーンゴム粒子である場合には、補強材48の含有率は2.5wt%以上10wt%以下に調節される。また、主材46がエポキシ樹脂、補強材48がアクリル粒子である場合には、補強材48の含有率は2.5wt%以上5wt%以下に調節される。なお、上記の含有率は、補強材48を含む接着剤44の全体の質量(主材46の質量と補強材48の質量との和)に対する、補強材48の質量の比率に相当する。 The content of reinforcing material 48 in adhesive 44 is adjusted to improve the toughness of adhesive 44. For example, if the main material 46 is epoxy resin and the reinforcing material 48 is silicone rubber particles, the content of reinforcing material 48 is adjusted to 2.5 wt% or more and 10 wt% or less. Also, if the main material 46 is epoxy resin and the reinforcing material 48 is acrylic particles, the content of reinforcing material 48 is adjusted to 2.5 wt% or more and 5 wt% or less. Note that the above content corresponds to the ratio of the mass of reinforcing material 48 to the total mass of adhesive 44 including reinforcing material 48 (the sum of the mass of main material 46 and the mass of reinforcing material 48).
また、補強材48のサイズは、主材46に補強材48を分散可能であれば制限はない。例えば、平均粒径が1μm以上500μm以下のシリコーンゴム粒子、アクリル粒子、ポリカーボネート粒子等を用いることができる。 Furthermore, there are no restrictions on the size of the reinforcing material 48, as long as the reinforcing material 48 can be dispersed in the main material 46. For example, silicone rubber particles, acrylic particles, polycarbonate particles, etc., with an average particle size of 1 μm or more and 500 μm or less can be used.
図4は、チャックテーブル10及び研削ユニット26を示す斜視図である。基台40の第1面40aをホイールマウント32の下面に接触させた状態で、ホイールマウント32と研削ホイール34とをボルト等の固定具で固定することにより、研削ホイール34がホイールマウント32に装着される。そして、被加工物11をチャックテーブル10で保持し、チャックテーブル10及び研削ホイール34を回転させつつ砥石42を被加工物11に接触させることにより、被加工物11が研削される。 Figure 4 is a perspective view showing the chuck table 10 and grinding unit 26. With the first surface 40a of the base 40 in contact with the underside of the wheel mount 32, the wheel mount 32 and grinding wheel 34 are fixed with fasteners such as bolts, thereby attaching the grinding wheel 34 to the wheel mount 32. The workpiece 11 is then held by the chuck table 10, and the grinding wheel 42 is brought into contact with the workpiece 11 while the chuck table 10 and grinding wheel 34 are rotated, thereby grinding the workpiece 11.
なお、砥石42が被加工物11に接触すると、被加工物11から砥石42に圧力が付与され、砥石42に負荷(加工負荷)がかかる。このとき、接着剤44(図3(A)参照)の靭性が低いと、被加工物11の研削中に接着剤44が加工負荷によって破損し、砥石42の固定強度が不十分になることがある。その結果、基台40からの砥石42の脱落や砥石42の破損が生じやすくなる。 When the grinding wheel 42 comes into contact with the workpiece 11, pressure is applied from the workpiece 11 to the grinding wheel 42, placing a load (processing load) on the grinding wheel 42. If the adhesive 44 (see Figure 3(A)) has low toughness, the adhesive 44 may be damaged by the processing load while grinding the workpiece 11, resulting in insufficient fixing strength for the grinding wheel 42. As a result, the grinding wheel 42 is more likely to fall off the base 40 or become damaged.
しかしながら、本実施形態においては、接着剤44が、接着剤44の靭性を向上させる補強材48を含有している(図3(B)参照)。これにより、被加工物11の加工中において接着剤44が破損しにくくなり、砥石42の脱落や破損の発生が抑制される。 However, in this embodiment, the adhesive 44 contains a reinforcing material 48 that improves the toughness of the adhesive 44 (see Figure 3(B)). This makes the adhesive 44 less likely to break during processing of the workpiece 11, and reduces the risk of the grinding wheel 42 falling off or being damaged.
次に、研削装置2を用いた被加工物11の加工方法(研削方法)の具体例を説明する。以下では一例として、チャックテーブル10と研削ホイール34とを保持面10aと平行な方向に沿って相対的に移動させて被加工物11を加工する、クリープフィード研削について説明する。 Next, we will explain a specific example of a method for processing (grinding) the workpiece 11 using the grinding device 2. As an example, we will explain creep feed grinding, in which the workpiece 11 is processed by moving the chuck table 10 and the grinding wheel 34 relatively in a direction parallel to the holding surface 10a.
まず、図4に示すように、被加工物11をチャックテーブル10によって保持する(保持ステップ)。例えば被加工物11は、表面11a側が保持面10aに対向し、裏面11b側が上方に露出するように、チャックテーブル10上に配置される。この状態で保持面10aに吸引源の吸引力(負圧)を作用させると、被加工物11がチャックテーブル10によって吸引保持される。 First, as shown in FIG. 4, the workpiece 11 is held by the chuck table 10 (holding step). For example, the workpiece 11 is placed on the chuck table 10 so that the front surface 11a faces the holding surface 10a and the back surface 11b is exposed upward. In this state, when the suction force (negative pressure) of the suction source is applied to the holding surface 10a, the workpiece 11 is suction-held by the chuck table 10.
なお、被加工物11の表面11a側に樹脂等でなる保護テープを貼付することにより、被加工物11の表面11a側に形成されたデバイス等を保護してもよい。この場合には、被加工物11が保護テープを介してチャックテーブル10によって保持される。 In addition, devices formed on the surface 11a of the workpiece 11 may be protected by applying a protective tape made of resin or the like to the surface 11a of the workpiece 11. In this case, the workpiece 11 is held by the chuck table 10 via the protective tape.
次に、チャックテーブル10と研削ユニット26との位置関係を調節する(準備ステップ)。図5(A)は、準備ステップにおけるチャックテーブル10及び研削ユニット26を示す側面図である。 Next, the positional relationship between the chuck table 10 and the grinding unit 26 is adjusted (preparation step). Figure 5(A) is a side view showing the chuck table 10 and grinding unit 26 in the preparation step.
準備ステップでは、チャックテーブル10によって保持された被加工物11と砥石42とが保持面10aと概ね平行な加工送り方向(X軸方向)において互いに離隔し、且つ、砥石42の下面が被加工物11の上面(裏面11b)から所定の距離下方に位置付けられるように、チャックテーブル10と研削ユニット26との位置関係が調節される。 In the preparation step, the positional relationship between the chuck table 10 and the grinding unit 26 is adjusted so that the workpiece 11 held by the chuck table 10 and the grinding wheel 42 are spaced apart in the processing feed direction (X-axis direction) generally parallel to the holding surface 10a, and the lower surface of the grinding wheel 42 is positioned a predetermined distance below the upper surface (rear surface 11b) of the workpiece 11.
具体的には、まず、被加工物11が研削ホイール34と重ならず研削ホイール34の前方(図5(A)における紙面左側)に配置されるように、チャックテーブル10のX軸方向における位置が第1移動機構8(図1参照)によって調節される。また、砥石42の下面が被加工物11の上面よりも下方に位置付けられるように、研削ユニット26のZ軸方向における位置が第2移動機構14(図1参照)によって調節される。このときの被加工物11の上面と砥石42の下面との高さ位置(Z軸方向における位置)の差ΔHが、後述の研削ステップにおける被加工物11の研削量(研削前後の被加工物11の厚さの差)の目標値に相当する。 Specifically, first, the position of the chuck table 10 in the X-axis direction is adjusted by the first movement mechanism 8 (see FIG. 1) so that the workpiece 11 is positioned in front of the grinding wheel 34 (to the left of the page in FIG. 5A) without overlapping with the grinding wheel 34. The position of the grinding unit 26 in the Z-axis direction is also adjusted by the second movement mechanism 14 (see FIG. 1) so that the bottom surface of the grinding wheel 42 is positioned lower than the top surface of the workpiece 11. The difference ΔH in height (position in the Z-axis direction) between the top surface of the workpiece 11 and the bottom surface of the grinding wheel 42 at this time corresponds to the target value for the amount of workpiece 11 ground (the difference in thickness of the workpiece 11 before and after grinding) in the grinding step described below.
次に、研削ホイール34を回転させつつチャックテーブル10と研削ユニット26とを加工送り方向(X軸方向)に沿って相対的に移動させ、砥石42によって被加工物11を一端側から他端側まで研削する(研削ステップ)。図5(B)は、研削ステップにおけるチャックテーブル10及び研削ユニット26を示す側面図である。 Next, while rotating the grinding wheel 34, the chuck table 10 and the grinding unit 26 are moved relative to each other in the processing feed direction (X-axis direction), and the workpiece 11 is ground from one end to the other end by the grinding wheel 42 (grinding step). Figure 5(B) is a side view showing the chuck table 10 and grinding unit 26 during the grinding step.
研削ステップでは、被加工物11をクリープフィード研削によって研削する。具体的には、まず、スピンドル30を回転させることにより、研削ホイール34をチャックテーブル10の保持面10aと概ね垂直な回転軸の周りで回転させる。なお、研削ホイール34の回転数は、例えば1000rpm以上3000rpm以下に設定される。 In the grinding step, the workpiece 11 is ground by creep feed grinding. Specifically, the spindle 30 is first rotated to rotate the grinding wheel 34 around a rotation axis that is approximately perpendicular to the holding surface 10a of the chuck table 10. The rotation speed of the grinding wheel 34 is set to, for example, between 1000 rpm and 3000 rpm.
そして、研削ホイール34が回転し、且つ、チャックテーブル10が回転していない状態で、チャックテーブル10を第1移動機構8(図1参照)によって所定の速度でX軸方向に沿って移動させる。これにより、チャックテーブル10と研削ホイール34とが加工送り方向に沿って所定の加工送り速度で相対的に移動して接近する。なお、チャックテーブル10の移動速度(加工送り速度)は、例えば1mm/s以上20mm/s以下に設定される。 Then, with the grinding wheel 34 rotating and the chuck table 10 not rotating, the chuck table 10 is moved along the X-axis direction at a predetermined speed by the first movement mechanism 8 (see Figure 1). As a result, the chuck table 10 and the grinding wheel 34 move relatively toward each other along the processing feed direction at a predetermined processing feed speed. The movement speed of the chuck table 10 (processing feed speed) is set, for example, to a range of 1 mm/s to 20 mm/s.
チャックテーブル10が移動して被加工物11の一端(被加工物11の移動方向における前端、図5(B)における紙面右端)が砥石42の軌道に到達すると、被加工物11の一端部が砥石42によって削り取られる。そして、チャックテーブル10は、被加工物11の他端(被加工物11の移動方向における後端、図5(B)における紙面左端)が砥石42の軌跡と重なる位置に配置されるまで、X軸方向に沿って移動する。その結果、被加工物11が砥石42によって一端側から他端側まで研削され、被加工物11の全体が薄化される。 When the chuck table 10 moves and one end of the workpiece 11 (the front end in the direction of movement of the workpiece 11, the right end on the paper in Figure 5(B)) reaches the trajectory of the grinding wheel 42, that end is ground away by the grinding wheel 42. The chuck table 10 then moves along the X-axis direction until the other end of the workpiece 11 (the rear end in the direction of movement of the workpiece 11, the left end on the paper in Figure 5(B)) is positioned so that it overlaps with the trajectory of the grinding wheel 42. As a result, the workpiece 11 is ground from one end to the other by the grinding wheel 42, and the entire workpiece 11 is thinned.
被加工物11が砥石42によって研削される際には、純水等の液体(研削液)が被加工物11及び砥石42に供給される。例えば研削液は、研削ユニット26の内部に設けられた研削液供給路(不図示)及び研削ホイール34に設けられた研削液供給路40f(図2参照)を介して、被加工物11及び砥石42に供給される。これにより、被加工物11及び砥石42が冷却されるとともに、研削加工によって発生した屑(研削屑)が洗い流される。なお、研削液の供給方法に制限はなく、例えば研削ホイール34の外側に設けられたノズルから研削液が供給されてもよい。 When the workpiece 11 is ground by the grinding wheel 42, a liquid (grinding fluid) such as pure water is supplied to the workpiece 11 and the grinding wheel 42. For example, the grinding fluid is supplied to the workpiece 11 and the grinding wheel 42 via a grinding fluid supply path (not shown) provided inside the grinding unit 26 and a grinding fluid supply path 40f (see Figure 2) provided on the grinding wheel 34. This cools the workpiece 11 and the grinding wheel 42 and washes away debris (grinding debris) generated during the grinding process. There are no limitations on the method of supplying the grinding fluid; for example, the grinding fluid may be supplied from a nozzle provided on the outside of the grinding wheel 34.
そして、被加工物11の厚さが最終的な厚さの目標値(仕上げ厚さ)になるまで、被加工物11の研削が繰り返される。クリープフィード研削の実施回数(準備ステップ及び研削ステップの実施回数)は、被加工物11の材質、研削量等に応じて適宜設定できる。 Then, grinding of the workpiece 11 is repeated until the thickness of the workpiece 11 reaches the final target thickness (finishing thickness). The number of creep feed grinding operations (the number of times the preparation step and grinding step are performed) can be set appropriately depending on the material of the workpiece 11, the amount of grinding, etc.
クリープフィード研削においては、砥石42の側面が被加工物11に衝突するため、砥石42には横方向(XY平面方向)に大きな負荷がかかり、砥石42の脱落や破損が生じやすい。しかしながら、本実施形態においては、接着剤44の靭性を向上させる補強材48を含有する接着剤44(図3(B)参照)によって砥石42が基台40に固定されているため、クリープフィード研削を実施しても砥石42の脱落や破損が生じにくい。 In creep feed grinding, the side of the grinding wheel 42 collides with the workpiece 11, placing a large load on the grinding wheel 42 in the lateral direction (XY plane direction), making it prone to falling off or breakage. However, in this embodiment, the grinding wheel 42 is fixed to the base 40 by an adhesive 44 (see Figure 3 (B)) containing a reinforcing material 48 that improves the toughness of the adhesive 44. This makes it less likely for the grinding wheel 42 to fall off or break even when creep feed grinding is performed.
なお、研削ユニット26に装着される研削ホイールの具体的な構造は適宜変更できる。図6は、研削ホイール34の変形例に相当する研削ホイール(第2研削ホイール)34Aを示す斜視図である。研削ホイール34Aは、環状の基台50と、基台50に固定された複数の砥石(研削砥石)52とを備える。 The specific structure of the grinding wheel attached to the grinding unit 26 can be modified as needed. Figure 6 is a perspective view showing a grinding wheel (second grinding wheel) 34A, which corresponds to a modified version of the grinding wheel 34. The grinding wheel 34A includes an annular base 50 and multiple grinding wheels (grinding wheels) 52 fixed to the base 50.
基台50は、金属(ステンレス、アルミニウム等)、樹脂等でなり、互いに概ね平行な第1面(固定端面)50a及び第2面(自由端面)50bと、第1面50a及び第2面50bに接続された外周面(側面)50cとを備える。基台50の直径は、ホイールマウント32(図1参照)の直径と概ね同一であり、被加工物11(図1参照)の直径よりも大きい。 The base 50 is made of metal (stainless steel, aluminum, etc.), resin, etc., and has a first surface (fixed end surface) 50a and a second surface (free end surface) 50b that are generally parallel to each other, and an outer peripheral surface (side surface) 50c connected to the first surface 50a and the second surface 50b. The diameter of the base 50 is generally the same as the diameter of the wheel mount 32 (see Figure 1) and larger than the diameter of the workpiece 11 (see Figure 1).
基台50の中央部には、基台50を第1面50aから第2面50bまで厚さ方向に貫通する開口50dが設けられている。開口50dは、第1面50aから第2面50bに向かって徐々に直径が大きくなるように、円錐台状に形成されている。 An opening 50d is provided in the center of the base 50, penetrating the base 50 in the thickness direction from the first surface 50a to the second surface 50b. The opening 50d is formed in a truncated cone shape, with its diameter gradually increasing from the first surface 50a to the second surface 50b.
基台50の外周部の第2面50b側には、環状の溝(凹部)50eが基台50の外周面50cに沿って形成されている。そして、溝50eには複数の砥石52が固定されている。複数の砥石52は、例えば直方体状に形成され、基台50の周方向に沿って概ね等間隔に配列されている。なお、砥石52の材質等の例は、砥石42(図2等参照)と同様である。 A circular groove (recess) 50e is formed along the outer peripheral surface 50c of the base 50 on the second surface 50b side of the outer periphery. A plurality of grinding stones 52 are fixed to the groove 50e. The grinding stones 52 are formed, for example, in a rectangular parallelepiped shape and are arranged at approximately equal intervals along the circumferential direction of the base 50. Examples of materials for the grinding stones 52 are the same as those for the grinding stone 42 (see Figure 2, etc.).
また、基台50には、基台50を厚さ方向に貫通する複数の研削液供給路50fが形成されている。複数の研削液供給路50fは、基台50の周方向に沿って概ね等間隔に配列されている。研削液供給路50fの一端は第1面50a側で開口し、研削液供給路50fの他端は第2面50b側のうち開口50dと溝50eとの間の領域で開口している。なお、研削液供給路40fの数、形状等に制限はない。 The base 50 also has multiple grinding fluid supply channels 50f formed therein, penetrating the base 50 in the thickness direction. The multiple grinding fluid supply channels 50f are arranged at approximately equal intervals along the circumferential direction of the base 50. One end of each grinding fluid supply channel 50f opens on the first surface 50a side, and the other end of each grinding fluid supply channel 50f opens in the region between the opening 50d and the groove 50e on the second surface 50b side. There are no restrictions on the number or shape of the grinding fluid supply channels 40f.
図7(A)は、研削ホイール34Aの外周部の構成例を示す断面図である。なお、図7(A)には、研削ホイール34Aの断面のみを図示している。溝50eは、下端側が互いに接続された一対の側壁50g,50hを含む。側壁50g,50hは、基台50の厚さ方向に対して傾斜するように形成されている。そして、砥石52は、溝40eの側壁50g,50hに塗布された接着剤44を介して基台50に接合される。その結果、砥石52の先端部(一端部)は基台50の第2面50bから突出し、砥石52の基端部(他端部)は溝50eの内側に固定される。 Figure 7(A) is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the outer periphery of grinding wheel 34A. Note that Figure 7(A) only shows the cross section of grinding wheel 34A. Groove 50e includes a pair of side walls 50g, 50h connected to each other at their lower ends. Side walls 50g, 50h are formed so as to be inclined with respect to the thickness direction of base 50. Grindstone 52 is bonded to base 50 via adhesive 44 applied to side walls 50g, 50h of groove 40e. As a result, the tip (one end) of grindstone 52 protrudes from second surface 50b of base 50, and the base (other end) of grindstone 52 is fixed inside groove 50e.
なお、砥石52は、高さ方向が基台50の厚さ方向に対して傾斜するように、溝40eに固定される。具体的には、砥石52は、先端部が基端部よりも基台50の半径方向外側に位置付けられるように配置される。また、砥石52の先端部は、基台50の第1面50a及び第2面50bと概ね平行になるように平面状に整形される。 The grindstone 52 is fixed in the groove 40e so that its height direction is inclined relative to the thickness direction of the base 50. Specifically, the grindstone 52 is positioned so that its tip is positioned radially outward of the base 50 relative to its base end. The tip of the grindstone 52 is also shaped into a flat surface so that it is generally parallel to the first surface 50a and second surface 50b of the base 50.
研削ホイール34Aを用いて被加工物11のクリープフィード研削(図5(A)及び図5(B)参照)を行うと、砥石52の鋭利な先端部が被加工物11に接触する。これにより、被加工物11が削り取られやすくなり、被加工物11の研削が効率化される。 When creep feed grinding (see Figures 5(A) and 5(B)) of the workpiece 11 is performed using the grinding wheel 34A, the sharp tip of the grindstone 52 comes into contact with the workpiece 11. This makes it easier to remove the workpiece 11, improving the efficiency of grinding the workpiece 11.
なお、溝50eの形状に制限はない。図7(B)は、研削ホイール34Aの外周部の他の構成例を示す断面図である。図7(B)に示すように、溝50eは、溝50eの内部で互いに対面する側壁(内壁)50i,50jと、側壁50i,50jに接続された底面50kとを含んでいてもよい。この場合、砥石52は、溝50eの側壁50i,50j及び底面50kに塗布された接着剤44を介して、基台50に固定される。 There are no restrictions on the shape of the groove 50e. Figure 7(B) is a cross-sectional view showing another example of the configuration of the outer periphery of the grinding wheel 34A. As shown in Figure 7(B), the groove 50e may include side walls (inner walls) 50i, 50j that face each other inside the groove 50e, and a bottom surface 50k connected to the side walls 50i, 50j. In this case, the grinding wheel 52 is fixed to the base 50 via adhesive 44 applied to the side walls 50i, 50j and bottom surface 50k of the groove 50e.
図7(B)に示す溝50eに砥石52を固定すると、基台50の外周面50c側と中心側に位置する砥石52の両側面が、接着剤44を介して側壁50i,50jによって支持される。これにより、被加工物11の研削中における砥石52の脱落や破損がより効果的に抑制される。 When the grinding wheel 52 is fixed in the groove 50e shown in Figure 7(B), both side surfaces of the grinding wheel 52 located on the outer peripheral surface 50c side and the center side of the base 50 are supported by the side walls 50i, 50j via the adhesive 44. This more effectively prevents the grinding wheel 52 from falling off or being damaged during grinding of the workpiece 11.
以上の通り、本実施形態に係る研削ホイール34においては、補強材48を含有する接着剤44によって砥石42が基台40に固定される。これにより、接着剤44の靭性が向上し、研削ホイール34で被加工物11を研削する際における砥石42の脱落又は破損の発生が抑制される。 As described above, in the grinding wheel 34 according to this embodiment, the grinding stone 42 is fixed to the base 40 by the adhesive 44 containing the reinforcing material 48. This improves the toughness of the adhesive 44, reducing the likelihood of the grinding stone 42 falling off or breaking when the grinding wheel 34 is used to grind the workpiece 11.
なお、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。 The structures, methods, etc., described in the above embodiments can be modified as appropriate without departing from the scope of the present invention.
(実施例1)
次に、研削ホイールの基台と砥石とを接合する接着剤の強度を評価した結果について説明する。図8(A)は、接着剤の強度の測定方法を示す斜視図である。本評価では、砥石(研削砥石)60を接着剤62によって支持台(基台)64に固定し、砥石60に力を付与することによって、接着剤62の強度を測定した。
Example 1
Next, the results of evaluating the strength of the adhesive that bonds the grinding wheel base and the grinding stone will be described. Fig. 8(A) is a perspective view showing a method for measuring the adhesive strength. In this evaluation, a grinding stone (grinding stone) 60 was fixed to a support (base) 64 with adhesive 62, and force was applied to the grinding stone 60 to measure the strength of the adhesive 62.
まず、砥粒(ダイヤモンド)を結合材(銅錫ボンド)で固定することにより、直方体状の砥石60を形成した。図8(B)は、評価用の砥石60を示す斜視図である。砥石60の寸法は、長さL=19mm、幅W=9.5mm、高さH=3mmとした。 First, a rectangular parallelepiped grinding wheel 60 was formed by fixing abrasive grains (diamond) with a bonding material (copper-tin bond). Figure 8(B) is a perspective view showing the evaluation grinding wheel 60. The dimensions of the grinding wheel 60 were length L = 19 mm, width W = 9.5 mm, and height H = 3 mm.
次に、砥石60の側面60aに接着剤62を塗布し、砥石60と支持台64とを接着剤62を介して接合した。接着剤62は、接着剤44(図3(B)参照)と同様に、主材に補強材を分散させることによって生成した。なお、本実施例では、主材としてエポキシ樹脂を用い、硬化剤としてジシアンジアミド及びイミダゾールを用いた。また、補強材としてシリコーンゴム粒子(平均粒径13μm)を用いた。なお、図8(A)では説明の便宜上、接着剤62の厚さを誇張して示している。 Next, adhesive 62 was applied to the side surface 60a of the grinding wheel 60, and the grinding wheel 60 and support base 64 were bonded via the adhesive 62. Similar to adhesive 44 (see Figure 3(B)), adhesive 62 was created by dispersing a reinforcing material in a main material. In this example, epoxy resin was used as the main material, and dicyandiamide and imidazole were used as hardeners. Silicone rubber particles (average particle size 13 μm) were used as the reinforcing material. For ease of explanation, the thickness of adhesive 62 is exaggerated in Figure 8(A).
次に、円柱状の圧子66(直径3mm)を下降させて砥石60の上面60bに押し当て、砥石60に外力を付与した。なお、圧子66の下降速度は、0.5mm/minに設定した。そして、接着剤62が破壊されて砥石60が支持台64から分離されるまで圧子66を下降させるとともに、下降中の圧子66にかかる荷重を測定し、荷重の最大値を記録した。この荷重の最大値が、砥石60と支持台64との接着強度[N]に相当する。なお、荷重の測定には、島津製作所製の試験機(型番:AG-50kNG)を用いた。 Next, a cylindrical indenter 66 (3 mm diameter) was lowered and pressed against the upper surface 60b of the grinding wheel 60, applying an external force to the grinding wheel 60. The indenter 66 was lowered at a speed of 0.5 mm/min. The indenter 66 was then lowered until the adhesive 62 was broken and the grinding wheel 60 was separated from the support base 64. The load applied to the indenter 66 during the descent was measured and the maximum load value was recorded. This maximum load value corresponds to the adhesive strength [N] between the grinding wheel 60 and the support base 64. A Shimadzu testing machine (model number: AG-50kNG) was used to measure the load.
上記の測定を、シリコーンゴム粒子の含有率が異なる7種類の接着剤62を用いた場合それぞれについて2回ずつ(計14回)実施し、シリコーンゴム粒子の含有率ごとに接着強度の平均値を算出した。なお、7種類の接着剤62におけるシリコーンゴム粒子の含有率はそれぞれ、0wt%、2.5wt%、5wt%、7.5wt%、10wt%、12.5wt%、15wt%に調節した。 The above measurements were performed twice for each of seven types of adhesive 62 with different silicone rubber particle content (14 times in total), and the average adhesive strength was calculated for each silicone rubber particle content. The silicone rubber particle content of the seven types of adhesive 62 was adjusted to 0 wt%, 2.5 wt%, 5 wt%, 7.5 wt%, 10 wt%, 12.5 wt%, and 15 wt%, respectively.
図9(A)は、シリコーンゴム粒子の含有率と接着強度(平均値)との関係を示すグラフである。図9(A)に示すように、接着剤62におけるシリコーンゴム粒子の含有率が2.5wt%、5wt%、7.5wt%、10wt%である場合には、接着剤62がシリコーンゴム粒子を含有していない場合(0wt%)場合と比較して、接着強度が向上した。この結果より、主材としてエポキシ樹脂、補強材としてシリコーンゴム粒子を用いる場合には、接着剤62におけるシリコーンゴム粒子の含有率を2.5wt%以上10wt%以下にすることが好ましいといえる。 Figure 9(A) is a graph showing the relationship between silicone rubber particle content and adhesive strength (average value). As shown in Figure 9(A), when the silicone rubber particle content in adhesive 62 was 2.5 wt%, 5 wt%, 7.5 wt%, and 10 wt%, adhesive strength was improved compared to when adhesive 62 contained no silicone rubber particles (0 wt%). From these results, it can be said that when using epoxy resin as the main material and silicone rubber particles as the reinforcing material, it is preferable to set the silicone rubber particle content in adhesive 62 to between 2.5 wt% and 10 wt%.
なお、砥石60と支持台64とが分離された後に接合面を観察すると、砥石60と支持台64との両方に接着剤62が残存していた。そのため、図9(A)に示す接着強度は、シリコーンゴム粒子を含有する接着剤62の強度(靭性)を示している。 When the bonded surfaces were observed after the grinding wheel 60 and support base 64 were separated, adhesive 62 was found to remain on both the grinding wheel 60 and support base 64. Therefore, the adhesive strength shown in Figure 9 (A) indicates the strength (toughness) of the adhesive 62 containing silicone rubber particles.
(実施例2)
次に、補強材としてアクリル粒子(平均粒径150μm)を用いた場合の評価結果について説明する。本実施例で用いた接着剤62の材料は、補強材を除いて実施例1と同様である。そして、実施例1と同様の測定を、アクリル粒子の含有率が異なる5種類の接着剤62を用いた場合それぞれについて2回ずつ(計10回)行い、アクリル粒子の含有率ごとに接着強度の平均値を算出した。なお、5種類の接着剤62におけるアクリル粒子の含有率はそれぞれ、0wt%、2.5wt%、5wt%、7.5wt%、10wt%に調節した。
Example 2
Next, the evaluation results when acrylic particles (average particle size 150 μm) were used as the reinforcing material will be described. The material of the adhesive 62 used in this example was the same as in Example 1, except for the reinforcing material. The same measurements as in Example 1 were performed twice for each of five types of adhesive 62 with different acrylic particle contents (10 times in total), and the average adhesive strength was calculated for each acrylic particle content. The acrylic particle contents of the five types of adhesive 62 were adjusted to 0 wt%, 2.5 wt%, 5 wt%, 7.5 wt%, and 10 wt%, respectively.
図9(B)は、アクリル粒子の含有率と接着強度(平均値)との関係を示すグラフである。図9(B)に示すように、接着剤62におけるアクリル粒子の含有率が2.5wt%、5wt%である場合には、接着剤62がアクリル粒子を含有していない場合(0wt%)場合と比較して、接着強度が向上した。この結果より、主材としてエポキシ樹脂、補強材としてアクリル粒子を用いる場合には、接着剤62におけるアクリル粒子の含有率を2.5wt%以上5wt%以下にすることが好ましいといえる。 Figure 9(B) is a graph showing the relationship between the acrylic particle content and adhesive strength (average value). As shown in Figure 9(B), when the acrylic particle content in adhesive 62 is 2.5 wt% or 5 wt%, the adhesive strength is improved compared to when adhesive 62 does not contain acrylic particles (0 wt%). From these results, it can be said that when using epoxy resin as the main material and acrylic particles as the reinforcing material, it is preferable to set the acrylic particle content in adhesive 62 to 2.5 wt% or more and 5 wt% or less.
なお、砥石60と支持台64とが分離された後に接合面を観察すると、砥石60と支持台64の両方に接着剤62が残存していた。そのため、図9(B)に示す接着強度は、アクリル粒子を含有する接着剤62の強度(靭性)を示している。 When the bonded surfaces were observed after the grinding wheel 60 and support base 64 were separated, adhesive 62 was found to remain on both the grinding wheel 60 and support base 64. Therefore, the adhesive strength shown in Figure 9 (B) indicates the strength (toughness) of the adhesive 62 containing acrylic particles.
上記の結果より、接着剤62に適量の補強材を含有させることにより、接着剤62の靭性が向上することが確認された。 The above results confirm that the toughness of adhesive 62 can be improved by adding an appropriate amount of reinforcing material to adhesive 62.
11 被加工物
11a 表面
11b 裏面
2 研削装置
4 基台
4a 開口
6 支持構造
8 第1移動機構(第1移動ユニット)
8a テーブルカバー
10 チャックテーブル(保持テーブル)
10a 保持面
12 防塵防滴カバー
14 第2移動機構(第2移動ユニット)
16 ガイドレール
18 移動テーブル
20 ボールねじ
22 パルスモータ
24 支持部材
26 研削ユニット
28 ハウジング
30 スピンドル
32 ホイールマウント
34 研削ホイール(第1研削ホイール)
34A 研削ホイール(第2研削ホイール)
36 制御部(制御ユニット、制御装置)
40 基台
40a 第1面(固定端面)
40b 第2面(自由端面)
40c 外周面(側面)
40d 開口
40e 溝(凹部)
40f 研削液供給路
40g,40h 側壁(内壁)
40i 底面
42 砥石(研削砥石)
44 接着剤
46 主材(母材)
48 補強材(改質剤)
50 基台
50a 第1面(固定端面)
50b 第2面(自由端面)
50c 外周面(側面)
50d 開口
50e 溝(凹部)
50f 研削液供給路
50g,50h 側壁
50i,50j 側壁(内壁)
50k 底面
52 砥石(研削砥石)
60 砥石(研削砥石)
60a 側面
60b 上面
62 接着剤
64 支持台(基台)
66 圧子
11 Workpiece 11a Front surface 11b Back surface 2 Grinding device 4 Base 4a Opening 6 Support structure 8 First moving mechanism (first moving unit)
8a Table cover 10 Chuck table (holding table)
10a Holding surface 12 Dustproof/waterproof cover 14 Second moving mechanism (second moving unit)
16 Guide rail 18 Moving table 20 Ball screw 22 Pulse motor 24 Support member 26 Grinding unit 28 Housing 30 Spindle 32 Wheel mount 34 Grinding wheel (first grinding wheel)
34A Grinding wheel (second grinding wheel)
36 Control unit (control unit, control device)
40 Base 40a First surface (fixed end surface)
40b Second surface (free end surface)
40c Outer surface (side surface)
40d: opening 40e: groove (recess)
40f: Grinding fluid supply path 40g, 40h: Side wall (inner wall)
40i Bottom 42 Grinding wheel (grinding wheel)
44 Adhesive 46 Main material (base material)
48 Reinforcing material (modifier)
50 Base 50a First surface (fixed end surface)
50b 2nd surface (free end surface)
50c Outer surface (side surface)
50d: opening 50e: groove (recess)
50f: grinding fluid supply path 50g, 50h: side wall 50i, 50j: side wall (inner wall)
50k bottom 52 grinding wheel (grinding wheel)
60 Grinding wheel (grinding wheel)
60a Side surface 60b Top surface 62 Adhesive 64 Support base (base)
66 Indenter
Claims (3)
該砥石は、該基台に設けられた溝に接着剤で固定され、
該接着剤は、該接着剤の靭性を向上させる補強材を含有し、
該接着剤は、エポキシ樹脂を含み、
該補強材は、シリコーンゴム粒子であり、
該接着剤における該シリコーンゴム粒子の含有率は、2.5wt%以上10wt%以下であることを特徴とする研削ホイール。 A grinding wheel comprising an annular base and a grinding stone fixed to the base,
The grindstone is fixed in a groove provided in the base with an adhesive,
the adhesive contains a reinforcing material that improves the toughness of the adhesive;
The adhesive comprises an epoxy resin;
the reinforcing material is silicone rubber particles;
The content of the silicone rubber particles in the adhesive is 2.5 wt % or more and 10 wt % or less.
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