JP7776271B2 - Grinding wheels - Google Patents
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Description
本発明は、被加工物をクリープフィード研削で研削するための研削ホイールに関する。 The present invention relates to a grinding wheel for grinding a workpiece using creep feed grinding.
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、デバイスチップに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有する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、研削ユニットには研削砥石を含む研削ホイールが装着される。研削装置は、研削ホイールを回転させて研削砥石を被加工物に接触させることにより、被加工物を研削する。 In recent years, with the miniaturization of electronic devices, there has been a demand for thinner device chips. To address this, a process of thinning wafers by grinding them using a grinding device is sometimes carried out before they are divided. The grinding device is equipped with a chuck table with a holding surface for holding the workpiece, and a grinding unit for grinding the workpiece. A grinding wheel containing a grinding stone is attached to the grinding unit. The grinding device grinds the workpiece by rotating the grinding wheel and bringing the grinding stone into contact with the workpiece.
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研削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、研削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、研削砥石が被加工物の外側に位置付けられ、且つ、研削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研削砥石によって被加工物の側面から円弧状に削り取られ、被加工物が研削される(特許文献1、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 ground by the grinding wheel, cutting away an arc from the side of the workpiece (see Patent Documents 1 and 2).
研削装置で被加工物を研削する際の研削条件は、被加工物が研削能力の高い研削ホイールによって効率よく研削され、且つ、研削された被加工物の面(被研削面)の平坦性が高くなるように選択される。例えば、被加工物の材質等に応じて、研削砥石に含まれる砥粒の粒径が決定される。 When grinding a workpiece with a grinding device, the grinding conditions are selected so that the workpiece is ground efficiently using a grinding wheel with high grinding capacity, and so that the surface of the ground workpiece (ground surface) is highly flat. For example, the particle size of the abrasive grains contained in the grinding wheel is determined depending on the material of the workpiece, etc.
ここで、粒径の大きい砥粒を含む研削砥石には、研削能力が高く被加工物を短時間で効率的に研削できるという利点があるが、被加工物の被研削面に粗さを残しやすいという欠点がある。一方、粒径の小さい砥粒を含む研削砥石には、被加工物の被研削面の表面粗さを低減できるという利点があるが、被加工物の研削によって生じた屑(研削屑)が研削砥石に付着して砥粒の突出が不十分になる現象(目詰まり)が生じやすく、研削能力が低下しやすいという欠点がある。そのため、研削加工の効率と研削後の被加工物の品質とを両立させることは難しい。 Grinding wheels containing large-grain abrasive grains have the advantage of high grinding ability and the ability to grind workpieces efficiently in a short amount of time, but the disadvantage of easily leaving roughness on the ground surface of the workpiece. On the other hand, grinding wheels containing small-grain abrasive grains have the advantage of reducing the surface roughness of the ground surface of the workpiece, but the disadvantage is that the debris (grinding debris) generated by grinding the workpiece is likely to adhere to the grinding wheel, causing the abrasive grains to protrude insufficiently (clogging), and reducing grinding ability. Therefore, it is difficult to achieve both grinding efficiency and the quality of the workpiece after grinding.
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、研削加工の効率及び質を向上させ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 improve the efficiency and quality of grinding processes.
本発明の一態様によれば、被加工物をクリープフィード研削で研削するための研削ホイールであって、円盤状のホイール基台と、第1砥粒を含み、該ホイール基台の一端面側に環状に配列された複数の第1研削砥石と、第2砥粒を含み、該ホイール基台の一端面側に環状に配列された複数の第2研削砥石と、を備え、該第2研削砥石は、該第1研削砥石よりも該ホイール基台の中心側に設けられ、該第2研削砥石は、隣接する2つの該第1研削砥石と該ホイール基台の径方向において重ならないように配置され、該第1研削砥石の硬度は、該第2研削砥石の硬度よりも低く、該第1砥粒の平均粒径は、該第2砥粒の平均粒径の3倍未満であり、該第1研削砥石の抗折強度は、該第2研削砥石の抗折強度の30%以上60%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 for grinding a workpiece by creep feed grinding, the grinding wheel comprising: a disk-shaped wheel base; a plurality of first grinding stones containing first abrasive grains and arranged in a ring shape on one end face side of the wheel base; and a plurality of second grinding stones containing second abrasive grains and arranged in a ring shape on one end face side of the wheel base, the second grinding stones being disposed closer to the center of the wheel base than the first grinding stones and the second grinding stones being disposed so as not to overlap with two adjacent first grinding stones in the radial direction of the wheel base; the hardness of the first grinding stones is lower than the hardness of the second grinding stones; the average grain size of the first abrasive grains is less than three times the average grain size of the second abrasive grains; and the flexural strength of the first grinding stones is 30% to 60% of the flexural strength of the second grinding stones.
なお、好ましくは、該第1研削砥石における該第1砥粒の集中度は、該第2研削砥石における該第2砥粒の集中度の60%未満である。また、好ましくは、該第1研削砥石の数は、該第2研削砥石の数よりも少ない。また、好ましくは、該ホイール基台の径方向における該第1研削砥石の幅は、該ホイール基台の径方向における該第2研削砥石の幅よりも小さい。 Preferably , the concentration of the first abrasive grains in the first grinding wheel is less than 60% of the concentration of the second abrasive grains in the second grinding wheel. Also, preferably, the number of the first grinding wheels is less than the number of the second grinding wheels. Also, preferably, the width of the first grinding wheel in the radial direction of the wheel base is smaller than the width of the second grinding wheel in the radial direction of the wheel base.
本発明の一態様に係る研削ホイールを用いると、第1研削砥石によって被加工物が効率よく研削された後、第2研削砥石によって被加工物がフラットに研削される。これにより、被加工物の研削の効率及び質が向上する。 When using a grinding wheel according to one aspect of the present invention, the workpiece is ground efficiently by the first grinding wheel, and then the workpiece is ground flat by the second grinding wheel. This improves the efficiency and quality of grinding the workpiece.
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及び収容する基台4を備える。基台4の上面側には、長手方向がX軸方向に沿う矩形状の開口4aが形成されている。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 and 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 support structure 6 that protrudes upward from the top surface of the base 4 and 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、移動テーブルが一対の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 pair of 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、例えばポーラスセラミックス等の多孔質部材によって構成されており、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で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すが、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 made of a porous material such as porous ceramics, and 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 Figure 1 shows an example in which the holding surface 10a is circular, assuming that it will hold a disk-shaped workpiece 11, but 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にはモータ等の回転駆動源(不図示)が連結されており、この回転駆動源はチャックテーブル10をZ軸方向と概ね平行な回転軸の周りで回転させる。すなわち、チャックテーブル10の回転軸は保持面10aと垂直な方向に沿って設定されている。 The chuck table 10 is moved along the X-axis direction together with the table cover 8a by the first movement mechanism 8. A rotary drive source (not shown), such as a motor, is connected to the chuck table 10, and this rotary drive source rotates the chuck table 10 around a rotation axis that is roughly parallel to the Z-axis direction. In other words, the rotation axis of the chuck table 10 is set along a direction 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が一対のガイドレール16に沿ってスライド可能に装着されている。 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 attached to the pair of guide rails 16 so that it can slide along the pair of guide rails 16.
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 nut portion (not shown) is provided on the rear side (back side) of the moving table 18. A ball screw 20, which is arranged along the Z-axis direction between a pair of guide rails 16, 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 moving table 18 moves in the Z-axis direction along the pair of guide rails 16.
移動テーブル18の前面側(表面側)には、移動テーブル18の前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 that protrudes forward from the front surface of the moving table 18 is fixed to the front side (surface side) of the moving table 18. The support member 24 supports a grinding unit 26 that grinds the workpiece 11. The movement (lifting and lowering) of the grinding unit 26 in the Z-axis direction is controlled by the second moving mechanism 14.
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。例えば研削ホイール34は、ボルト等の固定具によってホイールマウント32に固定される。 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. For example, the grinding wheel 34 is fixed to the wheel mount 32 with a fastener such as a bolt.
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、Z軸方向と概ね平行な回転軸の周りを回転する。すなわち、研削ホイール34の回転軸はチャックテーブル10の保持面10aと垂直な方向に沿って設定されている。また、研削ユニット26の内部又は近傍には、チャックテーブル10によって保持された被加工物11と研削ホイール34とに純水等の液体(研削液)を供給する、ノズル等の研削液供給路(不図示)が設けられている。 The grinding wheel 34 rotates around a rotation axis roughly parallel to the Z-axis direction by power transmitted from the rotation drive source via the spindle 30 and wheel mount 32. In other words, the rotation axis of the grinding wheel 34 is set along a direction perpendicular to the holding surface 10a of the chuck table 10. In addition, a grinding fluid supply passage (not shown), such as a nozzle, is provided inside or near the grinding unit 26 to supply a liquid (grinding fluid) such as pure water to the workpiece 11 held by the chuck table 10 and the grinding wheel 34.
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、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. The workpiece 11 is divided into multiple rectangular regions by multiple streets (planned division lines) arranged in a grid pattern so as to 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 side 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。 There are no restrictions on the material, shape, structure, size, etc. of the workpiece 11. For example, the workpiece 11 may be a substrate made of a semiconductor 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.
図2(A)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。被加工物11をチャックテーブル10上に配置した状態で、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。なお、被加工物11の表面11a側には、樹脂等でなり被加工物11の表面11a側(デバイス側)を保護する保護テープが貼付されてもよい。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の保持面10aで保持される。 Figure 2(A) is a perspective view showing the chuck table 10 and grinding unit 26. When the workpiece 11 is placed on the chuck table 10 and suction force (negative pressure) from the suction source is applied to the holding surface 10a, the workpiece 11 is sucked and held by the chuck table 10. Note that a protective tape made of resin or the like may be attached to the surface 11a of the workpiece 11 to protect the surface 11a side (device side) of the workpiece 11. In this case, the workpiece 11 is held by the holding surface 10a of the chuck table 10 via the protective tape.
研削ユニット26には、研削ホイール34が装着される。研削ホイール34は、金属等でなりホイールマウント32と概ね同径に形成された円盤状(環状)のホイール基台40を備える。ホイール基台40は、互いに概ね平行な第1面(上面)40a及び第2面(下面)40bと、第1面40a及び第2面40bに接続された外周縁(側面)40cとを含む。 A grinding wheel 34 is attached to the grinding unit 26. The grinding wheel 34 has a disk-shaped (annular) wheel base 40 made of metal or the like and formed with approximately the same diameter as the wheel mount 32. The wheel base 40 includes a first surface (upper surface) 40a and a second surface (lower surface) 40b that are generally parallel to each other, and an outer circumferential edge (side surface) 40c connected to the first surface 40a and the second surface 40b.
また、研削ホイール34は、複数の研削砥石42を備える。研削砥石42は、接着剤等を介してホイール基台40の一端面側(第2面40b側)に固定されている。例えば研削砥石42は、直方体状に形成され、ホイール基台40の外周に沿って配列される。 The grinding wheel 34 also includes multiple grinding stones 42. The grinding stones 42 are fixed to one end face (the second surface 40b side) of the wheel base 40 via adhesive or the like. For example, the grinding stones 42 are formed in a rectangular parallelepiped shape and arranged along the outer periphery of the wheel base 40.
図2(B)は、研削砥石42の一部を示す拡大断面図である。研削砥石42は、砥粒44と、砥粒44を固定する結合材(ボンド材)46とを含む。砥粒44としては、ダイヤモンド、cBN(Cubic Boron Nitride)等が用いられる。また、結合材46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。 Figure 2(B) is an enlarged cross-sectional view showing a portion of the grinding wheel 42. The grinding wheel 42 includes abrasive grains 44 and a bonding material 46 that secures the abrasive grains 44. Diamond, cBN (Cubic Boron Nitride), etc. are used as the abrasive grains 44. Furthermore, metal bond, resin bond, vitrified bond, etc. are used as the bonding material 46.
図3は、研削ホイール34を示す底面図である。研削ホイール34が備えるホイール基台40の中心部には、ホイール基台40を厚さ方向に貫通する円形の開口40dが設けられている。なお、開口40dの中心位置は、ホイール基台40の中心Oの位置と概ね一致している。すなわち、ホイール基台40と開口40dとは同心円状に配置されている。 Figure 3 is a bottom view showing the grinding wheel 34. A circular opening 40d is provided in the center of the wheel base 40 provided on the grinding wheel 34, penetrating the wheel base 40 in the thickness direction. The center position of the opening 40d roughly coincides with the center O of the wheel base 40. In other words, the wheel base 40 and the opening 40d are arranged concentrically.
ホイール基台40の一端面側(第2面40b側)には、2種類の研削砥石42(第1研削砥石42A及び第2研削砥石42B)が固定されている。第1研削砥石42Aは、ホイール基台40の同心円である第1円48Aの円周と重なるように環状に配列されている。また、第2研削砥石42Bは、ホイール基台40の同心円であり第1円48Aよりも直径が小さい第2円48Bの円周と重なるように環状に配列されている。例えば第1研削砥石42Aは、長さ方向(長手方向)が第1円48Aの円周に沿うように配置される。同様に、例えば第2研削砥石42Bは、長さ方向(長手方向)が第2円48Bの円周に沿うように配置される。 Two types of grinding wheels 42 (first grinding wheel 42A and second grinding wheel 42B) are fixed to one end face (second surface 40b) of the wheel base 40. The first grinding wheel 42A is arranged in an annular shape so as to overlap the circumference of a first circle 48A that is concentric with the wheel base 40. The second grinding wheel 42B is also arranged in an annular shape so as to overlap the circumference of a second circle 48B that is concentric with the wheel base 40 and has a smaller diameter than the first circle 48A. For example, the first grinding wheel 42A is arranged so that its length (longitudinal direction) follows the circumference of the first circle 48A. Similarly, the second grinding wheel 42B is arranged so that its length (longitudinal direction) follows the circumference of the second circle 48B.
第2研削砥石42Bはそれぞれ、全ての第1研削砥石42Aよりもホイール基台40の中心O側に設けられている。具体的には、ホイール基台40の中心Oからホイール基台40の外周縁40c側に位置する第1研削砥石42Aの端部までの距離dAは、ホイール基台40の中心Oからホイール基台40の外周縁40c側に位置する第2研削砥石42Bの端部までの距離dBよりも長い。また、例えば第2研削砥石42Bは、図3に示すように、隣接する2つの第1研削砥石42Aとホイール基台40の径方向において重ならないように配置される。 Each second grinding wheel 42B is provided closer to the center O of the wheel base 40 than all of the first grinding wheels 42A. Specifically, the distance d A from the center O of the wheel base 40 to the end of the first grinding wheel 42A located on the outer peripheral edge 40c side of the wheel base 40 is longer than the distance d B from the center O of the wheel base 40 to the end of the second grinding wheel 42B located on the outer peripheral edge 40c side of the wheel base 40. Furthermore, for example, the second grinding wheel 42B is arranged so as not to overlap with two adjacent first grinding wheels 42A in the radial direction of the wheel base 40, as shown in FIG.
なお、第1研削砥石42A及び第2研削砥石42Bの寸法(長さ、幅、高さ)、個数、配置等に制限はない。また、第1研削砥石42Aの寸法及び個数は、第2研削砥石42Bの寸法及び個数と同じであっても異なっていてもよい。 There are no restrictions on the dimensions (length, width, height), number, or arrangement of the first grinding wheel 42A and the second grinding wheel 42B. Furthermore, the dimensions and number of the first grinding wheel 42A may be the same as or different from the dimensions and number of the second grinding wheel 42B.
研削ホイール34を回転させると、第1研削砥石42A及び第2研削砥石42Bはそれぞれ、水平面に概ね平行な環状の移動経路(回転経路)に沿って移動する。このとき、第1研削砥石42Aの軌跡(移動経路)の外径は、第2研削砥石42Bの軌跡(移動経路)の外径よりも大きくなる。 When the grinding wheel 34 is rotated, the first grinding wheel 42A and the second grinding wheel 42B each move along annular movement paths (rotation paths) that are generally parallel to the horizontal plane. At this time, the outer diameter of the trajectory (movement path) of the first grinding wheel 42A is larger than the outer diameter of the trajectory (movement path) of the second grinding wheel 42B.
ここで、第1研削砥石42Aの硬度は、第2研削砥石42Bの硬度よりも低い。すなわち、第2研削砥石42Bは第1研削砥石42Aよりも硬い。そのため、研削ホイール34で被加工物11を研削する際(図2(A)参照)、第1研削砥石42Aは第2研削砥石42Bよりも摩耗しやすい。 Here, the hardness of the first grinding wheel 42A is lower than the hardness of the second grinding wheel 42B. In other words, the second grinding wheel 42B is harder than the first grinding wheel 42A. Therefore, when grinding the workpiece 11 with the grinding wheel 34 (see Figure 2(A)), the first grinding wheel 42A is more likely to wear than the second grinding wheel 42B.
なお、第1研削砥石42A及び第2研削砥石42Bの硬度を調節する方法に制限はない。例えば、第1研削砥石42Aと第2研削砥石42Bとで材質や密度(気孔率)が異なる結合材46(図2(B)参照)を用いることにより、第1研削砥石42Aの硬度と第2研削砥石42Bの硬度との大小関係を調節することができる。 There are no limitations on the method for adjusting the hardness of the first grinding wheel 42A and the second grinding wheel 42B. For example, by using a binder 46 (see Figure 2(B)) with a different material or density (porosity) for the first grinding wheel 42A and the second grinding wheel 42B, the magnitude relationship between the hardness of the first grinding wheel 42A and the hardness of the second grinding wheel 42B can be adjusted.
また、第1研削砥石42Aに含まれる砥粒44(第1砥粒)のサイズ及び第2研削砥石42Bに含まれる砥粒44(第2砥粒)のサイズは、被加工物11の材質等に応じて適宜設定される。ただし、第1砥粒及び第2砥粒は、第1砥粒の平均粒径が第2砥粒の平均粒径の3倍未満となるように選択される。 The size of the abrasive grains 44 (first abrasive grains) contained in the first grinding wheel 42A and the size of the abrasive grains 44 (second abrasive grains) contained in the second grinding wheel 42B are set appropriately depending on the material of the workpiece 11, etc. However, the first abrasive grains and second abrasive grains are selected so that the average grain size of the first abrasive grains is less than three times the average grain size of the second abrasive grains.
上記の研削ホイール34が研削ユニット26(図1及び図2(A)参照)に装着され、被加工物11が研削ホイール34によって研削される。本実施形態においては、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を実施することにより、被加工物11を薄化する。以下、研削装置2を用いた被加工物11の研削方法の具体例を説明する。 The grinding wheel 34 is attached to the grinding unit 26 (see Figures 1 and 2(A)), and the workpiece 11 is ground by the grinding wheel 34. In this embodiment, the workpiece 11 is thinned by performing creep feed grinding, in which the chuck table 10 and the grinding wheel 34 are moved relatively in a direction parallel to the holding surface 10a to process the workpiece 11. Below, a specific example of a method for grinding the workpiece 11 using the grinding device 2 is described.
まず、図2(A)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。なお、前述の通り、被加工物11の表面11a側には保護テープが貼付されていてもよい。 First, as shown in FIG. 2(A), 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. As mentioned above, protective tape may be attached to the front surface 11a of the workpiece 11.
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4(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。準備ステップでは、保持面10aと平行な加工送り方向(X軸方向)において被加工物11と研削砥石42とが互いに離隔し、且つ、研削砥石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。 Next, the positional relationship between the chuck table 10 and the grinding unit 26 is adjusted (preparation step). Figure 4(A) is a side view showing the chuck table 10 and grinding unit 26 in the preparation step. In the preparation step, the positional relationship between the chuck table 10 and the grinding unit 26 is adjusted so that the workpiece 11 and the grinding wheel 42 are spaced apart from each other in the processing feed direction (X-axis direction) 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4(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、研削砥石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の上面と研削砥石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. 4A) 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、研削砥石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4(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 4(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。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。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4(B)における紙面右端)が研削砥石42の軌道に到達すると、被加工物11の一端部が研削砥石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4(B)における紙面左端)が研削砥石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が研削砥石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 4(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 4(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, thinning the entire workpiece 11.
なお、研削砥石42で被加工物11を研削すると、研削砥石42の結合材46(図2(B)参照)が徐々に摩耗し、露出している砥粒44(図2(B)参照)が脱落するとともに結合材46の内部に埋め込まれている砥粒44が新たに露出する現象(自生発刃)が生じる。これにより、砥粒44の摩耗による研削砥石42の切れ味の低下が抑制される。また、研削砥石42の目詰まりが抑制され、砥粒44が突出した状態が維持される。 When the workpiece 11 is ground with the grinding wheel 42, the bonding material 46 (see Figure 2(B)) of the grinding wheel 42 gradually wears away, causing the exposed abrasive grains 44 (see Figure 2(B)) to fall off and newly exposing the abrasive grains 44 embedded within the bonding material 46 (a phenomenon known as self-sharpening). This prevents the sharpness of the grinding wheel 42 from decreasing due to wear of the abrasive grains 44. It also prevents the grinding wheel 42 from clogging, maintaining the abrasive grains 44 in a protruding state.
また、被加工物11が研削砥石42によって研削される際には、純水等の研削液が被加工物11及び研削砥石42に供給される。これにより、被加工物11及び研削砥石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。 In addition, when the workpiece 11 is ground by the grinding wheel 42, a grinding fluid such as pure water is supplied to the workpiece 11 and the grinding wheel 42. This cools the workpiece 11 and the grinding wheel 42 and washes away any debris (grinding debris) generated by the grinding process.
次に、研削ステップにおける被加工物11の研削ホイール34による研削の詳細について、図5(A)乃至図5(C)を参照しつつ説明する。図5(A)は、第1研削砥石42Aに接触する被加工物11を示す断面図である。なお、第1研削砥石42A及び第2研削砥石42Bの下面と、被加工物11の下面(表面11a)との高さ位置の差は、研削後の被加工物11の厚さの目標値である仕上げ厚さTに相当する。 Next, details of grinding the workpiece 11 with the grinding wheel 34 in the grinding step will be described with reference to Figures 5(A) to 5(C). Figure 5(A) is a cross-sectional view showing the workpiece 11 in contact with the first grinding wheel 42A. Note that the difference in height between the lower surfaces of the first grinding wheel 42A and the second grinding wheel 42B and the lower surface (surface 11a) of the workpiece 11 corresponds to the finished thickness T, which is the target value for the thickness of the workpiece 11 after grinding.
加工送りが開始されると、まず、被加工物11の一端部が回転する第1研削砥石42Aに接触し、第1研削砥石42Aによって研削される。ここで、第1研削砥石42Aは硬度が低く、被加工物11との接触によって摩耗しやすい。そのため、被加工物11の研削中に第1研削砥石42Aの自生発刃が生じやすい。これにより、第1研削砥石42Aは高い研削能力を維持したまま被加工物11を研削でき、被加工物11の裏面11b側が第1研削砥石42Aによって確実に削り取られる。 When processing feed begins, one end of the workpiece 11 first comes into contact with the rotating first grinding wheel 42A and is ground by the first grinding wheel 42A. The first grinding wheel 42A has low hardness and is easily worn away by contact with the workpiece 11. This makes it easy for the first grinding wheel 42A to self-sharpen while grinding the workpiece 11. This allows the first grinding wheel 42A to grind the workpiece 11 while maintaining high grinding ability, ensuring that the back surface 11b of the workpiece 11 is reliably ground away by the first grinding wheel 42A.
図5(B)は、第2研削砥石42Bに接触する被加工物11を示す断面図である。なお、図5(B)では、第1研削砥石42Aの摩耗を誇張して図示している。 Figure 5(B) is a cross-sectional view showing the workpiece 11 in contact with the second grinding wheel 42B. Note that Figure 5(B) exaggerates the wear on the first grinding wheel 42A.
第1研削砥石42Aによる被加工物11の研削中は、硬度の低い第1研削砥石42Aが摩耗して第1研削砥石42Aの高さが徐々に減少し、第1研削砥石42Aの下面の高さ位置が変動する。その結果、被加工物11の第1研削砥石42Aによって研削された領域は、仕上げ厚さTよりも僅かに厚くなる。そして、第1研削砥石42Aによって研削し損なった領域が、第1研削砥石42Aの内側で回転する第2研削砥石42Bに接触する。 While the workpiece 11 is being ground with the first grinding wheel 42A, the lower-hardness first grinding wheel 42A wears, gradually reducing its height and causing the height position of the underside of the first grinding wheel 42A to fluctuate. As a result, the area of the workpiece 11 ground by the first grinding wheel 42A becomes slightly thicker than the finishing thickness T. The area not ground by the first grinding wheel 42A then comes into contact with the second grinding wheel 42B, which rotates inside the first grinding wheel 42A.
図5(C)は、第2研削砥石42Bによって研削される被加工物11を示す断面図である。被加工物11が第2研削砥石42Bに接触した後、加工送りがさらに進行すると、第1研削砥石42Aによって研削し損なった領域が第2研削砥石42Bによって削り取られる。 Figure 5(C) is a cross-sectional view showing the workpiece 11 being ground by the second grinding wheel 42B. After the workpiece 11 comes into contact with the second grinding wheel 42B, as the processing feed progresses further, the area that was not ground by the first grinding wheel 42A is removed by the second grinding wheel 42B.
ここで、第2研削砥石42Bは硬度が高く、被加工物11と接触しても摩耗しにくい。そのため、第2研削砥石42Bで被加工物11を研削しても、第2研削砥石42Bの下面の高さ位置は変動しにくい。その結果、被加工物11のうち第2研削砥石42Bによって研削された領域の厚さが、仕上げ厚さTと概ね等しくなる。 The second grinding wheel 42B has high hardness and is resistant to wear even when it comes into contact with the workpiece 11. Therefore, even when the workpiece 11 is ground with the second grinding wheel 42B, the height position of the lower surface of the second grinding wheel 42B is unlikely to fluctuate. As a result, the thickness of the area of the workpiece 11 ground by the second grinding wheel 42B is roughly equal to the finishing thickness T.
また、第2研削砥石42Bの硬度は第1研削砥石42Aの硬度よりも高く、第2研削砥石42Bにおいては第1研削砥石42Aと比較して自生発刃が生じにくい。そのため、第2研削砥石42Bは結合材46(図2(B)参照)から砥粒44(図2(B)参照)が過度に突出した状態になりにくく、研削後の被加工物11の裏面11bの表面粗さが低減される。 Furthermore, the hardness of the second grinding wheel 42B is higher than that of the first grinding wheel 42A, and the second grinding wheel 42B is less likely to develop self-sharpening edges than the first grinding wheel 42A. As a result, the second grinding wheel 42B is less likely to have the abrasive grains 44 (see Figure 2(B)) excessively protruding from the binder 46 (see Figure 2(B)), reducing the surface roughness of the back surface 11b of the workpiece 11 after grinding.
なお、第2研削砥石42Bは、第1研削砥石42Aよりも自生発刃が生じにくいため、目詰まりが生じやすい性質を有する。ただし、被加工物11が第2研削砥石42Bに到達した段階では、既に被加工物11の研削すべき領域の大半が第1研削砥石42Aによって除去されており、第2研削砥石42Bに割り当てられる研削量は少ない。そのため、第2研削砥石42Bで被加工物11を研削する際に発生する研削屑の量が抑えられ、現実的には第2研削砥石42Bの研削能力が目詰まりによって大きく低下することはない。 The second grinding wheel 42B is less likely to self-sharpen than the first grinding wheel 42A, and is therefore more prone to clogging. However, by the time the workpiece 11 reaches the second grinding wheel 42B, most of the area to be ground on the workpiece 11 has already been removed by the first grinding wheel 42A, and the amount of grinding allocated to the second grinding wheel 42B is small. As a result, the amount of grinding waste generated when the workpiece 11 is ground with the second grinding wheel 42B is reduced, and in reality, the grinding ability of the second grinding wheel 42B is not significantly reduced due to clogging.
ここで、仮に第1研削砥石42Aに含まれる砥粒44(第1砥粒)の平均粒径が第2研削砥石42Bに含まれる砥粒44(第2砥粒)の平均粒径の3倍に達していると、被加工物11のうち第1研削砥石42Aによって研削された領域に粗い凹凸が形成され、その後の第2研削砥石42Bによる研削を経ても被加工物11に粗さが残りやすくなる。 Here, if the average particle size of the abrasive grains 44 (first abrasive grains) contained in the first grinding wheel 42A were three times the average particle size of the abrasive grains 44 (second abrasive grains) contained in the second grinding wheel 42B, rough irregularities would be formed in the area of the workpiece 11 ground by the first grinding wheel 42A, and this roughness would likely remain in the workpiece 11 even after subsequent grinding by the second grinding wheel 42B.
また、第1研削砥石42Aによる被加工物11の研削時に第1研削砥石42Aから脱落した砥粒44が、第2研削砥石42Bによる被加工物11の研削時に被加工物11と第2研削砥石42Bとの間に入り込むことがある。このとき、第1砥粒の平均粒径が第2砥粒の平均粒径の3倍に達していると、被加工物11と第2研削砥石42Bとの間に入り込んだ大サイズの第1砥粒によって被加工物11が削り取られ、研削後の被加工物11に予期しない粗さが残るおそれがある。 Furthermore, when the workpiece 11 is ground with the first grinding wheel 42A, abrasive grains 44 that fall off from the first grinding wheel 42A may get caught between the workpiece 11 and the second grinding wheel 42B when the workpiece 11 is ground with the second grinding wheel 42B. In this case, if the average grain size of the first abrasive grains is three times the average grain size of the second abrasive grains, the large first abrasive grains that have gotten between the workpiece 11 and the second grinding wheel 42B may scrape off the workpiece 11, potentially leaving unexpected roughness on the workpiece 11 after grinding.
しかしながら、前述の通り、第1砥粒の平均粒径は第2砥粒の平均粒径の3倍未満に設定されている。そのため、被加工物11のうち第1研削砥石42Aによって研削された領域に粗い凹凸が残存しにくい。また、被加工物11と第2研削砥石42Bとの間に第1砥粒が入り込んでも、被加工物11に予期しない粗さが残ることはない。 However, as mentioned above, the average particle size of the first abrasive grains is set to less than three times the average particle size of the second abrasive grains. Therefore, rough irregularities are unlikely to remain in the area of the workpiece 11 ground by the first grinding wheel 42A. Furthermore, even if the first abrasive grains get between the workpiece 11 and the second grinding wheel 42B, unexpected roughness will not remain in the workpiece 11.
上記の研削装置2による被加工物11の研削は、制御部36(図1参照)で研削装置2の各構成要素の動作を制御することによって実現される。具体的には、制御部36のメモリには、保持ステップ、準備ステップ、研削ステップを順に実施するために必要な研削装置2の各構成要素の一連の動作を記述するプログラムが記憶されている。そして、被加工物11の研削を実行する際には、制御部36はプログラムを読み出して実行し、研削装置2の各構成要素に制御信号を順次出力する。これにより、研削装置2の稼働が制御され、本実施形態に係る被加工物の研削方法が自動で実施される。 The grinding of the workpiece 11 by the grinding device 2 is achieved by the control unit 36 (see Figure 1) controlling the operation of each component of the grinding device 2. Specifically, the memory of the control unit 36 stores a program that describes the series of operations of each component of the grinding device 2 required to perform the holding step, preparation step, and grinding step in that order. When grinding the workpiece 11, the control unit 36 reads and executes the program, sequentially outputting control signals to each component of the grinding device 2. This controls the operation of the grinding device 2, and the workpiece grinding method according to this embodiment is automatically performed.
なお、第1研削砥石42Aの切削能力を第2研削砥石42Bの切削能力よりも高くするため、第1研削砥石42Aに含まれる第1砥粒のサイズは第2研削砥石42Bに含まれる第2砥粒のサイズよりも大きいことが好ましい。具体的には、第1砥粒の平均粒径は、第2砥粒の平均粒径よりも大きい。又は、第1砥粒の粒度は、第2砥粒の粒度よりも小さい。ただし、前述の通り第1砥粒の平均粒径は第2砥粒の平均粒径の3倍未満に抑えられる。例えば、第1砥粒として粒度♯3000のダイヤモンドを用い、第2砥粒として粒度♯5000のダイヤモンドを用いることができる。 In order to increase the cutting ability of the first grinding wheel 42A compared to the second grinding wheel 42B, it is preferable that the size of the first abrasive grains contained in the first grinding wheel 42A be larger than the size of the second abrasive grains contained in the second grinding wheel 42B. Specifically, the average grain size of the first abrasive grains is larger than the average grain size of the second abrasive grains. Alternatively, the grain size of the first abrasive grains is smaller than the grain size of the second abrasive grains. However, as mentioned above, the average grain size of the first abrasive grains is kept to less than three times the average grain size of the second abrasive grains. For example, diamonds with a grain size of #3000 can be used as the first abrasive grains, and diamonds with a grain size of #5000 can be used as the second abrasive grains.
また、第1研削砥石42Aの摩耗を促進するため、第1研削砥石42Aと第2研削砥石42Bとの間で硬度以外の要素を異ならせてもよい。例えば、第1研削砥石42Aの抗折強度(曲げ強度)は、第1研削砥石42Aによる被加工物11の研削に支障が出ない範囲内で、第2研削砥石42Bの抗折強度より低くてもよい。具体的には、第1研削砥石42Aの抗折強度は、第2研削砥石42Bの抗折強度の30%以上60%以下であることが好ましい。これにより、第1研削砥石42Aが第2研削砥石42Bよりもさらに摩耗しやすくなり、第1研削砥石42Aの自生発刃が促進される。なお、第1研削砥石42A及び第2研削砥石42Bの抗折強度は、3点曲げ試験によって測定できる。 Furthermore, to promote wear of the first grinding wheel 42A, the first grinding wheel 42A and the second grinding wheel 42B may be different in factors other than hardness. For example, the flexural strength (bending strength) of the first grinding wheel 42A may be lower than that of the second grinding wheel 42B, as long as it does not interfere with the grinding of the workpiece 11 by the first grinding wheel 42A. Specifically, the flexural strength of the first grinding wheel 42A is preferably 30% to 60% of the flexural strength of the second grinding wheel 42B. This makes the first grinding wheel 42A more susceptible to wear than the second grinding wheel 42B, promoting self-sharpening of the first grinding wheel 42A. The flexural strengths of the first grinding wheel 42A and the second grinding wheel 42B can be measured using a three-point bending test.
また、第1研削砥石42Aにおける第1砥粒の集中度を、第2研削砥石42Bにおける第2砥粒の集中度よりも小さくしてもよい。具体的には、第1研削砥石42Aにおける第1砥粒の集中度は、第2研削砥石42Bにおける第2砥粒の集中度の60%未満であることが好ましい。これにより、第1研削砥石42Aが第2研削砥石42Bよりもさらに摩耗しやすくなり、第1研削砥石42Aの自生発刃が促進される。 Furthermore, the concentration of the first abrasive grains in the first grinding wheel 42A may be smaller than the concentration of the second abrasive grains in the second grinding wheel 42B. Specifically, the concentration of the first abrasive grains in the first grinding wheel 42A is preferably less than 60% of the concentration of the second abrasive grains in the second grinding wheel 42B. This makes the first grinding wheel 42A more susceptible to wear than the second grinding wheel 42B, promoting self-sharpening of the first grinding wheel 42A.
また、第1研削砥石42Aの数は、第2研削砥石の42Bの数より少なくてもよい。さらに、ホイール基台40の径方向における第1研削砥石42Aの幅WA(図3参照)は、ホイール基台40の径方向における第2研削砥石42Bの幅WB(図3参照)より小さくてもよい。これにより、第1研削砥石42Aが第2研削砥石42Bよりもさらに摩耗しやすくなり、第1研削砥石42Aの自生発刃が促進される。 The number of first grinding wheels 42A may be smaller than the number of second grinding wheels 42B. Furthermore, the width W A (see FIG. 3) of the first grinding wheels 42A in the radial direction of the wheel base 40 may be smaller than the width W B (see FIG. 3) of the second grinding wheels 42B in the radial direction of the wheel base 40. This makes the first grinding wheels 42A more susceptible to wear than the second grinding wheels 42B, promoting self-sharpening of the first grinding wheels 42A.
以上の通り、本実施形態に係る研削ホイール34を用いると、第1研削砥石42Aによって被加工物11が効率よく研削された後、第2研削砥石42Bによって被加工物11がフラットに研削される。これにより、被加工物11の研削の効率及び質が向上する。 As described above, when using the grinding wheel 34 according to this embodiment, the workpiece 11 is ground efficiently by the first grinding wheel 42A, and then the workpiece 11 is ground flat by the second grinding wheel 42B. This improves the efficiency and quality of grinding the workpiece 11.
また、第1研削砥石42Aに含まれる第1砥粒の平均粒径が第2研削砥石42Bに含まれる第2砥粒の平均粒径の3倍未満に抑えられているため、被加工物11のうち第1研削砥石42Aによって研削された領域に粗い凹凸が残存しにくい上、第1研削砥石42Aから脱落した第1砥粒が第2研削砥石42Bによる被加工物11の研削に悪影響を与えにくい。その結果、研削後の被加工物11の品質低下が防止される。 In addition, because the average particle size of the first abrasive grains contained in the first grinding wheel 42A is kept to less than three times the average particle size of the second abrasive grains contained in the second grinding wheel 42B, rough irregularities are less likely to remain in the area of the workpiece 11 ground by the first grinding wheel 42A, and first abrasive grains that fall off the first grinding wheel 42A are less likely to adversely affect the grinding of the workpiece 11 by the second grinding wheel 42B. As a result, deterioration in the quality of the workpiece 11 after grinding is prevented.
なお、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。すなわち、準備ステップ及び研削ステップを2回以上実施することによって被加工物11を仕上げ厚さまで薄化してもよい。 The number of times creep feed grinding is performed (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. In other words, the preparation step and grinding step may be performed two or more times to thin the workpiece 11 to its finishing thickness.
その他、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。 In addition, the structures, methods, etc. related to the above embodiments can be modified as appropriate without departing from the scope of the present invention.
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
36 制御部(制御ユニット、制御装置)
40 ホイール基台
40a 第1面(上面)
40b 第2面(下面)
40c 外周縁(側面)
40d 開口
42 研削砥石
42A 第1研削砥石
42B 第2研削砥石
44 砥粒
46 結合材(ボンド材)
48A 第1円
48B 第2円
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 36 Control unit (control unit, control device)
40 Wheel base 40a First surface (upper surface)
40b 2nd side (bottom side)
40c Outer edge (side)
40d Opening 42 Grinding wheel 42A First grinding wheel 42B Second grinding wheel 44 Abrasive grains 46 Bonding material (bond material)
48A 1st Circle 48B 2nd Circle
Claims (4)
円盤状のホイール基台と、
第1砥粒を含み、該ホイール基台の一端面側に環状に配列された複数の第1研削砥石と、
第2砥粒を含み、該ホイール基台の一端面側に環状に配列された複数の第2研削砥石と、を備え、
該第2研削砥石は、該第1研削砥石よりも該ホイール基台の中心側に設けられ、
該第2研削砥石は、隣接する2つの該第1研削砥石と該ホイール基台の径方向において重ならないように配置され、
該第1研削砥石の硬度は、該第2研削砥石の硬度よりも低く、
該第1砥粒の平均粒径は、該第2砥粒の平均粒径の3倍未満であり、
該第1研削砥石の抗折強度は、該第2研削砥石の抗折強度の30%以上60%以下であることを特徴とする研削ホイール。 1. A grinding wheel for grinding a workpiece by creep feed grinding, comprising:
A disc-shaped wheel base,
a plurality of first grinding wheels including first abrasive grains and arranged in an annular shape on one end surface side of the wheel base;
a plurality of second grinding wheels including second abrasive grains and arranged in an annular shape on one end surface side of the wheel base;
the second grinding wheel is provided closer to the center of the wheel base than the first grinding wheel,
the second grinding wheels are arranged so as not to overlap with two adjacent first grinding wheels in the radial direction of the wheel base;
The hardness of the first grinding wheel is lower than the hardness of the second grinding wheel;
the average particle size of the first abrasive grains is less than three times the average particle size of the second abrasive grains;
A grinding wheel characterized in that the flexural strength of the first grinding wheel is 30% or more and 60% or less of the flexural strength of the second grinding wheel.
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