JPH0750144Y2 - ハブ付き極薄刃砥石 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、半導体素子の切断分割や磁気ヘッド等の超精
密溝入れ加工などに用いられるハブ付き極薄刃砥石に関
する。

「従来の技術」 第３図は、この種のハブ付き極薄刃砥石の一例を示す断
面図である。

この砥石は、金属めっき相中にダイヤモンド等の超砥粒
を分散した薄肉円環状の砥粒層１と、この砥粒層１の一
面に接合された、砥粒層１より径の小さな円環状のアル
ミニウム製ハブ２とから構成されている。

このようなハブ付き砥石は、砥石駆動装置への自動装着
を可能にするために開発されたもので、通常は前記ハブ
２の他面側の被固定部2Aを砥石装着機構により自動的に
チャッキングし、砥石駆動装置のスピンドルへ挿通固定
して使用に供される。

「考案が解決しようとする課題」 ところが、この種のハブ付き極薄刃砥石のうち、砥粒層
１の肉厚が100μｍ以下、特に50μｍ以下の砥石でシリ
コンウエハ等の切断を行なった場合には、砥粒層１がハ
ブ２の外周縁に沿って円環状に破断し、予想以上に寿命
が短いという問題が指摘されていた。そこで本考案者ら
は、この破断現象を詳細に検討し、この円環状破断は、
切断時のハブ２の面振れに起因することを見出だした。
すなわち、砥石を回転駆動する際には、研削盤によるハ
ブのチャッキング誤差などにより、ハブ２に数μｍ〜10
数μｍ程度の軸線方向の振れが生じることは避けられ
ず、このいわゆる面振れによって、砥粒層１に繰り返し
曲げ応力がかかり、この折曲部に疲労が蓄積してついに
は破断に至るのである。

一方、本考案者らは、砥粒層１の曲げ強度を測定するた
め、砥粒層１に対して垂直に力を加える実験を試みた。
その結果、砥粒層１は第４図に示すように、ハブ２の外
周縁Ｅを支点として極めて小さな曲率半径で曲がり、て
こ作用により、この折曲部分に応力が集中して、僅か数
ｇの力で破断することが判った。そこで、本考案者ら
は、これまでの常識に反して、ハブの砥粒層接合側の外
周縁を種々の曲率を有する曲面に加工して砥石を作成
し、これら砥石を用いてウエハ切断を試みた。その結
果、砥粒層接合面の外周縁部を、曲率半径が５μｍ以上
かつハブ半径方向の長さが３μｍ以上の曲面とした場合
に、顕著な砥粒層破断防止効果が得られ、したがって、
従来に比して格段に寿命延長が図れることを見出だした
のである。

「課題を解決するための手段」 本考案は、上記知見に基づいてなされたもので、ハブの
砥粒層接合面の外周縁部を、その全周に亙って曲率半径
５μｍ以上かつハブ半径方向の長さが３μｍ以上の砥粒
層破断防止用曲面とし、かつ該曲面の前記砥粒層との接
合点における接線を該砥粒層の一面上にあるものとした
ことを特徴としている。

「作用」 このハブ付き極薄刃砥石によれば、ハブの砥粒層接合面
の外周縁部を、その全周に亙って曲率半径５μｍ以上か
つハブ半径方向の長さが３μｍ以上の砥粒層破断防止用
曲面とし、かつ該曲面の前記砥粒層との接合点における
接線を該砥粒層の一面上としたことにより、切断時にハ
ブの面振れが生じた場合にも、砥粒層がハブの外周縁部
との接合点からその曲面に沿って５μｍ以上の曲率半径
でハブ半径方向に３μｍ以上に亙ってなだらかに曲がる
ため、テコ作用による局部的な応力集中が起こらず、砥
粒層の疲労破断が防止できる。

「実施例」 第１図は、本考案に係わるハブ付き極薄刃砥石の一実施
例を示し、符号10はNiやCo等の金属めっき相中にダイヤ
モンドやCBN等の超砥粒を分散した厚さ10数μｍ〜100μ
ｍ程度の薄肉円環状の砥粒層、11は砥粒層10の片面に接
合されたAl等からなる円環状ハブである。

このハブ11の砥粒層接合面の外周縁部11Aは、第２図に
示すように、その全周に亙って曲率半径Ｒが５μｍ以上
の曲面に形成されている。曲率半径が５μｍ以上であれ
ば、ハブ11の内周側から外周側にかけて曲率半径が一定
であっても、あるいは漸次曲率半径が小さくなるような
形状であってもよい。ただし、上記曲率が５μｍ未満で
は砥粒層破断防止効果が得られない。また、上記曲率条
件を満たす曲面部分のハブ半径方向の長さＬは３μｍ以
上であることが望ましく、３μｍ未満では、砥粒層破断
防止効果が低下する。さらに、外周縁部11Aの砥粒層10
との接合点における接線は砥粒層10の一面上にあること
が望ましい。

また、ハブ11の砥粒層接合面と反対側には、従来品と同
様に、チャッキング用の被装着部11Bが形成されてい
る。

このような構成からなるハブ付き極薄刃砥石では、チャ
ッキング誤差等により、切断時にハブ11に面振れが生じ
たとしても、ハブ11の外周縁部11Aの曲面に沿って、砥
粒層10が５μｍ以上の曲率半径でなだらかに曲がるた
め、この折曲部分にはテコ作用による局部的な応力集中
が起こらず、砥粒層10に疲労が生じにくい。したがっ
て、砥粒層10の疲労破断を防止して、砥石寿命の延長を
図ることが可能である。

「実験例」 次に、実験例を挙げて、本考案の効果を実証する。

第３図と同様の形状で、アルミニウム製ハブ外径54.5m
m、ダイヤモンド砥粒層外径55.5mm、砥粒層の厚さ25μ
ｍ、ハブ外周からの刃先突出量0.5mm、砥粒平均粒径４
〜６μｍ、砥粒層の砥粒含有率30vol％のハブ付き極薄
刃砥石を20個作成した。

そして、これら砥石のうち15個について、砥粒層とハブ
外周縁接合部を除いてフォトマスクし、５個づつ条件の
異なるNaOHエッチングを施してハブ外周縁の接合部を溶
解した。その後、フォトマスクを除去し、エッチング量
が異なる実験例１〜３の極薄刃砥石を得た。

次に、これら砥石を順次ダイシングマシンに装着し、ハ
ブの面振れが20μｍとなるように調節したうえ、送り速
度100mm/秒、砥石回転数３万rpm、切り込み量0.3mmの条
件で、研削液として水を用いつつ、厚さ0.4mmの４イン
チシリコンウエハの切断を行ない、それぞれの砥粒層破
断に至る砥石寿命を比較した。なお、15万ラインまで破
断しなかったものは、寿命15万ラインとしてその時点で
切断を終了した。

次表は、各砥石におけるハブの砥粒層接合側の外周縁部
の曲率半径Ｒ、その曲率半径を保つ部分の半径方向長さ
Ｌ、および前記寿命測定結果の平均値を示すものであ
る。

上表から明らかなように、実験例１〜３の砥石では、比
較例の砥石に比して格段に寿命延長が図れた。

「考案の効果」 以上説明したように、本考案のハブ付き極薄刃砥石によ
れば、ハブの砥粒層接合面の外周縁部を、その全周に亙
って曲率半径５μｍ以上かつハブ半径方向の長さが３μ
ｍ以上の砥粒層破断防止用曲面とし、かつ該曲面の前記
砥粒層との接合点における接線を該砥粒層の一面上とし
たので、切断時にハブの面振れが生じた場合にも、ハブ
外周縁部との接合点からその曲面に沿って砥粒層が５μ
ｍ以上の曲率半径でハブ半径方向に３μｍ以上に亙って
なだらかに曲がるため、テコ作用による局部的な応力集
中が起こらず、砥粒層の疲労破断が防止でき、砥石寿命
を格段に延長することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係わるハブ付き極薄刃砥石の一実施例
を示す縦断面図、第２図は同砥石の要部を示す断面拡大
図である。 一方、第３図は従来のハブ付き極薄刃砥石を示す縦断面
図、第４図は同砥石の問題点を示す断面拡大図である。 10……砥粒層、11……ハブ、11A……砥粒層接合面の外
周縁部、Ｒ……曲率半径、Ｌ……曲面の長さ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 及川 尚登 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 金属株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭48−25292（ＪＰ，Ａ) 特公 昭60−16098（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】薄肉円環状の砥粒層の一面側に、これより
   も外径の小さな円環状ハブを接合してなるハブ付き極薄
   刃砥石において、 前記ハブの砥粒層接合面の外周縁部を、その全周に亙っ
   て曲率半径５μｍ以上かつハブ半径方向の長さが３μｍ
   以上の砥粒層破断防止用曲面とし、かつ該曲面の前記砥
   粒層との接合点における接線は該砥粒層の一面上にある
   ことを特徴とするハブ付き極薄刃砥石。