JPH11188634A

JPH11188634A - 電鋳薄刃砥石およびその製造方法

Info

Publication number: JPH11188634A
Application number: JP36131597A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Takahashi; 務高橋
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-13

Abstract

(57)【要約】【課題】砥石両面からの砥粒突出が良好で、応力によ
る反りが生じにくく、個々の超砥粒が一斉に摩滅せずに
使用寿命が長い電鋳薄刃砥石を提供する。【解決手段】平面基板２上に第１金属めっき相１４を
析出させつつ、この第１金属めっき相１４中に超砥粒１
２を分散させて、表面から超砥粒１２の一部が突出した
第１砥粒層６を形成する工程と、第１砥粒層６を平面基
板２から剥離し、この第１砥粒層６の平面基板２に接し
ていた面から第１金属めっき相１４を一定量溶解する工
程と、第１砥粒層６の第１金属めっき相１４を溶解した
面に、第２金属めっき相１８を析出させつつ、この第２
金属めっき相１８中に超砥粒１２を分散させて、表面か
ら超砥粒１２の一部が突出した第２砥粒層１６を形成す
る工程とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高精度の切断加工
や溝入れ加工に用いられる電鋳薄刃砥石およびその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハから素子チップを切り出
すなどのダイシング加工には、従来より、厚さ１０μｍ
〜１００μｍ程度の円環板状をなす電鋳薄刃砥石が用い
られている。このような電鋳薄刃砥石は、両側面を一対
のフランジで支持するか、円環状のハブに固定されて高
速回転され、スライシングやダイシングに使用される。

【０００３】この種の電鋳薄刃砥石は、平均粒径が０．
５〜５０μｍ程度のダイヤモンドやＣＢＮ等の超砥粒
を、ニッケルやコバルト等からなる金属めっき相中に分
散した円環板状の砥石であり、従来、このような電鋳薄
刃砥石は次のような方法により製造されている。

【０００４】まず、めっき浴内において金属製の平面基
板の表面にダイヤモンドなどの超砥粒を散布した状態
で、前記表面にニッケルやコバルトなどの金属めっき相
を析出させ、この金属めっき相中に超砥粒を取り込ませ
る。金属めっき相が所定の厚さに成長したら、砥粒層を
平面基板から剥離させ、所望の砥石形状に整形して電鋳
薄刃砥石とする。

【０００５】ところで、このような方法で製造された電
鋳薄刃砥石では、平面基板から剥離させた面が平滑面と
なり、金属めっき相から超砥粒が突出しない。このた
め、この平滑面による切れ味が悪く、特に、切削初期に
おいて被削材にチッピングやムシリを生じやすいばかり
か、表面と裏面における金属めっき相中の応力に不均衡
が生じるため、反りが生じやすいという問題もあった。

【０００６】そこで本発明者は先に、特願昭６１−１５
７０５３号（特公平６−４９２７５号公報）において、
図５に示すような電鋳薄刃砥石の製造方法を提案した。
この方法ではまず、平面基板上に超砥粒２４を蒔きつつ
金属めっき相２６を析出させ、第１砥粒層２０を砥石の
略１／２の厚さに形成する。次に、この第１砥粒層２０
を平面基板から剥離させて裏返したのち、この剥離面２
６Ｂ上に超砥粒２４を蒔きつつ金属めっき相２８を析出
させて、第２砥粒層２２を１／２厚さに形成する。こう
して得られた電鋳薄刃砥石では、砥石両面から同程度に
超砥粒２４が突出するうえ、厚さ方向両側に生じる金属
めっき相の内部応力がほぼ均等になるので、反りの問題
も軽減できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで最近では、電
鋳薄刃砥石をさらに薄くするとともに、その厚さからす
れば比較的大きい平均粒径の超砥粒を用いる要求が高ま
っている。電鋳薄刃砥石を薄くすればその分、切断代が
小さくなって材料の歩留まりが高まる一方、大径の超砥
粒を用いた方が切れ味が良く、しかも切れ味が長く持続
するからである。

【０００８】しかしながら、特願昭６１−１５７０５３
号に係る方法により、電鋳薄刃砥石の厚さを小さくして
かつ大径の超砥粒を使用すると、次のような問題が生じ
ることが判明した。すなわち、第１砥粒層２０の剥離面
２６Ｂは平滑であるから、図６に示すように、この剥離
面２６Ｂ上に極薄い第２砥粒層２２を形成すると、その
中に含まれる超砥粒２４は単層に近くなり、ほとんど平
面に沿って並ぶことになる。このため、第２砥粒層２２
から突出する超砥粒２４の切刃先端が剥離面２６Ｂと略
平行に配列されてしまう。

【０００９】切刃先端が揃うことは、切断精度の点から
は一見良いことに思えるが、実際には、殆どの超砥粒２
４の切刃寿命が同時期に尽きる原因となり、切れ味の劣
化が急に起こる寿命の短い砥石となってしまうのであ
る。また一方、砥粒層の中央部に着眼すると、第１砥粒
層と第２砥粒層との境界部には実質的に砥粒が存在せ
ず、この砥粒欠陥部を中心とした対称性を有するため、
厚さ方向の砥粒の配置密度が異なり、特に境界部の加工
能力が不足すると共に、中央が凹む形状の摩耗を生じ、
砥石形状が容易に崩れるという問題点があった。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、砥石両面からの超砥粒の突出が良好で、応力による
反りが生じにくく、砥石の厚さ方向に砥粒の欠陥部が存
在せず、しかも、個々の超砥粒が一斉に摩滅せずに使用
寿命が長い電鋳薄刃砥石を提供することを課題としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る電鋳薄刃砥石の製造方法は、平面基板
上に第１金属めっき相を析出させつつ、この第１金属め
っき相中に超砥粒を分散させて、表面から超砥粒の一部
が突出した第１砥粒層を形成する工程と、前記第１砥粒
層を平面基板から剥離し、この第１砥粒層の平面基板に
接していた面から前記第１金属めっき相を一定量溶解す
る工程と、前記第１砥粒層の第１金属めっき相を溶解し
た面に、第２金属めっき相を析出させつつ、この第２金
属めっき相中に超砥粒を分散させて、表面から超砥粒の
一部が突出した第２砥粒層を形成する工程とを具備する
ことを特徴とする。

【００１２】また、本発明に係る電鋳薄刃砥石は、重ね
て形成された平板状の第１砥粒層および第２砥粒層を有
する電鋳薄刃砥石であって、前記第１砥粒層は、前記第
２砥粒層側から成長した第１金属めっき相中に超砥粒を
分散させたものであり、前記第２砥粒層は、前記第１砥
粒層側から成長した第２金属めっき相中に超砥粒を分散
させたものであり、さらに前記超砥粒の一部は、前記第
１金属めっき相と前記第２金属めっき相との界面を貫通
して配置されていることを特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る電鋳薄刃砥
石の製造方法の一実施形態に使用される電鋳装置の一例
を示している。図中符号１は、電気めっき液Ｍを満たし
ためっき槽であり、めっき液Ｍ中には平面基板２および
陽極８が水平に配置されている。平面基板２はステンレ
ス等の導電体で形成されたもので、陽極８との対向面
に、砥石形状をなす円環状の露出部を残して、他の部分
は絶縁層４によりマスクされている。陽極８はスイッチ
を介して図示しない電源陽極に接続され、平面基板２は
電源陰極に接続されている。この実施形態のめっき液Ｍ
は、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕなどの金属イオンを含む電気めっ
き液であり、通電により平面基板２の露出面に金属が析
出する。ただし、本発明では、電気めっき法の代わりに
無電解めっき法を利用してもよく、その場合には無電解
めっき液を使用し、陽極８や電源は不要となる。

【００１４】この実施形態の方法ではまず、図２に示す
ように、平面基板２の露出部上に超砥粒１２を均一に散
布、もしくは超砥粒を超音波撹拌等により均一にめっき
液Ｍ中で分散させながら、第１金属めっき相１４を析出
させ、多層状（単層状も可能である）に配置された超砥
粒１２を含有する第１砥粒層６を形成する。このとき第
１金属めっき相１４は、平面基板２側から超砥粒１２を
取り込みながら成長するため、その結晶構造中に成長痕
を発生し、製品になった後でもこの成長痕を確認するこ
とが可能である。

【００１５】なお、めっき槽１に超音波加震装置１０を
付設し、第１金属めっき相１４および後述する第２金属
めっき相１８を析出させる際に、平面基板２に付着した
超砥粒１２に振動を与えることにより、平面基板２上で
超砥粒１２が密に配列されるようにしてもよい。この場
合には、超砥粒１２の配列密度を高めて、切刃密度の均
一性を高めることが可能である。

【００１６】第１金属めっき相１４の析出厚さＴ１は限
定されるものではないが、一般には超砥粒１２の平均粒
径の６０％以上であることが好ましい。６０％より薄い
と超砥粒の保持力が不足すると共に、強度が不足して第
１砥粒層６を平面基板２から剥離することが難しい。

【００１７】超砥粒１２の粒径は限定されるものではな
いが、一般には５〜１００μｍであることが好ましい。
５μｍ未満では金属めっき相による砥粒保持力が不足し
て長寿命化が図りにくく、一方、１００μｍより大であ
ると、自生発刃作用が低下し、また切断面の面粗さが悪
化する。本発明では特に、比較的粒径が大きい１０〜８
０μｍであることがより好ましい。

【００１８】所望の厚さを有する第１砥粒層６が形成さ
れたら、通電を停止して平面基板２から第１砥粒層６を
剥離させる。第１砥粒層６の研削面１４Ａからは超砥粒
１２が適宜突出しているが、剥離面１４Ｂは超砥粒１２
が突出していない平滑面となる。

【００１９】次に、図３に示すように、第１砥粒層６の
剥離面１４Ｂにエッチング処理を行い、剥離面１４Ｂで
露出している第１金属めっき相１４を一定の厚さ分、溶
解する。それにはまず、第１砥粒層６の剥離面１４Ｂの
みを露出させた状態で、他の部分は絶縁体によりマスク
し、第１金属めっき相１４を溶解できるエッチング液に
接触させる。さらに、エッチング液に浸漬した状態で第
１金属めっき相１４に通電し、第１金属めっき相１４か
ら金属イオンを溶出させてもよい。

【００２０】エッチング液は限定されないが、硫酸、硝
酸、燐酸、及びこれらの混酸などが例示できる。もっと
も好ましい方法は、電解研磨法である。電解液には燐酸
系や硫酸系が好適に使用され、望ましい電流密度は１０
〜５０Ａ／ｄｍ²である。

【００２１】剥離面１４Ｂの溶解量Ｔ２は、超砥粒１２
の平均粒径の１０〜５０％であることが好ましく、より
好ましくは１５〜４０％とされる。１０％未満であると
本発明の効果が乏しくなり、平均粒径の５０％より大で
あると、剥離面１４Ｂ上に形成すべき第２砥粒層１６の
構造が乱雑になりすぎるうえ、剥離面１４Ｂに埋まって
いる超砥粒１２が脱落するおそれが生じる。

【００２２】次に、剥離面１４Ｂの溶解により得られた
溶解面１４Ｃ上に、図４に示すように第２砥粒層１６を
形成する。それにはまず、第１砥粒層６を研削面１４Ａ
を下向きにした状態で、図１に示す平面基板２の露出面
上に載置し、第１金属めっき相１４と平面基板２とを導
通させ、第１砥粒層６を平面基板２に固定する。研削面
１４Ａでは、一般に超砥粒１２の一部を覆うように第１
金属めっき相１４が形成されているので、第２砥粒層１
６を単に平面基板２に載せるだけでも、両者間の導通を
確保することができる。第１砥粒層６を固定するには、
第１砥粒層６の内周縁を、円環状のフランジ状部を有す
る押さえ治具で押さえればよい。

【００２３】平面基板２上に第１砥粒層６が固定された
ら、図１のめっき槽１内にこれらを配置し、第１砥粒層
６の溶解面１４Ｃ上に超砥粒１２を均一に散布、もしく
は超砥粒を超音波撹拌等により均一にめっき液Ｍ中で分
散させながら、第２金属めっき相１８を析出させ、単層
状または多層状に配置された超砥粒１２を含有する第２
砥粒層１６を形成する。このとき第２金属めっき相１８
は、溶解面１４Ｃ側から超砥粒１２を取り込みながら成
長するため、その結晶構造中に成長痕を発生し、製品に
なった後でもこの成長痕を確認することが可能である。

【００２４】各砥粒層の境界面１４Ｃを貫通して配置さ
れている超砥粒１２を除いて、第２砥粒層１６に含まれ
る超砥粒１２の層数は、各砥粒層の境界面１４Ｃを貫通
して配置されている超砥粒１２を除いて第１砥粒層６に
含まれる超砥粒１２の層数と等しいか１層差程度である
ことが望ましい。そのほうが第１砥粒層６の研削面１４
Ａにおいて突出する超砥粒１２の配置の乱雑さと、第２
砥粒層１６の研削面１８Ａにおいて突出する超砥粒１２
の配置の乱雑さとがほぼ等しくなり、研削特性のバラン
スがとれるため好ましい。

【００２５】第２金属めっき相１８の析出厚さＴ３は限
定されるものではないが、一般には超砥粒１２の平均粒
径の６０％以上であることが好ましい。６０％より薄い
と超砥粒１２を十分に保持することができない。

【００２６】第１金属めっき相１４および第２金属めっ
き相１８を合計した厚さは限定されないが、前記平均粒
径の１．１倍以上であることが好ましい。この範囲であ
ると、薄肉でありながら砥粒分布が適度に乱雑な電鋳薄
刃砥石が得られる。より好ましくは１．２倍以上であ
る。

【００２７】こうして両面電鋳した電鋳薄刃砥石が得ら
れたら、この電鋳薄刃砥石を平面基板２から取り外し、
必要に応じて砥石の整形を行い、製品砥石とする。必要
であれば、得られた円環板状の電鋳薄刃砥石に円環状の
ハブや台金を同軸に固定してもよい。

【００２８】上述した製造方法によって得られた電鋳薄
刃砥石は、重ねて形成された平板状の第１砥粒層６およ
び第２砥粒層１６を有する。第１砥粒層６は、第２砥粒
層側から成長した第１金属めっき相１４中に超砥粒１２
を分散させたものであり、第２砥粒層１６は、第１砥粒
層６側から成長した第２金属めっき相１８中に超砥粒１
２を分散させたものである。そして、超砥粒１２の一部
は、第１金属めっき相１４と第２金属めっき相１８との
界面１４Ｃを貫通して配置されている。

【００２９】前記製造方法によれば、第１砥粒層６を平
面基板２から剥離させ、第１砥粒層６の平滑な剥離面１
４Ｂから第１金属めっき相１４を一定の厚さだけ溶解さ
せて超砥粒１２が部分的に突出した溶解面１４Ｃを形成
した後、この凹凸に富む溶解面１４Ｃ上に超砥粒１２を
分散しながら再び第２砥粒層１６を形成することによ
り、この第２砥粒層１６内における超砥粒１２の配置を
乱雑化し、第２砥粒層１６の表面に露出する超砥粒１２
の突出量をばらつかせることができる。これにより、こ
の製造方法で得られた電鋳薄刃砥石では、砥石の厚さ方
向において超砥粒の欠落部が存在しないため、厚さ方向
の各部の切断能力が一定であり、中央が凹む形状の摩耗
を生じることがない。また、個々の超砥粒１２の切刃寿
命が同時期に尽きることがなく、切れ味の劣化が急に起
こらず、長期に亘って良好な研削性能が得られる。そし
て、この効果は、砥石が薄くて超砥粒が大径である場合
に、特に顕著になる。

【００３０】また、前記製造方法によって得られた電鋳
薄刃砥石では、第１砥粒層６および第２砥粒層１６の各
表面１４Ａ，１８Ａから超砥粒１２がバランス良く突出
した状態となるので、使用開始直後から両面の研削性が
良好で、切れ味に優れ、チッピングやムシリを生じにく
い利点を有する。

【００３１】また、第１砥粒層６の第１金属めっき相１
４と、第２砥粒層１６の第２金属めっき相１８とは、互
いに逆方向に成長されて形成されているので、両者の内
部に生じる応力は相殺しあい、電鋳薄刃砥石に反りが生
じることが防止できる。

【００３２】さらに、超砥粒１２の一部は、第１金属め
っき相１４と第２金属めっき相１８との界面１４Ｃを貫
通して配置されているため、両者の界面の接合強度を高
めることが可能であり、第１砥粒層６と第２砥粒層１６
が剥離するおそれがない。

【００３３】

【実施例】平均粒径が８０μｍのダイヤモンド砥粒を用
い、電気ニッケルめっきにより二層構造の電鋳砥石を作
成した。

【００３４】［比較例］めっき液に水平に浸漬した金属
平面基板上に前記ダイヤモンド砥粒を散布したうえ、平
面基板上にニッケル結合相を析出させ、第１層目の砥粒
層を９０μｍの厚さで形成した。ニッケル結合相からの
砥粒の平均突き出し量は２０μｍであった。次に、第１
砥粒層を平面基板から剥離させ、その剥離面を上にして
前記平面基板上にセットし、剥離面に前記ダイヤモンド
砥粒を散布したうえ、剥離面にニッケル結合相を析出さ
せ、第２層目の砥粒層を９０μｍの厚さで形成し、ニッ
ケル結合相からの砥粒の平均突き出し量を２０μｍとし
た。こうして得られた砥石基板の内周および外周を整形
加工し、外径１００ｍｍ、内径４０ｍｍの比較例の電鋳
砥石を得た。

【００３５】［実施例］比較例とまったく同様に、第１
層目の砥粒層を９０μｍの厚さで形成し、ニッケル結合
相からの砥粒の平均突き出し量を２０μｍとした。次
に、第１砥粒層を平面基板から剥離させ、その剥離面
を、燐酸７０％水溶液を用いて、３０Ａ／ｄｍ²の電流
密度で電解エッチングした。これにより、溶解された剥
離面側ではダイヤモンド砥粒が平均３０μｍ突出した。
第１砥粒層を水洗等したのち、剥離面側にダイヤモンド
砥粒を散布したうえニッケル結合相を析出させ、第２の
砥粒層を形成し、全体として１５０μｍの厚さの砥石基
板を得た。さらに、この砥石基板の内周および外周を整
形加工し、外径１００ｍｍ、内径４０ｍｍの比較例の電
鋳砥石を得た。

【００３６】［比較試験］実施例および比較例の薄刃砥
石を使用して、以下の条件で研削試験を行った。被削材：ソーダガラス使用機械：スライシングマシン切断距離：１００ｍ砥石回転速度：３００００ｒｐｍ切り込み深さ：５ｍｍ送り速度：５００ｍｍ／ｍｉｎ

【００３７】以上の切断試験が終わった後、砥石の外周
部先端形状を観察したところ、実施例の薄刃砥石では中
央が凹む形状にはなっていなかったのに対し、比較例の
薄刃砥石では厚さ方向中央部が約３０μｍ凹んでいた。
このような摩耗形状が発生すると、切断持続性に問題が
ある。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電鋳
薄刃砥石の製造方法によれば、第１砥粒層を平面基板か
ら剥離させ、第１砥粒層の平滑な剥離面から第１金属め
っき相を一定の厚さだけ溶解させて超砥粒が部分的に突
出した面を形成した後、この凹凸に富む面上に超砥粒を
分散しながら再び第２砥粒層を形成することにより、こ
の第２砥粒層内における超砥粒の配置を乱雑化し、第２
砥粒層の表面に露出する超砥粒の突出量をばらつかせる
ことができる。これにより、この製造方法で得られた電
鋳薄刃砥石では、個々の超砥粒の切刃寿命が一斉に尽き
ることがなく、切れ味の劣化が急に起こらず、長期に亘
って良好な研削性能が維持できる。この効果は、砥石が
薄くて超砥粒が大径である場合に特に顕著であるため、
大径の超砥粒を用いた薄い電鋳薄刃砥石が容易に実現で
きる。

【００３９】また、本発明に係る製造方法によって得ら
れた電鋳薄刃砥石では、第１砥粒層および第２砥粒層の
各表面から超砥粒がバランス良く突出した状態となるの
で、使用開始直後から両面の研削性が良好で、切れ味に
優れ、チッピングやムシリを生じにくい利点を有する。
さらに、第１砥粒層の第１金属めっき相と、第２砥粒層
の第２金属めっき相とは、互いに逆方向に成長して形成
されているので、両者の内部に生じる応力は相殺しあ
い、電鋳薄刃砥石に反りが生じることが防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電鋳薄刃砥石の製造方法の一実
施形態に使用されるめっき装置を示す断面図である。

【図２】同実施形態において第１砥粒層を形成した状
態を示す断面拡大図である。

【図３】同実施形態において第１砥粒層の剥離面を溶
解した状態を示す断面拡大図である。

【図４】同実施形態において第２砥粒層を形成した状
態を示す断面拡大図である。

【図５】従来の電鋳薄刃砥石を示す断面拡大図であ
る。

【図６】従来の電鋳薄刃砥石の問題点を示す電鋳薄刃
砥石である。

【符号の説明】

１めっき槽２平面基板４絶縁層６第１砥粒層８陽極１０超音波加震装置１２超砥粒１４第１金属めっき相１４Ａ研削面１４Ｂ剥離面１４Ｃ溶解面１６第２砥粒層１８第２金属めっき相１８Ａ研削面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｃ２５Ｄ 15/02 Ｃ２５Ｄ 15/02 Ｑ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面基板上に第１金属めっき相を析出さ
せつつ、この第１金属めっき相中に超砥粒を分散させ
て、表面から超砥粒の一部が突出した第１砥粒層を形成
する工程と、前記第１砥粒層を平面基板から剥離し、この第１砥粒層
の平面基板に接していた面から前記第１金属めっき相を
一定量溶解する工程と、前記第１砥粒層の第１金属めっき相を溶解した面に、第
２金属めっき相を析出させつつ、この第２金属めっき相
中に超砥粒を分散させて、表面から超砥粒の一部が突出
した第２砥粒層を形成する工程とを具備することを特徴
とする電鋳薄刃砥石の製造方法。
【請求項２】前記第１金属めっき相の析出厚さを前記
超砥粒の平均粒径の６０％以上とするとともに、前記第
１金属めっき相の溶解厚さを前記平均粒径の１０〜５０
％とすることを特徴とする請求項１記載の電鋳薄刃砥石
の製造方法。
【請求項３】前記第２金属めっき相の析出厚さは、前
記平均粒径の６０％以上であることを特徴とする請求項
１または２記載の電鋳薄刃砥石の製造方法。
【請求項４】前記第１金属めっき相および前記第２金
属めっき相を合計した厚さは、前記平均粒径の１．１倍
以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
記載の電鋳薄刃砥石。
【請求項５】前記第１および第２金属めっき相を析出
させる際に、これらに取り込ませるべき超砥粒に振動を
与えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
の電鋳薄刃砥石の製造方法。
【請求項６】重ねて形成された平板状の第１砥粒層お
よび第２砥粒層を有する電鋳薄刃砥石であって、前記第
１砥粒層は、前記第２砥粒層側から成長した第１金属め
っき相中に超砥粒を分散させたものであり、前記第２砥
粒層は、前記第１砥粒層側から成長した第２金属めっき
相中に超砥粒を分散させたものであり、さらに前記超砥
粒の一部は、前記第１金属めっき相と前記第２金属めっ
き相との界面を貫通して配置されていることを特徴とす
る電鋳薄刃砥石。