高硬度脆性材料的磨削用磨石的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種高硬度脆性材料的磨削用磨石，該磨削用磨石適合于通過對加工時作用于磨粒的力和磨粒的脫落進行控制，來將藍寶石、SiC那樣的高硬度脆性材料以穩定的磨削能力高精度、高效率地進行研磨。一種高硬度脆性材料的磨削用磨石（1），其特征在于，具有調整了磨粒集中度以使得在與高硬度脆性材料的被削材料接觸的磨粒層表面（10a）存在的金剛石磨粒（11）的數量成為1～5000個/cm2的磨粒層（10），且保持金剛石磨粒（11）的粘結劑（12）的強度為100～200MPa。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及LED的基板等所使用的藍寶石、SiC等的高硬度脆性材料的磨削用磨 高硬度脆性材料的磨削用磨石 〇
【背景技術】
[0002] 隨著近年來LED照明的需要增大，需求高效率、高精度的藍寶石、SiC磨削用磨 石。例如，專利文獻1中，提出了一種能夠將藍寶石、碳化硅等的基板外周部以穩定的磨削 能力高精度且長壽命地進行倒角加工的輪式旋轉磨石。該旋轉磨石，金剛石磨粒層為片段 (segment)結構，將各片段長度的總長度設為A、將設置于各片段間的間隙部的長度總和設 為B時，使B/A大于0。
[0003] 另外，專利文獻2中，提出了一種將藍寶石、碳化硅等的基板外周部以穩定的磨削 能力高精度且高效率地進行鉆孔的杯磨石。該杯磨石將安裝的片段數設為14以上，將片段 與片段間的間隙面積相對于片段的面積設為40%以上，并且將片段的金剛石磨粒的集中度 設為20以下。在實施例中，記載了集中度為12. 5?30. 0的杯磨石。
[0004] 另外，專利文獻3中，記載了一種藍寶石基板的磨削方法，包括使用第1固定磨粒 對藍寶石基板的第1面進行磨削的工序、使用第2固定磨粒對藍寶石基板的第1面進行磨 削的工序，第2固定磨粒具有比第1固定磨粒小的平均粒徑。作為磨粒的一方式，記載了為 約0. 5體積％以上且約25體積％以下、約1. 0體積％與約15體積％、約2. 0體積％與約10 體積％之間的方式(參照段落[0033])。
[0005] 如果使金剛石磨石、CBN磨石等的超磨粒磨石高速旋轉對工件進行磨削，則在磨粒 頂端逐漸磨損的同時，固定磨粒的粘結劑被碎屑一點一點地削去。其結果，磨粒和/或其周 邊的粘結劑被削去后退，壽命終止了的磨粒脫落，新的磨粒從下面露出頭。通過這樣的自生 作用，可以利用磨石磨削物體。
[0006] 另一方面，磨粒通過粘結劑基質被牢固地保持，但如果相對于施加的力，粘結劑的 保持力不充分，則有時磨粒在壽命耗盡前脫落。將金剛石作為磨粒的情況下，在磨削中的磨 石與工件之間，磨粒的頂端總是維持尖的狀態，如果磨粒保持力差，則有時盡管磨粒為還可 以使用的狀態，但整個粒脫落。成為切片的磨粒，如果發生磨粒的脫落、潰落（shedding)，則 不僅不經濟，還由于磨石的表面突出的「刃」本身消失，從而不能發揮磨石的性能。
[0007] 另外，磨石的頂端通過使用而磨損，如果粘結劑后退不充分，則達到了壽命的磨粒 不會脫落而發生平坦化，形成所謂的「鈍化」。該鈍化在起因于粘結劑后退不合適的情況，以 及藍寶石、SiC等的維氏硬度HV1 (載荷=9. 807N)下20GPa以上、楊氏模量400GPa以上、斷 裂韌性值為lOMPaVi^以下的高硬度脆性材料時，在想要加工的工件的硬度過高，因此 磨粒抵擋不住的情況下發生。
[0008] 超磨粒磨石根據工件和/或要求的功能，分別對影響銳度的磨粒、影響銳度維持、 磨粒固定的粘結劑、影響碎屑逃離的氣孔進行控制來設計，以使得如上的不良情況不發生。 以往，為了對藍寶石那樣的高硬度脆性材料進行加工，如公知文獻所示，一般應用采用金剛 石磨粒的加工法。磨石由金剛石磨粒、磨粒的粒度、用于保持磨粒的結合劑的種類、結合的 強度、磨粒的集中度等多個要素的組合來決定，在對藍寶石那樣的高硬度脆性材料進行研 磨的情況下，需要具有適合于作為目標的材料表面的狀態的性能的磨石。
[0009] 在先技術文獻
[0010] 專利文獻1 :日本特開2008-36771號公報
[0011] 專利文獻2 :日本特開2008-12606號公報
[0012] 專利文獻3 :日本特表2010-514580號公報
【發明內容】
[0013] 但是，將藍寶石等的高硬度脆性材料作為被削材料進行的情況下的磨削機理尚不 清楚。因此，實際情況是磨削性能不穩定、缺乏再現性，并且磨削能力不充分、完工性狀也不 好。另外，以往藍寶石、SiC那樣的高硬度脆性材料的磨削需求并不那么多，因此，花費時間 進行就夠了，但隨著近來LED的迅速普及，期待該基板所使用的藍寶石的以高效率、高精度 的磨削。
[0014] 因此，在本發明中，目的是提供一種高硬度脆性材料的磨削用磨石，該磨削用磨石 是適用于通過對加工時作用于磨粒的力和磨粒的脫落進行控制，來將藍寶石、SiC那樣的高 硬度脆性材料以穩定的磨削能力高精度、高效率地進行研磨的。
[0015] 以往，一般的金剛石磨石為粒度#230 (平均粒徑約74μπι)、磨粒集中度為40? 100。這是為了使磨粒進行工作、脫落而發生變化出現新的磨粒，在經驗上所決定的。本發 明者們對這樣的想法從根本上重新認識，想到使以往完全沒有研究過的存在于與被削材料 接觸的磨粒層表面的磨粒數量成為1?5000個/cm 2那樣地調整磨粒集中度，并且，考慮到 能夠通過對此和保持磨粒的粘結劑的強度進行控制，來用于藍寶石等的高硬度脆性材料的 磨削，從而完成了本發明。
[0016] 即，本發明的高硬度脆性材料的磨削用磨石，其特征在于，具有調整了磨粒集中度 以使得在與高硬度脆性材料的被削材料接觸的磨粒層表面存在的金剛石磨粒的數量成為 1?5000個/cm 2的磨粒層，且保持金剛石磨粒的粘結劑的強度為100?200MPa。再者，磨粒 集中度表示磨粒的體積含有率(集中度200為50%，集中度100為25%)，在以往的粒度#230 (平均粒徑約74 μ m)下磨粒集中度40?100的金剛石磨石的情況下，磨粒層表面的金剛石 磨粒的數量為6000?12000個/cm2左右。根據本發明，金剛石磨粒深深地侵入高硬度脆 性材料的被削材料，即使在高速推送下也能夠以低負荷進行磨削，并且自生作用有效地發 揮作用，能夠以穩定的負荷進行連續磨削。
[0017] 再者，磨粒層表面的金剛石磨粒的數量超過5000個/cm2時,加工時在一粒磨粒上 施加的力分散而降低，沒有侵入高硬度脆性材料的被削材料，磨粒磨損而變得不能磨削。對 高硬度脆性材料的被削材料進行磨削的情況下，金剛石磨粒在被削材料的表面滑動，但本 發明的高硬度脆性材料的磨削用磨石，通過將在與該被削材料接觸的磨粒層表面存在的金 剛石磨粒的數量減少為1?5000個/cm 2,從而確保金剛石磨粒切入的深度。
[0018] 另外，即使在金剛石磨粒的數量為1?5000個/cm2的情況下，如果粘結劑強度超 過200MPa，則由于保持金剛石磨粒的力大，磨粒的自生作用不發揮作用，成為因加工導致一 點一點磨損了的磨粒被保持的狀態，不久變得不能磨削。另外，粘結劑強度低于l〇〇MPa時， 保持磨粒的力過小，不能發揮磨石的性能。
[0019] 根據本發明，可得到適用于將藍寶石、SiC那樣的高硬度脆性材料以穩定的磨削能 力，高精度、高效率地進行研磨的高硬度脆性材料的磨削用磨石。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1是表示本發明的實施方式中的高硬度脆性材料的磨削用磨石的圖。
[0021] 附圖標記說明
[0022] 1 磨削用磨石
[0023] 2 基體金屬
[0024] 3 片段磨石
[0025] 4 磨削平面
[0026] 10 磨粒層
[0027] 10a磨粒層表面
[0028] 11 金剛石磨石
[0029] 12 粘結劑
【具體實施方式】
[0030] 圖1表示出本發明的實施方式中的高硬度脆性材料的磨削用磨石1。該磨削用磨 石1具備金屬制的圓板狀的基體金屬2和沿基體金屬2的外周緣固定的多個片段磨石3。 片段磨石3,構成向一面側(與旋轉軸心平行的方向（圖的上方)）突出的環狀磨削平面4。
[0031] 片段磨石3具有調整了磨粒集中度以使得在與高硬度脆性材料的被削材料接觸 的磨粒層表面l〇a存在的金剛石磨粒11的數量成為1?5000個/cm 2的磨粒層10。再者， 各片段磨石3的磨粒層表面10a為lcm2左右的大致長方形，優選至少在四個角的每個角存 在1個并在中心存在1個金剛石磨粒11，該情況為至少5個/cm 2以上。另外，從相對于加 工負荷的耐久性方面來看，優選設為100個/cm2以上，更優選設為500個/cm 2以上。另一 方面，上限為5000個/cm2以下，優選設為4500個/cm2以下，更優選設為4000個/cm 2以下。 另外，保持金剛石磨粒11的粘結劑12的強度設為100?200MPa。再者，本實施方式中的粘 結劑12為金屬粘結劑，但只要能得到相同程度的強度則其他的粘結劑也可以。
[0032] 該磨削用磨石1，金剛石磨粒11深深地侵入高硬度脆性材料的被削材料，即使高 速推送也能夠以低負荷進行磨削，并且自生作用有效地發揮作用，能夠以穩定的負荷進行 連續磨削，適用于將藍寶石、SiC那樣的高硬度脆性材料以穩定的磨削能力高精度、高效率 地進行研磨。
[0033] 實施例
[0034] 將上述本發明的實施方式中的磨削用磨石1與以往的磨削用磨石進行了比較。本 實施例的磨削用磨石1，將平均粒徑約74 μ m (#230)的金剛石磨粒11分別以集中度20 (實 施例1)、30 (實施例2)與作為粘結劑12的金屬粘結劑混合，進行了燒結。另外，作為比較 例，將平均粒徑約74 μ m(#230)的金剛石磨粒以集中度40與金屬粘結劑混合，進行了燒結。 將燒結了的片段磨石粘結于基體金屬對表面進行研磨，形成了表面的磨粒數分別為3800 個/cm 2 (實施例1)、5000個/cm2 (實施例2)、5500個/cm2 (比較例1)、6000個/cm2 (比較 例2)的磨削用磨石。
[0035] 將該磨削用磨石安裝在縱軸平面磨削盤上，對以圓周狀在桌上排列了 4枚的厚度 900μπι的4英寸藍寶石晶片進行了磨削。實施例1、2的磨削用磨石中，即使將加工速度提 高到400 μ m/分鐘加工負荷也穩定地推移，晶片不燒焦直到削薄至厚度300 μ m。
[0036] 另一方面，比較例1的磨削用磨石中，加工負荷不穩定、上下推移，產生了幾枚燒 焦的晶片。另外，采用比較例2的磨削用磨石，在以100 μ m/分鐘的加工速度進行磨削的情 況下，加工途中負荷上升，不能繼續磨削。此時，磨削用磨石表面的磨粒變為磨損了的狀態， 晶片變為燒焦變色了的狀態。
[0037] 產業上的利用可能性
[0038] 本發明的高硬度脆性材料的磨削用磨石，適用于將藍寶石、SiC那樣的高硬度脆性 材料以穩定的磨削能力高精度、高效率地進行研磨。
【權利要求】
1. 一種高硬度脆性材料的磨削用磨石，具有調整了磨粒集中度以使得在與高硬度脆性 材料的被削材料接觸的磨粒層表面存在的金剛石磨粒的數量成為1?5000個/cm2的磨粒 層，且保持所述金剛石磨粒的粘結劑的強度為100?200MPa。
【文檔編號】B24D3/00GK104097152SQ201410148164
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月15日 優先權日:2013年4月15日
【發明者】野野下哲也 申請人:株式會社 則武