专利名称：研磨用磨具的制作方法
技术领域：
本发明有关用于板状被磨削材料研磨等的研磨用磨具，更详细是有关用于金属板或非金属板研磨等，特别是印刷配线基板研磨的研磨用磨具。
背景技术：
一直以来，作为对印刷配线基板所代表的板状被削材料进行研磨的研磨磨具，众所周知，有特开2001-315054号公报及特开2004-50400号公报所公布的磨具。
被用于板状被削材料研磨的磨具，其中一个例子的构成，如
图1所示，在圆筒状的芯材(1)上设置多孔质弹性体(2)，在该多孔质弹性体(2)的外周上介于增强层(3)设置了研磨层(4)。圆筒构件的材质，使用的是例如使酚醛树脂浸渍在纸管上加固的、所谓酚醛管等的即轻且刚性又优异的材质，其外周至少设置一层多孔质弹性体。
现在，多孔质弹性体使用的是使合成树脂发泡的海绵材料。此外，根据需要，多孔质弹性体的外周设置了增强层，例如用纤维或金属丝增强的橡胶层，在其上设置研磨层。研磨层，典型的如图2所示，由被切割成块状的磨具片群和使磨具片群粘接而保持的胶片等支撑层构成。
图3所示的是使用上述研磨用磨具的研磨作业的一个例子(研磨用磨具用局部剖面表示)。该磨具，由圆筒状的芯材(1)、多孔质弹性体层(2)、以及支撑层3上的磨具片(4)构成，它被安装在研磨用机械的主轴上并被驱动在箭头(11)的方向旋转。被削材料的印刷基板(13)，使之与研磨用磨具相对并被送到顺时针旋转的支承辊(14)上。研磨层(3)的周方向的移动速度，由于远大于工件送进速度，所以被送到研磨层(3)和支承辊(14)之间的印刷基板(13)的表面被研磨处理。
专利文献1特开2001-315064号公报专利文献2特开2004-50400号公报发明内容发明需要解决的课题可是，用现有的研磨用磨具研磨的工件的被研磨面，存在着有时可观察到不能容许的磨削不均的问题。其原因可例举有，印刷配线基板所代表的板状被削材料，其表面厚度不均等，存在着波状起伏的凹凸；进而在使用上述支承辊的磨削中，支承辊表面有凹凸。研磨时研磨用磨具的研磨层不能充分跟随板状被削材料的凹凸，沿着其表面残存没有充分进行研磨的地方的话，那么可形成研磨不均，因此，研磨用磨具能够在研磨时跟随板状被削材料的凹凸是很重要的。
上述两专利文献的先期发明技术中，虽然也考虑了磨削不均的问题，但是措施不充分。在这些先期技术中，特别是通过改善增强层以解决研磨不均问题。此外，实际中对于研磨层部分，通过变更设计，也可以在一定程度上解决研磨不均。但是，即便如此，也不能充分地消除研磨不均。
另外，该领域的研磨用磨具，有人还指出了其他问题。研磨时的磨削压力有时变化，这时要求被削材料的除去量随磨削压力的增减成正比增减，即研磨除去量相对磨削压力的响应性(以下称“压力响应性”)应良好。提高磨削压力时，被削材料的除去量如果也不能随之增加的话，那么磨削效率不会提高。
本发明，鉴于上述的问题，把课题定为提供一种为对板状被削材料进行研磨的研磨用磨具，它不发生研磨不均，并且具有良好的压力响应性。
解决课题的手段本发明人，在解决上述课题时，着眼于占研磨用磨具大部分断面积的多孔质弹性体的功能进行研究，结果意外发现使用橡胶海绵作为多孔质弹性体很有效，从而完成本发明。
也就是说，本发明提供的研磨用磨具，其特征在于，在圆筒状的芯材上设置多孔质弹性体，在该多孔质弹性体的外周上设置了研磨层，其中上述多孔质弹性体是橡胶海绵。
此外，上述橡胶海绵的橡胶硬度在橡胶硬度计C分度上为5～40，并且回跳弹性率最好为50～90％。另外，上述橡胶海绵的JIS K 6767规定的25％压缩载荷值最好为0.010～0.200MPa。
发明效果本发明的研磨用磨具，由于使用橡胶海绵作为上述多孔质弹性体，所以可消除磨削不均，进而提高磨削响应性。一般橡胶海绵，与现有的合成树脂海绵材料相比，虽硬度较小，但回跳弹性率和残存载荷较高。使用具有这种特性倾向的多孔质弹性体的话，将会消除磨削不均，与此同时将有意地提高磨削响应性。
附图简单说明图1是表示研磨用磨具大致构成的剖面图。
图2是表示研磨用磨具大致构成的俯视图。
图3是表示使用研磨用磨具的磨削方法一例的剖面图。
图4是表示多孔质弹性体回跳弹性测定方法的概念图。
图5是表示多孔质弹性体25％压缩载荷值测定方法的概念图。
图6是为制作出凹凸而在背侧粘贴带子的被削材料背面的照片代用图。
图7是利用实施例一的磨具进行研磨后的被削材料的照片代用图。
图8是利用比较例一的磨具进行研磨后的被削材料的照片代用图。
图9是利用比较例二的磨具进行研磨后的被削材料的照片代用图。
符号说明1 芯材2 多孔质弹性体3 增强层4 研磨层5 压头6 多孔质弹性体的测试片7 底座8 加压方向(从上向下)9 加压返回方向(从下向上)10 钢球11 主轴旋转方向12 研磨用磨具承受的力13 板状被削材料14 支承辊具体实施方式
研磨时要求研磨用磨具即使研磨压较低时也能较多地洼下，即对用于研磨的载荷具有“柔软(软质)”的特性。这样的话，可尽快地适应板状被削物上的凹凸。进而，不仅要考虑软质，而且还要考虑相对载荷应有较高的残存载荷且具有回跳力(高回跳性)。具有某种程度的软质，并提高残存载荷和回跳力的话，那么被削材料上的凹部和凸部的研磨量之差就会消失，从而会均等地研磨。从这个观点，使用橡胶海绵制做磨具构成材料中占较大容积的多孔质弹性体较合适。
本发明所使用的橡胶海绵，被定义为不会失去作为橡胶特有特性的高的弹性而可通过使橡胶材料发泡获得的多孔质状且比较柔软的橡胶制构件。本发明可使用的橡胶海绵，例如包含以下几种A)使主要成分的天然橡胶及丁苯橡胶发泡的橡胶海绵天然橡胶，在结构上为聚异戊间二烯，主要由东南亚栽培的称为三叶胶的橡胶树流出的树液(胶乳)制成。
B)使主要成分的氯丁二烯橡胶发泡的橡胶海绵氯丁二烯橡胶，又称为氯丁橡胶，是众所周知的合成橡胶，它是以下一般式(I)所示的氯丁二烯聚合物。
化学式1
C)使主要成分的乙烯橡胶发泡的橡胶海绵乙烯丙烯橡胶，是乙烯和丙烯或乙烯和丙烯和第三成分的共聚合物，由以下一般式(II)表示。
化学式2
D)使丁二烯和丙烯腈的共聚合物发泡的橡胶海绵E)使以硅氧烷结合为结构的橡胶发泡的橡胶海绵以上例举了代表性的橡胶海绵，但是并不限于这些，本发明中可以使用本行业业者所了解的各种橡胶海绵。
以下，与定义一起介绍适合本发明的橡胶海绵的特性值。
橡胶硬度(软质性)本发明的橡胶硬度，被定义为由橡胶硬度计(C分度)测定的橡胶海绵的硬度。
回跳弹性率所谓回跳弹性率，是指橡胶海绵的回跳力。本发明的回跳弹性率的试验方法，是把JIS K 6255试验方法适用于图4所示的测定方式。
(1)准备洛氏硬度测定用的1/4英寸钢球；(2)设置试片；
(3)从距试片200mm高的地方落下1/4英寸的钢球；(4)1/4英寸钢球碰到试片，测定回跳的高度；(5)利用计算公式回跳弹性率＝回跳的高度(测定值mm)/落下前的高度(200mm)×100进行计算。
25％压缩载荷值所谓压缩载荷值，就是用规定的载荷压缩橡胶海绵时的残存载荷。本发明中的25％压缩载荷值，根据JIS K 6767的试验方法定义。也就是说，25％压缩载荷的试验步骤，采用图5所示的测定方式。
(1)压缩速度为10mm/min，把橡胶海绵试片压缩至厚度的25％量；(2)保持20秒后，测定载荷(N)；(3)利用计算公式25％压缩载荷＝(1)中测定的载荷(N)/海绵试片的断面积(mm2)进行计算。
适合本发明磨具的橡胶海绵的特性值如下。
硬度应为5～40，为7～30比较好，为8～25则更好，为10～20则最好。硬度低于5的话，则多孔质弹性体过软，相对研磨压力，压力响应性变差。特别是不会提高研磨压力增加时的磨削效率。此外，硬度超过40的话，多孔质弹性体变得过硬，将会发生研磨不均。
25％压缩载荷值应为0.010～0.200MPa，为0.015～0.150MPa比较好，为0.020～0.100MPa则更好，为0.025～0.085MPa还要好，为0.030～0.060MPa则最好。25％压缩载荷值低于0.010MPa的话，改变研磨压力时的压力响应性恶化。25％压缩载荷值超过0.200MPa的话，多孔质弹性体变硬，相对研磨压力，压力响应性变差，还会产生研磨不均。
回跳弹性率应为50～90％，为50～80％比较好，为55～75％则更好。回跳弹性率低于50％的话，相对研磨压力的压力响应性恶化，还会发生研磨不均。特别是不会提高研磨压力增加时的压力响应性。另外，一般回跳弹性率超过90％的橡胶海绵，制造困难，在90％以下认为是比较现实的。
用于本发明磨具研磨层的材料，可以是研磨用磨具一般所使用的材料。使用的磨粒，一般可以是从氧化铝磨粒、碳化硅磨粒、氧化锆磨粒、氧化铈磨粒、二氧化硅、氧化铬、CBN磨粒、以及钻石磨粒群中选择的1种以上。其组合可根据磨削等条件及被研磨材料的材质适当地选择。
研磨层所使用的结合剂，可以从陶瓷、类树脂、PVA或硅酸盐结合剂中适当地选择。关于烧结或硬化后的组成，当为陶瓷结合剂时，气孔率为10～50％，最好为15～45％；磨粒率为30～55％，最好为35～50％。当为类树脂结合剂时，气孔率为0～20％，最好为0～10％；磨粒率为20～45％，最好为20～40％。当为PVA结合剂时，气孔率为20～50％，最好为30～50％；磨粒率为20～45％，最好为20～40％。当为氧化镁结合剂时，气孔率为0～20％，最好为0～10％；磨粒率为20～40％，最好为20～40％。磨粒率较低的话，研磨性恶化，磨粒率较高的话，担心会发生网眼堵塞。结合剂率是100％减去气孔率及磨粒率后的值。无论结合剂的选定，还是磨具组成的决定，都可根据研磨等条件及被研磨材料的材质等适当地选择。
本发明的磨具，至少具有芯材、多孔质弹性体层以及研磨层这三层。此外，多孔质弹性体层和研磨层之间还可个别地设置增强层。
研磨层的具体构成，例如可以是粘贴多个扇形磨具的形态，或者如图2所示粘贴多个小块状磨具的形态。研磨层根据磨削条件可以考虑采用多种形态，只要能够确保研磨层的柔软性，不限定特定的形态。例如，研磨层可以在胶片上粘贴磨具片制作，并把它缠绕在多孔质弹性体上或者多孔质弹性体上的增强层外周上进行设置。研磨层的厚度，在使用CBN磨粒或钻石磨粒时，最好为0.5mm～5mm，使用CBN磨粒或钻石磨粒以外的磨粒时最好为3mm～15mm。
增强层可以使用胶片，即可以利用磨具片被固定的研磨层内的胶片，也可以利用与研磨层不同的胶片。增强层支撑磨具片，使研磨时的磨具具有所希望的强度和一定程度的柔软性。增强层，在结构上最好在胶片内部埋设一些增强材料。具体可例举埋设纤维的结构。纤维埋设的结构如特开2004-50400号公报所公布的结构，增强层，可以做成在胶片层内部具有一个以上的该纤维层的构成。
典型的增强层，由多孔质弹性体外周上固定的胶片和设于其胶片内部的纤维组成。胶片内部的纤维，被固定于磨具上时，最好设于以磨具转轴为中心相互交叉的至少两个螺旋方向上。除此之外，设有与磨具转轴方向平行的纤维则更好。特别是上述纤维具有三个方向，该三个方向相对磨具转轴方向的角度最好分别是约+60°～+80°、约+5°～-5°、约-60°～-80°。进而，上述纤维具有三个方向，该三个方向相对磨具转轴方向的角度特别最好分别是约+75°、约0°、约-75°。
此外，使用的纤维材质可以是有机质或无机质。这种有机质纤维，可以从由阿拉梅德(アラミド)纤维、聚酯纤维、凯普勒纤维、或者尼龙纤维组成的群中选择。此外，也可以在胶片外侧卷上镀上了黄铜的单丝或捻丝的钢琴丝等组成的金属丝，再从外侧用同样的上述胶片包扎和粘接。金属丝沿着筒状磨具的转轴方向(同图纸面垂直方向)缠绕成螺旋状。增强层的增强材料，可根据磨削等条件及被研磨材料的材质适当地选择。
实施例对于具有图1及图2构成的研磨用磨具，其多孔质弹性层使用以下材质不同的海绵材料，制作该研磨用磨具，并对研磨不均度及压力响应性进行测试。
实施例一INOAC公司制C-4205的橡胶海绵材料比较例一积水化学公司制Softlone#40的聚乙烯海绵材料比较例二积水化学公司制Softlone#30的聚乙烯海绵材料(海绵材料的特性值)各海绵材料的硬度、25％压缩载荷、回跳弹性率，如下进行测定。硬度根据上述的定义，由橡胶硬度计(C分度)测定。25％压缩载荷，根据上述的定义，从海绵材料切出127×35×85mm长方体试片，把127×35mm面作为压缩面，用岛津制作所制万能精密材料试验机AG-10TD进行测定。回跳弹性率根据上述定义进行测定。
(研磨层制作步骤)把作为磨粒的绿色碳化硅磨粒(GC磨粒粒度800号)100重量部以及作为结合剂的粉体酚醛树脂18.0部均匀混合后，把该混合材料冷轧成型为面积60×240mm、厚度9mm的磨具板状。在170℃下经过8小时使之硬化，然后在该磨具板粘贴具有纤维层的胶片。用切割机把胶片上固定的磨具板切割成围棋网状，制成具有许多小片磨具块的研磨层。同样地制成多片研磨层。
用于上述研磨层的胶片，埋设纤维并作为增强层。纤维层使用的是在内部以0.7mm节距叠加了单向三层聚酯纤维列的纤维层。纤维的角度根据特开2004-50400号公报的例子，设为+75°、0°、-75°。
(研磨用磨具的制作步骤)在孔径76.2mm的酚醛树脂夹层管上粘贴上述海绵材料并设置多孔质弹性层。在该海绵材料的外周上把按照上述方法制作的研磨层缠绕成螺旋状并粘接，以制成研磨用磨具。然后，对研磨层进行最终处理，完成了外径150mm、长610mm、孔径76.2mm、磨具片高7mm的测试磨具。
(研磨测试)为了测试研磨不均的消除效果，在被削材料上有意地形成凹凸。如图6所示，在被削材料的研磨面背侧，把厚200μm、尺寸20mm×20mm的带子以纵间隔30mm、横间隔30mm，在横列间相互不同地进行粘贴，共粘贴36处。
按照以下条件，使用各测试磨具对上述被削材料进行研磨，对研磨不均度和压力响应性进行观察。
表1磨削条件磨具尺寸外径150mm×长610mm×孔径76.2mm被削材料玻璃基材环氧树脂铜膜夹层板 厚度0.8t尺寸510mm×410mm
研磨机械印刷基板研磨机磨具转数1800rpm被研磨材料送进速度1.7m/min振动470cpm通过次数1次被研磨材料送进速度2m/min研磨压1.5A关于研磨不均，用目视方法观察了研磨后的被削材料的研磨不均状态。
关于压力响应性，在研磨压1.5A、2.0A、3.0A下，通过100次后，计算除去的被削材料的重量，求各研磨压力下的除去量之差。除去量由测定各被削材料研磨前和研磨后的重量，计算它们的差而求得。这个测定用各被削材料反复进行，由总计100片的被削材料的除去重量计算出压力响应性。
(测试结果)表2多孔质弹性体物性值结果
表3研磨测试结果
实施例一，几乎看不到研磨不均，压力响应性也良好。与多孔质弹性体的特性值联系起来的话，虽然使用的橡胶海绵材料的硬度较低，但是25％压缩载荷值及回跳弹性率呈较高的倾向。可以认为，处于这种倾向的橡胶海绵材料的特性，改善了被削材料对凹凸的跟随性，与此同时使所希望的磨削性能得以发挥。
比较例一，可看到轻度研磨不均。使用的树脂海绵材料硬度较低，但是25％压缩载荷值和回跳弹性率也较低。由这种树脂海绵的特性可知，被削材料对凹凸的跟随性较差，容易产生研磨不均。此外，压力响应性最低，这被认为是25％压缩载荷值较低的缘故。
比较例二，可看到重度研磨不均。该树脂海绵材料的特性，硬度较高，25％压缩载荷值和回跳弹性率较低，表现与实施例一所使用的橡胶海绵相反的特性。压力响应性与实施例一相同。这被认为是较低的25％压缩载荷值和回跳弹性率由较高的硬度弥补的缘故。可是，研磨不均严重，跟随性明显不足。
权利要求
1.一种研磨用磨具，其特征在于，在圆筒状的芯材上设置多孔质弹性体，在该多孔质弹性体的外周上设置了研磨层，其中上述多孔质弹性体是橡胶海绵。
2.如权利要求1所述的研磨用磨具，其特征在于，上述橡胶海绵的橡胶硬度在橡胶硬度计C分度上为5～40，并且回跳弹性率为50～90％。
3.如权利要求1或2所述的研磨用磨具，其特征在于，上述橡胶海绵的JIS K 6767规定的25％压缩载荷值为0.010～0.200MPa。
全文摘要
提供一种为对板状被削材料进行研磨的研磨用磨具，它不发生研磨不均，并且具有良好的压力响应性。本发明提供的是在圆筒状的芯材(1)上设置多孔质弹性体(2)，在多孔质弹性体(2)的外周上设置了研磨层(4)的研磨用磨具，其中上述多孔质弹性体(2)是橡胶海绵。橡胶海绵(2)的橡胶硬度在橡胶硬度计C分度上为5～40，并且回跳弹性率最好为50～90％，此外，JIS K 6767规定的25％压缩载荷值最好为0.010～0.200MPa。
文档编号B24D13/00GK1872497SQ200610087760
公开日2006年12月6日 申请日期2006年5月30日 优先权日2005年5月30日
发明者宫本幸一, 相川和也 申请人:吴诺顿株式会社