JP2006123066A - 溝入れ研削加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工時間を低減しつつ、所定の研削仕上げ幅の溝を高精度にかつ短時間に、しかも安価に加工することのできる溝入れ研削加工方法を提供する。
【解決手段】回転する研削砥石７の切り込みを連続的に行い、かつこの研削砥石７を溝１８の仕上げ幅内で溝１８の幅方向に周期的に往復動させながら、ワーク１２,１３,１４,１５を溝１８の延設方向に往復動させることにより、ワーク１２,１３,１４,１５に対して溝入れ研削加工を行う。研削砥石７の切り込みが溝１８の設定深さになると、研削砥石７による溝入れ研削加工が終了する。こうして、設定幅で設定深さの溝が形成される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、例えば半導体チップを実装するためのリードフレームをプレスにより打抜き加工するために用いられる多数の溝を櫛刃状に有する打抜き用金型等の溝を有する打抜き用金型を研削加工により製造する際に、溝入れを行うことための溝入れ研削加工方法の技術分野に関する。

従来、例えば半導体チップを実装するために金属製のリードフレームが用いられているが、このリードフレームは所定のパターンに形成された多数のリードを有している。このようなリードフレームは、櫛刃状の打抜き用金型を用いて打抜き加工により製造されている。

櫛刃状の打抜き用金型は多数の溝を有していることから、この櫛刃状の打抜き用金型を製造するためには、多数の溝を形成するために溝入れ加工を行う必要がある。
従来の溝入れ加工として、図６に示すように研削加工により櫛刃状に配置された多数の溝ａをワークｂに形成することが知られている。

図７に示すように、ワークｂを溝入れ加工する研削砥石ｃの側面をドレッシングして砥石ｃの厚みを溝ａの所定の研削仕上げ幅の寸法に合わせるとともに、ワークｂに対して溝ａの所定の深さに等しい切り込み量の切り込みを砥石ｃに与えて溝入れ加工を行う方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。

この非特許文献１に開示の溝入れ研削加工方法では、砥石側面が摩耗して砥石ｃの厚みの寸法が減少すると、加工される溝ａの寸法も所定の研削仕上げ幅の寸法より小さくなってしまう。そこで、砥石側面が摩耗して厚みの寸法が減少すれば、砥石自体を交換する必要がある。このため、砥石ｃの交換頻度が多くなり、交換に要する手間および時間がかかるばかりでなく、製造コストが高くなるという問題がある。

そこで、図８（ａ）および（ｂ）に示すように側面のドレッシングにより厚みを溝ａの研削仕上げ幅の寸法より小さくかつこの溝ａの研削仕上げ幅の寸法の半分より少し大きく設定した研削砥石ｃを用いた溝入れ研削加工方法が提案されている。この溝入れ研削加工方法では、まず、図８（ａ）に示すように研削砥石ｃをワークｂに対して加工しようとする溝ａの片側（左側）で溝ａの所定の仕上げ深さに等しい切り込み量の切り込みを研削砥石ｃに与えて、溝ａの片側で所定の研削仕上げ幅の寸法より小さい寸法の幅の溝ａ′を研削加工し、次いで、図８（ｂ）に示すように研削砥石ｃを溝ａの幅方向（右方向）に所定量移動させた後、ワークｂに対して加工しようとする溝ａの反対の片側（右側）で溝ａの所定の仕上げ深さとなるまで切り込むことで、所定の研削仕上げ幅の寸法の溝ａを研削加工するという、２工程に分けて研削している。この溝入れ研削加工方法によれば、砥石側面が摩耗して厚みの寸法が減少しても、砥石ｃの溝幅方向への移動を補正することで、所定の研削仕上げ幅の寸法の溝ａを研削加工することができるので、前述の図７に示す溝入れ研削加工方法に比べて、研削砥石ｃの交換頻度が減少し、その分、交換に要する手間および時間を節約できるとともに、製造コストの上昇を抑制することができる。
でか版技能ブックス７ 研削盤活用マニュアル、編著 ツールエンジニア編集部、３版、２００１年（平成１３年）６月５日発行、株式会社大河出版発行、［１０２頁および図３「研削盤の性能を現場でチェックする、加工例］。

しかしながら、前述の図８（ａ）および（ｂ）に示す溝入れ研削加工方法では、２工程に分けて研削加工を行うため、多くの加工時間がかかってしまう（図７に示す溝入れ研削加工方法に比べて約２倍の時間がかかる）。
また、図８（ｂ）に示す２回目の研削加工時に、砥石ｃの逃げ（倒れ）によりワークｂの端縁の溝開口部が広がってしまい、幅広の開口部を有する溝ａに仕上がってしまい、所定の研削仕上げ幅の寸法の溝ａを形成することが難しく、加工精度が低下するという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、加工時間を低減しつつ、所定の研削仕上げ幅の溝を高精度にかつ短時間に、しかも安価に加工することのできる溝入れ研削加工方法を提供することである。

前述の課題を解決するために、請求項１の発明は、ワークに対して研削砥石の切込みを設定し、前記研削砥石を回転させながら前記ワークを形成する溝の延設方向に往復動させて研削加工を行うことで、前記ワークに溝を形成する溝入れ研削加工方法において、前記研削砥石または前記ワークを前記溝の仕上げ幅内で前記溝の幅方向に周期的に往復動させながら前記ワークに対して研削加工を行うことで、前記ワークに溝を形成することを特徴としている。
また、請求項２の発明は、前記研削砥石の切込みを連続的に行うことを特徴としている。

このように構成された本発明の溝入れ研削加工方法によれば、回転する研削砥石の切り込みを設定しかつ溝の仕上げ幅内で研削砥石またはワークの溝幅方向の周期的な往復動を行いながら、ワークを溝の延設方向に往復動させることにより、ワークに対して溝入れ研削加工を行うようにしているので、研削砥石にかかる負荷が局部的に大きくならず、研削砥石の砥粒の摩滅あるいは脱落を抑制することができる。これにより、研削砥石の厚み（砥石幅）を少なくすることができ、研削砥石のドレッシングの間隔を長くすることができるとともに、研削砥石の交換頻度を低減することができる。

また、研削砥石の溝幅方向の周期的な往復動を形成しようとする溝の仕上げ幅内で行っているので、溝幅の加工精度を高くすることができる。
研削砥石の切込みを連続的に行うことにより、図７および図８に示す従来の各溝入れ研削加工方法による溝形成に比べて、研削加工時間を短縮することができるとともに、安価に溝入れ加工を行うことができる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明に係る溝入れ研削加工方法の実施の形態の一例に用いられる平面研削盤の一例を模式的にかつ概略的に示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。

図１（ａ）および（ｂ）に示すように、この例の溝入れ研削加工方法に用いられる平面研削盤１は、公知の平面研削盤と同様に、本体２に前後方向に往復動可能に設けられる前後方向移動テーブル３と、この前後方向移動テーブル３に左右方向に往復動可能に設けられた左右方向移動テーブル４と、この左右方向移動テーブル４に設けられ、ワークを固定してセットするチャック５と、本体２に上下動可能に設けられた上下方向移動部材６と、研削砥石７と、研削砥石７が交換可能に固定される台金８と、この台金８に連結された砥石回転軸９と、この砥石回転軸９を回転させる砥石回転用モータ１０と、上下方向移動部材６に前後移動可能に設けられかつ砥石回転用モータ１０を支持する砥石前後方向移動部材１１と、この砥石前後方向移動部材１１を前後方向に移動する砥石前後方向移動用サーボモータ１１′とを備えている。

チャック５は固定チャック部材５ａと可動チャック部材５ｂとからなり、これらの固定チャック部材５ａと可動チャック部材５ｂとの間に、溝入れ研削加工が施されるワークが挟圧されてセットされるようになっている。すなわち図２に示すように、例えば４個の第１ないし第４ワーク１２,１３,１４,１５が順に互いに整合されかつ隣どうしが接触されて配置されるとともに、第１ワーク１２に隣接して第１ダミー１６を配置しかつ第４ワーク１５に隣接して第２ダミー１７を配置して、固定チャック部材５ａにセットする。そして、可動チャック部材を締め付けることで、第１および第２ダミー１６,１７が第１ないし第４ワーク１２,１３,１４,１５を挟圧するようにして、４個の第１ないし第４ワーク１２,１３,１４,１５と第１および第２ダミー１６,１７をチャック５に固定する。このように、両側に第１および第２ダミー１６,１７を用いることで、第１ないし第４ワークの１２,１３,１４,１５の上面仕上げ時に両側のワークのエッジ部に生じるダレを第１および第２ダミー１６,１７に生じさせて、第１ないし第４ワーク１２,１３,１４,１５には生じさせないようにしている。

研削砥石７は、例えばダイヤモンドまたはＣＢＮから直径ｄ₁の円盤状に形成される。図３に示すように、この研削砥石７は、外周面７ａの幅（厚み）ｔ₁が研削加工しようとする溝１８の幅Ｗより若干小さく設定されている。また、研削砥石７の両側面のうち、外周面７ａから、この外周面７ａの直径ｄ₁との差が溝１８の深さＤの２倍より大きい直径ｄ₂｛（ｄ₁−ｄ₂） ＞２ Ｄ｝の円周の間の部分は、外周面７ａから直径ｄ₂の円周に向かって砥石７の厚みが直線的に漸減するバックテーパ面７ｂ,７ｃとされている。これらのバックテーパ面７ｂ,７ｃにより研削加工時の第１ないし第４ワーク１２,１３,１４,１５の研削屑を加工中の溝１８から排出させて研削加工をし易くしている。この研削砥石７のバックテーパのドレッシングは、研削砥石７を平面研削盤１の台金８に固定した後に行われる。なお、研削砥石７の外周面７ａのエッジはＲ部とされている。

そして、砥石前後方向移動用サーボモータ１１′を駆動して砥石前後方向移動部材１１を前後方向に移動することによりワークに対する研削砥石７の前後位置を設定（位置決め）するとともに、上下方向移動部材６によりワークに対する研削砥石７の切り込み量を設定する。次いで、砥石回転用モータ１０を回転駆動させた後、図４に示すように左右方向移動テーブル４により第１ないし第４ワーク１２,１３,１４,１５と第１および第２ダミー１６,１７を左右方向、つまり溝１８の延設方向に移動させる。これにより、第１ないし第４ワーク１２,１３,１４,１５と第１および第２ダミー１６,１７に対して研削砥石７による溝入れ研削加工が行われる。

次に、本発明の実施の形態におけるこの例の溝入れ研削加工方法について説明する。
図５に示すように、この例の溝入れ研削加工方法は、まず、第１ないし第４ワーク１２,１３,１４,１５と第１および第２ダミー１６,１７を前述のように平面研削盤１のチャック５に配置して固定する。次に、砥石前後方向移動用サーボモータ１１′を駆動して駆動砥石前後方向移動部材１１により研削砥石７を前後方向に移動させて、研削砥石７の幅方向の中心Ｃ₁が加工しようとする溝１８の中心Ｃ₂に一致させる。そして、前述のように砥石回転用モータ１０を回転駆動させた状態で、上下方向移動部材６により研削砥石７を連続的に下降させて、第１ないし第４ワーク１２,１３,１４,１５と第１および第２ダミー１６,１７に対して所定の切り込み速度ｖ₁で連続的に切込みを行いつつ、左右方向移動テーブル４により第１ないし第４ワーク１２,１３,１４,１５と第１および第２ダミー１６,１７を左右方向に所定の往復回数（例えば、１分間の左右方向の往復回数）ｎ₁で往復動させて、研削砥石７による溝１８の研削加工を開始する。このとき、研削砥石７を溝１８の幅方向（平面研削盤１の前後方向）αに研削砥石７の中心Ｃ₁に関して等量だけ、つまり、溝１８の所定の仕上げ幅Ｗと研削砥石７の外周面７ａの幅ｔ₁との差の２分の１｛（Ｗ−ｔ₁）／２｝だけ、砥石前後方向移動用サーボモータ１１′を駆動制御することで往復回数（例えば、１分間の溝幅方向の往復回数）ｎ₂で周期的に溝幅方向つまり前後方向に繰り返し往復動させる。

このように、研削砥石７を第１ないし第４ワーク１２,１３,１４,１５と第１および第２ダミー１６,１７に対して連続的に切り込みさせた状態で、研削砥石７を回転かつ溝１８の幅方向に溝１８の仕上げ幅Ｗ内で周期的に繰り返し往復動させながら、左右方向移動テーブル４により第１ないし第４ワーク１２,１３,１４,１５と第１および第２ダミー１６,１７を左右方向に往復動させて、研削砥石７による溝１８の研削加工を行う。切り込み量が溝の仕上げ深さＤになるまで、同様の研削加工を連続的に行う。こうして、第１ないし第４ワーク１２,１３,１４,１５と第１および第２ダミー１６,１７に、それぞれ所定の仕上げ幅Ｗかつ所定の深さＤの溝１８が１工程で１つ形成される。

次に、形成された溝１８に隣接して、第１ないし第４ワーク１２,１３,１４,１５の溝加工位置（次の溝１８の幅方向中心Ｃ₂の位置）に前述と同様にして研削砥石７の幅方向の中心Ｃ₁を一致させて、研削砥石７を設定する。前述と同様にして、研削砥石７による溝１８の研削加工を行い、第１ないし第４ワーク１２,１３,１４,１５と第１および第２ダミー１６,１７に、それぞれ所定の仕上げ幅Ｗかつ所定の深さＤの２つ目の溝１８を形成する。以下、同様の研削砥石７による研削加工を繰り返すことで、第１ないし第４ワーク１２,１３,１４,１５に所定数の溝１８が櫛刃状に形成された４個の打抜き用金型が形成される。このとき、第１および第２ダミー１６,１７のエッジ部にダレが生じる可能性はあるが、このダレは第１ないし第４ワーク１２,１３,１４,１５には生じなく、高品質の打抜き用金型が形成される。

この例の溝入れ研削加工方法によれば、回転する研削砥石７の切り込みを連続的に行いかつ研削砥石７の溝幅方向の周期的な往復動を行いながら、ワークを平面研削盤１の左右方向、つまり溝幅方向と直交方向に往復動させることにより、ワークに対して溝入れ研削加工を行うようにしているので、研削砥石７にかかる負荷が局部的に大きくならず、研削砥石７の砥粒の摩滅あるいは脱落を抑制することができる。これにより、研削砥石の厚み（砥石幅）ｔ₁を少なくすることができ、研削砥石７のドレッシングの間隔を長くすることができるとともに、研削砥石７の交換頻度を低減することができる。

また、研削砥石７の溝幅方向の周期的な往復動を形成しようとする溝１８の仕上げ幅内で行っているので、溝幅の加工精度を高くすることができる。
更に、研削砥石７の切込みを連続的に行うことにより、図７および図８に示す従来の各溝入れ研削加工方法による溝形成に比べて、研削加工時間を短縮することができるとともに、安価に溝入れ加工を行うことができる。

なお、前述の例では、櫛刃状に設けられた多数の溝１８を形成するための溝入れ研削加工方法について述べているが、本発明はこれに限定されるものではなく、１個以上の任意の数の溝１８を形成するための溝入れ研削加工方法にも適用することができる。しかし、本発明の前述の効果を顕著に得るようにするためには、櫛刃状に設けられた多数の溝１８の溝入れ研削加工に本発明の溝入れ研削加工方法を適用することが好ましい。

また、前述の例では、研削砥石７を溝幅方向に周期的に往復動させているが、本発明の溝入れ研削加工方法は、研削砥石７を溝幅方向に往復動させずに、ワークを溝幅方向に周期的に往復動させるようにすることもできる。

次に、本発明の溝入れ研削加工方法の具体例について説明する。
１. 研削砥石７について
（１）外径ｄ₁：φ１５０
（２）砥石：ダイヤモンド
（３）砥粒：＃６００
（４）外周面７ａの厚み（幅）ｔ₁：０.２８ｍ
（５）外周面７ａのエッジのＲ部：０.１ｍｍ
（６）直径ｄ₂：φ１３９
（７）厚み（幅）ｔ₂：０.２７ｍｍ
２. ワークについて
（１）ワークおよびダミー材質：超硬
（２）ワークの板厚：１.５ｍｍ
（３）ダミーの板厚：１.０ｍｍ
（４）ワークの枚数：４枚
（５）ダミーの枚数：２枚
（６）溝の幅Ｗ：０.３０ｍｍ
（７）溝の深さＤ：４.０ｍｍ
（８）溝間の櫛刃の幅：０.２ｍｍ
（９）溝数：２０
（１０）ワークの溝方向の全長：１０.２ｍｍ
３. 研削条件について
（１）研削砥石の回転数：３６００ｒｐｍ
（２）研削砥石の周速：約１７００ｍ／ｍｉｎ
（３）ワークの左右方向の往復回数ｎ₁：５００回往復／ｍｉｎ
（４）連続切込み速度ｖ₁（１分間の砥石切込み量）：０.５ｍｍ／ｍｉｎ
（５）ワークの溝幅方向（前後方向）の往復回数ｎ₂：５００回往復／ｍｉｎ
（６）（Ｗ−ｔ₁）／２：０.０１ｍｍ
４. 研削時間について
総研削時間Ｔ：Ｔ ＝ ｔ１＋ｔ２＋ｔ３ ≒ ２００ｍｉｎ
全溝研削加工時間ｔ１：（溝の深さ×溝数）／１分間の砥石切込み量
＝（４.０×２０）／０.５ ＝ １６０ｍｉｎ
非研削加工時間ｔ２：砥石のワークへの移動等の実際の研削以外に要した時間
＝ １溝あたり０.５ｍｍ×２０ ＝ １０ｍｉｎ
計測・砥石ドレッシング時間ｔ３：約１０ｍｉｎ
５. 本発明の研削方法による研削時間と従来の研削方法による研削時間との比較
（１）図７に示す従来の溝入れ研削加工方法による溝入れの研削時間
図７に示す溝入れ研削加工方法での条件
（ａ）研削砥石および ワークについては、それぞれ前述の本発明の具体例の１. 研削砥石およびワークと同じ。
（ｂ）研削条件において、研削砥石の回転数、研削砥石の周速、およびワークの 左右方向の往復回数については、それぞれ前述の本発明の具体例の３. （１）ないし（３）と同じ。
従来一般に、通常の切込み寸法は左右テーブル４の１往復に対して片側の 復端毎に１μｍの切込みに設定されている。したがって、連続切込み速度 ｖ₁（１分間の砥石切込み量）：１μｍｍ／ｓｅｃである。そこで、従来 の図７に示す溝入れ研削加工方法による全溝入れ研削加工時間は、
従来の溝入れ研削加工方法による溝入れの研削時間
＝ （４.０×２０）／０.００１ ＝ １３３３ｍｉｎ
したがって、研削加工時間は、１６０／１３３３ ＝ １／８.３となり、本発明の溝入れ研削方法によれば、研削加工時間が図７に示す従来の溝入れ研削加工方法より、約１／８だけ短縮される。
６. 研削ピッチ等の精度
本発明の研削加工方法によって形成された溝幅は、いずれも、溝幅精度０.３±０.０１ｍｍをクリアした。また、溝と次の溝とのピッチは、いずれも、ピッチ精度０.５±０.００２ｍｍをクリアした。したがって、溝１８の高い加工精度が得られることがわかった。

本発明の溝入れ研削加工方法は、例えば半導体チップを実装するためのリードフレームをプレスにより打抜き加工するために用いられる多数の溝を櫛刃状に有する打抜き用金型等の溝を有する打抜き用金型の研削加工に好適に利用することができる。

本発明に係る溝入れ研削加工方法の実施の形態の一例に用いられる平面研削盤の一例を模式的にかつ概略的に示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。 この例の溝入れ研削加工方法におけるワークの平面研削盤へのセットの一例を示す図である。 この例の溝入れ研削加工方法に用いられる研削砥石を説明する図である。 この例の溝入れ研削加工方法による研削時のワークの移動を説明する図である。 この例の溝入れ研削加工方法を説明する図である。 従来の溝入れ研削加工方法により形成された櫛刃状の溝を有する加工物の一例を示す図である。 従来の溝入れ研削加工方法の一例を説明する図である。 従来の溝入れ研削加工方法の他の例を説明する図である。

符号の説明

１…平面研削盤、２…本体、３…前後方向移動テーブル、４…左右方向移動テーブル、５…チャック、６…上下方向移動部材、７…研削砥石、８…台金、９…砥石回転軸、１０…砥石回転用モータ、１１…砥石前後方向移動部材、１１′…砥石前後方向移動用サーボモータ、１２,１３,１４,１５…第１ないし第４ワーク、１８…溝

Claims (2)

1. ワークに対して研削砥石の切込みを設定し、前記研削砥石を回転させながら前記ワークを形成する溝の延設方向に往復動させて研削加工を行うことで、前記ワークに溝を形成する溝入れ研削加工方法において、
   前記研削砥石または前記ワークを前記溝の仕上げ幅内で前記溝の幅方向に周期的に往復動させながら前記ワークに対して研削加工を行うことで、前記ワークに溝を形成することを特徴とする溝入れ研削加工方法。
2. 前記研削砥石の切込みを連続的に行うことを特徴とする請求項１記載の溝入れ研削加工方法。

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