Creation of grinding wheels using carbon dioxide molding technology at room temperature with chemical soaking and verification of their machining performance

使用二氧化碳成型技术在室温下进行化学浸泡制造砂轮并验证其加工性能

• 批准号: 22H01379
• 负责人: 松浦 寛
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Tohoku Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01379/
• 关键词: 研削加工; 不織布; 二酸化炭素; 砥石

本研究では，申請者が研究を行ってきた研削中の熱による砥粒再設定(Reconfiguration)，研削後に加熱して砥粒再投入(Restoration)，使用済み砥石の再生(Recycle)ができる機能を持つ熱可塑性樹脂砥石で脆性材料をCMPと同等の表面性状にする基盤技術を築くことを目的としている．申請者は，これまでに石英・水晶を乾式研削で工作物の表面を鏡面にする研削条件，及び砥石再生条件を見出してきた．さらに，産総研と共同し二酸化炭素(CO2)による熱可塑性樹脂の可塑化 技術を応用して砥石成型が可能であるという知見を得た．そこで本研究では，CO2による砥石成型の確立を端緒として，化学的な表面活性反応が付加した砥石を開発し，その研削研磨メカニズムの解明を目指している．また，本技術を用いて，パワー半導体ウエハを用いて熱と化学反応による効果と超平坦化を実証する予定である．当該年度に実施した研究成果は，2022年度は共同研究の産総研殿保有の装置を拝借して実験を行った．大学移転に伴い2023年3月にCO2による砥石成型装置およびこれを操作するに必要となる周辺機器を新キャンパスに設置して，4月に運用開始した．実験によって得られた知見としては，従来砥石より表面性状が優れている面もあるが，表面の粗さのばらつきが大きく，その制御因子がいまだに判明していない．また，不織布表面の砥粒量のムラの制御をする課題も残っている．従来からの集中度では砥粒量を表せないため，学術的に定義する必要があることがわかった．これらの内容を2022年度は加工系学会において円形形状の砥石に限定した不織布砥石に関して3件口頭発表（砥粒加工学会，機械学会）した．また，精密工学会会誌に不織布砥石の現状と展望というテーマ（5月掲載予定）で解説論文を寄稿した．

In this study, the applicant has studied the thermal re-configuration of abrasive grains during grinding, the re-storage of abrasive grains after grinding, the recycling of abrasive grains, the function of maintaining thermoplastic resin abrasive grains, brittle materials and CMP equivalent surface properties, and the establishment of substrate technology. The applicant is interested in finding out the grinding conditions for quartz crystal dry grinding and mirror surface grinding of the workpiece, as well as the regeneration conditions for quartz crystal. In recent years, the production of carbon dioxide (CO2) and the plasticization of thermoplastic resin technology, the use of synthetic stone molding is possible. In this study, the establishment of CO2-based graphite forming process, chemical surface active reaction, grinding process and chemical reaction were investigated. The technology is applied to semiconductor applications, thermal and chemical reactions, and ultra-planarization. When the research results were implemented in 2022, the joint research and development center maintained equipment and equipment. The university moved to China in March 2023, and the CO2-based stone molding device and the operation of the new equipment were necessary. The surface properties of the stone are excellent, the surface roughness is large, and the control factors are medium. In addition, the issue of controlling the amount of abrasive particles on the surface of nonwoven fabrics remains unresolved. The degree of concentration of In 2022, the content of this article was published by the Institute of Machining, the Institute of Mechanical Engineering, and the Institute of Grain Processing. The status quo and prospects of non-woven stone in the journal of Precision Engineering Society (scheduled for May)