JP5379481B2 - 研磨材物品及び加工物の表面の修正方法 - Google Patents
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Description
本開示全体にわたり、以下の定義を適用する。
精密な形状の研磨材複合体の底部は互いに隣接してもよく、或いは、幾らかの既定の距離により互いに分離されてもよい。幾つかの実施形態では、隣接する研磨材複合体間の物理的接触は、各精密な形状の研磨材複合体の鉛直高さ方向の33%以下を含む。この隣接の定義はまた、隣接する精密な形状の研磨材複合体が共有部又は、精密な形状の研磨材複合体の対面する外側面間で接触し延在する橋様構造物を分け合う場合の配置を含む。研磨材は、精密な形状の研磨材複合体の中心間に引かれた一直線の想像線上に位置する介在複合体が存在しないという意味で、隣接している。
25重量%分散剤(英国マンチェスター(Manchester)のルーブリゾール社ノベオンディヴィジョン(Noveon Division, Lubrizol Ltd.)から入手可能なソルスパース(商標:Solsperse)32000)の分散剤溶液及び75重量%のアクリレート樹脂(ペンシルバニア州エクストン(Exton)のサートマー社(Sartomer Co.)から入手可能なSR368D)を、圧縮空気駆動式プロペラミキサーを用いて約1時間混合した。混合中、混合物を加熱水浴(60℃)中に置いて、分散剤の樹脂への融解を助長した。セラミックの乳鉢を使って、樹脂に混合する前に、Vazo52熱反応開始剤(ウェストバージニア州ベル(Bell)のデュポン・ケミカル・ソリューション・エンタープライズ社(Dupont Chemical Solution Enterprise)から入手可能)を破砕し、Vazo52を微粒子状に破壊する。圧縮空気駆動式プロペラミキサーを用いて、約1時間、5重量%のVazo52を95重量%のアクリレート樹脂(SR368D)に混合することにより、熱反応開始剤を製造した。メタケイ酸カルシウム(NYAD M400ウォラストナイト、メキシコ、ハーモシロソノラ(Hermosillo Sonora)のNYCOミネラルズ社(NYCO Minerals Inc.)から入手可能)を、使用前に、NYAD M400を金属容器に入れて、120℃に設定したオーブンの中で2〜4日間容器を加熱することによって、乾燥した。次いで、NYAD M400を、室温に冷却し、使用するまで、容器をビニルテープで封止した。
70gの−100メッシュスズ粉末の分散体(ウィスコンシン州ミルウォーキー(Milwaukee)のシグマ・アルドリッチ社(Sigma Aldrich))を、30gのレゾール樹脂(3M R23155、75重量%固形分、1.5:1 ホルムアルデヒド:フェノール、KOH触媒)、15mLの50:50のイソプロパノール及び水と混合した。この分散体を、圧縮空気駆動式プロペラミキサーを用いて、約30分間混合した。
70gの−200メッシュ銅粉末の分散体(ウィスコンシン州ミルウォーキー(Milwaukee)のシグマ・アルドリッチ社(Sigma Aldrich))を、30gのエポキシ樹脂(ミネソタ州セントポール(St. Paul)の3M社から、スコッチウェルド(Scotchweld)1838L A/B、2部エポキシとして入手可能)と混合した。この分散体を、圧縮空気駆動式プロペラミキサーを用いて約10分間混合した。
−100メッシュスズ粉末の分散体(ウィスコンシン州ミルウォーキー(Milwaukee)のシグマ・アルドリッチ社(Sigma Aldrich))を、30gのエポキシ樹脂(ミネソタ州セントポール(St. Paul)の3M社から、スコッチウェルド(Scotchweld)1838L A/B、2部エポキシとして入手可能)と混合した。この分散体を、圧縮空気駆動式プロペラミキサーを用いて約10分間混合した。
調整−方法I
三次元、非平坦、可撓性、固定式研磨材複合体物品を、一般に米国特許第5,958,794号(ブリュフォルト(Bruxvoort)ら)に記載されているように製造した。配列した穴を備えるポリプロピレン用具(型)を用意した。用具内の穴は、おおよその寸法が、深さ800μm、開口部2800μm×2800μm、及び中心間距離4000μmの2500μm×2500μmの底部である、反転した四角錐台を形成していた。型は、実質的に、望ましい形状、寸法、及び研磨材複合体の配置が反転したものであった。
約305mm(12インチ)×508mm(20インチ)の、ポリプロピレン型の小片を、厚さ3mm(0.12インチ)のアルミニウム板に、マスキングテープ((ミネソタ州セントポール(St. Paul)の3M社から市販されている)を用いて、型の穴を上にして(開口側を露出させて)付着させた。次いで、金属樹脂バインダー前駆体スラリー(樹脂バインダー前駆体スラリー2)を、ゴムスキージを用いて、手動でこれらの穴に広げた。アルミニウム板と充填した型を、室温で10分間乾燥させ、次いで空気循環炉内で、60℃で1時間、85℃で1時間、105℃で1時間及び120℃で1時間硬化した。次いで、板と型を室温まで冷却した。約100gの混合スコッチウェルド(Scotchweld)1838L A/Bエポキシ樹脂を、金属/樹脂と型の上部にパドルとして適用した。スコッチパック(商標)(3M社)のシートを、治工具とエポキシ樹脂上に適用した。次いで、ガラスシートをスコッチパックフィルム上に定置し、エポキシ樹脂を金属/樹脂材料上を流動させ、平面状にした。積層体を15時間、そのままにしておいた。エポキシ樹脂の硬化後、型を取り外し、複合体物品を2時間70℃で加熱した。次いで、この複合体物品を305mm(12インチ)の円形に打抜いた。305mm(12インチ)の物品の中心付近に、8つの5cmの円形をさらに打抜いた。図3に示すように、8つの穴は、各穴が305mm(12インチ)の物品の周囲から約2インチの位置にある円を形成した。試験用の研磨材物品を調製するため、感圧性接着剤テープ(442DL、ミネソタ州セントポールの3M社から入手可能)を用いて、直径305mm(12インチ)、厚さ0.762mm(0.030インチ)のポリカーボネートシート(インディアナ州マウントバーノン(Mount Vernon)のGEポリマーシェイプ社(GE Polymer Shapes)から入手可能なレクサン(Lexan)(商標)8010MC)に、研磨材複合体/裏材シートを積層した。
約305mm(12インチ)×508mm(20インチ)の、ポリプロピレン型の小片を、厚さ3mm(0.12インチ)のアルミニウム板に、マスキングテープ((ミネソタ州セントポール(St. Paul)の3M社から市販されている)を用いて、型の穴を上にして(開口側を露出させて)付着させた。次いで、金属樹脂バインダー前駆体スラリー(樹脂バインダー前駆体スラリー3)を、ゴムスキージを用いて、手動でこれらの穴に広げた。次いで、樹脂材料を、型の一縁部に沿って、ビーズとしてさらに適用した。スコッチパック(商標)のシートを樹脂上に適用し、型と構造物を調製−方法Iに記載したようにゴムローラーで圧した。構造物を室温で15時間硬化した。積層体を15時間そのままにしておいた。エポキシ樹脂の硬化後、型を取り外し、複合体物品を2時間70℃で加熱した。試験用の研磨材物品を調製するために、感圧性接着剤テープ(442DL、ミネソタ州セントポール(St. Paul)の3M社から入手可能)を使用して、厚さ0.762mm(0.030インチ)のポリカーボネートシート(レクサン(Lexan)(商標)8010MC、インディアナ州マウントバーノン(Mount Vernon)のGEポリマー・シェイプス(GE Polymer Shapes)から入手可能)に、研磨材複合体/裏材シートを積層した。直径30.48cm(12インチ)の円形試験試料を、試験用に打抜いた。
約305mm(12インチ)×508mm(20インチ)の、ポリプロピレン型の小片を、厚さ3mm(0.12インチ)のアルミニウム板に、マスキングテープ((ミネソタ州セントポール(St. Paul)の3M社から市販されている)を用いて、型の穴を上にして(開口側を露出させて)付着させた。次いで、金属樹脂バインダー前駆体スラリー(樹脂バインダー前駆体スラリー4)を、ゴムスキージを用いて、手動でこれらの穴に広げた。次いで、樹脂材料を、型の一縁部に沿って、ビーズとしてさらに適用した。スコッチパック(商標)のシートを樹脂上に適用し、型と構造物を調製−方法Iに記載したようにゴムローラーで圧した。構造物を室温で15時間硬化した。積層体を15時間そのままにしておいた。エポキシ樹脂の硬化後、型を取り外し、複合体物品を2時間70℃で加熱した。試験用の研磨材物品を調製するために、感圧性接着剤テープ(442DL、3M社(3M Company)から入手可能)を使用して、厚さ0.762mm(0.030インチ)のポリカーボネートシート(レクサン(Lexan)(商標)8010MC、GEポリマー・シェイプス(GE Polymer Shapes)から入手可能)に、研磨材複合物/裏材シートを積層した。直径30.48cm(12インチ)の円形試験試料を、試験用に打抜いた。これら直径30.48cm(12インチ)の物品を、図4に示すように、ゴムスキージで平坦化した3つの同心円を生成する、混合DP−100エポキシ(3M社)の幅1cmのビーズを適用することにより、さらに修正した。エポキシを1時間硬化した。3つの同心円は、直径30.48cm(12インチ)の物品の周囲に位置する最も外側の環から6cm離れていた。
ドレス
カリフォルニア州サンルイスオビスポ(San Luis Obispo)のストラスボー(Strasbaugh)から入手可能な6DC片面研磨機で試験を行った。金属樹脂研磨材複合体パッドを、感圧性接着剤を用いて圧盤に装着した。試験用に、アルミナ固定式研磨材(268XA−A35、3M社から入手可能)を用いて、金属樹脂研磨材複合体パッドを初期調製した。268XAアルミナ固定式研磨材を、3つの直径65mm(2.56インチ)×厚さ3.18mm(0.125インチ)のボロフロート(Borofloat)(商標)ガラスディスク(ニューヨーク州エルマイラ(Elmira)のスウィフトガラス(Swift Glass))に装着した。ワックス(クリスタルボンド509クリア(Crystalbond 509 Clear)、ニューヨーク州バレーコテッジ(Valley Cottage)のアレムコ・プロダクツ社(Aremco Products, Inc.))を使用して、直径152mm(6インチ)×厚さ15mm(0.6インチ)のアルミニウム金属板に、表面上に268XA研磨材を有する3枚のボロフロート(Borofloat)(商標)円板を装着し、調整板を形成した。調整板を、ラッピング加工機の上部ヘッドに装着し、18.8rad/s(180rpm)圧盤と逆回転の10.5rad/s(100rpm)調整板を用いて、加圧力20.7kPa(3psi)で1分間作動させた。調整中、10体積%のサブレルブ(Sabrelube)9016(イリノイ州レイクブラフ(Lake Bluff)のケムトール・オアカイト(Chemetall Oakite))を、脱イオン水中に30mL/分の流量で供給した。
高せん断エアミキサーを用いて、ラッピング溶媒(イリノイ州デスプレーンズ(Des Plaines)のスピードファム−ピーターウォルタース(Speedfam-Peter Wolters)から入手可能なV170水系溶媒)と脱イオン水を混合(重量比1:1)することにより、ラッピング流体を調製した。混合の10分後、4〜8μmの多結晶ダイアモンド(TCD−PD、サイズ4〜8、テキサス州シーダパーク(Cedar Park)のトーメイ・コーポレーション・オブ・アメリカ社(Tomei Corporation of America)から入手可能)を、0.2gダイアモンド:100gV170−H2O混合物の比で添加した。ダイアモンドスラリーを10分間混合した。一連の10分間ラッピング加工試験を、C−面サファイア(マサチューセッツ州サーレム(Salem)のクリスタル・システム社(Crystal Systems)と、速度設定18.8rad/s(180rpm)、圧盤と反対方向に回転する基材速度設定(3つの50mm部分)10.5rad/s(100rpm)の圧盤(304mm(12インチ))を用いて行った。ラッピング流体を、流体速度6mL/分でパッド表面に供給した。ラッピング加工試験中、ラッピング流体を電磁攪拌棒を用いて継続的に攪拌した。各試験後、サファイア基材の重量減少量を測定することにより、除去速度を測定した。サファイア加工物の除去速度は、以下の等式を用いて、ラッピング中の重量減少(Mg)を除去された厚さ(Tμm)に換算することにより計算した。
T=10,000*M/(A*D)
ここで、A=基材面積(cm2)、D=基材密度(g/cm3)であり、サファイアの密度は3.9g/cm3であった。KLAテンカー(Tencor)(カリフォルニア州ミルピタス(Milpitas))から入手可能なテンカー(Tencor)P2接触表面形状測定器を用いて、各パッドのラッピング加工試験後、サファイア加工物の表面仕上げを測定した。表面形状測定器の、針先の丸みは0.2μmであった。報告したデータは、50mm部分の中間半径で、互いに90°をとって、4回0.25mmスキャンした結果の平均である。スキャン速度は、サンプリング速度100Hzで0.005mm/秒であり、8ミクロンの長さの波長を切り捨てた水平解像度0.05ミクロンであった。
金属−樹脂研磨材複合体パッドを、上記調製−方法Iを用いて製造し、上記片面ラッピング加工試験に従って試験した。本実施例の金属−樹脂研磨材複合体パッドは、5体積%の1〜5μmスズ粉末を含有した。得られた除去速度データを表IIに示す。サファイア加工物の表面仕上げ、Raは114オングストロームであった。加工物の目視試験は、優れた正反射率と透明度を示した。
金属−樹脂研磨材複合体パッドを、Cu粉末(−200メッシュ、ミズーリ州セントルイス(St. Louis)のシグマ・アルドリッチ(Sigma Aldrich))及び上記調製−方法Iを用いて製造した。正確な組成を表Iに示す。C−面サファイア上での片面ラッピング加工試験により、表IIIに示す結果が導かれた。表面仕上げ、Raは200オングストロームであった。加工物の目視試験は、優れた正反射率と透明度を示した。
2体積%の1〜5μmスズ粉末を含有する金属−樹脂研磨材複合体パッドを、上記調製−方法Iを用いて製造した。正確な組成を表Iに示す。C−面サファイア上での片面ラッピング加工試験により、表IVに示す結果が導かれた。表面仕上げ、Raは181オングストロームであった。加工物の目視試験は、優れた正反射率と透明度を示した。
20体積%の1〜5μmスズ粉末を含有する金属−樹脂研磨材複合体パッドを、上記調製−方法Iを用いて製造した。正確な組成を表Iに示す。C−面サファイア上での片面ラッピング加工試験により、表Vに示す結果が導かれた。表面仕上げ、Raは160オングストロームであった。加工物の目視試験は、優れた正反射率と透明度を示した。
5体積%の−325メッシュ(44μm)スズ粉末(ミズーリ州セントルイス(St. Louis)のシグマ・アルドリッチ社(Sigma Aldrich))を含有する金属−樹脂研磨材複合体パッドを、上記調製−方法Iを用いて製造した。正確な組成を表Iに示す。C−面サファイア上での片面ラッピング加工試験により、表VIに示す結果が導かれた。表面仕上げ、Raは168オングストロームであった。加工物の目視試験は、優れた正反射率と透明度を示した。
5体積%の−100メッシュ(149μm)スズ粉末(ミズーリ州セントルイス(St. Louis)のシグマ・アルドリッチ社(Sigma Aldrich))を含有する金属−樹脂研磨材複合体パッドを、上記調製−方法Iを用いて製造した。正確な組成を表Iに示す。C−面サファイア上での片面ラッピング加工試験により、表VIIに示す結果が導かれた。表面仕上げ、Raは156オングストロームであった。加工物の目視試験は、優れた正反射率と透明度を示した。
金属−樹脂研磨材複合体パッドを、調製−方法IIを用いて製造し、改良片面ラッピング加工試験に従って試験した。物品のドレッシング後、5cmの空隙を、0.5重量%の9ミクロン単結晶ダイアモンド(テキサス州シーダパーク(Cedar Park)のトーメイ・コーポレーション・オブ・アメリカ社(Tomei Corporation of America))を含有する石油ゼリー(ニュージャージー州ギブスタウン(Gibbstown)のEMサイエンス社(EM Science))の分散体で充填し、ゴムスキージで平坦化した。ラッピング加工の15分後、穴を、追加のペトロラタム/ダイアモンド分散体で充填した。得られた除去速度データを表VIIIに示す。加工物の目視試験は、優れた正反射率と透明度を示した。
Claims (9)
- 第一表面と作業面とを有する三次元、非平坦、可撓性、固定式研磨材構造物を備える研磨材物品であって、
前記作業面が複数の精密な形状の研磨材複合体を備え、
前記精密な形状の研磨材複合体が樹脂相と金属相とを備え、前記金属相に超砥粒材料が装填されている、
加工物をラッピング加工又はポリッシング加工するための研磨材物品。 - 前記樹脂相が連続相であり、前記金属相が不連続相である、請求項1に記載の研磨材物品。
- 前記樹脂相が、アクリレート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂及びこれらの組み合わせから選択される、請求項1又は2に記載の研磨材物品。
- 前記第一表面に装着された裏材をさらに備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研磨材物品。
- 前記研磨材物品をポリッシング加工機の一部に装着するのに好適な接着剤をさらに含み、前記接着剤が感圧性接着剤である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の研磨材物品。
- 加工物の接触表面と三次元、非平坦、可撓性、固定式研磨材構造物の作業面を接触させる工程であって、前記作業面が複数の精密な形状の研磨材複合体を備え、前記精密な形状の研磨材複合体が樹脂相と金属相とを備える、工程と、
前記接触面と前記作業面を接触させながら前記加工物と前記研磨材構造物を相対的に移動させる工程と、
超砥粒材料が前記金属相に装填されるように、前記超砥粒材料を提供する工程とを含む、加工物のポリッシング加工又はラッピング加工方法。 - 前記超砥粒材料の提供が、前記超砥粒材料を含有するスラリーを用いて行われる、請求項6に記載の方法。
- 前記超砥粒材料の提供が、前記研磨材構造物の前記作業面に配置された超砥粒材料領域を提供することを含む、請求項6に記載の方法。
- 第一表面と作業面とを有する三次元、非平坦、可撓性、固定式研磨材構造物であって、前記作業面が複数の精密な形状の研磨材複合体を備え、前記精密な形状の研磨材複合体が樹脂相と金属相とを備える、研磨材構造物と、
請求項6に記載の方法を行うための使用説明書とを含むキット。
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