KR100623900B1

KR100623900B1 - 다공성 연마 공구 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100623900B1
Application number: KR1020047007600A
Authority: KR
Inventors: 라마나스스리니바산; 불잔세르게이-토미스라프; 윌슨제이슨알.; 이케다제리앤에스.
Original assignee: 생-고뱅 어브레이시브즈, 인코포레이티드
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2006-09-19
Also published as: SE0401295L; MY129222A; DE10297449B4; AU2002360393B2; CN100522487C; HUP0600059A2; US6685755B2; ITMI20022431A1; JP2008030194A; AU2002360393A1; GB2398076B; GB2421508A; GB0602182D0; ES2254032A1; FI20040684A; NO20042571L; SE528186C2; LU91078B1; WO2003045634A1; CA2463137C

Abstract

약 40 내지 약 80 체적%의 상호 연결된 기공을 포함하며 분할형 연삭휠용 세그먼트로서 유용한 연마 제품 및 그 제조 방법이 개시된다. 상기 방법은 연마 입자, 결합재 및 분산질 미립자의 혼합물을 혼련하는 단계를 포함하고, 혼합물은 약 40 내지 80 체적%의 분산질 미립자를 포함한다. 일 실시예에서, 혼합물은 약 50 내지 80 체적%의 분산질 미립자를 포함한다. 다른 실시예에서, 혼합물은 유기 결합재 및 약 40 내지 약 80 체적%의 분산질 미립자를 포함한다. 다음, 분말 혼합물은 연마재 적재 복합물 내로 가압되고 열처리된다. 냉각 후에, 복합물은 모든 분산질 미립자를 실질적으로 용해하는 용매 내에 침지되어, 고다공성의 결합 연마 제품을 생성한다.

연마 공구, 상호 연결된 기공, 분할형 연삭휠, 연마 세그먼트, 연마 입자, 결합재, 분산질 미립자, 유기 결합재

Description

다공성 연마 공구 및 그 제조 방법{Porous abrasive tool and method for making the same}

본 발명은 일반적으로 경질 및/또는 취성 재료(hard and/or brittle material)의 표면 연삭 및 연마에 적합한 연마재 및 연마 공구에 관한 것이다. 본 발명은 더 구체적으로는 상호 연결된 기공 구조(pore structure)를 갖는 고다공성 결합형 연마 제품에 관한 것이다. 본 발명의 연마재는, 전자 부품의 제조에 통상적으로 사용되는 이면 연삭(backgrinding) 실리콘, 알루미나 티타늄 카바이드 및 실리콘 카바이드 웨이퍼와 같은 고성능 연삭 작업에 유용하다.

기계적 연삭 프로세스를 향상하기 위한 다공성 연마재의 사용은 일반적으로 공지되어 있다. 기공은 통상적으로, 더 효과적인 절삭을 촉진하고 야금 손상(metallurgical damage)(예를 들면, 표면 연소)을 최소화하고 공구 수명을 최대화하는 경향이 있는, 냉각제 및 윤활제와 같은 연삭 유체에 대한 접근을 제공한다. 기공은 또한 피연삭체로부터 제거된 재료(예를 들면, 칩 또는 연마 부스러기(swarf))의 제거를 허용하며, 이는 특히 피연삭체가 비교적 연성이거나 또는 표면 마무리 요건이 요구될 때(예를 들면, 웨이퍼의 이면 연삭시) 중요하다.

다공성을 포함하는 연마 제품 및/또는 공구를 제조하기 위한 종래의 시도는, 일반적으로 두 개의 카테고리 중 하나로 분류될 수도 있다. 제 1 카테고리에서, 기공 구조는 연마 제품 내로의 유기 기공 유도 매체(organic pore inducing media)[연삭 월넛 쉘(ground walnut shell)과 같은]의 첨가에 의해 생성된다. 이들 매체는 연소시에 열 분해되어(thermally decompse), 경화된 연마 공구에 공동(void) 또는 기공을 잔류시킨다. 이 카테고리의 예는 카르멘(Carmen) 등에 허여된 미국 특허 제5,221,294호, 우(Wu)에게 허여된 미국 특허 제5,429,648호 및 그로토(Grotoh) 등의 일본 특허 공개 A-91-161273호, 사토오(Satoh) 등의 A-91-281174호이다. 제 2 카테고리에서, 기공 구조는 연마 제품 내로의 버블 알루미나(bubble alumina)와 같은 폐쇄 셀 재료(closed cell material)의 첨가에 의해 생성될 수도 있다. 예를 들면 쉘던(Sheldon) 등에 허여된 미국 특허 제5,203,886호를 참조하기 바란다.

대안적인 접근에서, 그 각각이 본원에 참조로서 완전히 합체되어 있는 우 등의 미국 특허 제5,738,696호 및 제5,738,697호에는 적어도 5:1의 길이 대 직경 종횡비(aspect ratio)를 갖는 파이버형 연마 입자(fiber-like abrasive grain)를 포함하는 연마 제품 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 세장형 연마 입자의 열악한 패킹(packing) 특성은, 증가된 다공성 및 투과율을 포함하고, 비교적 고성능 연삭에 적합한 연마 제품을 초래한다.

엔진, 내화성 설비 및 전자 기기(예를 들면, 실리콘 및 실리콘 카바이드 웨이퍼, 자기 헤드 및 디스플레이 윈도우)와 같은 제품의 정밀 부품에 대한 시장 요구가 증가함에 따라, 세라믹 및 다른 비교적 경질 및/또는 취성 재료의 미세 정밀 연삭 및 연마용의 향상된 연마 공구에 대한 요구가 증가되고 있다. 당 분야에 공지된 연마 공구는 상기 언급한 요구에 완전히 만족스럽게 부합하지는 않는 것으로 판명되었다. 따라서, 향상된 연마 제품 및 연마 공구, 특히 비교적 고도의 다공성을 포함하는 연마 제품 및 연마 공구에 대한 필요가 존재한다.

본 발명의 한 양태는 연마 제품을 제조하기 위한 방법을 포함한다. 상기 방법은 연마 입자, 결합재 및 분산질 미립자(dispersoid particle)의 혼합물을 혼련하는 단계를 포함하고, 상기 혼합물은 약 0.5 내지 약 25 체적%의 연마 입자, 약 19.5 내지 약 49.5 체적%의 결합재 및 약 50 내지 약 80 체적%의 분산질 미립자를 포함한다. 상기 방법은 상기 혼합물을 연마재 적재 복합물(abrasive laden composite) 내로 가압하는 단계, 상기 복합물을 열처리하는 단계 및, 실질적으로 모든 분산질을 용해하기에 적합한 시간 주기 동안 상기 복합물을 용매 내에 침지하는 단계(immersing)를 부가로 포함하고, 상기 분산질은 용매 내에서 가용성이다. 또한, 연마 입자 및 결합재는 용매 내에서 실질적으로 불용성(insoluble)이다. 본 양태의 한 변경에서, 상기 결합재는 약 35 내지 약 85 중량%의 구리, 약 15 내지 약 65 중량%의 주석 및, 약 0.2 내지 약 1.0 중량%의 인을 포함한다. 본 양태의 다른 변경에서, 분산질은 입상 염화나트륨(granular sodium chloride)을 포함하고 용매는 끓는물(boiling water)을 포함한다.

다른 양태에서, 본 발명은 분할형 연삭 휠(segmented grinding wheel)용 연마 세그먼트(abrasive segment)를 포함한다. 상기 연마 세그먼트는 약 370 내지 약 795℃ 범위의 온도에서 함께 소결된 복수의 초경 연마 입자(superabrasive grain) 및 금속 결합 매트릭스(matrix)를 구비하는 복합물을 포함하고, 이 복합물은 내부에 배치된 복수의 상호 연결된 기공을 갖고, 약 0.5 내지 약 25 체적%의 연마 입자, 약 19.5 내지 약 49.5 체적%의 금속 결합제 및 약 50 내지 약 80 체적%의 상호 연결된 기공을 포함한다. 금속 결합 매트릭스는 약 35 내지 약 70 중량%의 구리, 약 30 내지 약 65 중량%의 주석 및, 약 0.2 내지 약 1.0 중량%의 인을 포함한다. 복수의 초경 연마 입자는 다이아몬드 및 입방정 질화 붕소(cubic boron nitride)로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 상기 초경 연마 입자는 약 300 미크론 미만의 평균 입도를 갖는다.

다른 양태에서, 본 발명은 분할형 연삭 휠을 포함한다. 상기 연삭 휠은 2.4MPa-㎤/g의 최소 비강도(minimun specific strength), 0.5 내지 8.0g/㎤의 코어 밀도 및 원형 경계(perimeter)를 갖는 코어를 포함한다. 상기 연삭 휠은 복수의 세그먼트를 포함하는 연마 림(rim)을 부가로 포함하고, 각각의 세그먼트는 약 370 내지 약 795℃ 범위의 온도에서 함께 소결된 복수의 연마 입자 및 금속 결합 매트릭스를 구비하는 복합물을 포함하고, 이 복합물은 내부에 배치된 복수의 상호 연결된 기공을 갖고, 약 50 내지 약 80 체적%의 상호 연결된 기공을 포함한다. 상기 연삭 휠은 또한 상기 코어와 상기 복수의 세그먼트 각각의 사이에 열 안정성 결합제(thermally stable bond)를 부가로 포함한다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 약 40 내지 80 체적%의 상호 연결된 기공을 갖는 연마 제품을 제조하기 위한 방법을 포함한다. 상기 방법은 연마 입자, 유기 또는 다른 비금속 결합재 및, 분산질 미립자의 혼합물을 혼련하는 단계(blending)를 포함하고, 상기 혼합물은 약 0.5 내지 약 25 체적%의 연마 입자, 약 19.5 내지 약 65 체적%의 유기 결합재(organic bond material) 및 약 40 내지 약 80 체적%의 분산질 미립자를 포함한다. 상기 방법은 상기 혼합물을 연마재 적재 복합물 내로 가압하는 단계, 상기 복합물을 열처리하는 단계 및, 실질적으로 모든 분산질을 용해하기에 적합한 시간 주기 동안 상기 복합물을 용매 내에 침지하는 단계(immersing)를 부가로 포함하고, 상기 분산질은 용매 내에서 가용성이다. 본 양태의 변경에서, 상기 분산질은 입상 슈가(granular sugar)를 포함하고, 용매는 끓는물을 포함한다.

다른 양태에서, 본 발명은 분할형 연삭 휠용 연마 세그먼트를 포함한다. 상기 연마 세그먼트는 함께 경화된 복수의 초경 연마 입자 및 비금속 결합 매트릭스를 구비하는 복합물을 포함하고, 이 복합물은 내부에 배치된 복수의 상호 연결된 기공을 갖고, 약 0.5 내지 약 25 체적%의 연마 입자, 약 19.5 내지 약 65 체적%의 비금속 결합제 및, 약 40 내지 약 80 체적%의 상호 연결된 기공을 포함한다. 상기 복수의 초경 연마 입자는 다이아몬드 및 입방정 질화 붕소로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 상기 복수의 초경 연마 입자는 약 300 미크론 미만의 평균 입도를 갖는다.

다른 양태에서, 본 발명은 분할형 연삭 휠을 포함한다. 연삭 휠은 2.4MPa-㎤/g의 최소 비강도, 0.5 내지 8.0g/㎤의 코어 밀도 및, 원형 경계를 갖는 코어를 포함한다. 상기 연삭 휠은 복수의 세그먼트를 포함하는 연마 림을 부가로 포함하고, 각각의 세그먼트는 함께 경화된 연마 입자와 비금속 결합 매트릭스의 복합물을 포함하고, 이 복합물은 내부에 배치된 복수의 상호 연결된 기공을 갖고, 약 40 내지 약 80 체적%의 상호 연결된 기공을 포함한다. 연삭 휠은 또한 코어와 복수의 세그먼트 각각의 사이에 열 안정성 결합제를 부가로 포함한다.

도 1은 본 발명의 연마 세그먼트의 일 실시예의 개략도.

도 2a는 16개의 도 1의 연마 세그먼트를 포함하는 연삭 휠의 일 실시예의 부 분 개략도.

도 2b는 도 2a의 선 "A"-"A"를 따라 취한 단면도.

도 2c는 도 2b의 110 부분을 도시하는 부분 확대도.

본 발명은 정밀 연삭, 연마 또는 절삭 적용에 유용할 수 있는 다공성 연마 제품을 포함한다. 본 발명의 연마용 연삭 휠의 일례는 분할형 연마 휠(100)용 연마 세그먼트(10)이다(예를 들면 예 1과 관련하여 이하에 더욱 상세히 설명하는 도 1 및 도 2 참조). 본 발명의 연마 제품의 일 실시예는 약 50 내지 약 80 체적%의 상호 연결된 기공을 포함한다. 본 발명의 연마 제품의 다른 실시예는 유기 결합재(예를 들면, 페놀 수지)와 같은 비금속 결합제를 포함하고, 약 40 내지 약 80 체적%의 상호 연결된 기공을 포함한다. 본 발명은 또한 다공성 연막 제품을 제조하기 위한 방법을 제공한다. 하나 이상의 본 발명의 연마 제품[예를 들면, 세그먼트(10)]을 포함하는 연삭 휠[예를 들면, 연삭 휠(100)]은 실리콘 웨이퍼, 실리콘 카바이드, 알루미나 티타늄 카바이드 등과 같은 경질 및/또는 취성 재료의 경면 마무리 연삭(mirror finish grinding)을 위해 잠재적으로 장점이 있다. 이들 연삭 휠은, 상기 재료들의 경면 마무리 연삭 중에 연삭 휠의 연삭면을 드레싱(dressing)(또는 다른 방식의 조절)하기 위한 필요성을 제거할 수도 있다는 점에서 또한 장점이 있다. 본 발명의 다른 잠재적인 장점은 이어지는 설명 및 예에서 명백해질 것이다.

본 발명의 한 양태는, 종래의 지식(예를 들면, 이시하라의 일본 특허 공개 소60-118469호 참조)과는 대조적으로, 50 체적% 이상의 상호 연결된 기공을 포함하는, 특히 약 50 내지 약 80 체적%의 상호 연결된 기공을 포함하는 연마 제품이 경질 및/또는 취성 재료의 연삭시에 연마 제품의 기계적 완전성을 실질적으로 희생하지 않고 우수한 연삭 성능을 제공할 수 있는 것의 실현이다. 따라서, 본 발명의 연마 제품의 실시예는 적어도 50 체적%의 상호 연결된 기공 및 적어도 하나의 연마 입자 및 결합재의 유효량(effective amount)을 포함한다. 연마 제품은 또한 충전재, 윤활제(lubricant) 및 당 기술 분야의 숙련자들에게 공지된 다른 성분을 선택적으로 포함할 수도 있다. 이들 연마 제품은 바람직하게는 약 50 내지 약 80 체적%의 상호 연결된 기공, 가장 바람직하게는 약 50 내지 약 70 체적%의 상호 연결된 기공을 포함한다.

실질적으로 임의의 연마 입자가 본 발명의 연마 제품에 사용될 수 있다. 통상적인 연마재는 약 0.5 내지 약 5000 미크론, 바람직하게는 약 2 내지 약 300 미크론의 범위의 그릿 사이즈(grit size)의 알루미나, 실리카, 실리콘 카바이드, 지르코니아-알루미나, 가닛(garnet) 및 금강사(emery)를 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 종래의 입자와 실질적으로 유사한 그릿 사이즈를 갖는 금속 코팅을 갖거나 갖지 않는 다이아몬드 및 입방정 질화 붕소(CBN)를 비한정적으로 포함하는 초경 연마 입자가 또한 사용될 수도 있다. 연마재 입자 크기 및 유형 선택은 통상적으로 가공편(workpiece)의 특성 및 연삭 프로세스의 유형에 따라 변경된다. 미세 마무리(즉, '경면 마무리') 연삭에 있어서, 약 0.5 내지 약 120 미크론 또는 심지어 약 0.5 내지 약 75 미크론 범위와 같은 더 작은 입도를 갖는 초경 연마 입자가 바람직할 수도 있다. 일반적으로, 더 작은(smaller)(즉, 더 미세한(finer)) 입자 크기가 미세 연삭 및 표면 마무리/연마 작업에 바람직하고, 반면 더 큰(larger)(즉, 더 거친(coarser)) 입자 크기는 형삭(shaping), 시닝(thinning), 및 비교적 다량의 재료 제거가 요구되는 다른 작업에 바람직하다.

결합된 연마 제품의 제조에 통상적으로 사용되는 실질적으로 임의의 유형의 결합재가 본 발명의 연마 제품의 매트릭스 재료로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 금속, 유기, 수지 또는 유리화(vitrified) 결합제(필요하다면 적절한 경화제와 함께)가 사용될 수 있고, 금속 결합제가 일반적으로 바람직하다. 약 1.0 내지 약 6.0MPa·m^1/2 범위의 파괴 인성을 갖는 금속 결합재가 일반적으로 바람직하고, 약 1.0 내지 약 3.0MPa·m^1/2 범위의 파괴 인성(fracture toughness)이 바람직하다. 파괴 인성에 관한 부가의 상세는 본원에 참조로서 완전히 관련되어 있는 라마나스(Ramanath) 등에 허여된 미국 특허 제6,093,092 및 제6,102,789호에 제공되어 있으며, 이들은 이하에 라마나스 특허라 칭한다.

금속 결합 매트릭스에 유용한 재료는, 청동, 구리 및 아연 합금(예를 들면, 황동), 코발트, 철, 니켈, 은, 알루미늄, 인듐(indium), 안티몬(antimony), 티타늄, 지르코늄 및 이들의 합금, 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 구리와 주석의 혼합물이 일반적으로 바람직한 금속 결합 매트릭스 조성물인 것으로 판명되었다. 약 35 내지 약 85 중량%의 구리 및 약 15 내지 약 65 중량%의 주석을 포함하는 조성물이 본 발명의 연마 제품에 적합할 수 있다. 약 35 내지 약 70 중량%의 구리, 약 30 내지 약 65 중량%의 주석 및 선택적으로 약 0.2 내지 약 1.0 중량%의 인(구리 인 합금과 같은)을 포함하는 조성물이 바람직하다. 이들 결합재는 티타늄 또는 티타늄 하이드라이드, 크롬, 또는 입자/결합제 기둥(post)을 강화하도록 선택된 소결 조건 하에서 초경 연마 입자의 표면에서의 입자와 결합제 사이의 탄화물 또는 질화물 화학 결합을 형성하는 것이 가능한 다른 공지된 초경 연마 반응성 재료와 함께 선택적으로 사용될 수도 있다. 더 강한 입자/결합제 상호 작용은 일반적으로 가공편에 손상을 주고 공구 수명을 단축시키는 경향이 있는 입자 '인출(pullout)'을 감소시킨다.

적합한 유기 결합제의 예는 열경화성 수지이지만, 다른 유형의 수지가 사용될 수도 있다. 바람직하게는, 상기 수지는 에폭시 수지 또는 페놀 수지이고, 액체 또는 분말 형태로 사용될 수도 있다. 적합한 열결화성 수지의 특정 예는, 페놀 수지[예를 들면, 노볼락(novolak) 및 레졸(resole)], 에폭시, 불포화 폴리에스테르(unsaturated polyester), 비스말레이미드(bismaleimide), 폴리이미드, 시아네이트 에스테르(cyanate ester), 멜라민(melamine) 등을 포함한다.

본 발명의 연마 제품의 실시예는, 평균 기공 크기가 약 25 내지 약 500 미크론의 범위인 약 50 내지 약 80 체적%의 상호 연결된 기공을 포함한다. 상기 상호 연결된 기공은, 비교적 높은 비율의 분산질 미립자가 성형된 연마 제품(소결 전후) 내의 다른 분산질 미립자와 접촉하는 것을 보장하도록 연마 입자와 결합제 혼합물에 충분한 양의 분산질 미립자를 첨가함으로써 제조 중에 형성된다.

하나의 바람직한 다공성 실시예는 약 20 내지 약 33MPa의 범위의 압력에서 약 370 내지 약 795℃ 범위의 온도에서 함께 소결되는 약 0.5 내지 약 25 체적%의 초경 연마재 및 약 30.5 내지 약 49.5 체적%의 금속 결합 매트릭스를 포함한다. 상기 금속 결합 매트릭스는 약 35 내지 약 70 중량%의 구리, 약 30 내지 약 65 중량%의 주석 및, 약 0.2 내지 약 1.0 중량%의 인을 포함한다. 상기 초경 연마재는 약 0.5 내지 300 미크론(특정 실시예에서는, 약 0.5 내지 약 75 미크론)의 범위의 입도를 갖는 다이아몬드를 포함한다.

다른 바람직한 다공성 실시예는, 평균 기공 크기가 약 150 내지 약 500 미크론 범위인 약 40 내지 약 80 체적%의 상호 연결된 기공을 포함한다. 이들 실시예는 또한 약 20 내지 약 33MPa의 범위의 압력에서 약 100 내지 약 200℃(또는 폴리이미드 수지의 경우 400 내지 약 450℃)의 범위의 온도에서 함께 경화된 약 0.5 내지 약 25 체적%의 초경 연마재 및 약 19.5 내지 약 65 체적%의 유기 결합제를 포함한다. (예를 들면, 2:1 이상의 종횡비를 갖는 침상 형상(acicular shape)을 갖는 분산질이 약 40 내지 50 체적%의 상호 연결된 기공을 성취하도록 바람직하게 사용될 수도 있다.) 본 발명의 연마 제품은 통상적인 분말 야금/폴리머 제조 프로세스를 사용하여 제조될 수 있다. 적합한 크기 및 조성의 연마재, 결합제 및 분말이 양호하게 혼합되고, 적합한 형성으로 성형되고, 비교적 높은 온도 및 압력에서 소결/경화되어, 바람직하게는 이론 밀도의 적어도 95%(통상적으로는 이론 밀도의 약 98 내지 99%)의 밀도를 갖는 비교적 조밀한 복합물을 산출한다. 금속 결합 매트릭스를 포함하는 연마 제품에 있어서, 분말은 통상적으로 약 20 내지 33MPa의 범위의 압력에서 약 370 내지 약 795℃의 범위에서 소결된다. 예를 들면, 일 실시예에서 분말 혼합물은 먼저 20분 동안 401℃로 가열된다. 다음, 상기 분말은 401℃의 온도 및 22.1MPa의 압력에서 10분 동안 소결된다. 냉각 후, 실질적으로 서로 접촉하는 분산질을 포함하는 연마재 적재 복합물이 분산질을 선택적으로 제거(즉, 용해)하기 위해 용매 내에 침지된다. 최종 연마 제품은, 연마재 및 결합 매트릭스의 혼합물을 포함하고, 효과적으로 임의로 분포된 상호 연결된 기공의 네트워크(즉, 그로부터 분산질이 용해되는 공극)를 갖는 발포체형 구조(foam-like structure)를 갖는다.

물, 알코올, 아세톤 등과 같은 용매 내에서 쉽게 용해될 수 있는 실질적으로 임의의 분산질이 사용될 수 있다. 일반적으로, 염화나트륨, 염화칼륨, 염화마그네슘, 염화칼슘, 규산나트륨, 탄산나트륨, 황산나트륨, 황산마그네슘 등 및 이들의 혼합물과 같은 수용성이 있는 분산질이 바람직하다. 몇몇 연삭 적용(실리콘 웨이퍼 및 다른 전자 부품과 같은)에 사용을 위해, 슈가, 덱스트린(dextrin), 폴리삭카린 올리고머(polysaccharide oligomer)와 같은 비이온성(즉, 비염) 분산질의 사용이 바람직할 수 있다. 가장 바람직한 것은 염화나트륨 또는 슈가와 같은 비교적 높은 수용성 및 비교적 급속한 용해 반응 속도(dissolution kinetics)를 갖는 분산질이다. 바람직한 분산질은 또한 소결 프로세스를 견디기 위해 비교적 높은 융점(mp)을 나타낼 수도 있다. 예를 들면, 염화나트륨은 약 800℃의 융점을 갖는다. 매우 높은 소결 온도를 필요로 하는 연마 제품에 있어서, 나트륨 알루미늄 실리케이트(mp 1650℃), 황산마그네슘(mp 1124℃), 인산칼륨(mp 1340℃), 규산칼륨(mp 976℃), 메타규산나트륨(mp 1088℃) 및 이들의 혼합물과 같은 분산질이 사용될 수도 있다.

분산질의 입도(particle size)는 통상적으로 약 25 내지 약 500 미크론의 범위이다. 하나의 바람직한 실시예에서, 상기 분산질은 약 74 내지 약 210 미크론의 입도 분포를 포함한다[즉, 미국 메시(U.S. Mesh)(표준체) 70 보다 미세하고 미국 메시 200보다 거친 분산질 미립자를 포함함]. 다른 바람직한 실시예에서, 분산질은 약 210 내지 약 300 미크론의 입도 분포를 포함한다(즉, 미국 메시 50보다 미세하고 미국 메시 70보다 거친 분산질 미립자를 포함함]. 슈가가 분산질로서 사용되는 또 다른 바람직한 실시예에서, 약 150 내지 약 500 미크론 범위의 입도 분포가 사용될 수도 있다(즉, 미국 메시 35보다 미세하고 미국 메시 100보다 거친 분산질 미립자를 포함함].

상술한 연마 제품은 실질적으로 임의의 유형의 연삭 공구를 제조하는데 사용될 수도 있다. 일반적으로 바람직한 공구는 표면 연삭 휠(예를 들면, ANSI 타입 2A2T 또는 타입 2A2TS 연마 휠 및 타입 1A 및 1A1 연마 휠) 뿐만 아니라 컵 휠(예를 들면, ANSI 타입 2 또는 타입 6 휠, 또는 타입 119V 벨형 컵 휠)을 포함한다. 연마용 연삭 휠은 연삭기 상에 휠을 장착하기 위한 중앙 보어를 갖는 코어[예를 들면, 도 2a 내지 도 2c의 코어(20)]를 포함할 수도 있고, 코어는 그 주연부(periphery)를 따라 배치된 다공성 연마 림을 지지하도록 설계된다[예를 들면, 예 1과 관련하여 이하에 더 상세하게 설명하는 도 2a의 연삭 휠(100) 참조]. 이들 휠의 2개의 부분은 통상적으로, 연삭 조건 하에서 열적으로 안정한 접착 결합제로 함께 유지되고, 휠 및 그 부품은 최대 적어도 80m/sec, 및 바람직하게는 최대 160m/sec 이상의 휠 원주 속도에서 발생하는 응력을 견디도록 설계된다.

하나의 실시예에서, 코어는 실질적으로 원형 형상이다. 코어는 2.4MPa-㎤/g, 더욱 바람직하게는 약 40 내지 약 185MPa-㎤/g 범위의 최소 비강도를 갖는 실질적으로 임의의 재료를 포함할 수도 있다. 코어 재료는 0.5 내지 8.0g/㎤, 바람직하게는 약 2.0 내지 8.0g/㎤의 밀도를 갖는다. 적합한 재료의 예는 강, 알루미늄, 티타늄, 청동, 이들의 복합물 및 합금, 및 이들의 화합물이다. 지정된 최소 비강도를 갖는 강화 플라스틱이 또한 코어를 구성하는데 사용될 수 있다. 복합물 및 강화 코어 재료는 통상적으로, 더 경질의, 더 탄성의 및/또는 덜 조밀한 재료의 파이버 또는 입자 또는 미립자가 불연속상으로서 그에 첨가되는 종종 초기에 분말 형태로 제공되는 금속 또는 플라스틱 매트릭스의 연속상을 포함한다. 본 발명의 공구의 코어에 사용하기에 적합한 강화 재료의 예는 글래스 파이버, 카본 파이버, 아라미드 파이버, 세라믹 파이버, 세라믹 미립자 및 입자, 및 글래스, 멀라이트, 알루미나 및 Z-라이트 스피어(Z-Light sphere)와 같은 중공 충전재 재료(hollow filler material)이다. 일반적으로 바람직한 금속 코어 재료는 ANSI 4140 강 및 알루미늄 합금 2024, 6065 및 7178을 포함한다. 적합한 코어 재료, 특성 등에 관한 부가의 상세한 설명은 라마나스 특허에 제공된다.

연삭 휠[예를 들면, 도 2a에 도시된 연삭 휠(100)]은 상술한 바와 같이 미리 선택된 치수, 조성 및 다공률의 개별 세그먼트[예를 들면, 예 1과 관련하여 이하에 더 상세히 설명하는 도 1에 도시된 세그먼트(10) 참조]를 먼저 형성함으로써 제조될 수 있다. 연삭 휠은 당 기술 분야에 공지된 다양한 프로세스에 의해 성형되어 소결되고, 연소되거나, 또는 경화된다. 이들 프로세스 중에는 열간 가압(hot pressing)(약 14 내지 28MPa의 압력), 냉간 가압(cold pressing)(약 400 내지 500MPa 또는 그 이상의 압력) 및 강 몰드 내에서의 열간 압인(coining)(약 90 내지 110MPa의 압력)이 있다. 당 기술 분야의 숙련자는 냉간 가압(및 더 적은 범위의 열간 압인)은 높은 압축 강도(즉, 내압착성(resistance to crushing))를 갖는 분산질 미립자에만 유용하다는 것을 즉시 이해할 수 있을 것이다. 금속 결합 연마 제품에 있어서는, 열간 가압(약 350 내지 500℃ 및 22MPa)이 바람직하다. 분산질을 함유하는 슈가가 사용되는 유기 결합 연마 제품에 있어서, 냉간 또는 "온간(warm)" 가압(약 160℃ 미만의 온도)이 바람직할 수 있다. 가압 및 열처리 기술에 관한 부가의 상세한 설명은, 본원에 참조에 의해 완전히 관련되어 있는 미국 특허 제5,827,337호에 제공된다.

가압, 열처리 및 용매 내로의 침지에 이어서, 상기 세그먼트는 통상적으로 유리화 연삭 휠(vitrified grinding wheel) 또는 카바이드 절삭 휠을 사용하는 연삭 또는 절삭에 의해서와 같은 종래의 기술에 의해 마무리 가공되어, 바람직한 치수 및 공차를 갖는 연마 림 세그먼트를 산출한다. 다음, 상기 세그먼트는 적합한 접착제(또한 이하에 설명하는 도 2a 내지 도 2c의 예 참조)로 코어의 주연부에 부착될 수도 있다. 바람직한 접착제는 10:1의 수지 대 경화제 중량비인 353-NDT 에폭시 수지(미국 매사추세츠주 빌레리카 소재의 EPO-TEK사제), 및 테크노다인(Technodyne)

HT-18 에폭시 수지(일본 다오까 케미칼스로부터 입수됨) 및 약 100 중량부 수지 대 약 19 중량부 경화제의 비율로 혼합된 이들의 변형된 아민 경화제를 포함한다. 접착제, 이들의 특성 및 금속 결합 연삭 휠로의 이들의 적용에 관한 부가의 상세는 라마나스 특허에 제공된다.

대안적인 연삭 휠 제조 방법은 연마재, 결합제 및 분산질의 분말 혼합물의 세그먼트 선구 물질 유닛(segment precursor unit)을 형성하는 단계, 코어의 원주 둘레에 세그먼트 유닛을 성형하는 단계 및, 세그먼트를 생성하여 적소에 부착하도록 열 및 압력을 인가하는 단계(즉, 코어 및 림의 동시 소결에 의한)를 포함한다. 동시 소결 후에, 연삭 휠은 림으로부터 분산질을 용해시키기 위해 선택된 용매 내에 침지되어, 고다공성 연마 림(상술한 바와 같은)을 생성한다. 이 대안적인 프로세스에서, 알루미늄 합금이 염화물 이온의 존재시에 피트(pit) 생성될 수도 있기 때문에 코어 재료가 알루미늄 또는 알루미늄 합금(예를 들면, 합금 7075)을 포함하는 경우 염화물 이온(예를 들면, 염화나트륨)을 함유하지 않는 분산질을 사용하는 것이 바람직할 수도 있다.

본 발명의 연마 제품 및 공구[예를 들면 도 2a에 도시하고 이하에 더욱 상세히 설명하는 연삭 휠(100)]는 질화실리콘, 이산화실리콘 및 산질화실리콘, 안정화 지르코니아, 산화알루미늄(예를 들면, 사파이어), 탄화붕소, 질화붕소, 티타늄 다이보라이드 및 질화알루미늄과 같은 다양한 산화물, 탄화물, 질화물을 포함하는 세라믹 재료와, 이들 세라믹의 복합물, 뿐만 아니라 초경합금, 다결정 다이아몬드 및 다결정 입방정 질화 붕소와 같은 소정 금속 매트릭스 복합물을 연삭하기에 바람직하다. 단결정 또는 다결정 세라믹이 이들 연마 공구에 의해 연삭될 수도 있다. 또한, 본 발명의 연마 제품 및 공구는 실리콘 웨이퍼(반도체 제조에 사용됨), 알루미나 티타늄 카바이드(자기 헤드 제조에 사용됨) 및 다른 기판 재료와 같은 전자 적용에 사용되는 재료를 연삭하는데 특히 적합하다.

상술한 본 발명의 다양한 양태의 수정은 단지 예시적인 것이다. 예시적인 실시예에 대한 다른 수정이 당 기술 분야의 숙련자들에게 즉시 수행될 수 있는 것으로 이해된다. 모든 이러한 수정 및 변경은 첨부되는 청구범위에 의해 규정된 바와 같은 본 발명의 범주 및 사상 내에 있는 것으로 고려된다.

이하의 예는 단지 본 발명의 방법 및 제품의 다양한 실시예를 단지 예시한 다. 본 발명의 범주는 본원에 설명된 특정 실시예에 의해 한정되는 것으로서 고려되어서는 안 되며, 오히려 이어지는 청구범위에 의해 한정되는 것으로 고려되어야 한다. 특별히 지시하지 않으면, 예의 모든 부 및 비율은 중량에 의한다.

예 1

본 발명의 원리에 따른 연마 휠(100)은 이하에 설명하는 재료 및 프로세스를 이용하는 타입 2A2TS 금속 결합 다이아몬드 휠의 형태로 준비된다.

분말 금속 합금(이하에 규정함)이, 31.56:68.44 금속 합금: 식염(table salt)의 체적비에 대응하는, 65:35 금속 합금: 식염의 중량비에서 비이온화 식염[미국 매사추세츠주 워체스터 소재의 쇼스, 인크.(Shaw's, Inc.)로부터 입수됨]과 혼합된다. 식염(염화나트륨을 주성분으로 함)은 스펙스(Spex)^TM 밀(Mill)(미국 뉴저지주 메튜첸 소재의 스펙스 캄파니에 의해 제조됨)에서 밀링되고 스크리닝(screening)되어 약 74 내지 약 210 미크론 범위(즉, 200 미국 메시보다 거칠고 70 미국 메시보다 미세한)의 입도 분포를 제공한다.

분말 금속 합금은 43.74 중량%의 구리 분말[미국 뉴욕주 겐트 소재의 신터테크 인터내셔널 마케팅 코포레이션으로부터 입수된 덴드리틱 FS 그레이드(Dendritic FS grade), 입도 -325 메시), 6.24 중량%의 인/구리 분말(미국 팬실배니아주 팔머톤 소재의 뉴저지 징크 캄파니로부터 입수된 그레이드 1501, 입도 -325 메시) 및 50.02 중량%의 주석 분말(미국 뉴저지주 엘리자베스 소재의 알칸 메탈 파우더스, 인크.로부터 입수된 그레이드 MD 115, 입도 -100/+325 메시, 0.5% 최대)의 혼련물을 포함한다.

약 3 내지 약 6 미크론의 입도 분포의 미세 다이아몬드 연마 분말이 금속 합금/식염 혼련물에 첨가되고(2.67g의 다이아몬드가 61.29g의 금속 합금/식염 혼련물에 첨가됨), 화합물은 균일하게 혼련될 때까지 터뷸라(Turbula)^TM 혼합기(미국 뉴저지주 클립톤 소재의 글렌 밀즈, 인크.에 의해 제조됨)를 사용하여 완전히 혼합된다. 최종 혼합물은 약 5 체적%의 다이아몬드, 약 30 체적%의 금속 결합 매트릭스 및 약 65 체적%의 식염을 포함한다. 3 적량(drop)의 미네럴 스프릿(mineral spirit) DL 42^TM(미국 매사추세츠주 워체스터 소재의 워체스터 케미칼로부터 입수됨)이 성분의 분리를 방지하는 것을 보조하도록 혼합 전에 혼련물에 첨가된다. 그 다음, 혼합물은 16개의 동일한 부분으로 분리된다[각각 연마 휠(100)에 사용되는 16개의 연마 세그먼트(10) 중 하나에 대응함]. 각각의 부분은 흑연 몰드 내에 배치되어 이론의 95%를 초과하는 목표 밀도를 갖는 매트릭스가 형성될 때까지 22.1MPa(3200psi)에서 10분 동안 407℃에서 열간 가압된다. 냉각 후에, 상기 세그먼트(10)는 그로부터 염을 제거하기 위해 45분 동안 비교적 다량(예를 들면, 0.5ℓ)의 끓는물 내에 침지된다. 다음, 세그먼트(10)는 탈이온화(DI)수로 완전히 세정된다. 이 프로세스는 염의 완전한 제거를 보장하도록 반복된다. 후속의 중량 손실 및 에너지 분산 x-선(EDX) 측정은 실질적으로 모든 식염이 세그먼트로부터 제거되었음을 확인한다.

도 1을 참조하면, 일 세그먼트(10)의 개략도가 도시되어 있다. 각각의 세그먼트(10)는 가공된 알루미늄 코어(20)(도 2a 내지 도 2c에 도시된 휠 타입 2A2TS)의 주연부(periphery)와 정합되도록 요구 치수 및 공차(tolerance)로 연삭된다. 세그먼트(10)는 127㎜(5in)의 곡률 외경(11) 및 124㎜(4.9in)의 곡률 내경(12)을 갖는 아치형 프로파일(arcuate profile)을 갖는다. 전방(또는 후방)으로부터 볼 때에, 상기 세그먼트(10)는 47㎜(1.8in)의 길이 치수(13) 및, 6.3㎜(0.25in)의 폭 치수(14)를 갖는다.

상기 세그먼트(10)는 도 2a에 도시된 바와 같이 타입 2A2TS 표면 연삭형 연삭 휠(100)을 구성하는데 사용된다. 연삭 휠(100)은, 약 282㎜(11.1in)의 외경(102) 및 경사 림(slotted rim)(104)을 갖는 연삭 휠(100)을 제공하는, 알루미늄 코어(20)에 결합된 16개의 대칭 이격된 세그먼트(10)를 포함한다. 도면 부호 110으로 도시된 바와 같이, 분할형 림(segmented rim)은 알루미늄 코어(20)의 면으로부터 약 3.9㎜(0.16in)의 거리(112)만큼 돌출된다. 상기 연마 세그먼트(10) 및 알루미늄 코어(20)는 16개의 연마 세그먼트(10)로 구성된 경사 림(104)을 갖는 연삭 휠을 제조하도록 에폭시 수지/아민 경화제 경화 시스템(일본 다오까 케미칼스로부터 입수된 테크노다인 HT-18 접착제)으로 조립된다. 상기 코어 및 세그먼트(10)의 접촉 표면은 탈지(degrease)되고, 적절한 접착성을 보장하도록 분사 처리(sandblasted)된다.

예 2

상기의 예 1의 방법에 따라 제조된 하나의 금속 결합 분할형 휠(휠 2-A)이 실리콘 웨이퍼의 마무리 이면 연삭 성능에 대해 시험되었다. 실리콘 웨이퍼의 마무리 이면 연삭을 위해 추천된 동일한 수지 결합제 내의 농도 및 그릿 사이즈의 하나의 상업적으로 이용 가능한 연삭 휠(미국 매사추세츠주 워체스터 소재의 생 고뱅 어브레이시브, 인크.로부터 입수된 휠 사양 D3/6MIC-IN.656-BX623)이 비교 휠로서 취급되어 본 발명의 휠과 함께 시험되었다. 이 비교 휠은 약 5 체적%의 다이아몬드 연마재, 약 62 체적%의 중공 글래스 스피어(hollow galss sphere), 약 12 체적%의 수지 및 약 21 체적%의 기공을 포함한다. 상기 글래스 스피어는 약 15 체적%의 글래스 쉘(glass shell)을 포함한다. 따라서, 비교 휠은 약 9.3 체적%의 글래스 쉘 및 약 73.7 체적%의 비상호 연결된 기공(즉, 약 21 체적%의 기공 + 약 52.7 체적%의 중공 글래스 스피어의 중공 내부)을 포함하는 것으로 고려될 수도 있다.

연삭 시험 조건은 이하와 같다.

연삭 시험 조건:

기계: 스트라스바우(Strasbaugh) 7AF 모델

휠 사양: 거친 스핀들: 노턴(Norton) #3-R1B69

미세 스핀들: D3/6MIC-IN.656-BX623(비교)

휠 2-A

휠 크기: 타입 2A2TSSA:

280×29×229㎜(11×1 1/8×9in)

연삭 모드: 2중 연삭: 거친 연삭 후 미세 연삭

미세 연삭 프로세스:

휠 속도: 4,350rpm

냉각제: 탈이온화수

냉각제 유량: 3gal/min(11ℓ/min)

가공재: 실리콘 웨이퍼, N형 100 배향, 150㎜ 직경(6in), 0.66㎜(0.026in) 개시 두께(미국 캘리포니아주 실리콘 퀘스트로부터 입수됨)

제거된 재료: 단계 1: 10㎛, 단계 2: 5㎛, 단계 3: 5㎛, 리프트: 2㎛

이송 속도: 단계 1: 1㎛/s, 단계 2: 0.7㎛/s, 단계 3: 0.5㎛/s,

리프트: 0.5㎛/s

가공 속도: 699rpm, 일정

휴지(dwell): 100rev

거친 연삭 프로세스:

휠 속도: 3,400rpm

냉각제: 탈이온화수

냉각제 유량: 3gal/min(11ℓ/min)

제거된 재료: 단계 1: 10㎛, 단계 2: 5㎛, 단계 3: 5㎛, 리프트: 10㎛

이송 속도: 단계 1: 3㎛/s, 단계 2: 2㎛/s, 단계 3: 1㎛/s, 리프트: 5㎛/s

가공 속도: 590rpm, 일정

휴지: 50rev.

연마 공구가 트루잉(truing) 및 드레싱이 요구되는 경우, 상기 시험을 위해 설정된 조건은 이하와 같다.

트루잉 및 드레싱 작업:

거친 휠: 없음

미세 휠: 150㎜(6in) 직경 스트라스바우 거친 드레싱 패드 사용

휠 속도: 1200rpm

휴지: 25rev

제거된 재료: 단계 1: 150㎛, 단계 2: 10㎛, 리프트: 20㎛

이송 속도: 단계 1: 5㎛/s, 단계 2: 0.2㎛/s, 리프트: 2㎛/s

가공 속도: 50rpm, 일정

예 2의 연삭 시험 결과는 이하의 표 1에 나타낸다. 50개의 웨이퍼가 본 발명의 다공성 휠(휠 2-A) 및 수지 결합 비교 휠을 사용하여 미세 연삭되었다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 비교 휠 및 본 발명의 휠은 적어도 50개의 웨이퍼에 대해 비교적 안정한 최대 수직력을 나타낸다. 각각의 휠은 또한 대략 동일한 최대 수직력을 필요로 한다. 이 유형의 연삭 성능은, 이들 비교적 낮은 힘의 정상 상태 조건이 가공편에 대한 열적 및 기계적 손상을 최소화하기 때문에 실리콘 웨이퍼의 이면 연삭에 있어서 매우 바람직하다.

또한, 본 발명의 다공성 휠은 휠의 드레싱에 대한 요구 없이 적어도 50개의 웨이퍼에 대해 상술한 매우 바람직한 연삭 성능을 제공한다.

요약하면, 예 2는 본 발명의 휠이 비교의 수지 결합 휠보다 낮은 전력을 기대치 않게(금속 결합 휠에 대해) 사용하면서 실리콘 웨이퍼에 매우 바람직한 이면 연삭 성능을 제공하는 것을 나타낸다.

	비교 휠		시험 휠
웨이퍼 번호	최대 전류, Amps	최대 수직력, N	최대 전류, Amps	최대 수직력, N
5	10.7	66.9	8.0	62.4
10	10.5	66.9	8.3	66.9
15	10.6	66.9	8.4	62.4
20	10.9	66.9	9.0	66.9
25	11.3	66.9	8.1	62.4
30	10.7	66.9	8.4	60.0
35	10.8	66.9	8.3	62.4
40	10.5	62.4	8.4	60.0
45	10.5	62.4	8.4	66.9
50	10.1	66.9	8.8	60.0

예 3

연삭 성능 평가

상기의 예 1의 방법에 따라 제조된 하나의 금속 결합 분할형 휠(휠 3-A)이, 에칭된 실리콘 웨이퍼의 마무리 이면 연삭 성능에 대해 시험되었다. 실리콘 웨이퍼의 마무리 이면 연삭을 위해 추천된, 상기의 예 2에서 더욱 상세히 설명된 하나의 상업적으로 이용 가능한 연삭 휠이 비교 휠로서 취급되어 본 발명의 휠과 함께 시험되었다.

연삭 시험 조건은 이하와 같다.

연삭 시험 조건:

기계: 스트라스바우 7AF 모델

휠 사양: 거친 스핀들: 없음

미세 스핀들: D3/6mic-20BX623C(비교)

휠 3-A

휠 크기: 타입 2A2TSSA:

280×29×229㎜(11×1 1/8×9in)

연삭 모드: 단일 연삭: 미세 스핀들만 사용

미세 연삭 프로세스:

휠 속도: 4,350rpm

냉각제: 탈이온화수

냉각제 유량: 3gal/min(11ℓ/min)

이송 속도: 단계 1: 1㎛/s, 단계 2: 0.7㎛/s, 단계 3: 0.5㎛/s,

리프트: 0.5㎛/s

가공 속도: 699rpm, 일정

휴지: 100rev

연마 공구가 트루잉 및 드레싱이 요구되는 경우, 상기 시험을 위해 설정된 조건은 이하와 같다.

트루잉 및 드레싱 작업:

휠 속도: 1200rpm

휴지: 25rev

제거된 재료: 단계 1: 150㎛, 단계 2: 10㎛, 리프트: 20㎛

이송 속도: 단계 1: 5㎛/s, 단계 2: 0.2㎛/s, 리프트: 2㎛/s

가공 속도: 50rpm, 일정

예 3의 연삭 시험 결과는 이하의 표 2에 나타낸다. 55개의 에칭된 실리콘 웨이퍼가 수지 결합 비교 휠을 사용하여 미세 마무리 이면 연삭되었다. 에칭된 실리콘 웨이퍼의 이면 연삭시에, 에칭된 실리콘의 표면이 비교적 평활하기 때문에, 거친 연삭 단계는 사용되지 않았다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 최대 수직력은 더 많은 부분이 연삭됨에 따라 비교적 연속적으로 증가하여, 결과적으로 연삭기가 가동 중지되는 값을 증가시킨다. 75개의 에칭된 실리콘 웨이퍼가 본 발명의 다공성 휠을 사용하여 연삭되었다. 표 2에 또한 나타낸 바와 같이, 최대 수직력은 전체 실험 과정에 걸쳐 낮고 안정하게 유지된다. 이들 결과는 본 발명의 휠의 자체 드레싱(self-dressing) 특성을 명백하게 나타낸다.

이 유형의 연삭 성능은, 이들 비교적 낮은 힘의 정상 상태 조건이 가공편에 대한 열적 및 기계적 손상을 최소화하기 때문에 실리콘 웨이퍼의 이면 연삭에 있어서 매우 바람직하다. 또한, 휠의 자체 드레싱 특성은 연삭 휠을 드레싱(또는 다른 방식의 조절)할 필요가 없는 이면 연삭 작업을 제공할 수도 있다. 그 결과, 본 발명의 휠은 증가된 처리량(throughout), 감소된 비용 및 종래의 연삭 휠을 사용하여 성취된 것 보다 더욱 일정한 연삭 결과를 제공할 수도 있다.

요약하면, 예 3은 본 발명의 휠이 휠의 드레싱에 대한 필요성을 실질적으로 배제하면서 에칭된 실리콘 웨이퍼에 매우 바람직한 이면 연삭 성능을 제공하는 것을 나타낸다. 본 발명의 휠의 성능은 본 적용의 종래의 수지 결합 휠의 성능보다 실질적으로 우수하다.

	비교 휠		시험 휠
웨이퍼 번호	최대 전류, Amps	최대 수직력, N	최대 전류, Amps	최대 수직력, N
5	8.9	75.8	8.2	62.4
10	9.0	84.7	8.1	62.4
15	9.0	98.1	8.0	62.4
20	9.2	107.0	8.3	66.9
25	9.4	115.9	8.1	62.4
30	9.6	124.9	8.5	62.4
35	9.9	156.1	8.3	66.9
40	10.3	182.8	8.1	66.9
45	10.8	214.0	8.1	66.9
50	11.5	231.9	7.9	66.24
55	11.5	245.3	8.1	66.9
60	*	*	7.8	62.4
65	*	*	8.0	66.9
70	*	*	8.0	62.4
75	*	*	8.1	66.9

* 수직력이 기계의 한도를 초과함에 따라 연삭기가 가동 중지됨.

예 4

연삭 성능 평가

상기의 예 1의 방법과 유사한 방식으로 제조된 2개의 금속 결합 분할형 휠이 연삭 성능에 대해 시험되었다. 양 휠은 약 63 내지 약 74 미크론의 입도 분포(즉, 미국 메시 200보다 미세하고 미국 메시 230보다 거친 미립자)를 갖는 약 14 체적%의 다이아몬드 연마재를 포함한다. 휠들은 또한 약 21 체적%의 금속 결합제(예 1에 설명된 조성을 가짐) 및 약 65 체적%의 상호 연결된 기공을 포함한다. 제 1 휠(휠 4-A)은 예 1에 설명한 바와 같은, 가능하게는 약 74 내지 약 210 미크론 범위의 기공 크기(기공 크기는 제거된 염 분산질의 기공 크기와 대략 동일한 크기인 것으로 가정함)를 생성하는 -70/+200 미국 메시 식염 분산질을 사용하여 제조된다. 제 2 휠(휠 4-B)은 가능하게는 약 210 내지 약 300 미크론 범위의 기공 크기를 생성하는 -50/+70 미국 메시 식염을 사용하여 제조된다. 측정하지는 않았지만, 더 큰 기공 크기를 갖는 휠이 더 큰 금속 결합 필라멘트 크기를 포함하는 것으로 기대된다. 용어 '필라멘트'는 당 기술 분야의 숙련자에게 친숙한 통상의 어법과 일치하여 사용되며, 상호 연결된 기공 사이에 배치된 연결 매트릭스 재료(즉, 다공성 구조의 골격)를 칭한다.

상술한 2개의 연삭 휠은 114.3㎜ 평방(4.5in 평방) AlTiC 웨이퍼를 거친 연삭하는데 사용된다. 연삭 시험 조건은 이하와 같다.

연삭 시험 조건:

기계: 스트라스바우 7AF 모델

휠 사양: 거친 스핀들: 휠 4-A

휠 4-B

미세 스핀들: 없음

휠 크기: 타입 2A2TSSA:

280.16×28.90×228.65㎜(11×1 1/8×9in)

연삭 모드: 단일 연삭: 거친 연삭만

거친 연삭 프로세스:

휠 속도: 2,506rpm

냉각제: 탈이온화수

냉각제 유량: 3gal/min(11ℓ/min)

가공재: 알루미나-티타늄 카바이드 3M-310 웨이퍼, 114.3㎜ 평방(4.5in), 2.0㎜(0.8in) 개시 두께(미국 미네소타주 미네아폴리스 소재의 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩처링 코포레이션으로부터 입수됨)

제거된 재료: 단계 1: 100㎛, 단계 2: 100㎛, 단계 3: 100㎛, 리프트: 20㎛

이송 속도: 단계 1: 0.7㎛/s, 단계 2: 0.7㎛/s, 단계 3: 0.7㎛/s,

리프트: 0.5㎛/s

가공 속도: 350rpm, 일정

휴지: 0rev

트루잉 및 드레싱 작업:

거친 휠: 150㎜(6in) 직경 스트라스바우 거친 드레싱 패드 사용

휠 속도: 1200rpm

휴지: 25rev

제거된 재료: 단계 1: 150㎛, 단계 2: 10㎛, 리프트: 20㎛

이송 속도: 단계 1: 5㎛/s, 단계 2: 0.2㎛/s, 리프트: 2㎛/s

가공 속도: 50rpm, 일정

예 4의 연삭 시험 결과는 이하의 표 3에 나타낸다. 양 휠은 AlTiC 웨이퍼를 성공적으로 연삭한 것으로 관찰되어, 시간 경과에 따라 비교적 안정한 최대 수직력 및 충분한 스톡 제거(stock removal)를 나타낸다. 비교적 미세한 기공 크기(및 가능하게는 비교적 미세한 금속 결합 필라멘트 크기)를 갖는 제 1 휠이 약 25분(1500초) 동안 AlTiC 웨이퍼를 연삭하는데 사용되었다. 약 35N의 비교적 안정한 최대 수직력이 관찰되었고, 약 1150 미크론의 AlTiC가 웨이퍼로부터 제거되었다(약 46 미크론/min의 스톡 제거 속도). 상기 휠은 약 488 미크론 마모된 것으로 관찰되었다(약 2.4의 재료 제거/휠 마모비). 비교적 거친 기공 크기(및 가능하게는 비교적 거친 금속 결합 필라멘트 크기)를 갖는 제 2 휠이 약 7분(420초) 동안 AlTiC 웨이퍼를 연삭하는데 사용되었다. 약 94N의 비교적 안정한 최대 수직력이 관찰되었고 약 2900 미크론의 AlTiC가 웨이퍼로부터 제거되었다(약 414 미크론/min의 스톡 제거 속도). 휠은 약 18 미크론 마모된 것으로 관찰되었다(약 160의 재료 제거/휠 마모비).

요약하면, 예 4는 본 발명의 고다공성 휠이 AlTiC 웨이퍼를 연삭하는데 매우 적합하다는 것을 나타낸다. 또한, 본 예는 본 발명의 휠의 내마모성 및 자체 드레싱 특성이 연마 제품의 상대 기공 크기를 조절함으로써 형성될 수도 있다는 것을 나타낸다. 특정 이론에 의해 구속되는 것을 원하지는 않지만, 비교적 미세한 기공을 포함하는 휠의 증가된 휠 마모는 금속 결합 필라멘트 크기가 감소됨에 따른 금속 결합의 약화에 관련되는 것으로 고려된다. 그럼에도 불구하고, 본 예는 휠의 특성이 그의 상대 기공 크기를 조절함으로써 특정 적용을 위해 형성될 수도 있음을 지시한다.

휠 사양	최대 수직력, N	휠 마모, 미크론
휠 4-B (-50/+70)	93.6	17.8
휠 4-A (-70/+200)	35.7	487.6

예 5

연삭 성능 평가

상기의 예 1의 방법에 따라 제조된 하나의 금속 결합 분할형 휠(휠 5-A)이 50㎜(2in)의 단결정 실리콘 카바이드 웨이퍼의 마무리 이면 연삭 성능에 대해 시험되었다. 실리콘 웨이퍼의 마무리 이면 연삭을 위해 추천된, 상기의 예 2에서 더욱 상세히 설명된 하나의 상업적으로 이용 가능한 연삭 휠이 비교 휠로서 취급되어 본 발명의 휠과 함께 시험되었다.

연삭 시험 조건은 이하와 같다.

연삭 시험 조건:

기계: 스트라스바우 7AF 모델

휠 사양: 거친 스핀들: ASDC320-7.5MXL2040(S.P.)

미세 스핀들: D3/6MIC-20BX623C(비교)

휠 5-A

휠 크기: 타입 2A2TSSA:

280.16×28.90×228.65㎜(11×1 1/8×9in)

연삭 모드: 2중 연삭: 거친 연삭 후 미세 연삭

미세 연삭 프로세스:

휠 속도: 4,350rpm

냉각제: 탈이온화수

냉각제 유량: 3gal/min(11ℓ/min)

가공재: 실리콘 카바이드 웨이퍼, 단결정, 50㎜ 직경(2in), 300 미크론(0.0075in) 개시 두께(크리 리서치, 인크.(CREE Research, Inc.)로부터 입수됨)

제거된 재료: 단계 1: 15㎛, 단계 2: 15㎛, 리프트: 5㎛

이송 속도: 단계 1: 0.5㎛/s, 단계 2: 0.2㎛/s, 리프트: 1.0㎛/s

가공 속도: 350rpm, 일정

휴지: 150rev

거친 연삭 프로세스:

휠 속도: 3,400rpm

냉각제: 탈이온화수

냉각제 유량: 3gal/min(11ℓ/min)

가공재: 실리콘 카바이드 웨이퍼, 단결정, 50㎜ 직경(2in), 300 미크론(0.0075in) 개시 두께(크리 리서치, 인크.로부터 입수됨)

제거된 재료: 단계 1: 10㎛, 단계 2: 10㎛, 리프트: 5㎛

이송 속도: 단계 1: 0.7㎛/s, 단계 2: 0.3㎛/s, 리프트: 1.0㎛/s

가공 속도: 350rpm, 일정

휴지: 0rev.

트루잉 작업:

거친 휠: 없음

휠 속도: 1200rpm

휴지: 25rev

제거된 재료: 단계 1: 150㎛, 단계 2: 10㎛, 리프트: 20㎛

이송 속도: 단계 1: 5㎛/s, 단계 2: 0.2㎛/s, 리프트: 2㎛/s

가공 속도: 50rpm, 일정

예 5의 연삭 시험 결과는 이하의 표 4에 나타낸다. 상업적 수지 결합 연마 휠은 실제로 극히 낮은 제거 속도로 지시된 바와 같이 실리콘 카바이드 웨이퍼를 연삭하는 것이 불가능하다. 한편, 본 발명의 고다공성 휠은 극히 경질 및 취성의 실리콘 카바이드 웨이퍼를 성공적으로 연삭한다. 매 48분의 운전 중에, 대략 15 미크론이 0.31 미크론/min의 평균 제거 속도로 제거되었다. 더욱이, 본 발명의 다공성 휠은 표면 거칠기를 상당히 감소시키는 것을 판명되었다[미국 코네티컷주 미들필드 소재의 자이고(Zygo) 코포레이션, 자이고

백색광 간섭계에 의해 측정됨]. 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 휠에 의한 연삭은 100Å 이상의 개시값으로부 터 약 40Å 미만(하나의 예외 있음)으로 평균 표면 거칠기(Ra)를 일관적으로 감소시킨다.

요약하면, 예 5는 본 발명의 휠이 경질의 취성 실리콘 카바이드 웨이퍼에 바람직한 연삭 성능을 제공하는 것을 나타낸다. 본 발명의 휠의 성능은 본 적용의 종래의 수지 결합 휠의 성능보다 실질적으로 우수하다.

운전 # 시험 8.299	휠 사양	스톡 제거, 미크론	표면 거칠기, Å
6	비교 휠	3
7	비교 휠	0	98
19	휠 5-A	17	34
20	휠 5-A	13	32
21	휠 5-A	15	54.5
22	휠 5-A	15	37.5

예 6

다공성 매체 상의 유량과 압력 사이의 관계를 지배하는 다시의 법칙(D'Acry's law)에 기초하여 투과율 시험에 의해 다공성 매체의 개방성의 정량 측정이 본 발명의 휠을 평가하는데 사용되었다. 사용된 투과율 측정 장치 및 방법은 우 등의 미국 특허 제5,738,697호의 예 6에 설명된 것과 실질적으로 동일하다, 즉 다공성 시험 샘플의 편평면에 가압 공기를 적용하는 것이다.

다공성 샘플은 예 1의 방법과 실질적으로 유사한 방식으로 제조되고, 5 체적%의 3/6 미크론 다이아몬드 연마재를 포함한다. 식염 및 금속 결합제의 상대 양이 변경되어, 약 0 내지 약 80 체적%의 상호 연결된 기공을 포함하는 샘플을 생성한다. 38.1㎜(1.5in) 직경 및 12.7㎜(0.5in) 두께의 샘플이 22.1MPa(3200psi)에 서 405℃로 열간 가압된다. 냉각시에, 샘플은 그의 표면 상의 기공을 개방하기 위해 실리콘 카바이드 연마 슬러리(180 그릿 사이즈)를 사용하여 수동으로 래핑(lapped)된다. 4개의 샘플이 각각의 기공 값에 대해 준비된다. 평균 투과율 결과는 이하의 표 5에 나타낸다.

투과율 값은 단위 압력(P, inchH₂O)당 단위 시간당 공기의 체적(Q, in cc/second)의 단위로 보고되고 1.5in(37.5㎜)의 직경 및 0.5in(12.7㎜)의 두께를 갖는 샘플의 두께에 걸쳐 측정되었다. 예기된 바와 같이, 투과율 값은 사실상 상호 연결된 기공을 갖지 않는 샘플에서 낮다. 투과율은 증가된 기공에 의해 상당히 증가되는 것으로 관찰되었다. 특히, 약 50% 이상의 상호 연결된 기공을 갖는 샘플은 기공이 약 50 체적%를 초과하여 증가함에 따라 inchH₂O당 초당 약 0.2㎤ 이상의 투과율값을 갖는 것을 특징으로 한다.

금속 결합제, 중량%	식염, 중량%	이론 기공, 체적%	투과율, Q/P (cc/sec/inchH₂O/0.5in)
100	0	0	0.030
91.85	8.15	25	0.034
84.7	15.3	40	0.085
74.55	25.45	55	0.287
65.0	35.0	65	0.338
58.99	41.01	70	0.562
43.02	56.98	80	n/a

예 7

각각 16개의 세그먼트를 포함하는 분할형 연삭 휠이 예 1(상기)에서 설명한 바와 실질적으로 동일한 방식으로 조립된다. 그러나, 세그먼트는 유기 결합제(예 1에 설명된 금속 결합제와 대조됨)를 포함하고 이하에 설명하는 바와 같이 제조된다.

입상 슈가(미국 매사추세츠주 워체스터 소재의 쇼스, 인크.로부터 입수됨)가, 첨예한 코너부 및 에지를 제거함으로써 슈가 미립을 사실상 "둥글게"하기 위해 페인트 쉐이커(paint shaker)(미국 뉴저지주 유니온 소재의 레드 데빌

, 인크.에 의해 제조됨)를 사용하여 대략 2시간 동안 3.8ℓ(1-gallon) 페인트 캔(can) 내에서 요동(shaking)되었다. 다음, 입상 슈가는 약 250 내지 약 500 미크론(즉, -35/+60 미국 메시)의 입도 분포를 얻도록 스크리닝되었다.

분말 수지 결합제는 덩어리(agglomerate)를 제거하기 위해 미국 메시 200 스크린에 의해 미리 스크리닝되었다. RB 3/6으로서의 암플렉스

코포레이션(미국 팬실배니아주 올리펀트 소재)으로부터 입수된 약 3 내지 약 6 미크론의 입도 분포의 미세 다이아몬드 연마 분말이 분말 수지에 첨가되어 실질적으로 균질할 때까지 혼합되었다. 대략 80 체적%의 수지 및 약 20 체적%의 연마재를 포함하는 혼합물이 미국 메시 165 스크린에 의해 3회 스크리닝되고 이어서 입상 슈가(상술한 바와 같이 준비된)에 첨가되었다. 다음, 수지/연마재/슈가 혼합물은 실질적으로 균질할 때까지 혼합되어 미국 메시 24 스크린에 의해 2회 스크리닝되었다.

3개의 복합 혼합물이 제조되었다. 제 1 혼합물(휠 7-A의 제조시에 사용됨)은 약 4 체적%의 다이아몬드 연마재, 약 20 체적%의 33-344 수지 결합제(미국 텍사스주 댈라스 소재의 듀레즈

코포레이션으로부터 입수된 비스 페놀-A 개질 페놀 레졸 수지) 및 약 76 체적%의 입상 슈가를 포함한다. 제 2 혼합물(휠 7-B의 제조 시에 사용됨)은 약 6 체적%의 다이아몬드 연마재, 약 30 체적%의 29-346 수지 결합제[미국 텍사스주 댈라스 소재의 듀레즈

코포레이션으로부터 입수된 긴 유동(long flow) 페놀 노볼락 수지] 및 약 64 체적%의 입상 슈가를 포함한다. 제 3 혼합물(휠 7-C의 제조시에 사용됨)은 약 6 체적%의 다이아몬드 연마재, 약 30 체적%의 29-108 수지 결합제(미국 텍사스주 댈라스 소재의 듀레즈

코포레이션으로부터 입수된 매우 긴 유동 비스 페놀-A 개질 레졸) 및 약 64 체적%의 입상 슈가를 포함한다.

수지/연마재/슈가 혼합물은 디스크 형상 강 몰드 내로 짝 형성(paired)되고, 수평화되어, 대략 99%의 이론 밀도를 갖는 매트릭스가 성취될 때까지 약 30분 동안 약 4100psi(28MPa)의 압력에서 약 135℃의 온도로 가압된다. 냉각 후에, 디스크는 몰드 스킨을 제거하도록 180 그릿 샌드페이퍼로 약하게 샌딩(sanded)되고 슈가 분산질은 대략 2시간 동안 끓는물 내에 침지함으로써 제거된다. 슈가 제거 후에, 디스크는 건조되어 수지의 경화를 완료하기 위해 베이킹(baked)된다. 건조 및 베이킹 사이클은 이하와 같다. 디스크는 먼저 약 5분의 램프 시간(ramp time)으로 60℃로 램핑되고 약 25분 동안 그 상태로 유지된다. 다음, 디스크는 약 30분의 램프 시간으로 90℃로 램핑되고 5시간 동안 그 상태로 유지된다. 마지막으로, 디스크는 약 4시간의 램프 시간으로 160℃로 램핑되고 약 5시간 동안 그 상태로 유지된다. 베이킹 후에, 디스크는 실온으로 냉각되고 연삭 휠의 조립에 사용하기 위한 세그먼트로 밀링된다.

3개의 유기 결합 분할형 휠이 실리콘 웨이퍼의 미세 이면 연삭 성능에 대해 시험되었다. 연삭 시험 조건은 이하와 같다.

연삭 시험 조건:

기계: 스트라스바우 7AF 모델

휠 사양: 거친 스핀들: 노턴 #3-R7B69

미세 스핀들: 휠 7-A

휠 7-B

휠 7-C

휠 크기: 타입 2A2TSSA:

280×29×229㎜(11×1 1/8×9in)

연삭 모드: 2중 연삭: 거친 연삭 후 미세 연삭

미세 연삭 프로세스:

휠 속도: 4,350rpm

냉각제: 탈이온화수

냉각제 유량: 3gal/min(11ℓ/min)

이송 속도: 단계 1: 1㎛/s, 단계 2: 0.7㎛/s, 단계 3: 0.5㎛/s,

리프트: 0.5㎛/s

가공 속도: 590rpm, 일정

휴지: 100rev

거친 연삭 프로세스:

휠 속도: 3,400rpm

냉각제: 탈이온화수

냉각제 유량: 3gal/min(11ℓ/min)

가공 속도: 590rpm, 일정

휴지: 50rev.

트루잉 및 드레싱 작업:

휠 속도: 1200rpm

휴지: 25rev

제거된 재료: 단계 1: 190㎛, 단계 2: 10㎛, 리프트: 20㎛

이송 속도: 단계 1: 5㎛/s, 단계 2: 0.2㎛/s, 리프트: 2㎛/s

가공 속도: 50rpm, 일정

미세 휠: 150㎜(6in) 직경 스트라스바우 극미세 드레싱 패드 사용

휠 속도: 1200rpm

휴지: 25rev

제거된 재료: 단계 1: 150㎛, 단계 2: 10㎛, 리프트: 20㎛

이송 속도: 단계 1: 5㎛/s, 단계 2: 0.2㎛/s, 리프트: 2㎛/s

가공 속도: 50rpm, 일정

예 7의 연삭 시험 결과는 이하의 표 6에 나타낸다. 200개의 웨이퍼가 본 발명의 다공성 수지 결합 휠(휠 7-A, 7-B 및 7-C)을 사용하여 미세 연삭되었다. 본 발명의 휠 각각은 적어도 200개의 웨이퍼에 대해 약 90N(즉, 약 20lbs)의 비교적 안정한 최대 수직력을 나타낸다. 이 유형의 연삭 성능은, 이들 비교적 낮은 힘의 정상 상태 조건이 가공편에 대한 열적 및 기계적 손상을 최소화하기 때문에 실리콘 웨이퍼의 이면 연삭에 있어서 매우 바람직하다. 또한, 본 발명의 다공성 휠은 휠의 드레싱에 대한 요구 없이 적어도 200개의 웨이퍼에 대해 상술한 매우 바람직한 연삭 성능을 제공한다.

부가적으로, 수지 유형은 연삭 휠의 마모율에 영향을 주는 것으로 관찰되었 다. 휠 7-A 및 7-C는 웨이퍼당 각각 2.2 및 1.7 미크론의 비교적 높은 마모율을 나타내고, 반면 휠 7-B(긴 유동 페놀 노볼락 수지를 포함하는)는 웨이퍼당 0.5 미크론의 비교적 낮은(및 바람직한) 마모율을 나타낸다.

요약하면, 예 7은 유기 결합제를 포함하는 본 발명의 휠이 실리콘 웨이퍼에 매우 바람직한 이면 연삭 성능을 제공하는 것을 나타낸다.

휠 사양	최대 수직력(N)	마모율(미크론/웨이퍼)
휠 7-A (DZ 33-344)	90	2.2
휠 7-B (IZ 29-346)	90	0.5
휠 7-C (IZ 19-108)	90	1.7

Claims

적어도 50 체적%의 상호 연결된 기공을 갖는 연마 제품 제조 방법으로서,

a) 약 0.5 내지 약 25 체적%의 연마 입자, 약 19.5 내지 약 49.5 체적%의 결합재 및 약 50 내지 약 80 체적%의 분산질 미립자를 포함하는, 연마 입자, 결합재 및 분산질 미립자로 이루어진 혼합물을 혼련하는 단계;

b) 상기 혼합물을 연마재 적재 복합물 내로 가압하는 단계;

c) 상기 복합물을 열처리하는 단계; 및

d) 실질적으로 모든 상기 분산질을 용해하는데 적합한 시간 주기 동안 상기 복합물을 용매 내에 침지하는 단계를 포함하고,

상기 분산질은 상기 용매 내에서 가용성이며,

상기 연마 입자 및 상기 결합재는 상기 용매 내에서 실질적으로 불용성인 연마 제품 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 가압 단계 (b) 및 상기 열처리 단계 (c)는 실질적으로 동시에 수행되는 연마 제품 제조 방법.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 결합재는 금속 결합제(metal bond) 또는 유기 결합제(organic bond)인 연마 제품 제조 방법.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 연마 입자는,

약 0.5 미크론 이상; 및

약 75 미크론 이하의 범위의 평균 입도를 포함하는 연마 제품 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 분산질은 수용성 염인 연마 제품 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 분산질은 슈가, 덱스트린, 폴리삭카린 올리고머, 염화나트륨, 염화칼륨, 염화마그네슘, 염화칼슘, 규산나트륨, 메타규산나트륨, 인산칼륨, 규산칼륨, 탄산나트륨, 황산나트륨, 황산칼륨, 황산마그네슘 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹의 요소인 연마 제품 제조 방법.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 분산질은,

약 25 미크론 이상; 및

약 500 미크론 이하의 범위의 입도를 갖는 연마 제품 제조 방법.
삭제
삭제
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 용매는 물을 포함하는 연마 제품 제조 방법.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서, inchH₂O당 초당 약 0.2㎤ 이상의 투과율을 갖는 연마 제품을 생성하는 단계를 포함하는 연마 제품 제조 방법.
제 1 항의 방법에 의해 제조된 연마 제품.
함께 소결된 복수의 초경 연마 입자 및 금속 결합 매트릭스를 구비하는 복합물을 포함하고,

상기 복합물은 내부에 배치된 복수의 상호 연결된 기공을 가지며, 상기 복합물은 약 0.5 내지 약 25 체적%의 연마 입자, 약 19.5 내지 약 49.5 체적%의 금속 결합제 및 약 50 내지 약 80 체적%의 상호 연결된 기공을 포함하고,

상기 금속 결합 매트릭스는 약 35 내지 약 70 중량%의 구리, 약 30 내지 약 65 중량%의 주석 및 약 0.2 내지 약 1.0 중량%의 인을 포함하며,

상기 복수의 초경 연마 입자는 다이아몬드 및 입방정 질화 붕소로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 상기 초경 연마 입자는 약 300 미크론 미만의 평균 입도를 갖는 분할형 연삭 휠용 연마 세그먼트.
삭제
삭제
제 27 항에 있어서, 상기 복수의 상호 연결된 기공은,

약 25 미크론 이상; 및

약 500 미크론 이하의 범위의 평균 기공 크기를 갖는 분할형 연삭 휠용 연마 세그먼트.
삭제
삭제
제 27 항에 있어서, 상기 복수의 초경 연마 입자는,

약 0.5 미크론 이상; 및

약 75 미크론 이하의 범위의 평균 입도를 갖는 분할형 연삭 휠용 연마 세그먼트.
삭제
삭제
코어;

제 27 항의 복수의 세그먼트를 포함하는 연마 림; 및

상기 코어와 상기 복수의 세그먼트 각각의 사이에 열 안정성 결합제를 포함하는 분할형 연삭 휠.
2.4MPa-㎤/g의 최소 비강도, 0.5 내지 8.0g/㎤의 코어 밀도 및 원형 경계를 갖는 코어; 및

복수의 세그먼트를 구비하는 연마 림을 포함하고,

상기 각각의 세그먼트는 함께 소결된 복수의 연마 입자 및 금속 결합 매트릭스를 구비하는 복합물을 포함하며, 상기 복합물은 내부에 배치된 복수의 상호 연결된 기공을 가지고, 상기 복합물은 약 50 내지 약 80 체적%의 상호 연결된 기공을 포함하며;

상기 코어와 상기 복수의 세그먼트 각각의 사이에 열 안정성 결합제를 또한 포함하는 분할형 연삭 휠.
삭제
제 37 항에 있어서, 상기 금속 결합제는 약 35 내지 약 85 중량%의 구리 및 약 15 내지 약 65 중량%의 주석을 포함하는 분할형 연삭 휠.
제 37 항에 있어서, 상기 금속 결합제는 약 0.2 내지 약 1.0 중량%의 인을 부가로 포함하는 분할형 연삭 휠.
제 37 항에 있어서, 상기 연마 입자는 다이아몬드 및 입방정 질화 붕소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 초경 연마 입자를 포함하는 분할형 연삭 휠.
삭제
제 37 항에 있어서, 상기 연마 입자는,

약 0.5 미크론 이상; 및

약 300 미크론 이하의 범위의 평균 입도를 갖는 분할형 연삭 휠.
제 37 항에 있어서, 상기 복수의 상호 연결된 기공은,

약 25 미크론 이상; 및

약 500 미크론 이하의 범위의 평균 기공 크기를 갖는 분할형 연삭 휠.
삭제
삭제
제 37 항에 있어서, 상기 상호 연결된 기공은,

a) 소결 전에 상기 복수의 세그먼트 각각의 입자 및 금속 결합제에 분산질을 첨가하고;

b) 상기 복수의 세그먼트 각각을 용매 내에 침지하여 상기 분산질을 용해함으로써 형성되며,

상기 복수의 세그먼트 각각은 실질적으로 분산질 미립자를 갖지 않는 분할형 연삭 휠.
제 37 항에 있어서, 상기 각각의 세그먼트는 inchH₂O당 초당 약 0.2㎤ 이상 의 투과율을 갖는 분할형 연삭 휠.
제 37 항에 있어서, 상기 열 안정성 결합제는 에폭시 접착 결합제, 야금 결합제, 기계적 결합제, 확산 결합제 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 분할형 연삭 휠.
제 37 항에 있어서, 상기 열 안정성 결합제는 에폭시 접착 결합제인 분할형 연삭 휠.
제 37 항에 있어서, 상기 금속 결합제는 약 35 내지 약 85 중량%의 구리, 약 15 내지 약 65 중량%의 주석 및 약 0.2 내지 약 1.0 중량%의 인을 포함하고,

상기 연마 입자는 약 0.5 내지 약 300 미크론의 입도를 갖는 다이아몬드를 포함하며,

상기 복수의 상호 연결된 기공은 약 25 내지 약 500 미크론 범위의 평균 기공 크기를 갖는 분할형 연삭 휠.
약 40 내지 약 80 체적%의 상호 연결된 기공을 갖는 연마 제품 제조 방법으로서,

a) 약 0.5 내지 약 25 체적%의 연마 입자, 약 19.5 내지 약 65 체적%의 비금속 결합재 및 약 40 내지 약 80 체적%의 분산질 미립자를 포함하는, 연마 입자, 결 합재 및 분산질 미립자로 이루어진 혼합물을 혼련하는 단계;

b) 상기 혼합물을 연마재 적재 복합물 내로 가압하는 단계;

c) 상기 복합물을 열처리하는 단계; 및

d) 실질적으로 모든 상기 분산질을 용해하는데 적합한 시간 주기 동안 상기 복합물을 용매 내에 침지하는 단계를 포함하고,

상기 분산질은 상기 용매 내에서 가용성이며,

상기 연마 입자 및 상기 비금속 결합재는 상기 용매 내에서 실질적으로 불용성인 연마 제품 제조 방법.
제 52 항에 있어서, 상기 비금속 결합재는 유기 결합재를 포함하는 연마 제품 제조 방법.
제 53 항에 있어서, 상기 유기 결합재는 페놀 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 비스말레이미드 수지, 폴리이미드 수지, 시아네이트 수지, 멜라민 폴리머 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 수지를 포함하는 연마 제품 제조 방법.
제 53 항에 있어서, 상기 유기 결합재는 페놀 수지를 포함하는 연마 제품 제조 방법.
삭제
삭제
제 53 항에 있어서, 상기 연마 입자는,

약 0.5 미크론 이상; 및

약 300 미크론 이하의 범위의 평균 입도를 갖는 연마 제품 제조 방법.
제 53 항에 있어서, 상기 분산질 미립자는 실질적으로 비이온성인 연마 제품 제조 방법.
제 53 항에 있어서, 상기 분산질 미립자는 슈가를 포함하는 연마 제품 제조 방법.
삭제
제 53 항에 있어서, 상기 열처리 단계 (c)는 상기 침지 단계 (d) 이후에 수행되고 약 100 내지 약 200℃ 범위의 온도에서 적어도 1시간 동안 베이킹하는 단계를 포함하는 연마 제품 제조 방법.
삭제
함께 경화된 복수의 초경 연마 입자 및 비금속 결합 매트릭스를 구비하는 복합물을 포함하고,

상기 복합물은 내부에 배치된 복수의 상호 연결된 기공을 가지며, 상기 복합물은 약 0.5 내지 약 25 체적%의 연마 입자, 약 19.5 내지 약 65 체적%의 비금속 결합제 및 약 40 내지 약 80 체적%의 상호 연결된 기공을 포함하고,

상기 복수의 초경 연마 입자는 다이아몬드 및 입방정 질화 붕소로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 상기 초경 연마 입자는 약 300 미크론 미만의 평균 입도를 갖는 분할형 연삭 휠용 연마 세그먼트.
삭제
제 64 항에 있어서, 상기 복수의 초경 연마 입자는 다이아몬드를 포함하고,

약 0.5 미크론 이상; 및

약 75 미크론 이하의 범위의 평균 입도를 갖는 분할형 연삭 휠용 연마 세그먼트.
제 64 항에 있어서, 상기 상호 연결된 기공은,

a) 상기 복합물을 경화하기 전에 상기 입자 및 상기 비금속 결합제에 분산질을 첨가하고;

b) 상기 경화된 복합물을 용매 내에 침지하여 상기 분산질을 용해함으로써 형성되며,

상기 연마 세그먼트는 실질적으로 분산질 미립자를 갖지 않는 분할형 연삭 휠용 연마 세그먼트.
제 67 항에 있어서, 상기 분산질은 슈가를 포함하고, 상기 용매는 물을 포함하며, 상기 비금속 결합제는 페놀 수지를 포함하는 분할형 연삭 휠용 연마 세그먼트.
2.4MPa-㎤/g의 최소 비강도, 0.5 내지 8.0g/㎤의 코어 밀도 및 원형 경계를 갖는 코어; 및

복수의 세그먼트를 구비하는 연마 림을 포함하고,

상기 각각의 세그먼트는 함께 경화된 연마 입자와 비금속 결합 매트릭스의 복합물을 포함하며, 상기 복합물은 내부에 배치된 복수의 상호 연결된 기공을 가지고, 상기 복합물은 약 40 내지 약 80 체적%의 상호 연결된 기공을 포함하며;

상기 코어와 상기 복수의 세그먼트 각각의 사이에 열 안정성 접착제를 또한 포함하는 분할형 연삭 휠.
제 69 항에 있어서, 상기 복합물은 약 100 내지 약 200℃ 범위의 온도에서 경화 가능한 분할형 연삭 휠.
제 69 항에 있어서, 상기 비금속 결합 매트릭스는 유기 결합 매트릭스를 포함하는 분할형 연삭 휠.
제 71 항에 있어서, 상기 유기 결합 매트릭스는 페놀 수지 매트릭스를 포함하는 분할형 연삭 휠.
제 71 항에 있어서, 상기 상호 연결된 기공은,

a) 상기 복합물을 경화하기 전에 상기 입자 및 상기 유기 결합제에 분산질을 첨가하고;

b) 상기 경화된 복합물을 용매 내에 침지하여 상기 분산질을 용해함으로써 형성되며,

상기 연마 세그먼트는 실질적으로 분산질 미립자를 갖지 않는 분할형 연삭 휠.
제 73 항에 있어서, 상기 분산질은 슈가를 포함하고, 상기 용매는 물을 포함하며, 상기 유기 결합 매트릭스는 페놀 수지를 포함하는 분할형 연삭 휠.
제 71 항에 있어서, 상기 유기 결합 매트릭스는 페놀 수지를 포함하고,

상기 연마 입자는 약 0.5 내지 약 300 미크론의 범위의 평균 입도를 갖는 다이아몬드를 포함하고,

상기 열 안정성 접착 결합제는 에폭시 접착 결합제를 포함하고,

상기 상호 연결된 기공은 상기 복합물을 경화하기 전에 상기 연마 입자 및 상기 유기 결합제에 입상 슈가 분산질을 첨가하고 상기 경화된 복합물을 물 용매 내에 침지하여 상기 분산질을 용해함으로써 형성되는 분할형 연삭 휠.