BE1016293A4 - Outils abrasifs fabriques avec un reseau de grains abrasifs s'evitant mutuellement. - Google Patents

Abstract

Les outils abrasifs contiennent des grains abrasifs orientés dans un réseau selon un motif non uniforme ayant une zone d'exclusion autour de chaque grain abrasif et la zone d'exclusion a une dimension minimale qui dépasse le diamètre maximal de la plage de tailles souhaitée pour le grain abrassif. Des procédés pour concevoir ce réseau de grains abrassifs s'évitant mutuellement et transférer ce réseau à un corps d'outil abrasif sont décrits.

Description

  Outils abrasifs fabriqués avec un réseau de grains abrasifs s 'évitant mutuellement.
Un procédé pour concevoir et fabriquer des outils abrasifs et des outils abrasifs uniques fabriqués par ce procédé a été développé. Dans ce procédé, des grains abrasifs individuels sont placés dans un réseau spatial aléatoire réglé de sorte que les grains individuels ne soient pas contigus. Le fait d'avoir un réseau aléatoire, mais réglé, de grains abrasifs sur la surface d'abrasion d'un outil abrasif peut produire un effet abrasif optimal, ce qui améliore l'efficacité et génère de manière cohérente des surfaces de pièces planes . Arrière-plan de l'invention.
La mise en place configurée uniforme de grains abrasifs sur diverses catégories d'outils abrasifs s'est avérée améliorer les performances des outils abrasifs.

   Une de ces catégories d'outils, les outils abrasifs revêtus "aménagés" ou "structurés" conçus pour de fines opérations de meulage de précision, est apparue dans le commerce au cours de' la dernière décennie. Des modèles typiques de ces outils abrasifs revêtus sont décrits dans les brevets US-A-5 014 468, US-A-5 304 223, US-A5 833 724, US-A-5 863 306 et US-A-[beta] 293 980B. Dans ces outils, de petites structures composites moulées, par exemple des pyramides tridimensionnelles, des losanges, des lignes et des stries hexagonales, contenant une pluralité de grains abrasifs maintenus dans le matériau de liaison sont répliquées sous la forme d'une couche unique dans un motif régulier à la surface d'une feuille de support flexible.

   On a constaté que ces outils s'engageaient dans une coupe plus libre et que les espaces ouverts entre les composites de grains permettaient un meulage plus froid et une meilleure élimination des débris. Des outils similaires dans la catégorie des outils superabrasifs ayant un disque ou un noyau de support moulé rigide sont divulgués dans le brevet U.S. n[deg.]6 096 107. Des outils abrasifs ont été conçus avec une seule couche de grains abrasifs déposée dans un motif uniforme quadrillé de carrés, cercles, rectangles, hexagones ou autres motifs géométriques répétés et on a utilisé ces outils dans une variété d'applications de finition de précision. Un motif peut comprendre des grains ou des ensembles individuels de grains abrasifs dans une seule couche, séparés par des espaces ouverts entre les ensembles.

   En particulier, parmi les outils superabrasifs, on considère que les motifs uniformes de grains abrasifs rendent les finitions de surfaces plus planes et plus lisses que celles que l'on peut obtenir avec une mise en place aléatoire des grains abrasifs sur l'outil abrasif. Ces outils sont divulgués, par exemple, dans les brevets U.S. n[deg.] 6 537 140B1, A-5 669 943, A-4 925 457, A-5 980 678, A-5 049 165, 6 368 198B1 et A-6 159 087.
En conséquence, divers outils abrasifs ont été conçus et fabriqués selon des spécifications très précises exigées pour l'abrasion uniforme de pièces semi-finies coûteuses.

   Comme exemple de ces pièces dans l'industrie électronique, des circuits intégrés semi finis doivent être abrasés ou polis pour éliminer l'excès de matériaux céramiques ou métalliques qui ont été déposés sélectivement dans de multiples couches de surface, avec ou sans gravure, sur des tranches (par exemple, un matériau de substrat en silice ou en d'autres matériaux céramiques ou en verre) . La planarisation de couches de surface nouvellement formées sur des circuits intégrés semi-finis est effectuée avec des procédés de planarisation chimico-mécaniques (CMP) en utilisant des suspensions abrasives et des tampons polymères. Les tampons CMP doivent être "conditionnés" de façon continue ou périodique avec un outil abrasif.

   Le conditionnement élimine le durcissement ou le lustrage des tampons provoqué par la compression des débris accumulés et des particules de suspension abrasives dans la surface de polissage des tampons. L'action de conditionnement doit être uniforme en travers de la surface du tampon de sorte que le tampon conditionné puisse une fois encore planariser les tranches semi-finies en travers de la surface entière des tranches.
L'emplacement des grains abrasifs sur l'outil de conditionnement est commandé pour effectuer des motifs abrasés uniformes sur la surface de polissage du tampon. Une mise en place entièrement aléatoire des grains abrasifs sur un plan bidimensionnel de l'outil est généralement considérée comme inappropriée pour le conditionnement CMP des tampons.

   On a suggéré de régler l'emplacement des grains abrasifs sur des outils de conditionnement CMP en orientant chaque grain selon un certain quadrillage uniforme défini sur la surface d'abrasion de l'outil. (Se référer, par exemple, au brevet U.S. n[deg.] 6 368 198 Bl). Cependant, les outils à quadrillage uniforme ont certaines limitations. Par exemple, un quadrillage uniforme donne lieu à une périodicité de vibration provenant du mouvement de l'outil qui, à son tour, peut provoquer une ondulation ou des rainures périodiques sur le tampon ou une usure inégale de l'outil abrasif ou du tampon de polissage, ce qui se traduit finalement par des surfaces inférieures sur la pièce semi-finie.
Un procédé pour créer un motif quadrillé non uniforme de grains abrasifs en une couche unique sur un substrat d'outil abrasif est divulgué dans le brevet JP n[deg.] 2002-178264.

   Lors de la fabrication de ces outils, on commence par définir un quadrillage virtuel ayant un motif bidimensionnel uniforme, tel qu'une série de carrés, où les grains doivent être placés aux intersections des lignes sur le quadrillage. Ensuite, on choisit au hasard certaines intersections le long du quadrillage et on déplace les grains de ces intersections, ledit déplacement des grains se faisant à une distance inférieure à trois fois le diamètre moyen des grains. Le procédé ne prévoit pas de placer les grains individuels en séquence numérique le long de l'axe x ou y, si bien que l'on ne peut garantir que la surface obtenue de l'outil puisse offrir une action d'abrasion cohérente sans intervalles importants ni incohérences dans la surface de contact lorsque l'outil effectue un trajet linéaire sur une pièce.

   Le procédé ne permet pas non plus d'assurer une zone d'exclusion définie autour de chaque grain abrasif, ce qui fait que l'on obtient à la fois des zones de grains concentrés et des zones à intervalles entre les grains qui peuvent entraîner des qualités de surface non uniformes dans la pièce finie. N'ayant aucune de ces déficiences du brevet
JP n[deg.]2002-178264, l'invention permet de fabriquer des outils abrasifs ayant une zone d'exclusion définie autour de chaque grain abrasif dans un réseau bidimensionnel aléatoire, mais réglé.

   En outre, on peut fabriquer des outils ayant une séquence numérique aléatoire d'emplacements de grains abrasifs le long de l'axe x et/ou y de la surface de meulage de l'outil afin de créer une action d'abrasion cohérente sans intervalles notables ni inconsistances dans la zone de contact lorsque l'outil effectue un trajet linéaire sur la pièce.
Les outils abrasifs de l'état de la technique fabriqués avec un réseau quadrillé uniforme de grains aménagés par mise en place de grains abrasifs individuels dans les vides interstitiels d'un tamis en fil métallique ou d'une feuille perforée formant gabarit (par exemple, comme dans le brevet US-A-5 620 489) sont limités aux dimensions structurelles' statiques uniformes de ce quadrillage.

   Ces tamis en fil métallique et ces feuilles uniformément perforées ne peuvent que produire un modèle d'outil ayant un quadrillage de dimensions normales (souvent un quadrillage en carré ou en losange). Par contre, les outils de l'invention peuvent employer des distances non uniformes, dans une variété de longueurs, entre les grains abrasifs. En conséquence, on peut éviter une périodicité de vibration. Débarrassée des dimensions du tamis formant gabarit, la surface de coupe de l'outil peut contenir une concentration supérieure en grains abrasifs et peut employer des tailles de grains abrasifs beaucoup plus fines tout en continuant à régler encore la mise en place des grains.

   Pour le conditionnement CMP des tampons, on pense que plus la concentration en grains abrasifs est importante sur l'outil abrasif, plus le nombre de points abrasifs en contact avec les tampons est grand et plus l'efficacité d'élimination de débris d'oxydes accumulés et d'autres matériaux de lustrage issus de la surface de polissage des tampons est grande.

   Du fait que les tampons CMP sont relativement flexibles, de petites tailles des grains abrasifs conviennent à un usage dans la demande et on peut utiliser des concentrations relativement plus grandes en grains abrasifs de taille plus petite.
Par ailleurs, dans des opérations de meulage périphérique effectuées avec les outils de l'invention, chaque grain du réseau aléatoire réglé de grains abrasifs non contigus effectuer différents trajets ou lignes s 'évitant mutuellement le long de la surface de la pièce lorsqu'elle, se déplace de façon linéaire. Cela contraste de façon favorable avec les outils de l'état de la technique ayant un réseau quadrillé uniforme de grains abrasifs.

   Dans un quadrillage uniforme, chaque grain partageant la même dimension x ou y sur le quadrillage se déplacera le long de la surface de la pièce selon le même trajet ou la même ligne parcouru (e) par tous les autres grains se situant à la même dimension x et y qui traversent également le tampon. De cette manière, les outils à quadrillage uniforme de l'état de la technique ont tendance à créer des "tranchées" sur la surface de la pièce. Les outils de l'invention minimisent ces problèmes. Les outils actionnés par rotation plutôt que par déplacement linéaire se trouvent dans une situation différente.

   Avec un outil de meulage de "face" ou de surface, des réseaux réguliers de grains ont une symétrie de rotation multiple (par exemple, un quadrillage uniforme carré a une symétrie de rotation quadruple, tandis qu'un quadrillage hexagonal a une symétrie de rotation sextuple, etc.), alors que les outils de l'invention ont seulement une symétrie unique. Par suite, le cycle de répétition des outils de l'invention est beaucoup plus long (par exemple, quatre fois plus long qu'un quadrillage carré uniforme) avec cet effet net que les outils de l'invention minimisent la création de motifs réguliers sur la pièce par rapport aux outils ayant un réseau uniforme régulier de grains abrasifs.

   En plus des avantages réalisés dans le meulage périphérique et le conditionnement CMP de tampons, les outils abrasifs de l'invention offrent des avantages dans divers procédés de fabrication. Ces procédés comprennent, par exemple, l'abrasion d'autres composants électroniques, par exemple le re-meulage de tranches céramiques, la finition de composants optiques, la finition de matériaux caractérisés par une déformation plastique et le meulage de matériaux "à copeaux longs", par exemple le titane, les alliages Inconel, l'acier de haute résistance à la traction, le laiton et le cuivre.

   Bien que l'invention soit particulièrement utile pour fabriquer des outils ayant une seule couche de grains abrasifs sur une surface de travail plane, un réseau bidimensionnel de grains peut être courbé ou conformé en cylindre creux bidimensionnel et convenir ainsi à un usage sur des outils construits sous la forme d'un réseau cylindrique tridimensionnel de grains abrasifs maintenus à la surface de l'outil (par exemple, des outils de dressage rotatifs) .

   On peut convertir le réseau de grains abrasifs d'une feuille ou structure bidimensionnelle en une structure tridimensionnelle pleine en enroulant la feuille supportant le réseau de grains abrasifs liés dans un rouleau concentrique, créant de la sorte une structure spiralée, dans laquelle chaque grain est décalé de façon aléatoire de chaque grain adjacent dans la direction z et que tous les grains ne sont pas contigus dans la direction x, y et z. L'invention est également utile pour fabriquer un grand nombre d'autres sortes d'outils abrasifs.

   Ces outils comprennent, par exemple, des disques de meulage de surface, des outils de meulage de bord comprenant un rebord de grains abrasifs autour du périmètre d'un noyau ou moyeu d'outil rigide et des outils comprenant une seule couche de grains abrasifs ou de composites grains abrasifs/liant sur une feuille ou un film de support flexible.

   Résumé de l'invention.
L'invention concerne un procédé de fabrication d'outils abrasifs ayant une zone d'exclusion choisie autour de chaque grain abrasif, comprenant les étapes suivantes : (a) le choix d'une zone plane bidimensionnelle ayant une taille et une forme définies;
(b) le choix d'une taille et d'une concentration souhaitées de grains abrasifs pour la surface plane;
(c) la génération aléatoire d'une série de valeurs de coordonnées bidimensionnelles;
(d) la restriction de chaque paire de valeurs de coordonnées générées de façon aléatoire à des valeurs de coordonnées différant de toute paire de valeurs de coordonnées voisines par une valeur minimale (k) ;

  
(e) la génération d'un réseau des valeurs de coordonnées restreintes générées de façon aléatoire ayant des paires suffisantes, portées sous la forme de points sur un graphique, pour produire la concentration en grains abrasifs souhaitée pour la zone plane bidimensionnelle choisie et la taille de grains abrasifs choisie; et
(f) le centrage d'un grain abrasif à chaque point du réseau.
L'invention concerne un deuxième procédé de fabrication d'outils abrasifs ayant une zone d'exclusion choisie autour de chaque grain  abrasif, comprenant les étapes suivantes : (a) le choix d'une zone bidimensionnelle plane ayant une taille et une forme définies;
(b) le choix d'une taille et d'une concentration de grains abrasifs souhaitées pour la surface plane;

   (c) le choix d'une série de paires de valeurs de coordonnées (Xi, yi) de sorte que les valeurs de coordonnées le long d'au moins un axe sont restreintes à une séquence numérique, dans laquelle chaque valeur diffère de la valeur suivante d'une quantité constante;
(d) le découplage de chaque paire de valeurs de coordonnées choisie (x[iota],y[iota]) pour produire un ensemble de valeurs choisies x et un ensemble de valeurs choisies y;
(e) le choix aléatoire parmi les ensembles de valeurs x et y d'une série de paires de valeurs de coordonnées aléatoires (x, y) , chaque paire ayant des valeurs de coordonnées différant des valeurs de coordonnées de toute paire de valeurs de coordonnées voisines d'une valeur minimale (k) ;

  
(f) la génération d'un réseau des paires de valeurs de coordonnées choisies de façon aléatoire ayant des paires suffisantes, portées sous la forme de points sur un graphique, pour produire la concentration en grains abrasifs souhaitée pour la zone plane bidimensionnelle choisie et la taille de grosses particules de grains abrasifs choisie;

   et
(g) le centrage d'un grain abrasif à chaque point du réseau.
L'invention concerne également un outil abrasif comprenant des grains abrasifs, un liant et un substrat, les grains abrasifs ayant un diamètre maximal choisi et une plage de tailles choisie et les grains abrasifs étant collés en un réseau monocouche au substrat par le liant, caractérisé en ce que :
(a) les grains abrasifs sont orientés dans le réseau selon un motif non uniforme ayant une zone d'exclusion autour de chaque grain abrasif, et 
 <EMI ID=11.1> 
 paires de sorte que chaque paire réassemblée de façon aléatoire de valeurs de coordonnées est séparée de la paire la plus proche de valeurs de coordonnées par une quantité minimale définie.

   La Fig. 5 est une illustration d'un graphique d'un réseau de grains abrasifs de l'invention rapporté avec les coordonnées polaires r, [theta] dans une zone plane de forme annulaire. Description des formes de réalisation préférées. Dans la fabrication des outils de l'invention, on commence par générer un tracé graphique bidimensionnel pour diriger la mise en place du centre de la dimension la plus longue de chaque grain abrasif en un point d'un réseau spatial aléatoire réglé constitué de points non contigus. La dimension du réseau et le nombre de points choisis pour le réseau sont dictés par la taille et la concentration en grains abrasifs souhaitée sur la surface bidimensionnelle plane d'une face de meulage ou de polissage de l'outil abrasif en cours de fabrication.

   Le tracé graphique peut être généré par un moyen quelconque connu pour générer un tracé bidimensionnel, incluant notamment, par exemple, des  calculs mathématiques manuels, des dessins CAD et des algorithmes informatiques (ou "macros"). Dans une forme de réalisation préférée, une macro opérant sur un programme logiciel Microsoft(R) Excel(R) est utilisée pour générer le tracé graphique.
Génération d'un graphique d'un réseau de grains abrasifs s 'évitant mutuellement Dans une forme de réalisation de l'invention, la macro suivante créée dans le logiciel Microsoft Excel (version 2000) est utilisée pour générer des points sur un quadrillage bidimensionnel, en formant le réseau de points pour placer des grains abrasifs individuels sur une surface d'outil qui est représentée sur la Fig. 3.

   Macro pour la génération de la Fig. 3.
(Dim = dimension; rnd = aléatoire) Dim x(10000) Dim y(10000) 

 <EMI ID=14.1> 
 des points sur un quadrillage bidimensionnel, formant le réseau de points pour placer des grains abrasifs individuels sur une surface d'outil qui est illustré sur la Fig. 4. Dans cette illustration, les valeurs de coordonnées ont été choisies dans une séquence numérique le long des deux axes x et y. Macro pour générer la Fig. 4.
(Dim = dimension; Q = comptage du nombre de points ou calculs; rand = aléatoire) 

 <EMI ID=16.1> 
 
 <EMI ID=17.1> 
 
 <EMI ID=18.1> 
 sur l'axe x à (3.4, 0.0) et sur l'axe y à (0.0, 8.6). On observe qu'il y a des régions où ces points sont regroupés et des régions dépourvues de points. Telle est la nature d'une distribution aléatoire.

   La Fig. 2 montre un réseau de points complètement ordonné de l'état de la technique, les points étant espacés à intervalles égaux le long à la fois de l'axe x et y pour générer un réseau quadrillé carré. Dans ce cas, bien que les points en forme de losange le long des axes x et y soient espacés uniformément, ils sont espacés d'une grande distance. Une amélioration importante peut être faite en décalant le réseau de particules légèrement le long de la direction diagonale par rapport aux axes x et y. Dans ce cas, chaque particule granulaire est décalée si bien que, dans le réseau carré, le point (x, y) devient à présent (x + 0, 1 y, y = 0, 1 x) . Cela améliore la "densité en points" le long des deux axes d'un facteur de lOx, les points étant à présent lOx plus proches les uns des autres.

   Cependant, le réseau est encore ordonné et créera de ce fait les vibrations périodiques qui sont indésirables lors du fonctionnement d'outils abrasifs.
La Fig. 3, qui illustre une forme de réalisation de l'invention et est générée avec la macro détaillée ci-dessus, montre une distribution de 100 points de coordonnées choisis au hasard sur un quadrillage 10 x 10 en appliquant cette restriction que deux points ne peuvent être plus proches que 0,5. Le nombre de points aléatoires que l'on peut placer sur un quadrillage 10 x 10 en fonction de la séparation minimale autorisée entre les points est indiqué dans le tableau I .
Tableau I
Nombre de points placés en fonction de la séparation minimale entre les points.

   Si 1000 essais successifs visant à placer un point échouent, les calculs sont arrêtés
Séparation minimale entre Nombre moyen de points les points (cinq essais)
0,5 257
0, 6 183,2
0,7 135,6
0,8 108,8
0,9 86,8
1,0 71,4
 <EMI ID=20.1> 

II est à noter que l'espace sur la Fig. 3 n'est pas plein et ne montre que 100 points, mais l'espace peut (en moyenne) supporter 157 autres points avec une séparation minimale entre les points de 0,5. Une fois que le diamètre le plus grand des grains abrasifs a été choisi, la concentration maximale en grains peut aisément être déterminée pour une zone plane donnée.
La Fig. 4 illustre une autre forme de réalisation de l'invention, montrant un réseau porté en graphique généré avec la macro détaillée plus haut.

   Le quadrillage de points de coordonnées cartésiennes représenté sur la Fig. 4 produit une densité de points uniforme le long des axes x et y. Les points sont choisis au hasard parmi deux ensembles de valeurs de points de coordonnées découplées (x) et (y) , dans lesquels les valeurs de l'axe x suivent une séquence numérotée régulière et les valeurs de l'axe y suivent une séquence numérotée régulière. Comme il a été créé à partir de paires de valeurs x, y découplées et rassemblées au hasard, ce réseau spatial représente un départ important à partir à la fois d'un réseau en treillis ordonné et d'un réseau aléatoire.

   Le graphique de la Fig. 4 comprend l'autre restriction d'un besoin de zone d'exclusion qui fait que deux points ne peuvent se trouver à une certaine distance l'un par rapport à l'autre, dans ce cas 0,7.
La distribution des points représentée sur la Fig. 4 est effectuée comme suit : a) on prépare une liste de x points et une liste de y points. Dans ce cas, toutes deux sont 0,0, 0,1/0,2, 0,3, ...9,9. b) Un nombre aléatoire est attribué à chaque valeur x et y. Les nombres aléatoires sont rangés dans l'ordre croissant conjointement avec leurs valeurs x ou y associées. Cette étape randomise de manière simple les points x et les points y. c) Le premier point (x, y) est recueilli et placé sur le quadrillage.

   Un deuxième point (x+-, yi) est choisi . f) Le point (Xi, yi) n'est ajouté au quadrillage que s'il se trouve à une distance plus éloignée qu'une certaine distance d'un quelconque point existant sur le quadrillage. g) Si le point (x[iota];[gamma][lambda]) ne répond pas au critère de distance, il est rejeté et le point (xl fy+-) essayé. Un quadrillage est considéré comme acceptable uniquement si tous les points ont pu être placés. La distance de l'étape dans x et y étant de
0,1, on constate qu'un quadrillage est accepté lors du premier essai si l'espacement minimal entre les points est de 0,4 ou moins. Si l'espacement minimal entre les points est de 0,5 ou 0,6, il faut un certain nombre d'essais pour placer tous les points.

   L'espacement maximal qui permet de mettre en place tous les points est de 0,7 et souvent plusieurs centaines d'essais sont nécessaires avant de mettre en place tous les points.
La Fig. 5 illustre une autre forme de réalisation de l'invention générée avec une macro similaire à la macro utilisée pour générer la Fig. 4; cependant, la distribution de points de la Fig. 5 est générée avec des coordonnées polaires r, [theta].

   Un anneau est choisi comme zone plane et des points sont placés sur le réseau de sorte que toute ligne radiale tracée à partir du point central (0, 0) intercepte une distribution de points uniforme.
Du fait que la dimension radiale dirige la mise en place de plus de points près du centre de l'anneau et de moins de points près du périmètre de l'anneau et que le périmètre comprend une zone plus grande que le centre, la densité de points par unité de surface n'est pas uniforme. Dans un outil fabriqué avec ce réseau, les grains abrasifs situés plus près du périmètre devront meuler une surface plus grande et s'useront plus rapidement. Pour éviter cet inconvénient et créer une distribution de grains abrasifs uniformément dense, un second réseau cartésien peut être généré et superposé au réseau de coordonnées polaires.

   Une macro et un réseau du type illustré sur la Fig. 3 peuvent être utilisés dans ce but. Avec la restriction de la zone d'exclusion, le réseau cartésien superposé évitera de placer des points dans la zone centrale peuplée de manière dense de l'anneau mais se remplira uniformément dans les zones ouvertes plus proches du périmètre.
Les distributions relatives de valeurs d'interception montrées sous la forme de losanges sur les différents graphiques présentés sur les figures peuvent être comparées pour prédire les performances des outils lorsque les outils abrasifs sont déplacés sur un trajet linéaire au cours du meulage. Un outil abrasif ayant de multiples grains situés sur une (ou plusieurs) valeur d'interception identique parcourra un trajet de couverture inégale (par exemple, l'outil de l'état de la technique de la Fig. 2) .

   Les intervalles lors de l'action d'abrasion seront dispersés avec des pistes de meulage qui sont devenues des tranchées profondes à la suite du passage de multiples grains par le même emplacement. Par suite, les points en forme de losange le long des axes des Fig. 1 à 4 suggèrent la manière dont les outils abrasifs fonctionneront lors de leur déplacement dans une direction linéaire en travers du plan d'une pièce. Les Fig. 1 et 2, illustrant des outils de l'état de la technique, ont des blocs et des intervalles parmi les valeurs d'interception en forme de losange. Les Fig. 3 et 4 illustrant l'invention ont relativement peu, le cas échéant, de blocs ou d'intervalles parmi les valeurs d'interception en forme de losange.

   Pour cette raison, les outils fabriqués avec les réseaux de grains abrasifs montrés sur les Fig. 3 à 5 peuvent meuler des surfaces pour obtenir un fini lisse, uniforme et relativement exempt de défauts.
La taille de la zone d'exclusion autour de chaque grain peut varier d'un grain à l'autre et n'a pas la même valeur (c'est-à-dire que la valeur minimale (k) définissant la distance entre le point central de grains adjacents peut être une constante ou une variable) . Pour créer une zone d'exclusion, la valeur minimale (k) doit dépasser le diamètre maximal de la plage de tailles souhaitée des grains abrasifs. Dans une forme de réalisation préférée, la valeur minimale (k) est d'au moins 1,5 fois le diamètre maximal des grains abrasifs.

   La valeur minimale (k) doit éviter tout contact de surface de grain à grain et fournit des canaux entre les grains ayant des tailles de grain suffisamment grandes pour permettre l'élimination de débris de meulage des grains et de la surface de l'outil. La dimension de la zone d'exclusion sera régie par la nature de l'opération de meulage avec des matériaux à travailler qui génèrent de grands copeaux nécessitant des outils ayant des canaux plus grands entre les grains abrasifs adjacents et des dimensions de zone d'exclusion plus importantes que les matériaux à travailler qui génèrent de fins copeaux.

   Fabrication d* un outi 1 abrasif en utilisant un graphique
 <EMI ID=25.1> 
d'un réseau de grains abrasifs s ' évitant mutuellement
Le réseau bidimensionnel de points aléatoires réglés peut être transféré à un substrat d'outil ou à un gabarit pour la mise en place de grains abrasifs par une variété de techniques et d'équipements.

   Ceux-ci comprennent, par exemple, des systèmes robotiques automatisés pour orienter et placer des objets, des transferts d'images graphiques (par exemple, un photocalque CAD) à un équipement de coupe au laser ou de gravure chimique de photorésist pour fabriquer des gabarits ou des filières, des équipements de laser ou de photorésist pour une application directe du réseau sur un substrat d'outil, un équipement automatisé distributeur de points adhésifs, un équipement de perforation mécanique et analogues.
Telle qu'elle est utilisée dans la demande, l'expression "substrat d'outil" se réfère à un support, une âme ou un rebord mécanique, sur lequel le réseau de grains abrasifs est collé. Un substrat d'outil peut être choisi parmi diverses préformes d'outils rigides et de divers supports flexibles.

   Les substrats qui sont des préformes d'outils rigides ont de préférence une forme géométrique ayant un axe de symétrie de rotation. La forme géométrique peut être simple ou complexe dans ce sens qu'elle peut comprendre une variété de formes géométriques assemblées le long de l'axe de rotation. Dans ces catégories d'outils abrasifs, comme formes géométriques préférées des préformes d'outils rigides, on peut citer un disque, un rebord, un anneau, un cylindre et un tronc de cône, conjointement avec des combinaisons de ces formes.

   Ces préformes d'outils rigides peuvent être construites en acier, en aluminium, en tungstène ou en d'autres matériaux, et en alliages métalliques et composites de ces matériaux avec, par exemple, des matériaux céramiques ou polymères, et d'autres matériaux ayant une stabilité dimensionnelle suffisante pour un usage dans la construction d'outils abrasifs .
Les substrats de support flexibles comprennent des films, des feuilles, des tissus, des feuilles non tissées, des nappes, des tamis, des feuilles perforées et des stratifiés et leurs combinaisons, conjointement avec tout autre type de supports connus dans la technique de fabrication d'outils abrasifs.

   Les supports flexibles peuvent avoir la forme de courroies, de disques, de feuilles, de tampons, de rouleaux, de rubans ou d'autres formes, comme celles utilisées, par exemple, pour les outils abrasifs revêtus (papier de verre) . Ces supports flexibles peuvent être construits à partir de plaques, de feuilles ou de stratifiés flexibles formés de papier, de polymères ou de métaux.
Des réseaux de grains abrasifs peuvent être collés au substrat d'outil par une variété de matériaux de liaison d'abrasifs, comme ceux connus dans la fabrication d'outils abrasifs liés ou revêtus.

   Comme matériaux de liaison d'abrasifs préférés, on peut citer les matériaux adhésifs, les matériaux de brasage, les matériaux de revêtement électrolytique, les matériaux électromagnétiques, les matériaux électrostatiques, les matériaux vitrifiés, les matériaux de liaison en poudres métalliques, les matériaux polymères et les matériaux résineux, et leurs combinaisons.
Dans une forme de réalisation préférée, le réseau de points non contigus peut être appliqué ou imprimé sur le substrat d'outil de sorte que les grains abrasifs sont liés directement sur le substrat. Un transfert direct du réseau sur le substrat peut être effectué en plaçant un réseau de gouttelettes adhésives ou de gouttelettes de pâte de brasage métallique sur le substrat et en centrant ensuite un grain abrasif sur chaque gouttelette.

   Dans une autre technique, un bras robotisé peut être utilisé pour recueillir un réseau de grains abrasifs, un seul grain étant maintenu à chaque point du réseau, et le bras robotisé peut ensuite placer le réseau de grains sur une surface d'outil qui a été prérevêtue d'une couche de surface de pâte adhésive ou de brasure métallique. La pâte adhésive ou de brasure métallique se fixe temporairement à l'emplacement des grains abrasifs jusqu'à ce que l'assemblage soit en outre traité pour fixer en permanence le centre de chaque grain abrasif à chaque point du réseau.
Parmi les adhésifs appropriés à cet effet, on peut citer, par exemple, les compositions d' époxydes, de polyuréthanes, de polyimides et d' acrylates ainsi que leurs variantes et leurs combinaisons.

   Les adhésifs préférés ont des propriétés non newtoniennes (dilution par cisaillement) pour permettre un écoulement suffisant au cours de la mise en place de gouttelettes ou de revêtements, mais empêcher un écoulement afin de maintenir une certaine précision de l'emplacement du réseau de grains abrasifs. Les caractéristiques de séchage des adhésifs peuvent être choisies pour s'adapter à la durée des étapes de fabrication restantes.

   Les adhésifs durcissant rapidement (par exemple, avec un durcissement au rayonnement UV) sont préférés pour la plupart des opérations de fabrication.
Dans une forme de réalisation préférée, l'équipement Microdrop(R) disponible auprès de Microdorp GmbH, Norderstedt, RFA, peut être utilisé pour déposer un réseau de gouttelettes adhésives à la surface du substrat d'outil.
La surface du substrat d'outil peut être indentée ou rayée pour aider à la mise en place directe des grains abrasifs sur les points du réseau.
Dans une mise en place autre que directe du réseau sur le substrat d'outil, le réseau peut être transféré ou imprimé sur un gabarit et des grains abrasifs collés au réseau de points sur le gabarit. Les grains peuvent être collés au gabarit par un moyen permanent ou temporaire.

   Le gabarit fonctionne comme support pour les grains orientés sur le réseau ou comme moyen pour l'orientation permanente des grains dans l'assemblage final de l'outil abrasif.
Dans un procédé préféré, le gabarit est gravé par un réseau d' indentations ou de perforations correspondant au réseau souhaité et les grains abrasifs sont temporairement fixés au gabarit au moyen d'un adhésif temporaire ou par application d'un vide ou par une force électromagnétique ou encore par une force électrostatique ou par d'autres moyens ou par une combinaison ou une série de moyens. Le réseau de grains abrasifs peut être délogé du gabarit sur la surface du substrat d'outil et le gabarit ensuite retiré tout en s 'assurant que les grains restent centrés aux points choisis du réseau afin que le motif de grains souhaité soit créé sur le substrat.

   Dans une deuxième forme de réalisation, un réseau souhaité de points de positionnement d'adhésif (par exemple, un adhésif soluble dans l'eau) peut être créé sur un gabarit (au moyen d'un masque ou par un réseau de microgouttes) et, ensuite, un grain abrasif peut être centré sur chaque point de l'adhésif de positionnement. Le gabarit est ensuite placé sur un substrat d'outil revêtu d'un matériau liant (par exemple, un adhésif insoluble dans l'eau) et le grain est dégagé du gabarit.

   Dans le cas d'un gabarit fabriqué en matériau organique, l'assemblage peut être traité thermiquement (par exemple, à 700 à 950[deg.]C) pour braser ou fritter le liant métallique utilisé pour coller les grains au substrat, si bien que le gabarit et l'adhésif de positionnement sont éliminés par dégradation thermique.
Dans une autre forme de réalisation préférée, le réseau de grains collé au gabarit peut être pressé contre le gabarit pour aligner de façon uniforme le réseau de grains selon la hauteur, puis le réseau peut être lié au substrat d'outil de sorte que les pointes des grains liés soient à une hauteur sensiblement uniforme du substrat d'outil.

   Des techniques convenant à la réalisation de ce procédé sont connues dans la technique et décrites, par exemple, dans les brevets US-A-6 159 087, A-6 159 286 et 6 368 198 Bl, dont les contenus sont incorporés par référence. Dans une autre forme de réalisation, les grains abrasifs sont fixés en permanence au gabarit et l'assemblage grains/gabarit est monté sur le substrat d'outil avec une liaison adhésive, une liaison de brasage, une liaison de revêtement électrolytique ou par d'autres moyens.

   Des techniques appropriées pour effectuer ce procédé sont connues dans la technique et divulguées, par exemple, dans les documents US-A-4 925 457, A-5 131 924, A-5 817 204, A-5 980 678, A-6 159 286, 6 286 498 Bl et 6 368 198 Bl, dont les contenus sont incorporés à la demande par référence.
D'autres techniques appropriées pour assembler des outils abrasifs fabriqués avec les réseaux de grains abrasifs s 'évitant mutuellement de l'invention sont divulguées dans les documents US-A-5 380 390 et A5 620 489, dont les contenus sont incorporés à la demande par référence.
Les techniques décrites ci-dessus pour fabriquer des outils abrasifs comprenant des grains abrasifs non contigus aménagés en réseaux spatiaux aléatoires réglés peuvent être employées dans la fabrication de nombreuses catégories d'outils abrasifs.

   Parmi ces outils, on trouve les outils de dressage ou de conditionnement pour tampons CMP, les outils pour remeulage de composants électroniques, les outils de meulage et de polissage pour procédés ophtalmiques, tels que la finition de surfaces et de bords de lentilles, les outils de dressage rotatifs et les outils de dressage à lame pour remettre en état la face de travail des meules, des outils de broyage abrasifs, des outils superabrasifs à géométrie complexe (par exemple, des meules à grains CBN revêtues par électrodéposition pour un meulage par avancement/fluage à grande vitesse) , des outils de meulage pour un meulage grossier de matériaux "à copeaux courts", tels que Si3N4, ayant tendance à générer de fines particules résiduaires aisément densifiées qui obturent les outils de meulage,

   et les outils de meulage utilisés pour finir des matériaux "à copeaux longs", tels que le titane, des alliages Inconel, l'acier à haute résistance à la traction, le laiton et le cuivre, ayant tendance à former des copeaux gommeux qui maculent la face de l'outil de meulage.
Ces outils peuvent être fabriqués avec tout grain abrasif connu dans la technique, notamment, par exemple, le diamant, le nitrure de bore cubique (CBN) , le sous-oxyde de bore, divers grains d'alumine, tels que les grains d'alumine fusionnée, d'alumine frittée, d'alumine sol-gel frittée ensemencée ou non, avec ou sans modificateurs ajoutés, les grains d'aluminezirconium, les grains d'oxynitrure d'alumine, le carbure de silicium, le carbure de tungstène et leurs variantes et combinaisons.
Telle qu'elle est utilisée dans la demande, l'expression "grain(s) abrasif (s)

  " désigne de simples grains abrasifs, des points de coupe et des composites comprenant une pluralité de grains abrasifs et leurs combinaisons. Tout liant utilisé pour fabriquer des outils abrasifs peut être employé pour lier le réseau de grains abrasifs au substrat ou au gabarit de l'outil. Par exemple, des liants métalliques appropriés comprennent le bronze, le nickel, le tungstène, le cobalt, le fer, le cuivre, l'argent et leurs alliages et combinaisons. Les liants métalliques peuvent se présenter sous la forme d'une brasure, d'une couche appliquée par électrodéposition, d'un compact ou d'une matrice de poudre de métal frittée, d'une soudure tendre ou de leurs combinaisons, conjointement avec des additifs éventuels, tels qu'un élément d'infiltration secondaire, des particules de charge dures et d'autres additifs pour améliorer la fabrication ou les performances.

   Comme liants résineux ou liants organiques appropriés, on peut citer les époxydes, le phénol, les polyimides et d'autres matériaux et combinaisons de matériaux utilisés dans la technique de grains abrasifs liés et revêtus pour fabriquer des outils abrasifs. Des matériaux liants vitrifiés, tels que des mélanges de précurseurs de verre, des frittes de verre pulvérulentes, des poudres céramiques et leurs combinaisons, peuvent être utilisés conjointement avec un matériau liant adhésif.

   Ce mélange peut être appliqué sous la forme d'un revêtement sur un substrat d'outil ou imprimé sous la forme d'une matrice de gouttelettes sur le substrat, par exemple de la manière décrite dans le document JP 99201524 dont le contenu est incorporé à la demande par référence.
EXEMPLE 1.-
Un outil de conditionnement à tampon CMP avec une mise en place de grains abrasifs s 'évitant mutuellement est fabriqué en revêtant d'abord un substrat en acier en forme de disque (plaque arrondie de 4 pouces de diamètre; 0,3 pouces d'épaisseur) avec une pâte de brasage.

   La pâte de brasage contient une poudre d'alliage métallique comme charge de brasage
(LM Nicrobraz(R), obtenue auprès de la Wall Colmonoy
Corporation) et un liant organique fugitif à base d'eau
(liant Vitta Braze-Gel obtenu auprès de Vitta Corporation) constitué de 85% en poids de liant et de
15% en poids de tripropylèneglycol . La pâte de brasage contient 30% en volume de liant et 70% en volume de poudre métallique. La pâte de brasage est appliquée sur le disque sur une épaisseur uniforme de 0,008 pouce au moyen d'une racle.
Un grain abrasif de diamant (diamant MBG 660 de 100/200 esh, taille FEPA D151, obtenu auprès de GE Corporation, Worthington, Ohio) est tamisé jusqu'à un diamètre moyen de 151/139 micromètres.

   Un vide est appliqué à un bras collecteur muni d'un gabarit d'acier en forme de disque de 4 pouces portant le motif en réseau de grains abrasif s 'évitant mutuellement illustré sur la Fig. 4. Le motif est présent sous la forme d'un réseau de perforations calibrées 40 à 50% plus petites que le diamètre moyen du grain abrasif. Le gabarit monté sur le bras collecteur est positionné sur les grains de diamant, un vide est appliqué pour coller un grain de diamant sur chaque perforation, les grains en excès sont enlevés à la brosse de la surface du gabarit, en ne laissant qu'un diamant dans chaque perforation, et le gabarit portant les diamants est positionné sur le substrat d'outil revêtu de pâte de brasage.

   Le vide est éliminé une fois que chaque diamant a été mis en contact avec la surface de la pâte de brasage, tandis que la pâte est encore humide, en transférant de la sorte le réseau de diamants sur la pâte de brasage. La pâte lie temporairement le réseau de diamants en fixant les grains en place pour un autre traitement. L'outil assemblé est ensuite séché à température ambiante et brasé dans une étuve à vide pendant 30 minutes à une température d'environ 980 à 1060[deg.]C pour lier en permanence le réseau de diamants au substrat.

   EXEMPLE 2.-
Une meule de diamant (meule du type 1A1; diamètre de 100 mm, épaisseur de 20 mm avec un orifice de 25 mm) pour des opérations de meulage ophtalmique grossier ayant une distribution pseudo-aléatoire d'une couche unique de grains abrasifs de diamant selon le motif du réseau de grains abrasifs s 'évitant mutuellement illustré sur la Fig. 3 est fabriquée de la manière suivante. Un de deux procédés est utilisé pour le transfert du réseau sur le substrat d'outil (préforme) .

   Procédé A.
En utilisant l'empreinte du réseau de grains abrasifs de la Fig. 3, des trous ayant un diamètre jusqu'à 1,5 fois plus grand que le diamètre moyen des grains sont ménagés dans un ruban de masquage d'adhésif (soluble dans l'eau) par la technologie des photorésists et, ensuite, le ruban est fixé à la surface de travail d'une préforme d'outil en acier inoxydable en forme de disque, qui a été revêtue d'un adhésif (insoluble dans l'eau) de sorte que l'adhésif insoluble dans l'eau soit exposé à travers les trous du masque. Des grains abrasifs de diamant (FEPA D251; taille des abrasifs de 60/70 US mesh; diamètre moyen de 250 micromètres; diamant obtenu auprès de GE Corporation, Worthington, Ohio) sont positionnés dans les trous du ruban de masquage et collés à l'aide du revêtement adhésif insoluble dans l'eau exposé sur la préforme.

   Le ruban de masquage est ensuite retiré par lavage de la préforme. L'âme est montée sur un arbre en acier inoxydable et mis en contact électriquement. Après dégraissage cathodique, l'assemblage est immergé dans un bain de revêtement électrolytique (un électrolyte de Watt contenant du sulfate de nickel) . Une couche métallique est déposée par voie électrolytique sur une épaisseur moyenne de 10 à 15% du diamètre des grains abrasifs fixés. L'assemblage est ensuite retiré du réservoir et, dans une seconde étape de revêtement électrolytique, un dépôt de nickel d'une épaisseur globale de 50 à 60% de la taille moyenne des grains est appliqué. L'assemblage est rincé et l'outil revêtu par voie électrolytique avec une seule couche de distribution pseudo-aléatoire de grains abrasifs est retiré de l'arbre en acier inoxydable.

   Procédé B.
Les valeurs de l'ensemble de coordonnées illustrées sur la Fig. 3 sont transférées directement sur une préforme d'outil en forme de disque sous, la forme d'un réseau de microgouttes adhésives. La préforme d'outil est placée sur une table de positionnement avec un axe de rotation (équipement Microdrop obtenu auprès de Microdrop GmbH, Norderstedt, RFA) qui est conçue pour placer de manière précise les gouttelettes adhésives
(une composition d'acrylate modifiée durcissant aux UV) par un système de microdosage, tel que celui décrit dans le document EP 1 208 945 Al. Chaque goutte adhésive a un diamètre plus petit que le diamètre moyen (250 micromètres) du grain abrasif de diamant.

   Après avoir placé le centre d'un grain de diamant sur chaque goutte d'adhésif et permis à l'adhésif de durcir et de fixer le réseau de grains à la préforme, la préforme d'outil est montée sur un arbre en acier inoxydable et mise en contact électrique. Après dégraissage cathodique, l'assemblage est immergé dans un bain de revêtement électrolytique (un électrolyte de Watt contenant du sulfate de nickel) et une couche de métal est déposée sur une épaisseur moyenne de 60% celle du diamètre des grains abrasifs fixés. L'assemblage d'outil est ensuite retiré du réservoir, rincé et un outil revêtu électrolytiquement avec une seule couche de grains abrasifs positionnée dans le réseau montré sur la Fig. 3 est retiré de l'arbre en acier inoxydable.

Claims (51)

REVENDICATIONS

1.- Procédé de fabrication d'outils abrasifs ayant une zone d'exclusion choisie autour de chaque grain abrasif, comprenant les étapes suivantes :

(a) on choisit une zone plane bidimensionnelle ayant une taille et une forme définies;

(b) on choisit une taille et une concentration souhaitées d'abrasifs de grains abrasifs pour la zone plane;

(c) on génère de façon aléatoire une série de valeurs de coordonnées bidimensionnelles;

(d) on restreint chaque paire de valeurs de coordonnées générées de façon aléatoire à des valeurs de coordonnées différant de toute paire de valeurs de coordonnées voisine d'une valeur minimale (k) ;

(e) on génère un réseau de valeurs de coordonnées restreintes générées de façon aléatoire, ayant suffisamment de paires portées sous la forme de points sur un graphique pour donner la concentration en grains abrasifs souhaitée pour la zone plane bidimensionnelle et la taille d'abrasifs de grains abrasifs choisie; et

(f) on centre un grain abrasif en chaque point du réseau.

2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le réseau est défini par un ensemble de coordonnées cartésiennes (x, y) .

3.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le réseau est défini par un ensemble de coordonnées polaires (r, [theta]) .

4.- Procédé selon la revendication 3, dans lequel le réseau est défini en outre par un ensemble de coordonnées cartésiennes (x, y) .

5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la valeur minimale (k) dépasse le diamètre maximal du grain abrasif.

6.- Procédé selon la revendication 5, dans lequel la valeur minimale (k) est au moins 1,5 fois le diamètre maximal du grain abrasif.

7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre l'étape de liaison du réseau de grains abrasifs avec un matériau de liaison d'abrasif pour fixer un grain abrasif en chaque point du réseau.

8.- Procédé selon la revendication 7, comprenant en outre l'étape de conversion du réseau de grains abrasifs d'une structure bidimensionnelle à une structure tridimensionnelle en enroulant le réseau de grains abrasifs en rouleau concentrique.

9.- Procédé selon la revendication 7 ou 8, comprenant en outre l'étape de liaison du réseau de grains- abrasifs à un substrat pour former un outil abrasif.

10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant les étapes suivantes : a) on imprime le réseau des valeurs de coordonnées restreintes générées de façon aléatoire, portées sous la forme de points sur un graphique, sur un substrat d'outil; et b) on fixe un grain abrasif en chaque point du réseau sur le substrat d'outil avec un matériau de liaison d'abrasif.

11.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant les étapes suivantes : a) on imprime le réseau des valeurs de coordonnées restreintes générées de façon aléatoire, portées sous la forme de points sur un graphique, sur un substrat d'outil; b) on fixe un grain abrasif en chaque point du réseau sur le gabarit pour former un réseau de grains abrasifs; c) on transfère le réseau de grains abrasifs sur un substrat d'outil; et d) on colle le réseau de grains abrasifs au substrat d'outil avec un matériau de liaison d'abrasif.

12.- Procédé selon la revendication 11, comprenant en outre l'étape de retrait du gabarit du substrat d'outil.

13.- Procédé selon la revendication 11, comprenant en outre l'étape de liaison du gabarit portant le réseau de grains abrasifs sur le substrat d'outil pour former l'outil abrasif.

14.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat est choisi dans le groupe constitué d'une préforme d'outil rigide et d'un support flexible et de leurs combinaisons .

15.- Procédé selon la revendication 14, dans lequel la préforme d'outil rigide a une forme géométrique ayant un axe de symétrie de rotation.

16.- Procédé selon la revendication 15, dans lequel la forme géométrique de la préforme d'outil rigide est choisie dans le groupe constitué des formes de disque, de rebord, d'anneau, de cylindre et de tronc de cône et leurs combinaisons.

17.- Procédé selon la revendication 14, dans lequel le support flexible est choisi dans le groupe constitué de films, de feuils, de tissus, de feuilles non tissées, de nappes, de tamis, de feuilles perforées, de stratifiés et de leurs combinaisons.

18.- Procédé selon la revendication 17, dans lequel le support flexible est converti sous une forme choisie dans le groupe constitué de courroies, de disques, de feuilles, de tampons, de rouleaux et de rubans.

19.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le grain abrasif est choisi dans le groupe constitué de grains abrasifs seuls, de pointes de coupe et de composites comprenant une pluralité de grains abrasifs et de leurs combinaisons .

20.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le matériau de liaison d'abrasif est choisi dans le groupe constitué de matériaux adhésifs, de matériaux de brasage, de matériaux de revêtement électrolytique, de matériaux électromagnétiques, de matériaux électrostatiques, de matériaux vitrifiés, de matériaux liants de poudre métallique, de matériaux polymères et de matériaux de résine et leurs combinaisons.

21.- Procédé de fabrication d'outils abrasifs ayant une zone d'exclusion choisie autour de chaque grain abrasif, comprenant les étapes suivantes :

(a) on choisit une zone plane bidimensionnelle ayant une taille et une forme définies;

(b) on choisit une taille et une concentration de grains abrasifs souhaitées pour la zone plane;

(c) on choisit une série de paires de valeurs de coordonnées (xi, yi) de sorte que les valeurs de coordonnées le long d'au moins un axe soient restreintes à une séquence numérique, dans laquelle chaque valeur diffère de la valeur suivante d'une quantité constante;

(d) on découple chaque paire de valeurs de coordonnées choisie (x[iota],y[iota]) pour produire un ensemble de valeurs x choisies et un ensemble de valeurs y choisies;

(e) on choisit de façon aléatoire parmi les ensembles de valeurs x et y une série de paires de valeurs de coordonnées (x, y) , chaque paire ayant des valeurs de coordonnées différentes des valeurs de coordonnées de toute paire de valeurs de coordonnées voisine d'une valeur minimale (k) ;

(f) on génère un réseau des paires de valeurs de coordonnées choisies de façon aléatoire ayant des paires suffisantes, portées sous la forme de points sur un graphique, pour donner la concentration en grains abrasifs souhaitée pour la zone plane bidimensionnelle choisie et la taille de grains abrasifs choisie; et

(g) on centre un grain abrasif en chaque point du réseau.

22.- Procédé selon la revendication 21, dans lequel le réseau est défini par un ensemble de coordonnées cartésiennes (x, y) .

23.- Procédé selon la revendication 21, dans lequel le réseau est défini par un ensemble de coordonnées polaires (r, [theta]) .

24.- Procédé selon la revendication 23, dans lequel le réseau est en outre défini par un ensemble de coordonnées cartésiennes (x, y) .

25.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 21 à 24, dans lequel la valeur minimale (k) dépasse le diamètre maximal du grain abrasif.

26.- Procédé selon la revendication 25, dans lequel la valeur (k) est au moins 1,5 fois le diamètre maximal du grain abrasif.

27.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 21 à 26, comprenant en outre l'étape de liaison du réseau de grains abrasifs avec un matériau de liaison d'abrasif pour fixer un grain abrasif en chaque point du réseau.

28.- Procédé selon la revendication 27, comprenant en outre l'étape de conversion du réseau de grains abrasifs d'une structure bidimensionnelle à une structure tridimensionnelle en enroulant le réseau de grains abrasifs en rouleau concentrique.

29.- Procédé selon la revendication 27 ou 28, comprenant en outre l'étape de liaison du réseau de grains abrasifs à un substrat pour former un outil abrasif.

30.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 21 à 26, comprenant les étapes suivantes : a) on imprime le réseau des valeurs de coordonnées restreintes générées de façon aléatoire, portées sous la forme de points sur un graphique, sur un substrat d'outil; et b) on fixe un grain abrasif en chaque point du réseau sur le substrat d'outil avec un matériau de liaison d'abrasif.

31.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 21 à 26, comprenant les étapes suivantes : a) on imprime le réseau des valeurs de coordonnées restreintes générées de façon aléatoire, portées sous la forme de points sur un graphique, sur un gabarit; b) on fixe un grain abrasif en chaque point du réseau sur le gabarit pour former un réseau de grains abrasifs; c) on transfère le réseau de grains abrasifs sur un substrat d'outil; et d) on colle le réseau de grains abrasifs au substrat d'outil avec un matériau de liaison d'abrasif.

32.- Procédé selon la revendication 31, comprenant en outre l'étape de retrait du gabarit du substrat d'outil.

33.- Procédé selon la revendication 31, comprenant en outre l'étape de liaison du gabarit portant le réseau de grains abrasifs sur le substrat d'outil pour former l'outil abrasif.

34.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 21 à 33, dans lequel le substrat est choisi dans le groupe constitué d'une préforme d'outil rigide et d'un support flexible et de leurs combinaisons .

35.- Procédé selon la revendication 34, dans lequel la préforme d'outil rigide a une forme géométrique ayant un axe de symétrie de rotation.

36.- Procédé selon la revendication 35, dans lequel la forme géométrique de la préforme d'outil rigide est choisie dans le groupe constitué de formes de disque, de rebord, d'anneau, de cylindre et de tronc de cône et de leurs combinaisons.

37.- Procédé selon la revendication 34, dans lequel le support flexible est choisi dans le groupe constitué de films, de feuils, de tissus, de feuilles non tissées, de nappes, de tamis, de feuilles perforées, de stratifiés et de leurs combinaisons.

38.- Procédé selon la revendication 37, dans lequel le support flexible est converti sous une forme choisie dans le groupe constitué de courroies, de disques, de feuilles, de tampons, de rouleaux et de rubans .

39.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 21 à 38, dans lequel le grain abrasif est choisi dans le groupe constitué de grains abrasifs seuls, de pointes de coupe et de composites comprenant une pluralité de grains abrasifs et de leurs combinaisons .

40.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 21 à 39, dans lequel le matériau de liaison d'abrasif est choisi dans le groupe constitué de matériaux adhésifs, de matériaux d'abrasion, de matériaux de revêtement électrolytique, de matériaux électromagnétiques, de matériaux électrostatiques, de matériaux vitrifiés, de matériaux de liaison de poudre métallique, de matériaux polymères et de matériaux de résine et de leurs combinaisons.

41.- Outil abrasif comprenant des grains abrasifs, un liant et un substrat, les grains abrasifs ayant un diamètre maximal choisi et une plage de tailles choisie et les grains abrasifs étant collés en un réseau monocouche au substrat par le liant, caractérisé en ce que :

(a) les grains abrasifs sont orientés dans le réseau selon un motif non uniforme ayant une zone d'exclusion autour de chaque grain abrasif; et (b) chaque zone d'exclusion a un diamètre minimal qui dépasse le diamètre maximal de la taille souhaitée des grains abrasifs.

42.- Outil abrasif selon la revendication 41, dans lequel chaque grain abrasif est placé en un point sur le réseau qui a été défini par restriction d'une série de points choisis de façon aléatoire sur un plan bidimensionnel de sorte que chaque point soit séparé de chaque autre point d'une valeur minimale (k) qui est d'au moins 1,5 fois le diamètre maximal des grains abrasifs.

43.- Outil abrasif selon la revendication 41, dans lequel chaque grain abrasif est placé en un point sur le réseau qui a été défini par les étapes suivantes : (a) on restreint une série de paires de valeurs de coordonnées (xi, yi) de sorte que les valeurs de coordonnées le long au moins d'un axe soient restreintes à une séquence numérique, dans laquelle chaque valeur diffère de la valeur suivante d'une quantité constante;

(b) on découple chaque paire de valeurs de coordonnées (xi, yi) pour produire un ensemble de valeurs x choisies et un ensemble de valeurs y choisies;

(c) on choisit de manière aléatoire parmi les ensembles de valeurs x et y, une série de paires de valeurs de coordonnées aléatoires (x, y) , chaque paire ayant des valeurs de coordonnées différant des valeurs de coordonnées de toute paire de valeurs de coordonnées voisines d'une valeur minimale (k) ; et (d) on génère un réseau de paires de valeurs de coordonnées choisies ayant suffisamment de paires, portées sous la forme de points sur un graphique, pour donner la zone- d'exclusion autour de chaque grain abrasif.

44.- Outil abrasif selon l'une quelconque des revendications 41 à 43, dans lequel le substrat est choisi dans le groupe constitué d'une préforme d'outil rigide et d'un support flexible et de leurs combinaisons .

45.- Outil abrasif selon la revendication 44, dans lequel la préforme d'outil rigide a une forme géométrique ayant un axe de symétrie de rotation.

46.- Outil abrasif selon la revendication 45, dans lequel la forme géométrique de la préforme d'outil rigide est choisie dans le groupe constitué des formes de disque, de rebord, d'anneau, de cylindre et de tronc de cône et de leurs combinaisons.

47.- Outil abrasif selon la revendication 44, dans lequel le support flexible est choisi dans le groupe constitué de films, de feuils, de tissus, de feuilles non tissées, de nappes, de tamis, de feuilles perforées, de stratifiés et de leurs combinaisons.

48- Outil abrasif selon la revendication 47, dans lequel le support flexible est converti sous une forme choisie dans le groupe constitué de courroies, de disques, de feuilles, de tampons, de rouleaux et de rubans .

49.- Outil abrasif selon l'une quelconque des revendications 41 à 48, dans lequel le liant est choisi dans le groupe constitué de matériaux adhésifs, de matériaux de brasage, de matériaux de revêtement électrolytique, de matériaux électromagnétiques, de matériaux électrostatiques, de matériaux vitrifiés, de matériaux de liaison de poudre métallique, de matériaux polymères et de matériaux de résine et de leurs combinaisons .

50.- Outil abrasif selon l'une quelconque des revendications 41 à 49, dans lequel le grain abrasif est choisi dans le groupe constitué de grains abrasifs seuls, de pointes de coupe et de composites comprenant une pluralité de grains abrasifs et de leurs combinaisons .

51.- Outil abrasif selon l'une quelconque des revendications 41 à 50, dans lequel le réseau de grains abrasifs est une structure tridimensionnelle formée en enroulant la structure bidimensionnelle du réseau de grains abrasifs en rouleau concentrique.