CN1255496C - 树脂粘合研磨工具 - Google Patents

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Abstract

包含如酚树脂等热硬化性树脂的树脂结合相，及分散于该树脂结合相中的金刚石(或CBN等)超磨粒，组成树脂粘合研磨工具的磨粒层。耐磨填充料分散在树脂结合相中，其包含例如SiC作为硬质填充料，以及中空玻璃、以及有金属被覆层的无定形炭。无定形炭制成球状，其表面设有像高热导率金属例如Cu组成的金属被覆层。

Description

树脂粘合研磨工具
技术领域
本发明涉及树脂粘合研磨工具，该工具特别用于，例如硬脆性材料的镜面磨削等。
背景技术
特此将日本申请号H11-230909，H11-246748及2000-038653的公布内容，加入到本申请中以供参考。
树脂粘合研磨工具用以下方法制成。热硬化树脂，如环氧树脂、酚醛树脂的原料粉末，与金刚石、CBN(立方氮化硼，Cubic BoronNitride，下称CBN)等超磨粒混合，单独地或如有需要与基座金属一起铸造，然后作为挤压成形或烧结成形的结果，形成组成树脂粘合研磨工具的磨粒层。
当对比较硬的被磨削材料进行磨削时，由于在树脂粘合研磨工具中夹持超磨粒的树脂结合相(resin binder phase)比较软和脆，在超磨粒尖端磨损而使锋利度下降之前，夹持超磨粒的树脂结合相会破碎或磨损，超磨粒脱落。因此，虽然树脂粘合研磨工具有磨损加剧的缺陷，但磨削面的堵塞以及因超磨粒的锋利度因磨损而下降的情况难以发生；且与金属粘合工具等相比，能更有效地进行磨削；另外，由于树脂结合相所夹持的超磨粒中有弹性效果，被磨削材料损坏小且已加工面良好。因此，例如在半导体晶片之类被磨削材料的镜面磨削中，要求表面粗糙度小，树脂粘合研磨工具用于这类磨削中是有优势的。
顺便一提，在传统的树脂粘合研磨工具中，为了控制由磨削抵抗产生的摩擦热，有树脂粘合研磨工具的树脂结合相中分散着作为填充料的固体润滑剂，例如hBN(六方氮化硼，hexagonal Boron Nitride，下称hBN)，石墨。
例如，图9所示的树脂粘合研磨工具1中，金刚石超硬磨料4分散在酚醛树脂组成的树脂结合相3中作为磨粒层2；还加入并分散有固体润滑剂5，如CaF2(氟化钙)。在用该树脂粘合研磨工具1磨削时，树脂结合相3中的固体润滑剂5，在与树脂结合相3或超磨粒4一起逐个脱落时起到润滑剂的作用，使超磨粒4顺利地进行磨削，同时还可以抑制磨粒层2和被磨削材料的摩擦热。
虽然可以加入固体润滑剂，作为填充料分散在上述结构的树脂粘合研磨工具中，以减小切削抵抗，但由于树脂结合相自身容易脆化，且增强磨粒层耐磨性的效果不充分，会发生研磨工具寿命变短的问题。
发明内容
本发明的目的是，提供能增强耐磨性并减小磨削抵抗的树脂粘合研磨工具。
为达成解决上述课题的目的，本发明的树脂粘合研磨工具，其中，超磨粒和无定形碳分散于树脂结合相中，其特征在于：所述无定形碳具有不定形状，其粒径为20μm或更小，其硬度为肖氏硬度Hs＝100～120，其中无定形碳包含除超磨粒外的树脂结合相体积比中的5-60％体积百分比，所述不定形状无定形碳由球状无定形碳粉碎而成Cu、Ag、Ni、Co或此类金属的合金中的任一种，覆盖在无定形碳的表面，除超磨粒外的树脂结合相中包含5-40％体积百分比的气孔。
在上述结构的树脂粘合研磨工具中，无定形碳(以下同玻璃化碳黑)的特性为：弯曲强度约为16kg/mm2，其值为石墨(结晶碳)约5倍大；压缩强度约为120kg/mm2，其值比石墨约20倍大；弹性模量约为石墨的3倍；肖氏硬度Hs约为110，其值约为石墨的3倍。在此，树脂粘合研磨工具的结合相，由例如酚醛树脂制成，酚醛树脂的弹性模量约为7×102kg/mm2，将无定形碳加入并分散在树脂粘合研磨工具的树脂结合相中，可以提高树脂粘合研磨工具的磨粒层的弹性模量比率。
由此，磨粒层的压缩刚性增加，由磨削加工时的磨削抵抗，磨粒层可以发生压缩变形；即使是从磨粒层表面凸出，且作为树脂粘合研磨工具的刀刃的超硬磨料承受磨削抵抗的情况下，可以防止超磨粒被埋入到树脂结合相中，夹持超磨粒的磨粒层的机械强度也能提高。再者，分散于树脂结合相中的无定形碳作为润滑剂，可以减小和被磨削材料之间的磨削抵抗，可以控制磨削热的产生，另外，例如可以更有效地控制树脂粘合研磨工具的变形或者该工具的不均匀磨损，因为与如石墨之类的固体润滑剂相比，无定形碳的硬度、压缩强度及弯曲强度较大。
再者，在本发明的树脂粘合研磨工具中，上述无定形碳为球状。上述树脂粘合研磨工具，能够用球状的无定形碳来增加树脂结合相的压缩强度，能够缓和磨削时作用到磨粒层上的压力。
另外，由于磨削层表面上露出的球状无定形碳与被磨削材料表面为点接触，所以即使发生与被磨削材料的摩擦，摩擦抵抗也很小且摩擦热的产生被抑制到很小。另外，如果将球状无定形碳夹持在磨粒层表面的树脂结合相磨损，且球状无定形碳整个体积的大约一半从磨粒层的表面凸出，该无定形碳将会从磨粒层的表面脱落，曾经夹持无定形碳的位置将形成容屑槽。将此与例如外表上凹凸不平的不定形状无定形碳比较，因为无定形碳为球形，树脂结合相的夹持力下降且促进了从树脂结合相中的脱落。由于磨削时导入了研磨液或研磨废屑进入到所形成的容屑槽中，因而切屑排出性能增加。
另一方面，由于无定形碳为球状，同不定形状类型相比有更高的压缩强度，可以控制磨削负荷及因磨削产生的变形；或者可以有效地防止存在于外表面的超磨粒埋入到树脂结合相中。再者，在制成磨粒层之时，可以增加原料的流动性和成形性。
在本发明的树脂粘合研磨工具中，上述无定形碳为不定形状。在上述树脂粘合研磨工具中，特别是在微小的无定形碳分散于树脂结合相中的情况下，球状无定形碳有过于容易从树脂结合相中脱落的情况，可以使用不定形状无定形碳来增加夹持力。
在本发明的树脂粘合研磨工具中，上述不定形状的无定形碳，由粉碎球状无定形碳而获得。在上述树脂粘合研磨工具中，作为分散配置在树脂结合相中的润滑剂，虽然微小的球状的无定形碳有例如制造困难和易从树脂结合相中脱落的问题，通过粉碎表1和图10所示的，平均粒径约为20～30μm的球状无定形碳，可以很容易得到有图7中所示粒度分布图的不定形状无定形碳，从而增大树脂结合相的夹持力，并增强树脂粘合研磨工具的耐磨性。球状的无定形碳最为致密，致密微小的不定形状无定形碳可以通过粉碎球状无定形碳来获得。
在本发明的树脂粘合研磨工具中，上述不定形状无定形碳的粒径为20μm或更小。若在上述树脂粘合研磨工具中，分散在树脂结合相中的不定形状无定形碳的粒径超过20μm，被磨削材料和树脂间的接触长度会增加且磨削抵抗会增加，但将粒径设定为20μm或更小，无定形碳会被布置在较窄的间距内并且可以控制被磨削材料与树脂间的接触，结果减小了磨削抵抗，控制了磨削热的产生，还增强了树脂粘合研磨工具的耐磨性。
在本发明的树脂粘合研磨工具中，金属Cu或Ag或Ni或Co或含此类金属的合金，覆盖在上述无定形碳的表面。在上述树脂粘合研磨工具中，被高热导率金属覆盖的无定形碳分散在磨粒层中，结果，磨粒层的热导率增加，磨削加工时产生的热能够从磨粒层快速散发，且防止了树脂结合相的劣化。
在本发明的树脂粘合研磨工具中，上述无定形碳对除超磨粒外上述树脂结合相的体积比为5-60％(体积百分比)。在上述树脂粘合研磨工具中，若无定形碳的数量少于5％(体积百分比)，基于磨削抵抗的减小来控制磨削热的产生，以及增强磨粒层耐磨性，就会收效甚微；相反在体积超过60％(体积百分比)的情况下，由于磨粒层中树脂结合相所占比例将会下降，磨粒层的强度下降且磨粒层的耐磨性也下降，经济效率降低。
在本发明的树脂粘合研磨工具中，无定形碳的硬度为肖氏硬度Hs＝100～120。在上述树脂粘合研磨工具中，无定形碳用在500℃～3000℃温度下焙烧苯酚甲醛树脂制成，但如果在低于600℃下焙烧，肖氏硬度会小于100，由于无定形碳硬度小，所以不能控制树脂粘合研磨工具的变形和不均匀磨损；同样地因为润滑性低，不能由和被磨削材料之间磨削抵抗的降低来控制磨削热的产生。另一方面，高温下焙烧而成的无定形碳硬度高，并且润滑性优良。
在本发明的树脂粘合研磨工具中，在上述树脂结合相中有至少一种以上的耐磨性填充料。在上述树脂粘合研磨工具中，还分散有硬质耐磨性填充料，结果磨粒层强度增加，磨损减小；在树脂粘合研磨工具中，分散有无定形碳，结果无需降低磨削比就可以减小磨削抵抗。
在本发明的树脂粘合研磨工具中，上述耐磨性填充料包含至少一种以上的SiC、SiO2、Ag、Cu、Ni。在上述树脂粘合研磨工具中，因为包含了至少一种以上的SiC、SiO2、Ag、Cu、Ni作为耐磨性填充料，所以大大抑制了磨粒层的磨损，并有助于延长研磨工具的寿命。
在本发明的树脂粘合研磨工具中，至少一种以上的润滑性填充料分散在树脂结合相中。在上述树脂粘合研磨工具中，由于分散有润滑性填充料，所以减小了磨削抵抗；树脂粘合研磨工具有足够的锋利度，所以在磨削时超磨粒对被磨削材料的磨削能顺利进行，而通过将无定形碳分散到这样的树脂粘合研磨工具中，可以不用增加磨削抵抗就能提高磨削比。
在本发明的树脂粘合研磨工具中，上述润滑性填充料包含至少一种以上的石墨、hBN、氟化乙烯树脂。在上述树脂粘合研磨工具中，由于至少有一种以上的石墨、hBN、氟化乙烯树脂作为润滑性填充料，所以大大减小了磨削抵抗，且可以获得锋利度优良的、能顺利进行被磨削材料的磨削的，树脂粘合研磨工具。
在本发明的树脂粘合研磨工具中，树脂结合相中包含5-40％(体积百分比)的气孔。在树脂粘合研磨工具中，气孔的作用有诸如：在磨粒层表面上导入研磨液，改善切屑的排出性能，防止与被磨削材料的凝集；结果，通过气孔与无定形碳的协同作用，大大减小了磨削抵抗，且改善被磨削材料的磨削面表面粗糙度效果显著。在此，若气孔的体积小于5％(体积百分比)，上述作用不明显；在气孔体积超过40％(体积百分比)的情况下，磨粒层的强度将会降低。
在本发明的树脂粘合研磨工具中，中空玻璃分散于树脂结合相中。在此结构中，在磨削时，从磨粒层表面露出的中空玻璃因与被磨削材料接触而破坏，结果形成容屑槽，提高了切屑的排出性能；另外，因加入中空玻璃而减小的磨粒层强度，可以通过同时加入无定形碳来增大，使获得锋利度优良的树脂粘合研磨工具成为可能。此外，除中空玻璃外，在润滑性填充料分散在树脂结合相中的情况下，虽然有这样的情形，强度减小到磨粒层强度极低并在实际中不能应用的程度，但是，例如将部分润滑性填充料如石墨换成无定形碳，就能够增加磨粒层的强度，尤其是压缩强度，且能够获得锋利度优良的树脂粘合研磨工具。
附图说明
图1所示为：主要部分放大剖面图，展示与本发明有关的树脂粘合研磨工具实施例之一。
图2所示为：杯状研磨工具的部分剖面图，其中在基座上装有图1所示的磨粒层。
图3所示为：无定形碳剖面图，无定形碳有如图1所示的金属被覆层。
图4所示为：主要部分放大剖面图，展示本实施例中树脂粘合研磨工具的第一变形例。
图5所示为：主要部分放大剖面图，展示本实施例中树脂粘合研磨工具的第二变形例。
图6所示为：组成图5所示填充料的不定形状无定形碳的粒度分布图。
图7所示为：以本发明实施例及比较例1、2、3为例的树脂粘合研磨工具的磨损比率。
图8所示为：以本发明实施例及比较例1、4为例的树脂粘合研磨工具的磨损比率。
图9所示为：已有的树脂粘合研磨工具的剖面图。
图10所示为：基于已有技术的例证之一，作为树脂粘合研磨工具的填充料使用的，球状无定形碳的粒度分布图。
符号说明
10、20、30：树脂粘合研磨工具
11、21、31：磨粒层
14：树脂结合相
15超磨粒
16：耐磨性填充料
17：中空玻璃
18：金属被覆层
19：无定形碳
22：润滑性填充料
36：填充料
表1所示为：球状无定形碳的粒度分布表。
表2所示为：不定形状无定形碳的粒度分布表。
具体实施方式
以下所述参照本发明中树脂粘合研磨工具实施例的有关附图。
图1所示为与本发明有关的树脂粘合研磨工具10实施例之一的主要部分放大剖面图；图2所示为杯状研磨工具12的部分剖面图，其中在基座上装有图1所示的磨粒层11。图3所示为无定形碳剖面图，如图1所示的无定形碳19有金属被覆层18。
根据本发明中的实施例，树脂粘合研磨工具10，例如，可作硬脆性材料镜面磨削用研磨工具；如图2所示例子中，磨粒层可以装在杯状研磨工具12的大致为环形的基座13的顶部；研磨工具可以只由磨粒层11结合而成，而无需设置基座13。
如图1所示：磨粒层11装备有树脂结合相14和金刚石超磨粒15，树脂结合相14由诸如酚醛树脂等的热硬化性树脂组成，金刚石超磨粒15(或CBN等)分散在该树脂结合相14中。
另外，耐磨性填充料16、中空玻璃17及有金属被覆层18的无定形碳19，各自分散在树脂结合相14中。虽然对耐磨性填充料16没有特别限定，但最好是由至少一种以上的SiC，SiO2，Ag，Cu，Ni硬质填充料组成，例如设定为SiC。如图3所示，无定形碳19外表面有金属被覆层18，金属被覆层18由Cu，Ag，Ni，Co中的任一种或含此类金属的合金的金属组成，例如为Cu。假设无定形碳19，例如，为球状，虽然对粒径没有特别限定，但粒径最好设定在超磨粒15粒径的1/10～2倍范围内。
在此，如果无定形碳19的粒径小于超磨粒15粒径的1/10，减小磨削抵抗和控制磨削热产生以及增强耐磨性，就会收效甚微；相反地，如果其粒径大于超磨粒15粒径的2倍，无定形碳19的分散间距将会扩大，被磨削材料和树脂结合相14的接触长度将增加，并带来磨削抵抗的增大。无定形碳19的总量为：除去磨粒层11的超磨粒15，对树脂结合相14体积比的5～60％(体积百分比)。
在此，若无定形碳19的数量少于5％(体积百分比)，因含有无定形碳19而产生的效果，例如磨削热的减少及耐磨性的增强，就不能充分体现。此外，若无定形碳19的数量超过60％(体积百分比)，磨粒层11中树脂结合相14所占比例将会下降，结果磨粒层11的强度大幅度下降且磨粒层11的耐磨性下降。
再者，无定形碳19的肖氏硬度设定为Hs＝100～120，若肖氏硬度小于100，因为无定形碳19的硬度小，就不能控制树脂粘合研磨工具10的变形和不均匀磨损；另外因为润滑性低，以减小和被磨削材料间的磨削抵抗来减少磨削热的产生，就不能被控制。另外，虽然无定形碳19通过在500℃～3000℃温度下焙烧苯酚甲醛树脂制成，但如果焙烧温度低于600℃，肖氏硬度会小于100，无定形碳19在越高的温度下烧成，就有越高的硬度，且润滑性优良；最好焙烧温度高于700℃，在此情况下，则可能获得肖氏硬度在100～120之间的无定形碳19。
因而，在本实施例的树脂粘合研磨工具10中，能够控制磨削加工时加工面与磨粒层11之间的摩擦抵抗，且能够确保树脂结合相14对被磨削材料的润滑性，并能够控制磨削热的增加，也能增强磨粒层11的耐磨性。无定形碳19比形成树脂结合相14的材料如酚醛树脂有更高的弹性模量，因而可以增加磨粒层11的弹性模量，也可以增加磨粒层11的压缩刚性，并增加夹持超磨粒15的磨粒层14的机械强度。
因为无定形碳19为球状，可缓和作用到磨粒层11上的压力。再者，加之无定形碳19起润滑剂的作用，减小被磨削材料之间的磨削抵抗，结果控制了磨削热的产生，例如，因其硬度及压缩强度、抗弯强度等比诸如石墨等的固体润滑剂高，所以可有效地控制树脂粘合研磨工具10的变形及不均匀磨损。由于从磨粒层11表面露出的球状无定形碳19与被磨削材料的磨削面进行点接触，即使发生与被磨削材料的摩擦，摩擦抵抗也很小且摩擦热的产生也被抑制到很小。此外，譬如与外表面凹凸不平的不定形状类型润滑剂相比，树脂结合相14产生的对球状无定形碳的夹持力下降，结果促进了其从树脂结合相14中的脱落，形成容屑槽14a，切屑排出性能增强。再者，被有高热导率的Cu等金属覆盖的无定形碳19分散在磨粒层11中，能够提高磨粒层的热导率，能使磨削加工时产生的磨削热从磨粒层11中迅速发散，能够防止树脂结合相14的热劣化。另外，由于无定形碳19的总量范围为：除去磨粒层11的超磨粒15，树脂结合相14体积比的5～60％(体积百分比)，因而可以防止在不足5％(体积百分比)的情况下，减少磨削热和增强耐磨性的效果不充分；以及防止在超过60％(体积百分比)的情况下，磨粒层11的强度大幅度下降从而磨粒层11的耐磨性下降，这类缺陷的发生。再者，由于无定形碳19的肖氏硬度Hs设定为Hs＝100～120，所以能够防止在低于肖氏硬度100的情况下，树脂粘合研磨工具10的变形和不均匀磨损，也能控制和被磨削材料之间磨削热的产生。再者，因为硬质耐磨性填充料16加入到树脂结合相14中，磨粒层11的磨损减小，研磨工具的寿命加长，在此情况下对无定形碳19进行分散，无需降低磨削比也能减小磨削抵抗。
另外在本实施例中，耐磨性填充料16分散在树脂结合相14中，但不限于此，如图4所示，为关于本实施例第一变形例的树脂粘合研磨工具20的主要部分放大剖面图，润滑性填充料22、中空玻璃17及有金属被覆层18的无定形碳19可以分别地分散在树脂结合相14中。在此，虽然对润滑性填充料22没有特别限定，但最好能有一种以上诸如石墨，hBN，氟化乙烯树脂之类的填充料，例如石墨。在这种情况下，因润滑性填充料22分散在树脂结合相14中，使磨削抵抗减小；且树脂粘合研磨工具20锋利度优良，使在磨削时超磨粒15对被磨削材料的磨削顺利进行。另外，由于还加入了无定形碳19，不用增加磨削抵抗也能提高磨削比。
加之，基于中空玻璃17的损坏在磨粒层21表面上形成了容屑槽，使切屑排出性能加强；因加入中空玻璃17而减小的磨粒层21的强度可通过无定形碳19来增大；结果使获得锋利度优良的树脂粘合研磨工具20成为可能，且改善了研磨工具的强度，尤其是压缩强度。再有，在上述实施例中，虽然中空玻璃17及耐磨性填充料16，或润滑性填充料22分散于树脂结合相14中，但不限于此，中空玻璃17及耐磨性填充料16及润滑性填充料22可以被省略。
再者，在此实施例中，虽然在无定形碳19表面构造成有金属被覆层18，但不限于此，金属被覆层18可以省略。另外，在此实施例中，虽然中空玻璃17分散于树脂结合相14中，但不限于此，作为中空玻璃的代用，可以包含5-40％(体积百分比)的气孔。在这种情况下，能增加磨粒层11，21的弹性，且对被磨削材料表面粗糙度的改善有显著效果。在此，若气孔少于5％(体积百分比)上述效果不甚微，反之，在超过40％(体积百分比)的情况下，磨粒层的强度将会下降。
下面，将对本发明及已有技术的一例中的各树脂粘合研磨工具的磨削抵抗及磨削比的测定结果进行说明。首先，金刚石超磨粒15分散在树脂结合相14中，树脂结合相14由诸如酚醛树脂之类的热硬化树脂组成。该研磨工具称做第一比较例。无定形碳19分散在第一比较例树脂粘合研磨工具的树脂结合相14中，此谓树脂粘合研磨工具的第一实施例。第一实施例的切削抵抗减少到第一比较例的1/2，第一实施例的磨削比比第一比较例的提高50％。
其次，石墨作为润滑性填充料22分散在第一比较例树脂粘合研磨工具的树脂结合相14中，此谓树脂粘合研磨工具的第二比较例。无定形碳19分散在第二比较例树脂粘合研磨工具的树脂结合相14中，此谓树脂粘合研磨工具的第二实施例。第二实施例的切削抵抗与第二比较例的几乎相等，第二实施例的磨削比比第二比较例的增加到两倍。且树脂粘合研磨工具的形状保持性增强。再者，中空玻璃17分散在第二比较例树脂粘合研磨工具的树脂结合相14中，此谓树脂粘合研磨工具的第三比较例。分散在第三比较例树脂粘合研磨工具的树脂结合相14中的，作为润滑性填充料22加入的石墨数量的1/2～3/4用无定形碳19置换，此谓树脂粘合研磨工具第三实施例。然后，第三比较例中研磨工具强度太小，在实际中没有应用；但在第三实施例中，能够增进研磨工具的强度，尤其是压缩强度，且能够获得锋利度优良的树脂粘合研磨工具。
其次，SiC作为耐磨性填充料16分散在第一比较例树脂粘合研磨工具的树脂结合相14中，此谓树脂粘合研磨工具的第四比较例。无定形碳19分散在第四比较例树脂粘合研磨工具的树脂结合相14中，此谓树脂粘合研磨工具的第四实施例。第四实施例的切削抵抗是第四比较例的1/2，第四实施例的磨削比与第四比较例的几乎相等。另外，SiC和Cu作为耐磨性填充料16分散在第一比较例树脂粘合研磨工具的树脂结合相14中，此谓树脂粘合研磨工具的第五比较例。无定形碳19分散在第五比较例树脂粘合研磨工具的树脂结合相14中，此谓树脂粘合研磨工具的第五实施例。第五实施例的切削抵抗是第五比较例的2/5，且磨削比几乎相等。中空玻璃17作为气孔分散在第四比较例树脂粘合研磨工具的树脂结合相14中，此谓树脂粘合研磨工具的第六比较例。无定形碳19分散在第六比较例树脂粘合研磨工具的树脂结合相14中，此谓树脂粘合研磨工具的第六实施例。第六实施例的切削抵抗是第六比较例的3/5，且磨削比几乎相等。另外，在制成树脂结合相14时使用发泡剂形成气孔，代替第六实施例树脂粘合研磨工具中的中空玻璃17，此谓树脂粘合研磨工具的第七实施例。第七实施例中被磨削材料的磨削面表面粗糙度，比第六实施例中的改善了10％；第七实施例中被磨削材料的磨削面表面粗糙度，比第六比较例中的改善了30％。从以上的结果中，通过无定形碳19在树脂结合相14中的分散，可以减小切削抵抗，可以无需增加锋利度优良的树脂粘合研磨工具的磨削抵抗而提高磨削比；另一方面可证实：可以无需降低寿命较长的树脂粘合研磨工具的磨削比而减小磨削抵抗。
下面，将参照附图说明根据本实施例第二变形例的树脂粘合研磨工具30。图5所示为主要部分放大图，展示根据本实施例第二变形例的树脂粘合研磨工具30；图6所示为，图5所示填充料的不定形状无定形碳的粒度分布图；表2所示为，图6所示不定形状无定形碳的粒度分布表。该树脂粘合研磨工具30，譬如，做成用作硬脆性材料镜面磨削的杯形研磨工具，磨粒层31由树脂结合相14、分散在树脂结合相14中的金刚石(或CBN等)超磨粒15组成，且还有无定形碳作为填充料36分散在树脂结合相14中。树脂结合相14中所包含的填充料36，譬如由不定形状无定形碳组成，不定形状无定形碳例如，由在实际中粉碎如表1和图10中所示的，粒径为20～30μm大致球状无定形碳来制成。不定形状无定形碳作为填充料36，其粒径最好为20μm或更小，其平均粒径最好为4.0μm。当填充料36的粒径小于0.1μm时，减小磨削抵抗、控制磨削热产生及增强耐磨性收效甚微；相反，当填充料36的粒径超过20μm，无定形碳的分散间距加大，被磨削材料与树脂间的接触长度增加，将带来磨削抵抗的增大。
填充料36的总量为例如：除去磨粒层31的超磨粒15，对树脂结合相14体积比的5-60％(体积百分比)。在此，当填充料36的数量少于5％(体积百分比)时，包含填充料36的效果，例如以磨削抵抗来减少磨削热、增强耐磨性，就不能充分体现。另外，若填充料36的数量超过60％(体积百分比)，树脂结合相14在磨粒层31中所占的比例就会下降，磨粒层31的强度大幅度下降，磨粒层31的耐磨性下降。
在该树脂粘合研磨工具30中，不定形状无定形碳作为填充料36分散在磨粒层31的树脂结合相14中。该填充料36，譬如，由在实际中粉碎粒径为20～30μm的大致球状无定形碳来制成，粒径最好设定为20μm或更小。因而，和树脂结合相14的亲和力高，磨粒层31中的残存能高。结果，抑制了磨削加工时加工面与磨粒层31表面的摩擦抵抗，确保了树脂结合相14对被磨削材料的润滑性，控制了磨削热的上升，增强了磨粒层31的耐磨性。无定形碳在球状时最为致密，致密、微小、不定形状的无定形碳可通过粉碎球状无定形碳来获得。
次之，将说明随树脂粘合研磨工具30而来的磨削试验。在该试验的树脂粘合研磨工具30中，酚醛树脂用作磨粒层11的树脂结合相14，主要粒径为3-8μm的金刚石磨粒用作超磨粒分散在树脂结合相14中。并加入了树脂结合相14体积比的35％(体积百分比)的填充料36。
在此，在比较例1中，主要粒径为大约2μm的CaF2作为填充料36，在比较例2中，平均粒径为大约3μm的hBN作为填充料，在比较例3中，平均粒径为大约7μm的石墨(结晶碳)作为填充料，在比较例4中，如表1及图10所示的，平均粒径为大约20～30μm的球状无定形碳作为填充料。在实施例中，如表2及图6所示的，通过粉碎比较例4中球状无定形碳获得的，平均粒径为20μm或更小的不定形状无定形碳作为填充料。在磨削实验中，测量了关于比较例1、2、3、4及实施例中，树脂粘合研磨工具30在进行硅晶片的镜面磨削时的磨损量。测量结果如图7及图8所示。另外在图7和图8中的测量结果，将比较例1的CaF2的磨损量作为1，显示了比较例2、3、4及实施例中相对CaF2的磨损量的比率。从图7所示的结果中，通过与CaF2，hBN，石墨(结晶碳)用作润滑剂的情况比较，树脂粘合研磨工具30的耐磨性可以通过使用不定形状无定形碳来增强。再者，从图8所示的结果中，通过与平均粒径为20～30μm的球状无定形碳作固体润滑剂的情况比较，树脂粘合研磨工具30的耐磨性可以通过使用不定形状无定形碳来增强，不定形状无定形碳的平均粒径为20μm或更小，通过粉碎球状无定形碳来获得。另外，在上述的说明中，实施例展示的与本发明有关的树脂粘合研磨工具10、20、30用于镜面磨削，但不限于此，树脂粘合研磨工具10、20、30还可适用于其它种类的磨削。
表1球状无定形碳的粒度分布
  序号  粒子直径(μm)   粒子数量(％)   序号  粒子直径(μm)   粒子数量(％)   序号  粒子直径(μm)   粒子数量(％)
  1  704.0   0.00   21  22.00   19.83   41  0.688   0.00
  2  592.0   0.00   22  18.50   8.66   42  0.578   0.00
  3  497.8   0.00   23  15.56   2.82   43  0.486   0.00
  4  418.6   0.00   24  13.08   0.66   44  0.409   0.00
  5  352.0   0.00   25  11.00   0.00   45  0.344   0.00
  6  296.0   0.00   26  9.250   0.00   46  0.289   0.00
  7  248.9   0.00   27  7.778   0.00   47  0.243   0.00
  8  209.3   0.00   28  6.541   0.00   48  0.204   0.00
  9  176.0   0.00   29  5.500   0.00   49  0.172   0.00
  10  148.0   0.00   30  4.625   0.00   50  0.145   0.00
  11  124.5   0.00   31  3.889   0.00
  12  104.7   0.00   32  3.270   0.00
  13  88.00   0.00   33  2.750   0.00
  14  74.00   0.00   34  2.312   0.00
  15  62.23   0.00   35  1.945   0.00
  16  52.33   0.00   36  1.635   0.00
  17  44.00   1.21   37  1.375   0.00
  18  37.00   9.04   38  1.156   0.00
  19  31.11   26.38   39  0.972   0.00
  20  26.16   31.40   40  0.818   0.00
表2不定形状无定形碳的粒度分布
  序号  粒子直径(μm)   粒子数量(％)   序号  粒子直径(μm)   粒子数量(％)   序号  粒子直径(μm)   粒子数量(％)
  1  704.0   0.00   21  22.00   0.00   41  0.688   1.57
  2  592.0   0.00   22  18.50   0.47   42  0.578   1.11
  3  497.8   0.00   23  15.56   0.91   43  0.486   0.82
  4  418.6   0.00   24  13.08   1.70   44  0.409   0.57
  5  352.0   0.00   25  11.00   2.97   45  0.344   0.25
  6  296.0   0.00   26  9.250   4.78   46  0.289   0.00
  7  248.9   0.00   27  7.778   6.78   47  0.243   0.00
  8  209.3   0.00   28  6.541   8.27   48  0.204   0.00
  9  176.0   0.00   29  5.500   8.68   49  0.172   0.00
  10  148.0   0.00   30  4.625   8.45   50  0.145   0.00
  11  124.5   0.00   31  3.889   8.28
  12  104.7   0.00   32  3.270   8.10
  13  88.00   0.00   33  2.750   7.44
  14  74.00   0.00   34  2.312   6.23
  15  62.23   0.00   35  1.945   5.06
  16  52.33   0.00   36  1.635   4.36
  17  44.00   0.00   37  1.375   4.06
  18  37.00   0.00   38  1.156   3.75
  19  31.11   0.00   39  0.972   3.12
  20  26.16   0.00   40  0.818   2.27

Claims (7)

1.树脂粘合研磨工具，其中，超磨粒和无定形碳分散于树脂结合相中，其特征在于：所述无定形碳具有不定形状，其粒径为20μm或更小，其硬度为肖氏硬度Hs＝100～120，其中无定形碳包含除超磨粒外的树脂结合相体积比中的5-60％体积百分比，所述不定形状无定形碳由球状无定形碳粉碎而成，Cu、Ag、Ni、Co或此类金属的合金中的任一种，覆盖在无定形碳的表面，除超磨粒外的树脂结合相中包含5-40％体积百分比的气孔。
2.根据权利要求1所述的树脂粘合研磨工具，其特征在于：还有一种耐磨性填充料分散于树脂结合相中。
3.根据权利要求2所述的树脂粘合研磨工具，其特征在于：所述耐磨性填充料选择自SiC、SiO2、Ag、Cu、Ni。
4.根据权利要求1所述树脂粘合研磨工具，其特征在于：还有一种润滑性填充料分散于所述树脂结合相中。
5.根据权利要求4所述的树脂粘合研磨工具，其特征在于：所述润滑性填充料选择自石墨、六方氮化硼、氟化乙烯树脂。
8.根据权利要求1至3任一项所述的树脂粘合研磨工具，其特征在于：
6.权利要求1所述的树脂粘合研磨工具，其特征在于：还有一种中空玻璃分散于所述树脂结合相中。
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