DE602005005549T2

DE602005005549T2 - Keramisch gebundene Schleifscheibe und Herstellungsverfahren derselben

Info

Publication number: DE602005005549T2
Application number: DE602005005549T
Authority: DE
Inventors: Shinnosuke Sekiya; Teiji Iwaoka
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2025-05-20
Also published as: KR101089191B1; EP1598147A3; CN100526020C; EP1598147A2; DE602005005549D1; CN1699022A; EP1598147B1; ATE390248T1; KR20060046118A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer keramisch gebundenen Schleifscheibe, die durch das Aneinanderbinden superabrasiver Körner mit einer keramischen Bindung nach der Präambel aus Anspruch 1 erhalten wurde.
Ein Beispiel eines solchen Verfahrens, auch wenn darin die abrasiven Körnchen nicht superabrasiv sind, wird in US 2,248,990 offenbart.
Wie einem Fachmann allgemein bekannt, wird in einem Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung die Rückseite eines Halbleiter-Wafers mit einer Vielzahl von Schaltkreisen, wie ICs und LSIs, mit einer Schleifmaschine auf eine vorbestimmte Dicke geschliffen, bevor sie in einzelne Chips zerteilt wird. Zum effizienten Schleifen der Rückseite des Halbleiter-Wafers wird allgemein eine Schleifmaschine, ausgestattet mit einer Vorschliffeinheit und einer Fertigschliffeinheit, verwendet. Eine keramisch gebundene Schleifscheibe oder eine metallisch gebundene Schleifscheibe, erhalten durch das Aneinanderbinden abrasiver Diamantkörnchen mit einer relativ großen Größe, mit einer keramischen Bindung oder einer metallischen Bindung werden in der Vorschliffeinheit verwendet, wohingegen eine harzgebundene Schleifscheibe, erhaltend durch das Aneinanderbinden abrasiver Diamantkörnchen mit einer kleinen Größe, mit einer Harzbindung in der Fertigschliffeinheit verwendet wird.
Da abrasive Körnchen mit einem Bindungsmaterial, das im wesentlichen aus Siliciumdioxid oder dergleichen besteht, aneinander gebunden werden, verfügt die keramisch gebundene Schleifscheibe über eine hohe Haltekraft für abrasive Körnchen und wird demzufolge ihr Schleifleistungsvermögen aufrechterhalten. Da sie andererseits die abrasiven Körnchen festhält, ist sie hinsichtlich der Selbstschärfung nicht zufriedenstellend. Da die harzgebundene Schleifscheibe durch das Aneinanderbin den abrasiver Körnchen mit einem weichen Harzbindungsmaterial erhalten wird, ist ihr Kontakt zu einem Arbeitsstück schwach und ihre Haltekraft für abrasive Körnchen gering, mit dem Ergebnis, daß ihre Selbstschärfung hervorragend ist. Aufgrund der obigen charakteristischen Eigenschaften dieser Schleifscheiben, wird die keramisch gebundene Schleifscheibe hauptsächlich als eine Vorschliffscheibe verwendet, wohingegen die harzgebundene Schleifscheibe hauptsächlich als eine Fertigschliffscheibe verwendet wird.
Demgemäß werden, da das Harzbindungsmaterial für die harzgebundene Schleifscheibe weich ist, wie oben beschrieben, wenn der Teilchendurchmesser der abrasiven Körnchen nur 2 μm oder weniger beträgt, die abrasiven Körnchen während des Schleifens in das Innere der Harzbindung gedrängt, wodurch sich das Schleifleistungsvermögen verringert und es zum Schleifbrand kommt. Daher müssen abrasive Körnchen mit einem Durchmesser von 2 bis 4 μm (#2000) oder mehr für die harzgebundene Schleifscheibe verwendet werden, wobei nur schwer ein feiner Fertigschliff durchzuführen ist.
Da die keramisch gebundene Schleifscheibe, wie oben beschrieben, über eine hohe Haltekraft für abrasive Körnchen verfügt, selbst wenn ihre abrasiven Körnchen einen Durchmesser von 0,5 μm (#8000) oder weniger haben, werden die abrasiven Körnchen während des Schleifens nicht in das Innere der keramischen Bindung gedrängt, wodurch das Schleifleistungsvermögen beibehalten werden kann. Da jedoch die keramische Bindung, wie oben beschrieben, abrasive Körnchen festhält, ist die keramisch gebundene Schleifscheibe hinsichtlich der Selbstschärfung nicht zufriedenstellend und erzeugt einen gestreiften Kratzer auf der geschliffenen Oberfläche.
Zur Lösung der obigen Probleme offenbart JP-A 2003-136410 eine keramisch gebundene Schleifscheibe mit hervorragender Selbstschärfung, die durch das Bilden von Poren in einer Schicht aus abrasiven Körnchen, gebildet durch das Aneinanderbinden abrasiver Körnchen mit einer keramischen Bindung erhalten wird.
In der durch die obige Veröffentlichung offenbarten keramisch gebundenen Schleifscheibe sind die in der Schicht aus abrasiven Körnchen, gebildet durch Aneinander binden abrasiver Körnchen mit der keramischen Bindung, gebildeten Poren offene Poren. Wenn daher die Porosität höher ist, verringert sich die Festigkeit der Schleifscheibe, wodurch ein vorbestimmter Schleifdruck nicht erhalten werden kann. Tatsächlich hat die in der obigen Veröffentlichung offenbarte keramisch gebundene Schleifscheibe eine Porosität von 25 bis 45 Vol.-%. Somit kann nicht von einer zufriedenstellenden Selbstschärfung gesprochen werden.
US 2,248,990 offenbart ein Verfahren, durch das ein dichtes Material wie Bauxit oder Aluminiumoxid durch die Einführung in und anschließende Entfernung eine(r) flüchtige(n) Substanz, wie beispielsweise Naphthalin, porös gemacht wird, wobei das Material so durchlöchert wird, daß es sich bei seinem Einsatz für Schamottsteine oder dergleichen ohne zu brechen ausdehnen oder zusammenziehen kann, und bei seinem Einsatz als ein Schleifmittel, entweder in Radform oder als Körnchen, Glanz durch den Zusammenbruch der Mehrwandstruktur, die durch die Porosität der Substanz entsteht, verhindert.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Herstellungsverfahrens für eine keramisch gebundene Schleifscheibe mit verbesserter Selbstschärfung, indem sichergestellt wird, daß ihre Festigkeit ihre Porosität erhöht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Ziel durch ein Verfahren zur Herstellung einer keramisch gebundenen Schleifscheibe, die aus superabrasiven Körnern hergestellt ist, miteinander gebunden durch eine keramische Bindung, mit geschlossenen Poren mit einer Porosität von 75 bis 95 Vol.-% erreicht werden, dadurch gekennzeichnet, daß es die Schritte umfaßt:
das Zusammenkneten von 25 Gew.-% abrasiver Diamantkörnchen mit einem Teilchendurchmesser von 2 μm, 25 Gew.-% eines keramischen Bindungsmaterials, 25 Gew.-% Natriumsilikat und 25 Gew.-% Polystyrolteilchen als organische Teilchen;
das Granulieren des gekneteten Produktes unter Erzeugung von Granalien mit einem Teilchendurchmesser von 50 bis 350 μm;
das Formen der Granalien in eine vorbestimmte Form und
das Brennen des geformten Produktes mit einer vorbestimmten Form in einem Ofen, wie in Anspruch 1 definiert.
Die obigen superabrasiven Körner sind abrasive Diamantkörnchen mit einem Durchmesser von 5 μm oder weniger, und der Teilchendurchmesser der organischen Teilchen ist auf 30 bis 100 μm eingestellt.
Die durch die vorliegende Erfindung erhaltene keramisch gebundene Schleifscheibe verfügt aufgrund ihrer hohen Porosität über hervorragende Selbstschärfung, wobei sie hervorragende Schleifbarkeit zeigt und auf der geschliffenen Oberfläche keine Kratzer erzeugt. Da die Poren in der durch die vorliegende Erfindung erhaltenen keramisch gebundenen Schleifscheibe geschlossene Poren sind, auch wenn ihre Porosität hoch ist, kann ihre Festigkeit sichergestellt und so das Schleifen bei einem ausreichend hohen Schleifdruck durchgeführt werden.
1 ist ein Bild der Schleiffläche einer keramisch gebundenen Schleifscheibe, die gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurde; und
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Schleifscheibe, hergestellt durch das Montieren von Segmenten, erhalten durch das Schneiden der gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltenen keramisch gebundenen Schleifscheibe auf eine vorbestimmte Größe, auf einem Radgestell.
Nachstehend werden eine keramisch gebundene Schleifscheibe, erhalten gemäß der vorliegenden Erfindung, und ein Herstellungsverfahren für diese ausführlich beschrieben.
Zum Erhalt einer keramisch gebundenen Schleifscheibe mit geschlossenen Poren ist es wichtig, daß superabrasive Körner, ein keramisches Bindungsmaterial, ein Schaumbildner wie Natriumsilikat und organische Teilchen wie Polystyrolteilchen zusammengeknetet und unter Erzeugung von Granalien granuliert werden. Die superabrasiven Körner sind wünschenswerterweise abrasive Diamantkörnchen mit einem Durchmesser von 0,5 μm (#8000) oder weniger. Die organischen Teilchen haben einen Durchmesser von etwa 30 bis 100 μm. Die abrasiven Körnchen, das keramische Bindungsmaterial, der Schaumbildner und die organischen Teilchen werden zusammengeknetet und unter Bildung von Granalien mit einem Granalien- Durchmesser von 50 bis 350 μm granuliert. Die so gebildeten Granalien werden zum Formen in eine Form gefüllt und in eine vorbestimmte Form formgestanzt, und dieses geformte Produkt wird dann in einem Ofen zum Erhalt einer keramisch gebunden Schleifscheibe mit geschlossenen Poren gebrannt.
Beispiel
25 Gew.-% abrasive Diamantkörnchen mit einem Durchmesser von etwa 2 μm, 25 Gew.-% eines keramischen Bindungsmaterials, 25 Gew.-% eines Schaumbildners und 25 Gew.-% organischer Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von etwa 30 μm wurden zusammengeknetet und zur Erzeugung von Granalien mit einem Durchmesser von 50 bis 150 μm granuliert. Der Schaumbildner war Natriumsilikat und die organischen Teilchen waren Polystyrolteilchen. Die Granalien wurden durch Granulieren der abrasiven Diamantkörnchen, des keramischen Bindungsmaterials und des Schaumbildners mit den organischen Teilchen als Kerne gebildet. Die Granalien wurden in eine Form gefüllt und in eine vorbestimmte Form formgestanzt, und dieses geformte Produkt wurde dann in einem Ofen unter Erzeugung einer keramisch gebundenen Schleifscheibe gebrannt. Die Temperatur in dem Ofen wurde auf bis zu 700°C in drei Stunden erhöht, bei 700°C über drei Stunden beibehalten, dann in sieben Stunden auf Normaltemperatur abgesenkt.
1 ist ein Bild der Schleiffläche der wie oben beschrieben hergestellten keramisch gebundenen Schleifscheibe mit einer Vergrößerung von 100x. In 1 zeigen die weißen Teile Bindungsbrückenteile, bestehend aus dem Bindungsmaterial, dem Schaumbildner und abrasiven Körnchen, und die schwarzen Teile zeigen Porenteile. Wie aus 1 ersichtlicht, wurden die schwarzen Teile als komplett geschlossene Poren gebildet und die Porosität betrug 90 Vol.-%. Der Grund für die Bildung der geschlossenen Poren ist der, daß die organischen Teilchen beim Brennen verschwanden, während eine vorbestimmte Temperatur erreicht wurde, und daß das keramische Bindungsmaterial, die abrasiven Diamantkörnchen und der Schaumbildner, die die Teilchen umgeben, Bindungsbrücken bildeten.
Die oben dargestellte keramisch gebundene Schleifscheibe kann ihre Festigkeit sicherstellen, auch wenn ihre Porosität aufgrund dessen, daß ihre Poren geschlossen sind, hoch ist. Gemäß den von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführten Experimenten wurde gezeigt, daß beim Einbau einer Vielzahl von Segmenten 2, erhalten durch das Schneiden der in dem obigen Beispiel hergestellten keramisch gebundenen Schleifscheibe auf eine vorbestimmte Größe und Form, wie in 2 gezeigt, in ein Radgestellt 3, um so eine Schleifscheibe 4 zu bilden, und beim Schleifen dieser Schleifscheibe 4 diese selbst bei einem Schleifdruck von 5 kg/cm² nicht zerbrach.
Wie oben beschrieben, verfügt die keramisch gebundene Schleifscheibe, erhalten durch die vorliegende Erfindung, aufgrund ihrer hohen Porosität über hervorragende Selbstschärfung, wodurch sie hervorragende Schleifbarkeit zeigt und keine Kratzer auf der geschliffenen Oberfläche erzeugt. Da die Poren in der keramisch gebundenen Schleifscheibe, erhalten durch die vorliegende Erfindung, geschlossene Poren sind, kann ferner ihre Festigkeit sichergestellt werden, selbst wenn ihre Porosität hoch ist. So kann bei einem ausreichend hohen Schleifdruck geschliffen werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer keramisch gebundenen Schleifscheibe, die aus superabrasiven Körnern hergestellt ist, miteinander gebunden durch eine keramische Bindung, mit geschlossenen Poren mit einer Porosität von 75 bis 95 Vol.-%, dadurch gekennzeichnet, daß es die Schritte umfaßt: das Zusammenkneten von 25 Gew.-% abrasiver Diamantkörnchen mit einem Teilchendurchmesser von 2 μm, 25 Gew.-% eines keramischen Bindungsmaterials, 25 Gew.-% Natriumsilikat und 25 Gew.-% Polystyrolteilchen als organische Teilchen; das Granulieren des gekneteten Produkts unter Erzeugung von Granalien mit einem Teilchendurchmesser von 50 bis 350 μm; das Formen der Granalien in eine vorbestimmte Form, und das Brennen des geformten Produkts mit einer vorbestimmten Form in einem Ofen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Temperatur in dem Ofen auf bis zu 700°C in drei Stunden erhöht wird, bei 700°C über drei Stunden beibehalten wird, dann in sieben Stunden auf eine Normaltemperatur abgesenkt wird.