JP2011506114A - 混成結合材を有する多機能研磨ツール - Google Patents
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Abstract
Description
本開示の実施形態による1つの特定の研磨ツール構成において、ツールは、約65ミクロンの厚さ、約110ミリメートルの外径および約90mmの内径を有するタイプ1A8ホイールであると共に、ブレード組成は以下のとおりである:31.25体積パーセントのVespel(登録商標)SP1ポリイミド(ここで、粉末粒子は約30ミクロンの平均直径を有する)、50体積%の青銅(重量基準で50/50の銅および錫であり、粉末粒子は約30ミクロンの平均直径を有する)、および18.75体積%のダイアモンド(75濃度で、1〜3ミクロンの平均直径を有する)。ダイアモンドは、例えば、1〜3μm(−8μm)RB Amplex(登録商標)ダイアモンド、または1〜2μm(−8)RVM CSG Diamond Innovations(登録商標)ダイアモンドであることが可能である。他の好適なダイアモンドタイプおよび供給源は、この開示を考慮すると明らかになるであろう。ツール寸法および組成に対する許容誤差は例えば+/−10パーセントであり得るが、より緩い許容誤差(例えば、+/−20パーセント以上)またはより厳格な許容誤差(例えば、+/−5パーセント以下)もまた、特定の用途、ならびに、所望される精度および性能に応じて用いられることが可能である。
本開示の実施形態による他の特定の研磨ツール構成において、ツールは、既述の寸法および以下のとおりのブレード組成を有するタイプ1A8ホイールである:21.25体積パーセントのVespel(登録商標)SP1ポリイミド(ここで、粉末粒子は約30ミクロンの平均直径を有する)、60体積%の青銅(重量基準で50/50の銅および錫であり、粉末粒子は約30ミクロンの平均直径を有する)、および18.75体積%のダイアモンド(75濃度で、1〜2ミクロンの平均直径を有する)。許容誤差に関する既述の考察がここでも等しく適用される。
本開示の実施形態による他の特定の研磨ツール構成において、ツールは、既述の寸法および以下のとおりのブレード組成を有するタイプ1A8ホイールである:11.25体積パーセントのVespel(登録商標)SP1ポリイミド(ここで、粉末粒子は約30ミクロンの平均直径を有する)、70体積%の青銅(重量基準で50/50の銅および錫であり、粉末粒子は約5〜8ミクロンの平均直径を有する)、および18.75体積%のダイアモンド(75濃度で、1〜3ミクロンの平均直径を有する)。許容誤差に関する既述の考察がここでも等しく適用される。
本開示の実施形態による他の特定の研磨ツール構成において、ツールは、既述の寸法および以下のとおりのブレード組成を有するタイプ1A8ホイールである:30.25体積パーセントのVespel(登録商標)SP1ポリイミド(ここで、粉末粒子は約30ミクロンの平均直径を有する)、57.25体積%の青銅(重量基準で50/50の銅および錫であり、粉末粒子は、5〜8ミクロンの平均直径を有する)、および12.5体積%のダイアモンド(50濃度で、1〜2ミクロンの平均直径を有する)。許容誤差に関する既述の考察がここでも等しく適用される。
本開示の実施形態による他の特定の研磨ツール構成において、ツールは、既述の寸法および以下のとおりのブレード組成を有するタイプ1A8ホイールである:20.25体積パーセントのVespel(登録商標)SP1ポリイミド(ここで、粉末粒子は約30ミクロンの平均直径を有する)、67.25体積%の青銅(重量基準で50/50の銅および錫であり、粉末粒子は、5〜8ミクロンの平均直径を有する)、および12.5体積%のダイアモンド(50濃度で、1〜2ミクロンの平均直径を有する)。許容誤差に関する既述の考察がここでも等しく適用される。
本開示の実施形態による他の特定の研磨ツール構成において、ツールは、約65ミクロンの厚さ、約110ミリメートルの外径および約90mmの内径を有するタイプ1A8ホイールであると共に、ブレード組成は以下のとおりである:26.5体積パーセントのMeldin7001(登録商標)ポリイミド(ここで、粉末粒子は約10ミクロンの平均直径を有する)、54.8体積%の青銅(重量基準で50/50の銅および錫であり、粉末粒子は約8ミクロンの平均直径を有する)、および18.7体積%のダイアモンド(75濃度で、1〜2ミクロンの平均直径を有する)。ダイアモンドは、例えば、1〜2μm(−8μm)1〜2μm(−8)RVM CSG Diamond Innovations(登録商標)ダイアモンドであることが可能である。ツール寸法および組成に対する許容誤差は例えば+/−10パーセントであり得るが、より緩い許容誤差(例えば、+/−20パーセント以上)またはより厳格な許容誤差(例えば、+/−5パーセント以下)もまた、特定の用途、ならびに、所望される精度および性能に応じて用いられることが可能である。これらのツールは、実施例1におけるツールと同様の様式で製造される。
(a)超砥粒(例えば、1〜2ミクロンの平均直径を有する微細なダイアモンド)、ポリイミド、ならびに、本質的に、約40〜約60重量%の銅および約40〜約60重量%の錫からなる予め合金化された青銅を含む予め選択された割合の粒状成分を提供するステップ;
(b)粒状成分を混合して、いずれかの好適なブレンド装置(例えば、ダブルコーンタンブラー、ツインシェルV形タンブラー、リボンブレンダー、水平ドラムタンブラー、および静置型シェル/インターナルスクリューミキサー)を用いて形成することが可能である、実質的に均一な組成物を形成するステップ;
(c)実質的に均一な組成物を所望の形状の金型に入れるステップ(例えば、1A8ツール);
(d)金型を、成形物品を形成するために有効な期間、約25〜200MPaの範囲内の圧力に圧縮するステップ;
(e)成形物品を、青銅を焼結すると共にポリイミドを軟化させるために有効な期間、500℃未満の温度(例えば、約100℃〜450℃の範囲内、またはさらにより具体的には、約160℃〜400℃の範囲内)に加熱し、これにより、砥粒および焼結された結合材を、実質的に連続的な金属合金相と実質的に連続的なまたは実質的に非連続的なポリイミド相(例えば、30体積%以上などのより高含有量のポリイミドは実質的に連続的な相をもたらす傾向にある一方で、30体積%未満などのより低含有量では実質的に非連続的な相をもたらす傾向にある;しかしながら、いずれの相も許容可能であると共に許容可能な結果がもたらされることに注意されたい)との複合体に組み込むステップ;
(f)複合体を冷却して研磨ツールを形成するステップ;ならびに
(g)ツールの面をラップ仕上して、所望の程度の直線度および厚さをもたらすステップ(例えば、アーバーホールの半径からツールの外半径までの半径のすべてで実質的に均一であるツールの軸方向の厚さ、ここで、最終的な厚さは、例えば、約65ミクロンである)。このラップ仕上するステップは、直線度がさらに向上するよう、両面ラップ仕上として実施されることが可能である。
Claims (30)
- 青銅およびポリイミドの混成結合材;ならびに
前記混成結合材とブレンドされた複数の微細な研磨グリット;
を含み、
250ミクロン以下の実質的に均一な厚さを有する多機能研磨ツール。 - 前記ツールが、約100ミクロン以下の厚さを有する1A8タイプホイールである、請求項1に記載の多機能研磨ツール。
- 前記ツールが、約100ミクロン以下の厚さを有する1A1タイプホイールである、請求項1に記載の多機能研磨ツール。
- 70ミクロン以下の実質的に均一な厚さを有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の多機能研磨ツール。
- 65ミクロン以下の実質的に均一な厚さを有する、請求項4の多機能研磨ツール。
- 前記ツールが、約1〜50体積パーセント(体積%)のポリイミド、約40〜85体積%の青銅、および約5〜40体積%の微細な研磨グリットを含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の多機能研磨ツール。
- 前記ツールが、約10〜40体積%のポリイミド、約45〜75体積%の青銅、および約10〜25体積%の微細な研磨グリットを含む、請求項6に記載の多機能研磨ツール。
- 前記ツールが、約11.25体積%のポリイミド、約70体積%の青銅、および約18.75体積%の微細な研磨グリットを含み、各構成成分が、+/−20%の許容誤差を有する、請求項7に記載の多機能研磨ツール。
- 前記青銅が、本質的に、重量基準で、60/40〜40/60の銅および錫からなる、請求項1〜8のいずれか一項に記載の多機能研磨ツール。
- 前記青銅が、本質的に、重量基準で、50/50の銅および錫からなる、請求項9に記載の多機能研磨ツール。
- 前記ポリイミドが、本質的に、約40ミクロン以下の平均直径を有する粒子からなる、請求項1〜10のいずれか一項に記載の多機能研磨ツール。
- 前記青銅が、本質的に、約40ミクロン以下の平均直径を有する粒子からなる、請求項1〜11のいずれか一項に記載の多機能研磨ツール。
- 前記微細な研磨グリットが、本質的に、約40ミクロン以下の平均直径を有するダイアモンドからなる、請求項1〜12のいずれか一項に記載の多機能研磨ツール。
- 前記ダイアモンドが約1〜12ミクロンの平均直径を有する、請求項13に記載の多機能研磨ツール。
- 前記ダイアモンドが約1〜3ミクロンの平均直径を有する、請求項14に記載の多機能研磨ツール。
- 前記ポリイミドがVespel(登録商標)SP1ポリイミドである、請求項1〜15のいずれか一項に記載の多機能研磨ツール。
- 前記ポリイミドがMeldin7001(登録商標)ポリイミドである、請求項1〜15のいずれか一項に記載の多機能研磨ツール。
- 前記ツールが多刃構成中に含まれており、この多刃構成は複数のこのようなツールをガング様構成で含んでいる、請求項1〜17のいずれか一項に記載の多機能研磨ツール。
- 金属または金属合金および500℃未満の軟化温度を伴う樹脂の混成結合材であって、前記金属または金属合金が、前記樹脂の軟化温度で液体相または遷移液相を有すると共に室温で1〜5MPa.m0.5の破壊靭性を有する混成結合材;ならびに
前記混成結合材とブレンドされた複数の微細な研磨グリット;
を含み、
250ミクロン以下の実質的に均一な厚さを有する研磨ツール。 - 前記軟化温度が、ASTM規格D648により計測される加熱撓み温度であると共に、160〜400℃の範囲内である、請求項19に記載の研磨ツール。
- 前記樹脂が約3%〜25%の範囲内の延性を有する、請求項19〜20のいずれか一項に記載の研磨ツール。
- 前記金属または金属合金が青銅である、請求項19〜21のいずれか一項に記載の研磨ツール。
- 前記樹脂がポリイミドである、請求項19〜22のいずれか一項に記載の研磨ツール。
- 前記ツールが、ワンパスで硬質脆性材料のスライシングおよびポリッシングが可能な多機能ツールである、請求項1〜23のいずれか一項に記載の研磨ツール。
- 研磨ツールを形成する方法であって、
本質的に、砥粒、ポリイミド、ならびに、約40〜約60重量%の銅および約40〜約60重量%の錫からなる予め合金化された青銅を含む予め選択された割合の粒状成分を提供するステップ;
前記粒状成分を混合して実質的に均一な組成物を形成するステップ;
前記実質的に均一な組成物を所望の形状の金型に入れるステップ;
前記金型を、成形物品を形成するために有効な期間、約25〜200MPaの範囲内の圧力に圧縮するステップ;
前記成形物品を、前記青銅を焼結すると共に前記ポリイミドを軟化させるために有効な期間、500℃未満の温度に加熱し、これにより、砥粒および焼結された結合材を、実質的に連続的な金属合金相と実質的に連続的なまたは実質的に非連続的なポリイミド相との複合体に組み込むステップ;
前記複合体を冷却して前記研磨ツールを形成するステップ;ならびに
前記研磨ツールの面をラップ仕上して、所望の程度の直線度および250ミクロン以下の厚さをもたらすステップ
を含む、方法。 - ラップ仕上が、前記研磨ツールの対向する面が同時にラップ仕上される両面ラップ仕上として実施される、請求項25に記載の方法。
- 研磨ツールを形成する方法であって、
砥粒、軟化温度を有する樹脂、および、樹脂の軟化温度で液体相または遷移液相を有する金属または金属合金を含む予め選択された割合の粒状成分を提供するステップ;
前記粒状成分を混合して実質的に均一な組成物を形成するステップ;
前記実質的に均一な組成物を所望の形状の金型に入れるステップ;
前記金型を、成形物品を形成するために有効な期間、約25〜200MPaの範囲内の圧力に圧縮するステップ;
前記成形物品を、金属または金属合金を焼結すると共に樹脂を軟化させるために有効な期間、500℃未満の温度に加熱し、これにより、前記砥粒および焼結された結合材を、実質的に連続的な金属相と実質的に連続的なまたは実質的に非連続的な樹脂相との複合体に組み込むステップ;
前記複合体を冷却して前記研磨ツールを形成するステップ;ならびに
前記研磨ツールの面をラップ仕上して、所望の程度の直線度および250ミクロン以下の厚さをもたらすステップ
を含む、方法。 - 前記複合体が冷却されて初期研磨ツールが形成され;および
複数のより薄いツールを前記初期研磨ツールから形成するステップであって、より薄いツールの各々が250ミクロン以下の実質的に均一な厚さを有し、これにより、多刃研磨ツールを提供するステップ
をさらに含む、請求項27に記載の方法。 - 複数のより薄いツールを前記初期研磨ツールから形成するステップが放電加工(EDM)を用いて達成される、請求項27〜28のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも一方のツール面をラップ仕上して所望の程度の直線度および厚さをもたらすステップ
をさらに含む、請求項27〜29のいずれか一項に記載の方法。
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