JP2022145324A - Vitrified tool and manufacturing method thereof - Google Patents

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広幸 岩井
Hiroyuki Iwai
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Abstract

To provide a vitrified tool which employs diamond as abrasive grains, realizes high surface roughness of a material polished therewith, and hardly causes scratches.SOLUTION: The vitrified tool comprises a substrate 15, and a bond layer 5 disposed on the substrate 15 and comprising a vitreous material retaining innumerable abrasive grains 1. Each abrasive grain 1 is of diamond. The bond layer 5 contains 10.6 mol% or more of bismuth oxide.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ビトリファイド工具と、その製造方法とに関する。 The present invention relates to vitrified tools and methods of making the same.

ビトリファイド工具は、基材と、無数の砥粒を保持したガラス質からなるボンド層とを備えている。無数の砥粒を保持したボンド層がチップとして製造され、チップが基材上に固着される場合と、無数の砥粒を保持したボンド層が基材上に直接固着される場合とがある。ボンド層は、気孔を含む場合と、気孔を含まない場合とがある。なお、このビトリファイド工具において、砥粒保持力を向上させるため、ボンド層内の気孔内に樹脂を含侵させる技術が特許文献1に開示されている。 A vitrified tool comprises a base material and a vitreous bond layer holding countless abrasive grains. There are cases where a bond layer holding countless abrasive grains is manufactured as a chip and the chip is fixed on a substrate, and there is a case where a bond layer holding countless abrasive grains is directly fixed on the substrate. The bond layer may or may not contain pores. In addition, Patent Document 1 discloses a technique of impregnating the pores in the bond layer with a resin in order to improve the holding power of abrasive grains in this vitrified tool.

例えば、このビトリファイド工具は研削工具として具体化され、研削加工の際に用いられる。ビトリファイド工具は、製造時に研磨面における砥粒の表面密度や砥粒の大きさを調整し易い特質を有している。 For example, the vitrified tool is embodied as a grinding tool and used during grinding operations. A vitrified tool has the characteristic that the surface density of abrasive grains on the polishing surface and the size of the abrasive grains can be easily adjusted during manufacture.

国際公開2006/090527号公報International publication 2006/090527

しかし、ビトリファイド工具は、半導体用ウェハ、超硬合金、セラミックス等の難削性の相手材の加工を行うため、硬度が最も高いダイヤモンドを採用した場合、研磨後の相手材の表面粗さが低いとともに、スクラッチを生じやすい。これは、ダイヤモンドとガラス質との濡れ性が低く、ダイヤモンドとボンド層との保持状態が異なり易いことから、ダイヤモンドが点在して研削の状態にバラツキが生じやすいからである。 However, since vitrified tools are used to process difficult-to-cut materials such as semiconductor wafers, cemented carbide, and ceramics, when diamond, which has the highest hardness, is used, the surface roughness of the mating materials after polishing is low. At the same time, scratches are likely to occur. This is because the wettability between the diamond and the vitreous is low, and the state of holding the diamond and the bond layer tends to differ, so the diamond is scattered and the grinding state tends to vary.

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、砥粒としてダイヤモンドを採用しつつ、研磨後の相手材の表面粗さが高く、かつスクラッチを生じ難いビトリファイド工具を提供することを解決すべき課題としている。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and provides a vitrified tool that employs diamond as abrasive grains, has a high surface roughness of the mating material after polishing, and is less prone to scratches. are issues to be resolved.

本発明のビトリファイド工具は、基材と、前記基材上に設けられ、無数の砥粒を保持したガラス質からなるボンド層とを備え、
各前記砥粒はダイヤモンドであり、
前記ボンド層は、酸化ビスマスを10.6mol%以上含有していることを特徴とする。
The vitrified tool of the present invention comprises a base material, and a vitreous bond layer provided on the base material and holding countless abrasive grains,
each said abrasive grain is a diamond,
The bond layer is characterized by containing 10.6 mol % or more of bismuth oxide.

発明者の試験によれば、本発明のビトリファイド工具は、各砥粒がダイヤモンドでありながら、ガラス質のボンド層が酸化ビスマス(Bi23)を10.6mol%以上含有していることにより、ボンド層がダイヤモンドに対して高い濡れ性を発揮する。このため、ダイヤモンドとボンド層との保持状態は異なり難く、ダイヤモンドが均等に存在しやすいことから、研削の状態にバラツキが生じ難い。 According to the inventor's test, the vitrified tool of the present invention has a vitreous bond layer containing 10.6 mol % or more of bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) while each abrasive grain is diamond. , the bond layer exhibits high wettability to diamond. For this reason, the holding state of the diamond and the bond layer is unlikely to be different, and the diamond tends to be evenly distributed, so that the grinding state is less likely to vary.

本発明のビトリファイド工具の製造方法は、酸化ビスマスを10.6mol%以上含有し、ガラス質を形成する組成物と、ダイヤモンドからなる無数の砥粒とを含む混合物を準備する第1工程と、
前記混合物の成形体を得る第2工程と、
前記成形体を酸化雰囲気で焼成することにより前記組成物からなる前記ガラス質によって各前記砥粒を保持し、ビトリファイド工具を得る第3工程とを備えていることを特徴とする。
The method for producing a vitrified tool of the present invention comprises a first step of preparing a mixture containing a composition containing 10.6 mol % or more of bismuth oxide and forming a glassy substance, and countless abrasive grains made of diamond;
a second step of obtaining a molded body of the mixture;
and a third step of firing the compact in an oxidizing atmosphere to retain the abrasive grains with the vitrified material of the composition to obtain a vitrified tool.

本発明の製造方法により、本発明のビトリファイド工具を製造することができる。 The vitrified tool of the present invention can be manufactured by the manufacturing method of the present invention.

本発明のビトリファイド工具によれば、砥粒としてダイヤモンドを採用しつつ、研磨後の相手材の表面粗さが高く、かつスクラッチを生じ難い。 According to the vitrified tool of the present invention, while employing diamond as abrasive grains, the surface roughness of the mating material after polishing is high, and scratches are less likely to occur.

図1は、実施例等のチップの模式拡大断面図である。FIG. 1 is a schematic enlarged cross-sectional view of a chip such as an example. 図2は、実施例等で用いた組成物の温度と伸びとの関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between temperature and elongation of compositions used in Examples and the like. 図3は、実施例等で用いた組成物の結晶化度を示すXRD測定結果である。FIG. 3 is an XRD measurement result showing the crystallinity of the compositions used in Examples and the like. 図4は、実施例のビトリファイド工具の一例である研削工具の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a grinding tool that is an example of the vitrified tool of the embodiment. 図5は、試験2において、試験品1のスラリーを用いたボンド層の側面を示す顕微鏡写真である。FIG. 5 is a photomicrograph showing the side surface of the bond layer using the slurry of test article 1 in test 2. FIG. 図6は、試験2において、試験品1のスラリーを用いたボンド層の断面を示す顕微鏡写真である。FIG. 6 is a photomicrograph showing a cross section of a bond layer using the slurry of test product 1 in test 2. FIG. 図7は、試験2において、試験品6のスラリーを用いたボンド層の側面を示す顕微鏡写真である。FIG. 7 is a photomicrograph showing the side surface of the bond layer using the slurry of test article 6 in test 2. FIG. 図8は、試験2において、試験品6のスラリーを用いたボンド層の断面を示す顕微鏡写真である。FIG. 8 is a photomicrograph showing a cross section of the bond layer using the slurry of test product 6 in test 2. FIG. 図9は、他の研削工具の斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of another grinding tool. 図10は、他の研削工具の斜視図である。FIG. 10 is a perspective view of another grinding tool.

基材は、剛性を有する基材の他、無数の砥粒を保持したボンド層を変形させない程度の可撓性を有する基材を採用することができる。剛性を有する基材としては、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、ムライト等のセラミックス、鉄、SUS、銅等の金蔵、歪点が600°C以上のガラス等を採用することができる。可撓性を有する基材としては、天然繊維、合成繊維、炭素繊維等の繊維から成る織布又は不織布からなるシートや、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリイミド(PI)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、アラミド等の合成樹脂、アルミニウム、銅等の金属からなる単層又は複層のフィルムを採用することができる。 The base material may be a rigid base material or a flexible base material that does not deform the bond layer holding countless abrasive grains. As the substrate having rigidity, ceramics such as alumina, silicon nitride, silicon carbide, zirconia, mullite, metals such as iron, SUS, copper, glass having a strain point of 600° C. or higher, and the like can be used. Examples of flexible substrates include sheets made of woven fabrics or non-woven fabrics made of fibers such as natural fibers, synthetic fibers, and carbon fibers, polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyimide ( PI), polyethylene naphthalate (PEN), a synthetic resin such as aramid, or a single-layer or multi-layer film made of a metal such as aluminum or copper.

ガラス質からなるボンド層としては、硼珪酸ガラス等のフリットを含む組成物を最小することができる。組成物は、スラリー又は粉末であり得る。組成物と、ダイヤモンドからなる無数の砥粒とを含む混合物も、スラリー又は粉末であり得る。混合物を成形体として形成し、成形体を必要に応じて乾燥させ、組成物を溶融、固化させることにより、組成物がガラス質を構成する。 As a glassy bond layer, a frit-containing composition such as borosilicate glass can be minimized. The composition can be a slurry or powder. A mixture containing the composition and a myriad of abrasive grains of diamond can also be a slurry or powder. By forming the mixture into a molded body, drying the molded body if necessary, and melting and solidifying the composition, the composition constitutes a glassy substance.

ボンド層のガラス質とダイヤモンドとの混合比(体積)は、80:20~10:90が好ましく、さらに60:40~25:75であることがより好ましい。ボンド層の気孔率を調整するため、混合物には気孔形成材などを添加してもよい。 The mixing ratio (volume) of vitreous and diamond in the bond layer is preferably 80:20 to 10:90, more preferably 60:40 to 25:75. A pore former or the like may be added to the mixture to adjust the porosity of the bond layer.

本発明のビトリファイド工具に用いる砥粒はダイヤモンドである。ダイヤモンドの粒径はビトリファイド工具の用途等に応じて種々設定される。 The abrasive grain used in the vitrified tool of the present invention is diamond. The grain size of diamond is set variously according to the use of the vitrified tool.

発明者の試験結果によれば、ボンド層が酸化ビスマスを10.6mol%以上含有しておれば、本発明の作用効果が得られるが、ボンド層が酸化ビスマスを28.6mol%以上含有していることがより好ましい。質量%で言えば、ボンド層が酸化ビスマスを40.6質量%以上含有しておれば、本発明の作用効果が得られるが、ボンド層が酸化ビスマスを71.1質量%以上含有していることがより好ましい。この場合、ボンド層がダイヤモンドと高い濡れ性を有する。 According to the inventor's test results, the effect of the present invention can be obtained if the bond layer contains 10.6 mol % or more of bismuth oxide, but if the bond layer contains 28.6 mol % or more of bismuth oxide, It is more preferable to be In terms of % by mass, the effect of the present invention can be obtained if the bond layer contains 40.6% by mass or more of bismuth oxide, but the bond layer contains 71.1% by mass or more of bismuth oxide. is more preferable. In this case, the bond layer has high wettability with diamond.

ボンド層は、酸化ビスマスの他、SiO2、Al23、B23、アルカリ酸化物及びアルカリ土類酸化物を含有し得る。SiO2は、4.8mol%以上、25.4mol%以下であることが好ましい。質量%で言えば、SiO2は、1.4質量%以上、12.6質量%以下であることが好ましい。Al23は、0.8mol%以上、4.4mol%以下であることが好ましい。質量%で言えば、Al23は、0.4質量%以上、3.7質量%以下であることが好ましい。B23は、21.0mol%以上、31.1mol%以下であることが好ましい。質量%で言えば、B23は、7.8質量%以上、14.4質量%未満であることが好ましい。アルカリ酸化物は、0.1mol%以上、0.2mol%以下であることが好ましい。質量%で言えば、アルカリ酸化物は、0.1質量%以下であることが好ましい。アルカリ土類酸化物は、27.0mol%以上、34.4mol%以下であることが好ましい。質量%で言えば、アルカリ土類酸化物は、10.7質量%以上、28.7質量%以下であることが好ましい。 Bond layers may contain SiO2 , Al2O3 , B2O3 , alkali oxides and alkaline earth oxides, as well as bismuth oxide. SiO 2 is preferably 4.8 mol % or more and 25.4 mol % or less. In terms of % by mass, SiO 2 is preferably 1.4% by mass or more and 12.6% by mass or less. Al 2 O 3 is preferably 0.8 mol % or more and 4.4 mol % or less. In terms of mass %, Al 2 O 3 is preferably 0.4 mass % or more and 3.7 mass % or less. B 2 O 3 is preferably 21.0 mol % or more and 31.1 mol % or less. In terms of % by mass, B 2 O 3 is preferably 7.8% by mass or more and less than 14.4% by mass. The alkali oxide content is preferably 0.1 mol % or more and 0.2 mol % or less. In terms of mass %, the alkali oxide content is preferably 0.1 mass % or less. Alkaline earth oxides are preferably 27.0 mol % or more and 34.4 mol % or less. In terms of % by mass, the content of alkaline earth oxides is preferably 10.7% by mass or more and 28.7% by mass or less.

また、発明者の試験結果によれば、ボンド層は軟化点が391°C以上、549°C以下であることが好ましい。ボンド層は軟化点が522°C以下、特に436°C以下であることが好ましい。この場合、ボンド層がダイヤモンドと高い濡れ性を有する。 Further, according to the inventor's test results, the bond layer preferably has a softening point of 391° C. or higher and 549° C. or lower. The bond layer preferably has a softening point of 522°C or less, particularly 436°C or less. In this case, the bond layer has high wettability with diamond.

さらに、発明者の試験結果によれば、ボンド層は結晶化度が90%以下であることが好ましい。この場合、ボンド層がダイヤモンドと高い濡れ性を有する。ボンド層は結晶化度が70%以下であることがより好ましく、8%以下であることがさらに好ましい。 Furthermore, according to the inventor's test results, the bond layer preferably has a degree of crystallinity of 90% or less. In this case, the bond layer has high wettability with diamond. The bond layer preferably has a degree of crystallinity of 70% or less, more preferably 8% or less.

発明者の試験結果によれば、本発明の製造方法において、酸化雰囲気は、水素等の還元ガスを焼成室内に導入せず、酸素濃度が0.01~20%であることが好ましい。還元ガスを焼成室内に導入したり、酸素濃度が0.01%未満では、組成物中の酸化ビスマスが還元され、ボンド層がダイヤモンドからなる砥粒に対して好適な濡れ性を発揮できない。酸素濃度が20%を超えると、焼成時間との関係にもよるが、砥粒であるダイヤモンドが消失し易い。 According to the test results of the inventors, in the production method of the present invention, the oxidizing atmosphere preferably has an oxygen concentration of 0.01 to 20% without introducing a reducing gas such as hydrogen into the firing chamber. If a reducing gas is introduced into the firing chamber or if the oxygen concentration is less than 0.01%, the bismuth oxide in the composition will be reduced, and the bond layer will not be able to exhibit suitable wettability to diamond abrasive grains. If the oxygen concentration exceeds 20%, the abrasive grains of diamond tend to disappear, depending on the relationship with the firing time.

本発明の製造方法において、第3工程では、基材成形体を585°C以下で焼成することが好ましい。発明者の試験結果によれば、屈伏点が585°Cの組成物で本発明のビトリファイド工具が得られたからである。この場合、焼成時間との関係にもよるが、砥粒であるダイヤモンドが消失し難いとともに、ボンド層がダイヤモンドと高い濡れ性を有する。第3工程では、基材成形体を467°C以下で焼成することがより好ましい。 In the production method of the present invention, in the third step, it is preferable to bake the substrate compact at 585° C. or lower. This is because, according to the inventor's test results, the vitrified tool of the present invention was obtained with a composition having a yield point of 585°C. In this case, depending on the relationship with the firing time, the abrasive grains of diamond are unlikely to disappear, and the bond layer has high wettability with the diamond. In the third step, it is more preferable to bake the base compact at 467° C. or lower.

以下、本発明を試験1~3により説明するとともに、実施例1~5と比較例とを説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained by Tests 1 to 3, and Examples 1 to 5 and a Comparative Example will be explained.

(試験1)
試験1では、組成物の組成を種々変え、図1に示すように、ダイヤモンドを砥粒1としたチップ20を製造した。各チップ20は、無数の砥粒1がガラス質からなるボンド層5に保持されている。ボンド層5は、気孔7を含み、砥粒1を複層で有している。
(Test 1)
In Test 1, the composition of the composition was changed variously, and as shown in FIG. In each chip 20, countless abrasive grains 1 are held on a bond layer 5 made of vitreous. The bond layer 5 contains pores 7 and has abrasive grains 1 in multiple layers.

まず、第1工程として、組成物1~7と、無数の砥粒1(ダイヤモンド、平均粒径:0.5μm)と、バインダ樹脂(アクリル樹脂)と、溶剤(アルコール)とを準備した。組成物1~7のガラス質換算のmol%を表1に示し、質量%を表2に示す。表1の下段には、アルカリ酸化物及びアルカリ土類酸化物のmol%を示し、表2の下段には、アルカリ酸化物及びアルカリ土類酸化物の質量%を示す。 First, in the first step, compositions 1 to 7, countless abrasive grains 1 (diamond, average particle size: 0.5 μm), binder resin (acrylic resin), and solvent (alcohol) were prepared. Table 1 shows the mol % of compositions 1 to 7 in terms of vitrification, and Table 2 shows the mass %. The lower part of Table 1 shows the mol % of alkali oxides and alkaline earth oxides, and the lower part of Table 2 shows the mass % of alkali oxides and alkaline earth oxides.

Figure 2022145324000002
Figure 2022145324000002

Figure 2022145324000003
Figure 2022145324000003

各組成物1~7について、TMA測定を行った。各組成物1~7は、図2に例示するように、昇温によって溶融するため、軟化点Tg(°C)と屈伏点Ts(°C)とを示す。また、各組成物1~7について、図3に示すように、XRD評価装置(rigaku製「Smartlab」)による評価を行い、結晶化度を求めた。これらの結果を表3に示す。 TMA measurements were performed on each of Compositions 1-7. As illustrated in FIG. 2, each of Compositions 1 to 7 melts when the temperature is raised, so it exhibits a softening point Tg (°C) and a sag point Ts (°C). In addition, as shown in FIG. 3, each composition 1 to 7 was evaluated by an XRD evaluation device ("Smartlab" manufactured by rigaku) to determine the degree of crystallinity. These results are shown in Table 3.

Figure 2022145324000004
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組成物1~7と砥粒1とをボールミルに投入し、ボールミルを回転させた。こうして、試験品1~7のスラリーを得た。ボンド層5のガラス質と砥粒1との混合比(体積)は30:70とした。 Compositions 1 to 7 and abrasive grain 1 were placed in a ball mill, and the ball mill was rotated. Thus, slurries of test products 1 to 7 were obtained. The mixing ratio (volume) of the vitreous material of the bond layer 5 and the abrasive grains 1 was 30:70.

第2工程として、各スラリーを用いてチップ形状とし、溶剤を気化して成形体を成形した。 In the second step, each slurry was formed into a chip shape, and the solvent was evaporated to form a compact.

第3工程として、各成形体を所定時間焼成し、チップ20を得た。試験品7のスラリーでは、チップ20の製造が不能であった。この際の焼成室内のガス種、酸素濃度(%)及び雰囲気を表4に示す。 As a third step, each compact was fired for a predetermined time to obtain a chip 20 . Chip 20 could not be produced with the slurry of test article 7. Table 4 shows the gas species, oxygen concentration (%) and atmosphere in the firing chamber at this time.

Figure 2022145324000005
Figure 2022145324000005

図4に示すように、試験品1~5のスラリーで得られたチップ20を基材としてのアルミニウム合金製の台金15に接着し、研削工具とした。一つの切削工具では、同一のスラリーで製造したチップ20が接合されている。 As shown in FIG. 4, chips 20 obtained from slurries of test pieces 1 to 5 were bonded to a base metal 15 made of an aluminum alloy as a base material to form a grinding tool. In one cutting tool, chips 20 manufactured with the same slurry are joined.

(試験2)
試験2では、砥粒1とボンド層5との濡れ性を確認した。まず、アルミナ製の基板上に試験品1~6のスラリーを約10μmの厚みで塗布し、その膜上に平均粒径12μmのダイヤモンドからなる砥粒1を乗せ、試験1と同様に焼成を行った。焼成後、試験品1~6のスラリーからなるボンド層5中に砥粒1がどれくらい埋め込まれているかを以下の基準で評価した。
◎:ボンド層5が砥粒1の径の50%以上
〇:ボンド層5が砥粒1の径の10%以上
×:ボンド層5が砥粒1の径の10%未満
(Test 2)
In Test 2, the wettability between the abrasive grains 1 and the bond layer 5 was confirmed. First, slurries of test products 1 to 6 were applied to a thickness of about 10 μm on an alumina substrate. rice field. After firing, how much the abrasive grains 1 were embedded in the bond layer 5 made of the slurry of the specimens 1 to 6 was evaluated according to the following criteria.
◎: Bond layer 5 is 50% or more of the diameter of the abrasive grain 1 ○: Bond layer 5 is 10% or more of the diameter of the abrasive grain 1 ×: Bond layer 5 is less than 10% of the diameter of the abrasive grain 1

試験品1のスラリーを用いたボンド層5の側面の顕微鏡写真を図4に示し、その断面の顕微鏡写真を図5に示す。他方、試験品6のスラリーを用いたボンド層5の側面の顕微鏡写真を図6に示し、その断面の顕微鏡写真を図7に示す。 FIG. 4 shows a photomicrograph of the side surface of bond layer 5 using the slurry of test product 1, and FIG. 5 shows a photomicrograph of its cross section. On the other hand, FIG. 6 shows a microphotograph of the side surface of the bond layer 5 using the slurry of test product 6, and FIG. 7 shows a microphotograph of its cross section.

図4及び図5に示すように、試験品1のスラリーを用いた場合は、黒色をなすダイヤモンドからなる砥粒1が白色をなすボンド層5に埋め込まれていることがわかる。また、試験品1のスラリーを用いた場合は、砥粒1の周りにボンド層5がうまくコーティングされていることがわかる。比較例1のスラリーからなるボンド層5はダイヤモンドからなる砥粒1に対する濡れ性が高いためである。試験品2~5のスラリーを用いた場合も同様である。 As shown in FIGS. 4 and 5, when the slurry of the test product 1 is used, the black diamond abrasive grains 1 are embedded in the white bond layer 5 . Moreover, when the slurry of test product 1 was used, it can be seen that the bond layer 5 was well coated around the abrasive grains 1 . This is because the bond layer 5 made of the slurry of Comparative Example 1 has high wettability with respect to the abrasive grains 1 made of diamond. The same is true when the slurries of test items 2 to 5 are used.

他方、図6及び図7に示すように、試験品6のスラリーを用いた場合は、砥粒1がボンド層5から剥き出しで存在していることがわかる。また、試験品6のスラリーを用いた場合は、砥粒1が点在する箇所があり、研削の状態にバラツキが生じやすいことがわかる。 On the other hand, as shown in FIGS. 6 and 7, when the slurry of test product 6 was used, abrasive grains 1 were exposed from bond layer 5 . Moreover, when the slurry of the test product 6 was used, there were places where the abrasive grains 1 were scattered, and it was found that the state of grinding was likely to vary.

(試験3)
試験品1~6のスラリーで得た各チップ20を用いた評価用研削工具を用意した。試験品1~5のスラリーで得た各チップ20を用いた評価用研削工具が実施例1~5のビトリファイド工具であり、試験品6のスラリーで得た各チップ20を用いた評価用研削工具が比較例のビトリファイド工具である。各評価用研削工具によりSiウェハを研削し、研削後のウェハの表面粗さを表面粗さ計(Zygo)で確認し、以下の条件で評価した。
◎:Sa=2nm未満
〇:Sa=3nm未満
×:Sa=3nm以上
(Test 3)
A grinding tool for evaluation was prepared using each tip 20 obtained from the slurries of test products 1 to 6. The evaluation grinding tools using the tips 20 obtained with the slurries of the test products 1 to 5 are the vitrified tools of Examples 1 to 5, and the evaluation grinding tools using the tips 20 obtained with the slurry of the test product 6. is a comparative vitrified tool. A Si wafer was ground with each evaluation grinding tool, and the surface roughness of the wafer after grinding was confirmed with a surface roughness meter (Zygo) and evaluated under the following conditions.
◎: Sa = less than 2 nm ○: Sa = less than 3 nm ×: Sa = 3 nm or more

さらに、研削後のウェハに20nm以上の深さのスクラッチがあるか否かを確認し、ない場合を〇、あった場合を×として評価した。これらの結果を表5に示す。 Furthermore, it was confirmed whether or not there was a scratch with a depth of 20 nm or more on the wafer after grinding. These results are shown in Table 5.

Figure 2022145324000006
Figure 2022145324000006

表5から明らかなように、実施例1~5の評価用研削工具のボンド層5は、各砥粒1がダイヤモンドでありながら、濡れ性に富んでいることがわかる。特に、ボンド層5が酸化ビスマスを28.6mol%以上含有する実施例1、2の評価用研削工具のボンド層5は優れた濡れ性を発揮している。このため、これらのボンド層5を有するチップ20を用いたビトリファイド工具は、砥粒1としてダイヤモンドを採用しつつ、研磨性及びスクラッチ性にも優れることがわかる。酸化ビスマスを特定量以上含有しているからである。また、これらのボンド層5は軟化点が391°C以上、549°C以下であり、結晶化度が90%以下だからである。 As is clear from Table 5, the bond layers 5 of the evaluation grinding tools of Examples 1 to 5 have high wettability even though the abrasive grains 1 are diamond. In particular, the bond layers 5 of the evaluation grinding tools of Examples 1 and 2, in which the bond layers 5 contain 28.6 mol % or more of bismuth oxide, exhibit excellent wettability. Therefore, it can be seen that the vitrified tool using the tip 20 having these bond layers 5 employs diamond as the abrasive grains 1 and is also excellent in polishability and scratch resistance. This is because it contains a specific amount or more of bismuth oxide. This is also because these bond layers 5 have a softening point of 391° C. or more and 549° C. or less and a degree of crystallinity of 90% or less.

実施例1~5のチップ20は、図9及び図10の研削工具にも具体化可能である。図9に示す研削工具は、棒状の台金17を採用し、この台金17の周面に複数のチップ20が接着されている。図10に示す研削工具は、板状の台金19を採用し、この台金19の一面に複数のチップ20が接着されている。 The tips 20 of Examples 1-5 can also be embodied in the grinding tools of FIGS. The grinding tool shown in FIG. 9 employs a rod-shaped base metal 17 and a plurality of tips 20 are adhered to the peripheral surface of this base metal 17 . The grinding tool shown in FIG. 10 employs a plate-shaped base metal 19 and a plurality of tips 20 are bonded to one surface of this base metal 19 .

したがって、実施例1~5のビトリファイド工具は、難削材の加工を高速回転する工具で行うことが可能である。 Therefore, the vitrified tools of Examples 1 to 5 are capable of machining difficult-to-cut materials with a tool that rotates at high speed.

以上において、本発明を試験1~3及び実施例1~5に即して説明したが、本発明は上記試験1~3及び実施例1~5に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。 In the above, the present invention was described in accordance with Tests 1 to 3 and Examples 1 to 5, but the present invention is not limited to the above Tests 1 to 3 and Examples 1 to 5, and deviates from the gist thereof. Needless to say, it can be appropriately changed and applied to the extent that it does not occur.

上記実施例では、無数の砥粒1を保持したボンド層5がチップ20として製造され、チップ20が基材上に固着されているが、本発明のビトリファイド工具は、無数の砥粒1を保持したボンド層5が基材上に直接固着されたものであってもよい。また、ボンド層5は、実施例のように、砥粒1を基材上で複層で有してもよく、砥粒1を基材上で単層で有するだけでもよい。さらに、上記実施例では、ボンド層5が気孔7を有するが、ボンド層5が気孔7を有さず、緻密に構成されてもよい。本発明のビトリファイド工具において、砥粒を基材上に単層で固着するだけであれば、ボンド層は気孔を実質的に含まない緻密なものを採用することが好ましい。 In the above embodiment, the bond layer 5 holding countless abrasive grains 1 is manufactured as the tip 20, and the tip 20 is fixed on the base material. The bonded bond layer 5 may be directly fixed on the substrate. Further, the bond layer 5 may have the abrasive grains 1 in multiple layers on the substrate as in the embodiment, or may have the abrasive grains 1 in a single layer on the substrate. Furthermore, although the bond layer 5 has the pores 7 in the above embodiment, the bond layer 5 may have no pores 7 and be densely structured. In the vitrified tool of the present invention, if only a single layer of abrasive grains is fixed on the substrate, the bond layer is preferably dense and substantially free of pores.

本発明は研削工具等に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for grinding tools and the like.

15…基材(台金)
5…ボンド層
1…砥粒
15 Base material (base metal)
5... Bond layer 1... Abrasive grain

Claims (6)

基材と、前記基材上に設けられ、無数の砥粒を保持したガラス質からなるボンド層とを備え、
各前記砥粒はダイヤモンドであり、
前記ボンド層は、酸化ビスマスを10.6mol%以上含有していることを特徴とするビトリファイド工具。
A base material and a vitreous bond layer provided on the base material and holding countless abrasive grains,
each said abrasive grain is a diamond,
A vitrified tool, wherein the bond layer contains 10.6 mol % or more of bismuth oxide.
前記ボンド層は酸化ビスマスを28.6mol%以上含有している請求項1記載のビトリファイド工具。 A vitrified tool according to claim 1, wherein said bond layer contains 28.6 mol% or more of bismuth oxide. 前記ボンド層は軟化点が391°C以上、549°C以下である請求項1又は2記載のビトリファイド工具。 3. The vitrified tool according to claim 1, wherein said bond layer has a softening point of 391[deg.] C. or more and 549[deg.] C. or less. 前記ボンド層は結晶化度が90%以下である請求項1乃至3のいずれか1項記載のビトリファイド工具。 The vitrified tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the bond layer has a crystallinity of 90% or less. 酸化ビスマスを10.6mol%以上含有し、ガラス質を形成する組成物と、ダイヤモンドからなる無数の砥粒とを含む混合物を準備する第1工程と、
前記混合物の成形体を得る第2工程と、
前記成形体を酸化雰囲気で焼成することにより前記組成物からなる前記ガラス質によって各前記砥粒を保持し、ビトリファイド工具を得る第3工程とを備えていることを特徴とするビトリファイド工具の製造方法。
a first step of preparing a mixture containing a composition containing 10.6 mol % or more of bismuth oxide and forming a glassy substance and countless abrasive grains made of diamond;
a second step of obtaining a molded body of the mixture;
and a third step of firing the compact in an oxidizing atmosphere so that the abrasive grains are held by the vitrified material of the composition to obtain a vitrified tool. .
前記第3工程では、前記成形体を585°C以下で焼成する請求項5記載のビトリファイド工具の製造方法。 6. The method of manufacturing a vitrified tool according to claim 5, wherein in said third step, said compact is fired at 585[deg.] C. or less.
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