JP3990936B2 - Abrasive grain and manufacturing method thereof, polishing tool and manufacturing method thereof, polishing grindstone and manufacturing method thereof, and polishing apparatus - Google Patents

Abrasive grain and manufacturing method thereof, polishing tool and manufacturing method thereof, polishing grindstone and manufacturing method thereof, and polishing apparatus Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン、ガラス等の硬脆材料や、鉄鋼、アルミニウム等の金属材料を仕上げ加工するための研磨具とその製造方法、そのような研磨具を得るための砥粒、さらに研磨具を備えた研磨装置に関し、特に加工の高品位化、高能率化を行うための長寿命な研磨具およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
シリコンウェーハやガラスディスクをはじめ各種硬脆材料や金属材料からなる部品の最終仕上げには、研磨剤スラリーを用いた研磨加工が用いられてきた。この加工法は、微細な砥粒を使用しやすいため、優れた仕上げ面を容易に得ることができ、また大量の研磨剤スラリーを使用することで安定した加工特性を維持することができるため、広く用いられてきた。
【0003】
しかし、このような研磨剤スラリーを用いる研磨加工においては大量のスラリーを要すると同時に、大量のスラリー廃液を排出するため環境への負荷が極めて高く、また加工能率の向上にも限界がある。こうしたことから、研磨剤スラリーを用いる研磨加工仕上げと同等以上の優れた仕上げ面を得ることのできる固定砥粒加工工具の開発が各方面で活発に行われている。
【0004】
ここで、砥粒加工において良好な加工面粗さを得るには、微細な砥粒を使用することが有利であり、固定砥粒加工工具においても同様に微細な砥粒が用いられている。しかし、鏡面のような優れた加工面を得るために、粒径が数μm以下の砥粒の固定砥粒加工工具を使用すると、砥粒と基材とを結合する結合材と工作物との接触が生じ、また、切りくずが砥粒同士の間に蓄積されて目詰まりが発生し、その結果、加工抵抗が急増し、最悪の場合には加工ができなくなってしまう。
【0005】
ここで、砥粒結合材と被工作物との接触を抑制するような手段を講じた場合であっても、砥粒径が小さいため、加工能率が低下してしまうと云った問題がある。
【0006】
一方、加工能率を向上させるためは大粒径の砥粒を選択しなければならないが、この場合、加工能率は向上するものの、加工面品位が落ちて鏡面が得にくくなる。
【0007】
これらの問題を解決するものとして、微細な砥粒を造粒し、凝集した状態の粉末を砥粒として使用する固定砥粒加工工具が、特開平7−164324号、特開平8−155840号、特表平9−504235号、特開2000−198073、特開2000−237962、特開2000−176842、特開2001−129764等の公報で提案されている。これらの固定砥粒加工工具において、その微細な砥粒の作用により優れた加工面粗さが得られ、同時に凝集した砥粒による加工能率の向上等が実現される。
【0008】
しかしながら、加工能率をさらに向上させようとした場合に、砥粒を構成する微細な粒子同士の結合力に関する着目のない、これら技術では、加工能率向上の要求に応えられず、さらに固定砥粒加工工具の寿命の点で不充分であるなどの問題が生じることが判った。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題点を改善する、すなわち、加工面粗さを犠牲にすることなく、加工能率が極めて高い研磨加工を長時間持続して可能とする砥粒及びそのような砥粒を用いた長寿命な研磨具、研磨装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術に係る、微細な砥粒を造粒し、凝集した状態の粉末を砥粒として使用する固定砥粒加工工具について、本発明者等がさらに鋭意研究を重ねた結果、加工対象物にも左右されるが、基本的に砥粒を構成する微細な粒子同士の結合力が非常に重要なファクタであることが判明した。すなわちこれら従来技術においては凝集した砥粒を構成する微細な粒子同士の結合力に関する着目・考察が一切なされてなかった。
【0011】
ここで、砥粒は研磨・研削工程での使用の結果、徐々に摩耗して、平坦化された状態となっていくが、この平坦化により生じた平面ないし略平面状の面が加工面である。
【0012】
焼結されているセラミックからなる砥粒の場合には高い研磨能率が得られるが、空隙が存在せずに、あまりにも硬すぎるので、被加工面に加工によって、新たに大きなスクラッチをもたらし、加工面粗さを劣化させる。
【0013】
一方、微細な一次粒子が凝集して形成された形成された二次粒子からなる砥粒の場合には、一次粒子と空間とによって一種の切刃が形成されるため、高い研磨品質が得られる。
【0014】
しかしながら、このような微細な一次粒子が凝集して形成された二次粒子からなる砥粒では、一次粒子が細かすぎ、あるいは、一次粒子同士の結合が制御されていないために高い研磨能率が得られず、また、実用に足る耐久性、寿命が得られない。
【0015】
ここで、本発明者等は、細かい粒子が集まって形成された砥粒において、その細かい粒子同士の結合力を適正に調整することによって、加工による砥粒の摩耗を徐々に進行させることができ、その結果、常に新しい切刃が発生し、被加工物に対して高加工能率で、かつ、ナノメーターオーダーの高加工面品位が得られる優れた加工特性を長時間維持することができ、このとき、砥粒自体の磨耗は抑制されるので結果として工具寿命を長くできることを見出した。
【0016】
すなわち、本発明の砥粒は上記課題を解決するため請求項1に記載のように、多数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子を、該一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して、該二次粒子内部の一次粒子を成長させてなる多孔質の砥粒であって、
(イ)前記一次粒子の成長による形成された切刃形成粒子が前記ネックにより互いにゆるく結合され、(ロ)前記切刃形成粒子間に空隙が形成され、(ハ)前記ネックが1葉双曲面状に形成され、かつ、(ニ)前記多孔質の砥粒の細孔比表面積が18000cm /cm 以上700000cm /cm 以下にされていることを特徴とする砥粒である。
【0017】
このような構成によれば、上記砥粒は、実際の使用時にその加工面における前記切刃形成粒子の少なくとも空隙に接する部分が切刃として機能し、該切刃形成粒子が摩耗して切刃となる部分を失うにしたがって脱落するとともに、新たな切刃形成粒子が加工面に順次突き出される機能を有し、研磨、研削加工時に、砥粒に常に自生発刃が生じ、切り屑の除去も良好で、優れた品位を維持して極めて能率良く、かつ、長時間に亘って安定して加工を実施することができる。
さらに請求項1の砥粒は、その細孔比表面積が18000cm /cm 以上700000cm /cm 以下にされている構成を有するために、砥粒自身の摩耗と切刃形成粒子が摩耗して切刃となる部分を失うにしたがって生じる脱落の度合いとが最適化され、良好な加工面品位を保ちながらさらに高能率で加工できると同時に、砥粒の磨耗を抑えることもできるので、加工能率、加工品質と長寿命とのバランスが良い砥粒とすることができ、このような砥粒を有する研磨具の寿命をより長くすることができる。
ここで、砥粒の細孔比表面積が18000cm /cm 未満であると、加工面にスクラッチが発生しやすくなり、加工面品位を劣化させてしまう恐れがある。また、逆に細孔比表面積が700000cm /cm よりも大きい場合、切刃形成粒子同士の結合力があまりにも弱すぎるために、充分な研磨、研削加工ができずに、逆に砥粒自体の磨耗が激しく、加工能率が極端に低下し、加工物の前加工面を完全に除去できない恐れがある。さらに砥石に応用した場合に研削焼けが生じやすくなる。
【0018】
請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載の砥粒において、圧縮破壊強度が1MPa以上500MPa以下である構成を有する。このような請求項3の発明によれば、砥粒として、砥粒自身の摩耗と切刃形成粒子が摩耗して切刃となる部分を失うにしたがって生じる脱落の度合いとが最適化され、良好な加工面品位を保ちながらさらに高能率で加工できると同時に、砥粒の磨耗を抑えることもできるので、加工能率、加工品質と長寿命とのバランスが良い砥粒とすることができ、このような砥粒を有する研磨具の寿命をより長くすることができる。
【0019】
ここで、砥粒の圧縮破壊強度が500MPaを越えると、加工面にスクラッチが発生しやすくなり、加工面品位を劣化させてしまう恐れがある。また、逆に圧縮破壊強度が1MPaよりも小さい場合、切刃形成粒子の結合力があまりにも弱すぎるために、充分な研磨、研削加工ができずに、逆に砥粒自体の磨耗が激しく、加工能率が極端に低下し、加工物の前加工面を完全に除去できない恐れがある。さらに砥石に応用した場合に研削焼けが生じやすくなる。
【0020】
研削焼けとは、研削砥石において砥粒の突き出しが得られず、砥粒を固定する結合剤と工作物とが接触して生じる現象であって、このとき、正常な研削加工を行うことができずに研削面の温度が上昇し、研削面に変色が発生することを云う。
【0021】
請求項4の発明は、請求項3に記載の砥粒において、圧縮破壊強度が20MPa以上300MPa以下である構成を有する。このような請求項4記載の発明によれば、高加工面品位を保ちながらさらに高能率で加工できると同時に、さらに効果的に砥粒の磨耗を抑えることができ、このような砥粒を有する研磨具の寿命をより長くすることができる。
【0024】
請求項の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の砥粒において、細孔比表面積が100000cm/cm以上300000cm/cm以下にされている構成を有する。このような請求項記載の発明によれば、高加工面品位を保ちながらさらに高能率で加工できると同時に、さらに効果的に砥粒の磨耗を抑えることができ、このような砥粒を有する研磨具の寿命をより長くすることができる。
【0025】
請求項の発明は、請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の砥粒において、切刃形成粒子の平均粒径が5μm以下にされている構成を有する。
このような請求項記載の発明によれば、優れた加工品位を確実に得ることができる。ここで、前記切刃形成粒子の平均粒径が5μmを越えると、加工面にスクラッチが発生して加工品位が低下してしまう恐れがあり、好ましくない。ここで、切刃形成粒子の平均粒径が5μmを越えないようにするためには加熱処理条件を調整することで達成することができる。
【0026】
さらに、請求項記載の発明は請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の砥粒において、切刃形成粒子同士を結合するためのバインダを含まない構成を有する。
【0027】
このような構成によって、切刃形成粒子が摩耗して切刃となる部分を失うにしたがって脱落するとともに、新たな切刃形成粒子が加工面に順次突き出される際に、切刃形成粒子のバインダからの突き出し量が不充分となることがなく、また、目つぶれ、目詰まり、バインダの残留やそのバインダへの切りくずの付着等によるスクラッチの発生の加工品位上の問題発生を回避することができる。
【0028】
上記のような、優れた砥粒を得るために、本発明の砥粒の製造方法は請求項に記載のように、多数の一次粒子を凝集させて二次粒子を得る工程と、該二次粒子を一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して、前記一次粒子を成長させることにより、(イ)前記一次粒子の成長による形成された切刃形成粒子が前記ネックにより互いにゆるく結合され、(ロ)前記切刃形成粒子間に空隙が形成され、(ハ)前記ネックが1葉双曲面状に形成され、かつ、(ニ)前記多孔質の砥粒の細孔比表面積が18000cm /cm 以上700000cm /cm 以下にされている多孔質の砥粒を得る工程と、を有する。
【0029】
このような本発明の砥粒の製造方法によれば、このような2つの工程により、得られる砥粒は、実際の砥粒としての使用時に、請求項2に記載のようにその加工面における前記切刃形成粒子の少なくとも空隙に接する部分が切刃として機能し、該切刃形成粒子が摩耗して切刃となる部分を失うにしたがって脱落するとともに、新たな切刃形成粒子が加工面に順次突き出される機能を有し、研磨、研削加工時に、砥粒に常に自生発刃が形成され、切り屑の除去も良好で、優れた品位を維持して極めて能率良く、かつ、長時間に亘って安定して加工を実施することができる。
【0030】
このとき請求項に記載のように形成される切刃形成粒子の平均粒径が5μm以下となる条件で加熱処理を行うことが望ましい。すなわち、切刃形成粒子の平均粒径が5μmを越えると、加工面にスクラッチが発生して加工品位が低下してしまう恐れがあり、好ましくない。
【0031】
また、請求項10記載の研磨具のようにこのような請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の砥粒を研磨面に有する研磨具は、その優れた本発明に係る砥粒により、優れた品位を維持して極めて能率良く、かつ、長時間に亘って安定して加工を実施することができる。
【0032】
また、請求項11に記載の研磨具は、請求項10に記載の研磨具において、研磨具の研磨面表面に砥粒が露出していることを特徴とする。このような構成により砥粒同士、あるいは、砥粒とそれを支持する基材とを固定するバインダによる加工品質の低下を防止することができる。ここで、バインダとしては樹脂、セラミック、金属のいずれか1種以上を用いることができ、また、例えばセラミック前駆体を用いてその後加熱処理などによりセラミックとしても良い。
【0033】
また、請求項12に記載の研磨具は、請求項10または請求項11に記載の研磨具において、前記研磨具が研磨フィルム、研磨布及び研磨用砥石のいずれかであることを特徴とする。研磨具がこのように研磨フィルム、研磨布及び研磨用砥石のいずれかであることにより、上記請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の砥粒による高い加工能率で、かつ、高品位な加工が可能となる効果を特に効果的に発揮させることができる。
【0034】
研磨フィルムとした場合、前記砥粒の効果を充分に得ることが可能となるとともに、研磨フィルム自体が安価な研磨具であり、いわゆる、使い捨てないし使い捨てに近い使用条件であっても比較的低コストの研磨加工が可能とすることができる。
【0035】
研磨布の場合、前記砥粒の効果を充分に得ることが可能となるとともに、工具として従来の研磨加工機やラップ加工機において、その定盤に置き換えて使用することができ、また研磨フィルムと異なり、摩耗とともに新たな砥粒が研磨具表面に現れるため、長時間使用することができる。したがって、工作物を能率よく、優れた加工面品位に仕上げられるとともに、寿命が長いため、工具コストが安くなり、同時に工具取り替えなどの作業者の負担を低減できる。
【0036】
また、研磨用砥石に応用して砥石内に添加することにより、研磨、研削加工時に、研削焼けを生じることなく、安定に能率良く優れた加工面品位に工作物を仕上げることができる。
【0037】
また、請求項13に記載の研磨具は、請求項12に記載の研磨具において前記研磨具が研磨フィルムであって、前記砥粒を基材フィルムに固定するためのバインダ層の厚さが該砥粒の最大直径よりも小さいことを特徴とする。このような構成により、バインダが被研磨面に接触することによる研磨品質の低下を防止し、砥粒の突き出し量が保証される。
【0038】
また、請求項14に記載の研磨具は、請求項10ないし請求項13のいずれか1項に記載の研磨具において、砥粒を有する部分における前記砥粒の含有率が5体積%以上90体積%以下にされていることを特徴とする。このような構成により優れた加工面品位を高い能率で得ることが可能となる。前記砥粒の含有率が5体積%未満であると添加の効果が充分に得られない場合があり、一方、含有率90体積%をこえると研磨具の結合材量が少なすぎて、砥粒保持強度が著しく低下し、研磨具として用いることができない。
【0039】
また、請求項15の研磨具の製造方法は、多数の一次粒子を凝集させて二次粒子を得る工程と、前記二次粒子を一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して、前記一次粒子を成長させることにより、(イ)前記一次粒子の成長による形成された切刃形成粒子が前記ネックにより互いにゆるく結合され、(ロ)前記切刃形成粒子間に空隙が形成され、(ハ)前記ネックが1葉双曲面状に形成され、かつ、(ニ)前記多孔質の砥粒の細孔比表面積が18000cm /cm 以上700000cm /cm 以下にされている多孔質の砥粒を得る工程と、前記砥粒を基材に固定する工程と、を有する。このような構成により、優れた品位を維持しつつ、極めて能率良く研磨加工できる長寿命の研磨具を容易に得ることができる。
【0040】
また、請求項15の研磨具の製造方法において、請求項16に記載のように前記砥粒を基材に固定する工程において、樹脂、セラミック及び金属から選ばれた1種以上のバインダを用いることにより、求められる耐熱性、強度などを満足する研磨具を得ることができる。なお、このとき用いる砥粒の表面を改質処理し、バインダとの密着性を向上させることも可能である。
【0041】
固定方法としては、例えばバインダと砥粒とからなる混合物を例えばワイヤバーコータ、グラビアコータ、リバースロールコータあるいはナイフコータなどを用いて基材に塗布することによって行うことができる。
【0042】
また、この請求項16の研磨具の製造方法において、請求項17に記載のように、前記砥粒を基材に固定する工程において、砥粒を強化材とともに基材に固定することにより寿命の長い研磨具を得ることができる。ここで強化材としては請求項18に記載のように、金属粉末、炭素繊維、ガラス繊維などの無機繊維、ポリアクリロニトリル繊維などの有機繊維、あるいは金属繊維などが挙げられる。繊維を用いる場合、必要に応じてチョップドファイバー、ミルドファイバーなどの適当な長さとして用いることができる。また、さらにこれら繊維の表面を改質処理し、バインダとの密着性を向上させることも可能である。また、強化材としては、上記の他、各種ウィスカーなども用いることもできる。
【0043】
また、請求項19に記載の研磨具の製造方法は、請求項15ないし請求項18のいずれかに記載の研磨具の製造方法において、研磨具が研磨フィルムあるいは研磨布であることを特徴とする。
【0044】
また、請求項20に記載の研磨用砥石の製造方法は、多数の一次粒子を凝集させて二次粒子を得る工程と、前記二次粒子を一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して、前記一次粒子を成長させることにより、(イ)前記一次粒子の成長による形成された切刃形成粒子が前記ネックにより互いにゆるく結合され、(ロ)前記切刃形成粒子間に空隙が形成され、(ハ)前記ネックが1葉双曲面状に形成され、かつ、(ニ)前記多孔質の砥粒の細孔比表面積が18000cm /cm 以上700000cm /cm 以下にされている多孔質の砥粒を得る工程と、前記砥粒を結合させるバインダと該砥粒とを混合あるいは混練して砥粒混合材料を得る工程と、該砥粒混合材料を成形して研磨用砥石とする工程とを有する研磨用砥石の製造方法であり、このような製造方法により、優れた品位を維持して極めて能率良く加工をおこなうことができる研磨用砥石を容易に得ることができる。ここでバインダとしては樹脂、セラミック、金属のいずれか1種以上を用いることができ、また、例えばセラミック前駆体を用いてその後加熱処理などによりセラミックとしても良い。
【0045】
さらに請求項21に記載の研磨用砥石の製造方法において、請求項20に記載のように前記砥粒と該砥粒を結合させる結合材料とを混合あるいは混練して砥粒混合材料を得る工程において、強化材を添加することにより剛性や耐磨耗性を向上させることができ、さらに寿命の長い研磨用砥石とすることができる。このとき、請求項22に記載のように、前記強化材としては、有機繊維、無機繊維及び金属繊維が挙げられ、これら繊維を必要に応じてチョップドファイバー、ミルドファイバーなどの適当な長さとして用いることができる。また、さらにこれら繊維の表面を改質処理し、バインダとの密着性を向上させることも可能である。また、強化材としては、各種ウィスカーなどを用いることもできる。
さらにこれら強化材の表面を改質処理し、バインダとの密着性を向上させることも可能である。
【0046】
また、請求項23に記載の研磨装置は前記請求項10ないし請求項1のいずれか1項に記載の研磨具を有する。このような研磨装置は研磨効率と研磨品質とが高く、かつ、研磨具の寿命が長いのでその交換の手間が少なくて済む。
このような研磨具は、高い加工能率で、かつ、高品位な加工が可能となり、また、長寿命である。
【0047】
【発明の実施の形態】
本発明の砥粒は、多数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子を一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して得た、多数の微細な切刃形成粒子が部分的に、かつ、空隙を形成して、互いにゆるく結合してなる粒状の多孔質体であって、この切刃形成粒子は上記加熱処理時に一次粒子が成長して形成されている砥粒である。
【0048】
このように、従来の微細な一次粒子が単に凝集して形成された二次粒子からなる砥粒とは異なり、多数の微細な切刃形成粒子が部分的に、かつ、空隙を形成して、互いにゆるく結合してなる粒状の多孔質体の構造が維持されながらも、上記従来の砥粒内の一次粒子同士の結合と比べ、一次粒子が加熱処理により成長してなる切刃形成粒子同士の結合部分にネックが形成されているためにその結合が強いので、研磨効率と研磨品質を有しながらも、長時間の使用が可能とすることができる。
【0049】
本発明における切刃形成粒子とは、多数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子中の一次粒子が加熱処理によって成長した粒子であって、少なくともその一部分が研磨、研削加工への使用時に工作物に対して切刃として加工物に対して加工作用を及ぼす粒子である。
【0050】
さらに、上記のように一次粒子が成長する加熱処理によれば、粒子を構成する物質の物質移動により一次粒子が成長するのみならず、粒子同士の結合箇所は、粒子を形成する物質の物質移動により太くなり、不連続点のないなだらかな曲面となり、1葉双曲面状(鼓状)にくびれた、いわゆる「ネック」状となる。この加熱処理時の物質移動による一次粒子の成長及び「ネック」形成については、株式会社産業技術センター発行「セラミック材料技術集成」(昭和54年4月10日初版第1刷発行)の「2.3 物質移動の機構と焼結のモデル」に詳細に記載されている。
【0051】
本発明ではこのように、切刃形成粒子同士が切刃形成粒子を構成する物質自体より結合しているために、砥粒としてバインダを含まず、その結果、切刃形成粒子が摩耗して切刃となる部分を失うにしたがって脱落するとともに、新たな切刃形成粒子が加工面に順次突き出されるため、バインダを用いて砥粒を形成したときに生じる、切刃形成粒子のバインダからの突き出し量が不充分となる、また、目つぶれ、目詰まり、バインダの残留やそのバインダへの切りくずの付着等によるスクラッチの発生の加工品位上の瑕疵発生等の問題を回避することができる。
【0052】
ただし、多数の一次粒子を互いに凝集させて二次粒子を形成する際には、加熱処理により酸化、分解あるいは蒸発等により完全に消滅するような、例えば有機物からなるバインダは用いることが可能で、その場合には砥粒としての使用時にバインダが残留していないので上記不都合は回避される。
【0053】
このような、粒子同士の結合箇所がネック状となることにより、切刃形成粒子同士の結合の強さは強化され、その結果、粒子自体の成長と相まって、高い加工能率で、かつ、高品位な加工が可能でありながら、長時間の加工が可能な砥粒を得ることができる。
【0054】
本発明において、一次粒子を構成する原料としては、上記のような加熱処理によって粒子を構成する物質が物質移動して成長するものであって、砥粒としたときに受容できる物性を有する硬質無機材料であればよく、シリカ、セリア、キュービック窒化ホウ素(cBN)、アルミナ、炭化珪素、酸化ジルコニウムなどが挙げられ、一次粒子の大きさとしては、平均粒径が5μm以下のものを用いることが望ましい。
【0055】
本発明における二次粒子とは多数の微細な一次粒子からなる凝集体である。
多数の微細な一次粒子を互いに凝集させてこのような二次粒子を得る方法としては、スプレードライヤー(一般的に、1μm〜300μmまでのサイズが得られる。粒度分布がシャープでないときには分級プロセスを加える)、ゾルゲル法、溶媒を併用する凍結乾燥法及び溶媒乾燥法等が挙げられる。さらに、固体の熱分解及び固相反応を利用する方法、あるいは気体からの形成方法として、蒸発−凝集、気相分解法、その他の気相反応なども用いることができる。
【0056】
上記のようにして得た二次粒子に対して加熱処理を行い、二次粒子内の一次粒子を成長させる。本発明における加熱処理は上記のように多数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子中の一次粒子が成長する条件(温度、時間)でおこなう必要がある。
【0057】
その加熱処理の条件は、一次粒子を構成する物質によって適宜選択するが、通常は加熱処理が10分〜数時間以内に終了する程度の温度を選択する。加熱処理時間が長すぎると制御が困難となり、通常のセラミック製の砥粒のように焼結してしまって、焼結までは至らなくとも、切刃形成粒子が大きくなってしまって、実質焼結してしまったのと同じになった場合には、本発明の効果が得られない。
【0058】
ここで、予めいくつかの異なった温度、時間で加熱処理の試験を行い、処理後の粒子内部の構造を電子顕微鏡等で観察して、切刃形成粒子同士の結合箇所が、不連続点のないなだらかな曲面となり、1葉双曲面状にくびれた、いわゆる「ネック」状となる条件の範囲(一次粒子が成長したことを示す)であって、多数の微細な切刃形成粒子が部分的に、かつ、空隙を形成して、互いにゆるく結合してなる粒状の多孔質体構造が保たれている範囲の条件を探し出す。
【0059】
これら温度、時間は材料によって大きく異なるが上記例示した材料では概ね500〜1600℃、数分〜24時間である。このとき必要に応じて加圧して行うことも可能である。
【0060】
ただし、砥粒を構成する切刃形成粒子が成長して大きくなりすぎると、上記バランスが崩れ、本発明の効果が得られなくなるおそれがあるため、加熱処理は砥粒内の切刃形成粒の平均粒径が5μm以下となる条件で行うことが望ましい。
【0061】
上記加熱処理において、得られる砥粒の圧縮破壊強度が1MPa以上500MPa以下となる条件、あるいは、細孔比表面積が18000cm2/cm3以上700000cm2/cm3以下となる条件で行うことが好ましい。このとき、高加工面品位をさらに高能率で研磨できると同時に、砥粒の磨耗を抑えることが可能となり、この砥粒を有する研磨具をより長く使用することができ、研磨具交換の手間を省き、かつ、研磨具交換に要するコストを低くすることができる。
【0062】
【実施例】
以下に本発明の砥粒について具体的に実施例を挙げて説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【0063】
なお、本発明において平均粒径は、堀場製作所製レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920を用いて、乾式で行い、頻度積算50%のところの粒径を以って平均粒径(通常、メジアン径と云われる)とした。
【0064】
また、圧縮破壊強度試験は、平松、岡、木山による報告(日本鉱業会誌、81,1024(1965))に基づく島津製作所(株)製微小圧縮試験機MCTM500PCを用いておこなった。
【0065】
試験条件として、試験荷重を10〜1000mN、負荷速度は0.446mN/secとし、平面圧子を用いて、被測定顆粒に対して圧縮を行い、顆粒が圧縮により破壊されたときの強度を測定する。このときの圧縮変位と荷重との関係をモデル的に図1に示す。
圧縮破壊強度は図1における破線丸内の曲線屈折部での荷重値を読みとり、この値から算出した。
【0066】
一方、加工面の面粗さの評価はテーラホプソン社製フォームタリサーフS4Cを用いて行った。
また、本発明における細孔比表面積は、相対圧0.3における窒素ガスの吸脱着BET1点法により測定したBET比表面積を砥粒を構成する材料の密度を乗した値を用いた。
【0067】
[実施例1]
粒径が50〜60nmからなる超微細酸化ジルコニウム(ZrO2)粉末を水(水系バインダ例えば,ポリビニルアルコール−水混合物を用いても良い)を加えてスラリーとし、これをスプレードライヤーで噴霧して、平均粒径で50μmの二次粒子αを得た。この二次粒子αの圧縮破壊強度は0.47MPaであった。二次粒子αの全体の走査型電子顕微鏡(SEM)写真と、部分拡大した走査型電子顕微鏡(SEM)写真とを図2及び図3に示す。
【0068】
この二次粒子αを電気炉で加熱処理した。この加熱処理により、上記のように二次粒子形成時にバインダとして用いたポリビニルアルコールは完全に除去される。
【0069】
ここで予め調べた条件に従い、砥粒としての使用時に切刃形成粒子として機能する多孔質粒体内部の内部粒子が5μm以下になるように加熱処理温度と加熱処理時間を調整した。
適切な条件での加熱処理を行った、この酸化ジルコニウムからなる多孔質粒体(砥粒β)の一例について部分拡大したSEM写真(図3と同倍率)を図4に示す。
【0070】
図4により、砥粒としての使用時に切刃形成粒子として機能する多孔質粒体は図3に示した一次粒子よりも明らかに大きく成長していて、その粒子同士の結合は1葉双曲面状にくびれた、いわゆる「ネック」状となっていること、及び、多数の微細な切刃形成粒子が部分的に、かつ、空隙を形成して、互いにゆるく結合していることが確認できる。なお、加熱処理の際、その時間を長くしすぎたり、あるいは、温度を高くしすぎると、一次粒子同士が完全に結合して、ほぼ完全な焼結体となる。
【0071】
このようにして得た圧縮破壊強度が92.6MPaの、平均粒径50μmの本発明に係る砥粒βを、粒子の体積比が35体積%となるよう、液状のウレタン樹脂と混合し、さらに溶媒としてメチルエチルケトンを加え、溶液粘度を調整した後、撹拌機を用いて10分程度混合攪拌して混合物を作製した。撹拌は、室温で、回転数は砥粒を破壊しない程度として50rpmで行った。
【0072】
この混合物を基材上(厚さ約75μmのPETフィルムにワイヤバーコータを用いて塗布し、その後、60℃に保った恒温槽内で1時間乾燥させ、研磨具である研磨フィルムAを得た。
【0073】
得られた塗布層(砥粒を有する部分)の最大厚さは粒度分布を持つ本発明に係る砥粒の最大径にほぼ等しい厚さになる(上記のように溶媒を併用することによりバインダ層の厚さを薄くすることが容易となる)。このように作製した研磨フィルムAをラップ定盤に取りつけ、最大高さ粗さRyが2μmとなるように調整した直径30mmの光学ガラスディスク(硼珪酸クラウンガラス(BK7相当品))を加工した結果(加工条件:定盤回転数60rpm、加工圧力46kPa)、2分間でスクラッチのない、最大高さ粗さRyが30nm以下の鏡面を得ることができた。
【0074】
また、引き続き同条件で同様のガラスディスクを20枚を加工しても、加工能率や加工面粗さの低下がほぼ見られなかった。ここで、ガラスディスクの加工前の表面拡大写真を図5に、そのときの表面粗さ測定結果(チャート)を図6に、また、加工後の表面拡大写真(図5と拡大倍率が同じ)及び表面粗さ測定結果をそれぞれ図7及び図8に示す。
これらより加工前に存在した凹凸が加工後では殆どなくなり、鏡面になっていることが判る。
【0075】
また、ガラスディスクを10枚加工後の研磨フィルムA上の砥粒磨耗状況を調べた。その表面の状態を図9に示す。
図9から、切刃形成粒子同士の結合力が適切であるため、加工進行するに伴い、徐々に磨耗が進み、砥粒における大きな破損や基材からの脱落がないことが判る。
【0076】
[比較例1〜2]
実施例1での二次粒子αを用いて砥粒β作製と同様に、ただし加熱処理条件を変化させて、圧縮破壊強度が0.6MPaで細孔比表面積が1000000cm2/cm3の砥粒γ、及び、圧縮破壊強度が613MPaで細孔比表面積が3000cm2/cm3の砥粒δを得た。これらの平均粒径はともに50μmであった。
【0077】
これら砥粒γ及びδをそれぞれ走査型電子顕微鏡で観察したところ、圧縮破壊強度が0.6MPaの砥粒δでは、「ネック」形成が見られず、加熱処理が不充分で一次粒子が成長していないことが判った。一方、圧縮破壊強度が613MPaの砥粒δでは、多数の微細な切刃形成粒子が部分的に、かつ、空隙を形成して、互いにゆるく結合してなる構造がなく、ほぼ完全焼結体となっていた。
【0078】
これら2種類の砥粒γあるいはδをそれぞれ用いて、研磨フィルムA同様にして上記同じ方法で研磨フィルムB(砥粒γの圧縮破壊強度:0.6MPa、比較例1)と研磨フィルムC(砥粒δの圧縮破壊強度:613MPa、比較例2)を作製した。これら研磨フィルムBとCをそれぞれ同じように上記のラップ盤に取り付け、同じ加工条件で最大高さ粗さRyが2μmになるように調整したBK7光学ガラスディスクに対して、加工を行った。
研磨フィルムBの場合は、20分加工を行ったが、最大高さ粗さRyは1.275μmにしか到達できなかった。
【0079】
また、加熱処理を行っていない二次粒子α(圧縮破壊強度0.47MPa)を用いて作製した研磨フィルムを用いて同様に加工テストを行ったところ、研磨フィルムBでの結果よりもさらに加工能率が低く、前加工面を改善できなかった。
【0080】
加工前のガラスディスクのガラスディスクの加工前の表面の拡大写真を図10に、表面粗さ測定結果を図11に、及び20分間の加工後の表面の拡大写真(拡大倍率は図10と同じ)及び表面粗さ測定結果をそれぞれ図12及び図13に示す。
また加工使用後の研磨フィルムB上の砥粒の状態を図14に示す
【0081】
これら結果より、研磨フィルムBを用いた20分間の研磨によって、ガラスディスクの面粗さが多少改善されたものの、砥粒自身の磨耗が激しく(図14参照)、ガラスディスクの前加工面が完全には除去できていないことが判る。
【0082】
一方、研磨フィルムCを用いた場合、一次粒子同士が完全に結合した完全焼結体となった砥粒をもちいているので、ガラスディスクの表面に逆に加工によって、新たに大きなスクラッチを発生させ、最大高さ粗さRyが2.7228μmとむしろ劣化させた(図15には表面拡大写真(スクラッチが見える)を、図16には表面粗さ測定結果(スクラッチの存在が確認される)を示す)そして、砥粒自身もあまり磨耗せず、顕微鏡による観察でも先端部分の平坦化が見られなかった。
【0083】
同様に、さまざまな圧縮破壊強度の砥粒を有する研磨フィルムを作製し、その圧縮破壊強度と加工面粗さ(記号:□)及び加工能率(記号:◇)との関係を調べた。結果を図17に示す。図17中縦軸の加工能率は単位時間当たりの研削量を相対的に示したものであり、グラフ中、上になるほど加工能率が高い。
【0084】
図17から、圧縮破壊強度が小さすぎると(圧縮破壊強度:1MPa未満)、つまり切刃形成粒子の結合力が弱すぎると、加工能率が低く、また、加工圧力による砥粒自身の破壊が進むために、前加工面を完全に除去しきれないので、加工面粗さも殆ど改善されない。一方、圧縮破壊強度があまり高すぎると、例えば、ぼほ完全な焼結体(圧縮破壊強度:613MPa)の場合、加工能率は著しく高くなるが、その反面加工面品位も大きく劣化した。このように、適切な切刃形成粒子の結合力を有する本発明に係る砥粒だけは、高加工面品位(鏡面)を高能率で達成することができた。そして、そのとき、砥粒自身の磨耗も抑えられ、研磨具寿命も延びることが判った。
【0085】
上記図17でのさまざまな圧縮破壊強度の砥粒について、砥粒の内部構造を表すパラメータである細孔比表面積と加工能率との関係を調べた図を図18に示した。ここで、細孔比表面積とは通常の比表面積(単位は「cm2/g」あるいは「m2/g」等)とは異なり、材料の比重の違いによる影響を除外してあるため、内部構造の違いをより顕著に示すパラメータである。また、図18中縦軸の加工能率は単位時間当たりの研削量を相対的に示したものであり、グラフ中、上になるほど加工能率が高い。
【0086】
図18から、加熱処理の効果が充分に発揮されず、細孔比表面積が大きすぎると(細孔比表面積:700000cm2/cm3超)、つまり切刃形成粒子の結合力が弱すぎると、加工能率が低く、また、加工圧力による砥粒自身の破壊が進むために、前加工面を完全に除去しきれないので、加工面粗さも殆ど改善されない。一方、細孔比表面積があまりに小さすぎる、多数の微細な切刃形成粒子が部分的に、かつ、空隙を形成して、互いにゆるく結合してなる構造が失われている、例えば、ぼほ完全な焼結体(細孔比表面積:5000cm2/cm3以下)の場合、加工能率は著しく高くなるが、その反面加工面品位も大きく劣化した。このように、適切な切刃形成粒子の結合力と特定の構造を有する本発明に係る砥粒だけは、高加工面品位(鏡面)を高能率で達成することができた。そして、そのとき、砥粒自身の磨耗も抑えられ、研磨具寿命も延びることが判った。
【0087】
[実施例2]
コロイダルシリカからなる一次粒子径(平均粒径50nm)からなるシリカ砥粒を、ゾルゲル法により平均粒径が30μmとなるように凝集させ、得られたシリカ粉を乾燥させ、細孔に含まれる水分及び有機溶媒を除去し二次粒子εを得た。
【0088】
このようにして得た二次粒子εについて、様々な条件で加熱処理を行った後、走査型電子顕微鏡観察を行い、これらのうちから、多数の微細な切刃形成粒子が部分的に、かつ、空隙を形成して、互いにゆるく結合してなる粒状の多孔質体であって、該切刃形成粒子が上記加熱処理時に一次粒子が成長して形成された粒状の多孔質である本発明に係る砥粒ζを得た。
この砥粒ζの圧縮破壊強度は124.2MPaであり、切刃形成粒子の大きさは1.2μmであった。
【0089】
得られた砥粒ζを体積比で35体積%となるように、及び、平均粒径3μmの銅粉末(強化材)を体積比で15体積%となるように、ポリウレタン樹脂と混合し、撹拌機で60rpm、15分間混合攪拌して、混合物を得た(この際、必要に応じて独立気泡を形成するための発泡剤を添加することも可能である)。
【0090】
この混合物を円形金型(450mmΦ)に注入し、次いで120℃で10時間の加熱処理によって硬化させて研磨布を得た。得られた研磨布を所定の大きさに切り出して定盤に貼り付け、予め#2000相当の砥石で研削加工した直径30mmのシリコンウェーハを研磨加工した。
【0091】
その結果、10分間の加工でスクラッチのない、加工面最大高さ粗さRyが20nm以下の鏡面を得ることができた。また、引き続きシリコンウェーハを20枚研磨加工行っても、加工能率や加工面粗さの低下は認められなかった。
【0092】
ここで実施例2で用いた本発明に係る研磨布を研磨装置であるシリコン加工用研磨装置に取りつけた例を図19にモデル的に示す。
図中符号1で示されるのが被加工物であるシリコンウェーハであり、シリコンウェーハ1は回転部10に取りつけられていて、この回転部10の回転によって回転し、また、その回転部10の上下方向の動きに応じて定盤20上に固定された本発明に係る研磨布(研磨布の代わりに研磨フィルムを固定しても良い)に接触し、その下面が研磨される。なお、定盤20も回転するため、シリコンウェーハ1下面全体が均一に研磨されるようになっている。
【0093】
[実施例3]
上記二次粒子εに対して実施例2とは異なった条件で加熱処理を行って得た圧縮破壊強度が18.5MPaで、切刃形成粒子の大きさが0.2μmのシリカ砥粒について研磨布として検討を行った。
【0094】
このシリカ砥粒を用いて実施例2同様にして研磨布を製造し、さらに、同様にしてその研磨布を用いてシリコンウェーハの加工テストを行った。その結果、15分間の加工時間で、加工面最大高さ粗さRyが20nm以下の鏡面を得ることができたが、引き続き加工を実施したところ、徐々に加工能率が低下し、加工枚数5枚では開始時に比べ、加工面粗さは同等であるものの、加工能率が30%ほど低下し、15枚目以降は加工が不可能となった。
【0095】
[実施例4]
上記実施例2で用いたものと同じ平均粒子径30μmで圧縮破壊強度124.2MPaの本発明に係る砥粒を体積比で最終的に45体積%となるように、及び、平均粒径3μmのニッケル粉末(強化材)を体積比で最終的に15体積%となるようにフェノール樹脂と混合し、撹拌機で60rpm、15分間混合攪拌して、混合物を得た。この混合物を金型に入れ、加圧しながら150℃程度で5時間程度硬化処理を施し、研磨用砥石とした。
【0096】
このように得た研磨用砥石を縦軸のインフィード研削盤に装着し、ラッピング仕上がりのシリコンウェーハを研削加工した結果、1分間の加工時間で、加工面最大高さ粗さRyが30nm以下の鏡面を得ることができた。また、引き続きシリコンウェーハを20枚研削加工行っても、研削焼けは生じず、加工能率や加工面粗さの低下も認められなかった。
【0097】
[実施例5]
実施例3で用いたものと同じ圧縮破壊強度18.5MPaの本発明に係る砥粒を用い、それ以外は上記実施例4と同様にして研磨用砥石を製造し、シリコンウェーハの研削加工テストを行った。その結果、1分間の加工時間で、加工面最大高さ粗さRyが30nm以下の鏡面を得ることができたが、引き続き加工を実施したところ、加工枚数10枚で、ウェーハ面で研削焼けが発生した。
【0098】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の砥粒は多数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子を一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して得た、多数の微細な切刃形成粒子が部分的に、かつ、空隙を形成して、互いにゆるく結合してなる粒状の多孔質体であって、該切刃形成粒子が上記加熱処理時に一次粒子が成長して形成されたものである構成を有するため、砥粒としての使用時に、その加工面における前記切刃形成粒子の少なくとも空隙に接する部分が切刃として機能し、該切刃形成粒子が摩耗して切刃となる部分を失うにしたがって脱落するとともに、新たな切刃形成粒子が加工面に順次突き出され、さらに切刃形成粒子同士の結合力が最適化されているために、優れた品位を維持して極めて能率良く、かつ、長時間に亘って安定して加工をおこなうことができる。
【0099】
また、本発明の研磨具は、高い加工能率で、かつ、高品位な加工が可能となり、また、長寿命な研磨具である。
また、本発明の研磨装置は、研磨効率と研磨品質とが高く、かつ、研磨具の寿命が長い研磨装置である。
【0100】
また、本発明の砥粒の製造方法によれば、研磨、研削加工時に、砥粒に常に自生発刃が形成され、切り屑の除去も良好で、優れた品位を維持して極めて能率良く加工をおこなうことができる砥粒を、安定して生産性よく確実に得ることができる。
【0101】
また、本発明の研磨具の製造方法によれば、優れた品位を維持して極めて能率良く加工をおこなうことができる長寿命の研磨具を得ることができる。
また、本発明の研磨用砥石の製造方法によれば、優れた品位を維持して極めて能率良く加工をおこなうことができる研磨用砥石を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】砥粒の圧縮破壊強度試験の荷重と圧縮変位との関係の例を示した図である。
【図2】二次粒子の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である(全体を示す図である)。
【図3】二次粒子の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である(部分拡大したもの(加熱処理前))。
【図4】本発明に係る砥粒の走査型電子顕微鏡(SEM)写真写真である(部分拡大したもの(加熱処理後))。
【図5】実施例1における研磨前のガラスディスク表面の拡大写真である。
【図6】実施例1における研磨前のガラスディスク表面の表面粗さ測定結果を示すチャートである。
【図7】実施例1における研磨後のガラスディスク表面の拡大写真である。
【図8】実施例1における研磨後のガラスディスク表面の表面粗さ測定結果を示すチャートである。
【図9】実施例1における研磨使用後の研磨フィルム表面上の砥粒の状態を示す拡大写真である。
【図10】比較例1における研磨前のガラスディスク表面の拡大写真である。
【図11】比較例1における研磨前のガラスディスク表面の表面粗さ測定結果を示すチャートである。
【図12】比較例1における研磨後のガラスディスク表面の拡大写真である。
【図13】比較例1における研磨後のガラスディスク表面の表面粗さ測定結果を示すチャートである。
【図14】比較例1における研磨使用後の研磨フィルム表面上の砥粒の状態を示す拡大写真である。
【図15】比較例2における研磨後のガラスディスク表面の拡大写真である。
【図16】比較例2おける研磨後のガラスディスク表面の表面粗さ測定結果を示すチャートである。
【図17】さまざまな圧縮破壊強度の砥粒を有する研磨フィルムでの砥粒の圧縮破壊強度と加工面粗さ及び加工能率との関係を調べた図である。
【図18】さまざまな圧縮破壊強度の砥粒を有する研磨フィルムでの砥粒の細孔比表面積と加工面粗さ及び加工能率との関係を調べた図である。
【図19】本発明に係る砥粒を有する研磨用砥石を備えたシリコン加工用研磨装置の例を示す図である。
【符号の説明】
1 シリコンウェーハ
2 研磨布(あるいは研磨フィルム)
10 回転部
20 定盤
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing tool for finishing hard and brittle materials such as silicon and glass, and a metal material such as steel and aluminum, a manufacturing method thereof, abrasive grains for obtaining such a polishing tool, and a polishing tool. In particular, the present invention relates to a long-life polishing tool and a method for manufacturing the same for improving processing quality and efficiency.
[0002]
[Prior art]
Polishing using an abrasive slurry has been used for final finishing of parts made of various hard and brittle materials and metal materials such as silicon wafers and glass disks. Since this processing method is easy to use fine abrasive grains, an excellent finished surface can be easily obtained, and stable processing characteristics can be maintained by using a large amount of abrasive slurry. Widely used.
[0003]
However, a polishing process using such an abrasive slurry requires a large amount of slurry, and at the same time, discharges a large amount of slurry waste liquid, so that the load on the environment is extremely high and there is a limit to improving the processing efficiency. For these reasons, development of a fixed abrasive machining tool capable of obtaining an excellent finished surface equal to or better than the polishing finish using an abrasive slurry has been actively conducted in various fields.
[0004]
Here, in order to obtain a good machined surface roughness in the abrasive processing, it is advantageous to use fine abrasive grains, and fine abrasive grains are similarly used in fixed abrasive processing tools. However, in order to obtain an excellent machined surface such as a mirror surface, if a fixed abrasive machining tool having an abrasive grain size of several μm or less is used, the bonding material for bonding the abrasive grain and the substrate and the workpiece Contact occurs, and chips accumulate between the abrasive grains, resulting in clogging. As a result, the machining resistance increases rapidly, and in the worst case, machining becomes impossible.
[0005]
Here, even when measures are taken to suppress contact between the abrasive grain binder and the workpiece, there is a problem that the machining efficiency is lowered because the abrasive grain size is small.
[0006]
On the other hand, in order to improve the machining efficiency, it is necessary to select abrasive grains having a large particle diameter. In this case, although the machining efficiency is improved, the quality of the machined surface is lowered and it is difficult to obtain a mirror surface.
[0007]
In order to solve these problems, fixed abrasive processing tools that use fine powder grains and agglomerated powder as abrasive grains are disclosed in JP-A-7-164324, JP-A-8-155840, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 9-504235, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-198073, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-237962, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-176842, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-129964, and the like. In these fixed abrasive processing tools, excellent surface roughness is obtained by the action of the fine abrasive grains, and at the same time, improvement of processing efficiency due to aggregated abrasive grains is realized.
[0008]
However, when trying to further improve the processing efficiency, these technologies do not pay attention to the bonding force between the fine particles that make up the abrasive grains. It has been found that problems such as inadequate tool life occur.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention improves the above-mentioned conventional problems, that is, abrasive grains capable of maintaining polishing processing with extremely high processing efficiency for a long time without sacrificing the roughness of the processed surface, and such abrasive grains An object of the present invention is to provide a long-life polishing tool and polishing apparatus using the above.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Regarding the fixed abrasive processing tool using the above-mentioned prior art, which is agglomerated fine abrasive grains and using the agglomerated powder as abrasive grains, as a result of further earnest research by the inventors, However, it has been found that the bonding force between the fine particles constituting the abrasive grains is basically a very important factor. That is, in these prior arts, no attention or consideration has been given to the bonding force between the fine particles constituting the agglomerated abrasive grains.
[0011]
Here, the abrasive grains gradually wear and become flattened as a result of use in the polishing / grinding process, but the flat or substantially flat surface generated by this flattening is the processed surface. is there.
[0012]
In the case of abrasive grains made of sintered ceramic, high polishing efficiency can be obtained, but since there is no void and it is too hard, processing creates a new large scratch on the work surface. Deteriorates surface roughness.
[0013]
On the other hand, in the case of abrasive grains composed of secondary particles formed by agglomerating fine primary particles, a kind of cutting edge is formed by the primary particles and the space, so that high polishing quality is obtained. .
[0014]
However, in such abrasive grains composed of secondary particles formed by agglomeration of such fine primary particles, the primary particles are too fine or the bonding between the primary particles is not controlled, so that high polishing efficiency is obtained. Moreover, durability and life sufficient for practical use cannot be obtained.
[0015]
Here, in the abrasive grains formed by collecting fine particles, the inventors can gradually advance the wear of the abrasive grains by processing by appropriately adjusting the bonding force between the fine particles. As a result, new cutting edges are always generated, and it is possible to maintain excellent machining characteristics for a long time with high machining efficiency for the work piece and high machining surface quality of nanometer order. At the time, it was found that the wear of the abrasive grains itself is suppressed, so that the tool life can be prolonged as a result.
[0016]
  That is, the abrasive grains of the present invention, as described in claim 1, in order to solve the above problems, secondary particles formed by aggregation of a large number of primary particles,A porous abrasive formed by heating at a temperature at which a neck is formed at the bonding point between the primary particles to grow primary particles inside the secondary particles,
(B) Cutting edge forming particles formed by the growth of the primary particles are loosely coupled to each other by the neck, (b) voids are formed between the cutting edge forming particles, and (c) the neck is a single leaf hyperboloid. And (d) the pore specific surface area of the porous abrasive grains is 18000 cm. 2 / Cm 3 More than 700000cm 2 / Cm 3 Has been belowIt is the abrasive grain characterized by this.
[0017]
  According to such a configuration, the abrasive grains are used during actual use.,At least a part of the processed surface that is in contact with the gap of the cutting edge forming particle functions as a cutting edge, and the cutting edge forming particle is worn out and lost as the cutting edge is lost. Has a function of sequentially projecting to the work surface, and during polishing and grinding, the abrasive grains always have a self-generated blade, good chip removal, excellent quality while maintaining excellent quality, and Processing can be carried out stably over a long period of time.
  Furthermore, the abrasive grain of claim 1 has a pore specific surface area of 18000 cm. 2 / Cm 3 More than 700000cm 2 / Cm 3 In order to have the configuration described below, the wear of the abrasive grains themselves and the degree of dropout that occurs as the cutting edge forming particles wear and lose the part that becomes the cutting edge are optimized, and a good machined surface quality is achieved. It is possible to process with higher efficiency while maintaining it, and at the same time, it is possible to suppress abrasive wear, so that it is possible to make an abrasive with a good balance between processing efficiency, processing quality and long life, and it has such an abrasive The life of the polishing tool can be further increased.
  Here, the pore specific surface area of the abrasive grains is 18000 cm. 2 / Cm 3 If it is less than this, scratches are likely to occur on the machined surface, which may deteriorate the quality of the machined surface. Conversely, the pore specific surface area is 700,000 cm. 2 / Cm 3 Larger than that, the binding force between the cutting edge forming particles is too weak, so that sufficient polishing and grinding cannot be performed, and conversely, the abrasive grains themselves are heavily worn, and the processing efficiency is extremely reduced. There is a possibility that the pre-processed surface of the workpiece cannot be completely removed. Further, when applied to a grindstone, grinding burn tends to occur.
[0018]
Invention of Claim 3 has the structure whose compressive fracture strength is 1 Mpa or more and 500 Mpa or less in the abrasive grain of Claim 1 or Claim 2. According to the invention of claim 3, as the abrasive grains, the wear of the abrasive grains themselves and the degree of dropout that occurs as the cutting edge forming particles wear and lose the portion that becomes the cutting edge are optimized and good It is possible to process with higher efficiency while maintaining a good machined surface quality, and at the same time, it is possible to suppress wear of abrasive grains, so that it is possible to make abrasive grains with a good balance between machining efficiency, machining quality and long life, like this The life of a polishing tool having a proper abrasive grain can be further extended.
[0019]
Here, if the compressive fracture strength of the abrasive grains exceeds 500 MPa, scratches are likely to occur on the processed surface, which may deteriorate the quality of the processed surface. On the other hand, when the compressive fracture strength is less than 1 MPa, the binding force of the cutting edge forming particles is too weak, so that sufficient polishing and grinding cannot be performed, and conversely, the abrasive grains themselves are severely worn, There is a possibility that the processing efficiency is extremely lowered and the pre-processed surface of the workpiece cannot be completely removed. Further, when applied to a grindstone, grinding burn tends to occur.
[0020]
Grinding burn is a phenomenon that occurs when contact between the binder that fixes the abrasive grains and the workpiece does not occur in the grinding wheel, and normal grinding can be performed at this time. This means that the temperature of the ground surface rises and discoloration occurs on the ground surface.
[0021]
Invention of Claim 4 has the structure whose compressive fracture strength is 20 Mpa or more and 300 Mpa or less in the abrasive grain of Claim 3. According to the invention described in claim 4, it is possible to perform processing with higher efficiency while maintaining high processing surface quality, and at the same time, it is possible to suppress wear of abrasive grains more effectively and to have such abrasive grains. The life of the polishing tool can be further increased.
[0024]
  Claim5The invention of claim 1Or any one of claims 3In the abrasive described in the above, the pore specific surface area is 100,000 cm.2/ Cm3More than 300,000cm2/ Cm3It has the following configuration. Such claims5According to the described invention, it is possible to process with higher efficiency while maintaining high processing surface quality, and at the same time, it is possible to more effectively suppress the wear of abrasive grains, and to further improve the life of a polishing tool having such abrasive grains. Can be long.
[0025]
  Claim6The invention of claim 1 to claim 15Either1 itemThe abrasive grains described in 1 above have a configuration in which the average particle diameter of the cutting edge forming particles is 5 μm or less.
  Such claims6According to the described invention, excellent processing quality can be obtained with certainty. Here, if the average particle size of the cutting edge forming particles exceeds 5 μm, scratches may occur on the processed surface, which may reduce the processing quality, which is not preferable. Here, in order to prevent the average particle diameter of the cutting edge forming particles from exceeding 5 μm, it can be achieved by adjusting the heat treatment conditions.
[0026]
  And claims7The invention described in claim 1 to claim6Either1 itemThe abrasive described in 1 above has a configuration that does not include a binder for bonding the cutting edge forming particles to each other.
[0027]
With such a configuration, the cutting edge forming particles are worn away and lost as the cutting edge is lost, and when new cutting edge forming particles are sequentially projected onto the work surface, the binder of the cutting edge forming particles is used. The amount of protrusion from the surface does not become insufficient, and the occurrence of scratches due to clogging, clogging, residual binder or chip adhesion to the binder can be avoided. it can.
[0028]
  In order to obtain an excellent abrasive grain as described above, the method for producing an abrasive grain of the present invention claims8As described inA step of aggregating a large number of primary particles to obtain secondary particles, and heat-treating the secondary particles at a temperature at which a neck is formed at a bonding point between the primary particles to grow the primary particles ( (B) Cutting edge forming particles formed by the growth of the primary particles are loosely coupled to each other by the neck, (b) voids are formed between the cutting edge forming particles, and (c) the neck has a single leaf hyperboloid shape. And (d) the pore specific surface area of the porous abrasive is 18000 cm. 2 / Cm 3 More than 700000cm 2 / Cm 3 Obtaining porous abrasive grains as described below;Have
[0029]
According to such an abrasive grain manufacturing method of the present invention, the abrasive grains obtained by such two steps are used on the processed surface as described in claim 2 when used as actual abrasive grains. At least a portion of the cutting edge forming particle that contacts the gap functions as a cutting edge, and the cutting edge forming particle wears out and loses as the cutting edge is lost. It has a function to protrude sequentially, and during polishing and grinding, the abrasive grains are always formed spontaneously, chip removal is good, excellent quality is maintained with excellent quality, and for a long time. Processing can be carried out stably over the entire time.
[0030]
  Claim at this time9It is desirable to perform the heat treatment under the condition that the average particle diameter of the cutting edge forming particles formed as described in the above is 5 μm or less. That is, if the average particle size of the cutting edge forming particles exceeds 5 μm, scratches may occur on the processed surface and the processing quality may deteriorate, which is not preferable.
[0031]
  Claims10Such claims as in the polishing tool as described.6Either1 itemThe polishing tool having the abrasive grains described in 1 above on the polishing surface can be processed efficiently and stably for a long time while maintaining excellent quality by the excellent abrasive grains according to the present invention. be able to.
[0032]
  Claims11The polishing tool according to claim 1,10In the polishing tool described in item 1, the abrasive grains are exposed on the polishing surface of the polishing tool. With such a configuration, it is possible to prevent deterioration of processing quality due to the binder that fixes the abrasive grains or the abrasive grains and the base material that supports the abrasive grains. Here, as the binder, any one or more of resin, ceramic, and metal can be used. For example, a ceramic precursor may be used and then ceramic may be formed by heat treatment.
[0033]
  Claims12The polishing tool according to claim 1,10Or claims11The polishing tool according to item 1, wherein the polishing tool is any one of a polishing film, a polishing cloth, and a polishing grindstone. Since the polishing tool is any one of the polishing film, the polishing cloth, and the polishing grindstone as described above, the polishing tool according to any one of claims 1 to 7 has high processing efficiency and high quality. The effect of enabling processing can be exhibited particularly effectively.
[0034]
When used as an abrasive film, the effect of the abrasive grains can be sufficiently obtained, and the abrasive film itself is an inexpensive abrasive tool, so that it can be used at a relatively low cost even under so-called disposable or nearly disposable conditions. It is possible to perform the polishing process.
[0035]
In the case of an abrasive cloth, it is possible to sufficiently obtain the effect of the abrasive grains, and can be used as a tool in place of the surface plate in a conventional polishing machine or lapping machine, In contrast, since new abrasive grains appear on the surface of the polishing tool with wear, it can be used for a long time. Therefore, the workpiece can be efficiently and finished with excellent surface quality, and the tool life is long, so that the tool cost is reduced and the burden on the operator such as tool replacement can be reduced at the same time.
[0036]
Further, by applying to a grinding wheel and adding it to the grinding wheel, the workpiece can be finished stably and efficiently with excellent work surface quality without causing grinding burn during polishing and grinding.
[0037]
  Claims13The polishing tool according to claim 1,12In the polishing tool according to item 1, the polishing tool is a polishing film, and the thickness of the binder layer for fixing the abrasive grains to the base film is smaller than the maximum diameter of the abrasive grains. With such a configuration, it is possible to prevent the polishing quality from being deteriorated due to the binder coming into contact with the surface to be polished, and to guarantee the protrusion amount of the abrasive grains.
[0038]
  Claims14The polishing tool according to claim 1,10Or claims13Either1 itemThe abrasive | polishing tool as described in 5 is characterized by the content rate of the said abrasive grain in the part which has an abrasive grain being 5 volume% or more and 90 volume% or less. With such a configuration, it is possible to obtain excellent processed surface quality with high efficiency. If the content of the abrasive grains is less than 5% by volume, the effect of addition may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the content exceeds 90% by volume, the amount of the binder in the polishing tool is too small, and the abrasive grains. The holding strength is significantly lowered and cannot be used as a polishing tool.
[0039]
  Claims15The method of manufacturing an abrasive tool includes a step of aggregating a number of primary particles to obtain secondary particles;SaidHeat treatment of the secondary particles at a temperature at which a neck is formed at the bonding point between the primary particles,SaidBy growing primary particles,(B) Cutting edge forming particles formed by the growth of the primary particles are loosely coupled to each other by the neck, (b) voids are formed between the cutting edge forming particles, and (c) the neck is a single leaf hyperboloid. And (d) the pore specific surface area of the porous abrasive grains is 18000 cm. 2 / Cm 3 More than 700000cm 2 / Cm 3 Obtaining porous abrasive grains as described below, fixing the abrasive grains to a substrate,Have With such a configuration, it is possible to easily obtain a long-life polishing tool that can be polished extremely efficiently while maintaining excellent quality.
[0040]
  Claims15In the manufacturing method of the polishing tool,16As described in,In the step of fixing the abrasive grains to the substrate, a polishing tool satisfying required heat resistance, strength, etc. can be obtained by using one or more binders selected from resin, ceramic and metal. It is also possible to improve the adhesion with the binder by modifying the surface of the abrasive grains used at this time.
[0041]
As a fixing method, for example, a mixture of a binder and abrasive grains can be applied to a substrate using, for example, a wire bar coater, a gravure coater, a reverse roll coater, a knife coater, or the like.
[0042]
  And this claim16In the manufacturing method of the polishing tool,17As described above, in the step of fixing the abrasive grains to the base material, a polishing tool having a long life can be obtained by fixing the abrasive grains together with the reinforcing material to the base material. Here, the reinforcing material is claimed.18As described in (1), inorganic fibers such as metal powder, carbon fiber, and glass fiber, organic fibers such as polyacrylonitrile fiber, and metal fibers can be used. When using a fiber, it can be used as appropriate length, such as a chopped fiber and a milled fiber, if necessary. Further, the surface of these fibers can be modified to improve the adhesion to the binder. In addition to the above, various whiskers can be used as the reinforcing material.
[0043]
  Claims19The manufacturing method of the polishing tool according to claim15Or claims18In the method for producing an abrasive tool according to any one of the above, the abrasive tool is an abrasive film or an abrasive cloth.
[0044]
  Claims20The manufacturing method of the grinding wheel for polishing described inA step of aggregating a large number of primary particles to obtain secondary particles, and heat-treating the secondary particles at a temperature at which a neck is formed at a bonding point between the primary particles, thereby growing the primary particles ( (B) Cutting edge forming particles formed by the growth of the primary particles are loosely coupled to each other by the neck, (b) voids are formed between the cutting edge forming particles, and (c) the neck has a single leaf hyperboloid shape. And (d) the pore specific surface area of the porous abrasive is 18000 cm. 2 / Cm 3 More than 700000cm 2 / Cm 3 A step of obtaining porous abrasive grains as described below, a step of mixing or kneading the binder for bonding the abrasive grains and the abrasive grains to obtain an abrasive grain mixture material, and molding the abrasive grain mixture material And a process of making a grinding wheelThis is a method for manufacturing a grinding wheel. By such a manufacturing method, it is possible to easily obtain a grinding wheel that can be processed very efficiently while maintaining excellent quality. Here, as the binder, any one or more of resin, ceramic, and metal can be used, and for example, a ceramic precursor may be used and then the ceramic may be formed by heat treatment.
[0045]
  Further claims21In the method for producing a grinding stone according to claim 2,20In the step of mixing or kneading the abrasive grains and a binding material for bonding the abrasive grains to obtain an abrasive grain mixed material as described in 1., improving the rigidity and wear resistance by adding a reinforcing material In addition, a grinding wheel having a longer life can be obtained. At this time, the claim22As described above, examples of the reinforcing material include organic fibers, inorganic fibers, and metal fibers, and these fibers can be used as appropriate lengths such as chopped fibers and milled fibers, if necessary. Further, the surface of these fibers can be modified to improve the adhesion to the binder. Moreover, various whiskers etc. can also be used as a reinforcing material.
  Furthermore, it is possible to improve the adhesion with the binder by modifying the surface of these reinforcing materials.
[0046]
  Claims23The polishing apparatus according to claim 1, wherein10Or claim 14Either1 itemThe polishing tool described in 1. is provided. Such a polishing apparatus has high polishing efficiency and polishing quality, and the life of the polishing tool is long.
  Such a polishing tool can be processed with high processing efficiency and high quality, and has a long life.
[0047]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The abrasive grains of the present invention are obtained by heat-treating secondary particles formed by aggregation of a large number of primary particles at a temperature at which a neck is formed at the bonding point between the primary particles. A granular porous body in which particles are partially and loosely bonded to each other, and this cutting edge forming particle is an abrasive formed by growing primary particles during the heat treatment. It is a grain.
[0048]
In this way, unlike abrasive grains made of secondary particles formed by simply agglomerating conventional fine primary particles, a large number of fine cutting edge forming particles partially form voids, While maintaining the structure of a granular porous body that is loosely bonded to each other, compared to the bonding of primary particles in the conventional abrasive grains, the cutting edge forming particles formed by growing primary particles by heat treatment Since the neck is formed in the joint portion, the joint is strong, so that it can be used for a long time while having polishing efficiency and polishing quality.
[0049]
The cutting edge forming particles in the present invention are particles in which primary particles in secondary particles formed by aggregation of a large number of primary particles are grown by heat treatment, and at least a part of the particles is used for polishing and grinding. A particle that sometimes acts on a workpiece as a cutting edge on the workpiece.
[0050]
Furthermore, according to the heat treatment in which the primary particles grow as described above, not only the primary particles grow due to the mass transfer of the substances constituting the particles, but also the bonding points between the particles are the mass transfer of the substances forming the particles. Becomes a gentle curved surface with no discontinuities, and a so-called “neck” shape constricted in a one-leaf hyperboloid shape (a drum shape). Regarding the growth of primary particles and the formation of “neck” by mass transfer during the heat treatment, “2. Ceramic material technology collection” issued by the Industrial Technology Center Co., Ltd. (first edition issued on April 10, 1979) “2. 3 “Mass transfer mechanism and sintering model”.
[0051]
In the present invention, since the cutting edge forming particles are bonded to each other from the substance constituting the cutting edge forming particles as described above, no binder is included as abrasive grains. As the blade part is lost, it falls off and new cutting edge forming particles are sequentially projected onto the machined surface, so that the cutting edge forming particles protrude from the binder when the abrasive grains are formed using the binder. It is possible to avoid problems such as generation of scratches due to generation of scratches due to insufficient amount, clogging, clogging, residual binder, and chip adhesion to the binder.
[0052]
However, when forming a secondary particle by aggregating a large number of primary particles with each other, a binder made of, for example, an organic substance that completely disappears due to oxidation, decomposition, evaporation, etc. by heat treatment can be used. In that case, since the binder does not remain at the time of use as abrasive grains, the above inconvenience is avoided.
[0053]
By combining the particles with each other in a neck shape, the bonding strength between the cutting edge forming particles is strengthened. As a result, coupled with the growth of the particles themselves, the processing efficiency is high and the quality is high. It is possible to obtain abrasive grains that can be processed for a long time while being able to be processed smoothly.
[0054]
In the present invention, the raw material constituting the primary particles is a hard inorganic material having physical properties that can be accepted when it is used as abrasive grains. Any material may be used, and examples thereof include silica, ceria, cubic boron nitride (cBN), alumina, silicon carbide, zirconium oxide, and the like. It is desirable to use a primary particle having an average particle size of 5 μm or less. .
[0055]
The secondary particles in the present invention are aggregates composed of a large number of fine primary particles.
As a method of aggregating a large number of fine primary particles with each other to obtain such secondary particles, a spray dryer (generally, a size of 1 μm to 300 μm is obtained. When the particle size distribution is not sharp, a classification process is added. ), A sol-gel method, a freeze drying method using a solvent together, a solvent drying method, and the like. Further, evaporation-aggregation, gas phase decomposition, other gas phase reactions, and the like can be used as a method utilizing thermal decomposition and solid phase reaction of a solid or a method of forming from gas.
[0056]
The secondary particles obtained as described above are subjected to heat treatment to grow primary particles in the secondary particles. The heat treatment in the present invention needs to be performed under conditions (temperature, time) in which primary particles in secondary particles formed by aggregation of a large number of primary particles grow as described above.
[0057]
The conditions for the heat treatment are appropriately selected depending on the material constituting the primary particles, but usually a temperature at which the heat treatment is completed within 10 minutes to several hours is selected. If the heat treatment time is too long, it becomes difficult to control, and it will sinter like normal ceramic abrasive grains. If the result is the same as that obtained, the effect of the present invention cannot be obtained.
[0058]
Here, a heat treatment test is performed at several different temperatures and times in advance, and the structure inside the treated particles is observed with an electron microscope or the like. It is in the range of the so-called “neck” -shaped condition (indicating that the primary particles have grown), which are narrow and curved in a single-leaf hyperboloid shape, and a large number of fine cutting edge forming particles are partially In addition, a condition in a range in which a granular porous body structure formed by forming voids and loosely bonding to each other is maintained is searched for.
[0059]
Although these temperatures and times vary greatly depending on the material, the materials exemplified above are generally 500 to 1600 ° C. and several minutes to 24 hours. At this time, it is also possible to pressurize as necessary.
[0060]
However, if the cutting edge forming particles constituting the abrasive grains grow and become too large, the balance may be lost, and the effects of the present invention may not be obtained. It is desirable that the average particle size is 5 μm or less.
[0061]
In the above heat treatment, the abrasive grains obtained have a compressive fracture strength of 1 MPa to 500 MPa, or a pore specific surface area of 18000 cm.2/ CmThreeMore than 700000cm2/ CmThreeIt is preferable to carry out under the following conditions. At this time, it is possible to polish the high processing surface quality with higher efficiency, and at the same time, it is possible to suppress the abrasion of the abrasive grains, and it is possible to use the abrasive tool having the abrasive grains for a longer period of time, and the trouble of replacing the abrasive tool It is possible to reduce the cost required for exchanging the polishing tool.
[0062]
【Example】
Hereinafter, the abrasive grains of the present invention will be described with specific examples. However, the present invention is not limited to these examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0063]
In the present invention, the average particle size is measured by dry using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer LA-920 manufactured by HORIBA, Ltd., and the average particle size (with 50% frequency integration) ( Usually called median diameter).
[0064]
In addition, the compressive fracture strength test was performed using a micro compression tester MCTM500PC manufactured by Shimadzu Corporation based on a report by Hiramatsu, Oka and Kiyama (Journal of the Japan Mining Association, 81, 1024 (1965)).
[0065]
As test conditions, the test load is 10 to 1000 mN, the load speed is 0.446 mN / sec, the measured granule is compressed using a flat indenter, and the strength when the granule is broken by the compression is measured. . The relationship between the compression displacement and the load at this time is schematically shown in FIG.
The compressive fracture strength was calculated by reading the load value at the curved refracted portion within the broken line circle in FIG.
[0066]
On the other hand, the surface roughness of the processed surface was evaluated using Foam Talysurf S4C manufactured by Taylor Hopson.
The pore specific surface area in the present invention was a value obtained by multiplying the BET specific surface area measured by the nitrogen gas adsorption / desorption BET one-point method at a relative pressure of 0.3 by the density of the material constituting the abrasive grains.
[0067]
[Example 1]
Ultrafine zirconium oxide (ZrO) having a particle size of 50-60 nm2) The powder was added with water (an aqueous binder such as a polyvinyl alcohol-water mixture may be used) to form a slurry, which was sprayed with a spray dryer to obtain secondary particles α having an average particle size of 50 μm. The compressive fracture strength of the secondary particles α was 0.47 MPa. 2 and 3 show a scanning electron microscope (SEM) photograph of the entire secondary particle α and a partially enlarged scanning electron microscope (SEM) photograph.
[0068]
The secondary particles α were heated in an electric furnace. By this heat treatment, the polyvinyl alcohol used as the binder when forming the secondary particles as described above is completely removed.
[0069]
The heat treatment temperature and the heat treatment time were adjusted so that the internal particles inside the porous granule functioning as cutting edge forming particles when used as abrasive grains were 5 μm or less in accordance with the conditions examined in advance.
FIG. 4 shows a partially enlarged SEM photograph (same magnification as FIG. 3) of an example of the porous particles (abrasive grains β) made of zirconium oxide, which was heat-treated under appropriate conditions.
[0070]
According to FIG. 4, the porous particles functioning as cutting edge forming particles when used as abrasive grains are clearly grown larger than the primary particles shown in FIG. It can be confirmed that it is constricted, so-called “neck”, and that a large number of fine cutting edge forming particles are partially and loosely bonded to each other to form voids. In the heat treatment, if the time is too long or the temperature is too high, the primary particles are completely bonded to each other and a nearly complete sintered body is obtained.
[0071]
The abrasive grains β according to the present invention having an average particle diameter of 50 μm and a compression fracture strength of 92.6 MPa thus obtained were mixed with a liquid urethane resin so that the volume ratio of the particles was 35% by volume, Methyl ethyl ketone was added as a solvent to adjust the solution viscosity, and then mixed and stirred for about 10 minutes using a stirrer to prepare a mixture. Stirring was performed at 50 rpm at room temperature and with a rotational speed that did not destroy the abrasive grains.
[0072]
This mixture was coated on a substrate (applied to a PET film having a thickness of about 75 μm using a wire bar coater, and then dried in a thermostatic bath maintained at 60 ° C. for 1 hour to obtain a polishing film A as a polishing tool. .
[0073]
The maximum thickness of the obtained coating layer (part having the abrasive grains) is approximately equal to the maximum diameter of the abrasive grains according to the present invention having a particle size distribution (the binder layer by using a solvent as described above) It is easy to reduce the thickness of the). The result of processing the optical glass disk (borosilicate crown glass (BK7 equivalent)) having a diameter of 30 mm, adjusted so that the maximum height roughness Ry is 2 μm, by mounting the polishing film A thus prepared on a lapping platen. (Processing conditions: platen rotational speed 60 rpm, processing pressure 46 kPa) A mirror surface having no scratch and a maximum height roughness Ry of 30 nm or less could be obtained in 2 minutes.
[0074]
Further, even when 20 similar glass disks were subsequently processed under the same conditions, there was almost no decrease in processing efficiency or processed surface roughness. Here, the surface enlarged photograph before processing of the glass disk is shown in FIG. 5, the surface roughness measurement result (chart) at that time is shown in FIG. 6, and the surface enlarged photograph after processing (the same magnification as FIG. 5). The surface roughness measurement results are shown in FIGS. 7 and 8, respectively.
From these, it can be seen that the irregularities that existed before the processing are almost eliminated after the processing, and have a mirror surface.
[0075]
Further, the abrasive wear state on the polishing film A after processing 10 glass disks was examined. The state of the surface is shown in FIG.
From FIG. 9, it can be seen that since the binding force between the cutting edge forming particles is appropriate, the wear gradually progresses as the processing progresses, and there is no major breakage in the abrasive grains or dropping off from the base material.
[0076]
[Comparative Examples 1-2]
Similar to the preparation of the abrasive grains β using the secondary particles α in Example 1, except that the heat treatment conditions were changed, the compression fracture strength was 0.6 MPa, and the pore specific surface area was 1000000 cm.2/ CmThreeAbrasive grains γ and compressive fracture strength of 613 MPa and pore specific surface area of 3000 cm2/ CmThreeAn abrasive grain δ was obtained. Both of these average particle diameters were 50 μm.
[0077]
When these abrasive grains γ and δ were observed with a scanning electron microscope, the abrasive grains δ having a compressive fracture strength of 0.6 MPa showed no “neck” formation, and the primary particles grew with insufficient heat treatment. I found that it was not. On the other hand, in the abrasive grain δ having a compressive fracture strength of 613 MPa, there are no structures in which a large number of fine cutting edge forming particles are partially and loosely bonded to each other, and are almost completely sintered. It was.
[0078]
Each of these two types of abrasive grains γ or δ was used in the same manner as the abrasive film A, and the abrasive film B (compressive fracture strength of the abrasive grains γ: 0.6 MPa, Comparative Example 1) and abrasive film C (abrasive) Compressive fracture strength of grain δ: 613 MPa, Comparative Example 2) was produced. These polishing films B and C were respectively attached to the lapping machine in the same manner, and processing was performed on the BK7 optical glass disk adjusted to have a maximum height roughness Ry of 2 μm under the same processing conditions.
In the case of the polishing film B, processing was performed for 20 minutes, but the maximum height roughness Ry could only reach 1.275 μm.
[0079]
Further, when a processing test was similarly performed using an abrasive film prepared using secondary particles α (compression fracture strength 0.47 MPa) that had not been subjected to heat treatment, the processing efficiency was further improved as compared with the results with the abrasive film B. However, the pre-processed surface could not be improved.
[0080]
FIG. 10 shows an enlarged photograph of the surface of the glass disk before processing, FIG. 11 shows the surface roughness measurement result, and an enlarged photograph of the surface after processing for 20 minutes (the magnification is the same as FIG. 10). ) And the surface roughness measurement results are shown in FIGS. 12 and 13, respectively.
Moreover, the state of the abrasive grains on the polishing film B after processing use is shown in FIG.
[0081]
From these results, although the surface roughness of the glass disk was somewhat improved by polishing for 20 minutes using the polishing film B, the abrasive grains themselves were severely worn (see FIG. 14), and the pre-processed surface of the glass disk was completely It can be seen that it has not been removed.
[0082]
On the other hand, when the polishing film C is used, since the abrasive grains are formed into a completely sintered body in which primary particles are completely bonded to each other, a large scratch is newly generated by processing on the surface of the glass disk. The maximum height roughness Ry was rather deteriorated to 2.7228 μm (FIG. 15 shows an enlarged surface photograph (scratches are visible), and FIG. 16 shows the surface roughness measurement result (the presence of scratches is confirmed). In addition, the abrasive grains themselves were not so worn, and the tip portion was not flattened even by microscopic observation.
[0083]
Similarly, polishing films having abrasive grains having various compressive fracture strengths were prepared, and the relationship between the compressive fracture strength, the processed surface roughness (symbol: □), and the processing efficiency (symbol: ◇) was examined. The results are shown in FIG. The machining efficiency on the vertical axis in FIG. 17 indicates the amount of grinding per unit time relatively, and the machining efficiency increases as it goes up in the graph.
[0084]
From FIG. 17, when the compressive fracture strength is too small (compressive fracture strength: less than 1 MPa), that is, when the binding force of the cutting edge forming particles is too weak, the processing efficiency is low, and the fracture of the abrasive grains themselves by the processing pressure proceeds. Therefore, since the pre-processed surface cannot be completely removed, the processed surface roughness is hardly improved. On the other hand, when the compressive fracture strength is too high, for example, in the case of a nearly perfect sintered body (compression fracture strength: 613 MPa), the processing efficiency is remarkably increased, but on the other hand, the quality of the processed surface is greatly deteriorated. As described above, only the abrasive grains according to the present invention having an appropriate binding force of the cutting edge forming particles can achieve high machining surface quality (mirror surface) with high efficiency. At that time, it was found that the wear of the abrasive grains itself was suppressed and the life of the polishing tool was extended.
[0085]
FIG. 18 shows the relationship between the pore specific surface area, which is a parameter representing the internal structure of the abrasive grains, and the processing efficiency of the abrasive grains having various compressive fracture strengths in FIG. Here, the pore specific surface area is a normal specific surface area (unit: “cm2/ G "or" m "2Unlike “/ g” and the like, the influence of the difference in the specific gravity of the material is excluded, and thus the parameter indicates the difference in the internal structure more prominently. Further, the processing efficiency on the vertical axis in FIG. 18 indicates the amount of grinding per unit time relatively, and the processing efficiency is higher as it is higher in the graph.
[0086]
From FIG. 18, when the heat treatment effect is not sufficiently exhibited and the pore specific surface area is too large (pore specific surface area: 700,000 cm).2/ CmThreeSuper), that is, if the bonding force of the cutting edge forming particles is too weak, the machining efficiency is low, and the destruction of the abrasive grains themselves due to the machining pressure progresses, so the pre-machined surface cannot be completely removed. Roughness is hardly improved. On the other hand, a structure in which the pore specific surface area is too small and a large number of fine cutting edge forming particles are partially and loosely bonded to each other is lost. Sintered body (pore specific surface area: 5000 cm2/ CmThreeIn the case of the following), the machining efficiency is remarkably increased, but the machined surface quality is greatly deteriorated. Thus, only the abrasive grains according to the present invention having an appropriate binding force of cutting edge forming particles and a specific structure can achieve high machining surface quality (mirror surface) with high efficiency. At that time, it was found that the wear of the abrasive grains itself was suppressed and the life of the polishing tool was extended.
[0087]
[Example 2]
Silica abrasive grains having a primary particle diameter (average particle diameter of 50 nm) made of colloidal silica are aggregated so as to have an average particle diameter of 30 μm by a sol-gel method, and the resulting silica powder is dried to obtain moisture contained in the pores. Then, the organic solvent was removed to obtain secondary particles ε.
[0088]
The secondary particles ε thus obtained were subjected to heat treatment under various conditions, followed by observation with a scanning electron microscope. Among these, a large number of fine cutting edge forming particles were partially and In the present invention, the present invention is a granular porous body in which voids are formed and loosely bonded to each other, and the cutting edge forming particles are granular porous formed by growing primary particles during the heat treatment. Such abrasive grains ζ were obtained.
The compression fracture strength of the abrasive grains ζ was 124.2 MPa, and the size of the cutting edge forming particles was 1.2 μm.
[0089]
The obtained abrasive grains ζ are mixed with a polyurethane resin so that the volume ratio is 35% by volume, and the copper powder (reinforcing material) having an average particle diameter of 3 μm is 15% by volume, and stirred. The mixture was mixed and stirred at 60 rpm for 15 minutes by a machine to obtain a mixture (in this case, a foaming agent for forming closed cells may be added as necessary).
[0090]
This mixture was poured into a circular mold (450 mmΦ), and then cured by heat treatment at 120 ° C. for 10 hours to obtain an abrasive cloth. The obtained polishing cloth was cut into a predetermined size and pasted on a surface plate, and a silicon wafer having a diameter of 30 mm, which had been ground in advance with a grindstone equivalent to # 2000, was polished.
[0091]
As a result, a mirror surface having a processed surface maximum height roughness Ry of 20 nm or less without scratches was obtained after processing for 10 minutes. Further, even when 20 silicon wafers were subsequently polished, no reduction in processing efficiency or surface roughness was observed.
[0092]
FIG. 19 schematically shows an example in which the polishing cloth according to the present invention used in Example 2 is attached to a polishing apparatus for silicon processing which is a polishing apparatus.
In the figure, reference numeral 1 denotes a silicon wafer which is a workpiece. The silicon wafer 1 is attached to a rotating unit 10 and is rotated by the rotation of the rotating unit 10. The polishing cloth according to the present invention (which may be fixed in place of the polishing cloth) fixed on the surface plate 20 according to the movement of the direction is contacted, and the lower surface thereof is polished. Since the surface plate 20 also rotates, the entire lower surface of the silicon wafer 1 is uniformly polished.
[0093]
[Example 3]
Polishing of silica abrasive grains having a compressive fracture strength of 18.5 MPa and a cutting edge forming particle size of 0.2 μm obtained by subjecting the secondary particles ε to heat treatment under conditions different from those in Example 2. Considered as a cloth.
[0094]
Using this silica abrasive grain, a polishing cloth was produced in the same manner as in Example 2, and further, a processing test of a silicon wafer was performed using the polishing cloth in the same manner. As a result, a mirror surface with a processed surface maximum height roughness Ry of 20 nm or less could be obtained in a processing time of 15 minutes. However, when the processing was continued, the processing efficiency gradually decreased, and the number of processed sheets was five. However, compared with the beginning, the machining surface roughness was the same, but the machining efficiency was reduced by about 30%, and machining after the 15th sheet became impossible.
[0095]
[Example 4]
The abrasive particles according to the present invention having the same average particle size of 30 μm and compressive fracture strength of 124.2 MPa as used in Example 2 above are finally 45% by volume, and the average particle size is 3 μm. Nickel powder (reinforcing material) was mixed with a phenol resin so that the final volume ratio was 15% by volume, and mixed and stirred with a stirrer at 60 rpm for 15 minutes to obtain a mixture. This mixture was put into a mold and subjected to a curing treatment at about 150 ° C. for about 5 hours while applying pressure to obtain a polishing grindstone.
[0096]
As a result of mounting the polishing grindstone thus obtained on an infeed grinding machine with a vertical axis and grinding a lapping finished silicon wafer, the maximum height Ry of the processed surface is 30 nm or less in a processing time of 1 minute. A mirror surface could be obtained. Further, grinding and grinding of 20 silicon wafers did not cause grinding burn, and no reduction in processing efficiency or surface roughness was observed.
[0097]
[Example 5]
A polishing grindstone was produced in the same manner as in Example 4 except that the abrasive grains according to the present invention having the same compressive fracture strength as 18.5 MPa used in Example 3 were used, and a silicon wafer grinding test was conducted. went. As a result, a mirror surface having a processed surface maximum height roughness Ry of 30 nm or less could be obtained in a processing time of 1 minute. However, when the processing was continued, grinding burn was caused on the wafer surface with 10 processed sheets. Occurred.
[0098]
【The invention's effect】
As described above, the abrasive grains of the present invention are obtained by heat-treating secondary particles formed by aggregation of a large number of primary particles at a temperature at which a neck is formed at the bonding point between the primary particles. The fine cutting edge forming particles are granular porous bodies that are partially and loosely bonded to each other, and the cutting edge forming particles grow into primary particles during the heat treatment. Therefore, at the time of use as abrasive grains, at least a portion of the processed surface that is in contact with the gap of the cutting edge forming particles functions as a cutting edge, and the cutting edge forming particles are worn. As the cutting edge is lost, it falls off, new cutting edge forming particles are sequentially projected onto the machined surface, and the bonding force between the cutting edge forming particles is optimized to maintain excellent quality. Extremely efficient and in a long time It is possible to perform stable processing I.
[0099]
In addition, the polishing tool of the present invention is a polishing tool that has high processing efficiency, enables high-quality processing, and has a long life.
In addition, the polishing apparatus of the present invention is a polishing apparatus that has high polishing efficiency and high polishing quality, and has a long tool life.
[0100]
In addition, according to the method for producing an abrasive grain of the present invention, a self-generated blade is always formed on the abrasive grain during polishing and grinding, the removal of chips is good, and excellent quality is maintained while maintaining excellent quality. It is possible to stably and reliably obtain abrasive grains capable of performing the above.
[0101]
Moreover, according to the polishing tool manufacturing method of the present invention, it is possible to obtain a long-life polishing tool capable of performing excellent efficiency while maintaining excellent quality.
Further, according to the method for producing a polishing grindstone of the present invention, it is possible to obtain a polishing grindstone that can be processed extremely efficiently while maintaining excellent quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the relationship between a load and a compression displacement in a compressive fracture strength test of abrasive grains.
FIG. 2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of secondary particles (a diagram showing the whole).
FIG. 3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of secondary particles (partially enlarged (before heat treatment)).
FIG. 4 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the abrasive grains according to the present invention (partially enlarged (after heat treatment)).
5 is an enlarged photograph of the glass disk surface before polishing in Example 1. FIG.
6 is a chart showing the measurement results of the surface roughness of the glass disk surface before polishing in Example 1. FIG.
7 is an enlarged photograph of the glass disk surface after polishing in Example 1. FIG.
8 is a chart showing the measurement results of the surface roughness of the glass disk surface after polishing in Example 1. FIG.
9 is an enlarged photograph showing the state of abrasive grains on the polishing film surface after polishing use in Example 1. FIG.
10 is an enlarged photograph of the surface of a glass disk before polishing in Comparative Example 1. FIG.
11 is a chart showing the results of measuring the surface roughness of the glass disk surface before polishing in Comparative Example 1. FIG.
12 is an enlarged photograph of a polished glass disk surface in Comparative Example 1. FIG.
13 is a chart showing the results of measuring the surface roughness of the polished glass disk in Comparative Example 1. FIG.
14 is an enlarged photograph showing the state of abrasive grains on the polishing film surface after polishing use in Comparative Example 1. FIG.
15 is an enlarged photograph of the surface of a glass disk after polishing in Comparative Example 2. FIG.
16 is a chart showing the measurement results of the surface roughness of the polished glass disk in Comparative Example 2. FIG.
FIG. 17 is a diagram in which the relationship between the abrasive fracture compressive strength, the processed surface roughness, and the machining efficiency in a polishing film having abrasive grains having various compressive fracture strengths is examined.
FIG. 18 is a diagram in which the relationship between the specific pore surface area of abrasive grains, the roughness of the machined surface, and the machining efficiency in a polishing film having abrasive grains having various compressive fracture strengths is examined.
FIG. 19 is a diagram showing an example of a polishing apparatus for silicon processing provided with a polishing grindstone having abrasive grains according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Silicon wafer
2 Polishing cloth (or polishing film)
10 Rotating part
20 Surface plate

Claims (23)

多数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子を該一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して、該二次粒子内部の一次粒子を成長させてなる多孔質の砥粒であって、
(イ)前記一次粒子の成長による形成された切刃形成粒子が前記ネックにより互いにゆるく結合され、
(ロ)前記切刃形成粒子間に空隙が形成され、
(ハ)前記ネックが1葉双曲面状に形成され、かつ、
(ニ)前記多孔質の砥粒の細孔比表面積が18000cm /cm 以上700000cm /cm 以下にされている
ことを特徴とする砥粒。
A porous material obtained by heat-treating secondary particles formed by aggregation of a large number of primary particles at a temperature at which a neck is formed at a bonding point between the primary particles, thereby growing the primary particles inside the secondary particles. Of abrasive grains,
(A) Cutting edge forming particles formed by the growth of the primary particles are loosely coupled to each other by the neck,
(B) A void is formed between the cutting edge forming particles,
(C) the neck is formed into a one-leaf hyperboloid, and
(D) the abrasive grains pore specific surface area of the porous abrasive grain is characterized <br/> that it is 18000cm 2 / cm 3 or more 700000cm 2 / cm 3 below.
砥粒としての使用時に、その加工面前記切刃形成粒子が、その少なくとも空隙に接する部分が切刃として機能するものであって、該切刃形成粒子が摩耗して切刃となる部分を失うにしたがって脱落するものであり、また、該砥粒内の新たな切刃形成粒子が、加工面に順次突き出されるものであることを特徴とする請求項1に記載の砥粒。When used as abrasive grains, said cutting edge forming particles of the processed surface, at least in contact with the gap portion is configured to work as a cutting edge, a portion of cutting edge forming particles is cutting edge worn is intended to fall off according to lose, also new cutting edges formed particles the abrasive in the grains, the abrasive grains according to claim 1, characterized in that the sequentially projected on the processed surface. 圧縮破壊強度が1MPa以上500MPa以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の砥粒。  The abrasive grain according to claim 1 or 2, wherein the compressive fracture strength is 1 MPa or more and 500 MPa or less. 前記圧縮破壊強度が20MPa以上300MPa以下であることを特徴とする請求項3に記載の砥粒。  The abrasive according to claim 3, wherein the compressive fracture strength is 20 MPa or more and 300 MPa or less. 前記細孔比表面積が100000cmThe pore specific surface area is 100,000 cm 2 /cm/ Cm 3 以上300000cmMore than 300,000cm 2 /cm/ Cm 3 以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の砥粒。The abrasive grain according to any one of claims 1 to 4, wherein: 前記切刃形成粒子の平均粒径が5μm以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の砥粒。The abrasive according to any one of claims 1 to 5, wherein an average particle diameter of the cutting edge forming particles is 5 µm or less. 切刃形成粒子同士を結合するためのバインダを含まないことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の砥粒。The abrasive grain according to any one of claims 1 to 6, wherein the abrasive grain does not contain a binder for bonding the cutting edge forming particles to each other. 多数の一次粒子を凝集させて二次粒子を得る工程と、A process of aggregating a number of primary particles to obtain secondary particles;
該二次粒子を一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して、前記一次粒子を成長させることにより、(イ)前記一次粒子の成長による形成された切刃形成粒子が前記ネックにより互いにゆるく結合され、(ロ)前記切刃形成粒子間に空隙が形成され、(ハ)前記ネックが1葉双曲面状に形成され、かつ、(ニ)前記多孔質の砥粒の細孔比表面積が18000cmBy subjecting the secondary particles to heat treatment at a temperature at which a neck is formed at the bonding point between the primary particles, and growing the primary particles, (i) cutting edge forming particles formed by the growth of the primary particles (B) a void is formed between the cutting edge forming particles, (c) the neck is formed into a single leaf hyperboloid, and (d) the porous abrasive grains are formed. Pore specific surface area of 18000cm 2 /cm/ Cm 3 以上700000cmMore than 700000cm 2 /cm/ Cm 3 以下にされている、多孔質の砥粒を得る工程と、A step of obtaining porous abrasive grains,
を有することを特徴とする砥粒の製造方法。A method for producing abrasive grains, comprising:
上記で形成される切刃形成粒子の平均粒径が5μm以下であることを特徴とする請求項8に記載の砥粒の製造方法。The method for producing abrasive grains according to claim 8, wherein the cutting blade-forming particles formed as described above have an average particle size of 5 μm or less. 前記請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の砥粒を研磨面に有することを特徴とする研磨具。A polishing tool comprising the abrasive grain according to any one of claims 1 to 6 on a polishing surface. 前記研磨具の研磨面表面に砥粒が露出していることを特徴とする請求項10に記載の研磨具。The polishing tool according to claim 10, wherein abrasive grains are exposed on a polishing surface of the polishing tool. 前記研磨具が研磨フィルム、研磨布及び研磨用砥石のいずれかであることを特徴とする請求項10または請求項11に記載の研磨具。The polishing tool according to claim 10 or 11, wherein the polishing tool is any one of a polishing film, a polishing cloth, and a polishing grindstone. 前記研磨具が研磨フィルムであって、前記砥粒を基材フィルムに固定するためのバインダ層の厚さが該砥粒の最大直径よりも小さいことを特徴とする請求項12に記載の研磨具。The polishing tool according to claim 12, wherein the polishing tool is a polishing film, and a thickness of a binder layer for fixing the abrasive grains to the base film is smaller than a maximum diameter of the abrasive grains. . 上記研磨具の、砥粒を有する部分における上記砥粒の含有率が5体積%以上90体積%以下であることを特徴とする請求項10ないし請求項13のいずれかに記載の研磨具。14. The polishing tool according to claim 10, wherein a content ratio of the abrasive grains in a portion of the polishing tool having the abrasive grains is 5% by volume or more and 90% by volume or less. 多数の一次粒子を凝集させて二次粒子を得る工程、
前記二次粒子を一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して、前記一次粒子を成長させることにより、(イ)前記一次粒子の成長による形成された切刃形成粒子が前記ネックにより互いにゆるく結合され、(ロ)前記切刃形成粒子間に空隙が形成され、(ハ)前記ネックが1葉双曲面状に形成され、かつ、(ニ)前記多孔質の砥粒の細孔比表面積が18000cm /cm 以上700000cm /cm 以下にされている多孔質の砥粒を得る工程と、
前記砥粒を基材に固定する工程と、
を有することを特徴とする研磨具の製造方法。
A process of aggregating a number of primary particles to obtain secondary particles;
Subjected to heat treatment at a temperature at which the neck is formed the secondary particles to the point of attachment between the primary particles, by growing the primary particles, the cutting edge formed particles formed by growth of (i) the primary particle (B) a void is formed between the cutting edge forming particles, (c) the neck is formed into a single leaf hyperboloid, and (d) the porous abrasive grains are formed. Obtaining a porous abrasive having a pore specific surface area of 18000 cm 2 / cm 3 or more and 700000 cm 2 / cm 3 or less;
Fixing the abrasive grains to a substrate;
A method for producing a polishing tool, comprising:
前記砥粒を基材に固定する工程において、樹脂、セラミック及び金属から選ばれた1種以上のバインダを用いることを特徴とする請求項15の研磨具の製造方法。16. The method for manufacturing an abrasive tool according to claim 15, wherein in the step of fixing the abrasive grains to the base material, one or more binders selected from resin, ceramic and metal are used. 前記砥粒を基材に固定する工程において、砥粒を強化材とともに基材に固定することを特徴とする請求項15または請求項16に記載の研磨具の製造方法。The method for manufacturing an abrasive tool according to claim 15 or 16, wherein in the step of fixing the abrasive grains to the base material, the abrasive grains are fixed to the base material together with the reinforcing material. 上記強化材が、金属粉末、有機繊維、無機繊維及び金属繊維から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項17の研磨具の製造方法。The method for producing a polishing tool according to claim 17, wherein the reinforcing material is at least one selected from metal powder, organic fiber, inorganic fiber, and metal fiber. 前記研磨具が研磨フィルムあるいは研磨布であることを特徴とする請求項15ないし請求項18のいずれか1項に記載の研磨具の製造方法。The method for manufacturing an abrasive tool according to any one of claims 15 to 18, wherein the abrasive tool is an abrasive film or an abrasive cloth. 多数の一次粒子を凝集させて二次粒子を得る工程と、A process of aggregating a number of primary particles to obtain secondary particles;
前記二次粒子を一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して、前記一次粒子を成長させることにより、(イ)前記一次粒子の成長による形成された切刃形成粒子が前記ネックにより互いにゆるく結合され、(ロ)前記切刃形成粒子間に空隙が形成され、(ハ)前記ネックが1葉双曲面状に形成され、かつ、(ニ)前記多孔質の砥粒の細孔比表面積が18000cm  By subjecting the secondary particles to heat treatment at a temperature at which a neck is formed at the bonding point between the primary particles, and growing the primary particles, (a) cutting edge forming particles formed by the growth of the primary particles (B) a void is formed between the cutting edge forming particles, (c) the neck is formed into a single leaf hyperboloid, and (d) the porous abrasive grains are formed. Pore specific surface area of 18000cm 2 /cm/ Cm 3 以上700000cmMore than 700000cm 2 /cm/ Cm 3 以下にされている多孔質の砥粒を得る工程と、Obtaining porous abrasive grains as described below;
前記砥粒を結合させるバインダと該砥粒とを混合あるいは混練して砥粒混合材料を得る工程と、  Mixing or kneading the binder for bonding the abrasive grains and the abrasive grains to obtain an abrasive mixed material;
該砥粒混合材料を成形して研磨用砥石とする工程と  Forming the abrasive mixture material into a grinding wheel;
を有することを特徴とする研磨用砥石の製造方法。A method for producing a grinding wheel for polishing, comprising:
前記砥粒と該砥粒を結合させる結合材料とを混合あるいは混練して砥粒混合材料を得る工程において、強化材を添加することを特徴とする請求項20に記載の研磨用砥石の製造方法。21. The method for producing a polishing grindstone according to claim 20, wherein a reinforcing material is added in the step of mixing or kneading the abrasive grains and a binding material for bonding the abrasive grains to obtain an abrasive grain mixed material. . 前記強化材が金属粉末、有機繊維、無機繊維及び金属繊維から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項21の研磨用砥石の製造方法。The method for producing a polishing stone according to claim 21, wherein the reinforcing material is at least one selected from metal powder, organic fiber, inorganic fiber, and metal fiber. 前記請求項10ないし請求項14のいずれかに記載の研磨具を有することを特徴とする研磨装置。A polishing apparatus comprising the polishing tool according to any one of claims 10 to 14.
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JP2004082323A (en) * 2002-06-26 2004-03-18 Ricoh Co Ltd Grinding tool and manufacturing method therefor
JP2005014190A (en) * 2003-06-27 2005-01-20 Ricoh Co Ltd Polishing film and polishing method
JP4621441B2 (en) * 2004-06-08 2011-01-26 株式会社リコー Polishing tool and method for manufacturing polishing tool
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JP5340202B2 (en) * 2010-02-23 2013-11-13 三菱電機株式会社 Thermosetting resin composition, B-stage heat conductive sheet and power module
JP2013177617A (en) * 2013-05-09 2013-09-09 Jgc Catalysts & Chemicals Ltd Silica sol for polishing, and composition for polishing
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