JP5836930B2 - 金属粒子転写物品、金属修飾基材、及びそれらの作製方法及び使用 - Google Patents
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Description
転写物品は、少なくとも第1のライナーと金属粒子の層とを備える。転写物品は、巻回体(続いてシート及びディスクに変換される)の形態であってもよく、又はシート若しくはディスクの形態であってもよい。転写物品は、正確に成形され、かつ正確に配置された金属粒子の独特の表面分布により、剛性及び可撓性の両方の基材を修飾するよう使用され得る。例示的な剛性基材としては、環状の剛性圧盤が挙げられる。
本開示での使用に好適な剥離ライナーの種類は、該ライナーが、研磨粒子に対する静電引力、又はライナーと研磨粒子との間の静電粘着を生じさせ、研磨粒子をライナーに留まらせ又は貼り付かせることができる限り限定されない。図面を参照して上記に論じたように、ライナーは、該ライナーの第1の表面上に配置された剥離コーティングを有する。
好適な金属粒子類としては、スズ、銅、インジウム、亜鉛、ビスマス、鉛、アンチモン及び銀、及びそれらの合金類、並びにそれらの組み合わせが挙げられる。典型的には、金属粒子は延性を有する。例示的な金属粒子類としては、商品名「58Bi42Sn Mesh100+200IPN+79996Y」でIndium Corporation,Utica,NYから市販されている、スズビスマス共晶粉末としてのスズ/ビスマス金属ビーズ、及びカタログ番号20778でSigma−Aldrich,Milwaukee,WIから市販されている銅粒子類(99% 200メッシュ)が挙げられる。
金属粒子に加えて研磨粒子を使用してもよく、研磨粒子は、金属粒子と共にライナーの第1の表面上に配置されてもよい。本開示に使用できる好適な研磨粒子としては、溶融酸化アルミニウム、熱処理した酸化アルミニウム、白色溶融酸化アルミニウム、黒色炭化ケイ素、緑色炭化ケイ素、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化チタン、ダイヤモンド(天然及び合成の両方)、シリカ、酸化鉄、クロミア、セリア、ジルコニア、チタニア、ケイ酸塩、酸化スズ、立方晶窒化ホウ素、ガーネット、溶融アルミナジルコニア、ゾルゲル研磨粒子等が挙げられる。ゾルゲル研磨粒子の例は、米国特許番号第4,314,827号(Leitheiser et al.)、同第4,623,364号(Cottringer et al)、同第4,744,802号(Schwabel)、同第4,770,671号(Monroe et al.)及び同第4,881,951号(Wood et al.)に見出すことができる。
金属粒子に加えて微粒子バインダーを使用してもよく、微粒子バインダーは、金属粒子と共にライナーの第1の表面上に配置されてもよい。金属粒子に加えて第1のライナー上に存在し得る好適な任意の微粒子バインダーを記載する。例えば、微粒子状のガラス化可能なバインダー材料は、室温(23℃)で固体である材料であり得る。この文脈で、ガラス化可能な、とは、(i)熱硬化性液体組成物の硬化(可視光硬化又は紫外線硬化等)を介して、又は(ii)半結晶性若しくは非結晶性であり得る熱可塑性材料の冷却により、固体となることを意味する。いくつかの態様では、微粒子状のガラス化可能なバインダー材料は、特に、以前にメークコートを塗布された剛性基材用のサイズコートとして使用される場合、研磨粒子と混合されてもよい。微粒子状のガラス化可能なバインダー材料は、好ましくはガラス化可能な有機ポリマー粒子を含む。微粒子状のガラス化可能なポリマーは、好ましくは加熱において軟化して、研磨粒子表面又は隣接するガラス化可能なバインダー粒子の表面のいずれかを湿潤させ得るように十分に流動することが可能なガラス化可能な液体をもたらすことが可能である。
好適な金属修飾基材は、例えば本明細書に記載したような転写物品から金属粒子の層がその上部に適用された、剛性又は可撓性基材と、第1のバインダーと、任意に第2のバインダーとを含むことができる。剛性基材は、例えば、ラッププレートの製造に使用されてもよい。本明細書に記載するように、金属粒子の層は、基材上に存在するバインダー、例えば、第1のバインダー、又は存在する場合、第2のバインダーに適用され得る。好適なバインダー及び金属修飾基材の構成は、以降、記載される。
第1のバインダー(メークコート)として有用な材料は、第2のバインダー(サイズコート)としても有用である。
用語「剛性」は、少なくとも自己支持性である基材を記載し、即ち、基材はそれ自体の重量により実質的に変形しない。剛性によって、基材が全く可撓性を有さないことを意味するわけではない。剛性基材は、適用荷重下で変形又は屈曲され得るが、非常に低い圧縮性を提供する。一実施形態では、剛性基材は、1×106ポンド/平方インチ(psi)(6.9GPa(7×104kg/cm2))以上の剛性率を有する材料を含んでもよい。別の実施形態では、剛性基材は、10×106psi(68.9GPa(7×105kg/cm2))以上の剛性率を有する材料を含んでもよい。
好適な可撓性基材としては、高密度クラフト紙(Loparex North America,Willowbrook,ILから市販されているもの等)、ポリエチレン塗布クラフト紙等の多層塗布紙、及び高分子フィルムが挙げられるがこれらに限定されない。好適な高分子フィルムとしては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、セルロース、ポリアミド、ポリイミド、ポリシリコーン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンフタレート(polyethylenephthathalate)、ポリ塩化ビニル及びポリカーボネートが挙げられる。不織布又は織布ライナーも有用であり得る。
本明細書に開示した転写物品は、非定着物品の調製にも有用である。上述した定着システムとは対照的に、非定着システムは、金属粒子が、典型的には硬化されていないマトリクス中に配置されているものである。マトリクスは金属粒子を保持する。したがって、非定着システムでは、金属粒子は、使用中、即ち粉砕プロセス中に転写することができる。例示的な非定着研磨システムは、ピッチによる光学的艶出しであり、ピッチはタール等の有機材料の蒸留中の残留物として得られる粘性の物質であり得る。本明細書に開示した転写物品を使用して金属粒子をピッチに適用することができる。ピッチによる光学的艶出しを論じた刊行物としては、以下が挙げられる:(i)R.Varshneya,J.E.DeGroote,L.L.Gregg,and S.D.Jacobs,「Characterizing Optical Polishing Pitch,」Optifab 2003(SPIE,Bellingham,WA,2003),Vol.TD02,pp.87〜89;(ii)Optical Fabrication and Testing Digest(Optical Society of America,Washington,DC,2002),pp.55〜59におけるJ.E.DeGroote,S.D.Jacobs,L.L.Gregg,A.E.Marino,J.C.Hayes,and R.Varshneya,「A Data Base for Physical Properties of Optical Polishing Pitch,」;(iii)Optical Fabrication and Testing Digest(Optical Society of America,Washington,DC,2002),pp.6〜9におけるJ.E.DeGroote,S.D.Jacobs,and J.M.Schoen,「Experiments on Magnetorheological Finishing of Optical Polymers,」;及び(iv)Optical Manufacturing and Testing IV,edited by H.P.Stahl(SPIE,Bellingham,WA,2001),Vol.4451,pp.209〜221におけるJ.E.DeGroote,S.D.Jacobs,L.L.Gregg,A.E.Marino,and J.C.Hayes,「Quantitative Characterization of Optical Polishing Pitch」。
本開示の一実施形態は、金属修飾基材を含み、更に例えば金属粒子中に埋め込まれた研磨粒子を含む、物品を含む。
金属転写物品は、以下のように作製した。粉末形態のスズ/ビスマス金属ビーズ(100〜200メッシュ)をIndium Corp of Utica NYから得た。およそ2gの粉末をスプーンですくって、3M,St.Paul,MNから商品名「Scotchpak(商標)4935」で市販されている剛性アルミニウムシートに付着されたフルオロケミカル剥離ライナーの25”×25”(63.5cm×63.5cm)のシート上に載せた。シートを一定の角度に保持し、軽く叩いて、粉末がフィルム上にて転がり、図6の写真に示すように単層構造にて表面に付着するようにした。覆われていない地点内に追加の粉末を配置し、シートがビーズで覆われるまで、プロセスを繰り返し、過剰の粉末は手で扇動して落とした。Scotchpak(商標)4935の第2のシートをコーティング上に適用し、ゴムローラーにかけた。コーティングの重量は、およそ0.25g/in2であった。第2のScotchpak(商標)4935シートを過剰の付着金属ビーズと共に除去した。
銅粒子を使用した以外は、実施例1と同様にして金属転写物品を作製した。銅粒子は、Sigma−Aldrichから市販されているカタログ番号20778を有する99% 200メッシュ粒子であった。
8”(20.3cm)の穴を有する直径16”(40.6cm)の陽極酸化アルミニウム圧盤に、3M,St.Paul,MNから商品名「Scotchweld(商標)1838」で市販されている2部エポキシの薄層を塗布した。このエポキシの層は、3gのエポキシを圧盤上に適用し、該エポキシをシリコーンローラーにかけてエポキシ層の厚さを最小にし、更に、圧盤表面に完全に適用して粒子の圧盤及びエポキシに対する接着を確実にすることにより形成した。次いで、上記で調製した転写ライナーシートを粒子側を下向きにしてエポキシに優しく適用した。フィルムを樹脂を横切って滑らせないように、適用が一回の動作となるよう注意を払った。フィルムを2つの手で、ライナーを保持する圧盤まで降下させ、中心部を下垂させて圧盤に最初に触れさせた。次いで、フィルムの残りをゆっくりと降下させて、樹脂及び圧盤上に平坦で横たわるようにした。適用したフィルムを優しくゴムローラーにかけ、該ローラーの重量のみを圧力として付与した。エポキシは12時間以内に硬化し、表面から剥離ライナーを剥がした。剥離ライナーを除去した後、表面をサイズ塗布した。サイズ塗布溶液は、Tohto Kasei Co.Lt.Inabata America Corp,New York,NYから得た商品名「YP−50S」を有するフェノキシ樹脂(2−ブタノン中30%固体)4g、ポリエステルポリウレタン樹脂(メチルエチルケトン(MEK)中35%溶液、ネオペンチルグリコール21%及びポリカプロラクトン29%及びメチレンジイソシアネート(MDI)50%から内部で合成)2.3g、Bayer Chemical,Pittsburgh,PAから商品名「Mondur MRS」で市販されている高分子イソシアネート1.1g、及びシクロヘキサノン50gからなっていた。よく換気されたフード内でエアゾル容器を使用して、表面が湿潤されたように見えるまで、圧盤表面に約60秒間噴霧した。圧盤を乾燥させた後、70℃で8時間焼いた。次いで、圧盤を冷却させ、工具上に装着した。
粗くラッピングした2”(5.1cm)サファイアウエハ(表面Ra 0.2〜0.4マイクロメートルを有するC面サファイア)を直径4”(10.2cm)の重みを加えた円筒キャリア上に装着した。サファイアウエハを畝状の2.1”(5.3cm)非接触キャリアリングによりウエハが自由に回転するように定位置に保持し、実施例1の転写物品から作製した圧盤(「圧盤A」と称する)により、Lapmaster International,Mount Prospect,ILから商品名「Lapmaster 15」で市販されているラッピング工具のヨーク上に負荷した。有効圧力が1.8psi(12.4kPa)となるようウエハに荷重8kgを適用した。内径4.5”(11.4cm)及び外径5.5(13.9cm)のAlTiC調整リング(conditioning ring)を第2のヨーク内で総重量4kgで作動させて、ダイヤモンド/金属界面に追加の圧力を適用し、ダイヤモンドを埋め込んだ。Intersurface Dynamics,Bethel,CTから商品名「Challenge 543 HT」で市販されている3容積%の冷却添加剤及び96容積%の水中の、Tomei Corporation of America,Cedar Park,TXから市販されている4〜8マイクロメートルの多結晶ダイヤモンドの1重量%のスラリーを、Buehler,Lake Bluff,ILから商品名「PriMet Satellite dispenser」で市販されているディスペンサーから0.9又は約12.3ml/分の設定で分配した。
Claims (5)
- 金属粒子の基材への転写に有用な転写物品であって、
対向する第1の表面及び第2の表面を有する第1のライナーであって、可撓性裏材と、前記第1のライナーの前記第1の表面に相当する前記可撓性裏材の表面上に配置された剥離コーティングとを含む前記第1のライナーと、
前記第1のライナーの前記第1の表面上に配置された金属粒子の層であって、前記金属粒子が静電気力によって前記第1のライナーに結合されている層と、を含む、転写物品。 - 対向する第1の表面及び第2の表面を有する第2のライナーを更に含み、
前記第2のライナーが、前記第2のライナーの第1の表面が前記金属粒子と接触するように、前記金属粒子の層上に配置されている、請求項1に記載の転写物品。 - 前記第2のライナーが、可撓性裏材と、前記第2のライナーの前記第1の表面に相当する前記可撓性裏材の表面上に配置された剥離コーティングとを含む、請求項2に記載の転写物品。
- 前記第1のライナーの剥離コーティング又は前記第2のライナーの剥離コーティングが、フッ素含有材料、ケイ素含有材料、フルオロポリマー、シリコーンポリマー、又は12〜30個の炭素原子を含むアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートを含むモノマーから誘導されたポリ(メタ)アクリレートエステルを含む、請求項3に記載の転写物品。
- 前記金属粒子が、スズ、銅、インジウム、亜鉛、ビスマス、鉛、アンチモン及び銀、及びそれらの合金、並びにそれらの組み合わせのいずれかである、請求項1に記載の転写物品。
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