KR100789620B1 - 초연마입자공구 및 그 제조방법 - Google Patents

초연마입자공구 및 그 제조방법

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KR100789620B1 KR1020020011187A KR20020011187A KR100789620B1 KR 100789620 B1 KR100789620 B1 KR 100789620B1 KR 1020020011187 A KR1020020011187 A KR 1020020011187A KR 20020011187 A KR20020011187 A KR 20020011187A KR 100789620 B1 KR100789620 B1 KR 100789620B1
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Abstract

충분한 초연마입자돌출량을 확보할수있고, 또한 초연마입자의 탈락의 염려가 없고, 틈막임이 생기지 않는 뛰어난 연마성을 가진 초연마입자공구 및 그 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한 것이며, 그 해결수단에 있어서, 작용면에 분산배치된 초연마입자가 본드층에 고착된 초연마입자공구에 있어서, 초연마입자가 본드층의 볼록형상돌기에 1개씩 배치되고, 볼록형상돌기 이외의 본드층은 평탄부를 형성하고, 본드층의 평탄부에서부터 초연마입자 선단까지의 평균높이가, 초연마입자의 평균입자직경의 0.3∼1.5배인 초연마입자공구, 및, 초연마입자의 평균입자직경의 0.3∼1.5배의 두께를 가진 스페이서에, 스페이서 하부면에 초연마입자의 평균입자직경보다 작은 직경을 가진 원통형의 구멍과, 상기 원통형의 구멍에 접속해서 직경이 연속적으로 확대하고, 스페이서 상부면에 있어서 직경이 초연마입자의 평균입자직경의 1.02∼4배가 되는 구멍을 뚫고, 상기 구멍에 초연마입자를 1개식 얹어놓고, 스페이서 상부면에 본드층을 형성함으로써 초연마입자를 고착한후에, 스페이서를 제거하는 초연마입자공구의 제조방법.

Description

초연마입자공구 및 그 제조방법{SUPER ABRASIVE GRAIN TOOL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은, 초연마입자공구 및, 그 제조방법에 관한것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은, 충분한 초연마입자돌출량을 확보할수있고, 또한 초연마입자의 탈락의염려가 없고, 틈막힘이 생기지않는 뛰어난 연마성을 가진 초연마입자공구 및 그 제조방법에 관한 것이다.
초연마입자공구에 있어서는, 초연마입자의탈락이 생기지 않는것이 바람직하고, 특히 CMP패드의 컨디셔닝에 사용되는 CMP컨디셔너에서는, 초연마입자의 탈락은 절대로 허용되지 않는다. 일본국 특개평10-15819호 공보에는, CMP용의 연마패드의 드레싱을 단시간에 행할수있어, 초연마입자의 탈락을 발생할 염려가 없고, 연마패드에 뛰어난 평탄성을 부여할수있는 CMP컨디셔너로서, 초연마입자의 돌출량이 평균입자직경의 5∼30%인 CMP컨디셔너가 제안되어있다. 그러나, 메우넣기를 깊게하면 초연마입자의 탈락을 방지할수있으나, 연마슬라리의 배출이 나빠지므로, 작용면에 슬릿이나 딤플등의 오목한부분 또는 연마입자가 없는 부분을 형성해서, 연마슬러리의 배출성을 향상시키는 시도가 이루어져있다. 또, 특개평 12-153463호 공보에는, 연마패드의 마모를 억제할수있고, 그 표면상태를 일정하게 유지하는 동시에, 초연마입자의 탈락이 적은 CMP컨디셔너의 제조방법으로서, 베이스메탈의 작용면에 접착제를 소망하는 간격을 가진 복수의 점형상으로 도포하고, 점형상의 접착제 위에 초연마입자를 임시고정하고, 이어서 임시고정된 초연마입자를 도금에 의해 고착하는 CMP컨디셔너의 제조방법이 제안되어 있다. 초연마입자를 점형상으로 분산배치함으로써, 연마슬러리의 배출성이 향상하고, 또, 작용초연마수를 적게함으로써, CMP컨디셔너의 연마성도 향상하나, 이 경우도 초연마입자의 탈락을 방지하기 위해서는, 메우넣기량을 크게할 필요가 있다.
본 발명은, 충분한 초연마입자돌출량을 확보할수있고, 또한 초연마입자의 탈락의 염려가 없고, 틈막임을 발생하지 않는 뛰어난 염마성을 가진 초연마입자공구 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로해서 이루어진 것이다.
본 발명자는, 상기의 과제를 해결하기위하여 예의연구를 거듭한 결과, 초연마입자공구의 작용면의 본드층에 볼록형상돌기를 형성하고, 볼록형상 돌기의 선단에 초연마입자를 1개씩 배치하고, 본드층의 평탄부로부터 초연마입자선단까지의 평균높이를 초연마입자의 평균입자직경의 0.3∼1.5배로 함으로써, 초연마입자의 탈락의 염려가 없고, 또한 충분한 돌출량을 확보해서 뛰어난 연마성을 가진 초연마입자공구가 얻어지는 것을 발견하고, 이 식견에 의거해서 본 발명을 완성하는데 도달했다.
즉, 본 발명은,
(1) 작용면에 분산배치된 초연마입자가 본드층에서 고착된 초연마입자공구에 있어서, 초연마입자가 본드층의 볼록형상돌기에 1개씩 배치되고, 볼록형상돌기 이외의본드층은 평탄부를 형성하고, 본드층의 평탄부에서부터 초연마입자 선단까지의 평균높이가, 초연마입자의 평균입자직경의 0.3∼1.5배인것을 특징으로하는 초연마입자공구.
(2) 볼록형상돌기의 평탄부분면에 있어서의 평균직경이, 초연마입자의 평균입자직경의 1.02∼4배인 상기 (1)기재의 초연마입자공구.
(3) 본드층의 평탄부에서부터 각초연마입자선단까지의 높이가, 초연마입자의 평균입자직경의 0∼1.8배의 범위에 분포하는 상기 (1)기재의 초연마입자공구.
(4) 본드층의 평탄부에도 초연마입자를 가진 상기 (3)기재의 초연마입자공구.
(5) CMP컨디셔너인 상기 (1)항 기재의 초연마입자공구.
(6) 초연마입자의 평균입자직경의 0.3∼1.5배의 두께를 가진 스페이서에, 스페이서 하부면에 초연마입자의 평균입자직경보다 작은 직경을 가진 원통형의 구멍과, 상기 원통형의 구멍에 접속해서 직경이 연속적으로 확대하고, 스페이서 상부면에 있어서 직경이 초연마입자의 평균입자직경의 1.02∼4배가 되는 구멍을 뚫고, 상기 구멍에 초연마입자를 1개씩 얹어놓고, 스페이서상부면에 본드층을 형성함으로써 초연마입자를 고착한후에, 스페이서를 제거하는 것을 특징으로하는 초연마입자공구의 제조방법.
(7) 스페이서 하부면에 형성되는 원통형의 구멍을, 다른직경 또는 길이를 가진 구멍으로 하는 상기 (6)기재의 초연마입자공구의 제조방법.
(8) 스페이서에, 스페이서의 두께에 동등한 길이의 원통형의 구멍을 형성하고, 이 구멍에도 초연마입자를 1개씩 얹어놓은 상기 (6)기재의 초연마입자공구의 제조방법, 및,
(9) 도금욕(浴)중에 있어서, 구멍에 초연마입자를 1개씩 얹어놓은 스페이서의 상부면쪽의 도금액의 압력을 스페이서의 하부면쪽의 도금액의 압력보다 높게 한후에, 도금을 행함으로써 스페이서에 본도층을 형성하는 상기 (6)기재의 초연마입자공구의 제조방법.
(발명의 실시의 형태)
본 발명의 초연마입자공구는, 작용면에 분산배치된 초연마입자가 본드층에서 고착된 초연마입자공구에 있어서, 초연마입자가 본드층의 볼록형상돌기에 1개씩 배치되고, 볼록형상돌기 이외의 본드층은 평탄부를 형성하고, 본드층의 평탄부로부터 초연마입자선단까지의 평균높이가, 초연마입자의 평균입자직경의 0.3∼1.5배이다. 본 발명의 초연마입자공구는, 볼록형상돌기의 평탄부분면에 있어서의 평균직경이, 초연마입자의 평균직경의 1.02∼4배인 것이 바람직하다.
도 1은, 본 발명의 초연마입자공구의 일태양의 모식적부분단면도이다. 본 태양에 있어서는, 작용면에 분산배치된 추연마입자(1)이, 본드층(2)에 의해 고착되어 있다. 본드층은 볼록형상돌기(3)을 가지고, 볼록형상돌기에 초연마입자(1)이 1개씩 배치되고, 볼록형상돌기 이외의 본드층은 평탄부분(4)를 형성하고 있다. 본드층의 평탄부분에서부터 초연마입자선단까지의 평균높이A는, 초연마입자의 평균입자직경B의 0.3∼1.5배이며, 보다 바람직하게는 0.5∼1.2배이다. 또, 볼록형상돌기의 평탄부분면에 있어서의 평균직경C는, 초연마입자의 평균입자직경B의 1.02∼4배인것이 바람직하고, 1.05∼2.5배인것이 보다 바람직하다.
본 발명의 초연마입자공구는, 초연마입자가 본드층의 볼록형상돌기부분에 있어서 유지되고 있으므로, 초연마입자의 메우넣기량이 크고, 초연마입자의 탈락의 염려가 없다. 본드층의 볼록형상돌기에 의해 유지된 초연마입자의 메우넣기량은, 초연마입자의 평균입자직경의 60%이상인것이 바람직하고, 70%이상인 것이 보다 바람직하다. 또, 본드층의 평탄부분에서부터 초연마입자 선단까지의 평균높이A가, 초연마입자의 평균입자직경B의 0.3∼1.5배이므로, 메우넣기량이 초연마입자의 평균입자직경의 70%이상이라도, 초연마입자의 실질적인 돌출량을 충분히 확보해서, 연삭슬러리의 배출등에 문제가 없고, 뛰어난 연마성을 발휘할수있다.
종래의 초연마입자공구에 있어서, 초연마입자의 탈락을 완전히 방지할려고하면, 초연마입자의 돌출량을 초연마입자의 평균입자직경의 5∼30%로 억제하지 않을 수 었었으나, 본 발명의 초연마입자공구의 초연마입자의 돌출량은, 실질적으로 초연마입자의 평균입자직경의 30∼150%에 상당하고, 상기의 종래의 초연마입자공구에 비해서 현격하게 뛰어난 연마성을 발휘한다. 본드층의 평탄부분에서부터 초연마입자선단까지의 평균높이가 초연마입자의 평균입자직경의 0.3배미만이면, 실질적인 돌출량이 작게 되어서, 연마성이 저하하는 염려가 있다. 본드층의 평탄부분에서부터 초연마입자 선단까지의 평균높이가 초연마입자의 경균입자직경의 1.5배를 초고하면, 볼록형상돌기의 평탄부분면에 있어서의 평균직경이 작은경우는, 볼록형상돌기가 가늘고 길어 파손하기 쉬운 염려가 있고, 볼록형상돌기의 평탄부분면에 있어서의 평균직경이 큰경우는, 초연마입자의 간격이 넓어지기때문에 작용초연마입자수가 감소하고, 공구의 수명이 단축될 염려가 있다.
본 발명의 초연마입자공구는, 본드층의 볼록형상돌기의 평탄부분면에 있어서의 직경C가, 초연마입자의 평균입자직경B의 1.02∼4배이므로, 초연마입자가 본드층의 평탄부분에서부터 실질적으로 초연마입자의 평균입자직경의 30%이상 돌출하고 있어도, 탈락할 염려는 없다. 볼록형상돌기의 평탄부분의 면에 있어서의 직경이 초연마입자의 평균입자직경의 1.02배미만이면, 초연마입자를 유지하는 본드층이 얇고, 공구사용중에 벗겨지는 염려가 있다. 볼록형상돌기의 평탄부분의 면에 있어서의 직경이 초연마입자의 평균입자직경의 4배를 초과하면, 초연마입자의 간격이 넓어지기때문에 작용초연마입자수가 감소하고, 공구의 수명이 단축될 염려가 있다.
본 발명의 초연마입자공구는, 본드층의 평탄부분에서부터 각 초연마입자선단까지의 높이를, 초연마입자의 평균입자직경의 0∼1.8배의 범위에 분포시키는 것이 바람직하고, 0.3∼0.8배의 범위에 분포시키는 것이 보다 바람직하다. 또, 본 발명의 초연마입자공구는, 본드층의 평탄부분에도 초연마입자를 가질수있다. 도 2는, 본 발명의 초연마입자공구의 다른태양의 모식적부분단면도이다. 본 태양의 초연마입자공구에 있어서는, (a),(b),(c)에서 표시되는 3개의 초연마입자공구가 배치되어있는 볼록형상돌기의 형상은 동일하나, 각각의 초연마입자의 메우넣기량이 다르기때문에, (a),(b),(c)의 차례로, 본드층의 평탄부분에서부터 초연마입자 선단까지의 높이가 낮게되어있다. 또, (d)에서 표시되는 초연마입자에는 볼록형상돌기가 없고, 본드층의 평탄부분에 직접 고정되어, 본드층의 평탄부분에서부터 초연마입자선단까지의 높이가 가장 낮게되어 있다.
본드층의 평탄부분에서부터 각초연마입자 선단까지의 높이에 분포를 가지게함으로써, 절삭분말의 틈막힘을 방지해서, 연마성을 한층더 양호하게 할수있다. 또, 초연마입자공구사용의 초기단계에서는, 선단이 피절삭체에 가장 접근하고있는 초연마입자만이 작용하고, 그후 이들의 초연마입자의 선단이 마모해서 둔화하면, 예리한 선단을 가진 다음의 초연마입자가 작용하기 때문에, 연마레이트의 안정성을 향상할수있다.
본 발명의 초연마입자공구에 있어서, 초연마입자로서는, 천연다이아몬드연마입자, 인조다이아몬드연마입자, 입방정(晶)질화붕소(cBN)연마입자의 어느것도 사용할수있다. 본 발명의 초연마입자공구에 있어서, 본드층의 재질에 특별히 제한은 없고, 예를들면 레지노이드본드, 메탈본드, 비틀리페이드본드, 전착(電着)메탈본드, 전기주조메탈본드, 납땜등을 들수있다. 본 발명의 초연마입자공구의 용도에 특별히 제한은 없으나, 초연마입자의 탈락의 염려가 없고, 또한 충분한 돌출량을 확보해서 뛰어난 연마성을 가지므로, CMP컨디셔너로서 특히 썩알맞게 사용할수있다.
본 발명의 초연마입자공구의 제조방법에 있어서는, 초연마입자의 평균입자직경의 0.3∼1.5배의 두께를 가진 스페이서에, 서페이서하부면에 초연마입자의 평균입자직경보다 작은 직경을 가진 원통형의 구멍과, 이 원통형의 구멍에 접속해서 직경이 연속적으로 확대하고, 스페이서 상부면에 있어서 직경이 초연마입자의 평균입자직경의 1.02∼4배가 되는 구멍을 뚫고, 이 구멍에 초연마입자를 1개씩 얹어놓고, 스페이서에 본드층을 형성함으로써 초연마입자를 고착한후에, 스페이서를 제거한다.
도 3은, 본 발명의 초연마입자공구의 제조방법의 일태양의 설명도이다. 도 3(a)에 표시한것과 같이, 초연마입자의 평균입자직경의 0.3∼1.5배의 두께를 가진 스페이서(5)에, 스페이서하부면(6)에 초연마입자의 평균입자직경보다 작은 직경을 가진 원통형의 구멍(7)과, 이 원통형의 구멍에 접속해서 직경이 연속적으로 확대하고, 스페이서 상부면(8)에 있어서 직경이 초연마입자의 평균입자직경의 1.02∼4배가 되는 구멍(9)를 뚫는다. 구멍의 직경이 연속적으로 확대하는 부분은, 원통형의 구멍에 접속하는 부분의 확대율을 크게하고, 스페이서상부면에 접근함에 따라서 확대율을 작게하고, 도 3(a)에 표시한것같은 공기(주발)모양으로 하는것이 바람직하다. 원통형의 구멍(7)의 부분은, 반드시 엄밀한 원통형일필요는 없고, 스페이서 하부면방향으로 확장 또는 축소하는, 예를들면, 원추사다리꼴로 할수도있으나, 원통형은 공작이 용이하므로 바람직하다. 스페이서의 재질에 특별히 제한은 없으나, 본드층을 전기주조메탈본드로 하는경우는, 스페이서의 재질이 도전성인것이 바람직하고, 도금이 니켈도금인경우는, 스페이서로서 스테인레스강을 특히 썩알맞게 사용할수있다.
구멍을 가공한 스페이서에는, 도 3(b)에 표시한것같이, 구멍에 초연마입자 (1)을 1개씩 얹어놓는다. 원통형의 구멍의 직경은 초연마입자의 평균입자직경보다 작으므로, 도 3(b)에 표시한것같이, 초연마입자는 원통형의 구멍에 걸어서, 초연마입자의 선단이 스페이서하부면 방향을 향하는 상태가 된다. 또, 도 3(b)에 표시한것같이, 초연마입자의 뾰족한 부분이 초연마입자의 선단이 되므로, 본 발명방법에 의해 제조한 초연마입자공구는, 초연마입자의 날끝이 모두 작용면에 수직인 방향을 향하고, 극히 뛰어난 연마성을 가진다. 본드층을 전기주조메탈본드로하는 경우는, 도 3(b)에 표시한것같이, 스페이서를 절연체판(10) 첩부하고, 도금욕에 침지해서 전기도금을 행하여, 도금층을 형성함으로써, 초연마입자를 고착할수있다.
스페이서에 본드층이 형성되고, 초연마입자가 고착된후에, 도 3(c)에 표시한것같이, 본드층(2)로부터 스페이서(5)를 벗겨냄으로써, 작용면을 노출시킨다. 스페이서의 원통형의 구멍(7)의 부분에는 본드층이 형성되지 않으므로 초연마입자(1)이 노출하고, 직경이 연속적으로 확대하는 구멍(9)의 부분에는 본드층이 형성되어서 볼록형상돌기(3)이 되므로, 초연마입자는 볼록형상돌기에 매몰되어서 강고하게 유지된다.
도 4는, 본 발명의 초연마입자공구의 제조방법의 다른태양의 설명도이다. 본 태양에 있어서는, 도 3(a)와 동일형상의 스페이서(5)의 구멍에 초연마입자(1)을 1개씩 얹어놓고, 도금욕에 침지해서, 스페이서의 상부면쪽(11)의 압력을 스페이서의 하부면쪽(12)의 압력보다 높게한다. 도금액에 압력차를 부여하는 방법에 특별히 제한은 없고, 예를들면,스페이서의 상부면쪽을 가압할수있고, 또는, 스페이서의 하부면쪽을 감압할수도있다. 스페이서의 상부면쪽의 압력을 스페이서의 하부면쪽의 압력보다 높게함으로써, 초연마입자와 구멍의 간격을 통과해서 스펭서의 상부면에서 스페이서의 하부면을 향하는 도금액의 흐름이 생기고, 초연마입자가 구멍에 압압되어, 초연마입자와 구멍의 간격이 작게되어서, 도금액의 흐름이 거의 정지한다. 그 결과, 모든 초연마입자의 날끝이, 보다 확실하게 작용면에 수직인 방향을 향한다. 또, 초연마입자와 구멍의 간격이 작아지고, 원통형의 구멍의 부분에는 도금이 대부분 성장하지 않으며, 얼마 안되게 성장한 도금은, 스페이서를 벗겨낼때에 스페이서와 함께 이탈하므로, 초연마입자의 날끝의 근처에 도금이 부착하고 있지않은 상태로 된다. 스페이서에 본드층이 형성되고, 초연마입자가 고착된후에, 도 3(c)와 마찬가지로해서, 본드층으로부터 스페이서(5)를 벗겨냄으로써, 작용면을 노출시킨다.
도 5는, 본 발명의 초연마입자공구의 제조방법의 다른 태양의 설명도이며, 본드층의 평탄부분에서부터 초연마입자선단까지의 높이를 제어하는 방법을 예시한다. 상단의 도면은, 스페이서에 형성한 구멍의 형상을 표시한 단면도이며, 하단의 도면은, 구멍에 초연마입자를 얹어놓은 상태를 표시한 모식적단면도이다. 도 5(b)에 표시되는 구멍은, 도 5(a)의 원통형의 구멍의 직경을 크게한 구멍이고,원통형의 구멍의 직경을 크게함으로써, 본드층의 평탄부분에서부터 초연마입자선단까지의 높이를 크게할수있다. 도 5(c)에 표시되는 구멍은, 도 5(a)의 원통형의 구멍의 직경을 작게한 구멍이고, 원통형의 구멍의 직경을 작게함으로써, 본드층의 평탄부분에서부터 초연마입자선단까지의 높이를 작게할수있다. 도 5(d)에 표시되는 구멍은, 도 5(a)의 원통형의 구멍의 길이를 작게한 구멍이고, 원통형의 구멍의 길이를 작게함으로써, 본드층의 평탄부분에서부터 초연마입자선단까지의 높이를 크게할수있다. 도 5(e)에 표시되는 구멍은, 도 5(a)의 원통형의 구멍의 길이를 크게한 구멍이고, 원통형의구멍의 길이를 크게함으로써, 본드층의 평탄부분에서부터 초연마입자선단까지의 높이를 작게할수있다. 도 5(f)는, 스페이서의 하부면에서부터 상부면까지 관통하는 스페이서의 두께에 동등한 길이를 가진 원통형의 구멍이고, 이 형상이 구멍에 초연마입자를 얹어놓으므로서, 본드층의 평탄부분에서부터 초연바입자선단까지의 높이를 작게할수있다.
(실시예)
이하에, 실시예를 들어서 본 발명을 더욱 상세히 설명하나,본 발명은 이들 실시예에 의해 하등한정되는 것은 아니다.
"실시예 1"
두께 144㎛의 스테인레스강의 시트의 직경 120㎜의 원형부분에, 격자간격0.625㎜의 정4각격자를 상정하고, 정4각격자의 교차점에 상당하는 위치에, 도 3(a)에 표시한 형상의 구멍을 가공했다. 구멍의 형상은, 시트하부면에서부터 높이50㎛까지가 직경150㎛의 원통형이고, 높이50㎛에서부터 시트상부면까지 직경이 연속적으로 확대하고, 시트상부면의 구멍의 직경이 300㎛가 되는 공기(주발)모양의 구멍으로 했다. 시트의 구멍가공을 행한 직경120㎛의 원형부분을 절취해서, 스페이서로 했다.
스페이서하부면을 아크릴수지판에 접합하고, 스페이서의 구멍에 평균입자직경180㎛의 다이아몬드연마입자를 1개씩 얹어놓고, 도 3(b)에 표시한 상태로 했다. 다이아몬드연마입자를 얹어놓은 스페이서를 술퍼민산니켈도금욕에 침지하고, 전류밀도 1A/d㎡에서 21시간 도금을 행하고, 두께 약250㎛의 도금층을 형성했다.
상부면에 도금층이 형성된 스페이서를 아크릴수지판에서 떼어내고, 뒤집어서 스페이서를 도 3(c)에 표시한것같이 벗겨냄으로써, 도금층의 평탄부분에서부터 다이아몬드연마입자의 선단까지의 평균높이가, 다이아몬드연마입자의 평균입자직경의 0.8배이고, 다이아몬드연마입자의 메우넣기량이 평균입자직경의 72%인 다이아몬드연마입자층을 얻었다. 이 다이아몬드연마입자층을, 120D×12T의 스테인레스강제의 베이스메탈에 에폭시계 접착제를 사용해서 접착하고, CMP커디셔너를 완성했다.
얻게된 CMP컨디셔너를 사용해서, CMP용패드의 컨디셔닝을 실시했다. CMP장치[뷰라회사제품, ECOMET 4]에 패드[로틸·닛타(주)제품, IC-1000]를 장착하고, 연마액으로서 실리카미립자를 배합한 PH10.5의 수산화칼륨수용액을 사용하여, CMP컨디셔너에 19.6㎪의 하중을 걸고, 패드회전속도100min-1, 컨디셔너회전속도56min-1의 조건에서 각 2분간의 컨디셔닝을 20회 실시했다. 패드의 제거속도의 20회의 평균치는 156㎛/h이고, 그 표준편차는 8.6㎛/h이였다.
"실시예 2"
두께144㎛의 스테인레스강의 시트의 직경120㎜의 원형부분에, 직경44㎜에서 직경199.6㎜까지, 피치0.7㎜의 55개의 동심원을 그리고, 각동심원의 중심으로부터 0.8°간격으로 선분(線分)을 빼고, 이 선분과의 교차점에 도 3(a)에 표시한 형상의 구멍을 배치했다.
교차점에 배치된 도 3(a)에 표시한 형상의 구멍은, 합계해서 24,750개가 된다. 구멍의 치수는, 안둘레쪽에서부터 28개째를 중심으로 27∼29개째의 동심원상의 구멍을, 시트하부면에서부터 높이50㎛까지가 직경190㎛의 원통형이고, 높이50㎛에서부터 시트상부면까지 직경이 연속적으로 확대하고, 시트상부면의 구멍의 직경이 300㎛가 되는 공기(주발)모양의 구멍으로 했다.
여기서 바깥둘레쪽에 3개마다, 원통형의 구멍의 직경을 5㎛씩 작게했다. 즉, 30∼32개째가 185㎛, 33∼35개째가 180㎛, 36∼38개째가 175㎛, 39∼41개째가 170㎛, 이하 마찬가지로 해서 51∼53개째가 150㎛로하고, 54개째의 동심원상의 구멍은 시트하부면에서부터 상부면까지 관통하는 직경130㎛의 원통형의 구멍으로하고, 55개째는 마찬가지의 직경110㎛의 원통형의 구멍으로했다. 안둘레쪽에서부터 1∼26개째의 구멍도, 26개째에서부터 안둘레쪽으로 3개마다 원통형의 구멍의 직경을 5㎛씩작게하고, 2개째의 동심원상의 구멍은 시트하부면에서부터 상부면까지 광통하는 직경130㎛의 원통형의 구멍으로하고, 1개째는 마찬가지의 직경110㎛의 원형의 구멍으로했다. 시트의 구멍가공을 한 직경120㎛의 원형부분을 절취해서, 스페이서로 했다.
스페이서의 구멍에 평균입자직경280㎛의 다이아몬드연마입자를 1개씩 얹어놓고, 술퍼민산니켈도금욕에 침지해서, 도 4에 표시한 상태로 하고, 스페이서의 상부면쪽의 압력을 하부면쪽의 압력보다 높게하고, 전류밀도2A/d㎡에서 21시간도금을 실시하여, 두께 약500㎛의 도금층을 형성했다.
상부면에 도금층이 형성된 스페이서를 도금욕에서 꺼내고, 뒤집어서 스페이서를 도 3(c)에 표시한것 같이 벗겨냄으로써, 볼록형상돌기의 형상은 모두 동일하고, 다이아몬드연마입자의 메우넣기량이 평균입자직경의 67%에서 85%까지 분포하고, 도금층의 평탄부분에서부터 다이아몬드연마입자의 선단까지의 높이가, 다이아몬드연마입자의 평균입자직경의 0.3배에서 0.6배까지 분포하는 다이아몬드연마입자를 얻었다. 이 다이아몬드연마입자층을, 120D×12T의 스페인레스강제의 베이스메탈에 에폭시계접착제를 사용해서 접착하고, CMP컨디셔너를 완성했다.
얻게된 CMP컨디셔너를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로해서, 20회의 컨디셔닝을 실시했다. 패드의 제거속도의 20회의 평균값은 170㎛/h이고, 그 표준편차는 9.0㎛/h였다.
"비교예 1"
실시예 1과 동일치수에 의해, 동일입자직경의 다이아몬드연마입자를, 통상의 전착법에 의해 고정한 CMP컨디셔너를 제작했다.
120D×12T의 니켈바탕쇠제품의 베이스메탈 작용면에, 격자간격0.625㎜의 교차점에 상당하는 위치에 직경230㎛의 구멍을 뚫은 마스킹테이프를 접부하고, 마스킹테이프의 구멍에 평균입자직경180㎛의 다이아몬드연마입자를 1개씩 얹어 놓았다. 다이아몬드연마입자를, 접착제[세메다인(주)제품, 공업용세메다인]을 사용해서 베이스메탈의 작용면에 임시고정했다. 이어서, 베이스메탈의 작용면의 마스킹테이프를 떼어내고, 작용면이외의 부분을 마스킹하고, 실시예 1과 동일한 니켈도금욕에 침지하고, 전류밀도1A/D㎡에서 10시간도금을 실시하고, 두께약125㎛의 도금층을 형성해서 다이아몬드연마입자를 고정하고, CMP컨디셔너를 완성했다.
얻게된 CMP컨디셔너를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로해서, 20회의 컨디셔닝을 실시했다. 패드의 제거속도의 20회의 평균치는 130㎛/h이며, 그 표준편차는 18.0㎛/h였다.
실시예 1∼2 및 비교예 1의 결과를, 제 1표에 표시한다.
패드의 제거속도(㎛/h)
평균치 표준편차
실시예 1 156 8.6
실시예 2 170 9.0
비교예 1 130 18.0
제 1표에 볼수있는바와같이, 본 발명의 CMP컨디셔너를 사용해서 컨디셔닝을 실시한 실시예 1∼2에서는, 종래의 CMP컨디셔너를 사용한 비교예 1에 비해서 패드의 제거속도의 평균치가 크고, 표준편차가 작기때문에, 본 발명의 CMP컨디셔너는, 연마성에 뛰어나, 불균일이 작은것을 알수있다.
본 발명의 초연마입자공구는, 충분한 초연마입자돌출량이 확보되고, 또한 초연마입자의 탈락의 염려가 없고, 틈막힘을 발생하는 일이 없어, 뛰어난 연마성을 가진다. 본 발명의 초연마입자공구의 제조방법에 의하면, 이와같은 초연마입자공구를, 초연마입자를 날끝이 초연마입자선단에 위치하는 상태에서, 용이하게 제조할수있다.
도 1은, 본 발명의 초연마입자공구의 일태양의 모식적부분단면도.
도 2는, 본 발명의 초연마입자공구의 다른태양의 모식적부분단면도.
도 3은, 본 발명의 초연마입자공구의 제조방법의 일태양의 설명도.
도 4는, 본 발명의 초연마입자공구의 제조방법의 다른태양의 설명도.
도 5는, 본 발명의 초연마입자공구의 제조방법의 다른태양의 설명도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 초연마입자 2: 본드층
3: 볼록형상돌기 4: 평탄부분
5: 스페이서 6: 스페이서하부면
7: 구멍 8: 스페이서상부면
9: 구멍 10: 절연체판
11: 스페이서의 윗면쪽 12: 스페이서의 아래면쪽

Claims (9)

  1. 작용면에 분산배치된 초연마입자가 본드층에서 고착된 초연마입자공구에 있어서, 초연마입자가 본드층의 볼록형상돌기에 1개씩 배치되고, 볼록형상돌기 이외의본드층은 평탄부를 형성하고, 본드층의 평탄부에서부터 초연마입자 선단까지의 평균높이가, 초연마입자의 평균입자직경의 0.3∼1.5배인것을 특징으로하는 초연마입자공구.
  2. 제 1항에 있어서, 볼록형상돌기의 평탄부분면에 있어서의 평균직경이, 초연마입자의 평균입자직경의 1.02∼4배인것을 특징으로하는 초연마입자공구.
  3. 제 1항에 있어서, 본드층의 평탄부에서부터 각초연마입자선단까지의 높이가, 초연마입자의 평균입자직경의 0∼1.8배의 범위에 분포하는것을 특징으로하는 초연마입자공구.
  4. 제 3항에 있어서, 본드층의 평탄부에도 초연마입자를 가진 것을 특징으로하는 초연마입자공구.
  5. 제 1항에 있어서, CMP컨디셔너인것을 특징으로하는 초연마입자공구.
  6. 초연마입자의 평균입자직경의 0.3∼1.5배의 두께를 가진 스페이서에, 스페이서 하부면에 초연마입자의 평균입자직경보다 작은 직경을 가진 원통형의 구멍과, 상기 원통형의 구멍에 접속해서 직경이 연속적으로 확대하고, 스페이서 상부면에 있어서 직경이 초연마입자의 평균입자직경의 1.02∼4배가 되는 구멍을 뚫고, 상기 구멍에 초연마입자를 1개씩 얹어놓고, 스페이서상부면에 본드층을 형성함으로써 초연마입자를 고착한후에, 스페이서를 제거하는 것을 특징으로하는 초연마입자공구의 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서, 스페이서 하부면에 형성되는 원통형의 구멍을, 다른직경 또는 길이를 가진 구멍으로 하는것을 특징으로하는 초연마입자공구의 제조방법.
  8. 제 6항에 있어서, 스페이서에, 스페이서의 두께에 동등한 길이의 원통형의 구멍을 형성하고, 이 구멍에도 초연마입자를 1개씩 얹어놓은것을 특징으로하는 초연마입자공구의 제조방법.
  9. 제 6항에 있어서, 도금욕(浴)중에 있어서, 구멍에 초연마입자를 1개씩 얹어놓은 스페이서의 상부면쪽의 도금액의 압력을 스페이서의 하부면쪽의 도금액의 압력보다 높게 한후에, 도금을 행함으로써 스페이서에 본도층을 형성하는 것을 특징으로하는 초연마입자공구의 제조방법.
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