KR100948580B1 - 연삭휠용 유리 조성물, 이를 이용한 연삭휠 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 등을 연삭하는 연삭휠을 제조하는데 사용되는 연삭휠용 유리 조성물 및 이를 이용하여 제조된 연삭휠 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 발포유리 제법을 이용하 초사상연마에서도 충분한 연삭성, 충분한 연삭휠의 수명, 그리고 긁힌 자국(Scratch)를 발생시키지 않는 연삭휠을 제조할 수 있는 연삭휠용 유리 조성물 및 이를 이용하여 제조된 연삭휠 및 그 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 무게 %로, SiO₂: 55∼70%, B₂O₃: 10∼25%, Al₂O₃: 5∼15%, Na₂O: 1∼5%, Li₂O: 0.5∼2.5%, CaO: 1∼5%, MgO: 0~3%, 및 TiO₂:0~5%를 포함하는 연삭휠용 유리 조성물 및 이를 이용하여 제조된 연삭휠 및 그 제조방법을 그 요지로 한다.

본 발명에 의하면, 초사상연마에서도 충분한 연삭성, 충분한 연삭휠의 수명, 그리고 긁힌 자국(Scratch)를 발생시키지 않는 연삭휠을 제조할 수 있는 연삭휠용 유리 조성물 및 이를 이용하여 제조된 연삭휠 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

발포유리, 연삭휠, 미립 연마재 입자

Description

연삭휠용 유리 조성물, 이를 이용한 연삭휠 및 그 제조방법{Glass Composition for Grinding Wheel, Grinding Wheel Manufactured Using the Glass Composition and Method for Manufacturing Grinding Wheel}

본 발명은 반도체 웨이퍼 등을 연삭하는 연삭휠을 제조하는데 사용되는 연삭휠용 유리 조성물 및 이를 이용하여 제조된 연삭휠 및 그 제조방법에 관한 것이다.

발포유리(Foam Glass)는 유리 내부에 기포조직을 갖는 유리로, 유리 본래의 물성에 다량의 기공을 갖고 있어 단열성, 방음성, 흡착성 및 가공성 등의 물성이 우수하다.

이러한 성질 때문에, 발포유리는 단열재, 보온 보냉제, 방음재, 탈취제 및 필터와 연마재등으로 사용되고 있다.

하지만 일반 가공용 연마재로 사용되는 발포유리는 유리 자체만으로 이루어져 있기 때문에 가공성이 떨어지고 수명이 짧은 문제점이 있다.

종래의 유리 분말 또는 유리-세라믹 물질을 본드재로 사용하여 제조하는 비트리 화이드 연삭휠은 일반적으로 그 기공율이 25~40부피%이며 이 기공은 특별한 기공제를 사용하지 않는 한 소결과정 중에 자연스럽게 생성되는 기공으로 연삭휠 제조에 사용되는 연마재의 크기에 의해 그 크기도 좌우된다.

따라서, 연마재 입자의 크기가 크면 기공도 크며, 연마재 입자의 크기가 작으면 기공 크기도 작아진다.

이는 유리분말 또는 유리-세라믹 물질의 본드재가 입자 사이의 가교역할을 하도록만 소결이 되기 때문이다.

피삭물의 매우 작은 조도를 요구하는 초사상연마(Polishing)에서는 피삭물을 가공하는 연마재 입자의 크기가 매우 작기 때문에 연삭성이 좋지 못하다.

따라서, 연삭휠을 사용하는 경우 본드재의 결합도가 높거나 연삭휠의 기공률이 없거나 작으면 연삭 버닝(Burning)이 발생한다.

따라서 조도가 매우 좋아야 하는 초사상연마(Polishing)에서는 연삭휠이 아닌 미립 연마재 분말(0~10㎛)을 가지고 연마를 하는 것이 일반적이다.

레진·메탈·비트리 연삭휠 중에서는 비트리 화이드 연삭휠이 기공을 가지고 있고, 본드재의 결합도 조절이 쉬워 연삭성이 가장 좋은 숫돌을 만들 수 있다.

이러한 특성을 이용해 미립 연마재 입자를 사용하는 초사상연마에 비트리 화이드 연삭휠을 사용하려는 노력이 많이 있어 왔다.

일부 기술이 뛰어나 비트리 화이드 연삭휠 업체에서는 초사상연마에 사용할 수 있는 비트리 화이드 연삭휠을 개발해 공급하고 있으나 그 사용에 한계가 있다.

그 이유는 위에서 언급한 대로 입자 크기와 기공 크기가 모두 작아 연삭휠의 연삭성을 충분히 확보할 수 없으며, 기공크기가 작아 연삭 시 발생하는 칩(Chip)을 배출해 줄 수 있는 칩포켓(Chip Pocket) 역할에 한계가 있어 피삭물 표면에 긁힌 자국(Scratch)를 발생시키기 때문이다.

또한 일반적인 비트리 화이드 연삭휠은 그 기공율이 25~40부피%인데 이 기공율은 초사상연마에서 연삭 저항을 줄여주는 데 한계가 있어 연삭 시 연삭 버닝을 발생시키기 때문에, 이 또한 사용에 한계가 있다.

이를 극복하기 위하여 비트리 화이드 연삭휠의 기공율을 일반적인 제조방법에 의해 높이게 되면 소결 후 입자와 입자를 연결하는 본드재의 가교가 약하거나 가교가 존재하지 않는 등의 연삭 숫돌 미세 조직구조 자체가 취약해져 강도 및 경도가 매우 떨어진다.

이에 따른 결과로 연삭휠의 급마모, 사용도중 연삭압을 견디지 못하고 부스러짐이 발생하거나 또는 연삭입자의 과도한 탈락 등으로 피삭물에 긁힌 자국(Scratch)이 생긴다.

기타 다른 방법으로는 기공율을 높이기 위해 기공제를 사용하는 방법을 들 수 있으나, 이 또한 다음과 같은 문제가 발생하게 된다.

기공제에는 크게 두 종류로 구분이 된다.

첫째, 그 자신이 열 또는 기타 화학 반응에 의해 분해되면서 기공을 만드는 물질과, 둘째, 중공구(中空球) 물질과 같은 그 물질 내부가 비어있어 자체적으로 기공을 함유하는 물질이다. 전자의 방법으로 기공율을 높이게 되면 일반적인 소결방법과 비슷하게 구조가 취약해지는 문제가 발생한다.

후자의 방법으로 기공율을 높이게 되면 초사상연마에서는 연삭도중 중공구 입자가 깨져 나가면서 그 입자에 의해 피삭물에 긁힌 자국(Scratch)을 만드는 문제 가 발생된다.

본 발명은 발포유리 제법을 이용하여 초사상연마에서도 충분한 연삭성, 충분한 연삭휠의 수명, 그리고 긁힌 자국(Scratch)를 발생시키지 않는 연삭휠을 제조할 수 있는 연삭휠용 유리 조성물을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 연삭휠용 유리 조성물을 이용하여 제조되고 초사상연마에서도 충분한 연삭성, 충분한 연삭휠의 수명, 그리고 긁힌 자국(Scratch)를 발생시키지 않는 연삭휠을 제공하고자 하는데, 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 연삭휠용 유리 조성물을 이용하고 발포유리 제법을 사용하여 초사상연마에서도 충분한 연삭성, 충분한 연삭휠의 수명, 그리고 긁힌 자국(Scratch)를 발생시키지 않는 연삭휠을 제조할 수 있는 연삭휠 제조방법을 제공하고자 하는데, 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 무게 %로, SiO₂: 55∼70%, B₂O₃: 10∼25%, Al₂O₃: 5∼15%, Na₂O: 1∼5%, Li₂O: 0.5∼2.5%, CaO: 1∼5%, MgO: 0~3%, 및 TiO₂: 0~5%를 포함하는 연삭휠용 유리 조성물에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 무게 %로, SiO₂: 55∼70%, B₂O₃: 10∼25%, Al₂O₃: 5∼15%, Na₂O: 1∼5%, Li₂O: 0.5∼2.5%, CaO: 1∼5%, MgO: 0~3%, 및 TiO₂:0~5%를 포함하는 연삭휠용 유리 조성물: 70∼99% 및 연마입자:1∼30%를 포함하고, 그 내부에 폐기공 및 개기공이 존재하고, 총 기공율은 45∼90%인 것을 특징으로 하는 연삭휠에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 무게 %로, SiO₂: 55∼70%, B₂O₃: 10∼25%, Al₂O₃: 5∼15%, Na₂O: 1∼5%, Li₂O: 0.5∼2.5%, CaO: 1∼5%, MgO: 0~3%, 및 TiO₂:0~5%를 포함하는 연삭휠용 유리 조성물: 52∼80%, 연마입자: 2∼30%, 발포제: 0.1∼3%, 페놀 고형분말: 5 ∼15% 를 혼합한 다음, 연삭휠 형태로 성형한 후, 소성하여 발포시키는 것을 특징으로 하는 연삭휠의 제조방법에 관한 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 초사상연마에서도 충분한 연삭성, 충분한 연삭휠의 수명, 그리고 긁힌 자국(Scratch)를 발생시키지 않는 연삭휠을 제조할 수 있는 연삭휠용 유리 조성물 및 이를 이용하여 제조된 연삭휠 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 연삭휠용 유리 조성물은 무게 %로, SiO₂: 55∼70%, B₂O₃: 10∼25%, Al₂O₃: 5∼15%, Na₂O: 1∼5%, Li₂O: 0.5∼2.5%, CaO: 1∼5%, MgO: 0~3%, 및 TiO₂:0~5%를 포함한다.

상기 SiO₂는 유리의 구성에 있어 기본 망목구조 형성체(Basic network former)로 작용하여 유리의 기본 골격을 만드는 성분으로서, 유리에 이 성분이 적게 들어가면 유리구조 형성이 어렵고, 너무 많이 들어가면 용융점, 연화점 및 점도가 높아 가공성이 떨어진다.

따라서, 상기 SiO₂의 함량은 55∼70%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 B₂O₃는 유리 구성에 있어 망목구조 형성체로 작용하여 유리의 기본 골격을 만들며 또한 열팽창 계수를 증가시키지 않으면서 유리의 점도를 감소시키는 성분으로서, 그 함량이 너무 많을 경우 오히려 점도를 높일 수도 있다.

따라서 열팽창 계수를 증가시키지 않으면서 점도를 낮추기 위해서는 B₂O₃의 함량은 10∼25%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 Al₂O₃는 유리의 강도를 증진시키는 성분으로서, 그 함량이 너무 적을 시에는 망목구조 형성체로 작용이 미흡하여 유리의 강도 증가가 적고, 너무 많을 경우에는 수식체(Modifier)로 작용하여 오히려 강도를 저하시키므로, 그 함량은 5∼15%로 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명의 연삭휠은 기공율이 높음에도 불구하고 연삭도중 파손이 되지 않아야 하기 때문에 기본 구조를 형성하는 유리의 자체적인 기계적 강도가 높아야 한 다.

상기 Al₂O₃는 이 유리의 강도 증진에 크게 기여한다.

상기 Na₂O는 유리 구성에 있어 수식체(Modifier)로 작용한다. 수식체의 특성은 유리 구조내에 NBO(Non Bridging Oxygen)을 만들어 원자간 결합을 끊기 때문에 융점을 낮추고, 점도를 감소시키며,열팽창 계수를 증진시키고, 화학적 내구성을 감소시킨다. 이 수식체의 대표적인 물질이 Na₂O이다.

상기 Na₂O의 함량이 많아지면 유리의 융점이 낮아지고 점도가 낮아 가공성은 좋으나 너무 많은 경우에는 열팽창 계수가 높아지고 화학적 내구성에 문제가 생길 뿐만 아니라 유리구조 형성이 어려워 지고, 그 함량이 너무 적은 경우에는 유리의 융점이 높고, 점도가 높아 가공성은 좋지 않으므로, 그 함량은 1∼5%로 제한하는 것이 바람직하다.

CaO, MgO, Li₂O 모두 유리 구성에 있어서 수식체로서 작용을 하며, Na₂O가 함유된 유리에 첨가되는 경우 CaO의 경우에는 수식체 역할을 하면서도 화학적 내구성과 기계적 강도를 높일 수 있고, MgO의 경우에는 화학적 내구성을 높이고 열팽창 계수를 낮출 수 있고, Li₂O의 경우에는 열팽창 계수를 낮추어 준다.

그러나, CaO, MgO 및 Li₂O 가 너무 많이 첨가되는 경우에는 유리의 실투를 초래하게 되므로, CaO의 함량은 1∼5%, MgO의 함량은 0~3%, 그리고 Li₂O의 함량은 0.5∼2.5%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 TiO₂는 선택적으로 첨가되는 성분으로서, 유리에 첨가시 용융성을 좋게 하고 화학적 내구성을 높이며, 열팽창 계수를 작게 해주고, 또한 결정화 유리를 만들게 하는 핵형성제로서 역할을 수 행하며, 그 함량은 0~5%로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 연삭휠은 상기한 본 발명의 연마휠용 유리 조성물 70∼99% 및 연마입자 1∼30%를 포함하고, 그 내부에 폐기공 및 개기공이 존재하고, 총 기공율은 45∼90%이다.

상기 기공율이 45%미만일 경우에는, 일반 비트리 화이드 제법으로 제조하는 것이 유리하며, 연삭시 연삭부하에 의한 연삭 버닝을 없애기 힘들고, 또한 기공율이 90%를 초과하는 경우에는 연삭휠 조직이 붕괴될 수 있는 우려가 있으므로 상기 연삭휠의 총기공율은 45∼90%로 제한하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따라 연삭휠을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.

본 발명에서는 무게 %로, SiO₂: 55∼70%, B₂O₃: 10∼25%, Al₂O₃: 5∼15%, Na₂O: 1∼5%, Li₂O: 0.5∼2.5%, CaO: 1∼5%, MgO: 0~3%, 및 TiO₂:0~5%를 포함하는 연삭휠용 유리 조성물: 52∼80%, 연마입자: 2∼30%, 발포제: 0.1∼3%, 페놀 고형분말: 5 ∼15% 를 혼합한 다음, 연삭휠 형태로 성형한 후, 소성하여 발포시켜 연삭휠을 제조한다.

연삭휠용 조성물의 출발원료는 특별히 제한되지 않는다.

즉, 연삭휠용 조성물의 최종 조성이 상기 성분 및 성분비로 이루어지면 된 다.

상기 MgO 및 TiO₂는 반드시 첨가되어야 하는 성분은 아니며, 선택적으로 첨가되는 성분이다.

상기 연마입자로는 다이아몬드, CBN, SiC, Al₂O₃ 등이 있으며, 그 입자크기는 10㎛이하가 바람직하다.

상기 발포제는 그 산화온도가 상기 연삭휠용 유리 조성물의 연화온도보다 높은 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 탄산칼슘(CaCO₃)과 탄소(C)를 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 연삭휠용 유리 조성물의 경우 그 함량이 너무 적은 경우에는 유리가 발포되는 것이 어렵고, 반대로 그 함량이 너무 많은 경우에는 발포 후 조직이 너무 강해져 연삭 버닝 및 깨짐 현상의 발생으로 긁힌 자국(Scratch)을 만들 수 있으므로, 그 함량은 무게 %로 50~80%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 연마 입자의 함량이 너무 많은 경우에는 유리가 발포되기 어렵다.

즉, 유리와 발포제 외에 다른 물질의 분말(예를 들면, 연마입자로서, 다이아몬드, CBN, SiC, Al₂O₃)이 첨가되면 그 분말에 의해 발포제(탄산칼슘, 탄소 등)가 유리에 의해 감싸여지는 것이 방해를 받게 되어 발포가 어렵게 된다.

따라서, 연마 입자의 함량은 무게 %로 1~30%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 발포제의 함량이 너무 적은 경우에는 기공크기와 기공율이 작고, 너무 많은 경우에는 기공크기가 과대하고 기공율이 높아 연삭휠 조직이 붕괴될 가능성이 높다.

따라서, 상기 발포제의 함량은 0.1~3%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 페놀 고형 분말은 성형 후 연삭휠의 형상유지를 위한 성형조제로서 역할을 하는 성분으로서, 그 함량이 5% 미만인 경우에는 성형 후 휠의 형상유지가 어렵고, 15%를 초과하여 첨가하는 경우에는 소성 시 타서 날아가지 않고 휠 내부에 남아 유리의 발포 특성에 영향을 미친다.

따라서 상기 페놀 고형 분말의 함량은 5~15%로 제한하는 것이 바람직하다.

연삭휠 제조시 분말의 균일한 혼합이 중요하며, 혼합의 균일도에 따라 팁 전체의 발포특성과 연삭특성이 좌우될 수도 있다.

본 발명에서는 특별히 한정되지 않지만, 자전과 공전이 동시에 되는 혼합기에 유리 조성물, 연마입자, 발포제와 함께 균일한 혼합을 도와주는 믹싱볼을 넣고 알코올을 사용하여 습식으로 1차 혼합한 후, 건조 오븐에서 알코올을 건조한 다음, 다시 자전과 공전이 동시에 되는 혼합기에 1차 혼합 분말과 페놀 고형 분말과 함께 믹싱볼을 넣고 2차 건식 혼합하는 것이 바람직하다.

1차 혼합시 알코올을 넣고 습식 혼합을 하는 이유는 건식 혼합과 달리 미세 분말이 갖는 정전기적 특성을 최대한 없애 균질한 혼합을 하기 위함이다.

그리고 2차로 건식 혼합을 하는 이유는 페놀 고형 분말의 경우 알코올에 들어가면 용해되기 때문에 1차 습식 혼합시 같이 넣지 못하기 때문이다.

또한 미세한 분말의 경우 습식과 건식혼합을 병행함으로서 혼합의 균질도를 극대화 할 수 있다.

상기와 같이 연삭휠 형태로 성형한 후, 행해지는 소성은 발포가 일어나도록 700∼900℃에서 30분∼1시간 동안 행하는 것이 바람직하다.

상기 소성온도 및 시간은 유리 조성물의 발포 및 연마입자의 열 손상방지라는 측면을 고려하여 선정되는 것으로서, 그 온도가 너무 낮거나 시간이 너무 짧으면, 유리 조성물의 충분한 발포가 이루어지지 않고, 그 온도가 너무 높으면, 연마제가 열적 손상을 받아 연마입자로서의 역할을 충분히 수행하기 어렵고, 높은 온도에서 너무 오래두게 되면 발포가 과다하게 진행될 수 있다.

따라서, 상기 소성온도 및 시간은 각각 700∼900℃ 및 30분∼1시간으로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 소성 공정의 발포 시 연삭휠이 성형과정의 형상을 유지할 수 있도록 일정한 형상의 성형틀을 사용하는 것이 바람직하다.

즉, 성형된 연삭휠을 상기 성형틀에 장입한 후, 소성하여 발포시키는 것이 바람직하다.

성형된 연삭휠을 소성할 때 일어나는 발포현상에 대하여 설명하면 다음과 같다. 여기서는 발포제로서 탄산칼슘 또는 탄소를 사용한 경우를 예를 들어 설명한다.

유리를 연화온도 이상으로 가열하게 되면 유리 분말들이 연화되어 점성거동을 나타내면서 탄산칼슘 또는 탄소를 완전히 감싸게 된다.

이 상태에서 온도를 더 올리게 되면 탄산칼슘은 분해되면서 이산화탄소(CO₂) 를 발생시키고 탄소는 유리내부의 산소(O₂)를 빼앗아 이산화탄소(CO₂)가 발생되는데 이 이산화탄소가 열에 의해 급팽창하면서 유리내부에 개기공(Open Pore)과 폐기공(Closed Pore)들을 형성되게 된다.

폐기공(Closed Pore) 조직을 만들기 위해서는 탄소쪽이 유리하고 개기공(Open Pore) 조직을 만들기 위해서는 탄산칼슘쪽이 유리하다.

또한, 발포제의 첨가량과 발포온도 조절에 의해 기공율과 기공크기 발포유리의 밀도 조절이 가능하다.

이와 같이, 발포유리에서는 유리의 발포특성이 중요하다.

또한, 통상적으로 유리와 발포제 외에 다른 물질의 분말(예를 들면, 다이아몬드, CBN, SiC, Al₂O₃)이 첨가되면 그 분말에 의해 탄산칼슘과 탄소가 유리에 의해 감싸여지는 것이 방해를 받아 발포되기가 힘들다.

이 때문에 발포유리제법을 이용한 연삭휠 제조에서는 특별한 조성의 유리 조성물이 필요하다.

연삭휠용 유리 조성물은 다음과 같은 사항이 고려되어 설계되어져야 한다.

(1) 연화 온도가 발포제(예를 들면, 탄산칼슘의 분해 온도 및 탄소)의 산화온도 보다 낮을 것.

(2) 탄소가 산화되기 위한 산소공급원을 갖고 있을 것

(3) 열팽창 계수가 작아 발포 후 냉각 시 열팽창 계수 차이에 의한 파손이 생기지 말아야 할 것.

(4) 연마재 입자와 젖음성(Wettability)이 좋아 발포 후 유리조직내에 연마재 입자를 가질 것 등이다.

본 발명은 이러한 4가지 조건을 고려하여 연삭휠용 유리 조성물을 설계·제조한 것이며, 이를 이용하여 연삭휠을 제조하는 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

하기 표 1과 같은 조성을 갖는 연삭휠용 유리 조성물을 제조하였다.

상기 유리 조성물을 제조하기 위한 출발원료로는 SiO₂는 SiO₂를, B₂O₃는 H₃BO₃를, Al₂O₃는 Al₂O₃를, Na₂O는 Na₂CO₃를, Li₂O는 Li₂CO₃를, CaO는 CaCO₃를, MgO는 (MgCO₃)₄·Mg(OH)₂·5H₂O를 TiO₂는 TiO₂를 사용하였다.

출발원료를 칭량하여 믹싱기를 사용하여 잘 혼합한 후 백금도가니에 넣어 1000℃에서 Pre-melting한 후 1500℃로 가열하여 용융시켰다.

용융된 유리를 급냉한 후 파쇄하여 평균입경이 10㎛이하가 되도록 유리분말을 준비하였다.

이 유리의 유리 전이점(Tg)은 549℃, 연화점은 658℃, 열팽창계수는 3.96×10^-6/℃ 였다.

상기와 같이 준비된 유리 조성물 분말 64무게%, 입자직경이 평균 1㎛인 다이 아몬드 분말입자 25무게%, 탄산칼슘과 카본을 혼합한 발포제 1무게%, 페놀 고형분말 10무게%를 칭량하였다.

다음에,자전과 공전이 동시에 되는 혼합기에 유리 조성물, 다이아몬드 분말입자, 발포제와 함께 균일한 혼합을 도와주는 믹싱 볼을 넣고 알코올을 사용하여 습식으로 2시간 동안 1차 혼합한 후 건조 오븐에서 알코올을 건조한 후, 다시 자전과 공전이 동시에 되는 혼합기에 1차 혼합 분말과 페놀 고형 분말, 그리고 믹싱볼을 넣고 2시간 동안 2차 건식 혼합을 하였다.

다음에, 혼합이 완료된 분말을 칭량한 후 금형을 이용하여 일정 형상으로 성형한 후 이를 도 2에 나타낸 2차 성형틀(1)에 집어넣은 후 하기 표 1의 소성온도에서 30분간 발포시켜 발포유리 연삭휠 팁(2)을 얻었다.

상기와 같이 제조된 연삭휠 팁의 발포여부, 기공율 및 연삭휠 팁의 수명을 조사하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

하기 표 1에서 연삭휠 팁의 수명은 12 인치 웨이퍼 Back Side를 20㎛ 가공시 긁힌 자국(Scratch) 발생 없이 연삭 휠(5mm)을 다 소진할 때까지 몇 매가 가공되는냐의 여부로 판정하였으며, 웨이퍼 2500매까지 긁힌 자국(Scratch)이 발생되지 않고 휠을 다 소진한 시편을 양호로 판정하였다.

하기 표 1의 발명재 1에 대해서는 미세 조직 전자현미경 사진을 관찰하고, 그 결과를 도 1에 나타내었다.

시편 No.		화학조성(무게%)								소성온도 (℃)	연삭휠 팁의 물성
		SiO2	B2O3	Al2O3	Na2O	Li2O	CaO	MgO	TiO2		발포여부	기공율(%)	수명
발명재	1	60	20	10	3	1.5	1.5	2	2	830	발포됨	90	양호
	2	66	16	8	3	1	2	-	4	830	발포됨	85	양호
	3	70	13	5	5	2	3	2	-	850	발포됨	55	양호
	4	56	23	12	3	1	2	-	3	800	발포됨	85	양호
비교재	1	75	10	5	5	2	3	-	-	850	발포않됨	-	-
	2	45	30	12	8	-	5	-	-	850	발포않됨	-	-

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 발명재(1-4)는 유리 조성물의 발포가 충분히 이루어져 연삭성 및 수명이 우수함을 알 수 있다.

이에 대하여, 본 발명의 범위를 벗어나는 조성을 갖는 유리 조성물을 사용한 비교재 1 및 2의 경우에는 유리 조성물의 발포가 일어나지 않았으며, 따라서, 기공율 및 수명을 축정할 수 없었다.

한편, 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의하면, 유리 조성물을 발포시킴에 의해 생성된 기공은 균일하게 분포하고 있으며, 폐기공과 개기공이 일정비율로 혼재되게 된다.

또한, 유리 조직, 즉 유리 격벽사이에 미립의 다이아몬드 분말 입자들이 분포하고 있으며 다이아몬드 분말입자와 유리사이의 열팽창 계수차이에 의한 응력 차이가 없어 발포 후 냉각 시 발포유리 조직의 파손된 흔적이 보이지 않는다.

이와 같이, 본 발명에 따라 제조된 초연마재 발포유리 연삭휠은 초연마재 입자의 크기가 작으면서도 기공크기가 크고 기공율을 목적한 바에 따라 조절할 수 있어 충분한 연삭성능을 발휘할 수 있고, 연삭 칩 포켓이 충분하며 초연마재 입자가 유리 격벽사이에 잘 들어가 있어 입자의 이상 탈락이 거의 발생할 수 없어 초사상연마에서 발생되는 긁힌 자국(Scratch)이 발생하지 않게 된다.

또한, 개기공(Open Pore)과 폐기공(Closed Pore)이 적절히 조화되어 냉각수의 유동 경로와 칩포켓 역할을 적절히 수행하게 된다.

도 1은 본 발명에 따라 제작된 연삭휠의 파단면 전자현미경사진(100배)

도 2는 본 발명에서 소성 발포 시 사용한 성형 연삭휠의 형상을 유지하기 위한 성형틀이 구비되어 있는 연삭휠의 소성수단을 나타내는 개락도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 . . . 성형틀 2 . . .연삭휠 팁(Tip)

Claims (8)

1. 무게 %로, SiO₂: 55∼70%, B₂O₃: 10∼25%, Al₂O₃: 5∼15%, Na₂O: 1∼5%, Li₂O: 0.5∼2.5%, CaO: 1∼5% 및 TiO₂: 2∼5%를 포함하는 연삭휠용 유리 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 연삭휠용 유리 조성물에 2∼3무게%의 MgO가 첨가되는 것을 특징으로 하는 연삭휠용 유리 조성물.
3. 제1항의 연삭휠용 유리 조성물: 70∼99% 및 연마입자: 1∼30%를 포함하고, 그 내부에 폐기공 및 개기공이 혼재되어 있고, 총 기공율이 45∼90%인 것을 특징으로 하는 연삭휠.
4. 제3항에 있어서, 상기 연삭휠용 유리 조성물에 2∼3무게%의 MgO가 첨가되는 것을 특징으로 하는 연삭휠.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 연마입자가 다이아몬드, 입방정질화붕소(CBN; Cubic Boron Nitride), SiC 및 Al₂O₃로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종이고, 그리고 그 입자크기가 1∼10㎛인 것을 특징으로 하는 연삭휠.
6. 제1항의 연삭휠용 유리 조성물: 52∼80무게%, 연마입자: 2∼30무게%, 발포제: 0.1∼3무게%, 페놀 고형분말: 5∼15무게% 를 혼합한 다음, 연삭휠 형태로 성형한 후, 소성하여 발포시키는 것을 특징으로 하는 연삭휠의 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 연삭휠용 유리 조성물에 2∼3무게%의 MgO가 첨가되는 것을 특징으로 하는 연삭휠의 제조방법.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 소성온도 및 시간이 각각 700∼900℃ 및 30분∼1시간인 것을 특징으로 하는 연삭휠의 제조방법.

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