KR101089191B1 - 비트리파이드 본드 숫돌 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초숫돌 입자를 비트리파이드 본드로 결합하는 동시에 무수한 기공을 가진 비트리파이드 본드 숫돌로서, 상기 기공은 독립한 기공으로 이루어져 있으며, 그 기공률은 75~95용량%이다.
초숫돌, 비트리파이드 본드

Description

비트리파이드 본드 숫돌 및 그 제조방법{VITRIFIED BOND GRINDSTONE AND MANUFACTURING PROCESS THEREOF}
도 1은 본 발명에 따라 구성된 비트리파이드 본드(vitrified bone) 숫돌의 연삭면을 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명에 따라 구성된 비트리파이드 본드 숫돌을 소정의 크기로 절단한 세그먼트를 숫돌 기대에 장착한 연삭휠(wheel)의 사시도이다.
***주요 도면부호의 부호설명***
2: 세그먼트 3: 숫돌 기대
4: 연삭휠
본 발명은 초숫돌입자를 비트리파이드 본드로 결합한 비트리파이드 본드 숫돌 및 그 제조방법에 관한 것이다.
당업자에게는 주지된 바와 같이, 반도체 디바이스 제조공정에서 IC, LSI 등의 회로가 복수개 형성된 반도체 웨이퍼는, 개개의 칩으로 분할되기 전에 그 이면이 연삭장치에 의해 연삭되어 소정의 두께로 형성되어 있다. 반도체 웨이퍼의 이면 을 효율적으로 연삭하기 위하여, 일반적으로 조연삭(粗硏削) 유니트와 마무리 연삭 유니트를 구비한 연삭장치가 사용되고 있다. 조연삭 유니트에는 비교적 입자직경이 큰 다이아몬드 숫돌입자를 비트리파이드 본드 또는 메탈본드로 결합한 비트리파이드 본드 숫돌 또는 메탈본드 숫돌이 사용되며, 마무리 연삭 유니트에는 입자직경이 작은 다이아몬드 숫돌입자를 레진본드로 결합한 레진본드 숫돌이 사용되고 있다.
비트리파이드 본드 숫돌은 이산화규소 등을 주성분으로 하는 본드재로 숫돌입자를 결합하고 있어 숫돌입자 보유력이 강하기 때문에 연삭능력이 유지되는 반면, 숫돌입자를 강고하게 보유하기 때문에 자생작용(self-sharpening) 효과가 불충분하다는 특성이 있다. 한편, 레진본드 숫돌은 유연한 레진본드재로 숫돌입자를 결합하고 있기 때문에 피가공물과의 맞닿음이 부드러우며, 숫돌입자 보유력이 약하기 때문에 자생작용이 양호하다. 이와 같은 숫돌의 특성에 의해, 비트리파이드 본드 숫돌은 주로 조연삭 숫돌로서 사용되며, 레진본드 숫돌은 주로 마무리 연삭 숫돌로서 사용되고 있다.
그런데, 레진본드 숫돌은 상술한 바와 같이 레진본드재가 유연하기 때문에, 숫돌입자의 입자직경이 2㎛이하가 되면 연삭중에 숫돌입자가 레진본드의 내부로 밀려들어가 연삭능력이 떨어져 연삭그을림(grinding burn)이 발생한다. 따라서 레진본드 숫돌은 입자직경이 2~4㎛(#2000) 이상인 숫돌입자를 사용해야 하며, 미세한 마무리 연삭이 어려워진다.
한편, 비트리파이드 본드 숫돌은 상술한 바와 같이 숫돌입자 보유력이 강하기 때문에, 0.5㎛(#8000) 이하의 숫돌입자이더라도 연삭중에 숫돌입자가 비트리파이드 본드 안으로 밀려들어가지 않고 연삭능력이 유지된다. 하지만, 비트리파이드 본드 숫돌은 상술한 바와 같이 비트리파이드 본드가 숫돌입자를 강고하게 보유하기 때문에 자생작용이 불충분하고, 연삭면에 줄무늬의 상처를 만든다는 문제가 있다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 숫돌입자들을 비트리파이드 본드로 결합한 숫돌입자층에 기공(氣孔)을 형성하여, 자생작용을 양호하게 한 비트리파이드 본드 숫돌이 일본 특허공개 2003-136410호 공보에 개시되어 있다.
그리고, 상기 공보에 개시된 비트리파이드 본드 숫돌에 있어서, 숫돌입자들을 비트리파이드 본드로 결합한 숫돌입자층에 형성된 기공은 연속 기공이다. 따라서, 기공율을 높이면 숫돌의 강도가 떨어져 소정의 연삭 압력을 얻을 수 없다. 사실, 상기 공보에 개시된 비트리파이드 본드 숫돌의 기공율은 25~45용량%로, 자생작용이 반드시 양호하다고는 할 수 없다.
본 발명의 목적은 강도를 확보하여 기공율을 높이고, 자생작용을 양호하게 한 비트리파이드 본드 숫돌 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 초숫돌입자를 비트리파이드 본드로 결합하는 동시에 무수한 기공을 구비한 비트리파이드 본드 숫돌로서, 상기 기공은 독립 기공으로 이루어져 있으며, 그 기공율이 75~95용량%인 것을 특징으로 하는 비트리파이드 본드 숫돌이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 초숫돌입자를 비트리파이드 본드로 결합하는 동시에 무수한 기공을 구비한 비트리파이드 본드 숫돌의 제조방법으로서, 초숫돌입자, 비트리파이드 본드재, 발포제, 및 유기물입자를 혼련 조제하여 과립물을 생성하는 공정과, 상기 과립물을 소정의 형상으로 성형하는 공정과, 소정 형상으로 성형된 성형물을 소성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 비트리파이드 본드 숫돌의 제조방법이 제공된다.
상기 초숫돌입자는 입자직경이 5㎛이하인 다이아몬드 숫돌입자이며, 상기 유기물입자의 입자직경은 30~100㎛로 설정되어 있다.
본 발명에 따른 비트리파이드 본드 숫돌은 기공율이 높아 자생작용이 양호해지기 때문에 연삭성이 뛰어난 동시에, 연삭면에 줄무늬 상처를 만들지도 않는다. 또한, 본 발명에 따른 비트리파이드 본드 숫돌은 기공이 독립 기공이기 때문에, 기공율을 높여도 그 강도를 확보할 수 있어, 충분한 연삭 압력으로 연삭할 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따라 구성된 비트리파이드 본드 숫돌 및 그 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
독립 기공을 구비한 비트리파이드 본드 숫돌을 얻기 위해서는, 초숫돌입자, 비트리파이드 본드재, 발포제, 및 유기물입자를 혼련 조제하여 과립물을 생성하는 것이 중요하다. 초숫돌입자는 0.5㎛(#8000) 이하의 다이아몬드 숫돌입자가 바람직하다. 또한, 유기물입자는 입자직경이 30~100㎛ 전후인 것을 사용한다. 그리고 숫돌입자, 비트리파이드 본드재, 발포제, 및 유기물입자를 혼련 조제하여, 입자직경이 50~350㎛인 과립물을 생성한다. 이와 같이 하여 생성된 과립물을 성형용 금형에 충전하여 소정 형상으로 가압 성형하고, 그 성형물을 소성노(燒成爐)에서 소성함으로써, 독립 기공을 구비한 비트리파이드 본드 숫돌이 얻어진다.
(실시예)
입자직경이 약 2㎛인 다이아몬드 숫돌입자 25중량%, 비트리파이드 본드재 25중량%, 발포제 25중량% 및 입자직경이 약 30㎛인 유기물입자 25중량%를 혼련 조제하여 입자직경이 50~150㎛인 과립물을 생성하였다. 상기 발포제는 소듐 실리케이트이었고 유기입자는 폴리스티렌 입자이었다. 이 과립물은 유기물입자를 핵으로 하여 다이아몬드 숫돌입자와 비트리파이드 본드재와 발포제가 조제되어 형성된다. 이 과립물을 성형용 금형에 충전하고 소정의 형상으로 가압 성형하며, 이 성형물을 소결노에서 소성하여 비트리파이드 본드 숫돌을 제작하였다. 소결노의 온도를 3시간 동안 700℃까지 증가시켰고, 3시간 동안 700℃로 유지시킨 후에, 7시간 동안 정상 온도로 감소시켰다.
도 1은 상술한 바와 같이 하여 제작한 비트리파이드 본드 숫돌의 연삭면을 100배의 배율로 촬영한 사진이다. 도 1에서 하얀 부분이 본드와 발포제 및 숫돌입자로 이루어지는 본드 브릿지부이며, 검은 부분이 기공부이다. 도 1에서 알 수 있듯이, 검은 부분은 각각 완전히 독립된 독립 기공으로서 형성되어 있으며, 그 기공율은 90용량%였다. 이와 같이 독립 기공이 형성되는 것은, 상기 소성시에 소정의 온도에 이르는 과정에서 유기물입자가 소실되어, 그 주위를 둘러싸고 있던 비트리파이드 본드와 다이아몬드 숫돌입자와 발포제가 본드 브릿지를 형성하기 때문으로 생각된다.
이상과 같이 구성된 비트리파이드 본드 숫돌은, 기공이 독립 기공이기 때문에 기공율을 높여도 강도를 확보할 수 있다. 본 발명자들의 실험에 따르면, 상술한 실시예에 의해 제작한 비트리파이드 본드 숫돌을, 도 2에 나타내는 바와 같이 소정의 크기, 형상으로 절단된 복수의 세그먼트(2)를 숫돌기대(3)에 장착하여 연삭휠(4)을 구성하고, 이 연삭휠(4)에 의해 연삭작업을 실시하였더니, 연삭압력 5kg/cm2에서도 파괴되지 않았다.
이상과 같이 본 발명에 따른 비트리파이드 본드 숫돌은 기공율이 높아 자생작용이 양호해지기 때문에 연삭성이 뛰어난 동시에, 연삭면에 줄무늬 상처를 만들지도 않는다. 또한, 본 발명에 따른 비트리파이드 본드 숫돌은 상술한 바와 같이 기공이 독립 기공이기 때문에, 기공율이 높아도 그 강도를 확보할 수 있어 충분한 연삭압력으로 연삭할 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 강도를 확보하여 기공율을 높이고, 자생작용을 양호하게 한 비트리파이드 본드 숫돌 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

Claims (3)

  1. 입자 직경이 2㎛인 다이아몬드 숫돌입자 25중량%, 비트리파이드 본드재 25중량%, 소듐 실리케이트 25중량% 및 유기물입자로서 폴리스틸렌 입자 25중량%를 함께 혼련하는 단계,
    혼련된 생성물을 과립화하여 입자 직경이 50~350㎛인 과립물을 제조하는 단계,
    소정 형상으로 과립물을 성형(molding)하는 단계, 및
    상기 소정 형상으로 성형된 생성물을 소결노(kiln)에서 소성하는 단계
    를 포함하고,
    기공율 75 내지 95용량%를 갖는 독립 기공(closed pore)을 갖는 비트리파이드 본드(vitrified bond)와 함께 결합되는 초숫돌 입자로 제조되는 것을 특징으로 하는 비트리파이드 본드 숫돌의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    소결노 내의 온도가 3시간 동안 700℃로 상승하고, 3시간 동안 700℃에서 유지된 후, 7시간 동안 정상 온도로 감소하는 것인 비트리파이드 본드 숫돌의 제조방법.
  3. 삭제
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