KR101158303B1 - Diamond Tools for Grinding Brittle Materials Having High Hardness - Google Patents

Diamond Tools for Grinding Brittle Materials Having High Hardness Download PDF

Info

Publication number
KR101158303B1
KR101158303B1 KR1020090119742A KR20090119742A KR101158303B1 KR 101158303 B1 KR101158303 B1 KR 101158303B1 KR 1020090119742 A KR1020090119742 A KR 1020090119742A KR 20090119742 A KR20090119742 A KR 20090119742A KR 101158303 B1 KR101158303 B1 KR 101158303B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hardness
metal bond
bond layer
high hardness
diamond tool
Prior art date
Application number
KR1020090119742A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110037806A (en
Inventor
김연철
윤중철
장홍섭
조한경
Original Assignee
이화다이아몬드공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이화다이아몬드공업 주식회사 filed Critical 이화다이아몬드공업 주식회사
Publication of KR20110037806A publication Critical patent/KR20110037806A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101158303B1 publication Critical patent/KR101158303B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/06Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/34Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties

Abstract

본 발명은 사파이어나 세라믹 등과 같은 고경도 고취성 웨이퍼 재료를 가공하는 다이아몬드 공구에 관한 것으로서, 마이크로 경도 2,000kg/mm2 이상의 고경도 고취성 재료를 작은 부하로 깨짐이 없이 연마할 수 있는 다이아몬드 공구를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.The present invention relates to a diamond tool for processing a high hardness, high brittle wafer material such as sapphire, ceramics, etc., a diamond tool that can polish a high hardness, high brittle material with a micro hardness of 2,000kg / mm 2 or more without breaking with a small load I want to provide it, and its purpose is.

본 발명은 메탈본드층, 연마지립 및 필러를 포함하고; 상기 필러는 2.5~3.5GPa의 경도 및 25~80GPa의 탄성계수를 갖는 비트리어스 카본 입자이고, 그 함량은 체적비로 5~30vol% 이고; 상기 연마지립과 같거나 큰 크기를 갖는 비트리어스 카본 입자가 총 비트리어스 카본 입자 함량의 20~100Vol%이고; 연마시 연마지립과 메탈본드층 표면으로부터의 돌출 높이가 동일한 비트리어스 카본 입자의 수가 연마지립 수와 같거나 많고;상기 메탈본드층의 경도 및 항절력은 각각 HRB 76~90 및 5~20kg/㎟인 고경도 고취성재료 가공용 다이아몬드 공구를 그 요지로 한다.The present invention includes a metal bond layer, abrasive grains and fillers; The fillers are vitreous carbon particles having a hardness of 2.5 to 3.5 GPa and an elastic modulus of 25 to 80 GPa, the content of which is 5 to 30 vol% by volume ratio; Vitreous carbon particles having a size equal to or larger than the abrasive grains are 20 to 100 vol% of the total vitrification carbon particle content; The number of vitreous carbon particles having the same protruding height from the abrasive grains and the surface of the metal bond layer during polishing is equal to or greater than the number of abrasive grains; the hardness and the tensile strength of the metal bond layer are HRB 76-90 and 5-20 kg /, respectively. The diamond tool for processing a high hardness, high brittle material of 2mm2 is made into the summary.

본 발명은 화합물 반도체나 LED 조명 등의 웨이퍼로 사용되는 사파이어나 세라믹 등의 고경도 고취성 재료의 가공에 효과적으로 이용될 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be effectively used for the processing of high hardness and high brittle materials such as sapphire and ceramics used in wafers such as compound semiconductors and LED lighting.

초연마재, 다이아몬드 공구, 필러, 비트리어스 카본, 구형 Superabrasive, Diamond Tool, Filler, Vitreous Carbon, Spherical

Description

고경도 고취성재료 가공용 다이아몬드 공구{Diamond Tools for Grinding Brittle Materials Having High Hardness}Diamond Tools for Grinding Brittle Materials Having High Hardness

본 발명은 화합물 반도체나 LED 조명 등의 웨이퍼 재료 등에 사용되는 사파이어나 세라믹 등과 같은 고경도 고취성 재료를 가공하는 다이아몬드 공구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피삭재의 경도가 마이크로 경도로 2,000kg/mm2 이상되는 웨이퍼 재료 등에 사용되는 사파이어나 세라믹 등과 같은 고경도 고취성 웨이퍼 재료를 가공하는 고경도 고취성 재료 가공용 다이아몬드 공구에 관한 것이다.The present invention relates to a diamond tool for processing a high hardness and high brittle material such as sapphire, ceramic, etc. used in wafer materials such as compound semiconductors, LED lighting, etc. More specifically, the workpiece hardness is 2,000kg / mm 2 in micro hardness The present invention relates to a diamond tool for high hardness and high brittle material processing for processing a high hardness and high brittle wafer material such as sapphire, ceramic and the like used in the above wafer materials.

통상, 다이아몬드 공구는 피삭재를 연마 또는 절삭하는 역할을 하는 다이아몬드 입자 등과 같은 연마지립 및 이 연마지립을 고정시켜 주는 메탈본드층으로 구성되어 있다. Usually, a diamond tool is comprised with abrasive grains, such as a diamond particle which serves to grind or cut a workpiece | work, and the metal bond layer which fixes this abrasive grain.

상기 다이아몬드 공구에 의한 피삭재의 연마는 노출된 연마지립에 의해 이루어지며, 상기 메탈본드층은 피삭재의 연마시 피삭재와 접촉하여 마모되므로써 연마지립을 노출시키게 되고, 이로 인하여 연속하여 연마작업이 이루어지게 된다.The polishing of the workpiece by the diamond tool is performed by the exposed abrasive grains, and the metal bond layer exposes the abrasive grains by contacting the workpiece during polishing of the workpiece, thereby exposing the abrasive grains continuously. .

이러한 다이아몬드 공구에 의한 피삭재의 연마 시 발생하는 연마열을 저하시키고 윤활 특성을 향상시키기 위하여 메탈본드층에 천연카본 분말이나 MoS2, 알루미나(Al2O3), 유리질 카본등과 같은 필러를 첨가하는 다이아몬드 공구들이 제안되어 있다.In order to reduce the heat of polishing generated during polishing of the workpiece by the diamond tool and to improve the lubrication characteristics, a filler such as natural carbon powder, MoS 2 , alumina (Al 2 O 3 ), glassy carbon, or the like is added to the metal bond layer. Diamond tools have been proposed.

그러나, 이러한 종래의 다이아몬드 공구는 일반강이나 주철 등의 비교적 연성과 인성이 높은 재료를 가공하는데 적용되어 왔다.However, such conventional diamond tools have been applied to processing materials having relatively high ductility and toughness, such as general steel and cast iron.

그런데, 최근에는 일반강이나 주철 등의 비교적 연성과 인성이 높은 재료 등의 연마 이외에 새로운 산업 분야에서 다이아몬드 공구에 의한 피삭재의 연마가 요구되고 있다.However, in recent years, in addition to the polishing of relatively high ductility and toughness materials such as general steel and cast iron, polishing of the workpiece by diamond tools has been required in a new industrial field.

그 예로서, 화합물 반도체나 LED 조명 등의 웨이퍼 재료 등에 사용되는 사파이어나 세라믹 등과 같은 고경도 고취성 재료의 연마를 들 수 있다.As an example, grinding | polishing of high hardness high brittle material, such as sapphire, ceramic, etc. used for wafer materials, such as a compound semiconductor and LED illumination, is mentioned.

이러한 사파이어나 세라믹 등은 마이크로 경도로 2,000kg/mm2 이상되는 고경도 고취성 재료로서, 웨이퍼 재료로서 사용되고 있다.Such sapphire, ceramic and the like are used as wafer materials as high hardness and high brittle materials having a micro hardness of 2,000 kg / mm 2 or more.

상기한 사파이어나 세라믹 등은 취성이 강하므로, 종래의 다이아몬드 공구에 의해 연마를 하는 경우에는 연마 시에 메탈본드층과 피삭재가 충돌하게 되어 피삭재에 잔류응력이 축적되므로써 피삭재의 깨짐이 빈번히 일어나는 문제점이 있다.Since the sapphire, ceramics, etc. described above are highly brittle, when polishing with a conventional diamond tool, the metal bond layer and the workpiece collide during polishing, and residual stress accumulates in the workpiece, causing frequent breakage of the workpiece. have.

따라서, 사파이어나 세라믹 등과 같은 고경도 고취성 재료를 깨짐 없이 연마할 수 있는 새로운 다이아몬드 공구의 개발이 요구되어 왔다.Therefore, there has been a demand for the development of a new diamond tool capable of grinding a high hardness, high brittle material such as sapphire, ceramic, or the like without cracking.

본 발명은 마이크로 경도 2,000kg/mm2 이상의 고경도 고취성 재료를 작은 부하로 깨짐이 없이 연마할 수 있는 다이아몬드 공구를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a diamond tool capable of grinding a high hardness, high brittle material having a micro hardness of 2,000 kg / mm 2 or more without breaking with a small load.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated.

본 발명은 마이크로 경도 2,000kg/mm2 이상의 고경도 고취성 재료를 가공하는 다이아몬드 공구로서, 메탈본드층, 연마지립 및 필러를 포함하고;The present invention is micro hardness 2,000kg / mm 2 A diamond tool for processing the above high hardness, high brittle material, comprising: a metal bond layer, abrasive grains, and a filler;

상기 필러는 2.5~3.5GPa의 경도 및 25~80GPa의 탄성계수를 갖는 비트리어스 카본(Vitreous Carbon)입자이고, 그 함량은 체적비로 5~30vol% 이고;The filler is Vitreous Carbon particles having a hardness of 2.5 to 3.5 GPa and an elastic modulus of 25 to 80 GPa, the content of which is 5 to 30 vol% by volume ratio;

상기 연마지립과 같거나 큰 크기를 갖는 비트리어스 카본 입자가 총 비트리어스 카본 입자 함량의 20~100Vol%이고;Vitreous carbon particles having a size equal to or larger than the abrasive grains are 20 to 100 vol% of the total vitrification carbon particle content;

연마시 연마지립과 메탈본드층 표면으로부터의 돌출 높이가 동일한 비트리어스 카본 입자의 수가 연마지립 수와 같거나 많고;The number of vitreous carbon particles having the same protruding height from the abrasive grain and the surface of the metal bond layer during polishing is equal to or greater than the abrasive grain number;

상기 메탈본드층의 경도 및 항절력은 각각 HRB 76~90 및 5~20kg/㎟인 것을 특징으로 하는 고경도 고취성재료 가공용 다이아몬드 공구에 관한 것이다.The hardness and the cutting force of the metal bond layer are related to diamond tools for high hardness and high brittle material, characterized in that the HRB 76 ~ 90 and 5 ~ 20kg / ㎜ respectively.

상기 연마지립으로는 다이아몬드 입자 등을 들수 있으며, 연마지립의 입경은 32~65㎛을 갖는 것이 바람직하다.Diamond abrasive grain etc. are mentioned, It is preferable that the abrasive grain has a particle diameter of 32-65 micrometers.

상기 비트리어스 카본 입자의 형상은 구형이 바람직하고, 그 입경은 10~100㎛을 갖는 것이 바람직하다.The shape of the vitreous carbon particles is preferably spherical, and the particle size thereof preferably has 10 to 100 µm.

상기 메탈본드로는 Cu, Co, Fe, Sn 및 Ni중 어느 하나의 금속, 또는 이들 금속의 합금으로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하고, 이 메탈본드에는 소결온도를 낮추기 위하여 Ag 및 P의 1종 또는 2종을 추가로 첨가할 수 있다.As the metal bond, a metal made of any one of Cu, Co, Fe, Sn, and Ni, or an alloy of these metals is preferably used. The metal bond includes one or more of Ag and P in order to lower the sintering temperature. Two more can be added.

상기 메탈 본드내의 기공의 분율은 0~5vol%인 것이 바람직하다.The fraction of pores in the metal bond is preferably 0-5 vol%.

상기한 바와 같이, 본 발명은 마이크로 경도 2,000kg/mm2 이상의 고경도 고취성 재료를 작은 부하로 깨짐이 없이 연마할 수 있으므로, 화합물 반도체나 LED 조명 등의 웨이퍼 재료로 사용되는 사파이어나 세라믹 등과 같은 고경도 고취성 재료의 가공에 효과적으로 이용될 수 있다.As described above, the present invention can polish the high hardness and high brittle material of micro hardness of 2,000 kg / mm 2 or more without breaking with a small load, such as sapphire or ceramics used for wafer materials such as compound semiconductors and LED lighting. It can be effectively used for processing high hardness and high brittle materials.

본 발명은 화합물 반도체나 LED 조명 등의 웨이퍼에 사용되는 사파이어나 세라믹 등과 같은 마이크로 경도 2,000kg/mm2 이상의 고경도 고취성 재료를 가공하는 고경도 고취성재료 가공용 다이아몬드 공구에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a diamond tool for processing a high hardness high brittle material for processing a high hardness high brittle material having a micro hardness of 2,000 kg / mm 2 or more such as sapphire or ceramic used in a wafer such as a compound semiconductor or an LED light.

본 발명자들은 사파이어나 세라믹 등의 고경도 고취성 웨이퍼를 종래의 다이 아몬드 공구로 연마하는 경우 웨이퍼들의 깨짐(파단)이 자주 일어나게 되는 문제점을 개선하기 위하여 연구 및 실험을 행한 결과, 고경도 고취성 웨이퍼의 연마 시 웨이퍼가 공구의 메탈본드층과 충돌되는 경우 웨이퍼에 잔류 응력이 축적되어 웨이퍼의 깨짐이 일어난다는 것을 확인하고, 이러한 결과에 기초하여 본 발명을 제안하게 이른 것이다.The present inventors conducted research and experiments to improve the problem that the cracking (breaking) of the wafers frequently occurs when polishing a high hardness high brittle wafer such as sapphire or ceramic with a conventional diamond tool, and thus, high hardness high brittle wafer When the wafer collides with the metal bond layer of the tool during polishing, it is confirmed that residual stress accumulates in the wafer and cracking of the wafer occurs, and the present invention is proposed based on these results.

본 발명은 고경도 고취성 웨이퍼의 연마 시 피삭재가 공구의 메탈본드층과 접촉되지 않은 상태로 연마가 이루어지도록 하여 메탈본드층과의 충돌에 의한 잔류응력의 축적을 방지하고 또한 연마작업 시 발생하는 충격력을 완화시킴으로서 작은 부하로 깨짐이 없이 사파이어나 세라믹 등의 고경도 고취성 웨이퍼를 연마할 수 있는 것으로서, 다이아몬드 공구의 필러의 종류, 물성 및 크기와 메탈본드층의 물성을 적절히 특정한 것이다.The present invention is to prevent the accumulation of residual stress caused by the collision with the metal bond layer to prevent the accumulation of the workpiece material in contact with the metal bond layer of the tool when polishing the high hardness high brittle wafer and By mitigating the impact force, high hardness and high brittle wafers such as sapphire, ceramics and the like can be polished without breaking with a small load, and the type, physical properties and size of the diamond tool filler and the physical properties of the metal bond layer are appropriately specified.

본 발명에서는 필러로서 비트리어스 카본(Vitreous Carbon)입자를 체적비로 5~30vol% 첨가하며, 상기 비트리어스 카본입자는 2.5~3.5GPa의 경도 및 25~80GPa의 탄성계수를 갖는다.In the present invention, 5 to 30 vol% of Vitreous Carbon particles are added as a filler by volume ratio, and the Vitreous Carbon particles have a hardness of 2.5 to 3.5 GPa and an elastic modulus of 25 to 80 GPa.

필러로서 2.5~3.5GPa의 경도 및 25~80GPa의 탄성계수를 갖는 비트리어스 카본입자를 첨가하는 이유는 필러가 적절한 경도를 가지므로 연마지립과 함께 마모됨으로써 연마시 피삭재가 메탈본드층과 일정한 높이를 유지해 주어 메탈본드층과의 충돌에 의한 잔류응력의 축적을 방지하고 또한 필러가 적절한 탄성계수를 가지므로 연마작업 시 발생하는 충격력을 완화시켜 줌으로써 고경도 고취성 재료의 연마에서 피삭재의 깨짐을 효과적으로 방지하기 위함이다.The reason for adding vitreous carbon particles having a hardness of 2.5 to 3.5 GPa and an elastic modulus of 25 to 80 GPa as a filler is because the filler has an appropriate hardness, and the abrasive is worn with abrasive grains. It prevents accumulation of residual stress due to collision with the metal bond layer and also reduces the impact force generated during the polishing operation because the filler has an appropriate modulus of elasticity to effectively prevent the cracking of the workpiece in the polishing of high hardness and high brittle materials. This is to prevent.

상기 비트리어스 카본 입자의 함량이 너무 적으면, 상기와 같은 첨가효과가 충분히 달성될 수 없고, 너무 많은 경우에는 상대적으로 메탈본드층의 함량이 적어져 연마지립의 고정능력이 떨어져 연마 시 연마지립의 조기 탈락이 우려되므로, 비트리어스 카본 입자의 함량은 체적비로 5~30vol% 로 제한하는 것이 바람직하다.When the content of the vitreous carbon particles is too small, the above additive effects cannot be sufficiently achieved, and in the case where the content of the vitreous carbon particles is too large, the content of the metal bond layer is relatively low, so that the abrasive grains have poor fixing ability. Because of the fear of early dropout, the content of the vitreous carbon particles is preferably limited to 5 to 30 vol% by volume ratio.

또한, 본 발명에서는 연마시 피삭재가 메탈본드층과 일정한 간격을 보다 확실히 유지하기 위해서는 연마지립과 같거나 큰 크기를 갖는 비트리어스 카본 입자가 총 비트리어스 카본 함량의 20~100Vol%이어야 하며, 보다 바람직하게는 30~100Vol%이다. In addition, in the present invention, in order to more reliably maintain a constant distance between the workpiece and the metal bond layer during polishing, the vitreous carbon particles having a size equal to or larger than the abrasive grain should be 20 to 100 vol% of the total vitreous carbon content. More preferably, it is 30-100 vol%.

또한, 연마시 연마지립과 메탈본드층 표면으로부터의 돌출 높이가 동일한 비트리어스 카본 입자의 수가 연마지립 수와 같거나 많아야 한다.In addition, the number of vitreous carbon particles having the same protruding height from the abrasive grain and the surface of the metal bond layer during polishing should be equal to or greater than the abrasive grain number.

만약, 연마지립 보다 큰 크기를 갖는 비트리어스 카본 입자가 총 비트리어스 카본 입자 함량의 20Vol%미만이거나 또는/그리고 연마지립과 메탈본드층 표면으로부터의 돌출 높이가 동일한 비트리어스 카본 입자의 수가 연마지립 수 보다 적은 경우에는 피삭재가 금속본드층과 충돌될 우려가 커지고 또한 연마시 피삭재가 메탈본드층과 일정한 간격을 유지할 수 없어 연마 슬러지 등의 배출이 원활하지 않게 되어 피삭재에 잔류응력이 축적될 수 있다.If the abrasive carbon particles having a size larger than the abrasive grains are less than 20 Vol% of the total abrasive carbon particles content and / or the number of the abrasive carbon particles having the same protrusion height from the abrasive abrasive and metal bond layer surfaces, If the abrasive grains are less than the abrasive grains, the workpiece will likely collide with the metal bond layer, and the workpiece will not be able to maintain a constant distance from the metal bond layer. Can be.

상기 필러의 형상은 구형이고, 그 입경은 10~100㎛를 갖는 것이 바람직하다.It is preferable that the shape of the said filler is spherical, and the particle diameter has 10-100 micrometers.

더욱이, 비트리어스 카본 입자를 필러로서 사용하는 경우, 카본 자체의 특성으로 열전도도가 우수하고 윤활제 특성이 있어 연마열의 저감과 연마부하를 감소시키는 특성 또한 갖게 된다.In addition, when the vitrification carbon particles are used as the filler, the carbon itself has excellent thermal conductivity and lubricant properties, thereby reducing polishing heat and reducing polishing load.

연마 시 연마지립이 노출되기 위해서는 메탈본드층이 제거되어야 하는데, 본 발명에서는 메탈본드층의 제거가 피삭재 연마시 연마 부하에 의하여 제거되며, 따라서, 연마 부하에 의해 메탈본드층이 공구로부터 박리되어야 하므로, 이를 달성하기 위해서는 메탈본드층은 HRB 76~90의 경도 및 5~20kg/㎟의 항절력을 가져야 한다.In order to expose the abrasive grains during polishing, the metal bond layer must be removed. In the present invention, the removal of the metal bond layer is removed by the polishing load when polishing the workpiece. Therefore, the metal bond layer must be peeled from the tool by the polishing load. In order to achieve this, the metal bond layer should have a hardness of HRB 76-90 and a drag force of 5-20kg / mm 2.

통상적인 다이아몬드 공구에서는 메탈본드층의 제거는 피삭재에 의한 마모에 의해 이루어지므로, 메탈본드층의 경도 및 항절력을 제한할 필요는 없지만, 고경도 고취성 웨이퍼 등의 연마 시 메탈본드층이 피삭재에 접촉하는 경우에는 웨이퍼가 파단되어 버린다.In a conventional diamond tool, the removal of the metal bond layer is caused by wear by the work material. Therefore, it is not necessary to limit the hardness and the tensile strength of the metal bond layer. In the case of contact, the wafer is broken.

따라서, 본 발명에서는 연마 시 메탈본드층의 제거가 피삭재에 의한 마모 이외의 것에 의해 이루어지도록 메탈본드층을 구성한 것이다.Therefore, in the present invention, the metal bond layer is configured such that the removal of the metal bond layer during polishing is performed by other than wear by the workpiece.

본 발명에서의 연마지립으로는 다이아몬드 입자 등을 들수 있으며, 연마지립의 입경은 32~65㎛을 갖는 것이 바람직하다. Diamond abrasive grains etc. are mentioned in this invention, It is preferable that the abrasive grains have a particle size of 32-65 micrometers.

상기 연마지립의 크기가 35㎛이하인 경우에는 연마 시 피삭재와 메탈본드층사이의 간격을 충분히 유지할 수 없어 피삭재와 메탈본드층이 충돌할 우려가 크고, 연마지립의 크기가 65㎛보다 크게 되면 고경도 취성재료를 연마하는 경우 연마지립의 취성 파괴가 심해지게 되는데, 이렇게 파괴된 지립조각들에 의해 피삭재 내부에 깊은 스크래치 등이 발생하여 재료 내부와 표면에 심한 손실을 받게 될 우려가 커진다.If the abrasive grain size is 35 μm or less, the gap between the workpiece and the metal bond layer may not be sufficiently maintained during polishing, so that the workpiece and the metal bond layer may collide with each other. If the abrasive grain size is larger than 65 μm, the hardness is high. In the case of polishing the brittle material, the brittle fracture of the abrasive grains becomes severe. The broken abrasive pieces cause deep scratches on the inside of the workpiece, thereby increasing the possibility of severe damage to the inside of the material and the surface.

상기 메탈본드로는 Cu, Co, Fe, Sn 및 Ni중 어느 하나의 금속, 또는 이들 금속의 합금으로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하고, 이 메탈본드에는 소결온도를 낮추기 위하여 Ag 및 P의 1종 또는 2종을 추가로 첨가할 수 있다. As the metal bond, a metal made of any one of Cu, Co, Fe, Sn, and Ni, or an alloy of these metals is preferably used. The metal bond includes one or more of Ag and P in order to lower the sintering temperature. Two more can be added.

상기 메탈 본드내의 기공의 분율은 0~5vol%인 것이 바람직하다.The fraction of pores in the metal bond is preferably 0-5 vol%.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

(실시예 1)(Example 1)

시판되고 있는 구리(Cu)분말 450g, 주석(Sn)분말 550g에 필러를 15vol%, 연마 입자인 다이아몬드 입자를 5vol%를 첨가하여, 터블러 믹싱기에 넣고, 혼합을 2시간 동안 행하였다. The filler was added to 450 g of commercially available copper (Cu) powder and 550 g of tin (Sn) powder, 15 vol% of filler and 5 vol% of diamond particles, which are abrasive grains, were placed in a turbulator mixer and mixing was performed for 2 hours.

이 때, 필러로는 하기 표 1과 같은 성분, 경도, 탄성계수 및 입도를 갖는 것을 사용하였으며, 다이아몬드 입자의 크기는 평균 46㎛(입도분포: 40~65㎛)이었다.At this time, as a filler, those having components, hardness, elastic modulus and particle size as shown in Table 1 were used, and the size of the diamond particles was an average of 46 μm (particle size distribution: 40 to 65 μm).

메탈본드층의 경도 및 항절력는 각각 HRB 83과 10.5 kg/㎟이었다.The hardness and the tensile strength of the metal bond layer were HRB 83 and 10.5 kg / mm 2, respectively.

그리고 나서, 다이아몬드 공구 팁의 제조방법에 따라, 혼합분말을 냉간 성형하여 250℃에서 핫 프레스로 소결하였다. 그리고 핫 프레스 소결법으로 제조한 팁을 금속 바디에 에폭시 본드로 접착하여 그라인딩 휠[비교재(1~6), 발명재(1~3)]을 제작하였다. Then, according to the method for producing a diamond tool tip, the mixed powder was cold formed and sintered by hot press at 250 ° C. And the tip produced by the hot press sintering method was bonded to the metal body by the epoxy bond, and the grinding wheel (comparative material (1-6), invention material (1-3)) was produced.

상기와 같은 방법으로 제조한 그라인딩 휠을 사용하여 취성 재료인 사파이어 웨이퍼의 가공시험을 행하고, 그 성능시험 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 상기 그라인딩 실험에는 DISCO(일본사 제품)의 그라인딩 장비를 사용하였으며, 작업속도는 1~4㎛/s로 하였으며, 5장의 사파이어 웨이퍼를 각각 가공하여 작업중 걸리는 최 대 부하(전류, A) 및 평균 부하(전류, A), 피삭재인 사파이어 웨이퍼의 크랙, 칩핑 발생 유무(有無)를 검사하였다. Using a grinding wheel manufactured in the same manner as above, the processing test of the sapphire wafer of brittle material was performed, and the results of the performance test are shown in Table 1 below. In the grinding experiment, grinding equipment of DISCO (manufactured by Japan) was used, and the working speed was 1 to 4 µm / s, and the maximum load (current, A) and average load required during the work by processing five sapphire wafers respectively. (Current, A), the crack of the sapphire wafer which is a workpiece, and the presence of chipping were examined.

시편 No.Psalm No. 필러filler 필러의 물성Filler Properties 최대
부하
(A)
maximum
Load
(A)
평균
부하
(A)
Average
Load
(A)
크랙/칩핑
Crack / Chipping
탄성
계수
(GPa)
Shout
Coefficient
(GPa)
경도
(GPa)
Hardness
(GPa)
입도Granularity 다이아몬드 입자의 크기보다 큰 필러 함량(Vol%)Filler content (Vol%) larger than diamond grain size
비교재 1Comparative material 1 무(無)Nothing -- -- -- -- 15.215.2 14.214.2 5장 발생Chapter 5 Occurrences 비교재 2Comparative material 2 흑연black smoke 1010 0.90.9 10-10010-100 3030 12.612.6 10.510.5 2장 발생Chapter 2 Occurrence 발명재 1Invention 1 비트리어스 카본Vitreous Carbon 3030 2.82.8 10-10010-100 4040 9.19.1 8.18.1 무(無)Nothing 발명재 2Invention Material 2 비트리어스 카본Vitreous Carbon 6868 33 10-10010-100 3030 9.59.5 8.58.5 무(無)Nothing 발명재 3Invention 3 비트리어스 카본Vitreous Carbon 7070 3.53.5 10-10010-100 2020 9.99.9 8.98.9 무(無)Nothing 비교재 3Comparative material 3 칼늄비소Calnium Arsenic 8585 7.57.5 10-10010-100 3030 10.510.5 9.59.5 1장 발생One generation 비교재 4Comparative material 4 질화규소Silicon nitride 120120 1616 10-10010-100 3030 10.310.3 9.49.4 2장 발생Chapter 2 Occurrence 비교재 5Comparative material 5 지르코니아Zirconia 170170 11.811.8 10-10010-100 3030 10.910.9 10.110.1 3장 발생Chapter 3 occurrence 비교재 6Comparative Material 6 알루미나Alumina 375375 14.714.7 10-10010-100 3030 11.911.9 11.011.0 3장 발생Chapter 3 occurrence

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 발명재(1~3)은 비교재(1~6)에 비해 크랙 및 칩핑 발생이 현저히 작다는 것을 알 수 있다. As shown in Table 1, it can be seen that the inventive materials (1 to 3) in accordance with the present invention is significantly less cracking and chipping generation than the comparative materials (1 to 6).

또한, 발명재(1~3)은 비교재(1~6)에 비해 최대부하 및 평균 부하값이 낮은 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen that the inventive materials 1 to 3 have lower maximum loads and average load values than the comparative materials 1 to 6.

발명재 (1~3)는 필러가 30, 68 및 70GPa의 탄성계수를 갖고 있는데, 이로부터 탄성계수는 피삭재인 사파이어 웨어퍼의 깨짐 및 크랙에 큰 영향을 주는 것을 알 수 있다.Inventive materials (1 to 3) have fillers having modulus of elasticity of 30, 68 and 70 GPa. From this, it can be seen that the modulus of elasticity greatly affects the cracking and cracking of the sapphire wafer as the workpiece.

(실시예 2)(Example 2)

비트리어스 카본 입자를 하기 표 2에서와 같이 0~50vol%로 변화시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 발명재 (1)과 동일한 조건으로 팁을 제조한 후, 이렇게 제조된 팁을 금속 바디에 에폭시 본드로 접착하여 그라인딩 휠를 제작하였다.After the tip was manufactured under the same conditions as the inventive material (1) of Example 1, except that the vitreous carbon particles were changed to 0 to 50 vol% as shown in Table 2, the tip thus prepared was made of a metal body It was bonded to the epoxy bond to prepare a grinding wheel.

상기와 같은 방법으로 제조한 그라인딩 휠을 사용하여 취성 재료인 사파이어의 가공시험을 행하고, 그 성능시험 결과를 하기 표 2에 나타내었다. Machining test of sapphire, which is a brittle material, was carried out using the grinding wheel manufactured by the above method, and the results of the performance test are shown in Table 2 below.

상기 그라인딩 실험에는 DISCO(일본사 제품)의 그라인딩 장비를 사용하였으며, 작업속도는 1~4㎛/s로 하였으며, 5장의 사파이어 웨이퍼를 각각 가공하여 작업중 걸리는 최대 부하(전류, A) 및 평균 부하(전류, A), 피삭재인 사파이어의 크랙, 칩핑 발생 유무(有無)를 검사하였다.In the grinding experiment, the grinding equipment of DISCO (manufactured by Japan) was used, and the working speed was 1 to 4 µm / s, and each of five sapphire wafers was processed, and the maximum load (current, A) and average load ( The current, A), cracks in the sapphire, the workpiece, and the presence of chipping were examined.

시편 No.Psalm No. 비트리어스 카본량(vol%)Vitreous carbon amount (vol%) 최대부하(A)Load (A) 평균부하(A)Average load (A) 크랙/칩핑Crack / Chipping 비교재(7)Comparative material (7) 00 15.215.2 14.214.2 5장발생Chapter 5 Occurrence 비교재(8)Comparative material (8) 33 13.413.4 11.911.9 2장 발생Chapter 2 Occurrence 발명재(4)Invention material (4) 55 10.510.5 9.89.8 무(無)Nothing 발명재(1)Invention material (1) 1515 9.19.1 8.18.1 무(無)Nothing 발명재(5)Invention material (5) 3030 10.410.4 9.19.1 무(無)Nothing 비교재(9)Comparative material (9) 4545 14.114.1 12.412.4 1장발생Chapter 1 occurrence 비교재(10)Comparative material (10) 5555 14.714.7 13.113.1 1장발생Chapter 1 occurrence

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 비트리어스 카본의 함량이 본 발명에 부합되는 5~30vol%인 경우(발명재 1, 4 및 5)에는 비교재(7-10)에 비하여 부하가 적고 또한 크랙 및 칩핑이 발생하지 않음을 알 수 있다.As shown in Table 2 above, when the content of the vitreous carbon is 5 to 30 vol% in accordance with the present invention (inventive materials 1, 4 and 5), the load is less than that of the comparative material (7-10) and the cracks are also reduced. It can be seen that chipping does not occur.

(실시예 3)(Example 3)

메탈본드층의 경도 및 항절력를 하기 표 3에서와 같이 변화시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 발명재 (1)과 동일한 조건으로 팁을 제조하였으며, 이때, 메탈본드층은 Cu-Sn계 합금으로 이루어진다.The tip was manufactured under the same conditions as the inventive material (1) of Example 1, except that the hardness and the tensile strength of the metal bond layer were changed as shown in Table 3 below, wherein the metal bond layer was a Cu-Sn-based alloy. Is done.

이렇게 제조된 팁을 금속 바디에 에폭시 본드로 접착하여 그라인딩 휠를 제작하였다.The tip thus prepared was bonded to the metal body with an epoxy bond to prepare a grinding wheel.

상기와 같은 방법으로 제조한 그라인딩 휠을 사용하여 취성 재료인 사파이어의 가공시험을 행하고, 그 성능시험 결과를 하기 표 3에 나타내었다. Using the grinding wheel manufactured in the same manner as above, the processing test of the sapphire as a brittle material was performed, and the results of the performance test are shown in Table 3 below.

상기 그라인딩 실험에는 DISCO(일본사 제품)의 그라인딩 장비를 사용하였으며, 작업속도는 1~4㎛/s로 하였으며, 5장의 사파이어 웨이퍼를 각각 가공하여 작업중 걸리는 최대 부하(전류, A) 및 평균 부하(전류, A), 피삭재인 사파이어의 크랙, 칩핑 발생 유무(有無)를 검사하였다.In the grinding experiment, the grinding equipment of DISCO (manufactured by Japan) was used, and the working speed was 1 to 4 µm / s, and each of five sapphire wafers was processed, and the maximum load (current, A) and average load ( The current, A), cracks in the sapphire, the workpiece, and the presence of chipping were examined.

시편 No.Psalm No. 경도(HRB)Hardness (HRB) 항절력(kg/㎟)Drag force (kg / ㎡) 최대부하(A)Load (A) 평균부하(A)Average load (A) 크랙/칩핑Crack / Chipping 비교재(11)Comparative material (11) 7272 3.53.5 10.810.8 8.88.8 2장 깨짐Chapter 2 Broken 발명재(6)Invention Material (6) 7878 6.06.0 9.09.0 8.18.1 무(無)Nothing 발명재(7)Invention material (7) 8080 9.69.6 9.09.0 8.18.1 무(無)Nothing 발명재(1)Invention material (1) 8383 10.510.5 9.19.1 8.18.1 무(無)Nothing 발명재(8)Invention Material (8) 8484 12.712.7 9.29.2 8.28.2 무(無)Nothing 발명재(9)Invention material (9) 8888 16.016.0 9.39.3 8.38.3 무(無)Nothing 비교재(12)Comparative material (12) 9595 45.745.7 11.811.8 10.810.8 3장깨짐3 pieces broken

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 메탈본드층의 경도 및 항절력이 본 발명에 부합되는 경우(발명재 1, 6 ~ 9)에는 본 발명의 메탈본드층의 경도 및 항절력 범위를 벗어나는 비교재(11 및 12)에 비하여 부하가 적고 또한 크랙 및 칩핑이 발생하지 않음을 알 수 있다.As shown in Table 3, when the hardness and the tensile strength of the metal bond layer is in accordance with the present invention (Inventive Materials 1, 6 ~ 9), the comparative material (deviating from the hardness and the tensile strength range of the metal bond layer of the present invention) It can be seen that the load is less than in 11 and 12) and cracks and chippings do not occur.

Claims (7)

마이크로 경도 2,000kg/mm2 이상의 고경도 고취성 재료를 가공하는 다이아몬드 공구로서, 메탈본드층, 연마지립 및 필러를 포함하고;A diamond tool for processing high hardness, high brittle materials with a microhardness of 2,000 kg / mm 2 or more, comprising: a metal bond layer, abrasive grains, and fillers; 상기 필러는 2.5~3.5GPa의 경도 및 25~80GPa의 탄성계수를 갖는 비트리어스 카본(Vitreous Carbon)입자이고, 그 함량은 체적비로 5~30vol% 포함하고;The filler is Vitreous Carbon particles having a hardness of 2.5 to 3.5 GPa and an elastic modulus of 25 to 80 GPa, the content of which is 5 to 30 vol% in volume ratio; 상기 연마지립과 같거나 큰 크기를 갖는 비트리어스 카본 입자가 총 비트리어스 카본 입자 함량의 20~100Vol%이고;Vitreous carbon particles having a size equal to or larger than the abrasive grains are 20 to 100 vol% of the total vitrification carbon particle content; 연마시 연마지립과 메탈본드층 표면으로부터의 돌출 높이가 동일한 비트리어스 카본 입자의 수가 연마지립 수와 같거나 많고;The number of vitreous carbon particles having the same protruding height from the abrasive grain and the surface of the metal bond layer during polishing is equal to or greater than the abrasive grain number; 상기 메탈본드층의 경도 및 항절력은 각각 HRB 76~90 및 5~20kg/㎟인 것을 특징으로 하는 고경도 고취성재료 가공용 다이아몬드 공구Hardness and cut strength of the metal bond layer is HRB 76 ~ 90 and 5 ~ 20kg / ㎜, diamond tools for high hardness and high brittle material processing, respectively 제1항에 있어서, 상기 연마지립이 다이아몬드 입자인 것을 특징으로 하는 고경도 고취성재료 가공용 다이아몬드 공구.The diamond tool for processing a high hardness hard brittle material according to claim 1, wherein the abrasive grains are diamond particles. 제2항에 있어서, 상기 다이아몬드 입자의 입경이 32~65㎛인 것을 특징으로 하는 고경도 고취성재료 가공용 다이아몬드 공구.The diamond tool for processing a high hardness and highly brittle material according to claim 2, wherein the diamond particles have a particle diameter of 32 to 65 µm. 제1항에서 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 비트리어스 카본 입자의 형상은 구형이고, 그리고 그 입경은 10~100㎛인 것을 특징으로 하는 고경도 고취성재료 가공용 다이아몬드 공구.The diamond tool for processing a high hardness highly brittle material according to any one of claims 1 to 3, wherein the vitreous carbon particles have a spherical shape, and the particle diameter thereof is 10 to 100 µm. 제1항에서 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 메탈본드층은 Cu, Co, Fe, Sn 및 Ni중 어느 하나의 금속, 또는 이들 금속의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고경도 고취성재료 가공용 다이아몬드 공구.The high hardness and highly brittle material according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal bond layer is formed of any one of Cu, Co, Fe, Sn, and Ni, or an alloy of these metals. Diamond tools for machining. 제5항에 있어서, 상기 메탈본드층에 Ag 및 P의 1종 또는 2종이 추가로 첨가되는 것을 특징으로 하는 고경도 고취성재료 가공용 다이아몬드 공구.6. The diamond tool for hardening highly brittle material according to claim 5, wherein one or two kinds of Ag and P are further added to the metal bond layer. 제1항에서 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 메탈 본드층내의 기공의 분율은 0~5vol%인 것을 특징으로 하는 고경도 고취성재료 가공용 다이아몬드 공구.The diamond tool for machining a high hardness and highly brittle material according to any one of claims 1 to 3, wherein the fraction of pores in the metal bond layer is 0 to 5 vol%.
KR1020090119742A 2009-10-05 2009-12-04 Diamond Tools for Grinding Brittle Materials Having High Hardness KR101158303B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090094276 2009-10-05
KR20090094276 2009-10-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110037806A KR20110037806A (en) 2011-04-13
KR101158303B1 true KR101158303B1 (en) 2012-06-19

Family

ID=44045228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090119742A KR101158303B1 (en) 2009-10-05 2009-12-04 Diamond Tools for Grinding Brittle Materials Having High Hardness

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101158303B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4364746A (en) * 1978-03-28 1982-12-21 Sia, Schweizer Schmirgel- U. Schlief-Industrie Ag Abrasive material
JP2002187071A (en) * 2000-12-18 2002-07-02 Mitsubishi Materials Corp Electrotype thin-blade grindstone
KR20090092010A (en) * 2008-02-26 2009-08-31 주식회사 에스지오 Metal bond super abrasive grain grinding wheel

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4364746A (en) * 1978-03-28 1982-12-21 Sia, Schweizer Schmirgel- U. Schlief-Industrie Ag Abrasive material
JP2002187071A (en) * 2000-12-18 2002-07-02 Mitsubishi Materials Corp Electrotype thin-blade grindstone
KR20090092010A (en) * 2008-02-26 2009-08-31 주식회사 에스지오 Metal bond super abrasive grain grinding wheel

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110037806A (en) 2011-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100615896B1 (en) Resin bonded abresive tool
JP5314030B2 (en) Polishing hard and / or brittle materials
JP2006346857A (en) Polishing tool
JP2007118184A (en) Apparatus and method for machining hard metal with reduced adverse affect of white layer effect
CN111808572B (en) Self-sharpening mixed particle size aggregate abrasive and preparation method thereof
CN106826586A (en) A kind of self-lubricating skive and preparation method thereof
KR101891189B1 (en) Polishing tool and manufacturing method thereof and manufacturing method of polished article
JP2013123771A (en) Cmp pad conditioner, and method for manufacturing the same
EP3229268A1 (en) Heat-dissipating substrate and method for manufacturing same
CN108818329B (en) Diamond grinding wheel and preparation method thereof
CN105014553A (en) Ceramic microcrystal grinding wheel with high-strength grinding performance and manufacture method thereof
KR101158303B1 (en) Diamond Tools for Grinding Brittle Materials Having High Hardness
TW201347921A (en) Self-lubricants grinding wheel
KR101861890B1 (en) A grinding tool for machining brittle materials and a method of making a grinding tool
KR102062341B1 (en) Cutting oil composition and cutting method using the same
KR20120009815A (en) Diamond Metal Bonded Back Grinding Tip for Rough Grinding of brittle and high hardness materials of large scale and Grinding Wheel having the Grinding Tip
CN114211316B (en) Ceramic and machining method and application thereof
JP2017532208A (en) Aluminum / diamond cutting tools
CN107598782B (en) A kind of metallic bond, preparation method and skive
JP4586704B2 (en) Resin bond grinding wheel
CN109868439B (en) Multi-burr diamond and preparation method thereof
JP2010076094A (en) Metal bond diamond grinding wheel and method of manufacturing the same
JP2006152409A (en) Cemented carbide for die and die
JP3388327B2 (en) Resinoid grinding wheel and method of manufacturing the same
EP1126003B1 (en) Resin bonded abrasive tool

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150504

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170330

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190509

Year of fee payment: 8