KR20100091980A

KR20100091980A - 연마 시트 및 연마 시트의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100091980A
Application number: KR1020107011028A
Authority: KR
Inventors: 노부요시 와따나베; 가즈노리 다니
Original assignee: 니혼 미크로 코팅 가부시끼 가이샤
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2008-11-20
Publication date: 2010-08-19
Also published as: JP2009125864A; JP5207444B2; WO2009066710A1; US20100255764A1

Abstract

본 발명은 연마 시트의 연마층에 연마재 입자를 단일 입자층으로 배치하고, 연마 시트에 배치한 연마재 입자의 평탄성을 향상시켜, 피연마물 표면에 스크래치나 요철을 감소시킨, 정밀한 연마에 적합한 연마 시트의 제조 방법 및 연마 시트를 제공하는 것이다. 기재 시트(31)와, 기재 시트(31)의 표면에 형성되는 연마층(34)을 구비한 연마 시트(30)이며, 연마층(34)은 연마 입자(32)와 연마 입자(32)를 고정하는 바인더 수지(33)로 형성되는 동시에, 연마 입자(32)가 단일층으로 배치되는 동시에, 바인더 수지(33)의 표면으로부터 그 일부를 돌출시켜 이루어지거나, 또는 바인더 수지(33)의 표면으로부터 그 일부를 상기 바인더 수지(33)의 박막으로 피복된 상태로 돌출시켜 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

연마 시트 및 연마 시트의 제조 방법 {POLISHING SHEET AND METHOD FOR PRODUCING POLISHING SHEET}

본 발명은 금속, 세라믹스, 글래스 및 단결정 등의 소재 연마, 연삭, 또는 자기 하드 디스크 및 반도체 기판 표면의 경면 연마, 또는 자기 헤드, 렌즈 등의 표면의 정밀 마무리 연마, 또는 광파이버 단부면 연마, 또는 차체 등의 표면 마무리 연마 등, 조연마로부터 초정밀 연마에 걸치는 연마에 사용하기 위한, 테이프 형상, 디스크 형상 등으로 절단되는 연마 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연마 시트는 플라스틱 시트, 직포, 부직포, 종이 등의 가요성의 기재 시트의 표면에, 연마재 입자를 포함하는 연마층을 형성한 것으로, 연마의 목적이나 형태에 따라서, 테이프 형상, 디스크 형상 또는 그 밖의 형상으로 적절하게 절단되어 사용된다.

연마층은 연마재 입자와 바인더 접착제의 혼합물인 슬러리를 기재 시트 표면에 도포, 건조, 그리고 경화시킴으로써 제조된다. 또는, 기재 시트 표면에 바인더 접착제를 도포하여, 연마재 입자를 대전시킨 후에 바인더 도포면에 전착법 등에 의해 살포하여, 건조시켜 형성된다.

이들 종래에 실용화되어 있는 연마 테이프는 그 연마층의 지립이 다층 구조를 갖고 있고, 입자끼리가 밀하게 접촉한 표면 구조로 이루어져 있다. 그러나, 미시적으로 보면 결코 균일하지 않고, 다수의 개소에서 지립의 응집 덩어리가 연마층의 표면으로부터 돌출되어 있다. 이로 인해 깊은 흠집이나 스크래치가 발생하는 원인으로 되어 있다.

고정밀도 연마에는 입도 분포가 균일한 미세한 연마재 입자의 사용이 필요해진다. 그런데 연마재의 입자 직경이 작아지면 입자는 응집하기 쉬워 연마제를 수지 중에 균일하게 분산시키는 것이 곤란해진다. 지립이 응집 상태로 도포된 경우, 연마 테이프의 표면 거칠기가 균일해지지 않아, 피연마물의 표면에 흠집이 발생한다. 또한, 연마 불균일이 발생하는 원인이 된다. 특히, 자기 하드 디스크 및 반도체 기판 표면의 경면 연마, 또는 자기 헤드, 렌즈 등의 표면의 정밀 마무리 연마, 또는 광파이버 단부면 연마 등, 제품 성능의 향상이 현저한 부품에 대해서는, 더욱 각 제품 프로세스에 있어서의 디바이스 표면의 평활성 및 평탄성의 향상이 요구된다.

그러나, 종래의 연마 테이프로는 이 요구에 충분히 대응할 수 없는 상황으로 되어가고 있다. 또한, 미소 지립에 의한 연마에 있어서도, 상기와 같이 지립의 응집 덩어리에 의한 흠집 외에, 지립의 표면에 바인더 수지가 덮여 있고 연마층과 피연마물 사이의 접촉 면적이 커져 피연마물과의 마찰이 크고 바인더 수지의 용착이나, 연마 쓰레기의 배출 배제가 곤란하기 때문에 막힘이 발생하여 연마 필름의 수명이 짧아지는 원인으로 되어 있다.

종래부터, 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 바인더 수지 중에 연마재 입자를 분산시키는 방법을 사용하여, 용제, 분산제, 그들의 배합비, 도포 수단, 도포량 등을 조절함으로써, 시트 상에 실질적으로 중첩되지 않는 입자로서 단층 구조로 접착하여 연마층을 형성하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

그러나, 이 방법에서는 연마재 입자를 균일하게 분산시켜 도포하는 것이 곤란하다. 또한, 연마재 입자의 절삭날을 바인더 수지 표면에 노출시킬 수 없다.

한편, 연마재 입자의 일부를 연마층으로부터 노출하는 방법으로서, 연마재 입자를 바인더 수지와 함께 도포하여, 바인더를 고화한 후, 연마층 표면에 자외선(UV)을 조사하여, 연마재 입자를 피복하고 있는 바인더를 제거하여, 연마재 입자를 연마층 표면에 노출시키는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 2 참조).

그러나, 이 방법에서는, 표면의 바인더 수지를 충분히 제거하기 위해서는 매우 긴 시간을 필요로 해, 양산성이 나쁘다. 또한, 자외선의 장시간 조사에 의해, 바인더 수지 표면이 변질되어 연마재 입자의 탈락이 일어난다고 하는 문제가 있었다.

또한, 다른 방법으로서, 미리 기재 표면에 바인더 수지를 도포해 두고, 상기 기재 주변에 전계를 형성하여, 연마재 입자를 대전시킨 후에 이 연마재를 전계 중으로 반송함으로써 연마재 입자에 전계로부터 정전력을 발생시켜 기재 표면 상에 부착하는 방법이 있다.

그러나, 이와 같이 전극과 기재 사이에 형성되는 전계에 의해 연마재 입자를 대전시키는 방법에서는, 미립자(10㎛ 이하)의 경우, 응집 입자로서 대전하는 문제가 있어, 단일 입자 살포가 곤란해진다(예를 들어, 특허 문헌 3 참조).

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평1-234169호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 평2-243271호 공보 특허 문헌 3 :일본 특허 출원 공개 제2003-340730호 공보

따라서, 본 발명의 목적은 연마 시트의 연마층에 연마재 입자를 단일 입자층으로 배치하고, 연마 시트에 배치한 연마재 입자의 평탄성을 향상시켜, 피연마물 표면에 스크래치나 요철을 감소시킨, 정밀한 연마에 적합한 연마 시트의 제조 방법 및 연마 시트를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명이 제안하는 것은, 기재 시트의 표면에 형성되는, 연마층에 포함되는 연마재 입자가 단일층으로 배치되는 연마 시트의 제조 방법이며, 상기 연마층에 상기 연마재 입자를 고정하기 위한 바인더 수지를 상기 기재 시트의 표면에 도포하는 도포 공정과, 일정량의 연마재 입자를, 동일 극성으로 대전시키는 연마재 대전 공정과, 대전한 연마재 입자를 반송하여, 바인더 수지가 도포된 상기 기재 시트에 정전 살포하는 정전 살포 공정과, 연마재가 살포된 상기 기재 시트 상의 바인더 수지를 경화시키는 경화 공정을 구비하여 이루어지고, 기재 시트의 표면에 도포하는 바인더 수지의 두께를, 상기 연마재 입자의 평균 입경 이하로 하는 것을 특징으로 하는 연마 시트의 제조 방법이다.

이 제조 방법에 따르면, 기재 표면에 연마재 입자가 균일 살포되고, 또한 필요한 입자 밀도를 용이하게 제어 가능한 것이 판명되었다. 또한, 기재 시트의 표면에 도포하는 바인더 수지의 두께를, 상기 연마재 입자의 평균 입경 이하로 하므로, 연마재 입자를 균일한 단일층 배치로 할 수 있어, 연마 효율이 높고, 미세한 스크래치나 요철의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 상기 기재 시트의 표면에 도포되는 상기 바인더 수지의 두께는 상기 연마 입자의 평균 입경의 3분의 2 이하, 10분의 1 이상의 범위인 것이 바람직하다.

2/3 이하로 한 것은 연마재 입자가 바인더 수지 중에 묻히지 않도록 하기 위해서이다. 또한, 1/10 이상으로 한 것은, 1/10 이하로 되면 바인더 수지의 양이 부족해, 연마재 입자가 바인더 수지로부터의 탈락이 일어나기 때문이다.

또한, 상기 연마 입자는 미리 용도에 따라서 분급된 것인 것이 바람직하다. 균일하게 단일층의 연마층을 형성시키기 위해서이다.

이 제조 방법에 있어서는, 상기 연마재 입자를 압축 가스에 의해 금속제 배관으로 보내고, 상기 금속제 배관의 내벽과의 접촉에 의해, 상기 연마재 입자를 마찰 대전시켜 동일 극성의 대전 입자를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 정전 살포 공정에 있어서의, 연마재 입자의 대전량(정전 전위)을 1㎸ 이상, 20kV 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다. 대전량이 1㎸ 이하에서는, 입자끼리의 반발력이 약해, 단일층의 살포가 곤란해진다. 20kV 이상에서는, 바인더 수지의 비산이나 표면에 데미지가 발생하므로 바람직하지 않기 때문이다.

또한, 상기 연마재 입자의 살포 공정에 있어서, 살포 후의 연마재 입자의 일부를 상기 바인더 수지 표면으로부터 드러나게 하여, 상기 연마 입자의 일부를 절삭날로서 바인더 수지 표면으로부터 드러나게 할 수 있다. 이와 같이 하면, 연마 입자의 절삭날이 표면에 노출되어, 가공 속도가 더욱 향상된다.

또한, 연마 시트 표면에 있어서의, 상기 연마 입자의 면 밀도를 30％ 내지 95％의 범위로 하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 연마재 입자의 살포 횟수에 따라서, 소량 로트라도 임의로 조정할 수 있다.

또한, 상기 연마재 입자로서 건조 분말이 사용되어, 상기 연마재 입자의 수분율이 5％ 이하인 것이 바람직하고, 또한 1％ 이하이면 더욱 바람직하다. 이와 같이 하면, 연마재 입자의 대전량이 안정된다. 또한, 미세 입자에서의 응집을 저감시킬 수 있다.

상기 바인더 수지로서, 자외선(UV) 경화형 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 연마재 입자를 견고하게 고정하기 위해서는, 바인더 수지로서 에폭시계 수지가 적합하다.

또한, 본 발명이 제안하는 것은 기재 시트와, 상기 기재 시트의 표면에 형성되는 연마층을 구비한 연마 시트이며, 상기 연마층은 연마 입자와 상기 연마 입자를 고정하는 바인더 수지로 형성되는 동시에, 상기 연마 입자가 단일층으로 배치되는 동시에, 상기 바인더 수지의 표면으로부터 그 일부를 돌출시켜 이루어지고, 또는 상기 바인더 수지의 표면으로부터 그 일부를 상기 바인더 수지의 박막으로 피복된 상태에서 돌출시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마 시트이다.

연마 입자가 단일층으로 배치되는 동시에, 바인더 수지에 연마 입자가 묻히지 않으므로, 효율이 좋은 마무리 연마를 할 수 있고, 또한 연마 시트의 수명도 길게 할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의해 제조된 연마 테이프에 따르면, 광파이버 단부면이나 반도체 기판 표면 등의 피연마물의 표면에 스크래치를 형성시키지 않고, 이종 물질의 구성에 대해서도 단차를 저감시켜, 평탄하고 평활한 표면을 얻는다고 하는 효과를 발휘한다.

또한, 입경이 균일한 연마재 입자를 사용함으로써, 단일 입자층에 배치된 연마층이 형성되어, 개개의 연마재 입자가 효율적으로 피연마물에 작용하므로, 연마 속도를 대폭으로 향상시킬 수 있다.

또한, 연마재 입자가 단일 입자층으로 구성되어 있으므로, 종래와 같은 다층 구조의 연마 시트에 비해, 연마재 입자의 사용량을 절약할 수 있어, 비용의 저감에 효과가 있다.

또한, 본 발명은 미리 기재 표면에 바인더 수지를 소정량 도포한 후에 연마재 입자를 일정량 대전시키면서 살포하므로 소량 로트의 생산이 가능하다. 또한, 용도에 따라서 입자의 면적 밀도도 임의로 조정할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

도 1의 (a) 및 도 2의 (b)는 본 발명에 관한 연마 시트의 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명에 관한 연마 시트를 제조하기 위한 대전 살포 장치의 개략 단면 구성도이다.
도 3의 (a), 도 3의 (b) 및 도 3의 (c)는 각각 본 발명에 의한 연마재 입자의 살포 상태를 도시하는 현미경 평면 사진도이다.
도 4는 본 발명에 관한 실시예로 제조한 연마 시트 표면의 SEM상이다.
도 5는 비교예로 제조한 연마 시트 표면의 SEM상이다.
도 6은 본 발명에 관한 연마 시트를 사용하는 시험편 가공 장치의 개략 사시도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다.

도 1의 (a) 및 도 1의 (b)는 본 발명에 관한 연마 시트의 단면 모식도, 도 2는 본 발명에 관한 연마 시트를 제조하기 위한 대전 살포 장치의 개략 단면 구성도, 도 3의 (a), 도 3의 (b), 도 3의 (c)는 각각 본 발명에 의한 연마재 입자의 살포 상태를 도시하는 현미경 평면 사진도, 도 4는 본 발명에 관한 실시예로 제조한 연마 시트 표면의 SEM상, 도 5는 비교예로 제조한 연마 시트 표면의 SEM상, 도 6은 본 발명에 관한 연마 시트를 사용하는 시험편 가공 장치의 개략 사시도이다.

<연마 테이프>

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 연마 시트(30)는 합성 수지제의 기재 시트(31) 및 이 기재 시트(31)의 표면에 형성한 연마층(34)으로 구성되어 있다. 연마층(34)은 연마재 입자(32)가 단일층으로 배열되고, 그리고 이 연마재 입자(32)는 바인더 수지(33)에 의해 그 위치가 고정되어 있다.

도 1의 (a)는 본 발명 연마 시트의 제1 형태를 도시한 것으로, 단일 입자층으로 배치된 연마재 입자(32) 표면이 얇게 바인더 수지(33)의 피막에 의해 덮여 있다. 이는 바인더 수지의 표면 장력에 의해 형성된 것으로, 연마재 입자(32)가 견고하게 고정되어 연마재 입자(32)의 탈락이 없는 구조로 되어 있다. 또한, 연마재 입자 선단의 바인더 수지(33)의 피막은 극히 얇아, 피연마물의 연마에 있어서, 초기의 접촉으로 박리되므로 연마 효율이 대폭으로 향상되는 동시에, 피연마물 표면에 바인더 수지의 부착을 회피할 수 있다.

도 1의 (b)는 본 발명 연마 시트의 제2 형태를 도시한 것으로, 연마재 입자(32)의 절삭날이 바인더 수지(33)로부터 노출된 구조로 되어 있으므로 가공 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

즉, 바인더 수지(33)의 도포 두께 및 수지 농도를 조정함으로써, 상기 바인더 수지(33)의 표면으로부터 상기 연마재 입자(32)의 일부의 절삭날(수지 피막이 없는 부분)이 나타나게 된다. 그것에는, 절삭날 높이를 균일한 구조로 하는 것이 바람직하다. 그로 인해, 연마재의 입경은 분급하여 입경이 균일한 것을 사용한다. 이를 실현하기 위해서는, 바인더 수지(33)의 도포 두께를 연마재 입자(32)의 평균 입경의 2/3 이하, 1/10 이상의 범위로 하는 것이 바람직하다. 2/3 이상으로 하면 바인더 수지(33)의 피막에 의해 연마재 입자(32)의 50％ 이상이 덮여, 피막의 두께가 증가하므로 가공 효율이 저하된다.

또한, 연마재 입자의 살포 면적 밀도는 30％ 이상, 95％ 이하가 바람직하다. 30％ 이하로 되면 연마 효율이 저하된다. 한편, 95％ 이상으로 되면 입자의 중첩이 일어나, 단일층으로 배치하는 것이 곤란해진다.

또한, 도 1의 (a), 도 1의 (b)와 같이 구분할 수 있는 경우도 있지만, 도 1의 (a), 도 1의 (b)에 도시하는 연마 입자가 혼재되는 경우도 있다. 즉, 연마재 입자(32)의 절삭날이 바인더 수지(33)로부터 노출된 구조와, 연마재 입자(32)의 표면이 얇게 바인더 수지(33)의 피막에 의해 덮여 있는 구조의 것이 병존하고 있는 경우이다.

기재 시트(31)로서는, 그 사용 중에 작용하는 기계적인 힘에 의한 파단이나 변형 등의 제조 중의 열에 의한 변형 등에 대한 내성(고강도, 내열성)을 갖고, 또한 유연성을 가질 필요성으로부터 합성 수지로 이루어지는 플라스틱 필름이 사용된다. 단, 용도에 따라서는, 종이, 피혁, 고무 등도 사용할 수 있다. 형상으로서는, 특별히 제한은 없고, 시트 형상, 판형상, 그리고 표면이 플랫 또는 볼록면, 오목면이라도 가능하다.

상기와 같은 플라스틱 기재로서는, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌, 염화비닐, 폴리비닐알코올 또는 메타아크릴 알코올을 주성분으로 하는 아크릴 수지, 폴리카보네이트 등으로 이루어지는 필름을 사용할 수 있다.

실용적으로는, 연마 시트를 제조하는 필름의 취급이 용이하므로, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 플라스틱 필름을 기재 필름으로서 사용하는 것이 바람직하다.

기재 시트의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 5㎛ 이상, 100㎛ 이하의 범위, 적합하게는 10㎛ 이상, 75㎛ 이하의 범위에 있는 것이 바람직하다.

연마층에 연마재 입자를 고정하기 위한 바인더 수지로서는, 특별히 제한하는 것은 아니고, 자외선 경화형 수지, 전자선 경화형 수지, 가시광선 경화형 수지, 열경화형 수지, 열가소성 수지나 이들의 혼합물이 사용된다.

특히, 본 발명의 단일 입자층 구조의 연마층을 형성하기 위해서는, 경화 공정에서 연마재 입자의 이동이 일어나지 않도록 하기 위해서는 발열이나 가열 온도가 낮은 자외선 경화형 수지, 가시광선 경화형 수지가 적합하다.

바인더 수지가 자외선 경화형 수지일 때에는 광개시제, 증감제를 포함하는, 에폭시계, 폴리에스테르계, 우레탄계, 에폭시아크릴레이트, 폴리에스테르아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트, 혹은 실리콘 아크릴레이트 또는 이들의 혼합물이 적합하다.

본 발명에 사용되는 연마재 입자로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 무기 입자로서 : 알루미나(Al₂O₃), 실리카(SiO₂), 다이아몬드(단결정, 다결정), 질화붕소(cBN), 탄화규소(SiC), 유기 입자로서 : 가교 아크릴 수지, 가교 폴리스티렌 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 요소 수지, 폴리카보네이트 수지 등을 사용할 수 있다.

무기 입자 및 유기 입자의 사용은 연마 대상물의 종류, 표면 마무리 정밀도의 정도 또는 제거하는 돌기 및 돌기의 형상에 따라서 적당히 선택된다.

또한, 이들 연마재 입자의 입경은 특별히 한정하는 것이 아니지만, 0.1㎛ 이상, 200㎛ 이하의 범위가 사용되지만, 0.5㎛ 이상, 50㎛ 이하가 보다 바람직하다. 0.1㎛ 미만이면 연마재 입자를 단일층으로 유지하는 것이 곤란해진다. 한편, 200㎛ 이상으로 되면 연마층 표면의 요철이 심해져, 스크래치가 증가하여, 정밀 연마에는 적합하지 않는 것으로 된다.

연마재 입자의 입경은 연마층의 절삭날 높이를 고르게 하기 위해 분급에 의해 입도 분포를 고르게 한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 평탄한 연마 입자의 단일층을 형성할 수 있기 때문이다.

<연마 테이프의 제조 방법>

이하, 연마 테이프의 제조 방법에 대해, 연마재 입자 살포의 원리, 대전 살포 장치를 포함시켜 설명한다.

본 발명의 연마재 입자의 단일 입자층 배치는 도 2의 대전 살포 장치에 의해 제조된다.

<연마재 입자 살포의 원리>

미리 바인더 수지를 도포한 기재 시트 표면에 일정량의 연마재 입자를 균일하게 살포하기 위해, 상기 연마재 입자를 대전 살포 장치를 통해 동일 극성으로 대전시켜 살포한다. 이 대전 입자는 서로 반발 분리하므로 기재 시트 표면에 살포하면 응집 등을 하지 않도록 적당한 거리를 갖고 바인더 수지 상에 부착된다. 대전한 입자는 부착되어도 곧바로는 방전되지 않으므로 바인더 수지 상에서는, 재응집하지 않고 일정 거리를 유지하고 있다. 이와 같은 대전 살포 장치를 이하에 나타낸다. 또한, 입자의 대전 극성은 입자 재료에 의해 마이너스 또는 플러스로 대전한다.

<연마재 입자의 대전 살포 장치>

본 발명의 건식 연마재 입자의 대전 살포 장치(이하, 살포 장치라고 함)의 일례를, 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 살포 장치의 개요를 도시하는 단면도이다. 살포 장치는 정전 살포 챔버(20)와 연마재 입자 공급 유닛(10)에 의해 구성되어 있다.

살포 챔버의 천장부에는 살포 노즐(21)이 설치되어 있고, 이 살포 노즐(21)은 연마재 입자 압송 배관(금속제 파이프)(16)을 통해, 연마재 입자 공급 유닛(10) 내의 연마재 입자 조정 챔버(11)에 연결되어 있다.

또한, 정전 살포 챔버 내의 하방에는 연마재 입자를 살포하기 위한 기판 스테이지(22)를 설치하여, 기재(23)가 배치되어 있다. 또한, 기판 스테이지(22)의 하방측에는 배기구(24)가 형성되어 있다. 또한, 살포에 의해 기재(23)에 부착되지 않았던 연마 입자(32)를 회수하는 회수구(도시하지 않음)가 형성되어 있다.

한편, 연마재 입자 공급 유닛(10)에는 연마재 입자 살포 챔버(11), 연마재 입자량 제어 박스(13)가 배치되어 있고, 또한 연마재 입자 살포 챔버(11) 내에는 연마재 입자 공급 호퍼(12)로부터 공급되는 연마재 입자의 수용과 압송 배관(16)으로 송출되는 연마재 입자량을 제어하는 피더 유닛(도시하지 않음)이 수용되어 있고, 연마제 입자는 연마재 입자 압송관(16)을 통해 살포 챔버(20)의 살포 노즐(21)로 유도된다.

여기서, 연마재 입자(32)는 상기 압송관 내에서 내벽과의 접촉(마찰)에 의해 대전하여, 연마재 입자의 대전 입자가 형성된다. 이 대전 입자는 마이너스 또는 플러스의 동일 극성을 갖고 있으므로 대전 입자끼리가 서로 반발하여, 재응집하는 경우가 없다.

압송관의 내벽과의 마찰을 촉진시키기 위한 방법으로서, 압송관 내의 압력 손실을 방지하기 위해, (a) 압송관의 도중에 보급 가스(드라이 에어, 질소 가스 등) 공급 기능을 부가하고, (b) 압송관 내를 부압으로 하는 기구, (c) 복수의 분기 압송관을 부가하여 마찰 효율을 높이는 방법이 사용된다.

다음에, 살포 챔버(20)의 살포 노즐(21)로 유도된 대전 입자는 살포 노즐(21)의 주위에 배치된 살포 노즐로부터 배출되는 압축 가스와 함께 기재(23) 상에 대전한 연마재 입자가 분사된다.

압축 가스는 통상의 압축 실린더 가스가 사용되고, 드라이 에어, 질소 가스 등이 사용된다.

살포 노즐(21)은 정확하게 스프레이 건으로 분사하도록 기재(23) 상에 균일하게 살포되는 구조로 되어 있다. 또한, 살포 노즐은 복수개 설치하여, 각각 각도를 바꾸어 배치하여, 동시 또는 순차적으로 개폐하여 살포할 수 있다. 살포 노즐(21)로부터 나온 연마재 입자는 살포 챔버(20) 내 공간에서는 재응집되지 않고 기재 스테이지(22)에 놓인 기재 상을 향해 분사되고, 대전한 연마재 입자는 기재(23) 상에서 연마재 입자끼리가 서로 반발하여, 응집하지 않고 일정 간격을 유지하여 부착된다.

한편, 살포되는 연마재 입자량의 제어는, 연마재 입자 공급 유닛(10) 내의 연마재 입자 압송 배관(16)의 근방에는 송출 연마재 입자량을 검출하기 위한 대전 센서(15)가 배치되고, 또한 연마재 입자 공급 유닛(10) 내의 하방측에는 장치 전체를 제어하는 전원, CPU 등이 수용된 제어부(14)가 배치되어 있다. 즉, 대전 센서(15)에 의해 살포된 연마재 입자의 대전량을 모니터링하는 동시에 그 대전량을 피드백하여 연마제 입자의 살포량이 제어되도록 되어 있다.

따라서, 기재 시트(23)의 표면의 연마재 입자 밀도는 한 번의 살포량을 확인하여 살포 횟수에 따라서 결정된다. 또한, 연마재 입자의 대전량은 연마제의 종류, 입경, 형상 등에 따라서 다르므로, 미리 확인하여 조정된다.

이와 같이 정전 살포된 연마재 입자는 동일 극성으로 대전되어 있으므로, 연마재 입자끼리가 겹치지 않고, 일정 거리를 유지하여 단일 입자층으로 바인더 수지 상에 부착된다.

또한, 기재 상으로의 연마재 입자의 살포 밀도는 한 번의 살포량과 살포 횟수로 조정된다.

기재의 형상은 특별히 한정되지 않고, 판재, 시트, 테이프 상에 살포할 수 있다. 예를 들어, 테이프 형상의 것이면 테이프를 주행하면서 연속적으로 제조할 수 있다.

(실시예)

본 발명에 관한 실시예의 연마 시트를 이하와 같이 하여 제조하였다.

(1) 기재로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 두께 75㎛를 사용하였다. 연마재 입자로서는, 평균 입경 5㎛의 Al₂O₃ 및 다이아몬드를 사용하였다.

(2) 바인더 수지

바인더 수지로서의 도포 용액은 에폭시계 UV 수지로서, 아데카 HCX200-25(수지 : PGM 17중량％)를 사용하였다.

(3) 연마재 입자는 평균 입경 5㎛의 다결정 다이아몬드 입자를 사용하였다.

<도포 방법>

상기 조정한 도포 용액을 바코터법에 의해 기재 표면에 도포하였다. 도포 두께는 평균 입경의 50％(2.5㎛)로 하였다.

<정전 살포>

연마재 입자의 정전 살포는 전술한 도 3의 살포 장치를 사용하였다. 연마재 입자의 1회의 살포량을 0.4g/min으로 하고, 살포 횟수에 의해 연마재 입자의 면적 밀도를 조정하였다.

도 3은 살포 횟수에 따라서 (a) 저밀도, (b) 중밀도, (c) 고밀도로 살포된 평균 입경 5㎛의 다이아몬드 입자의 살포 상태의 일례를 나타낸다. 도 4에 도시한 바와 같이 균일하게 살포되어 있는 것을 알 수 있다.

이하의 연마 평가에 사용한 연마 시트의 연마 입자의 면적 밀도는 약 50％[도 4의 (b)]로 하였다.

살포 조건은 살포 노즐 직경을 5㎜로 하고, 캐리어 가스 3㎏/㎠로, 5초간 배출시켜, 이 배출을 10회 반복하였다. 이때의 대전량은 5㎸였다.

<바인더 수지의 경화 방법>

UV 조사 장치는 주식회사 쟈테크제, J-cure 1500을 사용하였다.

조사 조건은, 출력 : 1㎾, 파장 ; 365㎚(피크), 적산 광량 600mJ/min, 조사 시간 ; 0.5m/min(벨트 이송)이었다.

그 후, 포스트 큐어 : 130℃, 30분(항온조)을 행하여 연마 시트를 제조하였다.

도 4는 상기 실시예의 조건으로 제조한 연마 시트 표면을 주사형 전자 현미경으로 관찰한 화상을 도시한다. 도 4에서 명백한 바와 같이, 연마재 입자의 절삭날이 단일 입자층으로 배치되고, 입자의 절삭날이 얇은 바인더 수지층에 덮여 있지만, 바인더 수지 표면으로부터 나타나 있다.

(비교예)

비교예의 연마 시트는 실시예에서 사용한 동일 사양의 연마 입자를 사용하여, 종래의 제조 방법(연마재 입자와 바인더 수지를 혼련한 도포 용액을 기재에 도포)으로 제조하였다.

도 5는 상기 비교예의 조건으로 제조한 연마 시트 표면을 주사형 전자 현미경으로 관찰한 화상을 도시한다.

<연마 비교 평가>

상기 실시예 및 비교예의 연마 시트를 사용하여, 베어링 볼 가공 시험을 행하고, 일정 시간에 의한 연마량, 중심선 평균 표면 거칠기(Ra) 및 최대 표면 거칠기(Rmax)에 대해 비교하였다.

연마 테이프의 가공 시험은 시험편으로서 볼 베어링의 강구(SUJ-2), 직경 4㎜를 사용하여, 도 6의 가공 시험용 연마 장치(베어링 볼 가공 시험)로 연마하였다. 가공 시험용 연마 장치(40)는 회전 가능한 정반(42) 상에 본 발명의 연마 시트(43)를 부착하여, 가공 시험편으로서 상기 강구(44)를 지그(45)에 고정하고, 주축(46)에 설치한 연마 헤드(41)의 상부로부터 규정의 하중(47)이 가해지도록 되어 있다.

가공 시험은 연마 시트(43)를 부착한, 정반(42)을 회전시키고, 강구(44)를 고정한 연마 헤드(41)를 정반(42) 상에 부착한 연마 시트(43)의 표면에 일정 하중으로 접촉시켜, 정반(42)의 중앙부로부터 외주로 일정 속도, 일정 거리 이동시켜 연마를 행하였다. 또한, 시험편의 가공 개시, 종료는 지지점(49)으로 지지한 아암(48)의 상하에 의해 자동적으로 행해진다. 가공 종료 후, 강구(44)를 지그(45)로부터 제거하여, 중량을 측정하여 강구(44)의 중량의 감량을 연마량으로 하였다. 연마 시험은 강구 5개의 평균으로 평가하였다.

연마 조건을 이하에 나타낸다.

1) 하중 : 500g

2) 정반의 직경 : 8인치

3) 정반의 회전 속도 : 300rpm

4) 중심으로부터 외주로의 이동 거리 : 100㎜

5) 연마 시간 : 12초

한편, 연마 후의 강구의 연마면의 평균 표면 거칠기(Ra) 및 최대 표면 거칠기(Rmax)는 표면 거칠기계(도쿄 정밀 주식회사제, SURFCON 480A로 측정하였다.

<비교 결과>

비교 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 관한 실시예의 연마 시트에 의한 연마 효과는 비교예와 비교하면, 일정 시간의 연마에 있어서, 평균 표면 거칠기(Ra) 및 최대 표면 거칠기(Rmax)에서 현저한 효과를 갖고 있다. 또한, 표면 거칠기가 낮게 마무리될 뿐만 아니라 높은 연마량이 얻어진다고 하는 효과를 갖고 있다.

또한, 상기 실시예에 사용되는 연마재 입자의 사용량은 상기 비교예에 비해 1/50 이하이면 되므로, 대폭적인 재료비 저감(비용 절감) 효과가 있다.

10 : 연마재 입자 공급 유닛
11 : 연마재 입자 살포 챔버
12 : 연마재 입자 공급 호퍼
13 : 연마재 입자량 제어 박스
14 : 제어부
15 : 대전 센서
16 : 연마재 입자 압송관
20 : 정전 살포 챔버
21 : 살포 노즐
22 : 기판 스테이지
23 : 기판(피연마재)
24 : 배기구
30 : 연마 시트
31 : 기재 시트
32 : 연마재 입자
33 : 바인더 수지
34 : 연마층

Claims

기재 시트의 표면에 형성되는, 연마층에 포함되는 연마재 입자가 단일층으로 배치되는 연마 시트의 제조 방법이며,
상기 연마층에 상기 연마재 입자를 고정하기 위한 바인더 수지를 상기 기재 시트의 표면에 도포하는 도포 공정과,
일정량의 연마재 입자를, 동일 극성으로 대전시키는 연마재 대전 공정과,
대전한 연마재 입자를 반송하여, 바인더 수지가 도포된 상기 기재 시트에 정전 살포하는 정전 살포 공정과,
연마재가 살포된 상기 기재 시트 상의 바인더 수지를 경화시키는 경화 공정을 구비하여 이루어지고,
기재 시트의 표면에 도포하는 바인더 수지의 두께를, 상기 연마재 입자의 평균 입경 이하로 하는 것을 특징으로 하는, 연마 시트의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 기재 시트의 표면에 도포되는 상기 바인더 수지의 두께는 상기 연마 입자의 평균 입경의 3분의 2 이하, 10분의 1 이상의 범위인 것을 특징으로 하는, 연마 시트의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연마 입자는 미리 용도에 따라서 분급된 것인 것을 특징으로 하는, 연마 시트의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 연마재 대전 공정은 상기 연마재 입자를 금속제 배관으로 보내고, 상기 연마재 입자를 마찰 대전에 의해 동일 극성의 대전 입자를 형성하는 것을 특징으로 하는, 연마 시트의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정전 살포 공정에 있어서의, 연마재 입자의 대전량(정전 전위)을 1㎸ 내지 20㎸의 범위로 하는 것을 특징으로 하는, 연마 시트의 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정전 살포 공정에 있어서, 살포 후의 연마재 입자의 일부를 상기 바인더 수지 표면으로부터 드러나게 하여, 상기 연마 입자의 일부가 절삭날로서 바인더 수지 표면으로부터 드러나 있는 것을 특징으로 하는, 연마 시트의 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 연마 시트 표면에 있어서의, 상기 연마재 입자의 면적 밀도를 30％ 내지 95％의 범위로 하는 것을 특징으로 하는, 연마 시트의 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마재 입자로서 건조 분말이 사용되고, 상기 연마재 입자의 수분율이 5％ 이하인 것을 특징으로 하는, 연마 시트의 제조 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바인더 수지로서, 자외선(UV) 경화 수지가 사용되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 연마 시트의 제조 방법.
기재 시트와, 상기 기재 시트의 표면에 형성되는 연마층을 구비한 연마 시트이며,
상기 연마층은 연마 입자와 상기 연마 입자를 고정하는 바인더 수지로 형성되는 동시에, 상기 연마 입자가 단일층으로 배치되는 동시에, 상기 바인더 수지의 표면으로부터 그 일부를 돌출시켜 이루어지거나, 또는 상기 바인더 수지의 표면으로부터 그 일부를 상기 바인더 수지의 박막으로 피복된 상태로 돌출시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는, 연마 시트.