KR20120099087A - 연삭휠용 연마물품 - Google Patents

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KR20120099087A
KR20120099087A KR1020127016622A KR20127016622A KR20120099087A KR 20120099087 A KR20120099087 A KR 20120099087A KR 1020127016622 A KR1020127016622 A KR 1020127016622A KR 20127016622 A KR20127016622 A KR 20127016622A KR 20120099087 A KR20120099087 A KR 20120099087A
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KR1020127016622A
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스리니바산 라마나
라마누쟘 베단탐
Original Assignee
생-고벵 아브라시프
생-고뱅 어브레이시브즈, 인코포레이티드
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

본드 기지재(matrix of bond material) 내에 지립이 함유된 연마체를 포함하는 연삭휠용 연마물품에 관한 것으로, 상기 연마체는 복수의 직선 부분들이 복수 번 턴되며 연결된 굴곡형 경로를 확정하는 복수의 암 부분을 가진다.

Description

연삭휠용 연마물품{ABRASIVE ARTICLE FOR USE WITH A GRINDING WHEEL}
본 발명은 연삭휠(연삭숫돌)용 연마물품, 특히는 분할형(segmented) 연삭휠용 연마 세그먼트에 관한 것이다.
고정 연마입자 공구는 휠, 디스크, 세그먼트, 탑재 포인트, 혼(hone) 및 기타 공구 모양 형태의, 강성이고 전형적으로 일체형인 3차원 연마 복합체로 구성되며, 특정 유형의 연삭, 폴리싱 또는 날생성(sharpening) 장치 또는 기계 상에 탑재되도록 중앙홀 또는 다른 수단을 가진다. 고정 연마입자 공구는 일반적으로 3가지 구조 부재 또는 상, 즉 지립(abrasive grain), 본드(결합제) 및 기공(porosity)을 갖는 복합체이다. 이들 공구는, 연마 복합체의 상대적 경도와 밀도(결합도: grade), 및 상기 복합체 내 지립과 결합제와 기공의 부피퍼센트(조직:structure)를 기준으로 당해 기술분야의 관행에 따라 정의된 각종 "결합도" 및 "조직"으로 제조된다. 다양한 종류의 지립 재료를 다양한 종류의 본드 재료와 조합할 수 있다. 예를 들어, 초지립(예컨대, 다이아몬드 또는 입방정 질화붕소(CBN)) 또는 알루미나 지립을 연마 공구에 사용하는 것이 보편적이다. 본드 재료는 수지와 같은 유기 재료일 수 있다. 특정의 다른 본드 재료로는 예를 들어 유리질 재료 또는 대안으로 금속 재료를 형성하는 조성물을 비롯한 무기 재료를 포함한다.
연마(즉, 연삭)휠은 통상의 연삭 기계 및 손에 쥘 수 있는(소형) 각 연삭기(angle grinder) 상에서 폭넓게 사용된다. 이러한 기계 상에서 연마휠을 사용할 때, 휠의 중심부를 고정시키고, 비교적 고속으로 회전시키면서 공작물에 대해 가압한다. 연삭휠의 연마표면은 연삭휠 지립들의 종합적 절삭 작용을 통해 공작물의 표면을 마멸시킨다. 연삭휠은 황삭 작업 및 정삭 작업 모두에 사용된다. 황삭은 표면 마무리 및 연소(burn)에 대해 특별히 걱정하지 않고 빠른 초기연마(stock removal)를 달성하는데 이용된다. 정삭은 원하는 치수허용치 및/또는 표면 마무리 정도를 달성하기 위해 제거되는 초기연마량을 조절하는 것과 관련이 있다. 정삭의 예로는 정확한 양의 재료를 제거하는 작업, 날생성, 형삭(shaping), 및 폴리싱과 블렌딩(즉, 용접 비드들을 매끄럽게 함) 같은 일반적인 표면 마무리 작업이 포함된다.
연삭휠의 대체로 편평한 면이 공작물에 가해지는 것인 종래의 정면 연삭휠 또는 표면 연삭휠은, 평면을 가진 종래의 표면 연삭기 또는 각 연삭기를 사용하여, 황삭 및 정삭 모두에 이용될 수 있다. 연삭 작업에서는 ANSI(미국 표준 협회)가 지정한 다양한 휠 모양이 흔히 사용된다. 이들 휠의 유형으로는 실린더 휠(유형 2), 연마 디스크(평탄한 환형 연삭면을 가진 휠), 직선형 컵 모양의 휠(유형 6), 플레어링 컵(flaring cup) 모양의 휠(유형 11), 디쉬 휠(유형 12), 및 중간이 함몰된 휠(유형 27 및 28)이 포함된다.
여전히, 다양한 업체에서, 특히는 웨이퍼와 같은 민감한 공작물을 제조 및 마무리 가공하는데 효율적인 방법을 찾고자 하는 끊임없는 노력의 일환으로 전자업체에서는 향상된 연삭휠이 지속적으로 요구된다.
일 양상에 따르면, 연마물품은 본드 재료 내에 함유되는 지립을 갖는 연마체를 포함하며, 상기 연마체는 그의 널(null) 축을 따라 서로 이격된 복수의 리딩 에지(전연부)(leading edge)로 형성되며, 이때 리딩 에지는 일련의 선단점(leading point)으로 정의되며, 각각의 선단점은 그 선단점에서의 회전 방향을 정하는 방향벡터에 대해 양의 벡터 성분을 갖는 외부 법선 벡터를 가진다. 연마체는 그의 널축을 따라 서로 이격된 복수의 트레일링 에지(후연부)(trailing edge)를 더 포함하며, 이때 트레일링 에지는 일련의 후미점(trailing point)으로 정의되며, 각각의 후미점은 그 후미점에서의 회전 방향을 정하는 방향벡터에 대해 음의 벡터 성분을 갖는 외부 법선 벡터를 가진다. 연마체는 복수의 중립 에지(중연부)(neutral edge)를 더 포함하며, 이때 중립 에지는 일련의 중립점(neutral point)으로 정의되며, 각각의 중립점은 그 중립점에서의 방향벡터에 수직인 외부 중립 법선 벡터를 가진다. 또한, 연마체는 약 0.5 이상의 에지율을 갖도록 형성될 수 있으며, 이때 에지율은 공식 [(Lle + Lte)/(Lle + Lte + Lne)](식 중에서, Lle는 상기 복수의 리딩 에지의 전체 길이이고, Lte는 상기 복수의 트레일링 에지의 전체 길이이며, Lne는 상기 복수의 중립 에지의 전체 길이임)으로 정의된다.
다른 양상에 따르면, 연마물품은 본드 재료 내에 함유되는 지립을 포함하는 복수의 암(arm) 부분으로 형성된 연마체를 가진 연마 세그먼트를 포함하며, 상기 연마 세그먼트는 상기 복수의 암 부분 중 각각의 암 부분 사이에 형성되는 캐비티(공동)를 더 포함하고, 이때 상기 복수의 암 부분 중 각각의 암 부분은 하나의 리딩 에지와 하나의 트레일링 에지를 포함하며, 리딩 에지는 일련의 선단점으로 정의되며, 각각의 선단점은 그 선단점에서의 회전 방향을 정하는 방향벡터에 대해 양의 벡터 성분을 갖는 외부 법선 벡터를 가진다. 연마체를 형성함에 있어서, 트레일링 에지는 일련의 후미점으로 정의되며, 각각의 후미점은 그 후미점에서의 방향벡터에 대해 음의 벡터 성분을 갖는 외부 법선 벡터를 가지며, 또한 각각의 암 부분은 리딩 에지 상의 한 선단점과 트레일링 에지 상의 한 후미점 사이로 회전방향을 정의하는 아크 섹터(arc sector)를 따라 측정되는 절삭거리를 가지되, 상기 절삭거리는 약 1 마이크론 내지 약 500 마이크론인 Gs에 대해 약 1000Gs 이하이며, 이때 Gs는 지립의 평균 그릿크기를 말한다.
또 다른 양상에서, 연삭휠용 연마물품은 복수의 암 부분으로 형성된 연마체를 가진 연마 세그먼트를 포함하며, 상기 연마체는 본드 기지재(matrix of bond material) 내에 함유되는 지립을 포함하며, 상기 연마 세그먼트는 암 부분 사이의 개방 영역으로서 정의되는 캐비티들을 더 포함한다. 또한, 연마체가 형성됨으로써 연마 세그먼트는 연마체 부피(VAB)와, 복수의 캐비티로 인한 캐비티 부피(VC)를 가지되, 연마 세그먼트 중 [VC/(VAB + VC)]로 정의되는 캐비티 부피 비율은 약 20% 이상이다.
또 다른 양상에서, 연삭휠용 연마물품은 본드 기지재 내에 함유되는 지립을 포함한 연마체를 구비하며, 상기 연마체는, 복수의 직선형 부분이 복수 번 턴(turn)되며 연결된 굴곡형(twisted) 경로를 확정하는 복수의 암 부분을 가진다.
또 다른 양상에 따르면, 연마물품은 기저부에 고정된 제1 연마 세그먼트를 포함하며, 상기 제1 연마 세그먼트는 본드 재료 내에 함유되는 지립을 가진 연마체와, 연마체의 길이 방향으로 연장되어 연마체의 폭을 이등분하는 널축을 포함한다. 연마체는 제1 위치에서 널축과 교차하는 제1 리딩 에지와, 제2 위치에서 널축과 교차하는 제2 리딩 에지를 가지며, 상기 제1 위치 및 제2 위치는 서로 이격되며 캐비티에 의해 분리되어 있다.
다른 양상에서, 연마물품은 제1 연마 세그먼트가 고정되어 있는 한 표면을 가진 기저부를 포함하며, 상기 연마 세그먼트는 본드 재료 내에 함유되는 지립을 가지며, 상기 연마 세그먼트는 복수의 직선형 부분이 복수 번 턴되며 연결된 굴곡형 경로를 확정하는 복수의 암 부분을 가진다.
첨부된 도면을 참조함으로써 당업자는 본 발명을 더 잘 이해할 수 있으며, 본 발명의 많은 특징과 장점이 명백해질 것이다.
도 1은 일 구현예에 따른 연마물품의 형성 방법을 설명하는 흐름도를 포함한다.
도 2a는 일 구현예에 따른 연마물품을 예시하는 평면도를 포함한다.
도 2b는 일 구현예에 따른 도 2a의 연마물품의 사진(사시도)을 포함한다.
도 3은 일 구현예에 따른 연마물품의 정면도를 포함한다.
도 4는 일 구현예에 따른 연마물품의 정면도를 포함한다.
도 5는 일 구현예에 따른, 연마 세그먼트들이 구비된 기저부를 포함하는 연마물품의 정면도를 포함한다.
도 6a는 일 구현예에 따른 연마물품의 일부분에 대한 정면도를 포함한다.
도 6b는 일 구현예에 따른 도 6a의 연마물품을 예시하는 사시도를 포함한다.
도 7a 내지 도 7e는 일 구현예에 따른 연마물품의 추가 디자인들을 포함한다.
도 8은 일 구현예에 따른 연마물품의 한 예시도를 포함한다.
도 9는 종래 연마물품의 예시도를 포함한다.
도 10은 종래 연마물품의 예시도를 포함한다.
서로 다른 도면들에서 사용된 동일한 참조번호는 유사하거나 동일한 항목을 가리킨다.
이하 설명은 연삭휠, 연삭 세그먼트, 연삭 디스크 및 혼과 같은 특정한 구성적 구조를 가진 고정 연마입자 물품 또는 공구; 특정 공구 조직을 생성하기 위한 이들 공구의 제조 방법; 및 이들 공구를 사용한 연삭, 폴리싱 또는 표면 마무리 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 하기 설명은 표면 마무리를 위한 연삭휠용 연마물품, 특히는 연마 세그먼트에 관한 것이다. 본원의 연마물품에는, 연마물품의 연삭 성능 향상 및 공작물의 후속-마무리(post-finishing) 특성 향상을 용이하게 할 수 있는 특정 디자인을 가진 연마 세그먼트가 포함된다. 특히, 실리콘 탄화물, 실리콘, 및 사파이어와 같은 재료로 만들어질 수 있으며, 전자산업에 사용되는 웨이퍼와 같은 민감한 재료를 마무리하는데 있어서 본원에 기술되는 연마물품이 특히 적합할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 연마물품을 형성하기 위한 공정 흐름도를 포함한다. 구체적으로, 도 1은 본원의 구현예들에 따라 특정 디자인을 가진 연마 세그먼트를 형성하는 공정을 포함한다. 상기 공정은 본드 재료 내에 지립 혼합물을 형성하는 101 단계에서 시작될 수 있다. 지립은 산화물, 탄화물, 붕화물, 질화물, 및 이들의 조합물과 같은 무기 재료를 포함할 수 있다. 특정 예에 의하면, 지립은 알루미나, 실리카 탄화물, 실리카, 세리아(세륨 산화물), 및 이들의 조합물과 같은 재료를 포함할 수 있다. 실제로, 어떤 연마물품의 경우, 지립은 알루미나로 필수적으로 구성될 수 있다. 계속해서, 다른 예에 의하면 지립은 초연마 재료를 포함할 수 있다. 적합한 초연마 재료로는 다이아몬드, 입방정 질화붕소, 및 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 주로 다이아몬드 중에서 선택된 지립과 특정 혼합물을 형성함으로써, 최종-형성된 연마물품에는 다이아몬드로 필수적으로 구성된 지립이 포함된다.
다른 예에 의하면, 지립은 코팅을 가질 수 있다. 즉, 지립은 외부 표면 위에 덮이는 재료층을 가질 수 있다. 이들 예에서, 코팅은 무기 재료일 수 있다. 적합한 무기 재료로는 금속, 산화물, 붕화물, 질화물, 탄화물, 및 이들의 조합물이 포함될 수 있다. 구체적인 예로, 코팅은 구리, 니켈, 티타늄, 규소, 크로뮴, 및 이들의 조합물과 같은 전이금속 원소를 비롯한, 금속 또는 금속합금 재료를 포함할 수 있다.
다양한 종류의 지립을 조합하여 사용할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 지립의 적합한 조합물로는 다이아몬드 지립과 알루미나 지립의 조합물을 포함할 수 있다. 지립을 다양한 비율로 사용하여, 예를 들면 다이아몬드 지립을 다량으로(즉, 50% 초과), 제2 지립(예컨대, 알루미나)을 소량으로(즉, 50% 미만) 사용하여 혼합물을 형성할 수 있다.
지립은 연마물품의 의도된 적용분야에 적합한 평균 그릿크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 지립의 평균 그릿크기는 일반적으로 약 500 마이크론 미만으로, 이를테면 250 마이크론 미만이거나, 심지어 약 100 마이크론 미만일 수 있다. 특정 예들에서, 지립의 평균 그릿크기는 약 0.01 마이크론 내지 약 200 마이크론 범위에, 이를테면 약 0.1 마이크론 내지 약 150 마이크론 범위에 속할 수 있다.
상기 혼합물을 형성하는데 사용되는 본드 재료는 무기 재료 또는 유기 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본드 재료는 주요 본딩 성분으로 기능할 수 있는 유기 재료를 포함할 수 있다. 이러한 유기 재료로는 천연 유기 재료, 합성 유기 재료, 및 이들의 조합물이 포함될 수 있다. 특정 예에 의하면, 유기 재료는 열경화성 수지, 열가소성 수지, 및 이들의 조합물을 포함할 수 있는 수지로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 일부 적합한 수지로는 페놀수지, 에폭사이드, 폴리에스테르, 시아네이트 에스테르, 셀락(shellac), 폴리우레탄, 고무, 폴리이미드, 및 이들의 조합물이 포함될 수 있다.
다른 예에 의하면, 상기 혼합물은 무기 재료로 이루어진 본드 재료로 형성될 수 있다. 적합한 무기 재료로는 금속, 유리, 유리-세라믹, 및 이들의 조합물이 포함될 수 있다. 예를 들어, 특히 유용한 금속으로는 납땜이 가능한 재료를 형성할 수 있는 전이금속 종이 포함될 수 있다. 전이금속 종으로는 바나듐, 크로뮴, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 주석, 지르코늄, 은, 몰리브덴, 탄탈륨, 텅스텐, 및 이들의 조합물이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
다른 구현예는, 예를 들어 유기 재료와 무기 재료의 조합물을 비롯한 복합 재료로 만들어진 본드 재료를 사용하기도 한다. 예를 들어, 이러한 본드 재료로는 수지 재료와 조합된 금속 재료의 조합물이 포함될 수 있다. 더 구체적인 예로, 본드 재료로는 수지와 조합된 금속 합금(예컨대, 구리/주석 금속 재료)이 포함될 수 있다.
또한, 본드 재료가 유리 물질로 형성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 예로, 본드 재료는, 열처리되면 쉽게 유리질 본드 재료를 형성하는 유리 물질로부터 형성되는 분말 물질인 프릿(frit) 물질을 특정 함량 포함할 수 있다. 적합한 유리 및/또는 유리-세라믹 재료로는 산화물이 포함될 수 있다. 일부 적합한 산화물로는 실리카, 알루미나, 붕화물, 알칼리 산화 화합물(즉, 주기율표에서의 IA족 원소들이 혼입되어 있는 산화 화합물 및 착체), 알칼리토 산화 화합물(즉, 주기율표에서의 IIA족 원소들이 혼입되어 있는 산화 화합물 및 착체)이 포함될 수 있다.
지립과 본드 재료를 혼입하여 혼합물을 형성하는 것 외에도, 다른 첨가제들을 상기 혼합물 내에 포함시킴으로써 최종 연마물품이 적절히 형성될 수 있게 할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 첨가제의 예로는, 안정화제, 결합제, 계면활성화제, 기공형성제 등이 포함될 수 있다. 적합한 기공형성제로는 중공 유리비드, 호두껍질 분쇄물, 플라스틱 재료 또는 유기 화합물의 비드, 발포 유리입자, 및 버블 알루미나, 연신된 지립, 섬유 및 이들의 조합물이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
지립과 본드 재료를 포함하는 혼합물을 형성한 후, 본 방법은 상기 혼합물을 그린바디(성형체)로 형성하는 103 단계로 이어질 수 있다. 그린바디는 최종가공되지 않는 물품, 예를 들어 무기 본드 재료를 활용한 연마물품의 경우에는 가소결체라는 것을 이해할 것이다. 주형, 주조, 가압(열간 가압 또는 냉간 가압), 및 이들의 조합을 비롯한 다양한 형성 방법을 사용할 수 있다. 특정 예에 의하면, 상기 형성 공정에는 보편적인 다각형(예컨대, 장방형, 원통형 등)을 지닌 그린바디(블랭크(blank)로 지칭되기도 함)를 형성하는 작업이 포함될 수 있다. 블랭크는 최종형성되는 연마물품의 디자인 특징을 충분히 갖추지 않은 대략적 형상을 가질 수 있다. 즉, 후속 가공을 수행하여 블랭크를 원하는 최종-형태의 연마물품으로 형삭하게 된다.
103 단계에서 혼합물을 그린바디로 형성한 후에, 본 방법은 상기 형성된 바디를 처리하여 연마 세그먼트로 형성하는 105 단계로 이어질 수 있다. 이러한 처리 공정으로는 가열 공정이 포함될 수 있으며, 선택된 본드 재료에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 유기 본드 재료를 활용한 연마물품과 관련하여, 가열 공정은 약 600℃ 미만의 온도, 이를테면 500℃ 미만의 온도, 특히는 200℃ 내지 약 500℃ 범위에 속하는 온도에서 수행될 수 있다. 이러한 공정을 활용하여 휘발성 물질을 방출하고, 본드 재료를 경화시켜 최종 연마물품을 형성할 수 있다.
예를 들어 구리와 주석의 조합물을 비롯한, 금속 재료를 활용한 본드 재료의 경우, 가열 공정에 이용되는 온도는 약 300℃ 이상, 이를테면 약 400℃ 이상, 약 500℃ 이상, 또는 심지어 약 600℃ 이상일 수 있다. 특정의 형성 공정에서 이용되는 가열 온도는, 금속 본드 재료 내 원소들의 조합에 따라, 약 300℃ 내지 약 1000℃ 범위에 속할 수 있다. 다른 예에서는, 처리 온도가 약 300℃ 내지 약 900℃, 약 300℃ 내지 약 800℃, 약 400℃ 내지 약 650℃, 또는 심지어 약 500℃ 내지 약 650℃ 범위에 속할 수 있다.
일부 예에서는, 금속 본드 재료를 활용한 연마물품의 경우, 상기 형성 공정은 형삭 공정과 가열 공정을 병행할 수 있다. 예를 들어, 냉간가압/소결 조작을 생원료(green material)에 수행하여, 미가공 물품(green article)을 형삭 및 치밀화시킬 수 있다. 최종-형성되는 부재가 완성된 외형을 가질 수 있으므로, 냉간가압/소결 조작은 최종 마무리 공정들을 감소시킬 수도 있다.
다른 구현예에 의하면, 본드 재료는 무기 재료, 특히는 유리 및/또는 유리-세라믹 재료를 포함할 수 있다. 이러한 예에서는, 유기 본드 재료를 활용한 연마물품의 처리 온도에 비해 더 높은 처리 온도가 이용될 수 있다. 다시 말해, 상기 처리 온도는 금속을 포함한 본드 재료와 관련하여 경납땜 조작을 수행하기에 적합할 수 있다. 유리 또는 유리-세라믹 재료를 이용한 본드 재료와 관련하여, 상기 본드 재료의 치밀화(예컨대, 소결)를 위해 그린바디를 800℃가 넘는 온도, 이를테면 900℃가 넘는 온도, 특히는 1000℃ 내지 약 1500℃ 범위에 속하는 온도에서 처리할 수 있다.
일부 구현예에서는 무기 재료와 유기 재료의 조합물(혼성 기지재로 지칭될 수 있음)이 본드 재료에 활용될 수 있다. 예를 들어, 일부 본드 재료는 금속과 중합체 재료의 조합물을 활용하기도 한다. 이러한 구현예에서는, 부피퍼센트로 측정하였을 때 50 부피%가 넘는 무기 재료와 소량의 유기 재료(즉, 중합체 약 50 부피% 미만)를 본드가 함유하도록, 많은 양의 무기 재료를 이용할 수 있다.
105 단계에서 그린바디를 처리하여 연마물품으로 형성한 후에, 본 방법은 상기 연마물품을 형삭시키는 107 단계로 이어질 수 있다. 특히, 이러한 형삭 공정을 통해 연마용품은 본원의 구현예들에서 기술되는 특정한 디자인 특성들을 갖게 될 수 있다. 다시 말해, 상기 처리된 블랭크가 본원의 구현예들에 기술되는 디자인에 따른 특정 형상과 표면들(암(arm) 부분, 턴(turn) 및 캐비티를 포함하되, 이에 한정되지는 않음)을 가지도록 블랭크를 형삭할 수 있다. 이에 적합한 형삭 공정으로는 절삭, 밀링 등이 포함될 수 있다. 한 가지 특수 공정으로 워터젯 절삭(수압 절삭) 공정이 포함될 수 있으며, 이러한 공정에서는 연마제와 함께 물을 블랭크에 고속, 고압으로 가하여 블랭크를 지정된 형상으로 용이하게 절삭한다. 다른 예에 의하면, 상기 형삭 공정으로는 이온빔 밀링 공정 또는 전자빔 밀링 공정 또는 전기방전 가공(electro-discharge machining)이 포함될 수 있다.
형삭 공정을 거친 후의 고정 연마입자 물품은 연삭휠과 같은 완전히 형태가 갖추어진 연마물품을 형성하기 위한 기저부 재료(base material)에 고정시키는데 적합한 연마 세그먼트로서 사용될 수 있다. 다양한 방법을 사용하여 연마 세그먼트와 기저부 사이의 결합을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 접착제나 패스너를 사용하거나, 심지어 본딩법(예컨대, 경납땜)이나 용접법을 통해 연마 세그먼트를 기저부에 고정시킬 수 있다. 이해하는 바와 같이, 복수의 연마 세그먼트를 이를테면 규칙적인 어레이 또는 패턴으로 기저부에 고정시킴으로써 연마물품을 용이하게 형성할 수 있다. 분할형 고정 연마입자 공구를 형성하는 방식으로 세그먼트들이 기저부에 결합될 수 있다. 구체적으로, 기저부에는, 연마 세그먼트들의 일부 또는 모두를 수용하고 이들을 고정시키는데 도움이 되도록 설계된 요홈과 같은 특수 영역들이 있을 수 있다.
본원의 구현예들에 따르면, 연마 세그먼트의 밀도는 이론적 밀도의 70% 이상일 수 있다. 다른 구현예에서, 최종-형성된 연마 세그먼트의 밀도는 더 클 수 있으며, 이를테면 이론적 밀도의 약 93% 이상, 95% 이상, 98% 이상, 또는 심지어 99% 이상일 수 있다.
이해하는 바와 같이, 본원의 구현예들에 따른 연마 세그먼트는 본드 기지재를 통해 서로 결합되는 지립들이 바디의 용적 전체에 걸쳐 분산되는 재료를 다량 포함한 고정 연마입자 물품일 수 있다. 따라서, 이러한 연마 세그먼트는 단층형 절삭장치와 다르다. 또한, 연마 세그먼트 바디의 용적 전체에 걸쳐 특정 기공량이 함유되도록 연마 세그먼트를 형성할 수 있다. 기공율은 바디 전체에 걸쳐 분산된 대체로 둥근 모양의 폐기공율, 바디 전체에 걸쳐 연장되며 상호연결된 채널들의 네트워크에 의해 확정되는 개기공율, 또는 폐기공율 및 개기공율의 조합일 수 있다.
본원의 구현예들에 따른 연마 세그먼트의 바디에는 일정 함량의 지립이 혼입될 수 있으며, 이때 지립의 함량은 사용되는 본드 재료의 종류에 따라 결정될 수 있다. 또한, 본원의 구현예들에 따른 연마물품의 일부 디자인에 따르면, 연마 세그먼트의 바디 내 지립의 함량은 약 0.5 부피% 내지 약 50 부피% 범위로, 이를테면 약 0.5 부피% 내지 약 38 부피%, 약 1.5 부피% 내지 약 38 부피%, 특히는 약 4 부피% 내지 약 38 부피% 범위에 속할 수 있다.
본원의 구현예들에 따른 연마물품은 본드 재료를 약 3 부피% 내지 약 50 부피% 포함할 수 있다. 다른 예에 의하면, 연마물품은 본드를 약 3 부피% 내지 약 40 부피%, 약 3 부피% 내지 약 30 부피%, 약 4 부피% 내지 약 20 부피%, 심지어는 약 5 부피% 내지 약 18 부피% 함유할 수 있다.
대부분의 연마 공구는 다양한 기공도를 가질 수 있지만, 본원에 포함된 구현예들에 따라 형성된 연마체들 중 일부는 특정 수준의 기공율을 나타내기도 한다. 예를 들어, 연마체의 기공율은 약 2 부피% 이상일 수 있다. 본원의 구현예들에 따른 기타 다른 연마물품의 기공율은 약 5 부피% 이상, 약 10 부피% 이상, 약 15 부피% 이상, 약 20 부피% 이상, 약 30 부피% 이상, 약 40 부피% 이상, 약 50 부피% 이상, 또는 약 60 부피% 이상일 수 있다. 본원의 구현예들에 따른 특정 연마물품의 기공율은 약 0.1 부피% 내지 약 50 부피%, 약 0.1 부피% 내지 약 30 부피%, 약 0.1 부피% 내지 약 15 부피%, 약 0.1 부피% 내지 약 5 부피%, 또는 심지어 약 0.1 부피% 내지 약 2 부피% 범위에 속할 수 있다. 연마체의 기공율은 주로 연마체 내부에 포함된 마이크론 단위 이하(sub-micron)의 기공들에 대한 폐기공율일 수 있다.
도 2a는 일 구현예에 따른 연마물품의 평면도를 포함한다. 구체적으로, 도 2a는 일 구현예에 따른 연마 세그먼트(201)의 평면도를 포함한다. 예시된 바와 같이, 연마 세그먼트(201)는 대략 아치형일 수 있다. 도 2a에 예시된 바와 같이, 연마 세그먼트(201)는, 25mm 내지 약 2m 범위의 반경을 가진 원을 확정할 수 있는 연마 세그먼트(201)의 표면들을 따라 최고점들을 통해 연장되는 상부 아크(298)를 확정할 수 있다. 마찬가지로, 연마 세그먼트(201)의 반대쪽 하부 표면들은 25mm 내지 2m 범위의 반경을 가진 원을 확정하는 연마 세그먼트(201)의 외부 표면 상의 최저점들을 따라 연장되는 아크(299)를 확정할 수 있다. 연마 세그먼트(201)가 아치 형상을 가짐에 따라, 연마 세그먼트가 원 형상의 기저부에 고정되어 기저부의 외주와 일치할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
또한 예시된 바와 같이, 연마 세그먼트(201)는, 연마 세그먼트(201)의 표면 상에 최고점 및 최저점들을 각각 확정하는 아크들(298 및 299) 사이의 중간에 있는 연마 세그먼트(201)의 중간점들을 통해 연장되는 널축(208)을 가질 수 있다. 이로써, 널축(208)은 아크(289 및 299)의 아치 형상과 일치하는 아치 형상을 가진다.
예시된 바와 같이, 연마 세그먼트(201)는 암 부분들(211, 212 및 213)을 포함할 수 있다. 이들 암 부분(211-213)은 연마 세그먼트(201)의 직선 영역을 확정할 수 있으며, 단부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 암 부분(211)은 제1 단부(221)과 제2 단부(222)를 포함할 수 있고, 암 부분(212)은 제1 단부(223) 및 제2 단부(224)를 포함할 수 있으며, 암 부분(213)은 제1 단부(225) 및 제2 단부(226)를 포함할 수 있다. 도 2a에 예시된 바와 같이, 암 부분들(211-213)의 (양쪽 단부가 아니라면) 적어도 한 단부에서 바로 이웃한 암 부분에 연결될 수 있다. 예를 들어, 암 부분(211)의 제2 단부(222)는 암 부분(212)의 제1 단부(223)에 연결될 수 있다. 마찬가지로, 암 부분(212)의 제2 단부(224)는 암 부분(213)의 제1 단부(225)에 연결될 수 있다.
연마 세그먼트(201)는, 복수의 암 부분(211-213)(열거하지는 않았지만 도 2a에 예시된 다른 암 부분들을 포함함)이 바로 이웃한 암 부분에 연결되는 방식으로 서로 연결되도록 형성될 수 있다. 하나 이상의 구현예에 따르면, 이들 암 부분은 굴곡형(twisted) 경로(216)를 확정할 수 있으며, 이때 상기 경로의 최대 턴(turn)(T) 수는 공식 T = n-1(식 중에서, n은 전체 연마 세그먼트(201)의 암 부분들의 개수임)로 정의된다. 다양한 디자인들이 활용될 수 있기는 하지만, 본원의 구현예들에 따른 연마 세그먼트에서는 3개 이상의 개별적 암 부분들이 바로 이웃한 암 부분에 서로 연결되는 디자인이 활용될 수 있다. 다른 구현예에 의하면, 연마 세그먼트(201)는 더 많은 개수의 개별적 암 부분을 포함할 수 있다.
도 2a에 예시된 바와 같이, 연마 세그먼트(201)는, 턴(214 및 215)(그리고, 열거하지는 않았지만 도 2a에 예시된 다른 턴들)을 통해 함께 연결된 암 부분들(211-213)의 서로에 대한 배치관계로 정의되는 굴곡형 경로(26)를 따라 연마 세그먼트가 연장되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 암 부분들(211 및 212)은 턴(214)의 각 단부에서 연결될 수 있으며, 암 부분들(212 및 213)은 턴(215)의 각 단부에서 함께 연결된다. 이로써, 굴곡형 경로(216)에는 암 부분들(211-213)을 따라 연장되는 직선 영역들과 터닝 영역들이 포함될 수 있으며, 굴곡형 경로의 방향은 턴(214 및 215)의 직선 부분들 사이에서 바뀐다.
일 구현예에 따르면, 연마 세그먼트(201)는 지그재그 패턴을 확정할 수 있는 굴곡형 경로(216)를 갖도록 형성된다. 다른 구현예에 의하면, 코사인 함수 또는 사인 함수와 같은 삼각함수에 의해 굴곡형 경로(216) 또는 굴곡형 경로(216)의 부분들을 정의할 수 있다. 또 다른 구현예에 의하면, 예를 들어 포물선, 로그 또는 지수 수학함수와 같은 기하함수에 의해 정의될 수 있도록 굴곡형 경로(216) 또는 굴곡형 경로(216)의 부분들을 형성할 수 있다.
일부 구현예에서는, 굴곡형 경로(216)가 널축(208)에 대해 대칭을 이룰 수 있도록 연마 세그먼트(201)를 형성하기도 한다. 또한, 연마 세그먼트(201)의 굴곡형 경로(216)는 횡축(209)에 대해 대칭을 이룰 수 있다. 횡축(209)은 중심을 통과하면서 연마 세그먼트(201)를 똑같은 길이로 이등분시킬 수 있다.
도 2a에 더 예시된 바와 같이, 연마 세그먼트(201)는 턴(234)에서 서로에 직접 연결되는 암 부분들(231 및 232)을 포함할 수 있으며, 도 2a에 예시된 바와 같이 암 부분들(231 및 232) 사이에는 연결각(joining angle)(233)이 형성된다. 본원의 구현예들에 따르면, 암 부분들(231 및 232)이 약 15o 이상의 연결각(233)으로 연결되도록 연마 세그먼트(201)를 형성할 수 있다. 다른 구현예에서는 연결각이 더 클 수 있으며, 이를테면 약 35o 이상, 약 40o 이상, 약 45o 이상, 약 50o 이상, 약 60o 이상, 또는 심지어 약 80o 이상일 수 있다. 구체적인 예로, 연결각은 약 15o 내지 약 170o, 이를테면 약 45o 내지 150o, 약 45o 내지 약 120o, 약 45o 내지 약 90o, 또는 심지어 약 60o 내지 약 80o 범위에 속할 수 있다.
연마 세그먼트(201)는 캐비티들(203, 204 및 205)을 더 포함할 수 있다. 예시된 바와 같이, 캐비티(203-205)는 굴곡형 경로(216)를 따라 암 부분들 사이로 연장될 수 있다. 캐비티(203-205)는 암 부분들 사이로 연장될 수 있으며, 더 구체적으로는 캐비티(203-205)의 적어도 일부가 널축(208)을 가로지르도록(intersect) 형성될 수 있다. 캐비티(203-205)는 연삭공정 동안에 유체가 연삭 영역에 접근하도록 적절한 유체 유로를 제공할 수 있다.
도 2b는 일 구현예에 따른 도 2a의 연마물품의 사진(사시도)을 포함한다. 예시된 바와 같이, 연마 세그먼트(201)는 높이(261)를 가질 수 있으며, 특정 구현예에 따르면 상기 높이는 약 2mm 내지 약 15mm 범위에 속할 수 있다. 일반적으로, 연마 세그먼트(201)는, 기저부(291)에 제대로 고정되는 동시에 기저부(291)의 표면 위로 충분히 돌출되어 연삭조작에 영향을 미치기에 적합한 높이를 가진다. 또한 도 2b에는 캐비티들(273, 274, 275 및 276)의 더 선명한 모습이 제공되어 있으며, 이들 캐비티는 굴곡형 경로(216)를 따라 연장되어 그 형태에 맞추어지므로, 사용시에 유체가 연마 세그먼트(201)의 표면들에 적절히 전달된다.
도 2b에 더 예시된 바와 같이, 연마 세그먼트(201)는 공작물에 결부되어 상기 공작물 상의 표면들을 연삭하도록 구성된 상부 표면(263)을 가질 수 있다. 연마 세그먼트(201)의 상부 표면(263)은 공작물(특히, 웨이퍼와 같은 민감한 공작물)에 결부되어 마무리 가공하기에 적합하도록 특히 편평할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 연마 세그먼트(201)의 상부 표면(263)이 약 100 마이크론 미만, 약 10 마이크론 미만, 또는 심지어 약 1 마이크론 미만의 특정 표면조도(Ra)를 가지도록 연마 세그먼트를 형성할 수 있다.
도 3은 일 구현예에 따른 연마물품의 정면도를 포함한다. 구체적으로, 연마물품(300)은 본원의 구현예들에서 설명된 바와 같이 턴을 통해 함께 연결되는 암 부분들을 가진 연마 세그먼트(301)를 포함한다. 일 구현예에 따르면, 연마 세그먼트(301)는 특정의 캐비티 부피(VC)를 가지도록 형성된다. 연마 세그먼트는 특정 부피를 가진 연마체(VAB)로서도 설명될 수 있다. 특히는, 캐비티 부피에 대한 연마체 부피의 비가 효율적이고 향상된 연삭조작을 용이하게 하는데 특히 적합할 수 있도록 연마 세그먼트(301)를 형성할 수 있다.
예시된 바와 같이, 캐비티 부피(VC)는 아크 부분들(298 및 299) 사이의 연마 세그먼트 내부에 형성된 캐비티들의 부피로 설명될 수 있다. 아크 부분들(298 및 299)은 물론 연마 세그먼트의 외측 표면(398 및 399)에 의해 연마 세그먼트(301)의 가상 경계가 확정된다. 다시 말해, 연마 세그먼트(301)의 부피는, 연마 세그먼트(301)의 캐비티들의 부피(빗금친 부분들로 표시됨)와 연마체의 부피를 포함한다. 연마체의 부피(VAB)는 3차원 공간에서 연마체 내부에 지립, 본드 재료 및 모든 기공들이 차지하고 있는 부피를 포함할 수 있다. 따라서, 연마 세그먼트(301)는 본원에서 주목한 가상 경계에 의해 확정되는 가상 부피를 가질 수 있으며, 이러한 가상 부피는 캐비티 부피(VC)와 연마체 부피(VAB)의 합계이다.
연마 세그먼트(301)는 공식 CVP = [VC/(VAB + VC)]로 정의되는 캐비티 부피 퍼센트(CVP)를 가질 수 있으며, 약 20% 이상인 상기 캐비티 부피 퍼센트는 연마 세그먼트의 가상 부피(VAB + VC)에 대한 캐비티 부피의 퍼센트 척도이다. 본원의 일부 구현예는 캐비티 부피 퍼센트가 약 25% 이상, 이를테면 약 35% 이상, 약 45% 이상, 또는 심지어 약 65% 이상인 연마 세그먼트(301)를 포함하기도 한다. 본원의 특정 구현예는 캐비티 부피 퍼센트가 약 20% 내지 95%, 이를테면 약 30% 내지 85%, 30% 내지 75%, 또는 심지어 약 40% 내지 70% 범위에 속하는 연마 세그먼트(301)를 활용하기도 한다.
또한, 캐비티 부피 또는 연마체 부피와 관련하여 본원에서 언급되는 부피는 3차원에서의 측정값이라는 것을 이해할 것이다. 다시 말해, 본원에서의 부피 측정값은 도 3의 평면도에 보여진 바와 같은 면적에 연마체의 높이를 곱한 값을 포함하므로, 누구든 3차 공간에서의 캐비티 부피 또는 연마체 부피를 산출할 수 있다.
도 4는 일 구현예에 따른 연마물품의 일부의 평면도를 포함한다. 구체적으로, 도 4는 본원에 기술된 구현예들에 따라 직선 부분과 턴이 포함된 굴곡형 경로를 확정하는 연마 세그먼트(401) 일부를 포함하는 연마물품(400)의 평면도를 포함한다. 하기에서는 본원의 구현예들에 따른 연마 세그먼트의 특징을 좀 더 수학적인 용어들로 설명하기로 한다. 도 4에 예시된 바와 같이, 연마 세그먼트(401)는 널축(208)을 따라 암 부분(462)로부터 종방향으로 이격된 암 부분(461)을 포함할 수 있다. 연마 세그먼트(401)는 널축(208)을 따라 암 부분(462)과 이격된 암 부분(463)을 더 포함한다. 또한 예시된 바와 같이, 이들 암 부분(461, 462 및 463)의 각각은 널축(208)을 따라 서로로부터 종방향으로 이격된 리딩 에지(403, 441 및 473)를 포함한다.
암 부분(461)의 리딩 에지(403)는 연마체의 외부 표면을 따라, 더 구체적으로는 연마체의 외부에 있는 두 표면의 접점에서의 에지를 따라 연장되는 일련의 선단점(404)으로 정의될 수 있다. 상기 에지는 연마체의 두 외부 표면 사이의 실질적인 수직각으로 정의될 수 있다. 이들 외부 표면 중 하나는 연마체의 상부 표면(예컨대, 263)일 수 있다. 이해하는 바와 같이, 도 4는 리딩 에지(403)의 길이를 따라 개별 위치에 있는 일련의 선단점들을 보여주되, 수학적 관점에서 보여주고자 하는 것으로, 이때 한 점(point)은 무한히 작은 크기이므로, 리딩 에지(403)를 무한 개수의 선단점들로 정의할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 리딩 에지(403)는 일련의 선단점(404)으로 정의될 수 있으며, 이때 각각의 선단점은 방향벡터(450)에 대해 양의 벡터 성분(406)을 갖는 외부 법선 벡터(405)를 가진다. 방향벡터(450)는 선단점(404)에서의 회전 방향을 정한다. 다시 말해, 연마 세그먼트(401)가 (이를테면 연삭휠에서 사용될 시) 어떤 방향(450)으로 회전할 때, 리딩 에지(403) 상의 각각의 선단점(404)은 절삭 및/또는 연삭 동작을 이끄는 위치에 있게 되므로, 이들 일련의 선단점(404) 각각은 방향벡터(450)에 의해 정의되는 회전 방향에 대한 외부 법선 벡터(405)의 양의 벡터 성분(406)을 가진다.
암 부분(461)은 또한 트레일링 에지(431)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 트레일링 에지(431)는, 리딩 에지(403)와는 달리, 회전 방향(450)과 관련하여 절삭 및/또는 연삭 조작을 개시하는 것에 관여되지 않는 에지이다. 구체적으로, 트레일링 에지(431)는 본딩결합된 연마체의 외부 표면을 따라, 더 구체적으로는 연마체의 외부에 있는 두 표면의 접점에서의 에지를 따라 위치되는 일련의 후미점(408)으로 정의될 수 있다. 트레일링 에지는 연마체의 두 외부 표면 사이의 실질적인 수직각으로 정의될 수 있다. 이들 표면 중 하나는 연마 세그먼트(401)의 상부 표면일 수 있다. 예시된 바와 같이, 각각의 후미점(408)은 사용시 연마 세그먼트(401)의 회전 방향을 정하는 방향벡터(450)에 대해 음의 벡터 성분(423)을 포함하는 외부 법선 벡터(422)를 가질 수 있다. 특히, 연마 세그먼트(401) 내 각각의 암 부분은 방향벡터(450)에 관해 정의된 바와 같이 하나의 리딩 에지와 하나의 트레일링 에지를 가질 수 있다.
또한, 연마 세그먼트(401)는 중립 에지들을 가질 수 있다. 예를 들어, 중립 에지(411)는 본딩결합된 연마체의 외부 표면을 따라 위치되는 하나의, 또는 더 구체적으로 일련의 중립점(430)으로 정의될 수 있다. 중립 에지(411)는 연마체의 두 외부 표면이 만나는 접점으로 정의될 수 있으며, 이들 외부 표면은 서로에 대해 실질적으로 직각 방향으로 위치될 수 있다. 이들 표면 중 하나는 상부 표면일 수 있다. 각각의 중립점은 사용시 연마 세그먼트(401)의 회전 방향을 정하는 방향벡터(450)에 수직인 외부 중립 법선 벡터(412)를 가질 수 있다. 특히, 연마 세그먼트(401)의 중립 에지(예컨대, 411)는 리딩 에지(예컨대, 403)와 트레일링 에지(예컨대, 483)의 사이에 배치될 수 있다.
본원에 구현예들에 따르면, 연마체는 공식 ER (에지율) = [(Lle + Lte)/(Lle + Lte + Lne)](식 중에서, Lle는 연마 세그먼트 바디의 복수의 리딩 에지의 전체 길이이고, Lte는 연마 세그먼트 바디의 복수의 트레일링 에지의 전체 길이이며, Lne는 연마 세그먼트 바디의 복수의 중립 에지의 전체 길이임)로 정의되는 에지율을 갖도록 형성될 수 있다. 본원의 구현예들에 따르면, 연마체는 약 0.5 이상의 에지율(ER)을 갖도록 형성될 수 있다. 다른 구현예에서, 에지율은 더 클 수 있으며, 이를테면 약 0.6 이상, 약 0.7 이상, 약 0.8 이상, 또는 심지어 약 0.9 이상일 수 있다. 특정 예에 의하면, 본원의 구현예에 따른 연마체는, 약 0.5 내지 1.0, 이를테면 약 0.6 내지 약 0.98, 또는 심지어 약 0.7 내지 약 0.98 범위에 속하는 에지율을 갖도록 형성될 수 있다.
본원의 구현예들에 따른 일부 연마물품은 연마체의 Lle값과 Lte값이 실질적으로 같도록 형성될 수 있다. 특히, 본원의 일부 연마체 디자인에 따르면, 연마체의 변수 Lle의 값은 변수 Lne의 값보다 클 수 있다. 일부 기타 예에서, 연마 세그먼트의 바디는 변수 Lte의 값이 변수 Lne의 값보다 크도록 형성된다.
도 4에 더 예시된 바와 같이, 본 연마물품은 각각의 암 부분 상의 각각의 리딩 에지가 실질적으로 직선 외형을 갖도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 리딩 에지의 전체 길이의 대부분이, 이를테면 약 80%, 약 90%, 또는 심지어 약 95%가 직선 모양이다. 또한, 연마 세그먼트(401)의 각각의 리딩 에지는 널축(208)을 가로지를 수 있다.
연마 세그먼트(401)의 리딩 에지와 관련하여 전술된 바와 같이, 연마 세그먼트(401)는 각각의 암 부분 상의 트레일링 에지가 실질적으로 직선 외형을 갖도록 형성될 수 있다. 일부 구현예에서는, 본질적으로 모든 리딩 에지와 본질적으로 모든 트레일링 에지가 직선 외형을 가진 리딩 에지와 트레일링 에지가 활용되기도 한다. 또한, 각각의 트레일링 에지는 널축(208)을 가로지를 수 있다.
또한 예시된 바와 같이, 본원의 구현예들에 따른 연마물품은, 그 연마체의 하나 이상의 트레일링 에지 또는 한 트레일링 에지의 일부가 두 개의 바로 인접한 리딩 에지 사이에 배치되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 연마물품은 암 부분들(461 및 462)에 각각 속하는 리딩 에지(403) 및 바로 인접한 리딩 에지(441)를 포함한다. 예시된 바와 같이, 트레일링 에지(431)는, 널축(208)에 평행인 회전 방향을 정하는 방향벡터(450)를 따라 이동할 때, 리딩 에지(403)와 리딩 에지(441) 사이에 배치된다.
또한 이해되는 바와 같이, 본원의 구현예들에 따른 연마물품은 연마체를 포함할 수 있으며, 이때 연마체의 암 부분들은 하나 이상의 리딩 에지와 하나 이상의 트레일링 에지를 가질 수 있다. 예를 들어, 암 부분(461)은 한 리딩 에지(403)와 한 트레일링 에지(431)를 포함한다. 구체적으로, 연마체의 각각의 암 부분은 아크 섹터(460)를 따라 측정되는 절삭거리(CD)를 확정할 수 있으며, 이때 아크 섹터는 방향벡터(450)에 평행이며, 따라서 동일한 암 부분(461)의 리딩 에지(403) 상의 한 선단점과 트레일링 에지(431) 상의 후미점 사이의 회전 방향에 평행이다.
본원의 구현예들은, 암 부분들의 절삭거리가 약 1 마이크론 내지 약 200 마이크론 범위에 속하는 Gs에 대해 약 1000Gs 이하인 연마체를 활용하기도 하며, 여기서 "Gs"로 표기된 문자는 연마 세그먼트(401)의 바디 내에 함유된 지립들의 평균 그릿크기이다. 따라서, 절삭거리는 바디 내에 함유된 지립들의 평균 그릿크기의 약 1000배 이하이다. 이러한 기준은 효율적이고/이거나 향상된 연삭을 잠재적으로 가능하게 하는 것으로 확인되었다. 일부 연마체는 도 4에 예시된 바와 같이 절삭거리(460)가 그릿크기(Gs)에 대해 더 특정한 값을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 약 1 마이크론 내지 약 5 마이크론 범위에 속하는 그릿크기에 대해, 절삭거리는 약 1000Gs 이하로, 이를테면 약 800Gs 이하, 약 500Gs 이하, 약 250Gs 이하, 또는 심지어 약 100Gs 이하일 수 있다. 특정 예에 의하면, 약 1 마이크론 내지 약 5 마이크론의 평균 그릿크기가 이용되는 연마체에 대해, 절삭거리는 약 50Gs 내지 약 1000Gs 범위에, 이를테면 약 50Gs 내지 약 800Gs, 약 50Gs 내지 약 500Gs, 약 50Gs 내지 약 250Gs, 또는 심지어 약 50Gs 내지 약 200Gs 범위에 속할 수 있다.
다른 예에서, 연마체는 약 5 마이크론 내지 약 50 마이크론 범위에 속하는 평균 그릿크기를 이용하기도 한다. 이러한 예에서, 절삭거리는 약 200Gs 이하로, 이를테면 약 150Gs 이하, 약 100Gs 이하, 또는 심지어 약 8Gs 이하일 수 있다. 특정 예의 경우, 약 5 마이크론 내지 약 50 마이크론의 평균 그릿크기가 이용되는 연마체에 대해, 절삭거리는 약 5Gs 내지 약 200Gs 범위에, 이를테면 약 5Gs 내지 약 100Gs, 또는 심지어 약 5Gs 내지 약 75Gs 범위에 속할 수 있다.
더 구체적인 구현예들에 따르면, 연마체는 약 50 마이크론 내지 약 200 마이크론 범위에 속하는 평균 그릿크기를 이용하기도 한다. 이러한 예에서, 절삭거리는 약 20Gs 이하로, 이를테면 약 12Gs 이하, 약 10Gs 이하, 또는 심지어 약 8Gs 이하일 수 있다. 일부 디자인의 경우, 약 50 마이크론 내지 약 200 마이크론의 평균 그릿크기가 이용되는 연마체에 대해, 절삭거리는 약 2Gs 내지 약 20Gs 범위에, 이를테면 약 2Gs 내지 약 10Gs, 또는 심지어 약 2Gs 내지 약 8Gs 범위에 속할 수 있다.
또 다른 구현예들에 따르면, 연마체는 약 200 마이크론 이하의 평균 그릿크기를 이용하기도 한다. 이러한 예에서, 절삭거리는 약 10Gs 이하로, 이를테면 약 8Gs 이하, 약 5Gs 이하, 또는 심지어 약 3Gs 이하일 수 있다. 특정 예의 경우, 약 200 마이크론 이하의 평균 그릿크기가 이용되는 연마체에 대해, 절삭거리는 약 0.5Gs 내지 약 10Gs 범위에, 이를테면 약 0.5Gs 내지 약 8Gs, 또는 심지어 약 0.5Gs 내지 약 5Gs 범위에 속할 수 있다.
도 5는 일 구현예에 따른 연마물품의 평면도를 포함한다. 구체적으로, 연마물품(500)은 위에서 아래로 보았을 때 대체로 원 형상을 가지는 기저부(501)를 포함할 수 있다. 또한 예시된 바와 같이, 기저부(501)는 자신의 내부에 캐비티 또는 리세스(요홈)(527)를 확정하는 외부 직경(521)과 내부 직경(522)을 가질 수 있다. 기저부(501)는 외부 직경(521)과 내부 직경(522) 사이에 테두리(rim) 영역(524)을 또한 포함한다. 특히, 상기 연마물품(500)은 연마 세그먼트들(503, 504 및 505)(그리고, 열거하지는 않았지만 도면에 예시된 다른 연마 세그먼트들을 포함함)이 기저부(501)의 테두리 영역(524) 상에 배치되도록 형성될 수 있다. 예시된 바와 같이, 이들 연마 세그먼트(503-505)는 기저부(501)의 표면에 고정될 수 있으며, 기저부(501)의 테두리 영역(524) 둘레에 외주방향으로 서로 동간격으로 이격될 수 있다.
본원의 구현예들에 따르면, 기저부(501)는 예를 들어 금속, 금속합금, 및 이들의 조합물을 비롯한 무기 재료로 제조될 수 있다. 또한, 이해하는 바와 같이, 기저부(501)는 원통 형상, 컵 형상, 원뿔 형상, 및 이들의 조합을 비롯한 다양한 형상을 가질 수 있다.
연삭 조작시, 연마 세그먼트(503-505)를 웨이퍼와 같은 공작물과 접촉되게 위치시킬 수 있으며, 이때 연마 세그먼트(503-505)의 가공면은 웨이퍼의 편평한 표면과 실질적으로 같은 높이에 있게 된다. 재료 제거(연마) 및 구체적으로는 웨이퍼의 박화공정에 영향을 미치도록, 기저부(501)를 공작물에 대해 회전시킬 수 있다. 기저부(501)를 단독으로 회전시키거나, 대안으로는 공작물을 단독으로 회전시킬 수 있으며, 심지어 일부 경우에서는 기저부(501)와 공작물 둘 다를 예컨대 반대 방향 또는 같은 방향으로 회전시킬 수 있다. 공정 도중 공작물에 대한 손상을 줄이도록 공작물 및/또는 연마 세그먼트들에 유체를 적용시킬 수 있다.
도 6a는 일 구현예에 따른 연마물품의 평면도를 포함한다. 구체적으로, 도 6a는 일 구현예에 따라 연삭휠용으로 사용되는 연마 세그먼트(601)의 바디를 갖는 연마물품(600)을 포함한다. 연마 세그먼트(601)는, 굴곡형 경로(216)을 확정하는 암 부분과 턴, 연마체(601)의 암 부분과 턴 사이로 연장되는 캐비티들(603, 604 및 605)을 비롯하여, 본원의 구현예들에서 기술된 바와 같은 연마 세그먼트의 특징들을 가질 수 있다. 캐비티들(603-605)은 널축(208)을 따라 서로 이격될 수 있다. 더 구체적으로, 캐비티(603-605)는 충전재(612)를 포함할 수 있다. 특히, 일부 구현예에 의하면, 캐비티(603-605)는 충전재(612)로 일부 채워질 수 있다. 다른 구현예에 의하면, 충전재(612)가 캐비티(603-605)의 부피 대부분을 차지하도록 캐비티는 실질적으로 충전재(612)로 채워질 수 있다.
일 구현예에 따르면, 충전재(612)는 무기 재료, 유기 재료, 및 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 구체적인 예로, 충전재(612)는 유기 재료, 예컨대 열가소재, 열경화재, 및 이들의 조합물과 같은 중합체를 포함하되 이에 한정되지는 않는, 합성 재료를 포함한다. 일부 특히 적합한 중합체 재료로는 고무, 스티렌, 실리콘, 플루오로엘라스토머, 및 이들의 조합물과 같은 엘라스토머가 포함될 수 있다. 이러한 충전재(612) 덕분에, 사용 중인 연마체(601)의 적절한 디자인을 유지하는 일이 용이해질 수 있고, 연마체(601)의 기계적 건전성을 유지시켜 사용시 충격으로 인한 연마체(601)의 손상을 감소시킬 수 있다.
무기 재료가 충전재(612)에 함유될 수 있으며, 특히는 유기 재료 내의 충전재로서 함유될 수 있다. 예를 들어, 특정 구현예에 의하면, 충전재(612)는 무기 재료 입자를 함유한 유기 재료로 주로 이루어질 수 있다. 무기 재료 입자는, 본원에서 지립용으로 주목된 재료들을 포함하는, 연마재 미립자일 수 있다.
도 6b는 도 6a의 연마물품의 일부에 대한 사시도를 포함한다. 예시된 바와 같이, 충전재(612)는 연마체(601)의 상부 표면(630)으로부터 (즉, 아래 방향으로) 리세스된(우묵하게 파인) 상부 표면(631)을 가질 수 있다. 예시된 바와 같이, 충전재(612)의 상부 표면(631)은 거리(634)를 두고 상부 표면(630)으로부터 리세스될 수 있다. 상기 거리(634)는 연마체(601)의 전체 높이(633)의 일 부분일 수 있다. 구체적으로, 거리(634)는 높이(633)의 약 95% 이하일 수 있다. 다른 예에 의하면, 거리(634)는 높이(633)의 약 80% 이하로, 이를테면 약 75% 이하, 약 60% 이하, 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하일 수 있다. 또한, 거리(634)는 높이(633)의 약 5% 내지 약 75%, 약 10% 내지 약 60%, 또는 심지어 약 20% 내지 약 50% 범위에 속할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 연마물품용, 특히는 본원의 구현예들에 따른 연마물품용 연마 세그먼트의 대안적 디자인들을 포함한다. 도 7a는 직각 턴(704) 및 둔각형-연결각 턴(705 및 706)이 조합되어 활용된 굴곡형 경로(703)를 확정하는 암 부분과 턴을 포함하는 연마 세그먼트(701)의 예시도를 포함한다. 이들 둔각형-연결각 턴(705 및 706)은 암 부분들(707, 708 및 709)을 널축(208)과 평행한 방향으로 일정 길이에서 연장함으로써 가능해지며, 널축(208)에 대해 각을 이루고 있는 암 부분들(710 및 711)에 의해 연결(join)된다. 이로써, 암 부분들(707-711) 사이에 존재하는 캐비티들(713, 714 및 715)은 본원에서 전술된 구현예들의 캐비티들보다 더 클 수 있다.
도 7b는 예각형-연결각 턴(745 및 746)이 조합되어 활용된 굴곡형 경로를 확정하는 암 부분과 턴을 포함하는 연마 세그먼트(731)의 예시도를 포함한다. 더 구체적으로, 연마 세그먼트(731)는 큰 캐비티(737) 내에 속한 작은 캐비티들(734 및 735)을 포함도록 디자인되며, 이는 연삭조작시 유체 흐름을 개선시킬 수 있다. 연마 세그먼트(731)는 굴곡형 경로를 확정하도록 서로 "W"자형(741 및 742)으로 연결된 일련의 암 부분들을 포함한다.
특히, 도 7c의 연마 세그먼트는, 각각의 암 부분이 널축(208)에 대한 두 각도(널축(208)과 대체로 평행하거나 널축(208)에 수직임) 중 하나의 각도로 연장된다는 것을 제외하고는, 도 7a의 연마 세그먼트와 일반적으로 동일한 구조를 활용한다.
도 7d는 본원의 구현예들에 따른 연마 세그먼트의 대안적 형상을 포함한다. 예시된 바와 같이 연마 세그먼트(790)는 둥근 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 연마 세그먼트(790)는 물품의 외형을 대체적으로 둥글게 만드는 외부 표면(793)을 가질 수 있다. 연마 세그먼트(790)에는, 외부 표면(793)과 상보적인 외형을 가진 내부 표면(792)에 의해 확정되므로 외부 표면(793)과 동일한 외형을 갖는 중앙 개구(791)가 있을 수 있다. 특히, 회전 방향이 회전 벡터(450)를 따른다는 가정 하에, 외부 표면(793)은 연마 세그먼트(790)의 전방 부분(front portion)(795)에 대한 리딩 에지로서 기능할 수 있다. 동 외부 표면(793)은 방향벡터(450)에 대해 연마 세그먼트(790)의 후방 부분(rear portion)(796)에서는 트레일링 에지일 수 있으며, 중간 부분(797)에서는 중립 에지일 수 있다. 더 구체적으로는, 방향벡터(450)를 따라 연마 세그먼트(790)를 사용할 때, 내부 표면(792)은 전방 부분(795) 내의 트레일링 에지, 후방 부분(796) 내의 리딩 에지, 그리고 중간 부분(797) 내의 중립 에지로서 기능할 수 있다. 본원의 다른 구현예들과 마찬가지로, 연마 세그먼트(790)의 대부분은 리딩 에지들과 트레일링 에지들로 이루어진다.
도 7e는 본원에 구현예들에 따른 연마 세그먼트의 대안적 형성을 포함하며, 이는 도 7d의 연마 세그먼트에 대한 변형예로 간주될 수 있다. 예시된 바와 같이, 연마 세그먼트(780)는 둥근 형상, 더 구체적으로는 타원 형상을 가질 수 있다. 연마 세그먼트(780)는 물품의 외형을 대체적으로 둥글게 만드는 외부 표면(783)을 가질 수 있다. 연마 세그먼트에는 내부 표면(782)에 의해 확정되는 중앙 개구(781)가 있을 수 있다. 특히, 회전 방향이 회전 벡터(450)를 따른다는 가정 하에, 외부 표면(783)은 연마 세그먼트(780)의 전방 부분(785)에 대한 리딩 에지로서 기능할 수 있다. 동 외부 표면(783)이 연마 세그먼트(780)의 후방 부분(786)에서는 트레일링 에지일 수 있다. 더 구체적으로는, 방향벡터(780)를 따라 연마 세그먼트(780)를 사용할 때, 내부 표면(782)은 전방 부분(785) 내의 트레일링 에지, 그리고 후방 부분(786) 내의 리딩 에지로서 기능할 수 있다. 본원의 다른 구현예들과 마찬가지로 연마 세그먼트(780)의 대부분이 리딩 에지들과 트레일링 에지들로 이루어지지만, 중립 에지의 길이에 제한을 받는다.
실시예
우선 구리, 주석, 그래파이트 및 다이아몬드 그릿으로 된 건조 분말의 혼합물을 형성하여 시료 세그먼트들을 만들었다. 중량을 기준으로 구리와 주석을 약 50/50로 혼합하였고, 그런 후에는 그래파이트를 20 부피%로 혼합하였다. 다이아몬드 그릿을 U.S. 메쉬 크기 270/325로 체질한 후, 상기 혼합물에 25 부피%로 첨가하였다. 이렇게 얻은 혼합물을, 최종-형성된 물품의 형상을 가진 고온 가압 몰드를 사용하여 약 400℃에서 성형하였다.
세그먼트들의 성형에 이어, 각 세그먼트를 알루미늄 기저부의 미리 정해진 위치에 고정시켰다. 이들 위치는 알루미늄 기저부 내에 기계가공되며 기저부 상의 외주에 걸쳐 서로 이격되어 있는 캐비티들에 의해 확인된다. 에폭시 시멘트를 통해 세그먼트들을 기저부에 고정시켰다. 이렇게 기저부 상에 연마 세그먼트들을 포함하는 연마휠의 균형을 맞춘 후(balance) 속도를 시험하였다.
직경 250mm 휠 상에서의 0.8 마이크론/초 다운피드(downfeed) 조건 하에, 직경이 75mm인 c-평면 사파이어 웨이퍼의 연삭 공작물을 시험하였다. 첫 번째 시험은 본원의 구현예들에 따라 형성된 연마 세그먼트들(시료 S1)을 가진 연삭휠을 사용하여 수행되었다. 특히, 이들 연마 세그먼트의 형상은, 도 8에 예시된 바와 같이, 널축 방향의 길이 47mm, 코드 길이 약 45.7mm, 임의의 리딩 에지와 임의의 트레일링 에지 사이의 널축의 아크 섹터 방향의 절삭거리 1.0mm, 및 연결각 약 75도를 가진 형상(측정치는 인치 단위로 제공됨)이었다. 연마 세그먼트 시료의 에지율은 0.95였다.
시료 S1와의 성능 비교를 위해, 도 9에 예시된 바와 같은 연마 세그먼트의 종래 형상을 가진 종래 시료(CS1)를 또한 시험하였다. 예시된 바와 같이, 시료 CS1의 형상은 외부 에지 방향의 길이가 약 6.35mm이고, 직선형 단부들의 길이가 약 3.18mm인 대체로 아치 형상이었다. 시료의 에지율은 0.33으로 측정되었다.
시험 도중, 시료 S1은 시간이 경과되어도 안정적인 연삭력을 보여주었으며, 이는 전체 사용 기간에 걸쳐 절삭 동작이 충분하면서 예리하다는 것을 가리킨다. 반대로, 시료 CS1은 처음에는 거의 2배되는 연삭력을 보였지만, 시간이 경과되면서 연삭력은 기계의 한계에 이를 때까지 단조적으로 증가하였는데, 이는 연마 세그먼트에 절삭 지스러기(swarf)가 상당히 충진되었다는 것과 절삭 동작이 비효율적이라는 것을 가리킨다.
시료 S1와의 성능 비교를 위해, 도 10에 예시된 바와 같은 연마 세그먼트의 종래 형상을 가진 종래 시료(CS2)를 또한 시험하였다. 예시된 바와 같이, 시료 CS2의 형상은 외부 에지 방향의 길이가 약 13.59mm이고, 직선형 단부들의 길이가 약 3.18mm인 대체로 아치 형상이었다. 시료의 에지율은 0.19로 측정되었다.
공작물이 니켈-코발트 충전된 에폭시 복합체로 형성되었다는 것을 제외하고는, 시료 CS2를 위에 제공된 동일한 연삭 조건 하에 사용하였다. 상기 복합체의 높은 연성으로 인해, 에지율이 0.19인 휠은 매우 빠르게 하중이 증가하여 연삭력을 높였다. 그에 비해, 시료 S1은 사용 기간에 걸쳐 상대적으로 안정적인 연삭력을 보였으므로, 종래 시료 CS2보다 개선된 연삭 능력을 나타내었다.
본원의 구현예들은 현 시점의 기술적 수준에 따른 고정 연마입자 물품으로부터의 탈피를 대표하는 연삭휠용 연마물품에 관한 것이다. 특히, 본원의 구현예들은 연삭 공정의 개선을 가능하게 하는 연마 세그먼트 내에 존재하는 재료 성분, 디자인 구조, 및 유도 비율을 조합하여 활용한다. 다양한 방식으로 조합가능한 본 구현예들의 구체적인 특징들로는 지립 크기, 본드 재료, 연마체 내의 기공율, 굴곡형 경로의 형상, 연결각, 에지율, 절삭거리, 캐비티의 부피, 캐비티들의 배치, 리딩 에지와 트레일링 에지와 중립 에지의 디자인이 포함된다. 상기 내용은 본 구현예들의 고정 연마입자 물품을 설명 및 정의하는 다양한 방식들과 조합될 수 있는 특징들의 조합을 설명한다. 본 명세서는 특징들의 계층 구조를 제시하고자 함이 아니라, 본 발명을 정의하기 위한 하나 이상의 방식으로 조합될 수 있는 다양한 특징들을 제시하려는 것이다.
상기 내용에서, 특정 구현예들 및 특정 구성성분의 연결관계에 대한 언급은 예시적인 것이다. 본원에 논의된 바와 같은 방법들을 수행하기 위해 이해되는 바와 같이 결합 또는 연결되는 부품들에 대한 언급은 상기 부품들 사이의 직접적인 연결 또는 상기 부품들 사이에 개재되는 하나 이상의 부품을 통한 간접적인 연결을 나타내고자 하는 것임을 이해할 것이다. 따라서, 전술된 본 발명의 주제를 제한적인 것으로 간주해서는 안 되며, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 범주 내에 속하는 변형예, 개선사항들 및 기타 다른 구현예들을 모두 포함하는 것으로 의도된다. 그러므로, 본 발명의 범주는, 법에 의해 허용되는 최대 범위까지, 하기 청구범위와 그의 대등물을 가능한 한 가장 폭넓게 해석함으로써 정해질 것이며, 상기 전술된 설명에 의해 제약을 받거나 제한되지 않을 것이다.
본 발명의 요약서는 특허법에 따라 제공되며, 청구항의 범주나 의미를 해석하거나 또는 제한하기 위해 사용되지 않을 것이라는 이해 하에 제출된다. 또한, 상기 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명을 간결하게 하려는 목적상 다양한 특징들을 함께 군으로 묶거나 또는 단일 구현예를 통해 설명할 수 있다. 청구된 구현예들이 각 청구항에 명백하게 인용되는 것보다 많은 특징들을 요구한다는 의도를 나타내는 것으로 본 발명을 해석해서는 안 된다. 오히려, 하기 청구범위가 나타내는 바와 같이, 본 발명의 주제는 설명된 구현예들 중 임의의 것의 모든 특징들보다 적을 것이다. 그러므로, 하기 청구범위는 본 발명의 상세한 설명과 도면에 통합되어 있으며, 각 청구항은 개별적으로 청구된 주제를 한정하는 것으로서 자립성을 띤다.

Claims (87)

  1. 지립이 본드 재료 내에 함유된 연마체를 포함하는 연마물품이며, 이때 연마체는
    상기 연마체의 널축(null axis)을 따라 서로 이격된 복수의 리딩 에지, 여기서 리딩 에지는 일련의 선단점(leading point)으로 정의되고, 각각의 선단점은 선단점에서의 회전 방향을 정하는 방향벡터에 대해 양의 벡터 성분을 갖는 외부 법선 벡터를 가지는 것인 복수의 리딩 에지;
    상기 연마체의 널축을 따라 서로 이격된 복수의 트레일링 에지, 여기서 트레일링 에지는 일련의 후미점(trailing point)으로 정의되고, 각각의 후미점은 그 후미점에서의 회전 방향을 정하는 방향벡터에 대해 음의 벡터 성분을 갖는 외부 법선 벡터를 가지는 것인 복수의 트레일링 에지;
    복수의 중립 에지, 여기서 중립 에지는 일련의 중립점(neutral point)으로 정의되고, 각각의 중립점은 그 중립점에서의 방향벡터에 수직인 외부 중립 법선 벡터를 가지는 것인 복수의 중립 에지를 포함하고,
    상기 연마체는 공식 [(Lle + Lte)/(Lle + Lte + Lne)](식 중에서, Lle는 상기 복수의 리딩 에지의 전체 길이이고, Lte는 상기 복수의 트레일링 에지의 전체 길이이며, Lne는 상기 복수의 중립 에지의 전체 길이임)으로 정의되는 에지율 약 0.5 이상을 갖는, 연마물품.
  2. 제1항에 있어서, 에지율이 약 0.6 이상인, 연마물품.
  3. 제2항에 있어서, 에지율이 약 0.7 이상인, 연마물품.
  4. 제3항에 있어서, 에지율이 약 0.8 이상인, 연마물품.
  5. 제4항에 있어서, 에지율이 약 0.9 이상인, 연마물품.
  6. 제1항에 있어서, 에지율이 약 0.5 내지 약 1.0 범위에 속하는, 연마물품.
  7. 제6항에 있어서, 에지율이 약 0.6 내지 약 0.98 범위에 속하는, 연마물품.
  8. 제7항에 있어서, 에지율이 약 0.7 내지 약 0.98 범위에 속하는, 연마물품.
  9. 제1항, 제2항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 리딩 에지 중 각각의 리딩 에지가 널축을 가로지르는(intersect), 연마물품.
  10. 제1항, 제2항, 제6항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 트레일링 에지 중 각각의 트레일링 에지가 널축을 가로지르는, 연마물품.
  11. 제1항, 제2항, 제6항, 제9항 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서, Lle는 Lte와 실질적으로 동일한 값인, 연마물품.
  12. 제1항, 제2항, 제6항, 제9항, 제10항 및 제11항 중 어느 한 항에 있어서, Lle가 Lne보다 큰, 연마물품.
  13. 제1항, 제2항, 제6항, 제9항, 제10항, 제11항 및 제12항 중 어느 한 항에 있어서, Lte가 Lne보다 큰, 연마물품.
  14. 제1항, 제2항, 제6항, 제9항, 제10항, 제11항, 제12항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 리딩 에지 중 하나 이상의 리딩 에지는 삼각함수에 의해 정의되는 외형을 갖는, 연마물품.
  15. 제1항, 제2항, 제6항, 제9항, 제10항, 제11항, 제12항, 제13항 및 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 리딩 에지 중 하나 이상의 리딩 에지는 기하함수에 의해 정의되는 외형을 갖는, 연마물품.
  16. 제1항, 제2항, 제6항, 제9항, 제10항, 제11항, 제12항, 제13항, 제14항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 리딩 에지는 직선 외형을 갖는, 연마물품.
  17. 제14항에 있어서, 상기 복수의 리딩 에지 중 모든 리딩 에지가 직선 외형을 갖는, 연마물품.
  18. 제1항, 제2항, 제6항, 제9항, 제10항, 제11항, 제12항, 제13항, 제14항, 제15항 및 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 트레일링 에지 중 하나 이상의 트레일링 에지는 널축에 평행인 경로를 따라 2개의 바로 인접한 리딩 에지 사이에 횡방향으로 배치되는, 연마물품.
  19. 제1항, 제2항, 제6항, 제9항, 제10항, 제11항, 제12항, 제13항, 제14항, 제15항, 제16항 및 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 연마체는 2개의 바로 인접한 리딩 에지와, 상기 2개의 바로 인접한 리딩 에지 사이에 위치되는 캐비티를 포함하는, 연마물품.
  20. 제1항, 제2항, 제6항, 제9항, 제10항, 제11항, 제12항, 제13항, 제14항, 제15항, 제16항, 제18항 및 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 연마체는 일련의 암 부분을 포함하며, 복수의 암 부분 중 각각의 암 부분은 하나의 리딩 에지와 하나의 트레일링 에지를 포함하는, 연마물품.
  21. 제20항에 있어서, 암 부분은 상기 리딩 에지 상의 한 선단점과 상기 트레일링 에지 상의 한 후미점 사이로 회전방향을 정의하는 아크 섹터(arc sector)를 따라 측정되는 절삭거리를 가지되, 지립의 평균 그릿크기이고 약 1 마이크론 내지 약 500 마이크론 범위의 Gs에 대해 상기 절삭거리가 약 1000Gs 이하인, 연마물품.
  22. 제21항에 있어서, 절삭거리는 1 내지 5 마이크론의 Gs에 대해 약 800Gs 이하인, 연마물품.
  23. 제22항에 있어서, 절삭거리는 5 내지 50 마이크론의 Gs에 대해 약 200Gs 이하인, 연마물품.
  24. 제23항에 있어서, 절삭거리는 50 내지 200 마이크론의 Gs에 대해 약 20Gs 이하인, 연마물품.
  25. 제21항에 있어서, 절삭거리는 1 내지 5 마이크론의 Gs에 대해 약 50 내지 1000Gs 범위에 속하는, 연마물품.
  26. 본드 재료 내에 함유되는 지립을 포함하는 복수의 암 부분이 구비된 연마체를 포함한 연마 세그먼트를 포함하는 연마물품이며, 상기 연마 세그먼트는 상기 복수의 암 부분 중 각각의 암 부분 사이에 형성되는 캐비티를 더 포함하고;
    상기 복수의 암 부분 중 각각의 암 부분은 하나의 리딩 에지와 하나의 트레일링 에지를 포함하며, 이때 리딩 에지는 일련의 선단점으로 정의되며, 각각의 선단점은 그 선단점에서의 회전 방향을 정하는 방향벡터에 대해 양의 벡터 성분을 갖는 외부 법선 벡터를 가지고, 트레일링 에지는 일련의 후미점으로 정의되며, 각각의 후미점은 그 후미점에서의 방향벡터에 대해 음의 벡터 성분을 갖는 외부 법선 벡터를 가지고, 또한 각각의 암 부분은 리딩 에지 상의 한 선단점과 트레일링 에지 상의 한 후미점 사이로 회전방향을 정의하는 아크 섹터를 따라 측정되는 절삭거리를 가지되, 지립의 평균 그릿크기이고 약 1 마이크론 내지 약 500 마이크론의 Gs에 대해 상기 절삭거리는 약 1000Gs 이하인, 연마물품.
  27. 제26항에 있어서, 절삭거리는 약 1 마이크론 내지 약 5 마이크론의 Gs에 대해 약 500 Gs 내지 약 1000Gs 범위에 속하는, 연마물품.
  28. 제26항 또는 제27항에 있어서, 절삭거리는 약 5 마이크론 내지 약 50 마이크론의 Gs에 대해 약 5 Gs 내지 약 200Gs 범위에 속하는, 연마물품.
  29. 제28항에 있어서, 절삭거리는 약 50 마이크론 내지 200 마이크론의 Gs에 대해 약 2 Gs 내지 약 20Gs 범위에 속하는, 연마물품.
  30. 제26항, 제27항 및 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 암 부분은 3개 이상의 개별적 암 부분을 포함하는, 연마물품.
  31. 제26항, 제27항, 제28항 및 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 암 부분 중 각각의 암 부분이 서로 연결되는, 연마물품.
  32. 제31항에 있어서, 복수의 암 부분 중 각각의 암 부분은 제1 및 제2 단부를 가지며, 각각의 암 부분은 적어도 제1 단부에서 바로 인접한 암 부분에 연결되는, 연마물품.
  33. 제26항, 제27항, 제28항, 제30항 및 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 연마 세그먼트의 암 부분들은 하나 이상의 턴(turn)을 가진 경로를 확정하는, 연마물품.
  34. 제33항에 있어서, 연마 세그먼트의 암 부분들은 공식 T = n-1(식 중에서, n은 전체 연마 세그먼트의 암 부분들의 개수임)로 정의되는 최대 턴 수(T)를 가진 경로를 확정하는, 연마물품.
  35. 제26항, 제27항, 제28항, 제30항, 제31항 및 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 지립이 무기 재료를 포함하는, 연마물품.
  36. 제35항에 있어서, 지립은 산화물, 탄화물, 질화물, 붕화물, 및 이들의 조합물로 이루어진 군에서 선택된 재료를 포함하는, 연마물품.
  37. 제36항에 있어서, 지립이 알루미나를 포함하는, 연마물품.
  38. 제37항에 있어서, 지립이 알루미나로 필수적으로 구성되는, 연마물품.
  39. 제26항, 제27항, 제28항, 제30항, 제31항, 제33항 및 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 지립이 초연마 재료를 포함하는, 연마물품.
  40. 제39항에 있어서, 지립이 다이아몬드를 포함하는, 연마물품.
  41. 제40항에 있어서, 지립이 다이아몬드로 필수적으로 구성되는, 연마물품.
  42. 제26항, 제27항, 제28항, 제30항, 제31항, 제33항, 제35항 및 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 지립이 코팅을 포함하는, 연마물품.
  43. 제42항에 있어서, 코팅은 지립의 외부 표면 위에 덮이는 층인, 연마물품.
  44. 제42항에 있어서, 코팅은 금속, 산화물, 붕화물, 질화물, 탄화물, 및 이들의 조합물로 이루어진 재료들의 군에서 선택된 무기 재료를 포함하는, 연마물품.
  45. 제26항, 제27항, 제28항, 제30항, 제31항, 제33항, 제35항, 제39항 및 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 본드 재료는 유기 재료, 무기 재료, 및 이들의 조합물로 이루어진 재료들의 군에서 선택된 재료를 포함하는, 연마물품.
  46. 제45항에 있어서, 본드 재료가 금속을 포함하는, 연마물품.
  47. 제46항에 있어서, 본드 재료가 구리-함유 금속합금을 포함하는, 연마물품.
  48. 제45항에 있어서, 본드 재료가 유리질 재료를 포함하는, 연마물품.
  49. 제48항에 있어서, 본드 재료가 결정상을 포함하는, 연마물품.
  50. 제45항에 있어서, 본드 재료가 수지를 포함하는, 연마물품.
  51. 제50항에 있어서, 본드 재료는 수지와 금속이 함유된 복합재를 포함하는, 연마물품.
  52. 복수의 암 부분이 구비된 연마체를 가진 연마 세그먼트를 포함하는 연삭휠용 연마물품이며,
    이때 연마체는 본드 기지재(matrix of bond material) 내에 함유되는 지립을 포함하고, 연마 세그먼트는 암 부분 사이의 개방 영역으로서 정의되는 캐비티들을 더 포함하며;
    연마 세그먼트는 연마체 부피(VAB)와, 복수의 캐비티로 인한 캐비티 부피(VC)를 가지되, 연마 세그먼트 중 [VC/(VAB + VC)]로 정의되는 캐비티 부피 비율은 약 20% 이상인, 연삭휠용 연마물품.
  53. 제52항에 있어서, 캐비티 부피 퍼센트가 약 25% 이상인, 연마물품.
  54. 제53항에 있어서, 캐비티 부피 퍼센트가 약 35% 이상인, 연마물품.
  55. 제54항에 있어서, 캐비티 부피 퍼센트가 약 45% 이상인, 연마물품.
  56. 제55항에 있어서, 캐비티 부피 퍼센트가 약 65% 이상인, 연마물품.
  57. 제52항 또는 제53항에 있어서, 캐비티 부피 퍼센트가 약 20% 내지 약 95% 범위에 속하는, 연마물품.
  58. 제57항에 있어서, 캐비티 부피 퍼센트가 약 30% 내지 약 85% 범위에 속하는, 연마물품.
  59. 본드 기지재 내에 함유되는 지립을 구비한 연마체를 포함하는 연삭휠용 연마용품이며, 이때 연마체는 복수의 직선형 부분이 복수 번 턴되며 연결된 굴곡형(twisted) 경로를 확정하는 복수의 암 부분을 가지는 것인 연마물품.
  60. 제59항에 있어서, 굴곡형 경로는 연마체를 이등분하는 널축에 대해 대칭인, 연마물품.
  61. 제59항 또는 제60항에 있어서, 굴곡형 경로는 연마체를 이등분하는 횡축에 대해 대칭인, 연마물품.
  62. 제59항, 제60항 및 제61항 중 어느 한 항에 있어서, 굴곡형 경로가 지그재그 패턴을 확정하는, 연마물품.
  63. 제59항, 제60항, 제61항 및 제62항 중 어느 한 항에 있어서, 턴을 하며 연결된 바로 인접한 직선 세그먼트에 대해 연결각으로 각각의 직선 부분이 경사진, 연마물품.
  64. 제63항에 있어서, 연결각이 약 15o 이상인, 연마물품.
  65. 제64항에 있어서, 연결각이 약 45o 이상인, 연마물품.
  66. 제65항에 있어서, 연결각이 약 80o 이상인, 연마물품.
  67. 제63항에 있어서, 연결각이 약 15o 내지 약 170o 범위에 속하는, 연마물품.
  68. 제67항에 있어서, 연결각이 약 45o 내지 약 150o 범위에 속하는, 연마물품.
  69. 제59항, 제60항, 제61항, 제62항 및 제63항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 암 부분 중 각각의 암 부분은 제1 및 제2 단부를 포함하며, 각각의 암 부분은 제1 및 제2 단부 중 하나에서 바로 인접한 암 부분에 연결되는, 연마물품.
  70. 기저부에 고정된 제1 연마 세그먼트를 포함하는 연마물품이며,
    상기 제1 연마 세그먼트는 본드 재료 내에 함유되는 지립을 가진 연마체와, 연마체의 길이 방향으로 연장되어 연마체의 폭을 이등분하는 널축을 포함하고, 연마체는 제1 위치에서 널축과 교차하는 제1 리딩 에지와, 제2 위치에서 널축과 교차하는 제2 리딩 에지를 가지며, 상기 제1 위치 및 제2 위치는 서로 이격되며 캐비티에 의해 분리되는, 연마물품.
  71. 제70항에 있어서, 캐비티가 충전재를 포함하는, 연마물품.
  72. 제71항에 있어서, 캐비티가 충전재로 일부 채워지는, 연마물품.
  73. 제71항에 있어서, 충전재는 무기 재료, 유기 재료, 및 이들의 조합물로 이루어진 재료들의 군에서 선택된 재료를 포함하는, 연마물품.
  74. 제73항에 있어서, 충전재는 유기 재료를 포함하는, 연마물품.
  75. 제74항에 있어서, 충전재는 엘라스토머를 포함하는, 연마물품
  76. 제72항에 있어서, 충전재는 연마체의 상부 표면으로부터 리세스된 상부 표면을 포함하는, 연마물품.
  77. 제70항 또는 제71항에 있어서, 기저부에 고정되며, 제1 연마 세그먼트로부터 이격된 제2 연마 세그먼트를 더 포함하는, 연마물품.
  78. 제70항, 제71항 및 제77항 중 어느 한 항에 있어서, 연마체는 제3 위치에서 널축을 가로지르는 제1 트레일링 에지를 더 포함하며, 이때 제3 위치는 제1 및 제2 위치 사이에 배치되는, 연마물품.
  79. 제78항에 있어서, 캐비티는 제2 리딩 에지와 제1 트레일링 에지에 연결된 표면들에 의해 확정되는, 연마물품.
  80. 제70항, 제71항, 제77항 및 제78항 중 어느 한 항에 있어서, 캐비티가 널축을 가로지르는, 연마물품.
  81. 표면을 가진 기저부; 및
    기저부의 표면에 고정되는 제1 연마 세그먼트를 포함하는 연마물품이며,
    상기 연마 세그먼트는 본드 재료 내에 함유되는 지립을 포함하고, 상기 연마 세그먼트는 복수의 직선 부분이 복수 번 턴되며 연결된 굴곡형 경로를 확정하는 복수의 암 부분을 가진, 연마물품.
  82. 제81항에 있어서, 기저부의 표면에 고정되며, 제1 연마 세그먼트로부터 이격된 제2 연마 세그먼트를 더 포함하는, 연마물품.
  83. 제82항에 있어서, 제1 연마 세그먼트와 제2 연마 세그먼트가 기저부의 표면 상에서 서로 외주방향으로 이격된, 연마물품.
  84. 제81항 또는 제82항에 있어서, 기저부는 무기 재료를 포함하는, 연마물품.
  85. 제84항에 있어서, 기저부는 금속, 금속합금, 및 이들의 조합물로 이루어진 재료들의 군에서 선택된 재료를 포함하는, 연마물품.
  86. 제81항, 제82항 및 제84항 중 어느 한 항에 있어서, 기저부는 원통형, 컵형, 원뿔형, 및 이들의 조합으로 이루어진 형상들의 군에서 선택된 형상을 갖는, 연마물품.
  87. 제81항, 제82항, 제84항 및 제86항 중 어느 한 항에 있어서, 기저부가 연삭휠인, 연마물품.
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