KR20120127370A - Mirror-like finishing cutting tip, method for producing the same and mirror-like finishing grinding apparatus comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연마 공구에 대한 것으로 보다 구체적으로는 가시적인 결함 또는 결점이 없는 경면인 표면을 가공할 수 있는 경면가공용 절삭팁, 상기 절삭팁 제조방법, 및 상기 절삭팁을 포함하는 경면가공용 연마공구에 관한 것이다.
The present invention relates to an abrasive tool, and more particularly to a mirror cutting tool that can process a surface that is a mirror surface without visible defects or defects, the method for manufacturing the cutting tip, and the mirror polishing tool including the cutting tip. It is about.
스크래치 및(또는)극미한 구멍 등의 가시적인 결함 또는 결점이 없는 경면인 표면을 필요로 하는 제품의 경우에도 제조 공정 동안, 몰드 선, 거친 표면, 작은 점 같은 결함이 제품의 외면에 나타날 수 있다. 이러한 유형의 결점은 작을지라도 제품의 광학 투명도 및 그의 목적하는 표면 편평도에 결정적으로 영향을 미칠 수 있으며, 이러한 결점을 제거하는 공지된 방법이 널리 사용되어 왔다. 이러한 방법들은 전형적으로 러프 그라인딩 (rough grinding), 파인 그라인딩 (fine grinding), 랩핑 (lapping), 및 폴리싱 (polishing)으로서 분류할 수 있는 연마 마감 방법을 포함한다. Even for products requiring visible defects or defect-free surfaces such as scratches and / or microscopic holes, defects such as mold lines, rough surfaces and small spots may appear on the outer surface of the product during the manufacturing process. . Although this type of defect may be small, it can critically affect the optical clarity of the product and its desired surface flatness, and known methods of eliminating this defect have been widely used. Such methods typically include abrasive finishing methods that can be classified as rough grinding, fine grinding, lapping, and polishing.
그라인딩 방법은 굴곡된 윤곽을 더 연마하거나 표면의 편평도를 향상시키거나 주물 결함을 제거하는데 사용할 수 있다. 이는 연마 도구를 사용하여 제품 표면에서 러프 그라인딩(rough grinding) 방법에 의해 달성된다. 그라인딩 도구는 전형적으로 다이아몬드, 탄화텅스텐, 입방체 질화붕소, 또는 이들의 조합물과 같은 초연마(superabrasive) 입자를 함유한다. 그라인딩 방법은 대량으로 재빨리 제거하는데 사용되며 연마 도구 및 재료로 인한 미세한 스크래치 패턴이 남는다. 러프 그라인딩 방법으로 인해 남은 스크래치 및 다른 표면 결점들은 "파이닝" 및 "폴리싱"이라 알려진 후속 프로세싱 단계 동안 제거한다. 러프 그라인딩 방법과 관련된 문제점 중 하나는 제품 표면 내에 조대한 스크래치 및 조가비 모양의 파면을 만들 뿐만 아니라 표면 밑에도 균열을 야기한다는 것이다. 이러한 표면 및 표면 안의 결점은 표면 아래로 상당한 거리가 연장될 수 있다. 이들 잔여 결점으로 인하여 그라인딩 후 얻어진 제품 표면은 통상 직접 폴리싱 단계에 충분할 정도로 평활하지 못할 수도 있다.Grinding methods can be used to further polish curved contours, improve surface flatness or eliminate casting defects. This is accomplished by a rough grinding method on the product surface using an abrasive tool. Grinding tools typically contain superabrasive particles such as diamond, tungsten carbide, cube boron nitride, or combinations thereof. Grinding methods are used to quickly remove in large quantities and leave fine scratch patterns due to abrasive tools and materials. The remaining scratches and other surface defects due to the rough grinding method are removed during subsequent processing steps known as "fining" and "polishing". One of the problems associated with the rough grinding method is that it creates coarse scratches and clamshell-shaped wavefronts in the product surface as well as causing cracks under the surface. These surfaces and defects within them can extend a significant distance below the surface. Due to these residual drawbacks, the product surface obtained after grinding may not normally be smooth enough for the direct polishing step.
상술된 러프 그라인딩 방법에 대한 대안으로서, 소위 "연성 (ductile) 그라인딩"이 개발되었고, 유리 및 다른 물질 (예, 세라믹)의 그라인딩에 대한 약간의 전망을 보여주었다. 연성 그라인딩 프로세스는 표면에 가해지는 그라인딩 힘의 양을 조심스럽게 통제하도록 노력하여 러프 그라인딩 단계에서 보통 나타나는 파면이나 균열 없이 그라인딩 단계를 수행하도록 하는 것이다. As an alternative to the rough grinding method described above, so-called "ductile grinding" has been developed and has shown some prospects for grinding of glass and other materials (eg ceramics). The soft grinding process seeks to carefully control the amount of grinding force exerted on the surface so that the grinding step is carried out without the wavefront or cracks that normally appear in the rough grinding step.
즉 이러한 연성 그라인딩 방법에서는 연마하는 동안 그라인딩 휠이 표면에 가해지는 힘의 양을 조심스럽게 조절하면서 휠에 포함된 절삭팁의 연마 입자에 의해 표면을 연마하게 되는 것이다. That is, in the soft grinding method, the surface is polished by the abrasive particles of the cutting tip included in the wheel while carefully adjusting the amount of force applied to the surface by the grinding wheel.
한편, 파면 없이 수용 가능한 힘의 양은 사용된 제품의 유형, 연마 입자의 개별 입자의 형태, 및 그라인딩 환경에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 그라인딩 휠에 의해 가해지는 힘의 적당한 통제는 그라인딩 휠을 제품 표면에 대해 조심스럽게 위치시키고 그라인딩 휠에 의해 표면에 가해지는 힘을 제한함으로써 유지될 수 있다.On the other hand, the amount of force acceptable without wavefront is known to be influenced by the type of product used, the shape of the individual particles of abrasive particles, and the grinding environment. Proper control of the force exerted by the grinding wheel can be maintained by carefully positioning the grinding wheel relative to the product surface and limiting the force exerted on the surface by the grinding wheel.
이와 같이 연성 그라인딩은 러프 그라인딩 방법의 특징인 손상, 특히 제품 표면의 아래로 연장되는 스크래치 또는 균열 중 대부분을 방지하는 경향이 있기 때문에 바람직할 수 있다. 보다 구체적으로 극미세 연마입자로 구성된 절삭팁을 갖는 종래의 연성 그라인딩 휠이 갖는 문제점을 도 1 내지 도 3을 참조하여 살펴본다. Such soft grinding may be desirable because it tends to prevent damage that is characteristic of the rough grinding method, in particular most of the scratches or cracks that extend below the product surface. More specifically, the problems of the conventional soft grinding wheel having a cutting tip composed of ultra fine abrasive particles will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
먼저, 연성 그라인딩의 한 작동 방식으로, 고속 연성 그라인딩 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 극미세 연마 입자로 구성된 절삭팁이 다수개 형성된 그라인딩 휠을 고속의 기계에 장치하여 구동되는 연마방법에 의해 달성될 수 있다. First, as one operation method of soft grinding, the high speed soft grinding method is a polishing method driven by installing a grinding wheel formed with a plurality of cutting tips composed of ultra fine abrasive particles on a high speed machine as shown in FIGS. 1 and 2. Can be achieved by
그런데, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 종래의 그라인딩 휠에 형성된 절삭팁은 극미세 연마입자, 예를 들어 다이아몬드 입자가 절삭팁 내에 분포되는 구성을 가지고 있으며, 외부에 노출된 다이아몬드 입자가 피삭재와 접촉하며 연삭작용을 하게 되는 것을 알 수 있다. However, as shown in FIGS. 2 and 3, the cutting tip formed in the conventional grinding wheel has a configuration in which ultrafine abrasive particles, for example, diamond particles are distributed in the cutting tip, and diamond particles exposed to the outside are processed. It can be seen that it is in contact with the grinding operation.
따라서 연삭 작용에서 다이아몬드 입자의 edge는 마모되어 접촉 면적이 점점 늘어나게 되어 연삭 부하가 높아지게 되어 연삭력이 떨어진다. 즉, 피삭재와 접촉하는 꼭지점이 마모되면서 면으로 접촉하게 되면, 점점 마모가 진행될수록 접촉면적은 넓어지게 되어 더 이상 연삭을 할 수 없는 상태가 되기 때문이다. Therefore, in the grinding operation, the edges of the diamond particles wear out and the contact area gradually increases, resulting in a high grinding load and a poor grinding force. That is, if the vertices in contact with the workpiece contact with the surface while the wear is worn, the contact area becomes wider as the wear is gradually progressed and the grinding is no longer possible.
그 결과 절삭팁내에서 역할을 다한 다이아몬드가 접착층에서 쉽게 탈락하여 새로운 다이아몬드가 표면에 노출될 수 있도록 하는 것이 중요해져, 높은 연삭력을 요구하는 분야에서는 다이아몬드 탈락이 쉬워야 하기 때문에, 비교적 약한 지립력을 가진 레진이나 비추리파이드 본드가 접착층으로 쓰이지만 연마입자인 다이아몬드의 돌출높이가 낮아 수명뿐만 아니라 연삭에 의해 발생한 데브리(debris : 부스러기)가 배출되기 어려웠다. As a result, it is important for diamonds that have played a role in the cutting tip to be easily released from the adhesive layer so that new diamonds can be exposed to the surface, and diamond dropping should be easy in an area requiring high grinding force. Resin or abutrifiide bond is used as an adhesive layer, but the protruding height of the diamond, which is abrasive grain, is low, making it difficult to discharge debris generated by grinding as well as life.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 도시하지는 않지만 그라인딩 휠 공구를 다이아몬드가 표면에만 존재하는 단층형태의 절삭팁을 구성하게 되었으나, 이와 같은 단층형태의 절삭팁에서는 표면의 다이아몬드 입자가 꼭지점만 겨우 사용되기 때문에 수명이 매우 낮을 뿐만 아니라, 정밀한 조도를 요구하는 분야에서는 사용하기 위해 이와 같은 단층형태의 절삭팁 형성시 1um 이하의 다이아몬드 입자를 사용하게 되면 다이아몬드 입자가 균일하게 분산되지 않고 응집되게 되므로 극미세 연마입자를 사용한 연성 그라인딩 휠을 구현할 수 없는 문제점이 있었다. To solve this problem, although not shown, the grinding wheel tool has a single-layer cutting tip in which diamond exists only on the surface. However, in this single-layer cutting tip, the diamond particles on the surface are used only at the vertices. In addition to this very low, when using a single-layered cutting tip to form a single-layer cutting tip for use in the field that requires precise roughness, the diamond particles are not uniformly dispersed and aggregated so that the ultrafine abrasive particles There was a problem that can not implement the soft grinding wheel used.
또한 다이아몬드 입자를 포함하여 통상의 연마입자는 각진 형태이기 때문에 피삭재와 점으로 접촉할 수도 있으며, 면으로 접촉할 수도 있는 등 입자의 불균일한 분포로 인해 성능이 균일하게 유지되지 못하는 문제점도 존재하게 된다.
In addition, since the abrasive particles, including diamond particles, are in an angular form, they may be in contact with the workpiece by point, and may also be in contact with the surface. .
본 발명자들은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위해 연구 노력한 결과 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have completed the present invention as a result of research efforts to solve the above disadvantages and problems of the prior art.
따라서, 본 발명의 목적은 연마입자에 준하는 크기를 갖도록 그 표면 또는 전체가 다이아몬드층으로 이루어지고 그 상부면 면적이 1um2 이하인 복수개의 절삭부를 단층으로 돌출시켜 형성함으로써 피삭재와 접촉하는 절삭면의 넓이가 다이아몬드층이 마모될 때까지 상당부분 균일하게 유지되어, 균일한 연마 성능을 가질 뿐만 아니라 다이아몬드층 두께만큼 사용될 때까지 연삭력을 유지할 수 있어 수명이 연장되는 구조의 경면가공용 절삭팁을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to make the surface of the cutting surface in contact with the workpiece by forming a plurality of cutting portions having the surface or the whole of the diamond layer and having an upper surface area of 1 um 2 or less in a single layer so as to have a size comparable to the abrasive grains. It is to provide a cutting tip for mirror-finished machining with a structure that is substantially uniform until the diamond layer wears out, which not only has a uniform polishing performance but also maintains the grinding force until the diamond layer thickness is used, thereby extending the life. .
본 발명의 다른 목적은 연성그라인딩(ductile grinding)을 통해 경면가공이 가능하도록 절삭부의 상부면 면적이 1um2 이하이면서도, 돌출높이가 제어 되어 불필요한 다이아몬드가 없으며, 응용분야에 맞도록 절삭부의 위치, 형상 및 개수를 결정할 수 있는 경면가공용 절삭팁 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is that the upper surface area of the cutting portion is less than 1um 2 so that mirror processing through ductile grinding, the protrusion height is controlled, there is no unnecessary diamond, the position, shape of the cutting portion to fit the application And it provides a method for manufacturing a cutting tip for mirror processing that can determine the number.
본 발명의 또 다른 목적은 1회의 연마공정을 수행하는 것으로 가시광선 wavelength 이하의 표면조도일 경우 가시적인 결함 또는 결점이 없는 경면인 표면을 가공할 수 있는 경면가공용 연마공구를 제공하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide a polishing tool for mirror processing that can process a surface having no visible defects or defects when surface roughness of visible light wavelength is performed by performing one polishing process.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 평탄한 표면을 갖는 기판; 및 상기 기판 표면에 돌출되어 형성된 복수개의 절삭부를 포함하는데, 상기 복수개의 절삭부는 서로 이격되어 형성되고, 각 절삭부의 상부면 면적은 1um2 이하인 것을 특징으로 하는 경면가공용 절삭팁을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is a substrate having a flat surface; And a plurality of cutting parts protruding from the surface of the substrate, wherein the plurality of cutting parts are formed to be spaced apart from each other, and an upper surface area of each cutting part is 1 um 2 or less.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 복수개의 절삭부는 각 상부면의 높이 편차가 상기 절삭부 높이의 10%이하이다. In a preferred embodiment, the plurality of cutting portions have a height deviation of each upper surface of 10% or less of the cutting portion height.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 기판 표면 및 복수개의 절삭부 표면은 다이아몬드층으로 이루어진다.In a preferred embodiment, the substrate surface and the plurality of cut surfaces are made of diamond layers.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 절삭부는 원기둥, 다각기둥, 원뿔대, 다각뿔대 중 어느 하나의 형상이다. In a preferred embodiment, the cutting portion is in the shape of any one of a cylinder, a polygonal pillar, a truncated cone, a polygonal truncated cone.
본 발명은 또한 상술된 중 어느 한 항의 경면가공용 절삭팁을 제조하는 방법으로서, 표면이 평탄한 기판을 준비하는 단계; 상기 기판을 양각하여 그 상부면 면적이 1um2 미만인 복수개의 돌출부를 형성하는 돌출부 형성단계; 및 상기 복수개의 돌출부가 형성된 기판의 표면에 다이아몬드를 코팅하는 다이아몬드층 형성단계;를 포함하는 경면가공용 절삭팁 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method of manufacturing a cutting tip for mirror processing any one of the above, comprising the steps of: preparing a substrate having a flat surface; A protrusion forming step of embossing the substrate to form a plurality of protrusions having an upper surface area of less than 1 μm 2 ; And a diamond layer forming step of coating diamond on the surface of the substrate on which the plurality of protrusions are formed.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 돌출부 형성단계는 형성하고자 하는 돌출부의 패턴에 따라 상기 기판 표면에 복수개의 돌출부를 형성하기 위한 포토리소그래피(photolithography), 다이렉트 라이팅(direct writing), 간섭법(interferometry)을 포함한 광학적 패터닝(patterning)방법, 또는 레이저 가공을 포함한 미세기계가공방법 중 하나 이상을 수행하여 이루어진다.In a preferred embodiment, the forming of the protrusions includes photolithography, direct writing, and interferometry for forming a plurality of protrusions on the surface of the substrate according to a pattern of protrusions to be formed. By at least one of an optical patterning method or a micromachining method including laser processing.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 기판에 양각되어 형성된 돌출부와 그 표면에 코팅된 다이아몬드층으로 이루어진 절삭부의 높이 편차는 상기 절삭부 길이의 10%이하이다.In a preferred embodiment, the height deviation of the cutting portion consisting of a protrusion formed embossed on the substrate and a diamond layer coated on the surface thereof is less than 10% of the length of the cutting portion.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 기판에 형성된 복수개의 돌출부는 다각기둥, 원기둥, 다각뿔대, 원뿔대 중 어느 하나의 형태이다.In a preferred embodiment, the plurality of protrusions formed on the substrate is in the form of any one of a polygonal column, a cylinder, a polygonal pyramid, a truncated cone.
본 발명은 또한 상술된 어느 한 항의 경면가공용 절삭팁을 제조하는 방법으로서, 표면이 평탄한 기판을 준비하는 단계; 및 상기 기판 상에 형성하고자 하는 절삭부 패턴에 따라 다이아몬드를 증착하여, 상부면 면적이 1um2 이하인 복수개의 절삭부를 갖는 다이아몬드 증착 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경면가공용 절삭팁 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a mirror tip cutting tip of any one of the above, comprising the steps of: preparing a substrate having a flat surface; And depositing diamond according to a cutting part pattern to be formed on the substrate, thereby forming a diamond deposition pattern having a plurality of cutting parts having an upper surface area of 1 um 2 or less. To provide.
본 발명은 또한 상술된 중 어느 한 항의 경면가공용 절삭팁을 제조하는 방법으로서, 표면이 평탄한 기판을 준비하는 단계; 상기 기판의 표면에 다이아몬드 증착막을 균일한 두께로 형성하는 다이아몬드 증착막 형성단계; 및 상기 다이아몬드 증착막을 형성하고자 하는 절삭부 패턴에 따라 가공하여 상부면 면적이 1um2 이하인 복수개의 돌출부를 형성하는 다이아몬드 증착막 가공단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경면가공용 절삭팁 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method of manufacturing a cutting tip for mirror processing any one of the above, comprising the steps of: preparing a substrate having a flat surface; Forming a diamond deposition film on the surface of the substrate with a uniform thickness; And a diamond deposition film processing step of forming a plurality of protrusions having an upper surface area of 1 um 2 or less by processing according to the cutting part pattern to form the diamond deposition film.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 증착막 형성단계에서 형성되는 증착막의 두께는 상기 절삭팁에 형성되는 절삭부의 높이를 초과한다.In a preferred embodiment, the thickness of the deposition film formed in the deposition film forming step exceeds the height of the cutting portion formed on the cutting tip.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 다이아몬드 증착막 가공단계는 포토리소그래피(photolithography), 다이렉트 라이팅(direct writing), 간섭법(interferometry)을 포함한 광학적 패터닝(patterning)방법, 또는 레이저 가공을 포함한 미세기계가공방법 중 하나 이상을 수행하여 상기 증착된 다이아몬드 막의 일부분을 제거하는 단계를 포함한다.In a preferred embodiment, the diamond deposited film processing step is one of photolithography, direct writing, optical patterning method including interferometry, or micromachining method including laser processing. Performing the above includes the step of removing a portion of the deposited diamond film.
본 발명은 또한 상술된 어느 한 항의 경면가공용 절삭팁을 포함하는 것을 특징으로 하는 경면가공용 연마공구를 제공한다.The present invention also provides a polishing tool for mirror processing, characterized in that it comprises a cutting tip for mirror processing of any one of the above-mentioned.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 절삭팁에 형성된 절삭부는 피삭재에 50nm이하의 박힘 깊이 편차를 갖는다. In a preferred embodiment, the cutting portion formed on the cutting tip has a depth difference of 50 nm or less in the workpiece.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 경면가공 연마공구에 의해 1회 연마된 피삭재의 표면은 가시광선 파장 이하의 표면조도일 경우 경면을 갖는다.
In a preferred embodiment, the surface of the workpiece polished once by the mirror processing abrasive tool has a mirror surface when the surface roughness is below the visible wavelength.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 갖는다.The present invention has the following excellent effects.
먼저, 본 발명의 경면가공용 절삭팁에 의하면 연마입자에 준하는 크기를 갖도록 그 표면 또는 전체가 다이아몬드층으로 이루어지고 그 상부면 면적이 1um2 이하인 복수개의 절삭부를 단층으로 돌출시켜 형성함으로써 피삭재와 접촉하는 절삭면의 넓이가 다이아몬드층이 마모될 때까지 상당부분 균일하게 유지되어, 균일한 연마 성능을 가질 뿐만 아니라 다이아몬드층 두께만큼 사용될 때까지 연삭력을 유지할 수 있어 수명이 연장된다. First, according to the cutting tool for mirror processing according to the present invention, the surface or the whole is made of diamond layers so as to have a size equivalent to that of the abrasive grain, and the upper surface area is formed by protruding a plurality of cutting portions having a surface area of 1 um 2 or less to contact the workpiece. The area of the cutting surface remains substantially uniform until the diamond layer wears out, which not only has a uniform polishing performance but also maintains the grinding force until it is used as thick as the diamond layer, thereby extending the life.
또한, 본 발명의 경면가공용 절삭팁 제조방법에 의하면 연성그라인딩(ductile grinding)을 통해 경면가공이 가능하도록 절삭부의 상부면 면적이 1um2 이하이면서도, 돌출높이가 제어 되어 불필요한 다이아몬드가 없으며, 응용분야에 맞도록 절삭부의 위치, 형상 및 개수를 결정할 수 있다.In addition, according to the method for manufacturing a cutting tip for mirror processing according to the present invention, the upper surface area of the cutting portion is less than 1um 2 so as to allow mirror processing through ductile grinding, but the protrusion height is controlled so that there is no unnecessary diamond, The position, shape and number of cuts can be determined to fit.
또한, 본 발명의 경면가공용 연마공구에 의하면 1회의 연마공정을 수행하는 것으로 가시광선 wavelength 이하의 표면조도일 경우 가시적인 결함 또는 결점이 없는 경면인 표면을 가공할 수 있다.
In addition, according to the polishing tool for mirror processing according to the present invention, the surface roughness without visible defects or defects can be processed when the surface roughness is less than the visible wavelength by performing one polishing process.
도 1은 종래에 알려진 고속 연성 그라인딩 방법의 모식도,
도 2는 도 1에서 사용되는 그라인딩 휠의 일부 단면도, 그라인딩 휠에 포함된 절삭팁의 사시도 및 단면도,
도 3은 도 2에 도시된 절삭팁에서 연마입자의 마모 상태를 보여주는 모식도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 경면가공용 절삭팁의 사시도 및 단면도,
도 5는 도 4에 도시된 경면가공용 절삭팁의 마모로 인한 작업면적 변화를 보여주는 모식도,
도 6은 본 발명의 경면가공용 절삭팁 제조방법의 일 실시예에 따라 도 4에 도시된 경면가공용 절삭팁을 제조하는 공정을 나타낸 개략도,
도 7은 본 발명의 경면가공용 연마공구의 일예로서 도 4에 도시된 경면가공용 절삭팁이 포함된 그라인딩 휠의 실제 제품사진.1 is a schematic diagram of a conventional high speed soft grinding method,
2 is a partial cross-sectional view of the grinding wheel used in FIG. 1, a perspective view and a cross-sectional view of a cutting tip included in the grinding wheel,
Figure 3 is a schematic diagram showing the wear state of the abrasive particles in the cutting tip shown in Figure 2,
4 is a perspective view and a cross-sectional view of a cutting tip for mirror processing according to an embodiment of the present invention,
5 is a schematic diagram showing a change in working area due to wear of the cutting tip for mirror processing shown in Figure 4,
6 is a schematic view showing a process for manufacturing the mirror cutting cutting tip shown in Figure 4, according to an embodiment of the method for manufacturing a mirror cutting cutting tip of the present invention,
7 is an actual product photograph of a grinding wheel including a cutting tip for mirror processing shown in Figure 4 as an example of the mirror polishing tool of the present invention.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.Although the terms used in the present invention have been selected as general terms that are widely used at present, there are some terms selected arbitrarily by the applicant in a specific case. In this case, the meaning described or used in the detailed description part of the invention The meaning must be grasped.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the preferred embodiment shown in the accompanying drawings will be described in detail the technical configuration of the present invention.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Like reference numerals used to describe the present invention throughout the specification denote like elements.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 경면가공용 절삭팁의 사시도 및 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 경면가공용 절삭팁의 마모로 인한 작업면적 변화를 보여주는 모식도이며, 도 6은 본 발명의 경면가공용 절삭팁 제조방법의 일 실시예에 따라 도 4에 도시된 경면가공용 절삭팁을 제조하는 공정을 나타낸 개략도이며, 도 7은 본 발명의 경면가공용 연마공구의 일예로서 도 4에 도시된 경면가공용 절삭팁이 포함된 그라인딩 휠의 실제 제품사진이다.Figure 4 is a perspective view and a cross-sectional view of a cutting tip for mirror processing according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a schematic diagram showing the change in working area due to wear of the cutting tip for mirror processing shown in Figure 4, Figure 6 is the present invention According to an embodiment of the method for manufacturing a cutting tip for mirror processing of the schematic diagram showing a process for manufacturing the cutting tip for mirror processing shown in Figure 4, Figure 7 is a mirror surface shown in Figure 4 as an example of the polishing tool of the present invention Actual product picture of grinding wheel with cutting tip for machining.
먼저, 본 발명의 제1 기술적 특징은 연마입자에 준하는 크기를 갖도록 그 표면 또는 전체가 다이아몬드층으로 이루어지고 그 상부면 면적이 1um2 이하인 복수개의 절삭부가 단층으로 돌출되어 형성된 경면가공용 절삭팁에 있다. First, the first technical feature of the present invention lies in a mirror-cutting cutting tip formed by protruding a single layer of a plurality of cutting portions whose surface or whole is made of diamond layers and has an upper surface area of 1 um 2 or less so as to have a size comparable to abrasive grains. .
그 결과, 종래의 연마입자를 포함하는 절삭팁에서는 예를 들어 다이아몬드 입자가 응집되어 균일하게 분포하지 못할 뿐만 아니라 피삭재와 접촉하는 꼭지점이 마모되면서 면으로 접촉하게 되므로, 점점 마모가 진행될수록 피삭재와의 접촉면적이 넓어지게 되어 더 이상 연삭을 할 수 없는 상태가 되며, 충분한 높이를 유지하지 못하는 문제점이 있지만 본 발명의 경면가공용 절삭팁은 사용목적에 맞게 의도록 적으로 절삭부의 분포를 제어할 수 있을 뿐만 아니라 피삭재와 접촉하는 절삭면의 넓이가 다이아몬드층이 마모될 때까지 상당부분 균일하게 유지되어, 균일한 연마 성능을 갖고, 다이아몬드층의 두께만큼 사용될 때까지 연삭력을 유지할 수 있어 수명 또한 연장되며, 충분한 높이를 유지할 수 있게 된다. As a result, for example, in a cutting tip including abrasive particles, the diamond particles are aggregated and not uniformly distributed, and the vertices contacting the workpiece are worn out, and the surfaces thereof come into contact with each other. The contact area becomes wider and the grinding state is no longer possible, and there is a problem in that it does not maintain a sufficient height, but the cutting tip for mirror processing of the present invention can control the distribution of the cutting portion to suit the purpose of use. In addition, the area of the cutting surface in contact with the workpiece is maintained substantially evenly until the diamond layer wears out, so that it has a uniform polishing performance and maintains the grinding force until it is used as thick as the diamond layer, thereby extending the service life. It is possible to maintain a sufficient height.
따라서, 본 발명의 경면가공 연마공구용 절삭팁(100)은 도 4에 도시된 바와 같이 평탄한 표면을 갖는 기판(110)고, 기판(110) 표면에 돌출되어 형성된 복수개의 절삭부(120)를 포함하는데, 복수개의 절삭부(120)가 각 절삭부의 상부면 면적은 1um2 이하이고, 서로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the cutting
여기서, 복수개의 절삭부(120)는 각 상부면의 높이 편차가 상기 절삭부 높이의 10%이하인 것이 바람직한데, 보다 바람직하게는 실질적으로 동일한 것이다. 경우에 따라서는 사용목적에 따라 복수개의 절삭부(120)를 서로 높이가 다른 2개 이상의 절삭부 그룹으로 형성할 수도 있다.Here, it is preferable that the height variation of each upper surface of the plurality of cutting
절삭부(120)의 돌출높이는 제한되지 않으므로 절삭부(120)의 상부면 면적이 1um2 이하인 점을 고려하여 물리적 균형을 이루도록 연마 목적에 따라 조절 가능하다. The top surface area of the cutting
절삭부(120)의 형태는 원기둥, 다각기둥, 원뿔대, 다각뿔대 중 어느 하나의 형상으로 이루어지는 것이 바람직한데, 도 5에 도시된 바와 같이 마모되어도 피삭재와의 접촉면의 차이가 실질적으로 없는 기둥형상이 보다 바람직하다.The shape of the cutting
절삭팁(100)을 구성하는 기판(110) 표면 및 절삭부(120) 표면은 다이아몬드층(121)으로 이루어지는데, 다이아몬드층의 두께에 따라 절삭팁(100)의 제품수명이 결정될 수 있다. 이 때 도시된 바와 같이 절삭부(120)는 기판과 동일 재질로 이루어진 돌출부(122)와 돌출부 표면을 감싸서 코팅된 다이아몬드층(121)으로 구성될 수도 있지만, 절삭부(120)가 모두 다이아몬드층으로 이루어질 수도 있다.
The surface of the
다음으로, 본 발명의 제2 기술적 특징은 연성 그라인딩(ductile grinding)을 통해 경면 가공이 가능하도록 절삭부의 상부면 면적이 1um2 이하이면서도, 돌출높이가 제어 되어 불필요한 다이아몬드가 없으며, 응용분야에 맞도록 절삭부의 위치, 형상 및 개수를 제어할 수 있는 경면가공용 절삭팁을 제조할 수 있는 경면가공용 절삭팁 제조방법에 있다.Next, the second technical feature of the present invention is that the upper surface area of the cutting portion is less than 1um 2 so as to allow mirror processing through ductile grinding, but the protrusion height is controlled so that there is no unnecessary diamond, to fit the application field There is provided a method for manufacturing a cutting tip for mirror processing that can produce a cutting tip for mirror processing capable of controlling the position, shape and number of the cutting portion.
본 발명의 경면가공용 절삭팁 제조방법의 제 1 실시예는 표면이 평탄한 가공용 기판을 준비하는 단계; 상기 가공용 기판을 음각하여 바닥면 면적이 1um2 이하인 복수개의 홈을 형성하는 홈 형성단계; 상기 복수개의 홈이 형성된 가공용 기판 표면에 다이아몬드를 코팅하는 다이아몬드층 형성단계; 상기 다이아몬드층 상에 기판용 재료를 완성된 상부표면이 상기 가공용 기판의 음각되지 않은 표면과 평행을 이루도록 증착하여 기판을 형성하는 기판형성단계; 및 상기 가공용 기판을 제거하는 제거단계;를 포함한다.A first embodiment of the method for manufacturing a cutting tip for mirror processing according to the present invention comprises the steps of preparing a substrate for flat processing; The bottom surface to the concave groove formed in a substrate processing method comprising: an area to form a plurality of grooves than 1um 2; A diamond layer forming step of coating diamond on the surface of the substrate for processing in which the plurality of grooves are formed; A substrate forming step of depositing a substrate material on the diamond layer such that a completed upper surface is parallel to an unengraved surface of the processing substrate to form a substrate; And a removing step of removing the processing substrate.
도 6을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 경면가공용 절삭팁 제조방법에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 6 will be described in more detail with respect to the manufacturing method of the cutting tip for mirror processing according to the first embodiment of the present invention.
먼저, 표면이 평탄한 가공용 기판을 준비하는데(S100), 랩핑을 이용해 표면이 보다 평탄화되도록 전처리된 상태의 가공용 기판을 준비하는 것이 바람직하다. First, in order to prepare a substrate having a flat surface (S100), it is preferable to prepare a substrate for processing in a pretreated state so that the surface is flattened by lapping.
여기서, 가공용 기판은 융점이 1000℃ 이상인 재질로 구성되는데, 실리콘이나 세라믹 같이 다이아몬드 코팅이 가능한 재질이 바람직한데, 보다 바람직하게는 Si3N4, WC, SiC, Si 중 어느 하나의 재질일 수 있다.Here, the processing substrate is composed of a material having a melting point of 1000 ° C. or more, preferably a material capable of diamond coating such as silicon or ceramic, more preferably Si 3 N 4 , WC, SiC, or Si. .
홈 형성 단계는 형성하고자 하는 홈의 패턴에 따라 가공용 기판표면을 포토리소그래피(photolithography), 다이렉트 라이팅(direct writing), 간섭법(interferometry)을 포함한 광학적 패터닝(patterning)방법을 수행하여 이루어질 수 있는데, 일예로서 도 6에 도시된 바와 같이 형성하고자 하는 홈의 패턴에 따라 가공용 기판표면을 포토 리소그래피(photo lithography)한 후, 에칭에 의해 음각하여 홈을 형성할 수 있다. 또한, 도시되지는 않았지만 홈 형성 단계는 형성하고자 하는 홈의 패턴에 따라 가공용 기판을 레이저 가공을 포함한 미세기계가공방법을 수행하여 이루어질 수도 있다. 이 때 형성하고자 하는 홈의 패턴은 절삭팁을 사용하고자 하는 분야에 맞도록 절삭부의 위치, 형상 및 개수에 따라 결정된다. The groove forming step may be performed by performing an optical patterning method including photolithography, direct writing, and interferometry on the surface of the processing substrate according to the pattern of the groove to be formed. As shown in FIG. 6, photolithography of the substrate surface for processing may be performed according to the pattern of the groove to be formed, and then the groove may be formed by engraving by etching. In addition, although not shown, the groove forming step may be performed by performing a micromachining method including laser processing on the substrate for processing according to the pattern of the groove to be formed. At this time, the pattern of the groove to be formed is determined according to the position, shape, and number of the cutting parts to fit the field to use the cutting tip.
도 6에 도시된 홈 형성단계(S120)를 보다 구체적으로 설명하면, 음각된 홈이 형성될 가공용 기판 표면 부분을 포토 리소그래피(photo lithography)공정을 행하여 패턴의 상부에 포토 마스크(photo mask)를 형성한다. 다음에, 에칭공정에 의해 가공용 기판을 음각하여 음각된 바닥면 면적이 1um2 이하인 복수개의 홈을 형성한 후 포토마스크를 제거한다. 에칭 시 사용되는 가스로는 예를 들면, CF4, CHF3, SF6, O2, N2, Ar등을 들 수 있다. 본 발명에서 이용될 수 있는 에칭방법은 습식 에칭법(wet etching)이나 건식 에칭법(dry etching) 모두 가능하지만, 에칭 속도를 고려할 때 건식 에칭법이 바람직하다.In more detail, the groove forming step S120 illustrated in FIG. 6 is performed by performing a photolithography process on a portion of the surface of the substrate on which the recessed grooves are to be formed to form a photo mask on the upper portion of the pattern. do. Next, the surface engraved by engraving the processing substrate by the etching process removes the bottom area of the photomask after forming a plurality of grooves than 1um 2. Gas used in the etching, may be mentioned, for example, CF 4, CHF 3, SF 6, O 2, N 2, Ar or the like. Etching methods that can be used in the present invention can be either wet etching or dry etching, but dry etching is preferable in view of the etching rate.
이와 같이 홈 형성 단계에서 가공용 기판에 음각된 복수개의 홈은 그 형성된 홈의 깊이편차가 홈 전체 깊이의 10% 이하인 것이 바람직한데, 실질적으로 동일한 것이 바람직할 수 있다. As described above, the plurality of grooves engraved in the processing substrate in the groove forming step may have a depth deviation of the grooves formed at most 10% of the total depth of the grooves, and may be substantially the same.
전처리 단계(S130)는 가공용 기판의 음각되지 않은 표면 및 홈 표면에 코팅용 핵을 생성시키기 위해 코팅하고자 하는 다이아몬드 입자 크기의 입자가 포함된 초음파 세척기에서 처리하여 수행되는 단계로서 경우에 따라서는 생략될 수도 있지만, 수행되면 보다 우수한 다이아몬드 코팅층을 얻을 수 있다. 전처리 단계(S130)에서 사용되는 입자 크기는 평균 500nm 이하인 것이 바람직하며, 포함되는 입자의 종류는 입방체 질화붕소, 실리콘카바이드, 알루미나 에서 선택되는 어느 하나 일 수 있다. The pretreatment step (S130) is a step performed by treating in an ultrasonic cleaner including particles of diamond particle size to be coated in order to generate coating nuclei on the non-engraved surface and groove surface of the processing substrate, which may be omitted in some cases. Although performed, better diamond coatings can be obtained. The particle size used in the pretreatment step (S130) is preferably an average of 500nm or less, the type of particles included may be any one selected from cubic boron nitride, silicon carbide, alumina.
다이아몬드층 형성단계(S140)는 전처리된 가공용 기판의 음각되지 않은 표면 및 음각된 홈의 표면에 다이아몬드층을 형성하는 단계로서, 공지된 HF CVD 방식 등을 이용해 기상화학 증착 방식으로 홈의 표면과 가공용 기판 표면에 다이아몬드층을 원하는 두께로 형성할 수 있다. 경우에 따라서는 음각된 홈을 모두 다이아몬드층으로 코팅할 수도 있는데, 이 경우 절삭부는 전체가 다이아몬드층으로 이루어지게 된다. Diamond layer forming step (S140) is a step of forming a diamond layer on the surface of the non-engraved surface and the recessed groove of the pre-processed substrate for processing, the surface and processing of the groove by the vapor phase chemical vapor deposition method using a known HF CVD method, etc. A diamond layer may be formed on the surface of the substrate to a desired thickness. In some cases, all the recessed grooves may be coated with a diamond layer. In this case, the cutting part may be entirely made of a diamond layer.
기판형성단계(S150)는 다이아몬드층 상에 기판용 재료를 증착하는 단계로서, 기판용 재료는 Si3N4, WC, SiC, 실리콘 중에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하고, 완성된 상부표면이 가공용 기판의 표면과 평행을 이루도록 증착되어야 한다. 증착되어 형성되는 기판의 두께는 다이아몬드층을 유지할 수 있는 이상의 두께를 갖기만 하면 제한되지 않는다.Substrate formation step (S150) is a step of depositing a substrate material on the diamond layer, the substrate material is preferably any one selected from Si 3 N 4 , WC, SiC, silicon, the finished upper surface is for processing It must be deposited to be parallel to the surface of the substrate. The thickness of the substrate formed by being deposited is not limited as long as it has a thickness that is greater than that of the diamond layer.
제거단계(S160)는 가공용 기판을 화학적 방법으로 완성된 절삭팁이 손상되지 않도록 제거하는 단계로서 공지된 에칭방법이 사용될 수 있다.In the removing step S160, a known etching method may be used as a step of removing the cutting substrate so that the cutting tip completed by the chemical method is not damaged.
이와 같은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 방법은 극미세 형상 가공시 발생하는 가공오차를 해결할 수 있으며, 코팅되는 다이아몬드층의 두께까지도 동일하게 제어할 수 있어, 절삭팁(100)에 형성된 복수개의 절삭부(120)의 돌출높이 및 크기를 실질적으로 동일하게 제조할 필요가 있을 때 극히 유효한 특성을 갖는다.
The method according to the first embodiment of the present invention can solve the processing error that occurs during the ultra-fine shape processing, and can even control the thickness of the diamond layer to be coated, the plurality of formed on the
본 발명의 경면가공용 절삭팁 제조방법의 제 2 실시예는 표면이 평탄한 기판을 준비하는 단계; 상기 기판을 양각하여 그 상부면 면적이 1um2 미만인 복수개의 돌출부를 형성하는 돌출부 형성단계; 및 상기 복수개의 돌출부가 형성된 기판의 표면에 다이아몬드를 코팅하는 다이아몬드층 형성단계;를 포함한다. 이 때 완성된 경면가공용 절삭팁에 형성된 각 절삭부 즉 돌출부에 다이아몬드층이 코팅되어 형성된 절삭부의 상부면 면적은 1um2 이하이다. A second embodiment of the method for manufacturing a cutting tip for mirror processing according to the present invention comprises the steps of preparing a substrate having a flat surface; A protrusion forming step of embossing the substrate to form a plurality of protrusions having an upper surface area of less than 1 μm 2 ; And a diamond layer forming step of coating diamond on the surface of the substrate on which the plurality of protrusions are formed. At this time, the upper surface area of each cutting part formed on the finished cutting tool for mirror processing, that is, the cutting part formed by coating a diamond layer on the protrusion is 1 μm 2 or less.
여기서, 돌출부 형성단계는 형성하고자 하는 돌출부의 패턴에 따라 기판 표면에 복수개의 돌출부를 형성하기 위한 포토리소그래피(photolithography), 다이렉트 라이팅(direct writing), 간섭법(interferometry)을 포함한 광학적 패터닝(patterning)방법, 또는 레이저 가공을 포함한 미세기계 가공방법 중 하나 이상을 수행하여 이루어질 수 있다. The protrusion forming step may include an optical patterning method including photolithography, direct writing, and interferometry for forming a plurality of protrusions on a substrate surface according to a pattern of protrusions to be formed. Or micromachining, including laser machining.
즉, 돌출부를 광학적 patterning 방법만으로 형성하거나, 미세기계 가공방법만으로 형성하거나, 돌출부의 일부를 광학적 patterning 방법으로 형성한 후 미세기계 가공방법으로 나머지부분을 형성할 수 있기 때문이다. That is, since the protrusions may be formed only by the optical patterning method, or only by the micromachining method, or part of the protrusions may be formed by the optical patterning method, and then the remaining parts may be formed by the micromachining method.
이 때 형성하고자 하는 돌출부의 패턴은 절삭팁을 사용하고자 하는 분야에 맞도록 절삭부의 위치, 형상 및 개수에 따라 결정된다. At this time, the pattern of the protrusion to be formed is determined according to the position, shape, and number of the cutting parts to fit the field in which the cutting tip is to be used.
한편, 본 발명에서 사용될 수 있는 광학적 patterning 방법, 또는 미세기계 가공방법은 공지된 방법을 본 발명의 목적에 맞게 사용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
On the other hand, the optical patterning method, or micro-machining method that can be used in the present invention can be used in accordance with the purpose of the present invention, the detailed description will be omitted.
본 발명의 경면가공용 절삭팁 제조방법의 제 3 실시예는 표면이 평탄한 기판을 준비하는 단계; 및 기판 상에 형성하고자 하는 절삭부 패턴에 따라 다이아몬드를 증착하여, 상부면 면적이 1um2 이하인 복수개의 절삭부를 갖는 다이아몬드 증착 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. A third embodiment of the method for manufacturing a cutting tip for mirror processing according to the present invention comprises the steps of preparing a substrate having a flat surface; And depositing diamond according to a cut portion pattern to be formed on the substrate, thereby forming a diamond deposition pattern having a plurality of cut portions having an upper surface area of 1 μm 2 or less.
본 발명의 경면가공용 절삭팁 제조방법의 제3 실시예에서 기판을 준비한 후 준비된 기판 상에 다이아몬드 증착패턴을 형성하는 단계를 보다 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.In the third embodiment of the method for manufacturing a cutting tip for mirror processing according to the present invention, a step of forming a diamond deposition pattern on the prepared substrate is described in detail as follows.
준비된 기판 상에 형성하고자 하는 절삭부 패턴에 따라 소정 형상의 증착 마스크를 형성한다. 증착 마스크의 외곽은 기판과 동일한 형상이나, 그 중심부를 상하로 관통하여 다수 개의 관통공이 형성되어 이 관통공을 통하여 기판이 외부로 노출되는 부분이 형성된다. 이하 이 기판에서 노출된 부분을 '증착 영역'이라 칭한다. 추후 증착 영역의 표면에는 다이아몬드 패턴이 형성되고 증착 마스크의 표면에는 다이아몬드 패턴이 형성되지 않으며, 이 증착 마스크는 다이아몬드 패턴을 형성하는 역할을 하게 된다.A deposition mask having a predetermined shape is formed according to the cutout pattern to be formed on the prepared substrate. The outer surface of the deposition mask has the same shape as the substrate, but a plurality of through holes penetrate up and down the center thereof to form a portion through which the substrate is exposed to the outside. Hereinafter, the exposed portion of the substrate is referred to as a 'deposition region'. Later, a diamond pattern is formed on the surface of the deposition region, and a diamond pattern is not formed on the surface of the deposition mask, and the deposition mask serves to form a diamond pattern.
여기서 증착 마스크를 기판 상에 형성하는 과정은 공지된 여러 가지 방법에 의해 수행될 수 있고 그 예를 들면 다음과 같다. 첫 번째는 스크린 프린팅(screen printing) 법이 있는데, 증착 영역을 반전시킨 형상의 관통영역이 형성된 실크 스크린(silk screen)를 기판상에 올려 둔다. 이후 흑연(C) 내지 금속(구리, 니켈, 철, 코발트, 백금 등)과 같이 다이아몬드가 증착되지 않는 재료를 분말 반죽으로 형성하여, 기판과 실크 위에서 압착하여 밀어주면 흑연 내지 금속 성분으로 이루어진 증착 마스크가 형성된다. 이 흑연이나 금속으로 이루어진 증착 마스크는 다이아몬드 입자가 흑연화가 되는 촉매 역할을 하여 추후 다이아몬드 막이 증착되지 않게 된다. 두 번째는 증착 마스크의 형상이 가능하도록 패터닝(patterning)된 얇은 금속 또는 세라믹 재질로 마스크(미도시)를 형성하여 이 마스크(미도시)를 기판상에 덮는다. 이후 다이아몬드 증착을 실시하게 되면 마찬가지로 마스크(미도시) 표면에는 다이아몬드가 증착되지 않는다. 세 번째는 물리적 증착법(PVD : physical vapor deposition)이나 기상화학증착법(CVD : chemical vapor deposition)을 이용하여 다이아몬드 막이 증착되지 않을 영역 즉 증착 마스크 부분을 금속이나 세라믹 등으로 직접 형성하는 방법이다. The process of forming the deposition mask on the substrate may be performed by a variety of known methods, for example, as follows. The first method is screen printing, in which a silk screen on which a through area having a shape inverted the deposition area is formed is placed on a substrate. Subsequently, a material in which diamond is not deposited, such as graphite (C) to metal (copper, nickel, iron, cobalt, platinum, etc.), is formed into a powder dough, and pressed and pushed onto a substrate and silk to deposit a deposition mask made of graphite to a metal component. Is formed. The deposition mask made of graphite or metal acts as a catalyst for graphitizing the diamond particles so that no diamond film is deposited later. Second, a mask (not shown) is formed of a thin metal or ceramic patterned to enable the shape of the deposition mask to cover the mask (not shown) on the substrate. Then, when diamond deposition is performed, diamond is not deposited on the mask (not shown) surface. The third method is a method of directly forming a region in which a diamond film is not deposited, that is, a deposition mask portion by metal or ceramic, by using physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD).
이상에 제시된 어느 하나의 방법으로 증착 마스크를 기판 표면에 형성한 후, 기판을 기상화학증착(CVD) 장치에 장입하여 기판 표면에 다이아몬드 증착을 실시한다. After the deposition mask is formed on the surface of the substrate by any one of the methods described above, the substrate is charged into a vapor chemical vapor deposition (CVD) apparatus to perform diamond deposition on the surface of the substrate.
그 결과, 기판 표면 중 증착 영역에는 다이아몬드 증착 패턴이 형성되고, 증착 마스크 상에도 다이아몬드 막이 불규칙한 형상으로 소정 두께 형성된다.As a result, a diamond deposition pattern is formed in the deposition region of the substrate surface, and a diamond film is formed on the deposition mask in a predetermined thickness in an irregular shape.
이후 CVD 장치에서의 다이아몬드증착이 종료되면, 산 또는 알칼리 용액을 이용하여 증착 마스크를 제거하게 되는데, 이 때 증착 마스크 상의 불규칙적인 다이아몬드 막 또한 함께 제거된다. After the diamond deposition in the CVD apparatus is terminated, the deposition mask is removed using an acid or alkaline solution, wherein the irregular diamond film on the deposition mask is also removed.
반면 기판이 표면에 직접적으로 안정하게 증착된 다이아몬드 증착 패턴은 산 또는 알칼리 세정에 의해서도 제거되지 않고 잔류한다. On the other hand, the diamond deposition pattern in which the substrate is deposited stably directly on the surface remains unremoved even by acid or alkali cleaning.
다이아몬드 증착 패턴은 상부면 면적이 1um2 이하인 복수개의 절삭부가 최초 증착 영역의 형상과 같이 기판의 표면에 다수개의 서로 독립된 형상으로 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 다이아몬드 증착 패턴이 형성된 기판 표면을 다이아몬드로 코팅하여 다이아몬드코팅층을 더 형성할 수도 있다.
Diamond deposition pattern has a top surface area can be formed into a plurality of discrete shapes each other on the surface of the substrate, such as the shape of 1um 2 adding the plurality of cutting less than the first deposition zone. In some cases, a diamond coating layer may be further formed by coating the surface of the substrate on which the diamond deposition pattern is formed with diamond.
본 발명의 경면가공용 절삭팁 제조방법의 제 4 실시예는 표면이 평탄한 기판을 준비하는 단계; 상기 기판의 표면에 다이아몬드 증착막을 균일한 두께로 형성하는 다이아몬드 증착막 형성단계; 및 상기 다이아몬드 증착막을 형성하고자 하는 절삭부 패턴에 따라 가공하여 상부면 면적이 1um2 이하인 복수개의 절삭부를 형성하는 다이아몬드 증착막 가공단계를 포함한다. 이 때 형성하고자 하는 절삭부의 패턴은 절삭팁을 사용하고자 하는 분야에 맞도록 절삭부의 위치, 형상 및 개수에 따라 결정된다. A fourth embodiment of the method for manufacturing a cutting tip for mirror processing according to the present invention comprises the steps of preparing a substrate having a flat surface; Forming a diamond deposition film on the surface of the substrate with a uniform thickness; And a diamond deposition layer processing to form a plurality of cutting parts of the top surface area is processed in accordance with the cutout pattern than 1um 2 to form the diamond deposition layer. At this time, the pattern of the cutting portion to be formed is determined according to the position, shape and number of the cutting portion to fit the field to use the cutting tip.
증착막 형성단계에서 형성되는 증착막의 두께는 상기 절삭팁에 형성되는 절삭부의 높이이상일 수 있는데, 보다 바람직하게는 절삭부의 높이를 초과하는 것이다. The thickness of the deposition film formed in the deposition film forming step may be greater than or equal to the height of the cutting portion formed on the cutting tip, more preferably exceeds the height of the cutting portion.
다이아몬드 증착막 가공단계는 포토리소그래피(photolithography), 다이렉트 라이팅(direct writing), 간섭법(interferometry)을 포함한 광학적 패터닝(patterning)방법, 또는 레이저 가공을 포함한 미세기계가공방법 중 하나 이상을 수행하여 상기 증착된 다이아몬드 막의 일부분을 제거하는 단계를 포함한다. 그 결과, 본 발명의 경면가공용 절삭팁 제조방법의 제 4 실시예에서 복수개의 절삭부를 형성하기 위해 다이아몬드 증착막을 제거하는 단계는 광학적 patterning 방법만으로 수행되거나, 미세기계 가공방법만으로 수행되거나, 증착막의 일부는 광학적 patterning 방법으로 제거한 후 나머지부분은 미세기계 가공방법으로 제거하도록 수행될 수도 있다. The diamond deposition process may be performed by performing one or more of photolithography, direct writing, optical patterning including interferometry, or micromachining including laser. Removing a portion of the diamond film. As a result, in the fourth embodiment of the method for manufacturing a mirror cutting tip of the present invention, the step of removing the diamond deposition film to form a plurality of cutting parts is performed only by an optical patterning method, by a micromachining method, or a part of the deposition film. After removal by the optical patterning method may be carried out to remove the remainder by the micromachining method.
여기서 사용되는 광학적 patterning 방법, 또는 미세기계 가공방법 또한 공지된 방법을 본 발명의 목적에 맞게 사용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. Since the optical patterning method, or the micromachining method used herein can also be used for the purpose of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
마지막으로, 본 발명의 제3기술적 특징은 1회의 연마공정을 수행하는 것으로 가시광선 wavelength 이하의 표면조도일 경우 가시적인 결함 또는 결점이 없는 경면인 표면을 가공할 수 있는 경면가공용 연마공구에 있다. Finally, a third technical feature of the present invention is a mirror polishing tool capable of processing a surface having no visible defects or defects in the case of surface roughness below the visible light wavelength by performing one polishing process.
여기서, 가시광선파장(wavelength)이하의 표면조도일 경우 경면을 갖는다는 의미는 절삭부의 높이가 가시광선 파장(wavelength)이하가 되어야 한다는 것은 아니며, 절삭부의 박힘 깊이(depth of cut)가 가시광선파장 이하이고, 브리틀 모드 그라인딩(brittle mode grinding)이 되는 depth of cut 이하가 되는 조건이라는 의미이다. 일반적으로 ductile grinding에서 depth of cut는 재료에 따라 다르나 수십에서 수백 나노미터(nanometer)로 알려져 있으므로, 절삭부가 피삭재에 대해 50nm 이하의 박힘 깊이 편차를 갖는 조건이 되면 실질적으로 절삭부의 높이 편차에 따른 depth of cut에 차이가 있어도 ductile grinding의 범위에서 작업이 되어 폴리싱이 필요 없는 가공이 가능하다. Here, in the case of the surface roughness of the visible light wavelength (wavelength) or less, having a mirror surface does not mean that the height of the cut portion should be less than the visible wavelength (wavelength), and the depth of cut of the cut portion (visible wavelength) Hereinafter, it means that the condition is below the depth of cut to be brittle mode grinding. Generally, the depth of cut in ductile grinding varies from material to material, but it is known from tens to hundreds of nanometers. Even if there is a difference in the cut, it can be processed in the range of ductile grinding without the need for polishing.
이와 같이, 도 7의 사진과 같이 구현될 수 있는 본 발명에 따른 경면가공 연마공구는 피삭재에 대해 50nm이하의 박힘 깊이 편차를 갖기 때문에, 본 발명의 경면가공 연마공구에 의해 연마된 피삭재의 표면은 1회의 연마공정을 수행하는 것으로 가시광선파장 이하의 표면조도일 경우 경면을 갖게 되므로, 연마공정을 단순화시킬 수 있다.
As such, since the mirror processing abrasive tool according to the present invention, which can be implemented as shown in FIG. By performing one polishing process, the surface roughness is less than the visible light wavelength, so that the surface has a mirror surface, thereby simplifying the polishing process.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, Various changes and modifications will be possible.
10 : 경면가공 연마공구 100 : 절삭팁
110: 기판 120 : 절삭부
121: 다이아몬드층 122 : 돌출부 10: mirror polishing tool 100: cutting tip
110: substrate 120: cutting portion
121: diamond layer 122: protrusion
Claims (15)
상기 기판 표면에 돌출되어 형성된 복수개의 절삭부를 포함하는데,
상기 복수개의 절삭부는 서로 이격되어 형성되고, 각 절삭부의 상부면 면적은 1um2 이하인 것을 특징으로 하는 경면가공용 절삭팁.
A substrate having a flat surface; And
It includes a plurality of cutting parts protruding on the surface of the substrate,
The plurality of cutting parts are formed to be spaced apart from each other, the upper surface area of each cutting portion is mirror cutting, characterized in that less than 1um 2 .
상기 복수개의 절삭부는 각 상부면의 높이 편차가 상기 절삭부 높이의 10%이하인 것을 특징으로 하는 경면가공용 절삭팁.
The method of claim 1,
The plurality of cutting portion is a cutting tip for mirror processing, characterized in that the height deviation of each upper surface is less than 10% of the height of the cutting portion.
상기 기판 표면 및 복수개의 절삭부 표면은 다이아몬드층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 경면가공용 절삭팁.
The method of claim 1,
Cutting surface for mirror processing, characterized in that the surface of the substrate and the plurality of cutting portion made of a diamond layer.
상기 절삭부는 원기둥, 다각기둥, 원뿔대, 다각뿔대 중 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 경면가공용 절삭팁.
The method of claim 1,
The cutting unit is a cutting tip for mirror processing, characterized in that any one of the shape of a cylinder, a polygonal pillar, a truncated cone, a polygonal truncated cone.
표면이 평탄한 기판을 준비하는 단계;
상기 기판을 양각하여 그 상부면 면적이 1um2 미만인 복수개의 돌출부를 형성하는 돌출부 형성단계; 및
상기 복수개의 돌출부가 형성된 기판의 표면에 다이아몬드를 코팅하는 다이아몬드층 형성단계;를 포함하는 경면가공용 절삭팁 제조방법.
A method of manufacturing the cutting tip for mirror processing according to any one of claims 1 to 4,
Preparing a substrate having a flat surface;
A protrusion forming step of embossing the substrate to form a plurality of protrusions having an upper surface area of less than 1 μm 2 ; And
And a diamond layer forming step of coating diamond on the surface of the substrate having the plurality of protrusions formed thereon.
상기 돌출부 형성단계는 형성하고자 하는 돌출부의 패턴에 따라 상기 기판 표면에 복수개의 돌출부를 형성하기 위한 포토리소그래피(photolithography), 다이렉트 라이팅(direct writing), 간섭법(interferometry)을 포함한 광학적 패터닝(patterning)방법, 또는 레이저 가공을 포함한 미세기계가공방법 중 하나 이상을 수행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 경면가공 용 절삭팁 제조방법. The method of claim 5, wherein
The protrusion forming step may include an optical patterning method including photolithography, direct writing, and interferometry for forming a plurality of protrusions on the surface of the substrate according to a pattern of protrusions to be formed. Method for producing a cutting tip for mirror surface processing, characterized in that by performing one or more of the micromachining method, including laser processing.
상기 기판에 양각되어 형성된 돌출부와 그 표면에 코팅된 다이아몬드층으로 이루어진 절삭부의 높이 편차는 상기 절삭부 길이의 10%이하인 것을 특징으로 하는 경면가공용 절삭팁 제조방법.
The method of claim 5, wherein
The height deviation of the cutting portion consisting of a protrusion formed by embossed on the substrate and a diamond layer coated on the surface is less than 10% of the length of the cutting portion is a method for manufacturing a cutting tip for mirror processing.
상기 기판에 형성된 복수개의 돌출부는 다각기둥, 원기둥, 다각뿔대, 원뿔대 중 어느 하나의 형태인 것을 특징으로 하는 경면가공용 절삭팁 제조방법.
The method of claim 5, wherein
The plurality of protrusions formed on the substrate is a method for manufacturing a cutting tip for mirror processing, characterized in that any one of the shape of a polygonal column, cylinder, polygonal truncated cone, truncated cone.
표면이 평탄한 기판을 준비하는 단계; 및
상기 기판 상에 형성하고자 하는 절삭부 패턴에 따라 다이아몬드를 증착하여, 상부면 면적이 1um2 이하인 복수개의 절삭부를 갖는 다이아몬드 증착 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경면가공용 절삭팁 제조방법.
A method of manufacturing the cutting tip for mirror processing according to any one of claims 1 to 4,
Preparing a substrate having a flat surface; And
And depositing diamond according to a cutting part pattern to be formed on the substrate, thereby forming a diamond deposition pattern having a plurality of cutting parts having an upper surface area of 1 um 2 or less.
표면이 평탄한 기판을 준비하는 단계;
상기 기판의 표면에 다이아몬드 증착막을 균일한 두께로 형성하는 다이아몬드 증착막 형성단계; 및
상기 다이아몬드 증착막을 형성하고자 하는 절삭부 패턴에 따라 가공하여 상부면 면적이 1um2 이하인 복수개의 돌출부를 형성하는 다이아몬드 증착막 가공단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경면가공용 절삭팁 제조방법.
A method of manufacturing the cutting tip for mirror processing according to any one of claims 1 to 4,
Preparing a substrate having a flat surface;
Forming a diamond deposition film on the surface of the substrate with a uniform thickness; And
And a diamond deposition film processing step of forming a plurality of protrusions having an upper surface area of 1 um 2 or less by processing according to the cutting part pattern to form the diamond deposition film.
상기 증착막 형성단계에서 형성되는 증착막의 두께는 상기 절삭팁에 형성되는 절삭부의 높이를 초과하는 것을 특징으로 하는 경면가공용 절삭팁 제조방법.
11. The method of claim 10,
And a thickness of the deposition film formed in the deposition film forming step exceeds the height of the cutting portion formed on the cutting tip.
상기 다이아몬드 증착막 가공단계는 포토리소그래피(photolithography), 다이렉트 라이팅(direct writing), 간섭법(interferometry)을 포함한 광학적 패터닝(patterning)방법, 또는 레이저 가공을 포함한 미세기계가공방법 중 하나 이상을 수행하여 상기 증착된 다이아몬드 막의 일부분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경면가공용 절삭팁 제조방법.
11. The method of claim 10,
The diamond deposition process may be performed by performing one or more of photolithography, direct writing, optical patterning including interferometry, or micromachining including laser. And removing a portion of the diamond film thus prepared.
The polishing tool for mirror processing, characterized in that it comprises a cutting tip for mirror processing according to any one of claims 1 to 4.
상기 절삭팁에 형성된 절삭부는 피삭재에 50nm이하의 박힘 깊이 편차를 갖는 것을 특징으로 경면가공용 연마공구.
The method of claim 13,
The cutting portion formed on the cutting tip is a polishing tool for mirror processing, characterized in that having a depth difference of less than 50nm in the workpiece.
상기 경면가공 연마공구에 의해 1회 연마된 피삭재의 표면은 가시광선 파장이하의 표면조도일 경우 경면을 갖는 것을 특징으로 하는 경면가공용 연마공구.The method of claim 13,
The surface of the workpiece polished once by the mirror polishing polishing tool has a mirror surface when the surface roughness of visible light wavelength or less.
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