KR20150032576A - 연마 패드 및 유리, 세라믹, 및 금속 재료를 연마하는 방법 - Google Patents

Abstract

유리, 세라믹, 및 금속 재료의 표면을 연마하는 데 사용되는 연마 패드로서, 본 연마 패드는 기재 층, 및 기재 층의 제1 표면 측 상에 마련되고 연마 재료를 포함하는 연마 층을 구비하며, 연마 층은 기재 층 상에 상호 분리되어 배열된 복수의 베이스 부분들, 베이스 부분들 상에 상호 분리되어 배열된 기둥 형상(columnar) 또는 평행절두 형상(frustum shaped) 선단 부분들, 및 기재 층이 노출되도록 베이스 부분들 사이에 마련된 복수의 홈 부분들을 포함하는 홈들의 군을 포함하며, 홈들 각각은 상호 교차한다.

Description

연마 패드 및 유리, 세라믹, 및 금속 재료를 연마하는 방법{ABRASIVE PAD AND METHOD FOR ABRADING GLASS, CERAMIC, AND METAL MATERIALS}

본 발명은 연마 패드 및 유리, 세라믹, 및 금속 재료를 연마하는 방법에 관한 것이다.

종래의 연마 패드는, 예를 들어 PCT 출원 제2002-542057호에 기재된 바와 같은 연마 구성요소(abrading component)를 포함한다. 이 출원의 연마 구성요소는 한쪽 표면 상에 연마 재료를 갖는 배킹(backing) 재료를 구비한 것으로 구성된다. 연마 재료의 형상은, 예를 들어 정육면체, 블록 형태, 원기둥형, 직사각형 등일 수 있다. 더욱이, 미국 특허 출원 공개 제2011/0053460호의 명세서에 기재된 연마 구성요소의 경우, 원뿔형 돌출부(protrusion)가 연마 재료로 형성된 연마 층의 베이스 부분(base portion) 상에 형성된다. 이러한 돌출부의 목적은, 초기 드레싱(dressing)(평탄한 연마 표면을 얻기 위해 수행되는 작업)을 간소화하고, 드레싱이 완료될 때(연마 표면이 평탄해졌을 때)를 결정하기 위함이다. 드레싱을 통해 돌출부를 깎아내어서 평탄성(flatness)을 생성함으로써, 균일한 연마 재료를 갖는 베이스 부분이 연마를 실시하는 데 사용될 수 있다.

와이어-보강(wire-reinforced) 유리, 내열 유리, 또는 산업용 다른 유리 기판을 연마할 때, 또는 세라믹 또는 금속 재료를 함유하는 대형 기판을 연마할 때, 연마 패드의 유효 수명을 연장시키는 것은 필수적이다. 연마 패드의 유효 수명을 연장시키기 위해 생각할 수 있는 조치는 연마 층의 돌출 부분(protrusion portion)의 높이를 증가시켜 부피를 증가시키는 것이다. 그러나, 돌출 부분의 높이가 단순히 증가되면, 일부 경우에 돌출 부분은 쉽게 붕괴(collapse)될 수 있다. 따라서, 연마 재료 층에서 돌출 부분의 뿌리 부분(root portion)을 연결하는 것을 또한 생각할 수 있다. 그러나, 마찬가지로 이러한 구성에 대해서도, 수지가 광 경화될 때 수축으로 인한 연마 층의 평탄성의 저하, 및 연마 층의 일체화로 인한 가요성의 저하를 처리하기 위한 대책이 필요하다.

본 발명의 일 태양은 유리, 세라믹, 및 금속 재료의 표면을 연마하는 데 사용되는 연마 패드로서, 본 연마 패드는 기재 층(substrate layer), 및 기재 층의 제1 표면 측 상에 마련되고 연마 재료를 포함하는 연마 층을 구비하며, 연마 층은 기재 층 상에 상호 분리되어 배열된 복수의 베이스 부분들, 베이스 부분들 상에 상호 분리되어 배열된 기둥 형상(columnar) 또는 평행절두 형상(frustum shaped) 선단 부분들, 및 베이스 부분들 사이에서 기재 층이 노출되도록 베이스 부분들 사이에 마련된 복수의 홈 부분들을 포함하는 홈들의 군을 포함하며, 홈들 각각은 상호 교차한다.

더욱이, 본 발명의 일 태양은 상기 연마 패드를 사용하여 유리, 세라믹, 및 금속 재료를 연마하는 방법이다. 본 방법은 기재 층의 제2 표면 측을 플래튼(platen) 상에 고정시키는 단계, 연마 층과 연마하고자 하는 물체를 접촉시키는 단계, 및 이어서, 연마하고자 하는 물체와 연마 층 사이에 연삭 유체(grinding fluid)를 도입하면서, 연마하고자 하는 물체에 대해 연마 패드 및 연삭 유체를 상대적으로 문지르는 단계로 된 공정을 포함한다.

본 발명에 따르면, 연마 패드의 증가된 유효 수명이 달성될 수 있으며, 연마 층의 평탄성 및 가요성이 보장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연마 패드를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 연마 패드의 주요 부분을 도시하는 확대 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 연마 패드의 주요 부분을 도시하는 확대 측면도이다.
도 4a 및 도 4b는 베이스 부분의 변형을 도시하는 측면도이다.
도 5a 내지 도 5e는 베이스 부분들 사이에 형성된 홈들의 군의 예를 도시하는 윤곽도이다.
도 6은 선단 부분들 사이의 홈 부분의 변형을 도시하는 측면도이다.
도 7a 및 도 7b는, 도 1에 도시된 연마 패드를 사용하여, 연마하고자 하는 물체를 연마하는 방법을 도시하는 측면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 연마 패드의 기능적 효과를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 9a 내지 도 9e는 실시 형태 및 비교예에 따른 연마 패드 샘플의 형상을 도시하는 측면도이다.
도 10은 효과를 확인하기 위한 시험의 결과를 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 연마 패드 및 유리, 세라믹, 및 금속 재료를 연마하는 방법의 바람직한 실시 형태를, 도면을 참고하면서 하기에서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연마 패드를 도시하는 사시도이다. 더욱이, 도 2는 도 1에 도시된 연마 패드의 주요 부분을 도시하는 확대 사시도이고, 도 3은 이의 확대 측면도이다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 연마 패드(1)는 패드를 위한 지지 부재로서의 역할을 하는 기재 층(11), 및 연마 재료를 함유하는 연마 층(12)을 구비한 것으로 구성된다. 연마 패드(1)는 와이어-보강 유리, 내열 유리, 또는 산업용 다른 유리 기판을 연마하는 데, 또는 세라믹 또는 금속 재료를 함유하는 대형 기판을 연마하는 데 사용되는 연마 패드이다. 연마 패드(1)는, 예를 들어, 전체적으로, 직경이 약 10 mm 내지 2500 mm인 원판 형상을 이룬다.

기재 층(11)은, 연마 패드(1)가 소정 크기의 강도 및 가요성을 갖도록, 예를 들어 중합체 필름, 종이, 가황 섬유, 처리된 부직 재료, 처리된 천 재료 등으로부터 약 1 mm의 두께로 구성된다. 이들 재료 중, 중합체 필름의 사용이 바람직하다. 중합체 필름의 예에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름, 폴리에스테르 필름, 코폴리에스테르 필름, 폴리이미드 필름, 폴리아미드 필름 등이 포함된다.

연마 층(12)은, 예를 들어 결합재, 연마 입자, 및 충전재를 포함하여 구성되고, 기재 층(11)의 한쪽 표면 상에 형성된다. 게다가, 연마 층(12)은 또한 커플링제, 침전 억제제, 경화제(개시제), 및 감광제와 같은 다양한 성분들을 함유할 수 있다.

결합재는 결합재 전구체로부터 형성된다. 결합재 전구체는 미경화 또는 미중합 상태의 수지를 함유하며, 연마 층(12)이 제작될 때, 결합재 전구체 내의 수지가 중합 또는 경화되어서 결합재를 형성한다. 결합재 전구체는 축합 경화성 수지, 부가-중합성 수지, 자유 라디칼 경화성 수지, 또는 이들의 조합을 사용한다.

연마 입자는, 예를 들어 다이아몬드 비드 연마 입자이다. 본 발명에서 사용되는 다이아몬드 비드 연마 입자는, 예를 들어, 직경이 25 마이크로미터 이하인 다이아몬드 연마 입자를 대략 6 부피% 내지 65 부피% 함유하는 연마 입자이고, 대략 35 부피% 내지 94 부피%의 미세다공성이고 비용융된 연속 금속 산화물 매트릭스 중에 분산된다. 금속 산화물 매트릭스는 누프 경도(Knoop hardness)가 1,000 미만이고, 산화지르코늄, 산화규소, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 및 산화티타늄을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속 산화물을 함유한다.

연마 층(12) 내에 함유된 다이아몬드 비드 연마 입자의 양은 통상적으로 대략 1 중량% 이상이며, 바람직하게는 대략 2 중량% 이상이다. 더욱이, 연마 층(12) 내에 함유된 다이아몬드 비드 연마 입자의 양은 더 바람직하게는 대략 5 중량% 이상이며, 가장 바람직하게는 대략 7 중량% 이상이다. 연마 층(12) 내에 함유된 다이아몬드 비드 연마 입자의 양은 통상적으로 대략 30 중량% 이하이며, 바람직하게는 대략 25 중량% 이하이다. 더욱이, 연마 층(12) 내에 함유된 다이아몬드 비드 연마 입자의 양은 더 바람직하게는 대략 15 중량% 이하이며, 가장 바람직하게는 대략 13 중량% 이하이다.

연마 층(12)의 형성에서는, 다이아몬드 연마 입자를 금속 산화물 또는 산화물 전구체의 수성 졸과 혼합하고, 얻어진 슬러리를, 교반된 탈수 액체(예를 들어, 2-에틸-1-헥산올)에 첨가한다. 이어서, 분산 슬러리로부터 물을 제거한 다음, 그의 슬러리를 여과하고, 건조시키고, 소성하여 연마 층(12)을 얻는다. 연마 층(12) 내의 다이아몬드 비드 연마 입자는 통상 구형 형상이며, 연마 입자를 제작하는 데 사용되는 원래의 다이아몬드 입자와 비교하여 크기가 2배 이상이다.

충전재는 연마 층(12)의 침식(erosion) 속도를 제어하기 위해 사용되는 재료이다. 충전재는, 예를 들어, 평균 입자 크기가 일반적으로 0.01 내지 100 μm, 그리고 전형적으로 0.1 내지 40 μm인 미립자 재료이다. 연마 동안 연마 층(12)의 침식 속도를 제어하는 것은 연마 속도와 유효 수명 사이의 균형을 달성하기 위해 중요하다. 충전재 로딩률(loading)이 너무 높으면, 연마 층(12)은 너무 빠르게 침식될 수 있으며, 그럼으로써 불충분한 연마 작업이 된다. 역으로, 충전재 로딩률이 너무 낮으면, 연마 층(12)은 너무 느리게 침식될 수 있으며, 그럼으로써 연마 입자가 둔해지게 되어 연마 속도가 저하된다.

연마 층(12) 내에 함유된 충전재의 양은 통상적으로 대략 40 중량% 이상, 더 바람직하게는 대략 45 중량% 이상, 그리고 가장 바람직하게는 50 중량% 이상이다. 더욱이, 연마 층(12) 내에 함유된 충전재의 양은 통상적으로 대략 60 중량% 이하이다.

충전재의 예에는, 금속 탄산염(예컨대, 탄산칼슘(백악, 방해석, 토탄, 트래버틴(travertine), 대리석, 및 석회석), 탄산칼슘마그네슘, 탄산나트륨, 탄산마그네슘 등), 실리카(예컨대, 수정, 유리 비드, 유리 버블, 유리 섬유 등), 규산염(예컨대, 활석, 점토(clay)(몬모릴로나이트), 장석, 운모, 규산칼슘, 메타규산칼슘, 알루미노규산나트륨, 규산나트륨, 규산리튬, 규산칼륨 등), 금속 황산염(예컨대, 황산칼슘, 황산바륨, 황산나트륨, 황산알루미늄나트륨, 황산알루미늄 등), 석고, 질석, 목분(wood powder), 알루미늄 3수화물, 카본 블랙, 금속 산화물(예컨대, 산화칼슘(석회), 산화알루미늄, 산화주석(예를 들어, 산화제2주석), 이산화티타늄 등), 및 금속 아황산염(아황산칼슘 등), 열가소성 입자(폴리카르보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리설폰, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 폴리프로필렌, 아세탈 중합체, 폴리우레탄, 나일론 입자), 및 열경화성 입자(예컨대, 페놀 버블(phenolic bubble), 페놀 비드(phenolic bead), 폴리우레탄 폼 입자 등) 등이 포함된다.

또한, 충전재는 염, 예컨대 할로겐화물 염일 수 있다. 할로겐화물 염의 예에는 염화나트륨, 칼륨 빙정석, 나트륨 빙정석, 암모늄 빙정석, 테트라플루오로붕산칼륨, 테트라플루오로붕산나트륨, 불화규소, 염화칼륨, 및 염화마그네슘이 포함된다. 금속 충전재의 예에는 주석, 납, 비스무트, 코발트, 안티몬, 카드뮴, 철, 및 티타늄이 포함된다. 다른 충전재들의 예에는 황, 유기 황 화합물, 흑연, 및 금속 황화물이 포함된다.

다음으로, 상기 언급된 연마 층(12)의 구조를 설명한다.

연마 층(12)은 도 2 및 도 3에 도시된 것들과 같은 타일 구조를 특징으로 한다. 더 구체적으로는, 연마 층(12)의 타일 구조는, 기재 층(11) 상에 상호 분리되어 배열된 복수의 베이스 부분들(13), 및 베이스 부분들(13) 상에 상호 분리되어 배열된 복수의 선단 부분들(14)을 갖는다.

베이스 부분들(13)은, 밀도가, 예를 들어 1 ㎠당 0.01 내지 80개의 베이스 부분들(13)이 되도록, 기재(11) 상에 매트릭스 형상으로 배열된다. 각각의 베이스 부분(13)은, 예를 들어, 두께가 0.5 mm 내지 2.0 mm인 편평하고 대략 직육면체인 형상을 가지며, 평면도에서 보면 대략 정사각형 형상을 갖는다. 베이스 부분(13)은 강성체(rigid body)이며, 베이스 부분(13)의 두께가 너무 두꺼우면, 베이스 부분(13)이 수축에 의해 쉽게 영향을 받게 될 위험이 있다. 다른 한편으로, 베이스 부분(13)의 두께가 너무 얇으면, 연마 층(12)이 더 쉽게 균열될 수 있다. 상기 두께 범위가 유리한데, 그 이유는 그 범위에서, 베이스 부분(13)의 강도가 보장될 수 있고, 수축으로부터의 영향이 제거되기 때문이다.

베이스 부분(13)의 상면(top face)(30)(선단 부분(14)을 형성하는 표면)의 표면적은, 예를 들어 3 m × 4 m로 측정된 장방형 유리가 연마되는 경우에 대해, 통상적으로 30 ㎟ 이상, 바람직하게는 50 ㎟ 이상, 그리고 더 바람직하게는 100 ㎟ 이상이다. 더욱이, 베이스 부분(13)의 상면(30)의 표면적은 통상적으로 400 ㎟ 이하, 바람직하게는 300 ㎟ 이하, 그리고 더 바람직하게는 200 ㎟ 이하이다. 물론, 최적 범위는 연마하고자 하는 물체 및 기계가공 압력(machining pressure)(통상의 연삭 압력(grinding pressure)은, 예를 들어 대략 50 내지 300 g/㎠임)에 따라 상이하다.

이와 같은 범위를 선택함으로써, 충분한 개수의 선단 부분들(14)이 베이스 부분(13) 상에 배열될 수 있으며, 연마 영역이 확실히 보장될 수 있다. 더욱이, 두께의 경우와 유사한 관점에서, 베이스 부분(13)의 표면적이 너무 크다면, 기재 층(11)의 가요성이 상실될 수 있는 우려가 있다. 다른 한편으로, 베이스 부분(13)의 표면적이 너무 작다면, 연마 층(12)이 좁아지며, 이는 연마 작업성의 저하를 가져올 수 있다. 따라서, 상기 표면적 범위 내에서, 기재 층(11)의 연마 작업성 및 가요성 둘 모두가 보장될 수 있다.

베이스 부분(13)의 상면(30)의 평면 형상은 삼각형, 직사각형, 육각형 등과 같은 다각형, 타원 형상을 포함한 원형 형상 등으로부터 적절히 선택될 수 있다. 이러한 평면 형상의 선택에 있어서는, 연마가 실시될 때, 연마 패드(1)와 연마하고자 하는 물체의 상호 회전 운동, 또는 이들 중 단지 하나의 회전 운동을 수반하는 접촉을 고려하며, 등방성 연마(isotropic abrading)가 수행될 수 있게 하는 형상이 바람직하다. 이러한 관점에서, 베이스 부분(13)의 상면(30)의 평면 형상에 대해서는, 원형, 정사각형, 또는 다른 등방성 형상이, 장방형 형상 또는 다른 이방성 형상보다 더 바람직하다. 더욱이, 베이스 부분(13)의 상면(30)의 평면 형상에 등방성을 제공함으로써, 선단 부분들(14)의 배열에서 등방성이 가능해질 수 있으며, 선단 부분들(14)은 베이스 부분(13) 상에 고밀도로 배열될 수 있다.

베이스 부분(13)의 3차원 형상은 또한 기둥 형상체(columnar body) 또는 평행절두 형상체(frustum shaped body)일 수 있다. 특히, 평행절두 형상인 베이스 부분(13)이 바람직한데, 그 이유는 경사진 부분에서 응력이 쉽게 집중되지 않고, 기재 층(11)과의 접촉 표면적이 증가하기 때문이다.

본 명세서에서, 베이스 부분(13)의 표면적의 선택은, 일 예로서 베이스 부분(13)이 정사각형 격자 형상으로 배열되는 경우에 대해 설명할 것이다. 설명을 간소화하기 위하여, 크기 관계(magnitude relationship)에 대한 2차원 표면의 기여를 크기 관계에 대한 1차원 폭의 기여로 대체하여 설명한다. 베이스 부분(13)의 폭 치수의 선택에 있어서는, 연마하고자 하는 물체의 표면의 기복(undulation)의 정도, 연마하고자 하는 물체의 재료 강도의 정도, 연마하고자 하는 물체의 외부 형상 및 치수, 선단 부분들(14)의 높이 등이 고려되어야 한다. 연마하고자 하는 물체의 표면의 기복의 피치(pitch)는 소형 물체의 경우 약 1 μm에 이르고, 대형 물체의 경우 약 1 m에 이른다. 따라서, 예를 들어, 기복의 피치의 폭과 베이스 부분(13)의 폭을 조합시킴으로써, 연마 표면이 연마하고자 하는 물체의 표면과 더 밀접하게 접촉할 수 있다. 더욱이, 연마하고자 하는 물체가 쉽게 변형되지 않는 재료로 형성된 경우라면, 연마 동안 표면의 기복이 쉽게 변하지 않으며, 이에 따라 베이스 부분(13)의 폭의 감소는, 연마 표면이 연마하고자 하는 물체의 표면과 밀접하게 접촉되게 하는 것을 더 용이하게 한다. 다른 한편으로, 연마하고자 하는 물체가 쉽게 변형되는 재료로 형성된 경우라면, 연마 동안 표면의 기복이 쉽게 변하며, 이에 따라 베이스 부분(13)의 폭의 증가는, 연마 표면이 연마하고자 하는 물체의 표면과 밀접하게 접촉되게 하는 것을 더 용이하게 한다.

더욱이, 연마하고자 하는 소형 물체는, 예를 들어 직경이 약 20 mm이고, 연마하고자 하는 대형 물체는, 예를 들어 약 3 m × 3 m에 이르며, 이에 따라 이러한 치수들에 따라 베이스 부분(13)의 폭을 선택하는 것이 바람직하다. 선단부(14)와의 관계에서는, 선단부(14)의 종횡비(aspect ratio)가 높은 경우, 연마할 때, 선단부(14) 상에서의 토크(베이스 부분(13)의 뿌리 주위의 힘의 모멘트)가 커지며, 이에 따라 베이스 부분(13)의 폭을 확실히 확보하고 선단부(14)를 유지하는 것이 바람직하다.

이웃하는 베이스 부분들(13)은, 기재 층(11) 상에 미리 정해진 간격으로 마련된 홈 부분들(15)에 의해 구획된다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 홈 부분들(15)의 바닥 부분(bottom portion)은, 기재 층(11)이 바닥 부분의 정점 부분에서 노출되도록, 기재 층(11) 상에서 반경이 0.8 mm인 R 형상(둥근 형상)으로 되어 있다. 본 명세서에 언급된 바와 같은 기재(11)의 "노출"은, 기재 층(11)의 가요성을 본질적으로 방해하지 않는, 홈 부분들(15)의 바닥 부분에서의 연마 재료의 두께가 요구되며, 기재 층(11)은 반드시 홈 부분들(15)의 바닥 부분에서 완전히 노출되어야 할 필요는 없다는 것을 의미한다는 것에 유의한다.

이러한 유형의 홈 부분(15)을 형성함으로써, 베이스 부분(13)의 측부 표면들은 테이퍼진(tapered) 형상을 나타내는 뿌리 부분을 갖는다. 연마 패드(1)로 연마하고자 하는 물체가 대형 기판인 경우, 연마하고자 하는 물체의 강성에 기인하여, 큰 부하가 연마 패드(1)에 인가되는 경향이 있다. 따라서, 기재 층(11)에 대한 접합 강도(joint strength), 및 연마 동안 가해진 응력을 경감시키는 구성이 연마 층(12)에 요구된다. 따라서, 베이스 부분(13)에서의 측부 표면 부분들에 대해 테이퍼진 형상을 채택함으로써, 기재 층(11)과 베이스 부분(13) 사이의 접촉 표면적이 유지될 수 있고, 기재 층(11)에 대한 접합 강도가 보장될 수 있다. 더욱이, 베이스 부분(13)의 뿌리 부분은 노치(notch)를 형성하지 않기 때문에, 연마 동안 베이스 부분(13)의 뿌리 부분에 가해진 응력이 경감될 수 있다.

도 3에 도시된 둥근 형상에 더하여, 베이스 부분(13)의 테이퍼진 형상은 또한, 예를 들어 도 4a에 도시된 베이스 부분(13A)과 같이 전체적으로 경사진 표면들인 측부 표면들을 가질 수 있으며, 도 4b에 도시된 베이스 부분(13B)과 같이 측부 표면들의 뿌리 부분들만이 경사진 표면들인 표면 형상(모따기된(chamfered) 표면 형상을 포함함)을 가질 수 있다. 마찬가지로 이러한 유형들의 형상에 대해서도, 기재 층(11)과 베이스 부분(13) 사이의 접촉 표면적이 확실히 유지될 수 있고, 기재 층(11)과 베이스 부분(13) 사이의 접합 강도가 보장될 수 있다. 더욱이, 베이스 부분(13)의 뿌리 부분은 노치를 형성하지 않기 때문에, 베이스 부분(13)의 뿌리 부분에서의 국소화된 응력 집중이 방지될 수 있다.

홈 부분들(15)의 폭은, 예를 들어 대략 0.5 mm 내지 3 mm의 범위에서 적절히 선택될 수 있다. 홈 부분들(15)의 폭이 너무 좁다면, 기재 층(11)의 가요성이 저하될 수 있는 우려가 있다. 더욱이, 연마하고자 하는 물체를 연마할 때 발생되는 연마 부스러기가 홈 부분들(15)을 쉽게 막을 수 있으며, 그 결과 연마 효율이 저하될 것임을 또한 생각할 수 있다. 다른 한편으로, 홈 부분들(15)의 폭이 너무 넓다면, 베이스 부분(13) 상에 배열된 선단 부분들(14)의 단위 표면적당 부피가 작아질 것이며, 연마 패드(1)의 유효 수명이 저하될 것이다. 따라서, 상기 범위 내에서 홈 부분들(15)의 폭을 확립함으로써, 연마 패드(1)의 연마 효율이 유지될 수 있고 이의 유효 수명이 보장될 수 있다.

이들 홈 부분들(15)은 이웃하는 베이스 부분들(13) 사이에 배열되고, 기재 층(11) 상에 홈들의 군을 구성한다. 홈들의 군의 형상에 대한 요건은, 예를 들어, 홈 부분들(15) 그 자체가 상호 연통한다는 것과, 상호 교차하는 홈 부분들(15)이 존재한다는 것이다.

도 5a 내지 도 5e는 베이스 부분들(13, 14) 사이의 홈들의 군의 형상의 예를 도시한다. 이 도면에서, 홈 부분들(15)은 설명의 편의성을 위해 라인으로 표시되어 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 홈들의 군(17A)은, 직선 형상 홈 부분들(15)이 격자 형상으로 배열된 홈들의 군의 구성의 일 예로서 제공된다. 홈들의 군(17A)은 수평 및 수직 홈 부분들(15)이 직교하는 정사각형 격자를 형성한다. 이러한 구성은, 연마가 실시될 때, 심지어 연마 패드(1)와 연마하고자 하는 물체의 상호 회전 운동 또는 이들 중 단지 하나의 회전 운동을 수반하고 있을 때에도 연마 이방성이 유지된다는 점에서 월등하다. 홈 부분들(15)의 교차각은 대략 45° 내지 135°일 수 있으며, 이는 도 5b에 도시된 홈들의 군(17B)과 유사하다. 마찬가지로 이 경우에도, 소정량의 연마 이방성이 유지될 수 있다.

더욱이, 홈 부분들(15)의 라인은 직선으로 제한되지 않으며, 도 5c에 도시된 바와 같이, 홈들의 군(17C)은 또한 정사각형 격자로 배열된 파선 형상(wavy line shaped) 홈 부분들(15)로 형성될 수 있다. 더욱이, 도 5d에 도시된 바와 같이, 홈들의 군(17D)은 또한 동심원 형상 라인을 통해 중심으로부터 방사상으로 연장되는 라인으로 형성될 수 있으며, 홈들의 군(17E)은 나선 형상 라인을 통해 중심으로부터 방사상으로 연장되는 라인으로 형성될 수 있다. 전술된 것들과 같은 홈들의 군(17)을 형성함으로써, 연마 동안 발생되는 연마 부스러기가 홈 부분들(15) 내에서 원활히 유동할 수 있으며, 홈 부분들(15)을 막는 연마 부스러기로 인한 연마 효율의 저하가 억제될 수 있다.

선단 부분들(14)은, 밀도가, 예를 들어 1 ㎠당 0.05 내지 300개의 선단 부분들(14)이 되도록, 베이스 부분(13) 상에 배열된다. 이 실시 형태에서, 선단 부분들(14)은, 기재 층(11)으로부터의 높이가 약 3 mm인 대체로 사각형인 각기둥 형상을 형성하고, 베이스 부분(13) 상에, 예를 들어 2×2 매트릭스 형상으로 형상화된다. 다시 말하면, 이러한 유형의 구성은, 각각의 군들이 단일 베이스 부분(13)을 공유하는 복수의 선단 부분들(14)에 의해 형성됨을 의미한다. 평면도에서 보면, 선단 부분들(14)의 상면(연마 표면)은, 예를 들어 3 mm × 3 mm로 측정되는 대체로 정사각형인 형상을 형성한다. 선단부(14)의 측부 표면들은 또한, 예를 들어 베이스 부분(13)의 테이퍼진 형상과 동일한 각도로 테이퍼진 형상을 형성할 수 있다.

베이스 부분(13) 상에 형성되는 선단 부분들(14)의 개수는 하기 포인트를 고려하여 적절히 변화될 수 있다. 선단 부분들(14)의 개수가 적은 경우, 연마 표면 및 연마하고자 하는 물체는 연마하고자 하는 물체의 표면의 기복으로 인해 하나 또는 다수의 지점에서 용이하게 접촉될 수 있다. 따라서, 연마하고자 하는 물체의 표면의 조도(roughness)에 대한 정합성(conformance)이 용이한 경향이 있다. 다른 한편으로, 선단 부분들(14)의 개수가 다수인 경우, 비록 연마하고자 하는 물체의 표면에 기복이 있더라도, 베이스 부분(13) 및 선단 부분들(14)이 기재 층(11)의 가요성으로 인해 연마하고자 하는 물체의 표면의 형상을 추종(track)하고, 연마 표면 및 연마하고자 하는 물체는 다수의 지점들에서 용이하게 접촉할 수 있다. 따라서, 연마의 양 및 연마 속도가 증가하고, 마감도(degree of finishing)가 증가하는 경향이 있다.

더욱이, 이웃하는 선단 부분들(14)은 홈 부분들(16)에 의해 구획된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 홈 부분들(16)의 바닥 부분은, 베이스 부분(13)이 바닥 부분의 정점 부분에서 노출되도록, 베이스 부분(13) 상에서 반경이 약 0.8 mm인 둥근 형상을 형성한다. 이러한 방식으로 홈 부분들(16)의 바닥 부분에 대해 둥근 형상을 채택함으로써, 선단부(14)의 측부 표면들의 베이스 부분은 테이퍼진 형상을 갖는다. 따라서, 선단 부분들(14)과 베이스 부분(13) 사이를 연결하는 표면적이 보장되고, 선단 부분들(14)의 붕괴 강도(collapse strength)는, 선단 부분들(14)의 높이가 증가될 때, 더 신뢰성 있게 증가될 수 있다. 선단 부분들(14)의 높이를 증가시킴으로써 연마 층(12)의 부피가 확실히 확보될 수 있기 때문에, 연마 패드(1)의 유효 수명이 추가로 연장될 수 있다.

선단부(14)의 형상은 기둥 형상체 또는 평행절두 형상체일 수 있으며, 예를 들어 각기둥 형상, 원기둥 형상, 타원기둥 형상, 절두 피라미드 형상, 절두 원뿔 형상, 및 절두 타원뿔 형상 등을 나타낼 수 있다. 선단 부분들(14)이 베이스 부분(13)의 경우와 유사하게 평행절두 형상인 경우, 경사진 부분에서 응력이 쉽게 집중되지 않고, 베이스 부분(13)과의 접촉 표면적이 증가한다. 그 결과, 붕괴 강도가 더 확실히 유지될 수 있다.

더욱이, 홈 부분들(16)의 바닥 부분의 형상은 둥근 형상으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 6에 도시된 홈 부분(16A)과 유사하게, 홈 부분(16)의 바닥 부분은 또한, 선단부(14)의 측부 표면들의 뿌리 부분들만이 경사진 표면들인 표면 형상(모따기된 형상을 포함함)을 가질 수 있다. 마찬가지로 이러한 유형의 구성에서도, 선단부(14)의 측부 표면의 뿌리 부분은 테이퍼진 형상을 갖는다. 따라서, 비록 선단 부분들(14)의 높이가 증가되더라도, 선단 부분들(14)의 붕괴 강도는 더 신뢰성 있게 증가될 수 있다.

더욱이, 선단 부분들(14) 각각의 종횡비는 0.2 내지 10이 된다. 이러한 범위에서, 연마 패드(1)의 유효 수명의 연장이 목표가 될 수 있으며, 선단 부분들(14)의 붕괴 강도가 확실히 확보될 수 있다. 종횡비가 감소되는 경우에는, 연마 동안 선단 부분들(14)에 인가되는 토크가 저하되고, 선단 부분들(14)의 붕괴 강도가 양호하게 확보될 수 있다. 다른 한편으로, 종횡비가 증가되는 경우에는, 선단 부분들(14)의 부피가 확실히 확보될 수 있고, 연마 패드(1)의 유효 수명이 추가로 연장될 수 있다. 더욱이, 홈 부분들(16)의 높이가 증가하기 때문에, 연삭 유체가 홈 부분들(16) 내에서 원활히 유동할 수 있으며, 홈 부분들(16) 내에 연마 부스러기가 채워지게 됨으로써 이들이 막히는 것이 방지될 수 있다.

상기와 같은 연마 층(12)을 형성하는 방법으로서, 예를 들어 전사 방법이 사용될 수 있다. 전사 방법에서는, 예를 들어 상기 타일 구조가 적용된 몰드를 플래튼 상에 세팅하고, 다음으로 전사 몰드를 제작한다. 이어서, 이러한 전사 몰드를 경화형 다이아몬드 슬러리로 충전시키고, 기재 층(11)이 되는 필름을 적층하고 슬러리에 부착시킨다. 다음으로, 광 조사를 통해 슬러리를 경화시키고, 전사 몰드로부터 필름을 박리하면, 연마 층(12)이 기재 층(11) 상에 형성된 연마 패드(1)가 얻어진다. 연마 층(12)의 형성은 전사 방법으로 한정되지 않으며, 기계가공, 롤에 의한 엠보싱 등을 통해 실시될 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 연마 패드(1)를 사용한 연마 방법을 도시하는 도면이다. 도 7a는 한쪽 표면 상에서의 연마의 예이며, 연마하고자 하는 물체(P1)는, 예를 들어 와이어-보강 유리 또는 세라믹 기판이다. 본 예에서는, 연마 패드(1)를 연마 원판(플래튼)(22)의 표면에 고정시키되, 탄성체 층(21)을 이들 사이에 개재시켜 고정시키고, 연마하고자 하는 물체(P1)와 연마 패드(1) 사이에 연삭 유체를 공급하면서 연마 원판(22)을 회전시키고, 하중을 인가하면서 연마하고자 하는 물체(P1)의 표면을 연마한다. 연마하고자 하는 물체(P1)를 유지하는 리테이너(retainer)(23)를 또한 연마 원판(22)과 동일한 방향으로, 또는 그의 반대 방향으로 회전시킬 수 있다.

더욱이, 도 7b는 양쪽 표면 연마의 예이며, 연마 대상인 연마하고자 하는 물체(P2)는, 예를 들어 대형 유리 기판 또는 금속 플레이트이다. 본 예에서는, 각각의 연마 패드들(1)을 상부 및 하부 연마 원판들(24)의 표면에 고정시키되, 가요성을 갖는 층(21)을 각각의 연마 패드(1)와 연마 원판(24) 사이에 개재시켜 고정시키고, 리테이너(25)에 의해 유지되는 연마하고자 하는 물체(P2)를 연마 원판들(24) 사이에 세팅한다. 연마하고자 하는 물체(P2)와 연마 패드들(1) 사이에 연삭 유체를 공급하면서 연마 원판들(24)을 회전시키고, 하중을 인가하면서 연마하고자 하는 물체(P2)의 양쪽 표면을 연마한다. 이 때, 연마 원판들(24)은 상호 반대 방향으로 회전하는 것이 바람직하다.

상기 예들에서, 연마 패드들(1)의 연마 원판들(22, 24)에 대한 부착은, 예를 들어 감압형 접착제를 사용하여 행해질 수 있다. 이러한 유형의 접착제의 예에는 라텍스 크레이프, 로진, 폴리아크릴레이트 에스테르, 아크릴 중합체, 폴리부틸아크릴레이트, 비닐 에테르(예를 들어, 폴리비닐 n-부틸 에테르), 알키드 접착제, 고무 접착제(예를 들어, 천연 고무, 합성 고무, 및 염소화 고무), 및 이들의 혼합물이 포함된다.

더욱이, 가요성을 갖는 층(21)으로서 사용될 수 있는 재료의 예에는 폴리우레탄 폼, 고무, 탄성중합체, 고무 폼 등이 포함된다. 이러한 유형의 층(21)을 개재시킴으로써, 연마 원판들(22, 24)에 대한 연마 패드(1)의 형상의 추종성(tracking capability)이 개선될 수 있다. 가요성을 갖는 층(21)은 또한, 연마 패드(1) 내의 기재 층(11)의 제2 표면 측(연마 층(12)의 반대 표면 측) 상에 미리 마련될 수 있음에 유의한다. 더욱이, 가요성을 갖는 층(21)이 반드시 마련되어야 할 필요는 없으며, 연마 패드(1)는 연마 원판들(22, 24)에 직접 부착될 수 있다.

연삭 유체의 예에는 하기 중 하나 이상의 유형을 함유하는 수계 용액이 포함된다: 아민, 광유, 등유, 광물 스피릿, 수용성 에멀젼, 폴리에틸렌이민, 에틸렌 글리콜, 모노에탄올아민, 다이에탄올아민, 트라이에탄올아민, 프로필렌 글리콜, 아민 보레이트, 붕산, 아민 카르복실레이트, 송유(pine oil), 인돌, 티오아민 염, 아미드, 헥사하이드로-1,3,5-트라이에틸트라이아진, 카르복실산, 소듐 2-메르캅토벤조티아졸, 아이소프로판올아민, 트라이에틸렌다이아민 테트라아세트산, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 벤조트라이아졸, 소듐 2-피리딘티올-1-옥사이드, 및 헥실렌 글리콜. 연삭 유체는 또한 부식 억제제, 살균제, 안정제, 계면활성제, 유화제 등을 함유할 수 있다.

이러한 유형의 연마하고자 하는 물체(P)가 전술된 바와 같이 연마 패드(1)에 의해 연마될 때, 연마 층(12)은, 기재 층(11) 상에 상호 분리되어 배열된 베이스 부분들(13), 및 베이스 부분들(13) 상에 상호 분리되어 배열된 대체로 각기둥 형상의 선단 부분들(14)을 갖는다. 다시 말하면, 이러한 연마 층(12)의 경우, 단일 베이스 부분(13)을 공유하는 복수의 대체로 각기둥 형상의 선단 부분들(14)에 의해 개별 군들이 형성되고, 선단 부분들(14)의 붕괴 강도가 확실히 보장된다. 더욱이, 이러한 연마 패드(1)의 경우, 베이스 부분들(13)은 홈 부분들(15)에 의해 상호 분리되고, 연마 재료를 갖지 않는 부분들이 이웃하는 군들 사이에 존재한다. 따라서, 선단 부분들(14) 모두가 베이스 부분(13)에서 연결된 경우와 달리, 연마 패드(1)의 가요성이 확실히 확보된다.

따라서, 연마 패드(1)의 경우, 도 8a에 개략적으로 도시된 바와 같이, 연마하고자 하는 물체(P)가 연마될 때, 기재 층(11)은 휘어져서 연마하고자 하는 물체(P)의 표면 기복을 추종하며, 이러한 방식으로, 각각의 베이스 부분(13) 상에서 군을 형성하는 선단 부분들(14)의 연마 표면들이 연마하고자 하는 물체(P)와 밀접하게 접촉하게 되고, 최적의 연마가 실시될 수 있다. 더욱이, 연마 패드(1)의 경우, 베이스 부분들(13)과의 연결을 통해, 기재 층(11)으로부터 베이스 부분(13)의 박리에 기인하는 붕괴에 대하여 선단 부분들(14)의 붕괴 강도가 보장되고, 기재 층(11)의 형상의 추종에 의해, 선단 부분들(14)에 가해지는 응력이 감소될 수 있다. 따라서, 비록 선단 부분들(14)의 높이가 증가되더라도, 선단 부분들(14)의 파손 및 박리가 억제될 수 있다. 더욱이, 선단 부분들(14)의 높이를 증가시킴으로써 연마 층(12)의 부피가 확실히 확보될 수 있기 때문에, 연마 패드(1)의 유효 수명이 연장될 수 있다.

연마 재료 내의 수지가 광 경화될 때 수축으로 인한 연마 층(12)의 평탄성의 저하가 또한, 연마 패드(1) 상의 홈 부분들(15)에 의해 베이스 부분들(13)을 분리함으로써 억제될 수 있으며, 선단 부분들(14)의 높이(타일 높이)의 변화가 억제될 수 있음에 유의한다. 더욱이, 베이스 부분들(13)을 분리함으로써, 심지어 굽힘력 또는 다른 힘이 연마 층(12)에 가해지는 경우에도, 연마 재료를 갖지 않는 부분들에서 연마 층(12)이 휘어진 결과로서, 연마 층(12) 내에 형성되는 균열들로 인한 선단 부분들(14)의 붕괴 강도의 저하가 또한 억제될 수 있다.

더욱이, 연마 패드(1) 상에서, 선단 부분들(14) 사이의 홈 부분들(16)의 바닥 부분은 베이스 부분(13) 상에서 둥근 형상을 형성하고, 베이스 부분들(13) 사이의 홈 부분들(15)의 바닥 부분은 기재 층(11) 상에서 둥근 형상을 형성한다. 이러한 유형의 구성을 통해, 선단 부분들(14)의 붕괴 강도는 연마 패드(1) 상에서 추가로 증가되고, 선단 부분들(14)의 파손 및 박리가 더 신뢰성 있게 억제될 수 있다.

대조적으로, 예를 들어 도 8b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 선단 부분들(54) 모두가 단일 베이스 부분(53) 상에서 연결된 종래의 연마 패드(50)의 경우, 기재 층(51)의 가요성이 연마 층의 일체화된 형태로 인해 저하될 수 있는 우려가 있다. 기재 층(51)의 가요성의 저하가 일어날 때, 선단 부분들(54)의 연마 표면은 연마하고자 하는 물체(P)의 표면 기복을 추종하지 않으며, 선단 부분들(54)에 응력이 과도하게 가해지고, 선단 부분들(54)의 파손이 일어날 수 있는 우려가 있다. 더욱이, 일체화된 형태를 갖는 베이스 부분(53)의 경우, 굽힘력 또는 다른 힘이 연마 패드(50)에 가해지는 경우에, 베이스 부분(53) 내에 형성되는 균열들로 인해 선단 부분들(54)의 붕괴 강도가 저하될 수 있는 우려가 있다.

더욱이, 도 8c에 개략적으로 도시된 바와 같이, 베이스 부분이 마련되지 않고 선단 부분들(64) 모두가 기재 층(61) 상에 직접 형성된 종래의 연마 패드(60)의 경우, 기재 층(61)의 가요성에 관한 문제는 없지만, 선단 부분들(64)의 높이가 증가될 때 붕괴 강도가 충분히 확보될 수 없게 될 가능성이 있다. 이러한 경우에는, 연마할 때, 연마 패드(60)에 가해지는 응력이 선단 부분들(64)의 뿌리 부분에서 집중되고, 선단 부분들(64)이 기재 층(61)으로부터 쉽게 박리될 수 있는 우려가 있다. 따라서, 연마 패드(1)와 같이, 복수의 선단 부분들(14)이 베이스 부분들(13)에 의해 군을 이룬 구성의 채택은, 연마 패드의 유효 수명의 연장 및 연마 층의 평탄성 및 가요성의 보장이라는 관점에서 유용하다.

더욱이, 연마 대상인 연마하고자 하는 물체의 표면에서의 일정한 기복의 존재는 전술된 바와 같지만, 연마 설비 측 상의 연마 원판, 컨베이어, 및 다른 구성요소들에도 일정한 기복이 또한 존재한다. 연마 원판은 통상 경질이며, 이에 따라 기복의 형상을 변화시키기란 어렵다. 따라서, 기재 층(11)에 가요성을 제공하고, 두께 및 다른 조건들을 적절히 선택하여, 변형에 대한 여유(allowance)를 연마 패드(1)에 제공하는 것이 효과적이다. 기재 층(11)에 충분한 가요성을 제공함으로써, 연마 원판 상에 대한 연마 패드(1)의 부착의 용이성이 또한 확보될 수 있다. 더욱이, 특히 연마하고자 하는 물체의 표면 기복 및 연마 설비 측 상에서의 기복이 기재 층(11)의 가요성만으로는 상쇄될 수 없을 때, 기재 층(11)의 제2 표면 측 상에 가요성을 갖는 층(21)의 설치가 효과적이다. 연마 패드(1)와 연마 원판 사이에 가요성 층(21)을 개재시킴으로써, 연마 패드(1) 측의 추종성이 추가로 개선될 수 있으며, 더 최적의 연마가 실시될 수 있다.

상기에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 태양들에 따르면, 하기의 것과 같은 기능적 효과가 달성된다.

본 발명의 일 태양은 유리, 세라믹, 및 금속 재료의 표면을 연마하는 데 사용되는 연마 패드로서, 본 연마 패드는 기재 층, 및 기재 층의 제1 표면 측 상에 마련되고 연마 재료를 포함하는 연마 층을 구비하며, 연마 층은 기재 층 상에 상호 분리되어 배열된 복수의 베이스 부분들, 베이스 부분들 상에 상호 분리되어 배열된 기둥 형상 또는 평행절두 형상 선단 부분들, 및 베이스 부분들 사이에서 기재 층이 노출되도록 베이스 부분들 사이에 마련된 복수의 홈 부분들을 포함하는 홈들의 군을 포함하며, 홈들 각각은 상호 교차한다.

이러한 연마 패드의 경우, 단일 베이스 부분을 공유하는 선단 부분들에 의해 개별 군들이 형성되고, 선단 부분들의 붕괴 강도가 확실히 보장된다. 더욱이, 이러한 연마 패드의 경우, 연마 패드의 가요성이 확실히 보장되는데, 그 이유는 베이스 부분들이 홈 부분들에 의해 상호 분리되고, 연마 재료를 갖지 않는 부분들이 이웃하는 군들 사이에 존재하기 때문이다. 따라서, 이러한 연마 패드의 경우, 연마하고자 하는 물체가 연마될 때, 기재 층은 휘어져서 연마하고자 하는 물체의 표면 기복을 추종하며, 그럼으로써 최적의 연마가 수행될 수 있게 한다. 더욱이, 이러한 연마 패드의 경우, 베이스 부분들과의 연결을 통해 선단 부분들의 붕괴 강도가 보장되고, 기재 층의 형상의 추종에 의해, 선단 부분들에 가해지는 응력이 경감될 수 있다. 따라서, 비록 선단 부분들의 높이가 증가되더라도, 선단 부분들의 파손 및 박리가 억제될 수 있다. 더욱이, 선단 부분들의 높이를 증가시킴으로써 연마 층의 부피가 확실히 확보될 수 있기 때문에, 연마 패드의 유효 수명이 연장될 수 있다.

더욱이, 다른 태양에서는, 베이스 부분의 상면의 표면적이 30 ㎟ 내지 400 ㎟이다. 이와 같은 범위를 선택함으로써, 충분한 개수의 선단 부분들이 베이스 부분 상에 배열될 수 있으며, 연마 영역이 확실히 보장될 수 있다. 베이스 부분의 표면적이 너무 크다면, 기재 층의 가요성이 상실될 수 있는 우려가 있다. 다른 한편으로, 베이스 부분의 표면적이 너무 작다면, 연마 작업성의 저하가 일어날 수 있는 우려가 있다. 따라서, 상기 표면적 범위에서, 베이스 부분의 강도 및 기재 층의 가요성 둘 모두가 보장될 수 있다.

더욱이, 다른 태양에서는, 선단 부분들 사이의 홈 부분들의 바닥 부분이 베이스 부분 상에서 테이퍼진 형상을 형성한다. 이를 통해, 선단 부분들과 베이스 부분 사이를 연결하는 표면적이 보장되고, 선단 부분들의 붕괴 강도가 추가로 증가될 수 있다.

더욱이, 다른 태양에서는, 베이스 부분들 사이의 홈 부분들의 바닥 부분이 기재 층 상에서 테이퍼진 형상을 형성한다. 이러한 유형의 구성을 통해, 기재 층과 베이스 부분 사이의 접촉 표면적이 확실히 유지될 수 있고, 기재 층에 대한 접합 강도가 보장될 수 있다. 더욱이, 베이스 부분의 뿌리 부분은 노치를 형성하지 않기 때문에, 연마 동안 베이스 부분의 뿌리 부분에서의 국소화된 응력 집중이 방지될 수 있다.

더욱이, 다른 태양에서, 기재 층은 가요성을 갖는 재료로 형성된다. 기재 층에 가요성을 제공하여 연마 패드 측에 변형에 대한 여유를 제공하는 것이 효과적이다. 이러한 방식으로, 연마하고자 하는 물체의 표면 기복 및 연마 패드가 부착된 플래튼의 기복 등이 흡수될 수 있으며, 최적의 연마가 실시될 수 있다. 더욱이, 전술된 바와 같이, 연마 재료를 갖지 않는 부분들이 베이스 부분들 사이에 존재하기 때문에, 연마 층으로 인한 기재 층의 가요성의 방해가 회피될 수 있다.

더욱이, 다른 태양에서는, 가요성을 갖는 층이 기재 층의 제2 표면 측 상에 마련된다. 이러한 경우에, 심지어 연마하고자 하는 물체의 표면 기복 및 연마 패드가 부착된 플래튼의 기복 등이 기재 층의 가요성만으로는 흡수될 수 없는 경우에도, 연마 패드 측의 추종성이 보장될 수 있고, 가요성을 갖는 층을 통해 최적의 연마가 실시될 수 있다.

더욱이, 다른 태양에서는, 선단부의 종횡비가 0.2 내지 10이다. 이러한 범위에서, 연마 패드의 유효 수명의 연장이 목표가 될 수 있으며, 선단 부분들의 붕괴 강도가 확실히 유지될 수 있다. 종횡비가 감소되는 경우에는, 연마 동안 선단 부분들에 인가되는 토크가 저하되고, 선단 부분들의 붕괴 강도가 양호하게 확보될 수 있다. 다른 한편으로, 종횡비가 증가되는 경우에는, 선단 부분들의 부피가 확실히 확보될 수 있고, 연마 패드(1)의 유효 수명이 추가로 연장될 수 있다. 더욱이, 선단 부분들 사이의 홈 부분들의 높이가 증가하기 때문에, 연삭 유체가 홈 부분들 내에서 원활히 유동할 수 있으며, 홈 부분들 내에 연마 부스러기가 채워지게 됨으로써 이들이 막히는 것이 방지될 수 있다.

더욱이, 본 발명의 일 태양은 상기 연마 패드를 사용하여 유리, 세라믹, 및 금속 재료를 연마하는 방법이다. 본 방법은 기재 층의 제2 표면 측을 플래튼 상에 고정시키는 단계, 연마 층과 연마하고자 하는 물체를 접촉시키는 단계, 및 이어서, 연마하고자 하는 물체와 연마 층 사이에 연삭 유체를 도입하면서, 연마하고자 하는 물체에 대해 연마 패드 및 연삭 유체를 상대적으로 문지르는 단계로 된 공정을 포함한다.

이러한 연마 방법의 경우, 연마하고자 하는 물체가 전술된 연마 패드를 사용하여 연마될 때, 기재 층은 휘어져서 연마하고자 하는 물체의 표면 기복 및 플래튼의 표면 기복을 추종하며, 그럼으로써 최적의 연마가 수행될 수 있게 한다. 연마 패드 측 상에서는, 베이스 부분들과의 연결을 통해 선단 부분들의 붕괴 강도가 보장되고, 기재 층의 형상의 추종에 의해, 선단 부분들에 가해지는 응력이 경감될 수 있다. 따라서, 비록 선단 부분들의 높이가 증가되더라도, 선단 부분들의 파손 및 박리가 억제될 수 있으며, 연마 층의 부피가 확실히 확보될 수 있기 때문에, 연마 패드의 유효 수명이 또한 연장될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 효과를 확인하기 위한 시험을 설명한다.

이 시험에서는, 상이한 형상의 연마 층을 갖는 연마 패드의 샘플들을 각각 제작하고, 이어서 타일들 각각의 선두 에지(leading edge)를 볼트와 너트 사이에 삽입하고, 하부를 당겼을 때의 붕괴 강도를 인장 시험기로 측정하였다.

도 9a 내지 도 9e는 실시 형태 및 비교예에 따른 연마 패드 샘플의 형상을 도시하는 측면도이다. 도 9a에 도시된 비교예 1의 샘플(S1)의 경우, 베이스 부분을 마련하지 않았으며, 높이가 0.8 mm인 대체로 각기둥 형상의 돌출 부분들(102)을 기재 층(101) 상에 배열하여 연마 층(103)을 형성하였다. 더욱이, 연마 표면의 표면적은 2.6 mm × 2.6 mm였다.

도 9b에 도시된 비교예 2의 샘플(S2)의 경우, 베이스 부분을 마련하지 않았으며, 높이가 5 mm인 대체로 각기둥 형상의 돌출 부분들(104)을 기재 층(101) 상에 배열하여 연마 층(105)을 형성하였다. 더욱이, 연마 표면의 표면적은 3 mm × 3 mm였다. 도 9c에 도시된 비교예 3의 샘플(S3)의 경우, 베이스 부분을 마련하지 않았으며, 높이가 5 mm인 대체로 각기둥 형상의 돌출 부분들(106)을 기재 층(101) 상에 배열하고, 이웃하는 돌출 부분들(106) 사이의 홈 부분들(107)의 바닥 부분들이 반경이 0.8 mm인 둥근 형상을 갖게 하여 연마 층(108)을 확립하였다. 더욱이, 연마 표면의 표면적은 3 mm × 3 mm였다.

도 9d에 도시된 실시 형태 1의 샘플(S4)의 경우, 높이가 1 mm인 베이스 부분들(109)을 기재 층(101) 상에 배열하였으며, 대체로 각기둥 형상의 선단 부분들(110)을 기재 층(101)으로부터의 높이가 5 mm가 되도록 베이스 부분들(109) 상에 배열하고, 연마 층(111)을 확립하였다. 더욱이, 선단 부분들(110) 사이의 홈 부분들(112)의 바닥 부분들 및 베이스 부분들(109) 사이의 홈 부분들(113)의 바닥 부분들을 각각, 반경이 0.8 mm인 둥근 형상을 갖는 것으로 형성하였다. 연마 표면의 표면적은 3 mm × 3 mm였다. 도 9e에 도시된 실시 형태 2의 샘플(S5)의 경우, 베이스 부분(114)의 높이가 2 mm인 것을 제외하고는, 연마 층(115)은 실시 형태 1과 유사한 구조를 갖는다.

도 10은 이들의 시험 결과를 나타낸 도면이다. 이 도면에 나타난 바와 같이, 돌출 부분의 높이가 낮은 비교예 1에서는, 붕괴 강도가 당연히 높지만, 베이스 부분들에 의해 선단 부분들이 군을 형성하는 실시 형태 1의 붕괴 강도는, 베이스 부분들을 갖지 않는 비교예 2와 비교하여 대략 4배, 그리고 비교예 3과 비교하여 대략 2배 개선된다. 더욱이, 두꺼운 베이스 부분을 갖는 실시 형태 2의 붕괴 강도는 실시 형태 1과 비교하여 1.3배 추가로 개선된다.

Claims (8)

1. 유리, 세라믹, 및 금속 재료의 표면을 연마하는 데 사용되는 연마 패드로서,
   기재 층(substrate layer); 및
   기재 층의 제1 표면 측 상에 마련되고 연마 재료를 포함하는 연마 층을 포함하며,
   연마 층은
   기재 층 상에 상호 분리되어 배열된 복수의 베이스 부분(base portion)들;
   베이스 부분들 상에 상호 분리되어 배열된 기둥 형상(columnar) 또는 평행절두 형상(frustum shaped) 선단 부분들; 및
   기재 층이 노출되도록 베이스 부분들 사이에 마련된 복수의 홈 부분들을 포함하는 홈들의 군을 포함하며, 홈들 각각은 상호 교차하는 연마 패드.
2. 제1항에 있어서, 베이스 부분의 상면(top face)의 표면적이 30 ㎟ 내지 400 ㎟인 연마 패드.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 선단 부분들 사이의 홈 부분들의 바닥 부분이 베이스 부분 상에서 테이퍼진 형상을 형성하는 연마 패드.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 부분들 사이의 홈 부분들의 바닥 부분이 기재 층 상에서 테이퍼진 형상을 형성하는 연마 패드.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 기재 층은 가요성을 갖는 재료로 형성되는 연마 패드.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 가요성을 갖는 층이 기재 층의 제2 표면 측 상에 마련되는 연마 패드.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 선단 부분들의 종횡비가 0.2 내지 10인 연마 패드.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 연마 패드를 사용하여 유리, 세라믹, 및 금속 재료를 연마하는 방법으로서,
   기재 층의 제2 표면 측을 플래튼(platen) 상에 고정시키는 단계, 연마 층과 연마하고자 하는 물체를 접촉시키는 단계, 및 이어서, 연마하고자 하는 물체와 연마 층 사이에 연삭 유체(grinding fluid)를 도입하면서, 연마하고자 하는 물체에 대해 연마 패드 및 연삭 유체를 상대적으로 문지르는 단계를 포함하는 방법.

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