KR20180009816A - 연마물품 및 형성방법 - Google Patents
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Abstract
연마물품은 긴 몸체를 가지는 기재, 기재 위에 있는 특징부들의 불연속 분포를 획정하는 다수의 개별 점착 영역들로서, 상기 다수의 개별 점착 영역들 중 적어도 하나의 개별 점착 영역은 450℃ 이하의 융점을 가지는 금속 재료를 포함하는 상기 점착 영역들, 기재 위에 있고 다수의 개별 점착 영역들과 이격되는 다수의 개별 형성부들; 및 기재, 다수의 개별 점착 영역들, 및 다수의 개별 형성부들 위에 있는 결합층을 포함한다.
Description
본 발명은 연마 물품, 및 특히, 단일-층 연마 물품 형성 방법에 관한 것이다.
과거 수세기에 걸쳐 다양한 산업분야에서 예를들면 절단, 드릴링, 연마, 클리닝, 각인, 및 연삭을 포함하여 가공물 소재를 제거하는 포괄적 기능의 다양한 연마 도구들이 개발되었다. 특히 전자산업과 관련하여, 웨이퍼를 형성하기 위하여 결정 잉곳 소재를 절단하여 적합한 연마 도구들이 특히 관련된다. 산업이 성숙해 감에 따라, 잉곳은 점차 직경이 커지고, 수율, 생산성, 영향 층들, 치수 제한조건 및 기타 인자들로 인하여 이러한 작업을 위하여 유리 연마제 및 와이어 톱을 사용하는 것이 가능하게 되었다.
일반적으로, 와이어 톱은 고속으로 감기면서 절삭 작용을 하는 와이어의 긴 길이를 따라 부착된 연마 입자를 가지는 연마 도구이다. 둥근톱은 절삭 깊이가 톱날 반경 이하로 제한되지만, 와이어 톱은 직선 또는 만곡의 절삭 경로 절삭이 가능한 유연성이 더욱 크다.
종래 부착성 연마 와이어 톱을 제조하기 위하여 다양한 방법들이 존재하고, 예컨대 금속 와이어 또는 케이블 위로 스틸 비드를 활주시켜 제조하고, 비드는 전형적으로 스페이서로 분리된다. 비드는 연마 입자로 덮여있고 입자는 통상 전기도금 또는 소결하여 부착된다. 그러나, 전기도금 및 소결 작업은 시간 소모성 작업이므로 비용 문제가 있어, 와이어 톱 연마 도구를 신속하게 제조하지 못한다. 이러한 와이어 톱은 전자 분야에서와 같이 치폭 손실이 크지 않은 돌 또는 대리석 절단에 주로 사용되었다. 화학 결합 공정, 예컨대 납땜을 통하여 연마 입자를 부착하려는 일부 시도가 있었지만, 이러한 조립 방법은 와이어 톱의 장력을 감소시키고, 와이어 톱은 높은 장력하에서 절단 작업 중에 절단 및 조기 파손에 취약하다. 기타 와이어 톱은 연마제를 와이어에 결합시키기 위하여 수지를 이용할 수 있다. 그러나, 수지 결합되는 와이어 톱은 쉽게 마모되고 연마제는 특히 경질 소재 절단 시에, 입자 유용 수명이 실현되기 전에 쉽게 상실된다.
따라서, 와이어 톱 분야에서 개선된 연마 도구들에 대한 산업적 요구가 존재한다.
제1 양태에 의하면, 연마물품은 긴 몸체를 가지는 기재, 기재 위에 있는 (overlying) 특징부들 (features)의 불연속 분포를 획정하는 다수의 개별 점착 (tacking) 영역들로서, 다수의 개별 점착 영역들 중 적어도 하나의 개별 점착 영역은 450℃ 이하의 융점을 가지는 금속 재료를 포함하는 점착 영역들, 기재 위에 있고 다수의 개별 점착 영역들과 이격되는 다수의 개별 형성부들 (formations), 및 기재, 다수의 개별 점착 영역들, 및 다수의 개별 형성부들 위에 있는 결합층을 포함한다.
또 다른 양태에서, 연마물품은 긴 몸체를 가지는 기재, 기재 위에 있는 금속 재료를 포함하는 다수의 개별 점착 영역들로서, 각각의 개별 점착 영역은 또 다른 개별 점착 영역과 격리되고 적어도 하나의 연마입자는 각각의 개별 점착 영역과 연결되는 점착 영역들, 및 다수의 개별 점착 영역들, 적어도 하나의 연마입자 위에 있고 적어도 기재 일부와 직접 접촉되는 결합층을 포함한다.
또 다른 양태로서, 연마물품은 긴 몸체를 가지는 기재, 기재 위에 있고 다수의 개별 점착 영역들 중 각각의 개별 점착 영역 사이의 갭 (gap) 영역들을 획정하는 다수의 개별 점착 영역들, 다수의 개별 점착 영역들 위에 있는 연마입자들, 및 기재 위에 있고 다수의 개별 점착 영역들 및 연마입자들과 이격되는 다수의 개별 형성부들을 포함한다.
또 다른 양태에서, 연마물품 형성 방법은 긴 몸체를 가지는 기재를 연마입자들 및 점착 재료를 포함한 미립자가 포함되는 혼합물을 통해 이동시키는 단계, 연마입자들 및 분말 재료 중 적어도 일부를 기재에 부착시키는 단계, 및 기재 위에 있고 다수의 개별 점착 영역들 중 각각의 개별 점착 영역 사이 갭 영역들을 획정하는 다수의 개별 점착 영역들, 다수의 개별 점착 영역들 위에 있는 연마입자들, 및 기재 위에 있고 다수의 개별 점착 영역들 및 연마입자들과 이격되는 다수의 개별 형성부들을 포함하는 연마물품 예비 성형물을 형성하기 위하여 기재를 처리하는 단계를 포함한다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하면 더욱 양호하게 이해되며 다양한 특징 및 이점들이 명백하여 질 것이다.
도 1은 실시태양에 의한 연마물품 형성 방법을 보이는 흐름도이다..
도 2A는 실시태양에 의한 연마물품 형성 공정을 보인다.
도 2B는 실시태양에 의한 연마물품 형성 공정 일부를 보인다.
도 3은 실시태양에 의한 연마물품 일부를 보인다.
도 4는 실시태양에 따른 연마물품 일부 사진이다.
도 5는 도 4의 연마물품 일부에 대한 단면 사진이다.
도 6은 도 4의 연마물품 일부에 대한 단면 사진이다.
도 7A는 비교 연마물품 일부에 대한 단면 사진이다.
도 7B는 실시태양에 따른 연마물품 일부에 대한 단면 사진이다.
도 8은 코팅 부착 시험을 위한 실험 설정을 보인다.
도 9A는 비교 연마물품 일부 사진이다.
도 9B는 실시태양에 따른 연마물품 일부 사진이다.
도 10은 실시태양에 의해 형성된 샘플 연마 와이어 및 비교 연마물품에 대한 정상 상태 와이어 보우 (wire bow) 플롯을 보인다.
도 11A는 비교 연마물품 일부 사진이다.
도 11B는 실시태양에 따른 연마물품 일부 사진이다.
도 12는 실시태양에 따른 연마물품 일부 사진이다.
도 1은 실시태양에 의한 연마물품 형성 방법을 보이는 흐름도이다..
도 2A는 실시태양에 의한 연마물품 형성 공정을 보인다.
도 2B는 실시태양에 의한 연마물품 형성 공정 일부를 보인다.
도 3은 실시태양에 의한 연마물품 일부를 보인다.
도 4는 실시태양에 따른 연마물품 일부 사진이다.
도 5는 도 4의 연마물품 일부에 대한 단면 사진이다.
도 6은 도 4의 연마물품 일부에 대한 단면 사진이다.
도 7A는 비교 연마물품 일부에 대한 단면 사진이다.
도 7B는 실시태양에 따른 연마물품 일부에 대한 단면 사진이다.
도 8은 코팅 부착 시험을 위한 실험 설정을 보인다.
도 9A는 비교 연마물품 일부 사진이다.
도 9B는 실시태양에 따른 연마물품 일부 사진이다.
도 10은 실시태양에 의해 형성된 샘플 연마 와이어 및 비교 연마물품에 대한 정상 상태 와이어 보우 (wire bow) 플롯을 보인다.
도 11A는 비교 연마물품 일부 사진이다.
도 11B는 실시태양에 따른 연마물품 일부 사진이다.
도 12는 실시태양에 따른 연마물품 일부 사진이다.
본 발명은 연마 물품, 특히 가공물 연마 및 절단에 적합한 연마 물품에 관한 것이다. 특정 실시예들에서, 본원의 연마 물품은 와이어 톱을 형성하며, 전자산업, 광학산업 및 기타 관련 산업분야에서 민감한 결정성 소재 처리에 사용될 수 있다.
도 1은 실시태양에 따른 연마 물품 형성 방법의 흐름도를 도시한 것이다. 본 공정은 단계 101에서 기재 제공에 의해 개시된다. 기재는 연마재료가 부착되는 표면을 제공하고, 따라서 연마 물품의 연마 성능이 발휘된다.
실시태양에 의하면, 기재 제공 방법은 긴 몸체를 가지는 기재 제공 공정을 포함한다. 특정 실시예들에서, 긴 몸체는 적어도 10:1의 길이: 폭의 종횡비를 가진다. 다른 실시태양들에서, 긴 몸체의 종횡비는 적어도 약 100:1, 예컨대 적어도 1000:1, 또는 적어도 약 10,000:1이다. 기재 길이는 기재의 길이방향 축을 따라 측정되는 최장의 치수일 수 있다. 폭은 길이방향 축에 직교 방향으로 측정되는 기재의 제2의 최장 (또는 일부 경우들에서는 최단) 치수일 수 있다.
또한, 기재는 길이가 적어도 약 50 미터인 긴 몸체 형태일 수 있다. 실제로, 다른 기재들은 더 길수 있고, 평균 길이는 적어도 약 100 미터, 예컨대 적어도 약 500 미터, 적어도 약 1,000 미터, 또는 적어도 약 10,000 미터이다.
또한, 기재는 약 1 cm 이하인 폭을 가질 수 있다. 실제로, 긴 몸체의 평균 폭은 약 0.5 cm 이하, 예컨대 약 1 mm 이하, 약 0.8 mm 이하, 또는 약 0.5 mm 이하이다. 또한, 기재의 평균 폭은 적어도 약 0.01 mm, 예컨대 적어도 약 0.03 mm이다. 기재의 평균 폭은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
소정의 실시태양들에서, 긴 몸체는 다수의 필라멘트들이 함께 편조된 와이어일 수 있다. 즉, 기재는 많은 더 작은 와이어들이 서로 감기고, 함께 편조되고, 또는 다른 물체, 예컨대 중심 코어 와이어에 부착되어 형성될 수 있다. 소정의 구성에서 피아노 줄을 적합한 기재 구조체로서 활용할 수 있다. 예를들면, 기재는 파괴강도가 적어도 약 3 GPa인 고강도 강선일 수 있다. 기재 파괴강도는 캡스턴 그립으로 금속재료의 인장시험을 위한 ASTM E-8에 의해 측정된다. 와이어는 특정 재료, 예컨대 황동을 포함한 금속의 층으로 도포될 수 있다. 또한, 다른 예시에서, 와이어는 실질적으로 외면에 임의의 코팅이 없을 수 있다.
긴 몸체는 소정의 형상을 가질 수 있다. 예를들면, 긴 몸체는 원형 단면을 가지도록 대체로 원통 형상을 가질 수 있다. 긴 몸체들은 긴 몸체의 길이방향 축에 수직 연장되는 평면에서 관찰될 때 원형 단면 형상을 가진다.
긴 몸체는 예를들면, 무기 재료들, 유기 재료들 (예를들면, 중합체들 및 천연 유기 재료들), 및 이들의 조합을 포함한 다양한 재료들로 제조될 수 있다. 적합한 무기 재료들은 세라믹스, 유리, 금속, 금속합금, 서멧, 및 이들의 조합을 포함한다. 소정의 실시예들에서, 긴 몸체는 금속 또는 금속합금 재료로 제조된다. 예를들면, 긴 몸체는 전이 금속 또는 전이 금속합금 재료로 제조되고 철, 니켈, 코발트, 구리, 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 탄탈, 텅스텐, 및 이들의 조합의 원소들을 포함한다.
적합한 유기 재료들은 열가소성 플라스틱, 열경화성 플라스틱, 탄성체, 및 이들의 조합을 포함한 중합체들로 구성될 수 있다. 특히 유용한 중합체들은 폴리이미드, 폴리아미드, 수지, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 및 기타 등을 포함한다. 또한 긴 몸체는 천연 유기 재료들, 예를들면, 고무를 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 본원의 연마물품은 소정의 내피로성을 가지는 기재를 형성할 수 있다. 예를들면, 기재들의 평균 피로수명은 회전 빔 피로 시험 (Rotary Beam Fatigue Test) 또는 헌터 피로 시험 (Hunter Fatigue Test)으로 측정될 때 적어도 300,000 사이클이다. 시험은 MPIF Std. 56일 수 있다. 회전 빔 피로 시험은 지정 응력 (예를들면 700 MPa), 즉 일정한 응력 또는 와이어가 사이클 피로 시험에서 반복 사이클 횟수가 106 에 이를 때까지 파손되지 않는 응력에서 와이어 파괴에 이르기 까지의 사이클 횟수를 측정한다 (예를들면 응력은 피로강도를 나타낸다). 다른 실시태양들에서, 기재는 더 높은 피로수명을 보이고, 예컨대 적어도 약 400,000 사이클, 적어도 약 450,000 사이클, 적어도 약 500,000 사이클, 또는 적어도 약 540,000 사이클이다. 또한, 기재의 피로수명은 약 2,000,000 사이클 이하일 수 있다.
단계 101에서 기재를 제공한 후, 공정은 단계 102로 이어지며, 여기에서 기재는 연마입자들 및 점착재료를 포함한 미립자로 구성되는 혼합물을 통과하도록 병진 이동된다.
연마물품 처리 및 형성이 원활하도록, 기재는 스풀링 (spooling) 시스템에 연결될 수 있다. 예를들면, 와이어는 공급 스풀 및 수용 스풀 사이에서 이동될 수 있다. 공급 스풀 및 수용 스풀 간의 와이어 이동은 공정을 용이하게 하고, 따라서 예를들면, 와이어는 공급 스풀에서 수용 스풀로 이동되는 동안에 최종-형성 연마물품의 성분층들을 형성하기 위하여 원하는 형성 공정을 통과하도록 이동될 수 있다.
또 다른 기재 제공 공정에서, 용이한 처리를 위하여 기재는 공급 스풀에서 수용 스풀로 특정 속도로 감길 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를들면, 기재는 약 5 m/min 이상의 속도로 공급 스풀에서 수용 스풀로 감질 수 있다. 다른 실시태양들에서, 감김 속도는 더 클 수 있고, 따라서 적어도 약 8 m/min, 적어도 약 10 m/min, 적어도 약 12 m/min, 또는 적어도 약 14 m/min이다. 특정 실시예들에서, 감김 속도는 약 500 m/min 이하, 예컨대 약 200 m/min 이하이다. 감김 속도는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 감김 속도는 최종-형성 연마물품이 형성되는 속도를 나타낸다는 것을 이해하여야 한다.
소정의 예시에서, 기재는 외면 상에 놓이는 하나 이상의 선택적 장벽층들을 포함할 수 있다. 일 양태에 따르면, 장벽층은 기재 외면 상에 배치되어, 기재 외면 (즉, 주변)과 직접 접촉되고, 더욱 상세하게는, 기재 외면에 직접 결합된다. 하나의 실시태양에서, 장벽층은 기재 외면에 결합될 수 있고 장벽층 및 기재 간에 기재의 적어도 하나 금속 원소 및 장벽층 원소의 상호 확산으로 특정되는 확산 결합 영역 (diffusion bond region)을 형성한다. 하나의 특정 실시태양에서, 장벽층은 기재 및, 예를들면, 점착층, 결합층, 코팅층, 하나 이상 유형의 연마입자들 층, 또는 이들의 조합을 포함한 기타 상도 (overlying) 층들 사이에 배치될 수 있다.
장벽층을 가지는 기재 제공 공정은 구성물 또는 기재 및 장벽층 구성과 같은 조립물 공급 단계를 포함한다. 장벽층은 예를들면, 적층공정을 포함한 다양한 기술로 형성된다. 일부 적합한 적층공정은, 인쇄, 분무, 침지코팅, 다이코팅, 도금 (예를들면, 전해 또는 무전해), 및 이들의 조합을 포함한다. 실시태양에 의하면, 장벽층 형성 공정은 저온 공정을 포함한다. 예를들면, 장벽층 형성 공정은 약 400℃ 이하, 예컨대 약 375℃ 이하, 약 350℃ 이하, 약 300℃ 이하, 또는 약 250℃ 이하에서 수행된다. 또한, 장벽층 형성 후 예를들면 세정, 건조, 경화, 고화, 열처리, 및 이들의 조합을 포함한 추가 공정이 수행될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 장벽층은 이어지는 도금 공정에서 다양한 화학 종들 (예를들면, 수소)에 의한 코어 재료의 화학적 침투에 대한 장벽을 역할을 수행한다. 또한, 장벽층은 기계적 내구성을 개선시킨다.
하나의 실시태양에서, 장벽층은 재료의 단일층일 수 있다. 장벽층은 기재의 전체 주변 표면에 배치되는 연속 코팅층 형태일 수 있다. 장벽 재료는 무기 재료, 예컨대 금속 또는 금속합금 재료일 수 있다. 장벽층으로 사용되는 일부 적합한 재료들은, 제한되지는 않지만 주석, 은, 구리, 아연, 니켈, 티타늄, 및 이들의 조합을 포함하는 전이 금속 원소를 포함한다. 또 다른 실시태양에서, 장벽층은 황동을 포함할 수 있다. 하나의 실시태양에서, 장벽층은 실질적으로 주석으로 이루어지는 재료의 단일층일 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 장벽층은 적어도 99.99% 주석의 순도를 가지는 주석의 연속층을 포함한다. 특히, 장벽층은 실질적으로 순수한, 비-합금 재료일 수 있다. 즉, 장벽층은 단일 금속 재료의 금속 재료 (예를들면, 주석)일 수 있다.
다른 실시태양들에서, 장벽층은 금속합금일 수 있다. 예를들면, 장벽층은 주석 합금, 예컨대 주석 및 다른 금속, 예컨대 전이 금속 예컨대 구리, 은, 및 기타 등의 조합을 포함하는 조성물일 수 있다. 일부 적합한 주석계 합금은 은을 포함한 주석계 합금, 특히 Sn96.5/Ag3.5, Sn96/Ag4, 및 Sn95/Ag5 합금일 수 있다. 다른 적합한 주석계 합금은 구리를 포함하고, 특히 Sn99.3/Cu0.7 및 Sn97/Cu3 합금일 수 있다. 또한, 소정의 주석계 합금은 구리 및 은을 포함하고, 예를들면, Sn99/Cu0.7/Ag0.3, Sn97/Cu2.75/Ag0.25 및, Sn95.5/Ag4/Cu0.5 합금일 수 있다. 도 다른 실시태양에서, 장벽층은 구리 및 니켈의 조합을 포함하는 금속 합금을 포함할 수 있고, 상세하게는 실질적으로 구리 및 니켈로 이루어지는 금속 합금을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 장벽층은 다수의 별도의 층들로 형성될 수 있고, 예를들면, 적어도 두 개의 개별 층들을 포함할 수 있다. 예를들면, 장벽층은 내층 및 내층에 상도되는 외층을 가질 수 있다. 실시태양에 의하면, 내층 및 외층은 서로 직접 접촉하여, 외층은 내층에 직접 배치되고 계면에서 결합된다. 따라서, 내층 및 외층은 기재 길이를 따라 연장되는 계면에서 결합된다.
하나의 실시태양에서, 내층은 임의의 상기 장벽층 특성을 가진다. 예를들면, 내층은 주석, 구리, 니켈, 또는 이들 조합을 포함하는 재료의 연속층일 수 있다. 또한, 내층 및 외층은 서로 상이한 재료들로 형성될 수 있다. 즉, 예를들면, 층들 중 하나에 존재하는 적어도 하나 원소가 다른 층에 부재할 수 있다. 하나의 특정 실시태양에서, 외층은 내층에 부재한 원소를 포함할 수 있다.
외층은 임의의 상기 장벽층 특성을 포함한다. 예를들면, 외층은 무기 재료, 예컨대 금속 또는 금속합금을 포함하도록 형성될 수 있다. 더욱 상세하게는, 외층은 전이 금속 원소를 포함한다. 예를들면, 소정의 하나의 실시태양에서, 외층은 니켈을 포함한다. 또 다른 실시태양에서, 외층은 실질적으로 니켈로 이루어지도록 형성될 수 있다.
소정의 실시예들에서, 외층은 내층과 동일한 방식, 예컨대 적층공정으로 형성될 수 있다. 그러나, 반드시 외층이 내층과 동일한 방식으로 형성될 필요는 없다. 실시태양에 의하면, 외층은 도금, 분무, 인쇄, 침지, 다이코팅, 적층, 및 이들의 조합을 포함한 적층공정을 통해 형성될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 장벽층의 외층은 상대적으로 저온, 예컨대 약 400℃ 이하, 약 375℃ 이하, 약 350℃ 이하, 약 300℃ 이하, 또는 250℃ 이하에서 형성된다. 하나의 특정 공정에 따르면, 외층은 비-도금 공정, 예컨대 다이코팅을 통해 형성된다. 또한, 외층 형성 공정은 예를들면 가열, 경화, 건조, 및 이들의 조합을 포함한 다른 방법들을 포함한다. 이러한 방식으로 외층을 형성하면 코어 및/또는 내층에 원치 않는 종들의 침투를 제한할 수 있다.
실시태양에 의하면, 장벽층의 내층은 화학적 장벽층으로 작용하기에 적합한 특정 평균 두께를 가지도록 형성된다. 예를들면, 장벽층의 평균 두께는 적어도 약 0.05 미크론, 예컨대 적어도 약 0.1 미크론, 적어도 약 0.2 미크론, 적어도 약 0.3 미크론, 또는 적어도 약 0.5 미크론이다. 또한, 내층 평균 두께는 약 8 미크론 이하, 예컨대 약 7 미크론 이하, 약 6 미크론 이하, 약 5 미크론 이하, 또는 약 4 미크론 이하이다. 내층 평균 두께는 상기 임의의 최소 두께 및 최대 두께 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
장벽층의 외층은 특정 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 예를들면, 하나의 실시태양에서 외층 평균 두께는 적어도 약 0.05 미크론, 예컨대 적어도 약 0.1 미크론, 적어도 약 0.2 미크론, 적어도 약 0.3 미크론, 또는 적어도 약 0.5 미크론이다. 또한, 소정의 실시태양들에서, 외층 평균 두께는 약 12 미크론 이하, 약 10 미크론 이하, 약 8 미크론 이하, 약 7 미크론 이하, 약 6 미크론 이하, 약 5 미크론 이하, 약 4 미크론 이하, 또는 약 3 미크론 이하이다. 장벽층의 외층 평균 두께는 상기 임의의 최소 두께 및 최대 두께 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
특히, 적어도 하나 실시태양에서, 내층은 외층 평균 두께와 상이한 평균 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 이러한 구성으로추가 공정을 위한 적합한 결합 구조를 제공하면서도 소정의 화학 종들에 대한 내침투성을 개선시킬 수 있다. 예를들면, 다른 실시태양들에서 내층 평균 두께는 외층 평균 두께보다 두꺼울 수 있다. 그러나, 대안의 실시태양들에서, 내층 평균 두께는 외층 평균 두께 미만일 수 있다.
하나의 특정 실시태양에 따르면, 장벽층의 내층 평균 두께 (ti) 및 외층 평균 두께 (to) 간의 두께 비율 [ti:to]은 약 3:1 내지 약 1:3일 수 있다. 다른 실시태양들에서, 두께 비율은 약 2.5:1 내지 약 1:2.5, 예컨대 약 2:1 내지 약 1:2, 약 1.8:1 내지 약 1:1.8, 약 1.5:1 내지 약 1:1.5, 또는 약 1.3:1 내지 약 1:1.3일 수 있다.
특히, 장벽층 (적어도 내층 및 외층 포함) 평균 두께는 약 10 미크론 이하로 형성될 수 있다. 다른 실시태양들에서, 장벽층 평균 두께는 더 얇고, 예컨대 약 9 미크론 이하, 약 8 미크론 이하, 약 7 미크론 이하, 약 6 미크론 이하, 약 5 미크론 이하, 또는 약 3 미크론 이하이다. 또한, 장벽층 평균 두께는 적어도 약 0.05 미크론, 예컨대 적어도 약 0.1 미크론, 적어도 약 0.2 미크론, 적어도 약 0.3 미크론, 또는 적어도 약 0.5 미크론이다. 장벽층 평균 두께는 상기 임의의 최소 두께 및 최대 두께 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
여전히, 또 다른 실시태양에서, 기재는 외면에 장벽층 또는 임의의 코팅물을 반드시 포함하지 않는다. 예를들면, 기재는 실질적으로 장벽층이 부재이고, 기재는 실질적으로 장벽층이 없다. 적어도 하나의 실시태양에서, 기재는 단계 102에서 본원에 기술되는 바와 같이 혼합물에 기재를 통과하기 전에 미코팅 와이어일 수 있다. 더욱 상세하게는, 단계 102에 기술된 바와 같이 와이어를 혼합물에 통과 이동하는 공정 전에 기재는 실질적으로 외면에 임의의 코팅층이 부재인 금속 와이어일 수 있다.
기재 제공 후, 공정은 단계 102로 이어지고, 여기에서 연마입자들 및 점착 재료를 포함하는 미립자 재료로 구성되는 혼합물을 통과하여 기재를 이동한다. 도 2A는 실시태양에 의한 연마물품 형성 공정을 도시한 것이다. 도 2B는 실시태양에 의한 연마물품 형성 공정 일부를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 기재 (201)는 혼합물 (204)이 담긴 용기 (203) 속으로 방향 (202)으로 이동된다. 기재 (201)는 용기 안의 하나 이상의 롤러 (205)에 걸쳐 이동되어 기재 (201) 방향 및 적절한 처리를 용이하게 조절할 수 있다.
하나의 특정 실시태양에 의하면, 연마물품 일부 형성 공정은 슬러리 딥-코팅 공정을 포함하고, 기재 (201)는 연마입자 (212) 및 본원 실시태양들의 특징부들을 가지는 연마물품 형성을 용이하게 하는 점착 재료를 포함한 미립자 (213)를 포함하는 혼합물 (204)에 통과하여 이동된다. 특히, 혼합물 (204)은 연마입자 (212) 및 미립자 (213)를 포함하고, 이로써 최종-형성 연마물품의 개별 점착 영역 및 개별 형성부는 용이하게 형성된다. 또한, 본원에 도시되고 설명된 바와 같이, 소정의 기타 종래 방법과는 달리, 혼합물 (204)은 미립자 (213) 및 연마입자 (212)를 포함하고, 따라서 연마입자 (212) 및 미립자 (213) 모두가 기재 (201)에 용이하게 동시에 부착된다.
본원에서 언급하는 연마입자들은 여러 유형의 연마입자들, 예를들면, 제1 유형의 연마입자 및 제2 유형의 연마입자를 포함한다. 연마입자는 예컨대 산화물, 탄화물, 질화물, 붕화물, 산질화물, 산붕화물, 다이아몬드, 및 이들의 조합의 재료를 포함한다. 소정의 실시태양들에서, 연마입자는 초연마재료를 포함한다. 예를들면, 하나의 적합한 초연마재료는 다이아몬드를 포함한다. 특정 실시예들에서, 연마입자는 실질적으로 다이아몬드로 이루어진다. 본원에 기재된 바와 같이, 혼합물은 일 유형 이상의 연마입자, 예를들면, 제1 유형의 연마입자 및 제2 유형의 연마입자를 포함한다. 제1 및 제2 유형들의 연마입자들은 서로 상이한 적어도 하나의 연마 특성을 가질 수 있고, 연마 특성은 조성, 평균 입자 크기, 경도, 인성, 파쇄성 (friability), 구조, 형상, 또는 이들의 조합을 포함한다. 또한, 소정의 실시예들에서, 혼합물은 일 유형 이상의 연마입자들을 포함하고, 상이한 유형들의 연마입자들의 함량은 혼합물마다 다르고, 따라서, 최종-형성 연마물품에서 다르다.
하나의 실시태양에서, 연마입자는 비커스 (Vickers) 경도가 적어도 약 10 Gpa인 재료를 포함한다. 다른 실시예들에서, 연마입자의 비커스 경도는 적어도 약 25 GPa, 예컨대 적어도 약 30 GPa, 적어도 약 40 GPa, 적어도 약 50 GPa, 또는 적어도 약 75 GPa이다. 또한, 적어도 하나 비-제한적 실시태양에서, 연마입자의 비커스 경도는 약 200 GPa 이하, 이하 약 150 GPa 예컨대, 또는 약 100 GPa 이하이다. 제1 유형의 연마입자의 비커스 경도는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
연마입자는 특정 형상, 예컨대 긴 (elongated), 등축형 (equiaxed), 타원형, 상자형, 직사각형, 삼각형, 불규칙한, 및 기타 등을 포함한 군의 형상을 가진다. 또한, 소정의 실시예들에서, 연마입자는 특정 결정 구조, 예컨대 제한되지는 않지만 다결정, 단결정, 다면체, 입방, 육방, 사면체, 팔면체, 복잡 탄소 구조 (예를들면, 버키-볼 (Bucky-ball)), 및 이들의 조합을 포함한다.
또한, 연마입자들은 연마물품 제조 및/또는 성능을 개선시킬 수 있는 특정 그릿 크기 분포를 가질 수 있다. 예를들면, 연마입자들은 혼합물 및 연마물품에서 정규 또는 가우스 분포로 존재할 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 연마입자들은 혼합물에서 비-가우스 분포로, 예를들면, 다-봉 (multi-modal) 분포 또는 광폭 그릿 크기 분포로 존재할 수 있다. 광폭 그릿 크기 분포에 있어서, 평균 입자 크기가 약 1 미크론 내지 약 100 미크론 범위에서 적어도 80%의 연마입자는 적어도 약 30 미크론인 평균 입자 크기를 가진다. 하나의 실시태양에서, 광폭 그릿 크기 분포는 쌍봉 (bimodal) 입자 크기 분포일 수 있고, 쌍봉 입자 크기 분포는 제1 중간 (median) 입자 크기 (M1)를 가지는 제1 봉 (mode) 및 제1 중간 입자크기와는 상이한 제2 중간 입자 크기 (M2)를 가지는 제2 봉을 가진다. 특정 실시태양에 의하면, 제1 중간 입자 크기 및 제2 중간 입자 크기는 식 ((M1-M2)/M1)x100%에 기초하여 적어도 5% 상이하다. 또 다른 실시태양에서들, 제1 중간 입자 크기 및 제2 중간 입자 크기는 적어도 약 10%, 예컨대 적어도 약 20%, 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 또는 적어도 약 90% 상이하다. 또, 다른 비-제한적 실시태양에서, 제1 중간 입자 크기는 제2 중간 입자크기와 약 99% 이하, 예컨대 약 90% 이하, 약 80% 이하, 약 70% 이하, 약 60% 이하, 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하, 또는 약 10% 이하 상이하다. 제1 중간 입자 크기 및 제2 중간 입자 크기 간의 차이는 상기 임의의 최소비율 및 최대비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
특정 실시태양에 있어서, 연마입자들은 응집 입자를 포함한다. 더욱 상세하게는, 연마입자들은 실질적으로 응집 입자로 이루어진다. 소정의 실시예들에서, 혼합물은 응집 입자 및 미응집 입자의 조합을 포함한다. 실시태양에 의하면, 응집 입자는 바인더 재료로 서로 결합되는 연마입자들을 포함한다. 일부 적합한 바인더 재료 예시들은 무기 재료, 유기 재료, 및 이들의 조합을 포함한다. 더욱 상세하게는, 바인더 재료는 세라믹, 금속, 유리, 중합체, 수지, 및 이들의 조합을 포함한다. 적어도 하나 실시태양에서, 바인더 재료는 금속 또는 금속합금이고, 하나 이상의 전이 금속 원소를 포함한다. 실시태양에 의하면, 바인더 재료는 예를들면, 장벽층, 점착 재료, 결합층, 또는 이들의 조합을 포함하는 연마물품 구성 층의 적어도 하나 금속 원소를 포함한다. 더욱 특정한 실시태양에서, 바인더는 적어도 하나 활성 결합제를 포함하는 금속 재료일 수 있다. 활성 결합제는 원소 또는 질화물, 탄화물, 및 이들의 조합을 포함하는 조성물일 수 있다. 하나의 특정 예시적 활성 결합제는 티타늄-함유 조성물, 크롬-함유 조성물, 니켈-함유 조성물, 구리-함유 조성물 및 이들의 조합을 포함한다. 또 다른 실시태양에서, 바인더 재료는 기계적 제거 공정을 수행하면서도 또한 가공물 표면 상의 화학적 제거 공정을 촉진하도록 연마물품과 접촉하는 가공물과 화학적으로 반응할 수 있는 화학 조제를 포함한다. 일부 적합한 화학 조제는 산화물, 탄화물, 질화물, 산화제, pH 개질제, 계면활성제, 및 이들의 조합을 포함한다.
본원 실시태양들의 응집 입자는 특정 함량의 연마입자들, 특정 함량의 바인더 재료, 및 특정 함량의 다공도를 가진다. 예를들면, 응집 입자는 바인더 재료 함량 이상의 연마입자 함량을 가진다. 대안으로, 응집 입자는 연마입자 함량 이상의 바인더 재료 함량을 포함한다. 예를들면, 하나의 실시태양에서, 응집 입자는 응집 입자 총 부피에 대하여 적어도 약 5 vol% 연마입자를 포함한다. 다른 실시예들에서, 응집 입자 총 부피에 대한 연마입자들 함량은 더욱 크고, 예컨대 적어도 약 10 vol%, 예컨대 적어도 약 20 vol%, 적어도 약 30 vol%, 적어도 약 40 vol%, 적어도 약 50 vol%, 적어도 약 60 vol%, 적어도 약 70 vol%, 적어도 약 80 vol%, 또는 적어도 약 90 vol%이다. 또, 다른 비-제한적 실시태양에서, 응집 입자에서 연마입자들 함량은 응집 입자 총 부피에 대하여 약 95 vol% 이하, 예컨대 약 90 vol% 이하, 약 80 vol% 이하, 약 70 vol% 이하, 약 60 vol% 이하, 약 50 vol% 이하, 약 40 vol% 이하, 약 30 vol% 이하, 약 20 vol% 이하, 또는 약 10 vol% 이하이다. 응집 입자 중 연마입자들 함량은 상기 임의의 최소비율 및 최대비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또 다른 양태에 따르면, 응집 입자는 응집 입자 총 부피에 대하여 적어도 약 5 vol% 바인더 재료를 포함한다. 다른 실시예들에서, 응집 입자 총 부피에 대하여 바인더 재료 함량은 더 크고, 예컨대 적어도 약 10 vol%, 예컨대 적어도 약 20 vol%, 적어도 약 30 vol%, 적어도 약 40 vol%, 적어도 약 50 vol%, 적어도 약 60 vol%, 적어도 약 70 vol%, 적어도 약 80 vol%, 또는 적어도 약 90 vol%이다. 또, 다른 비-제한적 실시태양에서, 응집 입자 중 바인더 재료 함량은 응집 입자 총 부피에 대하여 약 95 vol% 이하, 예컨대 약 90 vol% 이하, 약 80 vol% 이하, 약 70 vol% 이하, 약 60 vol% 이하, 약 50 vol% 이하, 약 40 vol% 이하, 약 30 vol% 이하, 약 20 vol% 이하, 또는 약 10 vol% 이하이다. I 응집 입자 중 바인더 재료 함량은 상기 임의의 최소비율 및 최대비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또 다른 양태에서, 응집 입자는 특정 다공도를 가진다. 예를들면, 응집 입자는 응집 입자 총 부피에 대하여 적어도 약 1 vol% 다공도를 포함한다. 다른 실시예들에서, 응집 입자 총 부피에 대한 다공도는 더욱 크고, 예컨대 적어도 약 5 vol%, 적어도 약 10 vol%, 적어도 약 20 vol%, 적어도 약 30 vol%, 적어도 약 40 vol%, 적어도 약 50 vol%, 적어도 약 60 vol%, 적어도 약 70 vol%, 또는 적어도 약 80 vol%이다. 또, 다른 비-제한적 실시태양에서, 응집 입자에서 다공도는 응집 입자 총 부피에 대하여 약 90 vol% 이하, 약 80 vol% 이하, 약 70 vol% 이하, 약 60 vol% 이하, 약 50 vol% 이하, 약 40 vol% 이하, 약 30 vol% 이하, 약 20 vol% 이하, 또는 약 10 vol% 이하이다. 응집 입자에서 다공도는 상기 임의의 최소비율 및 최대비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
응집 입자 내의 다공성은 다양한 타입일 수 있다. 예를들면, 다공들은 일반적으로 응집 입자 내에서 서로 이격되는 개별 공극들로 정의되는 밀폐 기공들일 수 있다. 적어도 하나 실시태양에서, 대부분의 응집 입자에서 다공들은 밀폐 기공들일 수 있다. 대안으로, 다공들은 응집 입자 내부를 관통 연장하는 상호 연결 채널들의 망으로 정의되는 개방 기공들일 수 있다. 소정의 실시예들에서, 대부분의 다공들은 개방 기공들일 수 있다.
응집 입자는 공급업자로부터 제공될 수 있다. 대안으로, 응집 입자는 연마물품 형성 전에 형성될 수 있다. 적합한 응집 입자 형성 공정은 선별, 혼합, 건조, 고화, 무전해 도금, 전해 도금, 소결, 브레이즈, 분무, 인쇄, 및 이들의 조합을 포함한다.
하나의 특정 실시태양에 따르면, 응집 입자는 연마물품 형성과 동시에 (in-situ) 형성된다. 예를들면, 하나 이상의 연마물품 구성 층들이 형성되는 동안 응집 입자가 형성될 수 있다. 연마물품과 동시에 응집 입자를 형성하는 적합한 공정은 적층공정을 포함한다. 특정 적층공정은, 제한되지는 않지만, 도금, 전기도금, 침지, 분무, 인쇄, 코팅, 중력코팅, 및 이들의 조합을 포함한다. 적어도 하나 특정 실시태양에서, 응집 입자 형성 공정은 도금 처리를 통한 결합층 및 응집 입자 동시 형성을 포함한다.
적어도 하나 실시태양에 의하면, 연마입자는 입자 코팅층을 가진다. 특히, 입자 코팅층은 연마입자 외면에 상도되고, 더욱 상세하게는, 연마입자 외면과 직접 접촉된다. 적합한 입자 코팅층 재료들은 금속 또는 금속합금을 포함한다. 하나 특정 실시태양에 의하면, 입자 코팅층은 전이 금속 원소, 예컨대 티타늄, 바나듐, 크롬, 몰리브덴, 철, 코발트, 니켈, 구리, 은, 아연, 망간, 탄탈, 텅스텐, 및 이들의 조합을 포함한다. 하나의 소정의 입자 코팅층은 니켈, 예컨대 니켈 합금, 및 입자 코팅층에 존재하는 다른 종들과 비교하여 중량비에 있어서 주 함량이 니켈인 합금을 포함한다. 더욱 특정한 실시예들에서, 입자 코팅층은 단일 금속 종들을 포함한다. 예를들면, 입자 코팅층은 실질적으로 니켈로 이루어진다. 입자 코팅층은 도금 층일 수 있고, 따라서 전해 도금층 및 무전해 도금 층일 수 있다.
입자 코팅층은 연마입자 외면의 적어도 일부에 상도되도록 형성될 수 있다. 예를들면, 입자 코팅층은 연마입자 외면적의 적어도 약 50%에 상도할 수 있다. 다른 실시태양들에서, 입자 코팅층 도포율은 더 크고, 예컨대 적어도 약 75%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 또는 실질적으로 연마입자의 전체 외면을 도포한다.
입자 코팅층은 연마입자 함량에 대하여 공정에 적합한 특정 함량을 가지도록 형성된다. 예를들면, 입자 코팅층은 연마입자 각각의 총 중량의 적어도 약 5%일 수 있다. 다른 실시예들에서, 연마입자 각각의 총 중량에 대한 입자 코팅층의 상대 함량은 더 크고, 예컨대 적어도 약 10%, 적어도 약 20%, 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 또는 적어도 약 80%이다. 또, 다른 비-제한적 실시태양에서, 연마입자 각각의 총 중량에 대한 입자 코팅층의 상대 함량은 약 99% 이하, 예컨대 약 90% 이하, 약 80% 이하, 약 70% 이하, 약 60% 이하, 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하, 또는 약 10% 이하이다. 연마입자 각각의 총 중량에 대한 입자 코팅층의 상대 함량은 상기 임의의 최소비율 및 최대비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
하나의 실시태양에 의하면, 입자 코팅층은 공정에 적합한 특정 두께를 가진다. 예를들면, 입자 코팅층의 평균 두께는 약 5 미크론 이하, 예컨대 약 4 미크론 이하, 약 3 미크론 이하, 또는 약 2 미크론 이하이다. 또한, 비-제한적 실시태양에 의하면, 입자 코팅층의 평균 두께는 적어도 약 0.01 미크론, 0.05 미크론, 적어도 약 0.1 미크론, 또는 적어도 약 0.2 미크론이다. 입자 코팅층의 평균 두께는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본원의 소정의 양태들에 따르면, 입자 코팅층은 다수의 개별 필름층들로 형성될 수 있다. 예를들면, 입자 코팅층은 연마입자에 상도되는 제1 입자 필름층, 및 제1 입자 필름층과 상이하고 제1 입자 필름층에 상도되는 제2 입자 필름층을 포함한다. 제1 입자 필름층은 연마입자 외면과 직접 접촉되고 제2 입자 필름층은 제1 입자 필름층과 직접 접촉될 수 있다. 제1 입자 필름층 및 제2 입자 필름층은 적어도 하나의 재료 파라미터 예컨대 평균 두께, 조성, 융점, 또는 이들의 조합에 기초하여 서로 차별될 수 있다.
적어도 하나의 실시태양에 의하면, 연마입자들은 연마물품 제조 및/또는 성능을 개선시킬 수 있는 특정 크기를 가질 수 있다. 예를들면, 연마입자 (212)의 평균 입자 크기 (PSa)는 500 미크론 이하, 예컨대 300 미크론 이하, 200 미크론 이하, 150 미크론 이하, 100 미크론 이하, 80 미크론 이하, 70 미크론 이하, 60 미크론 이하, 50 미크론 이하, 40 미크론 이하, 30 미크론 이하 또는 20 미크론 이하이다. 또, 비-제한적 실시태양에서, 연마입자 (212)의 평균 입자 크기 (PSa)는 적어도 약 0.1 미크론, 예컨대 적어도 약 0.5 미크론, 적어도 약 1 미크론, 적어도 약 2 미크론, 적어도 약 5 미크론, 또는 적어도 약 8 미크론이다. 평균 입자 크기는 임의의 상기 최소 백분율 및 최대 백분율을 포함하는 범위, 예를들면, 적어도 1 미크론 내지 100 미크론 이하 또는 적어도 2 미크론 내지 80 미크론 이하에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
혼합물 (204)은 연마물품 제조 및/또는 성능을 개선시킬 수 있는 특정 함량의 연마입자 (212)를 포함할 수 있다. 예를들면, 혼합물 (204)은 혼합물 총 중량에 대하여 적어도 5 wt% 연마입자들을 포함한다. 또 다른 실시예들에서, 혼합물 (204) 중 연마입자 (212) 함량은 더 크고, 예컨대 혼합물 총 중량에 대하여 적어도 8 wt% 또는 적어도 10 wt% 또는 적어도 12 wt% 또는 적어도 14 wt% 또는 적어도 16 wt% 또는 적어도 18 wt% 또는 적어도 20 wt% 또는 적어도 22 wt% 또는 적어도 24 wt% 또는 적어도 26 wt% 또는 적어도 28 wt% 또는 적어도 30 wt% 또는 적어도 32 wt% 또는 적어도 34 wt% 또는 적어도 36 wt% 또는 적어도 38 wt% 또는 적어도 40 wt% 또는 적어도 42 wt% 또는 적어도 44 wt% 또는 적어도 46 wt% 또는 적어도 48 wt% 또는 적어도 50 wt%이다. 또한, 적어도 하나의 비-제한적 실시태양에서, 혼합물 (204) 중 연마입자 (212) 함량은 혼합물 총 중량에 대하여 80 wt% 이하, 예컨대 75 wt% 이하 또는 70 wt% 이하 또는 65 wt% 이하 또는 60 wt% 이하 또는 55 wt% 이하 또는 50 wt% 이하 또는 45 wt% 이하 또는 40 wt% 이하 또는 30 wt% 이하 또는 25 wt% 이하 또는 20 wt% 이하이다. 혼합물 (204)에서 연마입자 (212) 함량은 임의의 상기 최소 백분율 및 최대 백분율을 포함한 범위 내에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 혼합물 (204) 중 연마입자 (212) 함량은 기재의 크기 (예를들면, 폭 또는 직경), 연마입자들의 평균 입자 크기, 및 최종-형성 연마물품에서 기재에 존재하는 바람직한 연마입자들의 농도에 따라 조절되고 변경될 수 있다.
본원에 기술된 바와 같이, 혼합물 (204)은 점착 재료를 포함하는 미립자 (213)를 더욱 포함한다. 미립자 (213)는 분말 재료, 예컨대 본원 실시태양들에 기술된 바와 같이 개별 점착 영역들 및 개별 형성부들을 형성하기에 적합한 원재료 분말일 수 있다. 미립자 (213)는 실질적으로 점착 재료로 이루어진다. 미립자 (213)는 결합층 인가를 포함한 추가 처리가 완료되어 기재 (201)에 연마입자들을 영구히 고정할 때까지 연마입자 (212)를 기재 (201)에 임시로 결합시키도록 구성된다.
실시태양에 의하면, 점착 재료는 금속, 금속 합금, 금속 기지 복합재, 및 이들의 조합에서 형성될 수 있다. 하나의 특정 실시태양에서, 점착 재료는 전이 금속 원소를 포함한 재료에서 형성될 수 있다. 예를들면, 점착 재료는 전이 금속 원소를 포함한 금속 합금일 수 있다. 일부 적합한 전이 금속 원소는, 납, 은, 구리, 아연, 인듐, 주석, 티타늄, 몰리브덴, 크롬, 철, 망간, 코발트, 니오븀, 탄탈, 텅스텐, 팔라듐, 백금, 금, 루테늄, 및 이들의 조합을 포함한다. 하나의 특정 실시태양에 의하면, 점착 재료는 주석 및 납을 포함한 금속 합금으로 제조된다. 특히, 이러한 주석 및 납의 금속 합금은 납에 비하여 다량의 주석을 함유할 수 있고, 제한되지는 않지만, 적어도 약 60/40의 주석/납 조성을 포함한다.
또 다른 실시태양에서, 점착 재료는 다량의 주석을 포함한 재료에서 제조될 수 있다. 실제로, 소정의 연마물품에서, 점착 재료는 실질적으로 주석으로 이루어진다. 주석, 단독 또는 솔더에서, 순도는 적어도 약 99%, 예컨대 적어도 약 99.1%, 적어도 약 99.2%, 적어도 약 99.3%, 적어도 약 99.4%, 적어도 약 99.5%, 적어도 약 99.6%, 적어도 약 99.7%, 적어도 약 99.8%, 또는 적어도 약 99.9%이다. 또 다른 양태에서, 주석의 순도는 적어도 약 99.99%이다. 하나의 특정 실시예에서, 점착 재료는 매트 (matte) 주석 재료를 포함한다. 점착 재료에서 도금된 재료 총 중량 (즉, 점착층)에 대하여 유기물 함량은 약 0.5 wt% 이하이다.
실시태양에 의하면, 점착 재료는 솔더 재료일 수 있다. 솔더 재료는 특정 융점, 예컨대 약 450℃ 이하인 재료를 포함한다. 솔더 재료들은 일반적으로 솔더 재료들보다 훨씬 더 높은 융점, 예컨대 450℃ 이상, 더욱 전형적으로는, 500℃ 이상을 가지는 브레이즈 (braze) 재료들과 차별된다. 또한, 브레이즈 재료들은 상이한 조성물을 가질 수 있다. 실시태양에 의하면, 본원 실시태양들의 점착 재료는 융점이 약 400℃ 이하, 예컨대 약 375℃ 이하, 약 350℃ 이하, 약 300℃ 이하, 또는 약 250℃ 이하인 재료로 형성된다. 또한, 점착 재료의 융점은 적어도 약 100℃, 예컨대 적어도 약 125℃, 적어도 약 150℃, 또는 적어도 약 175℃이다. 점착 재료의 융점은 상기 임의의 최소온도 및 최대온도 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
하나의 실시태양에 의하면, 점착 재료는 장벽층과 동일 재료를 포함하여, 장벽층 및 점착 재료의 조성은 적어도 하나 원소를 공동으로 가진다. 대안적 실시태양에서, 장벽층 및 점착 재료는 전체적으로 상이한 재료들일 수 있다.
적어도 하나의 실시태양에 의하면, 점착 재료를 포함하는 미립자는 연마물품 제조 및/또는 성능을 개선시킬 수 있는 소정의 입자 크기를 가진다. 예를들면, 미립자 (213)의 평균 입자 크기 (PSp)는 50 미크론 이하, 예컨대 40 미크론 이하, 30 미크론 이하, 25 미크론 이하, 20 미크론 이하, 18 미크론 이하, 15 미크론 이하, 12 미크론 이하, 10 미크론 이하, 8 미크론 이하, 5 미크론 이하 또는 3 미크론 이하이다. 또, 비-제한적 실시태양에서, 미립자 (213)의 평균 입자 크기 (PSp)는 적어도 약 0.01 미크론, 예컨대 적어도 약 0.05 미크론, 적어도 약 0.1 미크론, 적어도 약 0.22 미크론, 적어도 약 0.5 미크론, 또는 적어도 약 1 미크론이다. 평균 입자 크기는 상기 임의의 최소 백분율 및 최대 백분율 사이의 범위, 예를들면, 적어도 0.01 미크론 내지 50 미크론 이하, 적어도 0.1 미크론 내지 10 미크론 이하 또는 적어도 0.5 미크론 내지 7 미크론 이하를 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
혼합물 (204)은 연마물품 제조 및/또는 성능을 개선시킬 수 있는 특정 함량의 점착 재료를 포함한 미립자 (213)를 포함한다. 예를들면, 혼합물 (204)은 혼합물 총 중량에 대하여 적어도 0.1 wt%의 미립자를 포함한다. 또 다른 실시예들에서, 혼합물 (204) 중 미립자 (213) 함량은 더 크고, 예컨대 혼합물 총 중량에 대하여 적어도 0.2 wt% 또는 적어도 0.3 wt% 또는 적어도 0.4 wt% 또는 적어도 0.5 wt% 또는 적어도 0.8 wt% 또는 적어도 1 wt% 또는 적어도 1.2 wt% 또는 적어도 1.5 wt% 또는 적어도 1.8 wt% 또는 적어도 2 wt% 또는 적어도 2.2 wt% 또는 적어도 2.5 wt% 또는 적어도 2.8 wt% 또는 적어도 3 wt% 또는 적어도 4 wt% 또는 적어도 5 wt% 또는 적어도 6 wt% 또는 적어도 7 wt% 또는 적어도 8 wt% 또는 적어도 9 wt% 또는 적어도 10 wt%이다. 또한, 적어도 하나의 비-제한적 실시태양에서, 혼합물 (204) 중 점착 재료를 포함한 미립자 (213) 함량은 혼합물 총 중량에 대하여 25 wt% 이하, 예컨대 22 wt% 이하 또는 20 wt% 이하 또는 18 wt% 이하 또는 15 wt% 이하 또는 12 wt% 이하 또는 10 wt% 이하 또는 9 wt% 이하 또는 8 wt% 이하 또는 7 wt% 이하 또는 6 wt% 이하 또는 5 wt% 이하 또는 4 wt% 이하 또는 3 wt% 이하이다. 혼합물 (204)에서 점착 재료를 포함한 미립자 (213) 함량은 임의의 상기 최소 백분율 및 최대 백분율을 포함한 범위, 예를들면, 적어도 0.2 wt% 내지 20 wt% 이하 또는 적어도 0.5 wt% 내지 10 wt% 이하의 범위를 포함한다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 혼합물 (204) 중 미립자 함량은 기재의 크기 (예를들면, 폭 또는 직경), 연마입자들의 평균 입자 크기, 및 최종-형성 연마물품에서 기재에 존재하는 바람직한 연마입자들 함량에 따라 조절되고 변경될 수 있다.
또 다른 실시태양에 따르면, 혼합물 (204)은 각자의 평균 입자 크기에 있어서 연마물품 제조 및/또는 성능을 개선시키는 소정의 관계를 가지는 연마입자 (212) 및 미립자 (213)를 포함한다. 예를들면, 혼합물 (204)은 평균 입자 크기 (PSa)의 연마입자 (212) 및 평균 입자 크기 (PSp)의 미립자를 포함하고, 혼합물 (204)은 1 이하의 비율 (PSp/PSa)을 가지도록 형성된다. 다른 실시예들에서, 비율 (PSp/PSa)은 더 작고, 예컨대 0.9 이하 또는 0.8 이하 또는 0.7 이하 또는 0.6 이하 또는 0.5 이하 또는 0.4 이하 또는 0.3 이하 또는 0.2 이하 또는 0.18 이하 또는 0.16 이하 또는 0.15 이하 또는 0.014 이하 또는 0.13 이하 또는 0.12 이하 또는 0.11 이하 또는 0.1 이하 또는 0.09 이하 또는 0.08 이하 또는 0.07 이하 또는 0.06 이하 또는 0.05 이하 또는 0.04 이하 또는 0.03 이하 또는 0.02 이하이다. 또한, 적어도 하나의 비-제한적 실시태양에서, 혼합물 (204)은 적어도 0.01, 예컨대 적어도 0.02 또는 적어도 0.03 또는 적어도 0.04 또는 적어도 0.05 또는 적어도 0.06 또는 적어도 0.07 또는 적어도 0.08 또는 적어도 0.09 또는 적어도 0.1 또는 적어도 0.11 또는 적어도 0.12 또는 적어도 0.13 또는 적어도 0.14 또는 적어도 0.15 또는 적어도 0.16 또는 적어도 0.17 또는 적어도 0.18 또는 적어도 0.19 또는 적어도 0.2 또는 적어도 0.3 또는 적어도 0.4 또는 적어도 0.5 또는 적어도 0.6 또는 적어도 0.7 또는 적어도 0.8 또는 적어도 0.9의 비율 (PSp/PSa)을 가지도록 형성된다. 혼합물 (204)의 비율 (PSp/PSa)은 상기 임의의 최소값 및 최대값을 포함하는 범위, 예를들면, 적어도 0.01 내지 1 이하, 적어도 0.01 내지 0.5 이하 또는 적어도 약 0.025 및 약 0.25 이하 내에 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 비율 (PSp/PSa)은 기재의 크기 (예를들면, 폭 또는 직경) 및 최종-형성 연마물품에서 기재에 존재하는 바람직한 연마입자들 함량에 따라 조절되고 변경될 수 있다.
또 다른 실시태양에 따르면, 혼합물 (204)은 혼합물 내의 각자의 함량에 있어서 중량%로 측정될 때 연마물품 제조 및/또는 성능을 개선시키는 소정의 관계를 가지는 연마입자 (212) 및 미립자 (213)를 포함한다. 예를들면, 혼합물 (204)은 연마입자 함량 (Cap) 및 미립자 함량 (Cp)을 가지고 혼합물 (204)은 10 이하의 비율 (Cp/Cap)을 가지도록 형성된다. 다른 실시예들에서, 비율 (Cp/Cap)은 더 작고, 예컨대 5 이하 또는 3 이하 또는 2 이하 또는 1 이하 또는 0.9 이하 또는 0.8 이하 또는 0.7 이하 또는 0.6 이하 또는 0.5 이하 또는 0.4 이하 또는 0.3 이하 또는 0.2 이하 또는 0.18 이하 또는 0.16 이하 또는 0.15 이하 또는 0.014 이하 또는 0.13 이하 또는 0.12 이하 또는 0.11 이하 또는 0.1 이하 또는 0.09 이하 또는 0.08 이하 또는 0.07 이하 또는 0.06 이하 또는 0.05 이하 또는 0.04 이하 또는 0.03 이하 또는 0.02 이하이다. 또한, 적어도 하나의 비-제한적 실시태양에서, 혼합물 (204)은 적어도 0.001 또는 적어도 0.0025 또는 적어도 0.004 또는 적어도 0.006 또는 적어도 0.008 또는 적어도 0.01 또는 적어도 0.02 또는 적어도 0.03 또는 적어도 0.04 또는 적어도 0.05 또는 적어도 0.06 또는 적어도 0.07 또는 적어도 0.08 또는 적어도 0.09 또는 적어도 0.1 또는 적어도 0.11 또는 적어도 0.12 또는 적어도 0.13 또는 적어도 0.14 또는 적어도 0.15 또는 적어도 0.16 또는 적어도 0.17 또는 적어도 0.18 또는 적어도 0.19 또는 적어도 0.2 또는 적어도 0.3 또는 적어도 0.4 또는 적어도 0.5 또는 적어도 0.6 또는 적어도 0.7 또는 적어도 0.8 또는 적어도 0.9의 비율 (Cp/Cap)을 가지도록 형성된다. 혼합물 (204)의 비율 (Cp/Cap)은 상기 임의의 최소값 및 최대값을 포함하는 범위, 예를들면, 적어도 0.001 및 이하 1, 적어도 0.01 내지 0.5 이하 또는 적어도 0.025 내지 0.25 이하 내에 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 비율 (Cp/Cap)은 기재의 크기 (예를들면, 폭 또는 직경) 및 최종-형성 연마물품에서 기재에 존재하는 바람직한 연마입자들 함량에 따라 조절되고 변경될 수 있다.
또 다른 실시태양에 따르면, 혼합물 (204)은 연마입자 (212), 미립자 (213) 및 임의의 첨가제를 현탁하기 위한 캐리어를 포함할 수 있다. 하나의 실시태양에 의하면, 캐리어는 물을 포함할 수 있어, 혼합물은 수계 슬러리이다.
또 다른 실시태양에서, 혼합물 (204)은 소정의 첨가제를 포함할 수 있다. 예를들면, 혼합물 (204)은 기재 (201)가 혼합물 (204)을 통과하여 이동될 때 기재에 인가되는 플럭스 재료 (211)를 포함할 수 있다. 하나의 특정 실시태양에 의하면, 처리 과정에서, 플럭스 재료 (211)는 기재 (201)가 혼합물 (204)을 통과하여 나갈 때 대체로 기재에 연속적이고 등각의 코팅을 형성하여, 기재 (201)에 대한 연마입자 (212) 및 미립자 (213)의 적합한 결합을 촉진한다. 플럭스 재료 (211) 액상 또는 페이스트 형태일 수 있다. 적어도 하나의 예시적 실시태양에 있어서, 플럭스 재료 (211)는 재료 예컨대 염화물, 산, 계면활성제, 용제, 유기물, 물 및 이들의 조합을 포함한다. 하나의 특정 실시태양에서, 플럭스 재료 (211)는 염산염, 염화아연, 및 이들의 조합을 포함한다.
도 2A 및 2B에 도시된 바와 같이, 공정은 혼합물로부터 적어도 연마입자 (212), 미립자 (213) 및 플럭스 (211) 일부가 기재 (201)에 부착되도록 수행된다. 특히, 기재 (201)가 혼합물 (204)에서 나올 때, 플럭스 재료 (211)를 포함한 재료 층, 연마입자 (212), 및 점착 재료를 포함한 미립자 (213)는 동시에 기재 (201)에 부착된다. 혼합물 (204) 레올로지 및 기재 (201) 이동 속도는 플럭스 재료 (211), 연마입자 (212) 및 미립자 (213)가 기재 (201)에 적합하게 인가되도록 조절될 수 있다. 특히, 플럭스 재료 (211), 연마입자 (212) 및 미립자 (213)를 기재 (201)에 부착하는 공정은 적어도 1℃ 및 300℃ 이하를 포함하는 범위의 온도에서 수행될 수 있다. 특히, 이러한 온도 범위는 고체 상의 미립자 재료는, 액체 (예를들면, 용융 또는 융해) 상과 달리, 본원 실시태양들의 특징부들을 가지는 연마물품의 형성이 가능하도록 보장한다. 특히, 혼합물 (204)에서 미립자 (213)는 고체 형태이고 기재 (201)에 처음 부착될 때 고체 형태일 수 있다. 이후 공정에서 예컨대 처리 공정 과정에서 미립자 (213) 상은 고체 상에서 액체 상으로 변한다.
혼합물 (204)은 형성 공정을 용이하게 하는 예를들면, 점도를 포함하는 소정의 특성을 가지도록 형성될 수 있다. 실시태양에 의하면, 혼합물 (204)은 25 ℃에서 점도가 적어도 0.1 mPa s 내지 1 Pa s 이하이고 전단속도가 1 l/s인 뉴턴 유체일 수 있다. 혼합물 (204)은 또한 25℃에서 측정될 때 점도가 적어도 1 mPa s 및 100 Pa s 이하, 또는 약 10 Pa s 이하이고, 전단속도가 10 1/s인 비-뉴턴 유체일 수 있다. 점도는 25 mm 평행 판들, 대략 2 mm 간격, 25℃에서 전단속도 0.1 내지 10 l/s로 설정한 TA Instruments AR-G2 회전형 점도계를 사용하여 측정할 수 있다. 하나 이상의 점도 개질제가 첨가제로서 혼합물 (204)에 첨가될 수 있다. 예를들면, 혼합물 (204)은 점도 개질제를 포함한 소량의 첨가제를 포함할 수 있다. 일부 적합한 점도 개질제는 유기 재료, 예컨대 글리세린, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 및 기타 등을 포함할 수 있다.
단계 102에서 기재 (201)를 혼합물 (204)에 통과시킨 후, 공정은 계속하여 단계 103에서 연마물품 예비 성형물을 형성하기 위한 기재 처리로 이어진다. 하나의 실시태양에 의하면, 처리 단계는 예비 성형물을 적어도 100℃ 및 450℃ 이하를 포함하는 범위에서 가열하는 것을 포함한다. 처리 공정은 적어도 미립자 (213) 일부를 유체 또는 반-유체 상태로 녹이는 것이고, 따라서 적어도 미립자 (213) 일부는 적어도 연마입자들 일부에 접촉하여 임시로 연마입자 (212)를 기재 (212) 표면에 결합한다. 또한, 처리 공정은 또한 미립자 재료의 소정의 일부만을 기재 (201) 표면에 누적시켜, 소정의 개별 형성부들이 형성된다. 처리는 기재 (201)를 히터 (206)에 통과시키는 것을 포함하여 연마물품 예비 성형물 가열 및 형성을 가능하게 하며, 이는 개별 점착 영역들에서 기재 (201) 표면에 임시로 결합된 연마입자 (212)를 가지고 또한 본원에 기재되는 개별 형성부들의 형성을 가능하게 한다. 또한 개시물로 보아, 연마입자 (212), 미립자 (213), 및 플럭스 재료 (211)를 기재 (201) 표면에 부착하고 물품 처리 공정으로 기재 (201) 표면에 불연속적인 점착 재료 코팅물이 용이하게 형성한다는 것을 이해하여야 한다.
처리 후, 연마물품 예비 성형물은 세척되어 과잉 플럭스 및 기타 추가 공정에서 바람직하지 않은 재료를 제거한다. 하나의 실시태양에 의하면, 세정 공정은 물, 산, 염기, 계면활성제, 촉매, 용제, 및 이들의 조합 중 하나 또는 조합물을 이용한다. 하나의 특정 실시태양에서, 세정 공정은 단계별 공정이고, 대체로 천연 재료, 예컨대 물 또는 이온수를 이용한 연마물품 세척으로 개시된다. 물은 실온 또는 적어도 약 40℃의 열수이다. 세척 후 세정 공정은 연마물품을 알칼리 물질을 포함한 특정 알칼리도를 가지는 조에 통과시키는 알칼리 처리를 포함한다. 알칼리 처리는 실온, 또는 대안으로, 승온에서 수행된다. 예를들면, 알칼리 처리 조의 온도는 적어도 약 40℃, 적어도 약 50℃, 또는 적어도 약 70℃, 및 약 200℃ 이하이다. 알칼리 처리 후 연마물품은 세척된다.
알칼리 처리 후, 연마물품에 대하여 활성화 처리를 수행한다. 활성화 처리는 연마물품을 산, 촉매, 용제, 계면활성제, 및 이들의 조합물을 포함한 특정 원소 또는 화합물이 담긴 조로 통과시키는 것을 포함한다. 하나의 특정 실시태양에서, 활성화 처리는 산, 예컨대 강산, 더욱 상세하게는 염산, 황산, 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시예들에서, 활성화 처리는 할로겐화물 또는 할로겐화물-함유 물질을 포함한 촉매 처리를 포함한다. 일부 적합한 촉매 예시로는 플루오르화수소칼륨, 중불화암모늄, 중불화나트륨, 및 기타 등을 포함한다.
활성화 처리는 실온, 또는 대안으로, 승온에서 수행된다. 예를들면, 활성화 처리 조의 온도는 적어도 약 40℃이지만, 약 200℃ 이하이다. 활성화 처리 후 연마물품을 세척한다.
하나의 실시태양에 의하면, 연마물품을 적절하게 세정한 후, 선택적인 공정을 통하여 연마물품이 완전히 형성된 후 노출 표면들을 가지도록 연마입자들을 형성한다. 예를들면, 하나의 실시태양에서, 연마입자들 상의 입자 코팅층의 적어도 일부를 선택적으로 제거하는 선택적인 공정을 활용한다. 입자 코팅층 재료는 제거되면서도 연마물품의 다른 재료들, 예를들면, 점착층은 영향을 덜 받거나, 또는 실질적으로 영향을 받지 않도록 선택적 제거 공정이 수행된다. 특정 실시태양에 의하면, 선택적 제거 공정은 식각으로 구성된다. 일부 적합한 식각 공정은 습식 식각, 건식 식각, 및 이들의 조합을 포함한다. 소정의 실시예들에서, 연마입자들의 입자 코팅층 재료를 선택적으로 제거하면서도 점착층을 그대로 남기는 특정 식각제가 사용된다. 일부 적합한 식각제는 질산, 황산, 염산, 유기 산, 질산염, 황산염, 염화물 (chloride salt), 알칼리 시안화물계 용액, 및 이들의 조합을 포함한다.
단계 103에서 처리 후, 본 방법은 계속하여 단계 104에서, 연마물품 예비 성형물 상에 결합층 형성 단계로 이어진다. 결합층 형성으로 인하여 제한되지는 않지만, 내구성 및 입자 보유성 (retention)을 포함한 성능이 개선된 연마물품이 형성된다. 실시태양에 의하면, 결합층은 연마입자들, 점착 재료 일부 및 기재 일부에 직접 결합된다.
결합층 형성단계는 적층공정을 포함한다. 일부 적합한 적층공정은 도금 (전해 또는 무전해), 분무, 침지, 인쇄, 코팅, 및 이들의 조합을 포함한다. 하나 특정 실시태양에 의하면, 결합층은 도금 처리로 형성된다. 적어도 하나 특정 실시태양에 있어서, 도금 처리는 전해 도금 처리일 수 있다. 또 다른 실시태양에서, 도금 처리는 무전해 도금 처리를 포함한다.
결합층은 대부분의 기재 외면 및 연마입자 외면에 상도된다. 또한, 소정의 실시예들에서, 결합층은 대부분의 기재 외면 및 연마입자 외면에 상도된다. 소정의 실시태양들에서, 결합층은 연마물품 예비 성형물 및 최종-형성 연마물품의 적어도 90%의 외면 위에 놓이도록 형성된다. 다른 실시태양들에서, 결합층 도포율은 더욱 크고, 전체 연마물품 예비 성형물 및 최종-형성 연마물품의 적어도 약 92%, 적어도 약 95%, 또는 적어도 약 97%에 상도된다. 하나의 특정 실시태양에서, 결합층은 연마물품의 실질적으로 모든 외면을 상도할 수 있도록 형성된다. 또한, 대안적 실시태양에서, 노출 영역들이 연마물품에 형성되도록 결합층은 선택적으로 배치된다.
결합층은 특정 재료, 예컨대 유기 재료, 무기 재료, 및 이들의 조합으로 제조된다. 일부 적합한 유기 재료들은 중합체들 예컨대 UV 경화성 중합체, 열경화성 플라스틱, 열가소성 플라스틱, 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 다른 적합한 중합체 재료들은 우레탄, 에폭시, 폴리이미드, 폴리아미드, 아크릴레이트, 폴리비닐, 및 이들의 조합을 포함한다.
결합층으로 적합한 무기 재료들은 금속, 금속합금, 서멧, 세라믹스, 복합재료, 및 이들의 조합을 포함한다. 하나의 특정 실시예에서, 결합층은 적어도 하나 전이 금속 원소를 가지는 재료, 더욱 상세하게는 전이 금속 원소 함유 금속합금으로 형성된다. 결합층으로 적합한 일부 전이 금속 원소는 니켈, 납, 은, 구리, 아연, 주석, 티타늄, 몰리브덴, 크롬, 철, 망간, 코발트, 니오븀, 탄탈, 텅스텐, 팔라듐, 백금, 금, 루테늄, 또는 이들의 조합을 포함한다. 소정의 실시예들에서, 결합층은 니켈을 포함하고, 니켈, 또는 니켈계 합금을 포함한 금속합금일 수 있다. 또 다른 실시태양에서들, 결합층은 실질적으로 니켈로 이루어진다.
하나의 실시태양에 의하면, 결합층은 재료, 예를들면, 점착 재료 경도 이상의 경도를 가지는 복합재료들로 제조된다. 예를들면, 결합층의 비커스 경도는 식 ((Hb-Ht)/Hb)x100%의 절대값에 기초하여 점착 재료의 비커스 경도보다 적어도 약 5% 경성이고, 식중 Hb는 결합층 경도를 나타내고 Ht는 점착층 경도를 나타낸다. 하나의 실시태양에서, 결합층은 점착층 경도보다 적어도 약 10%, 예컨대 적어도 약 20%, 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 적어도 약 90%, 또는 적어도 약 99% 더욱 경성이다. 또, 다른 비-제한적 실시태양에서, 결합층은 점착재료 경도보다 약 99% 이하, 예컨대 약 90% 이하, 약 80% 이하, 약 70% 이하, 약 60% 이하, 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하, 약 10% 이하 더욱 경성이다. 결합층 및 점착 재료 경도 간의 차이는 상기 임의의 최소비율 및 최대비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 결합층은 압입방법에 의해 측정되는 파괴인성 (K1c)을 가지고, 식 ((Tb-Tt)/Tb)x100%의 절대값에 기초하여 점착재료의 평균 파괴인성보다 적어도 약 5% 이상이고, 식중 Tb는 결합층 파괴인성이고 Tt 는 점착재료 파괴인성을 나타낸다. 하나의 실시태양에서, 결합층의 파괴인성은 점착재료 파괴인성보다 적어도 약 8%, 예컨대 적어도 약 10%, 적어도 약 15%, 적어도 약 20%, 적어도 약 25%, 적어도 약 30%, 또는 적어도 약 40% 이상이다. 또, 다른 비-제한적 실시태양에서, 결합층 파괴인성은 점착재료 파괴인성보다 약 90% 이하, 예컨대 약 80% 이하, 약 70% 이하, 약 60% 이하, 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하, 또는 약 10% 이하로 더욱 크다. 결합층 파괴인성 및 점착재료 파괴인성 간의 차이는 상기 임의의 최소비율 및 최대비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
선택적으로, 결합층은 충전재를 포함한다. 충전재는 최종-형성 연마물품의 성능 개선에 적합한 다양한 재료들일 수 있다. 일부 적합한 충전재들은 연마입자들, 기공-형성제 예컨대 중공 구체, 유리 구체, 버블 (bubble) 알루미나, 천연 재료들 예컨대 쉘 및/또는 섬유, 금속 입자들, 흑연, 윤활 재료 및 이들의 조합을 포함한다.
하나의 특정 실시태양에서, 결합층은 전해 도금 공정으로 형성되고 하나 이상의 첨가제, 예컨대 습윤제, 경화제, 응력 감소제 및 평활제가 도금 용액에 포함되어 원하는 특성을 가지는 결합층을 생성하고 연마물품의 성능을 높인다. 예를들면, 조절된 경도 및 인장 응력을 위하여 황을 함유하거나 최종-형성층에서 황을 형성하는 물질을 가지는 첨가제가 도금 용액에 포함되어 함황 결합층을 형성한다. 이러한 첨가제의 일부 적합한 예시들은 사카린, 메타벤젠 디술폰산, 벤젠 술폰산나트륨, 및 기타 등을 포함한다. 결합층은 특정 함량의 황, 예컨대 결합층 총 중량에 대하여 적어도 50 ppm 황을 포함한다. 또 다른 실시예들에서, 결합층에서 황 함량은 더 클 수 있고, 예컨대 결합층 총 중량에 대하여 적어도 60 ppm 또는 적어도 70 ppm 또는 적어도 80 ppm 또는 적어도 90 ppm 또는 적어도 100 ppm 또는 적어도 120 ppm 또는 적어도 140 ppm 또는 적어도 160 ppm 또는 적어도 180 ppm 또는 적어도 200 ppm 또는 적어도 250 ppm 또는 적어도 300 ppm 또는 적어도 350 ppm 또는 적어도 400 ppm이다. 또한, 적어도 하나의 비-제한적 실시태양에서, 결합층에서 황 함량은 결합층 총 중량에 대하여 2000 ppm 이하, 예컨대 1500 ppm 이하 또는 1000 ppm 이하 또는 900 ppm 이하 또는 800 ppm 이하 또는 700 ppm 이하 또는 600 ppm 이하 또는 500 ppm 이하이다. 결합층 중 황 함량은 임의의 상기 최소 백분율 및 최대 백분율을 포함한 범위 내에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
하나의 특정 실시태양에서, 결합층은 혼합물에 함유되고 기재 (201)에 부착되는 연마입자 (212)와 동일하거나 다른, 연마입자 형태의 충전재를 포함한다. 연마입자 충전재는 특히 크기에 있어서 연마입자들 (212)과 크게 다를 수 있고, 소정의 실시예들에서 연마입자 충전재의 평균 입자 크기는 연마입자들 (212)의 평균 입자 크기보다 실질적으로 작다. 예를들면, 연마입자 충전재의 평균 입자크기는 연마입자들 (212)의 평균 입자 크기보다 적어도 약 2 배가 작다. 실제로, 연마 충전재의 평균 입자 크기는 더욱 작고, 예컨대 적어도 3 배, 예컨대 적어도 약 5 배, 적어도 약 10 배 정도로 작고, 특히 연마입자 (212) 평균 입자 크기보다 약 2 배 내지 약 10 배가 작다.
결합층의 연마입자 충전재는 예컨대 탄화물, 탄소계 재료들 (예를들면 풀러렌), 다이아몬드, 붕화물, 질화물, 산화물, 산질화물, 산붕화물, 및 이들 조합의 재료로 제조된다. 특정 실시예들에서, 연마입자 충전재는 초연마재료 예컨대 다이아몬드, 입방 붕질화물, 또는 이들의 조합일 수 있다.
단계 106에서 결합층을 형성한 후, 본 방법은 선택적으로 결합층 상에 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다. 적어도 하나의 실시예에서, 코팅층은 적어도 일부 결합층과 직접 접촉하도록 형성될 수 있다. 코팅층 형성은 적층공정을 포함한다. 일부 적합한 적층공정은 도금 (전해 또는 무전해), 분무, 침지, 인쇄, 코팅, 및 이들의 조합을 포함한다.
코팅층은 유기 재료, 무기 재료, 및 이들의 조합을 포함한다. 일 양태에 따르면, 코팅층은 재료 예컨대 금속, 금속합금, 서멧, 세라믹, 유기물, 유리, 및 이들의 조합을 포함한다. 더욱 상세하게는, 코팅층은 전이 금속 원소, 예를들면, 티타늄, 바나듐, 크롬, 몰리브덴, 철, 코발트, 니켈, 구리, 은, 아연, 망간, 탄탈, 텅스텐, 및 이들 조합의 군에서 선택되는 금속을 포함한다. 소정의 실시태양들에 있어서, 코팅층은 대부분 니켈을 포함하고, 실제로, 실질적으로 니켈로 이루어진다. 대안으로, 코팅층은 열경화성 플라스틱, 열가소성 플라스틱, 및 이들의 조합을 포함한다. 하나의 실시예에서, 코팅층은 수지 재료를 포함하고 실질적으로 용제가 부재이다.
하나의 특정 실시태양에서, 코팅층은 미립자 재료일 수 있는 충전재를 포함한다. 소정의 실시태양들에 있어서, 코팅층 충전재는 기재 (201)에 부착되는 연마입자 (212)와 동일하거나 또는 상이한, 연마입자들 형태일 수 있다. 코팅층 충전재로 사용하기에 적합한 소정 유형의 연마입자들은 탄화물, 탄소계 재료들 (예를들면, 다이아몬드), 붕화물, 질화물, 산화물, 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 대안적 충전재들은 기공-형성제 예컨대 중공 구체, 유리 구체, 버블 알루미나, 천연 재료들 예컨대 쉘 및/또는 섬유, 금속 입자들, 및 이들의 조합을 포함한다.
코팅 충전재는 연마입자들 (212)과, 특히 크기 측면에서 아주 상이하고, 소정의 실시예들에서 코팅층 충전재의 평균 입자 크기는 연마입자들 (212)의 평균 입자 크기보다 실질적으로 작다. 예를들면, 코팅층 충전재의 평균 입자 크기는 연마입자들 (212)의 평균 입자 크기보다 적어도 약 2 배가 작다. 실제로, 코팅층 충전재의 평균 입자 크기는 더욱 작고, 예컨대 연마입자 (212)의 평균 입자 크기보다 적어도 3 배, 예컨대 적어도 약 5 배, 적어도 약 10 배, 특히 약 2 배 내지 약 10 배가 작다.
도 3은 실시태양에 의해 형성되는 연마물품의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 연마물품 (300)은 긴 몸체 형태, 예컨대 와이어 기재 (201)를 포함한다. 더욱 도시되는 바와 같이, 연마물품 (300)은 기재 (201) 외면 위에 있는 다수의 개별 점착 영역들 (303)을 포함할 수 있다. 연마물품 (300)은 연마입자 (212)를 더욱 포함하고, 이는 개별 점착 영역들 (303)에서 기재 (201)에 결합된다. 연마물품 (300)은 기재 (201) 위에 놓이는 개별 형성부들 (305)을 더욱 포함한다. 또한, 연마물품 (300)은 기재 (201), 연마입자 (212), 개별 점착 영역들 (303) 및 개별 형성부들 (305) 위에 있는 결합층 (301)을 포함한다. 도시되지 않지만, 연마물품은 본원에 기술되는 기타 구성 층들, 예를들면, 장벽층, 코팅층, 및 기타 등을 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
하나의 실시태양에 의하면, 개별 점착 영역들 (303)은 점착 재료 (304) 개별 부위에 의해 획정되고, 이는 공정 과정에서 연마입자 (212)를 임시로 기재 (201)에 결합하기 위하여 연마입자 (212)에 결합된다. 공정 방법에 의해, 처리 과정에서 연마입자에 가장 인접한 미립자 재료는 바람직하게는 연마입자 주위에 모일 수 있어, 연속적이고 등각의 점착 재료 (304) 코팅 대신 개별적인 점착 영역들을 형성할 수 있다. 따라서, 개별 점착 영역들 (303)은 점착 재료 (304)를 포함하고, 점착 재료는 본원에 기술되는 점착 재료의 임의의 특징부들을 가질 수 있다. 예를들면, 도시된 바와 같이, 개별 점착 영역들 (303)은 특징부들의 불연속인 분포, 예컨대 기재 위에 있는 점착 재료 (304) 부위들일 수 있다. 소정의 실시예들에서, 적어도 하나의 개별 점착 영역은 또 다른 개별 점착 영역과 격리되고 떨어져 있어, 개별 점착 영역들 간의 영역에는 실질적으로 점착 재료 (304)가 없다. 따라서, 기재 (201) 표면 상의 점착 재료 (304)는 불연속 층을 형성하고, 기재 (201)의 상면은 실질적으로 점착 재료 (304)가 부재인 개구들 또는 갭들을 획정한다. 개별 점착 영역들 (303)은 기재 (201)에 직접 결합될 수 있다. 하나의 실시태양에 있어서, 실질적으로 연마물품 전체는 개별 점착 영역들 (303)을 포함하고 연마물품 (303)은 실질적으로 연속적인 점착 재료 (304) 층이 부재이다.
적어도 일부 개별 점착 영역들 (303)은 결합층 (301) 아래에 점착 재료 (304)가 없는 연마물품 일부를 형성하는 갭 영역들 (307)에 의해 서로 분리된다. 따라서, 갭 영역들 (307)에서 결합층 (301)은 기재 (201)와 직접 접촉되고 결합된다. 소정의 실시예들에서, 연마물품 (300)은 연마물품 (300) 표면에서 개별 점착 영역들 (303)보다 (면적으로 측정될 때) 더 많은 갭 영역들 (307)을 가질 수 있다. 또 다른 실시태양들에서, 연마물품 (300)은 갭 영역들 (307)보다 연마물품 (300) 표면에서 (면적으로 측정될 때) 더 많은 개별 점착 영역들 (303)을 가질 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 개별 점착 영역들 (303)은 기재 (201) 표면에서 무작위로 분포된다. 따라서, 개별 점착 영역들 (303)의 크기 및 배열은 무작위일 수 있다. 또한, 갭 영역들 (307)의 크기 및 배열은 또한 무작위일 수 있다.
하나의 실시태양에서, 연마물품 (300)은 기재 (201) 위에 있는 더욱 상세하게는, 기재 (201)에 직접 결합되는 개별 형성부들 (305)를 포함한다. 각각의 개별 형성부 (305)는 기재 (201)에 직접 결합될 수 있다. 하나의 실시태양에 의하면, 적어도 하나의 개별 형성부 (305)는 금속 재료를 포함한다. 더욱 상세하게는, 각각의 개별 형성부 (305)는 금속 재료, 예컨대 점착 재료 (304)를 포함한다. 적어도 하나의 실시태양에서, 개별 형성부들 (305)은 실질적으로 점착 재료 (304)로 이루어지고, 실질적으로 개별 점착 영역들 (303)의 점착 재료 (304)와 동일한 조성을 가질 수 있다. 개별 형성부들 (305)은 점착 재료 (304)를 포함하고 본원 실시태양들에 기술되는 임의의 점착 재료 (304) 특징부들을 가질 수 있다. 예를들면, 개별 형성부들은 솔더 재료를 포함하고, 주석을 포함할 수 있고, 더욱 상세하게는, 실질적으로 주석으로 이루어진다. 개별 점착 영역들 (304) 및 개별 형성부들 (305)은 실질적으로 금속간 재료가 없는 재료를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 개별 형성부들 (305)은 기재 (201) 표면에 무작위로 분포된다. 따라서, 개별 형성부들 (305)의 크기 및 배열은 무작위일 수 있다. 또한, 갭 영역들 (307)의 크기 및 배열도 무작위일 수 있다. 더욱 도시되는 바와 같이, 개별 형성부들 (305)은 서로 크기 및 형상이 다를 수 있다.
하나의 실시태양에서, 적어도 하나의 개별 형성부 (305)는 갭 영역 (307)에 의해 또 다른 개별 형성부와 분리될 수 있다. 즉, 갭 영역 (307)은 적어도 두 개의 개별 형성부들 (305) 사이에 연장되고 이를 분리하여, 각각의 개별 형성부 (305)를 형성하는 재료의 간격은 결합층 (301)으로 채워진다. 또한, 적어도 하나의 개별 형성부 (305)는 갭 영역에 의해 개별 점착 영역 (303)로부터 분리될 수 있다. 유사하게, 갭 영역 (307)은 개별 형성부 (305) 및 개별 점착 영역 (303) 사이에서 연장되고 이를 분리하여, 개별 형성부 (305) 및 개별 점착 영역 (303)을 형성하는 재료의 간격은 결합층 (301)으로 채워진다. 적어도 하나의 실시태양에서, 개별 형성부들 (305)은 실질적으로 연마입자 (212)가 없다.
적어도 하나의 실시태양에서, 단면 및/또는 평면에서 관찰할 때 개별 형성부들 (305)은 대략 둥근 형상일 수 있다. 개별 형성부들 (305)은 공정 과정에 연마입자 근처에 있지 않지만, 공정 조건들에 따라, 기재 (201) 표면 지점에 누적되는 미립자에 의해 형성된다. 따라서, 개별 형성부들 (305)은 연마입자들로부터 이격되고, 기재 (201) 표면에 있되 연마입자에 결합되거나 연결되지 않는 영역들로 특정된다. 반대로, 개별 점착 영역들 (303)은 기재 (201) 표면에 있는 개별 또는 격리 영역들이고 영역과 연결되고 결합되는 적어도 하나의 연마입자를 가진다.
특정 이론에 구속되지 않지만, 개별 형성부들 (305)의 존재는 연마물품 작업 과정에서 결합층로부터 개시되는 임의의 균열에 대한 균열 방지체로 작용한다고 판단된다. 연속적 재료 코팅과 달리, 개별 점착 영역들 (303) 및 개별 형성부들 (305)에 의해 특정되는 점착 재료의 불연속 코팅은 균열 방지를 개선시키고 연마물품의 연마 성능을 개선시킬 수 있다.
더욱 도시되는 바와 같이, 결합층 (301)은 기재 (201), 연마입자 (212), 개별 점착 영역들 (303), 및 개별 형성부들 (305) 위에 있을 수 있다. 특정 실시예들에서, 결합층 (301)은 기재 (201), 연마입자 (212), 개별 점착 영역들 (303), 및 개별 형성부들 (305)과 직접 접촉되고 직접 결합된다.
또 다른 실시태양에 따르면, 연마물품 (300)은 다수의 개별 점착 영역들 (303) 및 다수의 개별 형성부들 (305)에서 제조 및/또는 성능을 개선시킬 수 있는 특정 함량의 금속 재료 (예를들면, 점착 재료)를 포함할 수 있다. 예를들면, 연마물품 (300)은 다수의 개별 점착 영역들 (303) 및 다수의 개별 형성부들 (305)에서 2 g/km 이하의 금속 함량 (Cmm)을 포함하고, Cmm는 연마물품 (300)의 킬로미터 길이 당 금속 재료의 그램으로 측정된다. 또 다른 실시태양에서, 금속 재료 함량 (Cmm)은 1 g/km 이하 또는 0.8 g/km 이하 또는 0.6 g/km 이하 또는 0.4 g/km 이하 또는 0.2 g/km 이하 또는 0.1 g/km 이하 또는 0.08 g/km 이하 또는 0.06 g/km 이하 또는 0.04 g/km 이하 또는 0.02 g/km 이하 또는 0.01 g/km 이하일 수 있다. 또한, 또 다른 비-제한적 실시태양에서, 다수의 개별 점착 영역들 (303) 및 다수의 개별 형성부들 (305)에서 금속 재료 함량 (Cmm)은 적어도 0.001 g/km, 예컨대 적어도 0.002 g/km 또는 적어도 0.004 g/km 또는 적어도 0.006 g/km 또는 적어도 0.008 g/km 또는 적어도 0.01 g/km 또는 적어도 0.02 g/km 또는 적어도 0.04 g/km 또는 적어도 0.06 g/km 또는 적어도 0.08 g/km 또는 적어도 0.01 g/km일 수 있다. 다수의 개별 점착 영역들 (303) 및 다수의 개별 형성부들 (305)에서 금속 재료 함량 (Cmm)은 상기 임의의 최소값 및 최대값을 포함하는 범위 내에 있다는 것을 이해하여야 한다.
또 다른 실시태양에서, 연마물품 (300)은 금속 함량 (Cmm) 및 Cap로 표현되는 연마입자 (212) 함량 간에 특정 관계를 가지도록 형성될 수 있고, Cap 는 연마물품 (300)의 킬로미터 길이 당 연마입자 (212)의 그램으로 정의된다. 연마물품 (300)의 Cmm 및 Cap는 임의의 표준 분석 방법, 예컨대, 유도결합 플라즈마 질량분석법으로 계산될 수 있다. 특히, 다음 방법으로 연마물품의 Cmm 및 Cap를 계산한다: 1) 한 토막의 연마물품 (300)을 고온의 산에 녹인다, 2) 연마 그레인들 (grains)을 여과하여 회수하고 중량을 측정한다, 3) 유도결합 플라즈마 질량분석법으로 산 용액 중 금속 (즉, 점착 재료) 중량을 측정한다, 4) 한 토막의 연마물품 (300) 당 Cmm 및 Cap를 계산한다. 하나의 실시태양에 의하면, 연마물품은 1 이하, 예컨대 0.9 이하 또는 0.8 이하 또는 0.7 이하 또는 0.6 이하 또는 0.5 이하 또는 0.4 이하 또는 0.3 이하 또는 0.2 이하 또는 0.18 이하 또는 0.16 이하 또는 0.15 이하 또는 0.014 이하 또는 0.13 이하 또는 0.12 이하 또는 0.11 이하 또는 0.1 이하 또는 0.09 이하 또는 0.08 이하 또는 0.07 이하 또는 0.06 이하 또는 0.05 이하 또는 0.04 이하 또는 0.03 이하 또는 0.02 이하의 특정 비율 (Cmm/Cap)을 가지도록 형성될 수 있다. 또 다른 비-제한적 실시태양에서, 연마물품 (300)의 비율 (Cmm/Cap)은 적어도 0.002, 예컨대 적어도 0.004 또는 적어도 0.006 또는 적어도 0.008 또는 적어도 0.01 또는 적어도 0.02 또는 적어도 0.03 또는 적어도 0.04 또는 적어도 0.05 또는 적어도 0.06 또는 적어도 0.07 또는 적어도 0.08 또는 적어도 0.09 또는 적어도 0.1 또는 적어도 0.12 또는 적어도 0.14 또는 적어도 0.16 또는 적어도 0.18 또는 적어도 0.2 또는 적어도 0.3 또는 적어도 0.4 또는 적어도 0.5 또는 적어도 0.6 또는 적어도 0.7 또는 적어도 0.8 또는 적어도 0.9일 수 있다. 비율 (Cmm/Cap)은 상기 임의의 최소값 및 최대값을 포함하는 범위, 예를들면, 적어도 0.002 내지 1 이하, 적어도 0.01 내지 0.5 이하 또는 적어도 0.025 내지 0.25 이하 내에 있다는 것을 이해하여야 한다.
또 다른 실시태양에서, 연마물품 (300)은 점착 재료로 덮인 기재 표면 백분율로 정의되는 특정 점착 재료 도포율 (TMc)을 가지도록 형성될 수 있다. 연마물품 (300)의 TMc은 연마물품 (300)의 샘플 단면을 제작하고 400X 배율로 단면에 대한 주사전자현미경 또는 에너지 분산형 X-선 분광학 사진을 취하여 결정할 수 있다. 기재, 점착 재료 및 코팅 재료는 사진에서 상이한 색상으로 보인다. TMc 계산은 식 TMc=((TSC/SC)*100)에 기초하고, 식 중 SC 는 400X 배율 단면 사진에서 사진 분석 소프트웨어 (예를들면, ImageJ 사진 분석 소프트웨어)를 이용하여 측정되는 기재 원주이고 TSC 는400X 배율 단면 사진에서 사진 분석 소프트웨어 (예를들면, ImageJ 사진 분석 소프트웨어)를 이용하여 측정되는 점착 재료로 덮인 기재 모든 부분들의 원주 길이 합이다. 연마물품의 TMc은 연마물품 (300) 길이를 따라 상이한 지점들에서 단면 사진들의 통계적 연관 샘플 크기의 평균 TMc 로서 계산되어야 한다. 하나의 실시태양에 의하면, 연마물품 (300)은 약 50% 이하, 예컨대, 약 45% 이하, 약 40% 이하, 약 35% 이하, 약 30% 이하, 약 25% 이하, 약 20% 이하, 약 15% 이하, 약 10% 이하 또는 약 5% 이하의 특정 TMc를 가지도록 형성될 수 있다. 또 다른 실시태양에 의하면, 연마물품 (300)의 특정 TMc 는 적어도 약 0.01%, 예컨대, 적어도 약 0.1% 또는 적어도 약 1%이다. 연마물품 (300)의 TMc 는 상기 임의의 최소값 및 최대값을 포함하는 범위 내에 있다는 것을 이해하여야 한다.
결합층 (301)은 연속적인 코팅 형태일 수 있고 연마입자 (212)의 평균 입자 크기에 대한 특정 두께 관계를 가질 수 있다. 예를들면, 결합층 (301)은 연마입자 (212) 평균 입자 크기의 적어도 약 5%의 평균 두께를 가질 수 있다. 평균 입자 크기에 대한 결합층 (301)의 상대 평균 두께는 식 (Tb/Tp)x100%의 절대값으로 계산되고, 식 중 Tp 는 평균 입자 크기를 나타내고 Tb는 결합층 (301)의 평균 두께를 나타낸다. 다른 실시태양들에서, 결합층 (301)의 평균 두께는 더 크고, 예컨대 적어도 약 8%, 적어도 약 10%, 적어도 약 15%, 또는 적어도 약 20%이다. 또한, 또 다른 비-제한적 실시태양에서, 결합층 (301)의 평균 두께는 제한되고, 따라서 연마입자 (212) 평균 입자 크기의 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 또는 약 20% 이하이다. 결합층 (301)의 평균 두께는 상기 임의의 최소 백분율 및 최대 백분율을 포함한 범위 내에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
더욱 특정한 실시예들에서, 결합층 (205)은 적어도 1 미크론의 평균 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 다른 연마물품에 있어서, 결합층 (205)은 더 큰 평균 두께, 예컨대 적어도 약 2 미크론, 적어도 약 3 미크론, 적어도 약 4 미크론, 적어도 약 5 미크론, 적어도 약 7 미크론, 또는 적어도 약 10 미크론을 가질 수 있다. 특정 연마물품은 약 60 미크론 이하, 예컨대 약 50 미크론 이하, 예컨대 약 40 미크론 이하, 약 30 미크론 이하, 또는 약 20 미크론 이하의 평균 두께를 가지는 결합층 (205)을 가질 수 있다. 결합층 (205)의 평균 두께는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위 내에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또 다른 양태에서, 연마물품 (300)은 연마물품 성능을 개선시킬 수 있는 특정 농도의 연마입자 (212)을 가지도록 형성될 수 있다. 하나의 실시태양에 의하면, 연마물품 (300)의 연마입자 농도는 기재 mm 당 적어도 10 개의 입자들, 예컨대 기재 mm 당 적어도 20 개의 입자들, 기재 mm 당 적어도 30 개의 입자들, 또는 기재 mm 당 적어도 40 개의 입자들일 수 있다. 또 다른 비-제한적 실시태양에서, 연마입자 농도는 당 800 개 이하의 입자들, 예컨대 mm 당 700 개 이하의 입자들 또는 mm 당 600 개 이하의 입자들 또는 mm 당 500 개 이하의 입자들 또는 mm 당 400 개 이하의 입자들 또는 mm 당 300 개 이하의 입자들 또는 mm 당 200 개 이하의 입자들일 수 있다. 연마입자 농도는 상기 임의의 최소값 및 최대값을 포함하는 범위 내에 있다는 것을 이해하여야 한다.
또 다른 실시태양에서, 연마물품 (300)은 연마물품 성능을 개선시킬 수 있는 특정 농도의 연마입자 (212)를 가지도록 형성될 수 있다. 하나의 실시태양에 의하면, 연마물품 (300)의 연마입자 농도는 연마물품 킬로미터 당 적어도 0.5 캐럿, 예컨대 킬로미터 당 적어도 1.0 캐럿, 연마물품 킬로미터 당 적어도 약 1.5 캐럿, 킬로미터 당 적어도 5 캐럿, 연마물품 킬로미터 당 적어도 약 10 캐럿, 킬로미터 당 적어도 15캐럿 또는 연마물품 킬로미터 당 적어도 약 20 캐럿일 수 있다. 또 다른 비-제한적 실시태양에서, 연마입자 농도는 킬로미터 당30 캐럿 이하, 예컨대 킬로미터 당 25 캐럿 이하 또는 킬로미터 당 20 캐럿 이하 또는 킬로미터 당 18 캐럿 이하 또는 킬로미터 당 16 캐럿 이하 또는 킬로미터 당 14 캐럿 이하 또는 킬로미터 당 12 캐럿 이하 또는 킬로미터 당 10 캐럿 이하 또는 킬로미터 당 8 캐럿 이하 또는 킬로미터 당 6 캐럿 이하일 수 있다 연마입자 농도는 상기 임의의 최소값 및 최대값을 포함하는 범위 내에 있다는 것을 이해하여야 한다.
또 다른 실시태양에서, 연마물품 (300)은 특정 연마입자 표면 응집률 (APsa)을 가지도록 형성된다. APsa는 적어도 100개의 연마입자 (212)가 부착되는 기재 일부 표면을 육안 검사하여 계산된다. 육안 검사는 400X 배율에서 수행되어야 한다. APsa 계산은 식 APsa=((TAP/TP)*100)에 기초하고, 식 중 TP는 육안 검사되는 표면 상의 연마입자들 총 개수 (즉 적어도 100개의 연마입자들)이고 TAP는 육안 검사되는 표면 상의 응집 입자들 총 개수이다. 응집 연마입자는 육안 검사되는 기재 표면 상의 임의의 연마입자 (212)로서 연마입자 (212) 위에 있는 결합층 (205)은 적어도 하나의 다른 연마입자 (212) 위에 있는 결합층 (205)에 직접 접촉하는 것으로 정의된다. 도시 목적으로, 도 12는 400X 배율의 연마물품 (300) 일부에 대한 사진이다. 본원에서 정의되는 바와 같이, 연마입자 (212a)은 연마물품 (300) 표면 상의 응집 연마입자가 아닌 예시적 연마입자이고 연마입자 (212b)는 연마물품 (300) 표면 상의 응집 연마입자의 예시적 연마입자이다. 하나의 실시태양에서, 연마물품 (300)은 약 60% 이하, 예컨대 이하, 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하 또는 약 10% 이하의 특정 APsa를 가지도록 형성된다. APsa는 상기 임의의 값들을 포함한 범위 내에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 4는 실시태양에 따른 연마물품 일부의 사진이다. 도 5는 도 4의 연마물품 일부에 대한 단면 사진이다. 도 6은 도 4의 연마물품 일부에 대한 단면 사진이다. 도시된 바와 같이, 연마물품 (400)은 기재 (401), 개별 점착 영역들 (403)에서 기재 (401)에 부착되는 연마입자들 (412)을 포함한다. 더욱 도시되는 바와 같이, 연마물품 (400)은 다수의 개별 형성부들 (405)을 포함하고, 이는 기재 (401) 표면에 직접 결합되고, 및 또한, 서로 및 개별 점착 영역들 (403)과 갭 영역들 (420)에 의해 이격된다. 따라서, 연마물품 (400)은 연마입자들 (412)에 연결되고 결합되는 다수의 개별 점착 영역들 (403)을 포함하는 불연속 점착층을 포함하고 연마입자들 (412) 및 개별 점착 영역들 (403)로부터 이격되는 개별 형성부들 (405)을 더욱 포함한다.
도시된 바와 같이, 하나의 실시태양에 의하면, 개별 점착 영역들 (403)은 단면에서 관찰될 때 여기에 결합되는 연마입자들 (412)의 길이와 실질적으로 동일한 평균 길이를 가질 수 있다. 반대로, 개별 형성부들 (403)은 더욱 다양한 형상 및 크기를 가질 수 있고, 개별 점착 영역들 (403) 및 연마입자들 (412) 평균 입자 크기보다 크거나 작을 수 있다.
도 5 및 6에 더욱 도시되는 바와 같이, 연마물품 (400)은 결합층 (407) 및 기재 (401) 사이 직접 접촉되는 계면을 포함할 수 있다. 또한, 개별 점착 영역들 (403) 주변에서, 연마물품 (400)은 또한 결합층 (407), 기재 (401) 및 개별 점착 영역들 (403)의 점착 재료 사이 직접 접촉을 포함하는3-점 경계를 포함한다. 또한, 개별 형성부들 (405) 주변에서, 연마물품 (400)은 결합층 (407), 기재 (401) 및 개별 형성부 (405)의 재료 (예를들면, 점착 재료) 간의 직접 접촉을 포함하는3-점 경계를 포함할 수 있다.
본원 실시태양들의 연마물품은 특히 가공물 절단에 적합한 와이어 톱이다. 가공물은 제한되지는 않지만, 세라믹, 반도체 재료, 절연 재료, 유리, 천연 재료들 (예를들면, 돌), 유기 재료, 및 이들의 조합을 포함하는 다양한 재료들이다. 더욱 상세하게는, 가공물은 산화물, 탄화물, 질화물, 광물, 바위, 단일 결정성 소재, 다결정성 소재, 및 이들의 조합을 포함한다. 적어도 하나 실시태양에 있어서, 본원 실시태양의 연마물품은 사파이어, 수정, 탄화규소, 및 이들 조합의 가공물 절단에 적합하다.
적어도 하나 양태에 의하면, 실시태양들의 연마물품은 특정 장치 (machine)에 사용될 수 있고, 종래 물품과 비교하여 개선되고 예기치 못한 결과를 주는 특정 작동 조건들에서 사용될 수 있다. 특정 이론에 구속되지 않고, 실시태양들의 특징부들 간의 일부 상승작용적 효과가 있다고 판단된다.
일반적으로, 절단, 절편화 (slicing), 블록화 (bricking), 정사각형화 (squaring), 또는 임의의 다른 작업은 연마물품 (즉, 와이어 톱) 및 가공물을 서로에 대하여 이동시킴으로써 수행될 수 있다. 가공물에 대한 다양한 유형 및 배향의 연마물품을 사용하여, 가공물을 웨이퍼, 블록, 직사각형 바, 각기둥 단편, 및 기타 등으로 분할시킬 수 있다.
이러한 작업은 제1 위치 및 제2 위치 사이로 와이어 톱을 왕복시키는 릴투릴 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 제1 위치 및 제2 위치 간의 연마물품 운동은 연마물품을 선형 경로를 따라 전후 이동하는 것으로 구성된다. 와이어가 왕복하는 동안, 가공물 또한 예를들면, 가공물 회전을 포함하여 이동될 수 있다.
대안으로, 진동장치는 본원 실시태양들에 의한 임의의 연마물품이 적용된다. 진동장치는 가공물에 대하여 연마물품을 제1 위치 및 제2 위치 간에 이동시킨다. 가공물은 이동될 수 있고, 예컨대 회전될 수 있고, 또한 가공물 및 와이어 모두가 동시에 서로에 대하여 이동될 수 있다. 진동장치는 가공물에 대한 와이어 가이드의 전후 운동을 이용하고, 릴투릴 장치는 이러한 운동이 반드시 필요하지는 않다.
일부 적용에 있어서, 절편화 작업 과정에서 공정은 또한 와이어 톱 및 가공물의 계면에 냉각재 제공 단계를 포함한다. 일부 적합한 냉각재는 수성 물질들, 유성 물질들, 합성물질들, 및 이들의 조합을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 절편화는 가변 속도 (variable rate)로 작동될 수 있다. 가변속도 동작은 와이어 및 가공물을 서로에 대하여 제1 사이클 동안 이동 및 와이어 및 가공물을 서로에 대하여 제2 사이클 동안 이동하는 것을 포함한다. 특히, 제1 사이클 및 제2 사이클은 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 예를들면, 제1 사이클은 제1 위치에서 제2 위치로의 연마물품 이동을 포함하고, 특히, 전방향 및 역방향 사이클을 통한 연마물품 이동을 포함할 수 있다. 제2 사이클은 제3 위치에서 제4 위치로의 연마물품 이동을 포함하고, 또한 전방향 및 역방향 사이클을 통한 연마물품 이동을 포함한다. 제1 사이클의 제1 위치와 제2 사이클의 제3 위치는 동일하거나, 또는 대안으로, 제1 위치 및 제3 위치는 상이할 수 있다. 제1 사이클의 제2 위치는 제2 사이클의 제4 위치와 동일하거나, 또는 대안으로, 제2 위치 및 제4 위치는 상이할 수 있다.
특정 실시태양에 의하면, 가변속도 사이클으로 동작되는 본원 실시태양의 연마물품 적용에는 연마물품을 제1 방향 (예를들면, 전방)으로 출발 위치에서 임시 위치로 이동, 및 제2 방향 (예를들면, 후방)으로 임시 위치에서, 즉 동일한 출발 위치로 또는 출발 위치에 가까이 복귀하는 경과시간을 포함하는 제1 사이클을 포함한다. 이러한 사이클은 전방 방향으로 와이어를 0 m/s에서 설정 (set) 와이어 속도로 가속시키는 소요시간, 전방 방향으로 와이어를 설정 와이어 속도로 이동시키는 경과시간, 전방 방향으로 와이어를 설정 와이어 속도에서 0 m/s로 감속시키는 경과시간, 후방 방향으로 와이어를 0 m/s에서 설정 와이어 속도로 가속시키는 경과시간, 후방 방향으로 와이어를 설정 와이어 속도로 이동시키는 경과시간, 및 후방 방향으로 와이어를 설정 와이어 속도에서 0 m/s으로 감속시키는 경과시간을 포함한다.
하나의 특정 실시태양에 따르면, 제1 사이클은 적어도 약 30 초, 예컨대 적어도 약 60 초, 또는 적어도 약 90 초이다. 또한, 하나의 비-제한적 실시태양에서, 제1 사이클은 약 10 분 이하이다. 제1 사이클 소요시간은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또 다른 실시태양에서, 제2 사이클은 적어도 약 30 초, 예컨대 적어도 약 60 초, 또는 적어도 약 90 초이다. 또한, 하나의 비-제한적 실시태양에서, 제2 사이클은 약 10 분 이하이다. 제2 사이클 소요시간은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
절단 공정에서 사이클 총 횟수는 가변적이지만, 적어도 약 20 사이클, 적어도 약 30 사이클, 또는 적어도 약 50 사이클이다. 특정 실시예들에서, 사이클 수는 약 3000 사이클 이하 또는 약 2000 사이클 이하이다. 절단 작업은 적어도 약 1 시간 또는 적어도 약 2 시간의 소요시간 동안 지속된다. 또한, 작업에 따라서, 절단 공정은 더욱 길고, 예컨대 연속 절단은 적어도 약 10 시간, 또는 20 시간일 수 있다.
소정의 절단 작업에서, 임의의 본원 실시태양의 와이어 톱은 특정 송재속도 (feed rate)에서 작동되기에 특히 적합하다. 예를들면, 절편화 작업은 적어도 약 0.05 mm/min, 적어도 약 0.1 mm/min, 적어도 약 0.5 mm/min, 적어도 약 1 mm/min, 또는 적어도 약 2 mm/min의 송재속도에서 수행된다. 또한, 하나의 비-제한적 실시태양에서, 송재속도는 약 20 mm/min 이하이다. 송재속도는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
적어도 하나 절단 작업에 있어서, 임의의 본원 실시태양의 와이어 톱은 특정 와이어 장력에서 작동되기에 특히 적합하다. 예를들면, 절편화 작업은 와이어 파괴하중의 적어도 약 30%, 예컨대 와이어 파괴하중의 적어도 약 50%, 또는 파괴하중의 적어도 약 60%의 와이어 장력에서 수행될 수 있다. 또한, 하나의 비-제한적 실시태양에서, 와이어 장력은 파괴하중의 약 98% 이하일 수 있다. 와이어 장력은 상기 임의의 최소비율 및 최대비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
다른 절단 작업에 의하면, 연마물품은 성능을 개선시킬 수 있는 VWSR 범위를 가진다. VWSR은 가변 와이어 속도비이고 일반적으로 식 t2/(t1 + t3)으로 기술되고, 식중 t2 는 연마 와이어가 전방 또는 후방으로 설정 와이어 속도로 이동될 때의 경과시간이고, t1 은 연마 와이어가 전방 또는 후방으로 와이어 속도 0에서 설정 와이어 속도로 이동될 때의 경과시간이고, t3 은 연마 와이어가 전방 또는 후방으로 설정 와이어 속도에서 와이어 속도0으로 이동될 때의 경과시간이다. 예를들면, 본원 실시태양에 의한 와이어 톱의 VWSR 범위는 적어도 약 1, 적어도 약 2, 적어도 약 4, 또는 적어도 약 8이다. 또한, 하나의 비-제한적 실시태양에서, VWSR는 약 75 이하 또는 약 20 이하이다. VWSR은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 하나의 실시태양에서, 가변 와이어 속도비 절단 작업을 위한 예시적 장치는 Meyer Burger DS265 DW 와이어 톱 장치이다.
소정의 절편화 작업은 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘일 수 있는 실리콘을 포함한 가공물에서 수행된다. 하나의 실시태양에 의하면, 실시태양에 의한 연마물품의 수명은 적어도 약 8 m2/km, 예컨대 적어도 약 10 m2/km, 적어도 약 12 m2/km, 또는 적어도 약 15 m2/km이다. 와이어 수명은 사용되는 연마 와이어 킬로미터 당 생성되는 웨이퍼 면적에 기초하고, 상기 생성되는 웨이퍼 면적은 웨이퍼 표면 일측에 따라 계산된다. 이러한 실시예들에서, 연마물품은 특정 연마입자 농도, 예컨대 기재 km 당 적어도 약 0.5 캐럿, 기재 km 당 적어도 약 1.0 캐럿, 기재 km 당 적어도 약 1.5 캐럿, 또는 기재 km 당 적어도 약 2.0 캐럿을 가진다. 또한, 농도는 기재 km 당 약 20 캐럿 이하, 또는 기재 km 당 약 10 캐럿 이하일 수 있다. 연마입자들의 평균 입자 크기는 약 20 미크론 미만일 수 있다. 연마입자 농도는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 절편화 작업은 상기된 송재속도에서 수행될 수 있다.
다른 작업에 의하면, 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘을 포함하는 실리콘 가공물은 하나의 실시태양에 의한 연마물품으로 절편화될 수 있고, 연마물품의 수명은 적어도 약 0.5 m2/km, 예컨대 적어도 약 1 m2/km, 또는 적어도 약 1.5 m2/km이다. 이러한 실시예들에서, 연마물품의 특정 연마입자 농도는, 예컨대 기재 km 당 적어도 약 0.5 캐럿, 기재 km 당 적어도 약 1 캐럿, 기재 km 당 적어도 약 2 캐럿, 기재 km 당 적어도 약 3 캐럿이다. 또한, 농도는 기재 km 당 약 30 캐럿 이하, 또는 기재 km 당 약 15 캐럿 이하이다. 연마입자들의 평균 입자 크기는 약 20 미크론 미만이다. 연마입자 농도는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
절편화 작업은 적어도 약 0.5 mm/min, 적어도 약 1 mm/min, 적어도 약 2 mm/min, 적어도 약 3 mm/min의 송재속도에서 수행될 수 있다. 또한, 하나의 비-제한적 실시태양에서, 송재속도는 약 20 mm/min 이하이다. 송재속도는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또 다른 작업에 의하면, 사파이어 가공물이 본원 실시태양의 연마물품을 이용하여 절편화될 수 있다. 사파이어 가공물은 c-면 사파이어, a-면 사파이어, 또는 r-면 사파이어 재료를 포함한다. 적어도 하나 실시태양에 있어서, 연마물품은 사파이어 가공물을 절편화하고 수명은 적어도 약 0.1 m2/km, 예컨대 적어도 약 0.2 m2/km, 적어도 약 0.3 m2/km, 적어도 약 0.4 m2/km, 또는 적어도 약 0.5 m2/km이다. 이러한 실시예들에서, 연마물품의 특정 연마입자 농도는, 예컨대 기재 km 당 적어도 약 5 캐럿, 기재 km 당 적어도 약 10 캐럿, 기재 km 당 적어도 약 20 캐럿, 기재 km 당 적어도 약 40 캐럿이다. 또한, 농도는 기재 km 당 약 300 캐럿 이하, 또는 기재 km 당 약 150 캐럿 이하이다. 연마입자들의 평균 입자 크기는 약 20 미크론 이상이다. 연마입자 농도는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
상기 사파이어 가공물의 절편화 작업은 적어도 약 0.05 mm/min, 예컨대 적어도 약 0.1 mm/min, 또는 적어도 약 0.15 mm/min의 송재속도에서 수행될 수 있다. 또한, 하나의 비-제한적 실시태양에서, 송재속도는 약 2 mm/min 이하일 수 있다. 송재속도는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또 다른 양태에서, 연마물품은 단결정 탄화규소를 포함하는 탄화규소 가공물을 절편화하기 위하여 사용될 수 있다. 적어도 하나 실시태양에 있어서, 연마물품은 탄화규소 가공물을 절편화하고 수명은 적어도 약 0.1 m2/km, 예컨대 적어도 약 0.2 m2/km, 적어도 약 0.3 m2/km, 적어도 약 0.4 m2/km, 또는 적어도 약 0.5 m2/km을 보인다. 이러한 실시예들에서, 연마물품의 특정 연마입자 농도는, 예컨대 기재 km 당 적어도 약 1 캐럿, 기재 km 당 적어도 약 2 캐럿, 기재 km 당 적어도 약 3 캐럿, 기재 km 당 적어도 약 4 캐럿이다. 또한, 농도는 기재 km 당 약 50 캐럿 이하, 또는 기재 km 당 약 30 캐럿 이하이다. 연마입자 농도는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
상기 탄화규소 가공물 절편화 작업은 적어도 약 0.05 mm/min, 예컨대 적어도 약 0.10 mm/min, 또는 적어도 약 0.15 mm/min의 송재속도에서 수행될 수 있다. 또한, 하나의 비-제한적 실시태양에서, 송재속도는 약 2 mm/min 이하이다. 송재속도는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또 다른 실시태양에 의하면, 본원 실시태양들에 의한 연마물품은 소정의 생산속도로 제조될 수 있다. 본원에 개시된 연마물품 실시태양들의 생산속도는 분 당 기재 미터의 연마물품 형성 속도이고, 상기 연마물품은 긴 몸체를 가지는 기재, 기재에 상도되는 점착층, 점착층에 상도되고 제1 연마입자 농도가 기재 mm 당 적어도 약 10 입자들인 연마입자, 및 결합층을 포함한다. 소정의 실시태양들에서, 생산속도는 분 당 적어도 약 10 미터, 예컨대, 분 당 적어도 약 12 미터, 분 당 적어도 약 14 미터, 분 당 적어도 약 16 미터, 분 당 적어도 약 18 미터, 분 당 적어도 약 20 미터, 분 당 적어도 약 25 미터, 분 당 적어도 약 30 미터, 분 당 적어도 약 40 미터 또는 분 당 적어도 약 60 미터이다.
특정 실시예들에서, 본 방법을 적용하여 고농도 연마입자들을 가지는 연마 와이어 톱을 효율적으로 생산할 수 있다. 예를들면, 임의의 특징적 연마입자 농도를 가지는 본원 실시태양들의 연마물품은 산업 성능 변수를 유지하거나 초과하면서도 임의의 상기 생산속도로 형성될 수 있다. 특정 이론에 구속되지 않고, 별개의 점착 공정 및 결합 공정을 활용하는 것이 단일 단계 부착 및 결합 공정, 예컨대 종래 전기도금 처리보다 생산속도를 개선시킨다고 판단된다.
본원 실시태양들의 연마물품은 본원 실시태양들의 적어도 하나 특징부들이 없는 종래 연마 와이어 톱에 비하여 사용 중 연마입자 보유성이 개선된다. 예를들면, 연마물품의 연마입자 보유성은 하나 이상의 종래 샘플들보다 적어도 약 2% 개선된다. 다른 실시예들에서, 연마입자 보유성은 적어도 약 4%, 적어도 약 6%, 적어도 약 8%, 적어도 약 10%, 적어도 약 12%, 적어도 약 14%, 적어도 약 16%, 적어도 약 18%, 적어도 약 20%, 적어도 약 24%, 적어도 약 28%, 적어도 약 30%, 적어도 약 34%, 적어도 약 38%, 적어도 약 40%, 적어도 약 44%, 적어도 약 48%, 또는 적어도 약 50% 개선된다. 또한, 하나의 비-제한적 실시태양에서, 연마입자 보유성은 약 100% 이하, 예컨대 약 95% 이하, 약 90% 이하, 또는 약 80% 이하 개선된다.
본원 실시태양들의 연마물품은 본원 실시태양들의 적어도 하나의 특징부들이 없는 종래 연마 와이어 톱과 비교하여 개선된 연마입자 보유성 및 또한 개선된 사용 수명을 보인다. 예를들면, 본원의 연마물품의 사용 수명은 하나 이상의 종래 샘플들과 비교하여 적어도 약 2% 개선된다. 다른 실시예들에서, 종래 물품과 비교하여 본원 실시태양의 연마물품 사용 수명은 적어도 약 4%, 적어도 약 6%, 적어도 약 8%, 적어도 약 10%, 적어도 약 12%, 적어도 약 14%, 적어도 약 16%, 적어도 약 18%, 적어도 약 20%, 적어도 약 24%, 적어도 약 28%, 적어도 약 30%, 적어도 약 34%, 적어도 약 38%, 적어도 약 40%, 적어도 약 44%, 적어도 약 48%, 또는 적어도 약 50% 증가된다. 또한, 하나의 비-제한적 실시태양에서, 사용 수명 개선은 약 100% 이하, 예컨대 약 95% 이하, 약 90% 이하, 또는 약 80% 이하일 수 있다.
많은 상이한 양태들 및 실시태양들이 가능하다. 이들 양태 및 실시태양 일부가 하기된다. 본 명세서를 독해한 후, 당업자는 이들 양태 및 실시태양은 단지 예시적인 것이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다는 것을 이해할 것이다. 실시태양들은 하기 나열된 사항들 중 임의의 하나 이상의 항목들에 따른다..
실시태양 1. 연마물품으로서,
긴 몸체를 가지는 기재;
기재 위에 있는 (overlying) 특징부들 (features)의 불연속 분포를 획정하는 다수의 개별 점착 (tacking) 영역들로서, 다수의 개별 점착 영역들 중 적어도 하나의 개별 점착 영역은 450℃ 이하의 융점을 가지는 금속 재료를 포함하는 점착 영역들;
기재 위에 있고 다수의 개별 점착 영역들과 이격되는 다수의 개별 형성부들; 및
기재, 다수의 개별 점착 영역들, 및 다수의 개별 형성부들 위에 있는 결합층을 포함하는, 연마물품.
실시태양 2. 연마물품으로서,
긴 몸체를 가지는 기재;
기재 위에 있는 금속 재료를 포함하는 다수의 개별 점착 영역들로서, 각각의 개별 점착 영역은 또 다른 개별 점착 영역과 격리되고 적어도 하나의 연마입자는 각각의 개별 점착 영역과 연결되는 점착 영역들; 및
다수의 개별 점착 영역들, 적어도 하나의 연마입자 위에 있고 적어도 기재 일부와 직접 접촉되는 결합층을 포함하는, 연마물품.
실시태양 3. 연마물품으로서,
긴 몸체를 가지는 기재;
기재 위에 있고 각각의 개별 점착 영역 사이의 갭 (gap) 영역들을 획정하는 다수의 개별 점착 영역들;
연마입자들 위에 있는 다수의 개별 점착 영역들; 및
기재 위에 있고 다수의 개별 점착 영역들 및 연마입자들과 이격되는 다수의 개별 형성부들을 포함하는, 연마물품.
실시태양4. 실시태양들 2 및 3 중 어느 하나에 있어서, 다수의 개별 점착 영역들은 450℃ 이하의 융점을 가지는 금속 재료를 포함하는, 연마물품.
실시태양 5. 실시태양들 1 및 4 중 어느 하나에 있어서, 다수의 개별 점착 영역들은 적어도 100℃의 융점을 가지는 금속 재료를 포함하는, 연마물품.
실시태양 6. 실시태양들 1, 2, 및 3 중 어느 하나에 있어서, 다수의 개별 점착 영역들 중 적어도 하나의 개별 점착 영역은 전이 금속 원소의 합금을 포함하는 금속 재료를 포함하고, 개별 점착 영역들 중 적어도 하나는 납, 은, 구리, 아연, 티타늄, 몰리브덴, 크롬, 철, 망간, 코발트, 니오븀, 탄탈, 텅스텐, 팔라듐, 백금, 금, 루테늄, 및 이들의 조합으로 이루어진 금속 군에서 선택되는 금속을 더욱 포함하고, 개별 점착 영역들 중 적어도 하나는 주석의 합금을 포함하고, 개별 점착 영역들 중 적어도 하나는 솔더 재료를 포함하는, 연마물품.
실시태양 7. 실시태양 6에 있어서, 솔더 재료는 주석을 포함하는, 연마물품.
실시태양 8. 실시태양 6에 있어서, 솔더 재료는 실질적으로 주석으로 이루어진, 연마물품.
실시태양 9. 실시태양 2에 있어서, 기재 위에 있고 다수의 개별 점착 영역들과 이격되는 다수의 개별 형성부들을 더욱 포함하는, 연마물품.
실시태양 10. 실시태양들 1, 3, 및 9 중 어느 하나에 있어서, 다수의 개별 형성부들 중 적어도 하나의 개별 형성부는 금속 재료를 포함하는, 연마물품.
실시태양 11. 실시태양들 1, 3, 및 9 중 어느 하나에 있어서, 다수의 개별 형성부들 중 적어도 하나의 개별 형성부는 적어도 100℃ 내지 450℃ 이하의 융점을 가지는 금속 재료를 포함하는, 연마물품.
실시태양 12. 실시태양들 1, 3, 및 9 중 어느 하나에 있어서, 다수의 개별 형성부들 중 적어도 하나의 개별 형성부는 솔더 재료를 포함하는, 연마물품.
실시태양 13. 실시태양들 1, 3, 및 9 중 어느 하나에 있어서, 다수의 개별 형성부들 중 적어도 하나의 개별 형성부는 주석을 포함하는, 연마물품.
실시태양 14. 실시태양들 1, 3, 및 9 중 어느 하나에 있어서, 다수의 개별 형성부들 중 각각의 개별 형성부는 솔더 재료를 포함하는, 연마물품.
실시태양 15. 실시태양들 1, 3, 및 9 중 어느 하나에 있어서, 다수의 개별 형성부들 중 적어도 하나의 개별 형성부는 다수의 개별 점착 영역들의 재료와 실질적으로 동일한 재료를 포함하는, 연마물품.
실시태양 16. 실시태양들 1, 3, 및 9 중 어느 하나에 있어서, 각각의 개별 형성부는 기재와 직접 결합되는, 연마물품.
실시태양 17. 실시태양들 1, 3, 및 9 중 어느 하나에 있어서, 다수의 개별 형성부들은 기재 표면에 무작위로 분포되는, 연마물품.
실시태양 18. 실시태양들 1, 3, 및 9 중 어느 하나에 있어서, 다수의 개별 형성부들 사이에 연장되고 이들을 서로 분리하고 다수의 개별 형성부들을 다수의 개별 점착 영역들과 더욱 분리하는 갭 영역들을 더욱 포함하는, 연마물품.
실시태양 19. 실시태양들 1, 3, 및 9 중 어느 하나에 있어서, 다수의 개별 형성부들은 대략 둥근 형상을 가지는, 연마물품.
실시태양 20. 실시태양들 1, 2, 및 3 중 어느 하나에 있어서, 기재는 실질적으로 장벽층이 없는, 연마물품.
실시태양 21. 실시태양들 1, 2, 및 3 중 어느 하나에 있어서, 기재는 미코팅 와이어인, 연마물품.
실시태양 22. 실시태양들 1, 2, 및 3 중 어느 하나에 있어서, 기재는 실질적으로 외면에 임의의 장벽층이 없는 금속 와이어를 포함하는, 연마물품.
실시태양 23. 실시태양들 1, 2, 및 3 중 어느 하나에 있어서, 기재는 외면 상에 적어도 하나의 장벽층을 가지는 금속 와이어를 포함하고, 장벽층은 구리, 황동, 니켈 또는 이들의 조합의 군에서 선택되는 금속을 포함하는, 연마물품.
실시태양 24. 실시태양들 1, 2, 및 3 중 어느 하나에 있어서, 다수의 개별 점착 영역들은 기재 표면에 무작위로 분포되는, 연마물품.
실시태양 25. 실시태양들 1 및 2 중 어느 하나에 있어서, 연마입자들 위에 있는 다수의 개별 점착 영역들을 더욱 포함하는, 연마물품.
실시태양 26. 실시태양들 3 및 25 중 어느 하나에 있어서, 연마입자들은 산화물, 탄화물, 질화물, 붕화물, 산질화물, 산붕화물, 다이아몬드, 및 이들의 조합의 재료를 포함하는, 연마물품.
실시태양 27. 실시태양들 3 및 25 중 어느 하나에 있어서, 연마입자들은 초연마 재료를 포함하는, 연마물품.
실시태양 28. 실시태양들 3 및 25 중 어느 하나에 있어서, 연마입자들은 다이아몬드를 포함하는, 연마물품.
실시태양 29. 실시태양들 3 및 25 중 어느 하나에 있어서, 연마입자들은 적어도 약 10 GPa의 비커스 경도를 가지는 재료를 포함하는, 연마물품.
실시태양 30. 실시태양 3에 있어서, 다수의 개별 점착 영역들 위에 있는 결합층을 더욱 포함하는, 연마물품.
실시태양 31. 실시태양들 1, 2, 및 30 중 어느 하나에 있어서, 결합층의 적어도 일부는 기재에 직접 결합되는, 연마물품.
실시태양 32. 실시태양들 1, 2, 및 30 중 어느 하나에 있어서, 결합층의 적어도 일부는 다수의 개별 점착 영역들 및 다수의 개별 형성부들 사이의 갭 영역들에서 기재에 직접 결합되는, 연마물품.
실시태양 33. 실시태양들 1, 2, 및 30 중 어느 하나에 있어서, 결합층의 적어도 일부는 다수의 개별 점착 영역들 및 다수의 개별 형성부들에 직접 결합되는, 연마물품.
실시태양 34. 실시태양들 1, 2, 및 30 중 어느 하나에 있어서, 결합층은 금속, 금속합금, 서멧, 세라믹스, 복합재료, 및 이들의 조합으로 이루어진 재료 군에서 선택되는 재료를 포함하고, 결합층은 전이 금속 원소를 포함하고, 결합층은 전이 금속 원소 합금을 포함하고, 결합층은 납, 은, 구리, 아연, 주석, 티타늄, 몰리브덴, 크롬, 철, 망간, 코발트, 니오븀, 탄탈, 텅스텐, 팔라듐, 백금, 금, 루테늄, 및 이들의 조합으로 이루어진 금속 군에서 선택되는 금속을 포함하고, 결합층은 니켈을 포함하고, 결합층은 실질적으로 니켈로 이루어진, 연마물품.
실시태양 35. 실시태양들 1, 2, 및 3 중 어느 하나에 있어서, 다수의 개별 점착 영역들 및 다수의 개별 형성부들에서, 기재의 킬로미터 길이 당 금속 재료의 그램으로 측정되는, 금속 재료 함량 (Cmm)을 더욱 포함하고, 금속 재료 함량 (Cmm)은 2 g/km 이하 또는 1 g/km 이하 또는 0.8 g/km 이하 또는 0.6 g/km 이하 또는 0.4 g/km 이하 또는 0.2 g/km 이하 또는 0.1 g/km 이하 또는 0.08 g/km 이하 또는 0.06 g/km 이하 또는 0.04 g/km 이하 또는 0.02 g/km 이하 또는 0.01 g/km 이하인, 연마물품.
실시태양 36. 실시태양들 1, 2, 및 3 중 어느 하나에 있어서, 다수의 개별 점착 영역들 및 다수의 개별 형성부들에서, 기재의 킬로미터 길이 당 금속 재료의 그램으로 측정되는, 금속 재료 함량 (Cmm)을 더욱 포함하고, 금속 재료 함량 (Cmm)은 적어도 0.001 g/km 또는 적어도 0.002 g/km 또는 적어도 0.004 g/km 또는 적어도 0.006 g/km 또는 적어도 0.008 g/km 또는 적어도 0.01 g/km 또는 적어도 0.02 g/km 또는 적어도 0.04 g/km 또는 적어도 0.06 g/km 또는 적어도 0.08 g/km 또는 적어도 0.01 g/km인, 연마물품.
실시태양 37. 실시태양들 1, 2, 및 3 중 어느 하나에 있어서, 기재의 킬로미터 길이 당 그램으로 측정되는 연마입자들 함량 (Cap) 및 다수의 개별 점착 영역들 및 다수의 개별 형성부들에서 기재의 킬로미터 길이 당 그램으로 측정되는 금속 재료 함량 (Cmm)을 더욱 포함하고, 비율 (Cmm/Cap)은 1 이하 또는 0.9 이하 또는 0.8 이하 또는 0.7 이하 또는 0.6 이하 또는 0.5 이하 또는 0.4 이하 또는 0.3 이하 또는 0.2 이하 또는 0.18 이하 또는 0.16 이하 또는 0.15 이하 또는 0.014 이하 또는 0.13 이하 또는 0.12 이하 또는 0.11 이하 또는 0.1 이하 또는 0.09 이하 또는 0.08 이하 또는 0.07 이하 또는 0.06 이하 또는 0.05 이하 또는 0.04 이하 또는 0.03 이하 또는 0.02 이하인, 연마물품.
실시태양 38. 실시태양들 1, 2, 및 3 중 어느 하나에 있어서, 기재의 킬로미터 길이 당 그램으로 측정되는 연마입자들 함량 (Cap) 및 다수의 개별 점착 영역들 및 다수의 개별 형성부들에서 기재의 킬로미터 길이 당 그램으로 측정되는 금속 재료 함량 (Cmm)을 더욱 포함하고, 비율 (Cmm/Cap)은 적어도 0.002 또는 적어도 0.004 또는 적어도 0.006 또는 적어도 0.008 또는 적어도 0.01 또는 적어도 0.02 또는 적어도 0.03 또는 적어도 0.04 또는 적어도 0.05 또는 적어도 0.06 또는 적어도 0.07 또는 적어도 0.08 또는 적어도 0.09 또는 적어도 0.1 또는 적어도 0.12 또는 적어도 0.14 또는 적어도 0.16 또는 적어도 0.18 또는 적어도 0.2 또는 적어도 0.3 또는 적어도 0.4 또는 적어도 0.5 또는 적어도 0.6 또는 적어도 0.7 또는 적어도 0.8 또는 적어도 0.9인, 연마물품.
실시태양 39. 실시태양들 1, 2, 및 3 중 어느 하나에 있어서, 기재 mm 당 적어도 10개의 입자들, 기재 mm 당 적어도 20개의 입자들, 기재 mm 당 적어도 30개의 입자들, 및 기재 mm 당 800개 이하 입자들의 연마입자 농도를 더욱 포함하는, 연마물품.
실시태양 40. 실시태양들 1, 2, 및 3 중 어느 하나에 있어서, 기재 킬로미터 당 적어도 약 0.5 캐럿, 기재 킬로미터 당 적어도 약 1.0 캐럿, 기재 킬로미터 당 적어도 약 1.5 캐럿, 기재 킬로미터 당 약 30.0 캐럿 이하의 연마입자 농도를 더욱 포함하는, 연마물품.
실시태양 41. 연마물품 형성 방법에 있어서,
긴 몸체를 가지는 기재를 연마입자들 및 점착 재료를 포함한 미립자가 포함되는 혼합물을 통해 이동시키는 단계;
연마입자들 및 분말 재료 중 적어도 일부를 기재에 부착시키는 단계; 및
기재 위에 있고 각각의 개별 점착 영역 사이 갭 영역들을 획정하는 다수의 개별 점착 영역들, 다수의 개별 점착 영역들 위에 있는 연마입자들, 및 기재 위에 있고 다수의 개별 점착 영역들 및 연마입자들과 이격되는 다수의 개별 형성부들을 포함하는 연마물품 예비 성형물을 형성하기 위하여 기재를 처리하는 단계를 포함하는, 연마물품 형성 방법.
실시태양 42. 실시태양 41에 있어서, 혼합물은 혼합물 총 중량에 대하여 적어도 5 wt% 내지 80 wt% 이하의 연마입자들을 포함하는, 방법.
실시태양 43. 실시태양 41에 있어서, 혼합물은 혼합물 총 중량에 대하여 적어도 0.2 wt% 내지 20 wt% 이하의 점착 재료를 포함한 미립자를 포함하는, 방법.
실시태양 44. 실시태양 41에 있어서, 연마입자들의 평균 입자 크기 (PSa)는 적어도 2 미크론 내지 80 미크론 이하의 범위 내에 있는, 방법.
실시태양 45. 실시태양 41에 있어서, 미립자의 평균 입자 크기 (PSp)는 적어도 0.01 미크론 내지 25 미크론 이하의 범위 내에 있는, 방법.
실시태양 46. 실시태양 41에 있어서, 연마입자들은 평균 입자 크기 (PSa)를 가지고 미립자는 평균 입자 크기 (PSp)를 가지고, 혼합물에서 비율 (PSp/PSa)은 1 이하 또는 0.9 이하 또는 0.8 이하 또는 0.7 이하 또는 0.6 이하 또는 0.5 이하 또는 0.4 이하 또는 0.3 이하 또는 0.2 이하 또는 0.18 이하 또는 0.16 이하 또는 0.15 이하 또는 0.014 이하 또는 0.13 이하 또는 0.12 이하 또는 0.11 이하 또는 0.1 이하 또는 0.09 이하 또는 0.08 이하 또는 0.07 이하 또는 0.06 이하 또는 0.05 이하 또는 0.04 이하 또는 0.03 이하 또는 0.02 이하인, 방법.
실시태양 47. 실시태양 41에 있어서, 연마입자들은 평균 입자 크기 (PSa)를 가지고 미립자는 평균 입자 크기 (PSp)를 가지고, 혼합물에서 비율 (PSp/PSa)은 적어도 0.01 또는 적어도 0.02 또는 적어도 0.03 또는 적어도 0.04 또는 적어도 0.05 또는 적어도 0.06 또는 적어도 0.07 또는 적어도 0.08 또는 적어도 0.09 또는 적어도 0.1 또는 적어도 0.11 또는 적어도 0.12 또는 적어도 0.13 또는 적어도 0.14 또는 적어도 0.15 또는 적어도 0.16 또는 적어도 0.17 또는 적어도 0.18 또는 적어도 0.19 또는 적어도 0.2 또는 적어도 0.3 또는 적어도 0.4 또는 적어도 0.5 또는 적어도 0.6 또는 적어도 0.7 또는 적어도 0.8 또는 적어도 0.9인, 방법.
실시태양 48. 실시태양 41에 있어서, 처리 단계는 예비 성형물을 적어도 100℃ 내지 450℃ 이하의 온도 범위로 가열하는 것을 포함하는, 방법.
실시태양 49. 실시태양 41에 있어서, 혼합물은 플럭스를 포함하는, 방법.
실시태양50. 실시태양 41에 있어서, 혼합물은 연마입자들 및 미립자를 위한 캐리어를 포함하는 슬러리이고, 캐리어는 물을 포함하는, 방법.
실시태양 51. 실시태양 41에 있어서, 기재 및 연마입자들 위에 있는 결합층 형성을 더욱 포함하고, 결합층은 적층 공정에 의해 형성되고, 적층 공정은 도금, 전기도금, 침지, 분무, 인쇄, 코팅, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는, 방법.
실시태양 52. 실시태양 41에 있어서, 부착 공정은 혼합물로부터 연마입자들 및 미립자를 적어도 1℃ 내지 300℃ 이하의 범위에서 부착하는 것을 포함하는, 방법.
실시태양 53. 실시태양들 1, 2, 및 3 중 어느 하나에 있어서, 비율 (PSp/PSa)이 적어도 약 0.025 내지 약 0.25이하인, 연마물품.
실시태양 54. 실시태양들 1, 2, 및 3 중 어느 하나에 있어서, 비율 (Cp/Cap)이 적어도 약 0.025 내지 약 0.25 이하인, 연마물품.
실시태양 55. 실시태양들 1, 2, 및 3 중 어느 하나에 있어서, 비율 (Cmm/Cap)이 적어도 0.002 및 1 이하, 적어도 0.01 및 0.5 이하 및 적어도 0.025 및 0.25 이하인, 연마물품.
실시태양 56. 실시태양들 1, 2, 및 3 중 어느 하나에 있어서, TMc는 약 50% 이하, 약 45% 이하, 약 40% 이하, 약 35% 이하, 약 30% 이하, 약 25% 이하, 약 20% 이하, 약 15% 이하, 약 10% 및 약 5% 이하인, 연마물품.
실시태양 57. 실시태양들 1, 2, 및 3 중 어느 하나에 있어서, TMc 는 적어도 약 0.01%, 적어도 약 0.1% 및 적어도 약 1.%인, 연마물품.
실시태양 58. 실시태양들 1, 2, 및 3 중 어느 하나에 있어서, APsa 는 약 60% 이하, 예컨대, 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하 또는 약 10% 이하인, 연마물품.
실시예 1:
기재로서 긴 고강도 탄소강선 (wire)을 입수하였다. 고강도 탄소강선은 황동 코팅층을 가지고 평균 직경은 대략 175 미크론이다. ABC Warren Superabrasives에서 상업적으로 입수되는 20% Ni 코팅된 미크론 다이아몬드로서 평균 입자 크기가 약 35 마이크로미터인 약 40 wt% 다이아몬드, 및 Atlantic Equipment Engineers에서 상업적으로 입수되는 SN-101 주석 분말로서 평균 입자 크기가 1-5 마이크로미터인 약 2 wt% 주석 미립자 재료, 및 ZnCl 플럭스를 포함한 약 10 wt% 첨가제로 구성되는 혼합물에 와이어를 통과시켰다. 혼합물은 또한 실온에서 혼합물이 3-5 센티포아즈의 점도를 가지도록 충분한 함량의 점도 개질제 형태의 첨가제를 포함한다. 와이어는 대략 20 내지 30 m/min 속도로 이송된다.
와이어가 혼합물로부터 수직으로 인발될 때 다이아몬드, 미립자, 및 플럭스가 부착되고 구조물을 220 내지 280 ℃에서 0.2 내지 0.5 초 동안 가열하여 연마물품 예비 성형물을 형성하였다.
이후, 연마물품 예비 성형물을 10% 술팜산으로 세척한 후 탈이온수로 세정하였다. 세정된 물품을 니켈로 전기도금하여 연마입자들 및 기재 일부와 직접 접촉하고 상도되는 결합층을 형성하였다. 도 4-6은 실시예 1 공정에 따라 형성되는 연마물품의 사진들이다.
실시예 2:
본원에 기술되는 실시태양들에 따라 샘플 연마 와이어 S1를 형성하였다. 샘플 연마 와이어 S1에 있어서, 기재로서 긴 고강도 탄소강선을 입수하였다. 본원에 기술되는 실시태양들에 따라 개별 Sn 점착 영역들 (즉, 와이어 표면 상의 불연속 점착 재료 분포)이 적용되어 와이어에 평균 입자 크기가 30 미크론 내지 50 미크론인 다이아몬드 그레인들이 부착되었다. 다이아몬드 그레인, 개별 Sn 점착 영역들 및 노출 와이어 표면이 세척되고 두께 10 미크론의 Ni 결합층으로 코팅되었다. 도 7A는 샘플 연마 와이어 S1의 단면 사진을 포함한다.
비교 목적으로, 비교 샘플 연마 와이어 CS1를 형성하였다. 비교 샘플 연마 와이어 CS1에 있어서, 기재로서 긴 고강도 탄소강선을 입수하였다. 연속적 Sn 점착 재료 층에 의해 와이어에 평균 입자 크기가 30 미크론 내지 50 미크론인 다이아몬드 그레인이 부착되었다. 다이아몬드 그레인 및 Sn 점착층은 세척되고 두께 10 미크론의 Ni 결합층으로 코팅되었다. 도 7B는 샘플 연마 와이어 S1의 단면 사진이다.
도 8에도시된 실험 설정에 따라 코팅 부착 시험을 수행하였다. 도 8에 도시된 바와 같이, 샘플 연마 와이어 (800) (예를들면, 샘플 연마 와이어 S1 또는 CS1)를 조 면들 (jaw faces, 815)을 가지는 두 개의 클램프 (810) 사이를 통과하여 당긴다. 조 면들 (815)은 상부 에지가 샘플 연마 와이어 (800)와 접하도록 경사를 이룬다. 이어 샘플 연마 와이어 (800)가 두 개의 클램프 (810)를 통과하도록 당겨질 때 공기식 조절계를 이용하여 클램핑 압력을 체계적으로 올려 샘플 연마 와이어 (800)에서 Ni 결합층의 부착력을 평가하였다.
비교 샘플 연마 와이어 CS1에 있어서, 클램핑 압력 20 psi에서 Ni 결합층은 연마 와이어 표면에서 벗겨졌다. 도 9A는 부착 시험 후 비교 샘플 연마 와이어 CS1의 사진으로 와이어 표면에서 Ni 결합층이 제거된 것을 보인다.
클램핑 압력 20 psi에서 샘플 연마 와이어 S1의 Ni 결합층은 와이어 표면에 부착 유지된다. 도 9B는 부착 시험 후 샘플 연마 와이어 S1의 사진으로, 코팅 표면에 단지 약간의 스크래치가 있는 무손상 Ni 결합층을 보인다. 도 9A 및 9B의 비교를 통해 알 수 있듯이, 연마 와이어 샘플 S1 상의 Ni 결합층은 비교 연마 와이어 샘플 CS1 상의 Ni 결합층 보다 기재에 대한 더욱 양호한 부착을 가진다.
실시예 3:
본원에 기술되는 실시태양들에 따라 샘플 연마 와이어 S2를 형성하였다. 샘플 연마 와이어 S2에 있어서, 기재로서 긴 고강도 탄소강선을 입수하였다. 본원에 기술되는 실시태양들에 따라 개별 Sn 점착 영역들 (즉, 와이어 표면 상의 불연속 점착 재료 분포)이 적용되어 와이어에 평균 입자 크기가 8 미크론 내지 12 미크론인 다이아몬드 그레인들이 부착되었다. 다이아몬드 그레인, 개별 Sn 점착 영역들 및 노출 와이어 표면이 세척되고 두께 4 미크론의 Ni 결합층으로 코팅되었다..
비교 목적으로, 비교 샘플 연마 와이어 CS2를 형성하였다. 비교 샘플 연마 와이어 CS2에 있어서, 기재로서 긴 고강도 탄소강선을 입수하였다. 연속적 Sn 점착 재료 층에 의해 와이어에 평균 입자 크기가 8 미크론 내지 12 미크론인 다이아몬드 그레인이 부착되었다. 다이아몬드 그레인 및 Sn 점착층은 세척되고 두께 4 미크론의 Ni 결합층으로 코팅되었다.
Meyer Burger DS 271 와이어 톱에서 실리콘 절단 시험을 수행하였다. 시험 조건들을 아래 표 1에 나열한다:
표 1: 절단 시험 성능 파라미터들
| 가공 재료 | 대략 사각형으로125x125 mm 치수의 단결정 실리콘 |
| 와이어 장력 | 22 N |
| 최대 와이어 속도 | 18 m/s |
| 송재 속도 | 0.75 mm/min |
| 냉각재 | 22 N |
샘플 연마 와이어 S2 및 비교 샘플 연마 와이어 CS2에 대한 와이어 보우 성능을 200 mm 실리콘 잉곳을 거치는4개의 상이한 지점들에서 측정하였다. 도 10은 샘플 연마 와이어 S2 및 비교 샘플 연마 와이어 CS2에 대한 4개의 측정 지점들에서 정상 상태 와이어 보우 플롯이다. 일반적으로, 와이어 톱 성능에서 더 작은 정상 상태 와이어 보우가 가공 재료에 대한 더욱 효과적인 절단을 의미하므로 바람직하다. 도 10에 도시된 바와 같이, 가공물에 걸쳐 모든 4곳의 측정 지점들에서 샘플 연마 와이어 S2는 비교 샘플 연마 와이어 CS2보다 더욱 작은 정상 상태 와이어 보우를 형성한다.
실시예 4:
3개의 샘플 연마 와이어들 S3, S4 및 S5를 딥 코팅 공정으로 형성하였다.
대략 100 미크론 두께를 가지는 황동 코팅된 강선으로 샘플 연마 와이어 S3를 형성하였다. 와이어를 6% 염산염 용액으로 예비 처리하여 와이어 표면 상의 과잉 산화물을 제거하였다. 이어 코어 와이어를 5 그램의 2-5 미크론 Sn 분말, 100 그램의 8-16 미크론 다이아몬드 그레인, 염산염, 염화아연, 글리세린 및 물의 슬러리 혼합물을 통과시켜 딥 코팅하였다. 이어 코팅된 와이어를 가열하여 다이아몬드 그레인을 와이어에 부착시키고 고온 산 및 수조에서 세척하였다. 그리고 코팅된 와이어에 4 미크론 두께의 니켈 결합층을 전기도금하였다.
슬러리 중 불충분한 점착 재료로 인하여, 최소 다이아몬드 그레인만이 샘플 연마 와이어 S3에 성공적으로 점착되어, 궁극적으로 와이어는 불안정하게 되었다.
대략 100 미크론 두께를 가지는 황동 코팅된 강선으로 샘플 연마 와이어 S4를 형성하였다. 와이어를 6% 염산염 용액으로 예비 처리하여 와이어 표면 상의 과잉 산화물을 제거하였다. 이어 코어 와이어를 40 그램의 2-5 미크론 Sn 분말, 100 그램의 8-16 미크론 다이아몬드 그레인, 염산염, 염화아연, 글리세린 및 물의 슬러리 혼합물을 통과시켜 딥 코팅하였다. 이어 코팅된 와이어를 가열하여 다이아몬드 그레인을 와이어에 부착시키고 고온 산 및 수조에서 세척하였다. 그리고 코팅된 와이어에 4 미크론 두께의 니켈 결합층을 전기도금 하였다.
샘플 연마 와이어 S4를 육안 검사하면 다이아몬드 그레인은 와이어에 성공적으로 점착되고 전기도금된 니켈이 코팅된다. 도 11A는 샘플 연마 와이어 S4의 표면 SEM 사진이다. 도 11A에 도시된 바와 같이, 다이아몬드 그레인 응집이 관찰된다. 임의의 특정 이론에 구속되지 않고, 다이아몬드 그레인 응집은 슬러리 중 비-최적화 Sn 분말 입자 크기 및 비-최적화 Sn 분말 농도로 인한 것이라 판단된다.
대략 100 미크론 두께를 가지는 황동 코팅된 강선으로 샘플 연마 와이어 S5를 형성하였다. 와이어를 6% 염산염 용액으로 예비 처리하여 와이어 표면 상의 과잉 산화물을 제거하였다. 이어 코어 와이어를 10 그램의 1-2 미크론 Sn 분말, 100 그램의 8-16 미크론 다이아몬드 그레인, 염산염, 염화아연, 글리세린 및 물의 슬러리 혼합물을 통과시켜 딥 코팅하였다. 이어 코팅된 와이어를 가열하여 다이아몬드 그레인을 와이어에 부착시키고 고온 산 및 수조에서 세척하였다. 그리고 코팅된 와이어에 4 미크론 두께의 니켈 결합층을 전기도금 하였다
샘플 연마 와이어 S5를 육안 검사하면 다이아몬드 그레인은 와이어에 성공적으로 점착되고 전기도금된 니켈이 코팅된다. 도 11B는 샘플 연마 와이어 S4의 표면 SEM 사진이다. 도 11B에 도시된 바와 같이, 다이아몬드 그레인은 와이어 표면에 거의 응집되지 않고 균일하게 분포된다.
비교 목적으로, 샘플 연마 와이어들 S4 및 S5에 대하여 본원에 기술되는 절차에 따라 비율 PSp/PSa, 비율 Cp/Cap, 비율 Cmm/Cap, TMc 및 APsa 를 측정하고 계산하였다. 샘플 연마 와이어들 S4 및 S5에 대한 측정 결과를 아래 표 2에 요약한다:
표 2: 샘플 측정
| 측정/비율 | S4 | S5 |
| PSp/PSa | 0.29 | 0.125 |
| Cp/Cap | 0.4 | 0.1 |
| Cmm/Cap | 0.4 | 0.1 |
| TMc | 70% | 10% |
| APsa | 60% | 10% |
달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 재료, 방법 및 실시예들은 예시적인 것일 뿐이고 제한적이지 않다. 본원에 기재되지 않는 한, 특정 재료 및 공정과 관련된 많은 상세 사항들은 통상적이고 참고 서적들 및 구조 분야 및 상응하는 제조 분야의 기타 자료들에서 발견될 수 있다.
개시된 주제는 예시적이고 제한적인 것이 아니며, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 범위에 속하는 이러한 모든 변경, 개선 및 기타 실시태양들을 포괄할 의도이다. 따라서, 법이 허용한 최대로, 본 발명의 범위는 청구범위 및 이의 균등론을 광의로 해석하여 판단되어야 하고 상기 상세한 설명에 제한 또는 한정되어서는 아니된다.
특허법에 부합되도록 요약서가 제공되고 청구범위 및 의미를 해석 또는 한정하는 것이 아니라는 이해로 제출된다. 또한, 상기된 상세한 설명에서, 다양한 특징부들이 개시의 간소화를 위하여 단일 실시태양에서 집합적으로 함께 설명된다. 청구되는 실시태양들이 각각의 청구항에서 명시적으로 언급되는 것 이상의 특징부들을 필요로 한다는 의도로 이러한 개시가 해석되어서는 아니된다. 오히려, 하기 청구범위에서와 같이, 본 발명의 주제는 개시된 임의의 실시태양의 모든 특징부들보다 적은 것에 관한 것이다. 따라서, 하기 청구범위는 상세한 설명에 통합되고, 각각의 청구항은 그 자체로 청구되는 주제를 별개로 정의하는 것이다.
Claims (15)
- 연마물품으로서,
긴 몸체 (elongated body)를 가지는 기재 (substrate);
상기 기재 위에 있는 특징부들의 불연속 분포를 획정하는 다수의 개별 점착 영역들로서, 상기 다수의 개별 점착 영역들 중 적어도 하나의 개별 점착 영역은 450℃ 이하의 융점을 가지는 금속 재료를 포함하는 점착 영역들;
상기 기재 위에 있고 상기 다수의 개별 점착 영역들과 이격되는 다수의 개별 형성부들; 및
상기 기재, 상기 다수의 개별 점착 영역들, 및 상기 다수의 개별 형성부들 위에 있는 결합층을 포함하는, 연마물품. - 연마물품으로서,
긴 몸체를 가지는 기재;
상기 기재 위에 있는 금속 재료를 포함하는 다수의 개별 점착 영역들로서, 각각의 개별 점착 영역은 또 다른 개별 점착 영역과 격리되고 적어도 하나의 연마입자는 각각의 개별 점착 영역과 연결되는 상기 점착 영역들; 및
상기 다수의 개별 점착 영역들, 상기 연마입자의 적어도 하나 위에 있고 상기 기재의 적어도 일부와 직접 접촉되는 결합층을 포함하는, 연마물품. - 제2항에 있어서, 상기 다수의 개별 점착 영역들은 450℃ 이하의 융점을 가지는 금속 재료를 포함하는, 연마물품.
- 제1항 및 제2항 중 어느 하나에 있어서, 상기 다수의 개별 점착 영역들 중 적어도 하나의 개별 점착 영역은 전이 금속 원소의 합금을 포함하는 금속 재료를 포함하고, 상기 개별 점착 영역들 중 적어도 하나는 납, 은, 구리, 아연, 티타늄, 몰리브덴, 크롬, 철, 망간, 코발트, 니오븀, 탄탈, 텅스텐, 팔라듐, 백금, 금, 루테늄, 및 이들의 조합으로 이루어진 금속 군에서 선택되는 금속을 더욱 포함하고, 상기 개별 점착 영역들 중 적어도 하나는 주석의 합금을 포함하고, 상기 개별 점착 영역들 중 적어도 하나는 솔더 재료를 포함하는, 연마물품.
- 제4항에 있어서, 상기 솔더 재료는 주석을 포함하는, 연마물품.
- 제4항에 있어서, 상기 솔더 재료는 실질적으로 주석으로 이루어지는, 연마물품.
- 제2항에 있어서, 상기 기재 위에 있고 상기 다수의 개별 점착 영역들과 이격되는 다수의 개별 형성부들을 더욱 포함하는, 연마물품.
- 제1항 및 제7항 중 어느 하나에 있어서, 상기 다수의 개별 형성부들 중 적어도 하나의 개별 형성부는 금속 재료를 포함하는, 연마물품.
- 제1항 및 제2항 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재는 외면 상에 적어도 하나의 장벽층을 가지는 금속 와이어를 포함하고, 상기 장벽층은 구리, 황동, 니켈 또는 이들의 조합의 군에서 선택되는 금속을 포함하는, 연마물품.
- 제1항 및 제2항 중 어느 하나에 있어서, 상기 결합층은 금속, 금속합금, 서멧, 세라믹스, 복합재료, 및 이들의 조합으로 이루어진 재료 군에서 선택되는 재료를 포함하고, 상기 결합층은 전이 금속 원소를 포함하고, 상기 결합층은 전이 금속 원소 합금을 포함하고, 결합층은 납, 은, 구리, 아연, 주석, 티타늄, 몰리브덴, 크롬, 철, 망간, 코발트, 니오븀, 탄탈, 텅스텐, 팔라듐, 백금, 금, 루테늄, 및 이들의 조합으로 이루어진 금속 군에서 선택되는 금속을 포함하고, 상기 결합층은 니켈을 포함하고, 상기 결합층은 실질적으로 니켈로 이루어진, 연마물품.
- 연마물품 형성 방법에 있어서,
긴 몸체를 가지는 기재를 연마입자들 및 점착 재료를 포함한 미립자가 포함되는 혼합물을 통해 이동시키는 단계;
상기 연마입자들 및 미립자 중 적어도 일부를 상기 기재에 부착시키는 단계; 및
상기 기재 위에 있고 각각의 개별 점착 영역 사이 갭 영역들을 획정하는 다수의 개별 점착 영역들, 상기 다수의 개별 점착 영역들 위에 있는 연마입자들, 및 상기 기재 위에 있고 상기 다수의 개별 점착 영역들 및 상기 연마입자들과 이격되는 다수의 개별 형성부들을 포함하는 연마물품 예비 성형물을 형성하기 위하여 상기 기재를 처리하는 단계를 포함하는, 연마물품 형성 방법. - 제11항에 있어서, 상기 혼합물은 혼합물 총 중량에 대하여 적어도 5 wt% 내지 80 wt% 이하의 연마입자들을 포함하는, 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 혼합물은 혼합물 총 중량에 대하여 적어도 0.2 wt% 내지 20 wt% 이하의 상기 점착 재료를 포함한 미립자를 포함하는, 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 연마입자들의 평균 입자 크기 (PSa)는 적어도 2 미크론 내지 80 미크론 이하의 범위 내에 있는, 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 미립자의 평균 입자 크기 (PSp)는 적어도 0.01 미크론 내지 25 미크론 이하의 범위 내에 있는, 방법.
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