KR20230050320A - 접합된 연마 물품 및 이의 제조 방법 - Google Patents

접합된 연마 물품 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20230050320A
KR20230050320A KR1020237004043A KR20237004043A KR20230050320A KR 20230050320 A KR20230050320 A KR 20230050320A KR 1020237004043 A KR1020237004043 A KR 1020237004043A KR 20237004043 A KR20237004043 A KR 20237004043A KR 20230050320 A KR20230050320 A KR 20230050320A
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abrasive
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bonding material
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KR1020237004043A
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English (en)
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세실 오. 메진
존 에스. 하간
린다 에스. 바트맨
알렉산드레 템퍼렐리
태욱 황
라마누잠 베단탐
존 엠. 걸시우스
마우린 에이. 브로스난
Original Assignee
세인트-고바인 아브라시브즈 인크.
생-고벵 아브라시프
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/14—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic ceramic, i.e. vitrified bondings
    • B24D3/18—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic ceramic, i.e. vitrified bondings for porous or cellular structure

Abstract

연마 물품은 접합 재료, 연마 입자, 및 복수의 기공들을 포함하는 몸체(body)를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 접합 재료는 유리질 재료를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 연마 입자의 평균 입자 크기는 0.1 마이크로미터 내지 5 마이크로미터일 수 있고, 몸체의 기공률은 40 부피% 내지 70 부피%일 수 있으며, 여기서 기공률은 적어도 0.1 마이크로미터 및 5 마이크로미터 이하의 평균 기공 크기(D50)로 정의될 수 있다.

Description

접합된 연마 물품 및 이의 제조 방법
하기는 연마 물품에 관한 것으로, 구체적으로는, 유리질 접합 재료, 초연마(superabrasive) 재료를 포함한 연마 입자, 및 복수의 기공들을 포함하는 연마 물품, 및 상기 접합된 연마 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
접합된 연마 물품, 예컨대 연마 휠은 다양한 재료를 절삭(cutting), 연삭(grinding), 또는 형상화(shaping)하는 데 사용될 수 있다. 산업계는 높은 연삭 정밀도, 높은 효율 및 연장된 수명을 갖는 개선된 접합된 연마 물품을 계속 요구하고 있다.
본 개시내용은 첨부된 도면을 참조함으로써 더 잘 이해될 수 있고, 이의 다수의 특징 및 이점이 당업자에게 명백해질 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 연마 물품의 몸체(body)의 단면의 예시를 포함한다.
도 2a는 일 실시 형태에 따른 몸체의 기공 크기 분포를 예시하는 그래프를 포함한다.
도 2b는 일 실시 형태에 따른 몸체의 기공 크기 분포를 예시하는 그래프를 포함한다.
도 3은 일 실시 형태에 따른 분말 혼합물의 입자 크기 분포를 예시하는 그래프를 포함한다.
도 4a는 일 실시 형태에 따른 몸체의 단면의 광학 현미경 이미지를 포함한다.
도 4b는 비교용 몸체의 단면의 광학 현미경 이미지를 포함한다.
도 5는 일 실시 형태에 따른 연마 물품의 몸체의 형상의 예시를 포함한다.
도 6은 일 실시 형태에 따른 복수의 몸체들을 포함하는 연마 물품의 예시를 포함한다.
도 7은 실시 형태들에 따른 탄성 모듈러스(elastic modulus) vs. 기공률(porosity)의 관계를 나타낸 그래프를 포함한다.
도 8은 실시 형태들에 따른 쇼어(Shore) D 경도 vs. 기공률의 관계를 나타낸 그래프를 포함한다.
도면과 조합하여 하기 설명은 본 명세서에 제공된 교시내용을 이해하는 것을 돕기 위해 제공된다. 하기 개시내용은 교시내용의 특정 구현예 및 실시 형태에 초점을 둘 것이다. 이러한 초점은 교시내용을 설명하는 것을 돕기 위해 제공되고 교시내용의 범주 또는 이용가능성에 대한 제한으로 해석되어서는 안 된다. 그러나, 다른 교시내용이 본 출원에서 틀림없이 사용될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "포함한다", "포함하는", "구비한다", "구비하는", "갖는다", "갖는" 또는 이들의 임의의 다른 변형은 비배타적인 포함을 포함하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 특징부들의 목록을 포함하는 방법, 물품, 또는 장치가 반드시 그러한 특징부로만 제한되는 것은 아니지만, 명시적으로 열거되지 않거나 이러한 방법, 물품, 또는 장치에 고유하지 않은 다른 특징부를 포함할 수 있다. 추가로, 명시적으로 반대로 언급되지 않는 한, "또는"은 배타적인 또는이 아닌 포괄적인 또는을 지칭한다. 예를 들어, 조건 A 또는 조건 B는 하기 중 어느 하나에 의해 만족된다: A는 참(또는 존재함)이고 B는 거짓(또는 존재하지 않음), A는 거짓(또는 존재하지 않음)이고 B는 참(또는 존재함), A 및 B 둘 모두는 참(또는 존재함).
또한, 단수("a" 또는 "an")의 사용은 본 명세서에 설명된 요소 및 구성요소를 설명하기 위해 사용된다. 이는 단지 편의상 사용되어 본 발명의 범주의 일반적인 의미를 제공하는 것이다. 이러한 설명은, 그것이 다르게 의미되는 것이 명백하지 않은 한, 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 해석되어야 하고 단수형은 복수를 또한 포함하고, 그 반대도 마찬가지이다. 예를 들어, 단일 항목이 본 명세서에 설명되는 경우, 하나 초과의 항목이 단일 항목 대신에 사용될 수 있다. 유사하게, 하나 초과의 항목이 본 명세서에서 설명되는 경우, 단일 항목이 그러한 하나 초과의 항목 대신 사용될 수 있다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술 용어 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 재료, 방법, 및 실시예는 단지 예시적인 것이며 제한하고자 하는 것은 아니다. 특정 재료 및 가공 동작에 관한 소정의 세부사항이 설명되어 있지 않는 한에 있어서, 그러한 세부사항은 제조 기술분야에서의 참조 서적 및 다른 소스에서 찾을 수 있는 통상적인 접근법을 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시 형태들은 몸체를 포함하는 연마 물품에 관한 것으로, 여기서 상기 몸체는 유리질 재료를 포함하는 접합 재료, 상기 접합 재료 내에 수용된 연마 입자, 및 복수의 기공들을 포함할 수 있다. 일 태양에서, 몸체는 하기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다: 상기 몸체의 총 부피에 대해 적어도 40 부피% 및 70 부피% 이하의 기공률; 상기 몸체의 총 중량에 대해 적어도 10 중량% 및 95 중량% 이하의 연마 입자의 함량; 적어도 0.05 마이크로미터 및 5 마이크로미터 이하의 상기 연마 입자의 평균 입자 크기(D50); 적어도 0.1 마이크로미터 및 5 마이크로미터 이하의, 상기 복수의 기공들의 평균 기공 크기(D50); 또는 이들의 임의의 조합. 특정 태양에서, 연마 물품은 고정밀 연삭(high precision grinding)에 적합할 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 개시내용의 연마 물품의 몸체를 형성하는 방법은, 연마 입자 및 접합 재료를 포함하는 분말 혼합물을 제공하는 단계로서, 상기 접합 재료는 유리질 재료를 포함하는, 상기 단계; 상기 분말 혼합물을 주형 내로 충전하는 단계; 상기 주형 내의 상기 분말 혼합물에 압력을 인가하는 단계; 및 상기 프레싱된 분말 혼합물을 적어도 600℃의 온도로 가열하는 단계를 포함한다.
소정 태양에서, 분말 혼합물은 연마 입자 및 접합 재료의 수성 분산물을 제조하는 단계 및 분무 건조, 냉동 캐스팅, 또는 냉동 건조를 수행하거나, 또는 건조 또는 습윤 성분의 고전단 혼합, 그라인딩, 밀링(milling), 체분리(sieving), 여과, 또는 이들의 임의의 조합을 수행하는 단계에 의해 제조될 수 있다.
일 태양에서, 분말 혼합물은 분말 혼합물의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이하, 또는 4 중량% 이하, 또는 3 중량% 이하, 또는 2 중량% 이하의 수분 함량을 가질 수 있다.
특정 태양에서, 분말 혼합물은 적어도 0.5 마이크로미터, 또는 적어도 0.6 마이크로미터, 또는 적어도 0.8 마이크로미터, 또는 적어도 1 마이크로미터의 평균 입자 크기(D50)를 가질 수 있다. 다른 태양에서, D50 값은 2 마이크로미터 이하, 또는 1.5 마이크로미터 이하, 또는 1.0 마이크로미터 이하일 수 있다.
일 태양에서, 분말 혼합물을 주형 내로 충전하는 단계는 분말의 교반과 조합하여 주형의 순차적인 충전을 수행하여, 분말 혼합물의 탭 밀도(tap density)에 도달하도록 예비-압축된(pre-compacted) 분말 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 분말 혼합물의 탭 밀도는 ASTM D7481에 따라 결정된다.
일 태양에서, 주형 내의 예비-압축된 분말 혼합물의 탭 밀도는 적어도 0.45 g/㎤, 또는 적어도 0.50 g/㎤, 또는 적어도 0.52 g/㎤, 또는 적어도 0.54 g/㎤일 수 있다.
주형의 충전 후, 주형을 폐쇄시킬 수 있고, 압력을 인가하여 주형 내에 수용된 분말 혼합물을 미리 결정된 부피로 프레싱할 수 있으며, 이는 본 명세서에서 "부피로 프레싱"으로도 불린다.
일 실시 형태에서, 프레싱은 냉간 프레싱(cold pressing)에 의해 수행될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "냉간 프레싱"은 실온에서 또는 약간 상승된 온도에서 프레싱을 수행하는 것을 의미한다. 일 태양에서, 냉간-프레싱은 적어도 20℃, 또는 적어도 25℃ 또는 적어도 30℃ 또는 적어도 50℃, 및 80℃ 이하, 또는 60℃ 이하, 또는 40℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다.
소정 태양에서, 냉간 프레싱 동안 인가된 압력은 적어도 40 MPa, 또는 적어도 60 MPa, 또는 적어도 100 MPa, 또는 적어도 120 MPa일 수 있다. 다른 태양에서, 인가된 압력은 150 MPa 이하, 또는 130 MPa 이하, 또는 125 MPa 이하일 수 있다.
추가의 태양에서, 냉간-프레싱 후, 냉간-프레싱된 몸체를 주형에서 꺼낸 후 가열을 수행할 수 있다. 소정 태양에서, 냉간-프레싱된 몸체를 가열하는 단계는 적어도 620℃, 또는 적어도 650℃, 또는 적어도 680℃, 또는 적어도 700℃의 최대 가열 온도에서 수행될 수 있다. 다른 소정 태양에서, 최대 가열 온도는 850℃ 이하, 또는 800℃ 이하, 또는 750℃ 이하일 수 있다.
도 1에 예시된 바와 같이, 몸체(10)는 접합 재료(13) 내에 균일하게 분포된 연마 입자(11) 및 복수의 미세 기공들(12)을 포함할 수 있다.
일 태양에서, 연마 입자는 초연마 재료, 예를 들어 다이아몬드, 입방정계 질화붕소, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특정 태양에서, 초연마 재료는 다이아몬드를 포함할 수 있다. 소정의 특정 태양에서, 초연마 재료는 다이아몬드로 본질적으로 이루어질 수 있다.
일 실시 형태에서, 연마 입자의 평균 입자 크기(D50)는 적어도 0.1 마이크로미터, 또는 적어도 0.3 마이크로미터, 또는 적어도 0.4 마이크로미터, 또는 적어도 0.5 마이크로미터, 또는 적어도 0.8 마이크로미터, 또는 적어도 1 마이크로미터, 또는 적어도 1.5 마이크로미터, 또는 적어도 2 마이크로미터, 또는 적어도 3 마이크로미터일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 평균 입자 크기(D50)는 5 마이크로미터 이하, 또는 4 마이크로미터 이하, 또는 3 마이크로미터 이하, 또는 2.5 마이크로미터 이하, 또는 2.0 마이크로미터 이하, 또는 1.5 마이크로미터 이하, 또는 1.3 마이크로미터 이하, 또는 1.0 마이크로미터 이하, 또는 0.9 마이크로미터 이하, 또는 0.8 마이크로미터 이하, 또는 0.7 마이크로미터 이하, 또는 0.6 마이크로미터 이하일 수 있다. 연마 입자의 평균 입자 크기(D50)는 상기에 기재된 최소값과 최대값의 임의의 값들 사이의 값일 수 있다. 특정 태양에서, 연마 입자의 평균 입자 크기(D50)는 적어도 0.3 마이크로미터 및 0.7 마이크로미터 이하일 수 있다.
추가의 실시 형태에서, 연마 입자의 양은 몸체의 총 질량을 기준으로 적어도 15 중량%, 예컨대 적어도 20 중량%, 또는 적어도 25 중량%, 또는 적어도 30 중량%, 또는 적어도 35 중량%, 또는 적어도 40 중량%, 또는 적어도 45 중량%, 또는 적어도 50 중량%, 또는 적어도 55 중량%, 또는 적어도 60 중량%일 수 있다. 다른 태양에서, 연마 입자의 양은 몸체의 총 질량을 기준으로 95 중량% 이하, 또는 93 중량% 이하, 또는 90 중량% 이하, 또는 85 중량% 이하, 또는 80 중량% 이하, 또는 75 중량% 이하, 또는 70 중량% 이하, 또는 65 중량% 이하, 또는 60 중량% 이하, 또는 55 중량% 이하, 또는 50 중량% 이하일 수 있다. 연마 입자의 양은 상기에 기재된 최소값과 최대값의 임의의 값들 사이의 값일 수 있다.
또 다른 추가의 태양에서, 연마 입자의 양은 몸체의 총 부피를 기준으로 적어도 30 부피%, 예컨대 적어도 35 부피%, 적어도 40 부피%, 적어도 45 부피%, 또는 적어도 50 부피%일 수 있다. 다른 태양에서, 연마 입자의 양은 65 부피% 이하, 또는 60 부피% 이하, 또는 55 부피% 이하, 또는 50 부피% 이하, 또는 45 부피% 이하일 수 있다.
추가의 실시 형태에서, 몸체의 기공률은 몸체의 총 부피를 기준으로 적어도 40 부피%, 또는 적어도 41 부피%, 또는 적어도 42 부피%, 또는 적어도 43 부피%, 또는 적어도 44 부피%, 또는 적어도 45 부피%, 또는 적어도 46 부피%, 또는 적어도 47 부피%, 또는 적어도 48 부피%, 또는 적어도 49 부피%, 또는 적어도 50 부피%일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 몸체의 기공률은 70 부피% 이하, 또는 65 부피% 이하, 또는 60 부피% 이하, 또는 58 부피% 이하, 또는 56 부피% 이하, 또는 55 부피% 이하, 또는 54 부피% 이하, 또는 53 부피% 이하, 또는 52 부피% 이하, 또는 51 부피% 이하, 또는 50 부피% 이하일 수 있다. 몸체의 기공률은 상기에 기재된 최소값과 최대값의 임의의 값들 사이의 값일 수 있다. 특정 태양에서, 기공률은 몸체의 총 부피를 기준으로 적어도 52 부피% 내지 60 부피% 이하일 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, (달리 나타내지 않는 한) 용어 "기공률"은 기공 크기가 적어도 3 nm이고 아르키메데스 방법에 의해 결정된 기공들의 합에 관한 것으로, 본 명세서에서는 "개방 기공률"로도 불린다.
소정 실시 형태에서, 몸체의 총 기공률 Pt(개방 기공률과 폐쇄 기공률의 합) 대 개방 기공률 Po의 비[Pt : Po]는 1.25 이하, 예컨대 1.11 이하 또는 1.05 이하 또는 1.01 이하일 수 있다. 폐쇄 기공률은 3 nm보다 작은 기공들 또는 기공률 시험에 사용되는 아르키메데스 방법에 의해 검출될 수 없는 몸체 내에 전체적으로 수용된 더 큰 이산되어 격리된 기공들의 합으로서 정의된다.
일 실시 형태에서, 몸체의 평균 기공 크기(D50)는 적어도 0.1 마이크로미터, 또는 적어도 0.2 마이크로미터, 또는 적어도 0.3 마이크로미터, 또는 적어도 0.5 마이크로미터, 또는 적어도 0.8 마이크로미터, 또는 적어도 1 마이크로미터, 또는 적어도 5 마이크로미터, 또는 적어도 10 마이크로미터, 또는 적어도 15 마이크로미터, 또는 적어도 20 마이크로미터, 또는 적어도 30 마이크로미터일 수 있다. 추가의 다른 실시 형태에서, 평균 기공 크기는 50 마이크로미터 이하, 또는 45 마이크로미터 이하, 또는 40 마이크로미터 이하, 또는 30 마이크로미터 이하, 또는 20 마이크로미터 이하, 또는 10 마이크로미터 이하, 또는 5 마이크로미터 이하, 또는 2 마이크로미터 이하, 또는 1.5 마이크로미터 이하, 또는 1.0 마이크로미터 이하일 수 있다. 평균 기공 크기(D50)는 상기에 기재된 최소값과 최대값의 임의의 값들 사이의 값, 예컨대 적어도 0.1 마이크로미터 및 50 마이크로미터 이하, 적어도 0.2 마이크로미터 및 5 마이크로미터 이하, 또는 적어도 0.3 마이크로미터 및 0.9 마이크로미터 이하일 수 있다.
추가의 실시 형태에서, 몸체의 기공 크기의 10번째 백분위수(D10) 값은 적어도 0.05 마이크로미터, 또는 적어도 0.1 마이크로미터, 예컨대 적어도 0.2 마이크로미터, 또는 적어도 0.3 마이크로미터, 또는 적어도 o.5 마이크로미터, 또는 적어도 0.8 마이크로미터, 또는 적어도 1 마이크로미터, 또는 적어도 3 마이크로미터일 수 있다. 다른 태양에서, D10 크기는 10 마이크로미터 이하, 또는 5 마이크로미터 이하, 또는 1 마이크로미터 이하, 또는 0.8 마이크로미터 이하, 또는 0.5 마이크로미터 이하일 수 있다. D10 기공 크기는 상기에 기재된 최소값과 최대값의 임의의 값들 사이의 값, 예컨대 0.1 마이크로미터 내지 4 마이크로미터, 또는 0.1 마이크로미터 내지 1 마이크로미터, 또는 0.2 마이크로미터 내지 0.7 마이크로미터일 수 있다.
또 다른 추가의 실시 형태에서, 기공 크기의 90번째 백분위수(D90) 값은 적어도 0.5 마이크로미터, 또는 적어도 0.7 마이크로미터, 또는 적어도 1 마이크로미터, 또는 적어도 3 마이크로미터, 또는 적어도 5 마이크로미터, 또는 적어도 10 마이크로미터, 또는 적어도 20 마이크로미터, 또는 적어도 40 마이크로미터일 수 있다. 다른 태양에서, D90 값은 70 마이크로미터 이하, 또는 50 마이크로미터 이하, 또는 30 마이크로미터 이하, 또는 10 마이크로미터 이하, 또는 5 마이크로미터 이하, 또는 1 마이크로미터 이하, 또는 0.9 마이크로미터 이하, 또는 0.8 마이크로미터 이하일 수 있다. D90 기공 크기는 상기에 기재된 최소값과 최대값의 임의의 값들 사이의 값, 예컨대 0.5 마이크로미터 내지 60 마이크로미터, 또는 0.5 마이크로미터 내지 5 마이크로미터, 또는 0.6 마이크로미터 내지 0.95 마이크로미터일 수 있다.
특정 태양에서, 몸체의 기공 크기의 99번째 백분위수(D99) 값은 80 마이크로미터 이하, 예컨대 50 마이크로미터 이하, 또는 10 마이크로미터 이하, 또는 3 마이크로미터 이하, 또는 1 마이크로미터 이하, 또는 0.98 마이크로미터 이하일 수 있다.
다른 실시 형태에서, 몸체는 기공 크기 분포를 가질 수 있으며, 여기서 기공 크기의 10번째 백분위수(D10) 값과 평균 기공 크기(D50) 사이의 거리, 즉, D10-D50은 1 마이크로미터 이하, 또는 0.5 마이크로미터 이하, 또는 0.3 마이크로미터 이하일 수 있다.
추가의 다른 실시 형태에서, 몸체는 기공 크기 분포를 가질 수 있으며, 여기서 평균 기공 크기(D50)와 90번째 백분위수(D90) 값 사이의 거리, 즉, D50-D90은 1 마이크로미터 이하, 또는 0.5 마이크로미터 이하, 또는 0.4 마이크로미터 이하일 수 있다.
또 다른 추가의 태양에서, 기공은 멀티-모달 크기 분포, 예를 들어 바이모달 또는 트라이모달 크기 분포를 가질 수 있다.
추가의 특정 태양에서, 몸체의 복수의 기공들의 적어도 95%, 예컨대 적어도 96%, 또는 적어도 97%, 또는 적어도 98%, 또는 적어도 99%, 또는 적어도 99.5%, 또는 적어도 99.9%는 0.1 마이크로미터 내지 1 마이크로미터의 기공 크기를 가질 수 있다.
연마 물품의 몸체의 접합 재료는 본 개시내용의 연마 물품의 개선된 제조 및 성능을 촉진시킬 수 있는 특정 접합 화학(bond chemistry)을 가질 수 있다. 일 실시 형태에서, 몸체의 접합 재료는 유리질 재료를 포함할 수 있다. 특정 실시 형태에서, 접합 재료는 유리질 재료로 본질적으로 이루어질 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 유리질 재료로 본질적으로 이루어진다는 것은 접합 재료의 적어도 99 부피%가 유리질 재료임을 의미한다. 유리질 재료는 용융 동안 유리질 상(vitreous phase)을 형성할 수 있으며, 그럼으로써 연마 입자들을 함께 결합시킬 수 있다. 유리질 상을 형성하기 위한 전형적인 재료는 천연 및 합성 광물, 금속 산화물, 및 비금속 산화물을 포함할 수 있다. 유리질 재료의 비제한적인 예는 주요 산화물 화합물로서의 SiO2와, 2가지 이상의 추가의 산화물, 예를 들어 Al2O3, Li2O, Na2O, B2O3, K2O, BaO, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 유리 재료일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 접합 재료는 유리질 재료로 제한되지 않을 수 있고, 하나 이상의 다른 무기 재료, 예를 들어 세라믹, 서멧, 금속, 금속 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 추가로 함유할 수 있다. 더욱이, 무기 재료는 비정질 재료, 다결정질 재료, 단결정질 재료 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
일 태양에서, 접합 재료는 무기 접합 재료에 추가하여 유기 접합 재료(이하, 유기 결합제로도 불림)를 포함할 수 있다. 열처리 동안, 유기 접합 재료는 분해될 수 있고 소결체 내에 원하는 기공률을 생성할 수 있거나 이를 형성하는 데 도움이 될 수 있다. 유기 접합 재료는 천연 재료, 합성 재료, 수지, 에폭시, 열경화성 물질, 열가소성 물질, 탄성중합체, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 소정 실시 형태에서, 유기 결합제는 폴리에테르, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리벤즈이미다졸, 방향족 폴리아미드, 개질된 페놀 수지(예컨대, 에폭시 개질된 및 고무 개질된 수지, 또는 가소제와 블렌딩된 페놀 수지), 옥수수 전분, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 소정 태양에서, 유기 결합제는 폴리에틸렌 글리콜(PEG)일 수 있다. 특정 태양에서, PEG는 18,000 이하, 또는 15,000 이하, 또는 10,000 이하, 또는 8,000 이하의 분자량을 가질 수 있다. 다른 특정 태양에서, PEG의 분자량은 적어도 1000, 또는 적어도 3000, 또는 적어도 5000, 또는 적어도 7000일 수 있다.
일 실시 형태에서, 프레싱된 몸체를 가열(소결)한 후에 연마 몸체 내의 접합 재료의 양은 몸체의 총 질량을 기준으로 적어도 5 중량%, 또는 적어도 7 중량%, 또는 적어도 10 중량%, 또는 적어도 15 중량%, 또는 적어도 20 중량%, 또는 적어도 25 중량%, 또는 적어도 30 중량%일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 몸체 내의 접합 재료의 양은 몸체의 총 질량을 기준으로 90 중량% 이하, 또는 80 중량% 이하, 또는 70 중량% 이하, 또는 60 중량% 이하, 또는 50 중량% 이하, 또는 40 중량% 이하, 또는 30 중량% 이하, 또는 20 중량% 이하, 또는 15 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하, 또는 8 중량% 이하일 수 있다. 접합 재료의 양은 상기에 기재된 최소값과 최대값의 임의의 값일 수 있다. 소정 태양에서, 몸체 내의 접합 재료는 유리질 접합 재료로 본질적으로 이루어질 수 있다. 본 명세서에서, 유리질 접합 재료로 본질적으로 이루어진다는 것은 접합 재료가, 유리질 재료가 아닌 재료를 접합 재료의 총 중량을 기준으로 1 중량% 이하로 함유함을 의미한다. 소정의 특정 태양에서, 접합 재료는 유리질 접합 재료가 몸체의 총 질량을 기준으로 적어도 5 중량% 및 10 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다.
일 실시 형태에서, 접합 재료 [Cb] 대 연마 입자 [Ca]의 중량 퍼센트 비 [Cb : Ca]는 1:15 내지 10:1의 범위일 수 있다. 특정 태양에서, 중량 퍼센트 비 [Cb: Ca]는 1:15 내지 1:4, 또는 1:15 내지 1:10의 범위일 수 있다.
본 개시내용의 연마 물품의 몸체는 적어도 1.3 g/㎤, 예컨대 적어도 1.35 g/㎤, 또는 적어도 1.40 g/㎤, 또는 적어도 1.42 g/㎤, 또는 적어도 1.46 g/㎤, 또는 적어도 1.48 g/㎤의 밀도를 가질 수 있다. 다른 실시 형태에서, 몸체의 밀도는 1.6 g/㎤ 이하, 또는 1.55 g/㎤ 이하, 또는 1.50 g/㎤ 이하, 또는 1.45 g/㎤ 이하일 수 있다. 몸체의 밀도는 상기에 기재된 최소값과 최대값의 임의의 값들 사이의 값일 수 있다.
본 개시내용의 연마 물품의 몸체는 탁월한 균질한 미세구조를 가질 수 있다. 일 태양에서, 몸체는 5 이하, 또는 3 이하, 또는 1 이하의 정규화된 결함량(normalized defect amount, nDFA)을 가질 수 있으며, 이때 nDFA는 ㎟당 직경 크기가 50 마이크로미터 이상인 입자 집괴들의 총량이다. 특정 태양에서, 몸체에는 직경 크기가 50 마이크로미터 이상인 결함이 없을 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "결함"은 몸체 내의 고밀도의 원치 않는 입자 집괴에 관한 것으로, 몸체의 크로스-컷(cross-cut) 표면으로부터 촬영된 SEM 이미지 또는 광학 현미경 이미지에서 확인되고 계수될 수 있다. 용어 '결함'은 또한, 달리 나타내지 않는다면, 용어 "집괴"와 본 명세서에서 상호교환 가능하게 사용된다.
다른 소정의 특정 태양에서, 몸체 내의 결함은 직경이 18 마이크로미터 이상인 입자 집괴일 수 있으며, 몸체는 ㎟당 정규화된 결함량(nDFA)이 5 이하, 또는 3 이하, 또는 1 이하일 수 있다. 소정 태양에서, 몸체에는 직경 크기가 18 마이크로미터 이상인 결함이 없을 수 있다.다른 실시 형태에서, 본 개시내용의 연마 물품의 몸체의 재료는 ASTM D2240에 따른 쇼어 D 경도가 적어도 70, 또는 적어도 73, 또는 적어도 75, 또는 적어도 77일 수 있다.
추가의 태양에서, 몸체의 재료는 ASTM E1876에 따른 탄성 모듈러스(EMOD)가 적어도 10 GPa, 또는 적어도 11 GPa, 또는 적어도 12 GPa, 또는 적어도 13 GPa, 또는 적어도 14 GPa일 수 있다.
몸체는 당업계에 알려진 바와 같은 임의의 적합한 크기 및 형상을 가질 수 있고 다양한 유형의 연마 물품 내로 도입되어 접합된 연마 물품을 형성할 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 몸체는 기재(substrate), 예컨대 휠의 허브에 부착되어 접합된 연마 연삭 휠의 형성을 용이하게 할 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 개시내용의 연마 물품의 몸체는 복수의 몸체들(본 명세서에서 몸체 세그먼트들로도 불림)을 포함할 수 있으며, 몸체 세그먼트들은 기재에 부착될 수 있다.
소정 실시 형태에서, 연마 물품은 기재 및 기재에 부착된 복수의 몸체들을 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 몸체들의 각 몸체는 유리질 재료를 포함하는 접합 재료 내에 수용된 초연마 입자 및 복수의 기공들을 포함할 수 있다. 특정 태양에서, 기재에 부착된 복수의 몸체들은 1.3 이하의 기공량 변화(Porosity Content Variation, PCV) 값을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, PCV 값은 기재에 부착된 복수의 몸체들의 모든 몸체들의 기공률의 표준 편차이며, 여기서는 적어도 복수의 8개의 몸체를 시험하였으며, 시험된 복수의 몸체들의 합계 부피는 적어도 0.45 ㎤이다. 소정 태양에서, PCV 값은 1.2 이하, 또는 1.0 이하, 또는 0.8 이하, 또는 0.6 이하, 또는 0.4 이하, 또는 0.3 이하일 수 있다. 특정 실시 형태에서, 연마 물품의 지지체에 부착된 복수의 몸체들(본 명세서에서, 세그먼트들로도 불림)의 양은 적어도 40개의 몸체, 또는 적어도 45개의 몸체, 또는 적어도 48개의 몸체, 또는 적어도 50개의 몸체, 또는 적어도 100개의 몸체, 또는 적어도 150개의 몸체, 또는 적어도 200개의 몸체일 수 있다. 다른 태양에서, 복수의 몸체들의 양은 500개 이하의 몸체, 또는 300개 이하의 몸체, 또는 100개 이하의 몸체, 또는 70개 이하의 몸체, 또는 50개 이하의 몸체일 수 있다. 연마 물품의 복수의 몸체들의 양은 상기에 기재된 최소값과 최대값의 임의의 값들 사이의 수일 수 있다.
일 태양에서, 기재의 재료는 알루미늄 또는 강(steel)을 포함할 수 있다. 다른 태양에서, 복수의 몸체들은 접착제, 예를 들어 에폭시 접착제에 의해 기재에 부착될 수 있다.
추가의 실시 형태에서, 몸체들의 배치(batch)는 복수의 몸체들을 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 몸체들의 각 몸체는 유리질 재료를 포함하는 접합 재료 내에 수용된 초연마 입자를 포함할 수 있으며; 복수의 기공들을 가지며; 적어도 0.20 ㎤의 총 부피를 가질 수 있으며, 여기서 복수의 몸체들의 기공량 변화(PCV) 값은 1.3 이하일 수 있다. 소정 태양에서, 각 몸체의 총 부피는 적어도 0.25 ㎤, 또는 적어도 0.3 ㎤, 또는 적어도 0.5 ㎤, 또는 적어도 0.7 ㎤, 또는 적어도 1 ㎤, 또는 적어도 5 ㎤, 또는 적어도 10 ㎤, 또는 적어도 12 ㎤일 수 있다. 다른 태양에서, 각 몸체의 총 부피는 20 ㎤ 이하, 또는 15 ㎤ 이하, 또는 10 ㎤ 이하, 또는 5 ㎤ 이하, 또는 1 ㎤ 이하, 또는 0.5 ㎤ 이하, 또는 0.3 ㎤ 이하일 수 있다. PCV 값은 상기에 기재된 최소값과 최대값의 임의의 값들 사이의 수일 수 있다.
다른 실시 형태에서, 본 개시내용은 복수의 연마 물품들에 관한 것으로, 여기서 상기 복수의 물품들의 각 연마 물품은 전술된 바와 같이 기재 및 상기 기재에 부착된 복수의 몸체들을 포함할 수 있고, 상기 복수의 연마 물품들의 모든 몸체들의 기공량 변화(PCV)는 1.3 이하일 수 있다. 소정 태양에서, 복수의 연마 물품들은 적어도 3개의 연마 물품, 또는 적어도 5개의 연마 물품, 또는 적어도 10개의 연마 물품, 또는 적어도 20개의 연마 물품, 또는 적어도 30개의 연마 물품, 또는 적어도 50개의 연마 물품일 수 있으며, 여기서 각 연마 물품은 상기 기재에 부착된 적어도 45개의 몸체를 포함할 수 있다.
연마 물품은 산화물, 탄화물, 질화물, 붕화물, 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 세라믹 재료 또는 규소를 포함하는 웨이퍼 상에서 재료 제거 작업을 수행하도록 구성될 수 있다.
특정 일 태양에서, 탄화규소 웨이퍼 또는 탄화규소 잉곳 상에서의 재료 제거 작업이 연마 물품을 사용하여 수행되어 50Å 이하, 예컨대 40Å 이하, 30Å 이하, 25Å 이하, 20Å 이하, 또는 15Å 이하, 또는 10Å 이하의 평균 표면 조도 Ra를 얻을 수 있다.
소정 태양에서, 연마 물품은 낮은 힘 하에서 그리고 낮은 표면 아래 손상(sub-surface damage)을 가지면서 정밀 연삭에 적합한, 고정된 연마 수직 스핀들(fixed abrasive vertical spindle, FAVS)일 수 있다. 일 실시 형태에서, 연마 물품은, 연삭 성능이 25 lb의 힘에서 1.0 이하의 G 비를 가질 수 있음과 동시에, 2 마이크로미터 이하의 총 두께 변화를 가지면서, 직경이 적어도 200 mm인 탄화규소 웨이퍼로부터 재료를 제거하도록 개조될 수 있다.
많은 상이한 태양 및 실시 형태가 가능하다. 이들 태양 및 실시 형태의 일부가 본 명세서에 기재되어 있다. 본 명세서를 읽은 후, 당업자는 이들 태양 및 실시 형태가 단지 예시적인 것이며 본 발명의 범주를 제한하지 않는다는 것을 이해할 것이다. 실시 형태들은 아래에 열거된 바와 같은 실시 형태들 중 임의의 하나 이상에 따를 수 있다.
실시 형태:
실시 형태 1. 연마 물품으로서, 접합 재료, 연마 입자, 및 복수의 기공들을 포함하는 몸체를 포함하며, 여기서 상기 접합 재료는 유리질 재료를 포함하고; 상기 연마 입자는 상기 접합 재료 내에 수용되어 있고, 초연마 재료를 포함하고; 상기 몸체는, 상기 몸체의 총 부피에 대해 적어도 40 부피% 및 70 부피% 이하의 기공률; 상기 몸체의 총 중량에 대해 적어도 10 중량% 및 94 중량% 이하의 연마 입자의 함량; 적어도 0.05 마이크로미터 및 5 마이크로미터 이하의 상기 연마 입자의 평균 입자 크기(D50);
적어도 0.1 마이크로미터 및 5 마이크로미터 이하의, 상기 복수의 기공들의 평균 기공 크기(D50); 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함하는, 연마 물품.
실시 형태 2. 연마 물품으로서, 접합 재료, 연마 입자, 및 복수의 기공들을 포함하는 몸체를 포함하며, 여기서 상기 접합 재료는 유리질 재료를 포함하고; 또한, 상기 연마 입자는 상기 접합 재료 내에 수용되어 있고, 초연마 재료를 포함하고; 또한, 상기 연마 입자는 적어도 0.1 마이크로미터 및 5 마이크로미터 이하의 평균 입자 크기(D50)를 포함하고; 상기 몸체는 상기 몸체의 총 중량에 대해 적어도 15 중량%의 상기 연마 입자의 양을 포함하는, 연마 물품.
실시 형태 3. 연마 물품으로서, 접합 재료, 연마 입자, 및 복수의 기공들을 포함하는 몸체를 포함하며, 여기서 상기 접합 재료는 유리질 재료를 포함하고; 상기 연마 입자는 상기 접합 재료 내에 수용되어 있고, 초연마 재료를 포함하고; 상기 연마 입자는 적어도 0.1 마이크로미터 및 5 마이크로미터 이하의 평균 입자 크기(D50)를 가지며; 상기 몸체의 기공률이 상기 몸체의 총 부피에 대해 적어도 40 부피% 및 70 부피% 이하이고; 여기서 상기 기공률은 적어도 0.1 마이크로미터 및 5 마이크로미터 이하의 평균 기공 크기로 정의되는, 연마 물품.
실시 형태 4. 연마 물품으로서, 기재; 및 상기 기재에 부착된 복수의 몸체들을 포함하며, 여기서 상기 복수의 몸체들의 각 몸체는 유리질 재료를 포함하는 접합 재료 내에 수용된 연마 입자를 포함하고; 상기 복수의 몸체들은 복수의 기공들을 포함하고, 상기 복수의 몸체들의 정규화된 기공량 변화(PCV) 값이 1.3 이하인, 연마 물품.
실시 형태 5. 몸체들의 배치(batch)로서, 복수의 몸체들을 포함하며, 여기서 상기 복수의 몸체들의 각 몸체는 유리질 재료를 포함하는 접합 재료 내에 수용된 연마 입자를 포함하고; 상기 복수의 몸체들은 합계 부피가 적어도 0.45 ㎤이고; 상기 복수의 몸체들의 기공량 변화(PCV) 값은 1.3 이하인, 몸체들의 배치.
실시 형태 6. 실시 형태 4 또는 실시 형태 5의 복수의 몸체들로서, 상기 복수의 몸체들은 적어도 15개의 몸체, 또는 적어도 30개의 몸체, 또는 적어도 40개의 몸체, 또는 적어도 45개의 몸체, 또는 적어도 50개의 몸체, 또는 적어도 100개의 몸체, 또는 적어도 150개의 몸체, 또는 적어도 200개의 몸체를 포함하는, 복수의 몸체들.
실시 형태 7. 실시 형태 4 내지 실시 형태 6 중 어느 하나의 복수의 몸체들로서, 상기 복수의 몸체들의 PCV 값은 1.2 이하, 또는 1.0 이하, 또는 0.8 이하, 또는 0.6 이하, 또는 0.4 이하, 또는 0.3 이하, 또는 0.2 이하인, 복수의 몸체들.
실시 형태 8. 실시 형태 4 내지 실시 형태 7 중 어느 하나의 복수의 몸체들로서, 상기 복수의 몸체들의 각 몸체의 총 부피는 적어도 0.03 ㎤, 또는 적어도 0.05 ㎤, 또는 적어도 0.1 ㎤, 또는 적어도 0.2 ㎤, 또는 적어도 0.25 ㎤, 또는 적어도 0.3 ㎤, 또는 적어도 0.5 ㎤, 또는 적어도 0.7 ㎤, 또는 적어도 1 ㎤, 또는 적어도 5 ㎤, 또는 적어도 10 ㎤, 또는 적어도 12 ㎤인, 복수의 몸체들.
실시 형태 9. 실시 형태 4 내지 실시 형태 7 중 어느 하나의 복수의 몸체들로서, 상기 복수의 몸체들의 각 몸체의 총 부피는 20 ㎤ 이하, 또는 15 ㎤ 이하, 또는 10 ㎤ 이하, 또는 5 ㎤ 이하, 또는 1 ㎤ 이하, 또는 0.5 ㎤ 이하, 또는 0.3 ㎤ 이하인, 복수의 몸체들.
실시 형태 10. 복수의 연마 물품들로서, 상기 복수의 연마 물품들의 각 연마 물품은 실시 형태 4 내지 실시 형태 9 중 어느 하나의 복수의 몸체들을 포함하는, 복수의 연마 물품들.
실시 형태 11. 실시 형태 10에 있어서, 상기 복수의 연마 물품들의 양은 적어도 5개의 연마 물품, 또는 적어도 10개의 연마 물품, 또는 적어도 20개의 연마 물품, 또는 적어도 30개의 연마 물품, 또는 적어도 50개의 연마 물품인, 복수의 연마 물품들.
실시 형태 12. 실시 형태 10 또는 실시 형태 11에 있어서, 상기 복수의 물품들의 모든 몸체들의 기공량 변화(PCV) 값이 1.3 이하인, 복수의 연마 물품들.
실시 형태 13. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 연마 입자는 다이아몬드, 입방정계 질화붕소, 또는 이들의 조합을 포함하는, 연마 물품.
실시 형태 14. 실시 형태 13에 있어서, 상기 연마 입자는 다이아몬드를 포함하는, 연마 물품.
실시 형태 15. 실시 형태 14에 있어서, 상기 연마 입자는 다이아몬드로 본질적으로 이루어진, 연마 물품.
실시 형태 16. 실시 형태 2, 실시 형태 4, 또는 실시 형태 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 몸체는 상기 몸체의 총 부피에 대해 적어도 40 부피% 및 70 부피% 이하의 기공률을 포함하는, 연마 물품.
실시 형태 17. 실시 형태 1, 실시 형태 3, 및 실시 형태 13 중 어느 하나에 있어서, 상기 몸체의 기공률은 상기 몸체의 총 부피에 대해 적어도 41 부피%, 또는 적어도 42 부피%, 또는 적어도 43 부피%, 또는 적어도 44 부피%, 또는 적어도 45 부피%, 또는 적어도 46 부피%, 또는 적어도 47 부피%, 또는 적어도 48 부피%, 또는 적어도 49 부피%, 또는 적어도 50 부피%인, 연마 물품.
실시 형태 18. 실시 형태 1, 실시 형태 3, 및 실시 형태 16 중 어느 하나에 있어서, 상기 몸체의 기공률은 65 부피% 이하, 또는 60 부피% 이하, 또는 58 부피% 이하, 또는 56 부피% 이하, 또는 55 부피% 이하, 또는 54 부피% 이하, 또는 53 부피% 이하, 또는 52 부피% 이하, 또는 51 부피% 이하, 또는 50 부피% 이하인, 연마 물품.
실시 형태 19. 실시 형태 17 또는 실시 형태 18에 있어서, 상기 기공률은 적어도 45 부피% 및 60 부피% 이하, 또는 적어도 50 부피% 및 58 부피% 이하, 또는 적어도 53 부피% 및 57 부피% 이하인, 연마 물품.
실시 형태 20. 실시 형태 2, 실시 형태 4, 및 실시 형태 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 몸체는 적어도 0.1 마이크로미터 및 5 마이크로미터 이하의 평균 기공 크기(D50)를 갖는 복수의 기공들을 포함하는, 연마 물품.
실시 형태 21. 실시 형태 1, 실시 형태 3, 및 실시 형태 20 중 어느 하나에 있어서, 상기 기공들은 적어도 0.3 마이크로미터, 또는 적어도 0.4 마이크로미터, 또는 적어도 0.5 마이크로미터, 또는 적어도 0.8 마이크로미터, 또는 적어도 1 마이크로미터, 또는 적어도 1.5 마이크로미터, 또는 적어도 2 마이크로미터의 평균 기공 크기(D50)를 갖는, 연마 물품.
실시 형태 22. 실시 형태 1, 실시 형태 3, 및 실시 형태 20 중 어느 하나에 있어서, 상기 기공들은 4 마이크로미터 이하, 또는 3 마이크로미터 이하, 또는 2.5 마이크로미터 이하, 또는 2.0 마이크로미터 이하, 또는 1.5 마이크로미터 이하, 또는 1.3 마이크로미터 이하, 또는 1.0 마이크로미터 이하, 또는 0.8 마이크로미터 이하의 평균 기공 크기(D50)를 갖는, 연마 물품.
실시 형태 23. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 기공들은 20 마이크로미터 이하, 또는 10 마이크로미터, 또는 5 마이크로미터 이하, 또는 1 마이크로미터 이하, 또는 0.95 마이크로미터 이하의 D99 값을 갖는, 연마 물품.
실시 형태 24. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 기공들은 1 마이크로미터 이하 또는 0.5 마이크로미터 이하 또는 0.3 마이크로미터 이하의 D10-D50 범위 값을 갖는, 연마 물품.
실시 형태 25. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 기공들은 1 마이크로미터 이하 또는 0.5 마이크로미터 이하 또는 0.4 마이크로미터 이하의 D50-D90 범위 값을 갖는, 연마 물품.
실시 형태 26. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 기공들의 적어도 95%, 예컨대 적어도 96%, 또는 적어도 97%, 또는 적어도 98%, 또는 적어도 99%, 또는 적어도 99.5%, 적어도 99.9%, 또는 100%는 0.1 마이크로미터 내지 1 마이크로미터의 기공 크기를 갖는, 연마 물품.
실시 형태 27. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 기공들은 멀티-모달 크기 분포를 형성하는, 연마 물품.
실시 형태 28. 실시 형태 27에 있어서, 상기 복수의 기공들은 바이모달 또는 트라이모달 크기 분포를 형성하는, 연마 물품.
실시 형태 29. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 몸체의 기공률(Pt) 대 상기 몸체의 개방 기공률(Po)의 비 [Pt:Po]는 1.25 이하, 예컨대 1.11 이하 또는 1.05 이하 또는 1.01 이하인, 연마 물품.
실시 형태 30. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 연마 입자의 양은 상기 몸체의 총 중량을 기준으로 적어도 15 중량%, 또는 적어도 20 중량%, 또는 적어도 25 중량%, 또는 적어도 30 중량%, 또는 적어도 35 중량%, 또는 적어도 40 중량%, 또는 적어도 45 중량%, 또는 적어도 50 중량%, 또는 적어도 55 중량%, 또는 적어도 60 중량%인, 연마 물품.
실시 형태 31. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 연마 입자의 양은 상기 몸체의 총 중량을 기준으로 95 중량% 이하, 또는 94 중량% 이하, 또는 93 중량% 이하, 또는 92 중량% 이하, 또는 90 중량% 이하, 또는 85 중량% 이하, 또는 80 중량% 이하, 또는 70 중량% 이하, 또는 65 중량% 이하, 또는 60 중량% 이하, 또는 55 중량% 이하, 또는 50 중량% 이하, 또는 45 중량% 이하, 또는 40 중량% 이하인, 연마 물품.
실시 형태 32. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 접합 재료의 양은 상기 몸체의 총 중량을 기준으로 적어도 5 중량%, 적어도 6 중량%, 또는 적어도 7 중량%, 또는 적어도 10 중량%, 또는 적어도 15 중량%, 또는 적어도 20 중량%, 또는 적어도 25 중량%, 또는 적어도 30 중량%인, 연마 물품.
실시 형태 33. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 접합 재료의 양은 상기 몸체의 총 중량을 기준으로 93 중량% 이하, 또는 92 중량% 이하, 또는 91 중량% 이하, 또는 90 중량% 이하, 또는 85 중량% 이하, 또는 80 중량% 이하, 또는 70 중량% 이하, 또는 60 중량% 이하, 또는 50 중량% 이하, 또는 40 중량% 이하, 또는 35 중량% 이하, 또는 30 중량% 이하, 또는 20 중량% 이하, 또는 15 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하, 또는 8 중량% 이하, 또는 6 중량% 이하인, 연마 물품.
실시 형태 34. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 접합 재료는 상기 유리질 재료로 본질적으로 이루어진, 연마 물품.
실시 형태 35. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 접합 재료는 비정질 상 및/또는 다결정질 상을 포함하는, 연마 물품.
실시 형태 36. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 접합 재료 [Cb] 대 상기 연마 입자 [Ca]의 중량 퍼센트 비 [Cb:Ca]는 적어도 1:15, 또는 적어도 1:12, 또는 적어도 1:10, 또는 적어도 1:8, 또는 적어도 1:5인, 연마 물품.
실시 형태 37. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 접합 재료 [Cb] 대 상기 연마 입자 [Ca]의 중량 퍼센트 비 [Cb:Ca]는 10:1 이하, 또는 1:1 이하, 또는 1:5 이하, 또는 1:10 이하인, 연마 물품.
실시 형태 38. 실시 형태 36 또는 실시 형태 37에 있어서, 상기 접합 재료 [Cb] 대 상기 연마 입자 [Ca]의 중량 퍼센트 비 [Cb:Ca]는 1:15 내지 10:1, 또는 1:15 내지 1:4, 또는 1:15 내지 1:10의 범위인, 연마 물품.
실시 형태 39. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 몸체는 적어도 1.3 g/㎤, 또는 적어도 1.35 g/㎤, 또는 적어도 1.40 g/㎤, 또는 적어도 1.42 g/㎤, 또는 적어도 1.44 g/㎤, 또는 적어도 31.46 g/㎤, 또는 적어도 1.48 g/㎤의 밀도를 갖는, 연마 물품.
실시 형태 40. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 몸체는 1.6 g/㎤ 이하, 또는 1.55 g/㎤ 이하, 또는 1.50 g/㎤ 이하, 또는 1.48 g/㎤ 이하, 또는 1.45 g/㎤ 이하의 밀도를 갖는, 연마 물품.
실시 형태 41. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 몸체는 5 이하, 또는 3 이하, 또는 1 이하의 정규화된 결함량을 가질 수 있으며, 이때 nDFA는 ㎟당 직경 크기가 50 마이크로미터 이상인 입자 집괴들의 총량인, 연마 물품.
실시 형태 42. 실시 형태 40에 있어서, 상기 몸체에는 직경 크기가 50 마이크로미터 이상인 결함이 없는, 연마 물품.
실시 형태 43. 실시 형태 1 내지 실시 형태 40 중 어느 하나에 있어서, 상기 몸체는 5 이하, 또는 3 이하, 또는 1 이하의 정규화된 결함량을 가질 수 있으며, 이때 nDFA는 ㎟당 직경 크기가 18 마이크로미터 이상인 입자 집괴들의 총량인, 연마 물품.
실시 형태 44. 실시 형태 43에 있어서, 상기 몸체에는 직경 크기가 18 마이크로미터 이상인 결함이 없는, 연마 물품.
실시 형태 45. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 몸체에는 세리아가 본질적으로 없는, 연마 물품.
실시 형태 46. 실시 형태 45에 있어서, 상기 몸체에는 세리아가 없는, 연마 물품.
실시 형태 47. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 몸체의 재료는 적어도 70, 또는 적어도 73, 또는 적어도 75, 또는 적어도 77의 ASTM D2240에 따른 쇼어 D 경도를 포함하는, 연마 물품.
실시 형태 48. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 몸체의 재료는 적어도 10 GPa, 또는 적어도 11 GPa, 또는 적어도 12 GPa, 또는 적어도 13 GPa, 또는 적어도 14 GPa의 ASTM E1876에 따른 탄성 모듈러스(EMOD)를 포함하는, 연마 물품.
실시 형태 49. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 연마 물품은 산화물, 탄화물, 질화물, 붕화물, 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 세라믹 재료 또는 규소를 포함하는 웨이퍼 상에서 재료 제거 작업을 수행하도록 구성되는, 연마 물품.
실시 형태 50. 실시 형태 49에 있어서, 상기 연마 물품은 탄화규소 웨이퍼 상에서 상기 재료의 제거 작업을 수행하도록 구성되는, 연마 물품.
실시 형태 51. 실시 형태 50에 있어서, 상기 연마 물품은 30Å 이하, 또는 25Å 이하, 또는 20Å 이하, 또는 15Å 이하, 또는 10Å 이하의 평균 표면 조도 Ra가 되도록 탄화규소 웨이퍼 상에서의 상기 재료 제거 작업을 수행하도록 개조되는, 연마 물품.
실시 형태 52. 실시 형태 50 또는 실시 형태 51에 있어서, 상기 연마 물품은 직경이 적어도 200 mm인 탄화규소 웨이퍼로부터, 2 마이크로미터 이하의 총 두께 변화를 가지면서 재료를 제거하도록 개조되는, 연마 물품.
실시 형태 53. 실시 형태 4 및 실시 형태 6 내지 실시 형태 52 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 몸체들은 접착제에 의해 상기 기재에 부착되는, 연마 물품.
실시 형태 54. 실시 형태 4 및 실시 형태 6 내지 실시 형태 53 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재의 재료는 알루미늄 또는 강을 포함하는, 연마 물품.
실시 형태 55. 실시 형태 4 및 실시 형태 6 내지 실시 형태 54 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 몸체들은 상기 기재에 부착된 적어도 45개의 몸체를 포함하고, 상기 기재는 직경이 11 인치 이하인, 연마 물품.
실시 형태 56. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 연마 입자의 평균 입자 크기(D50)는 적어도 0.1 마이크로미터, 또는 적어도 0.3 마이크로미터, 또는 적어도 0.4 마이크로미터, 또는 적어도 0.5 마이크로미터, 또는 적어도 0.8 마이크로미터, 또는 적어도 1 마이크로미터, 또는 적어도 1.5 마이크로미터, 또는 적어도 2 마이크로미터, 또는 적어도 3 마이크로미터인, 연마 물품.
실시 형태 57. 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 연마 입자의 평균 입자 크기(D50)는 5 마이크로미터 이하, 또는 4 마이크로미터 이하, 또는 3 마이크로미터 이하, 또는 2.5 마이크로미터 이하, 또는 2.0 마이크로미터 이하, 또는 1.5 마이크로미터 이하, 또는 1.3 마이크로미터 이하, 또는 1.0 마이크로미터 이하, 또는 0.9 마이크로미터 이하, 또는 0.8 마이크로미터 이하, 또는 0.7 마이크로미터 이하, 또는 0.6 마이크로미터 이하인, 연마 물품.
실시 형태 58. 연마 물품을 형성하는 방법으로서,
몸체를 형성하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 몸체를 형성하는 단계는,
연마 입자 및 접합 재료를 포함하는 분말 혼합물을 제공하는 단계로서, 상기 접합 재료는 유리질 재료를 포함하는, 상기 단계;
상기 분말 혼합물을 주형 내로 충전하는 단계;
냉간-프레싱을 수행하여 미리 결정된 부피를 갖는 냉간-프레싱된 몸체를 형성하는 단계; 및
상기 냉간-프레싱된 몸체를 적어도 600℃의 최대 가열 온도로 가열하여 상기 몸체를 형성하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 연마 입자는 초연마 재료를 포함하고, 적어도 0.05 마이크로미터 및 5 마이크로미터 이하의 입자 크기를 갖는, 방법.
실시 형태 59. 실시 형태 58에 있어서, 상기 분말 혼합물은 상기 분말 혼합물의 총 중량을 기준으로 3 중량% 이하의 수분 함량을 포함하는, 방법.
실시 형태 60. 실시 형태 58 또는 실시 형태 59에 있어서, 냉간-프레싱은 적어도 20℃, 또는 적어도 25℃, 또는 적어도 30℃, 또는 적어도 40℃의 온도에서 수행되는, 방법.
실시 형태 61. 실시 형태 58 내지 실시 형태 60 중 어느 하나에 있어서, 냉간-프레싱은 80℃ 이하, 또는 60℃ 이하, 또는 50℃ 이하, 또는 40℃ 이하의 온도에서 수행되는, 방법.
실시 형태 62. 실시 형태 58 내지 실시 형태 61 중 어느 하나에 있어서, 냉간 프레싱은 적어도 40 MPa, 또는 적어도 100 MPa, 또는 적어도 120 MPa의 압력에서 수행되는, 방법.
실시 형태 63. 실시 형태 58 내지 실시 형태 62 중 어느 하나에 있어서, 냉간 프레싱은 150 MPa 이하, 또는 130 MPa 이하, 또는 125 MPa 이하의 압력에서 수행되는, 방법.
실시 형태 64. 실시 형태 58 내지 실시 형태 63 중 어느 하나에 있어서, 상기 주형을 충전하는 단계는 상기 분말 혼합물을 적어도 2개의 단계로 상기 주형 내로 첨가하는 단계 및 상기 분말 혼합물을 예비-압축하여 포획된 공기를 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
실시 형태 65. 실시 형태 64에 있어서, 상기 주형을 상기 분말 혼합물로 충전하는 단계는 적어도 3개의 단계를 포함하는, 방법.
실시 형태 66. 실시 형태 64 또는 실시 형태 65에 있어서, 상기 주형을 상기 분말 혼합물로 충전하는 단계는 상기 분말 혼합물을 상기 분말 혼합물의 탭 밀도로 예비-압축하는 단계를 포함하는, 방법.
실시 형태 67. 실시 형태 66에 있어서, 상기 주형 내의 상기 분말의 탭 밀도는 적어도 0.45 g/㎤, 또는 적어도 0.50 g/㎤, 또는 적어도 0.52 g/㎤, 또는 적어도 0.54 g/㎤인, 방법.
실시 형태 68. 실시 형태 58 내지 실시 형태 67 중 어느 하나에 있어서, 상기 냉간-프레싱된 몸체의 미리 결정된 부피는 적어도 1.3 g/㎤, 또는 적어도 1.35 g/㎤, 또는 적어도 1.40 g/㎤, 또는 적어도 1.42 g/㎤, 또는 적어도 1.44 g/㎤, 또는 적어도 1.46 g/㎤의 가열 후의 밀도에 상응하는, 방법.
실시 형태 69. 실시 형태 58 내지 실시 형태 68 중 어느 하나에 있어서, 상기 냉간-프레싱된 몸체의 미리 결정된 부피는 1.6 g/㎤ 이하, 또는 1.55 g/㎤ 이하, 또는 1.50 g/㎤ 이하, 또는 1.45 g/㎤ 이하의 가열 후의 밀도에 상응하는, 방법.
실시 형태 70. 실시 형태 58 내지 실시 형태 69 중 어느 하나에 있어서, 상기 최대 가열 온도는 적어도 620℃, 또는 적어도 650℃, 또는 적어도 680℃, 또는 적어도 700℃인, 방법.
실시 형태 71. 실시 형태 58 내지 실시 형태 70 중 어느 하나에 있어서, 상기 최대 가열 온도는 850℃ 이하, 또는 800℃ 이하, 또는 750℃ 이하인, 방법.
실시 형태 72. 실시 형태 58 내지 실시 형태 71 중 어느 하나에 있어서, 상기 연마 입자는 다이아몬드 입자로 본질적으로 이루어진, 방법.
실시 형태 73. 실시 형태 58 내지 실시 형태 72 중 어느 하나에 있어서, 상기 분말 혼합물의 평균 입자 크기(D50)는 적어도 0.5 마이크로미터, 또는 적어도 0.6 마이크로미터, 또는 적어도 0.8 마이크로미터, 또는 적어도 1 마이크로미터인, 방법.
실시 형태 74. 실시 형태 58 내지 실시 형태 73 중 어느 하나에 있어서, 상기 분말 혼합물의 평균 입자 크기(D50)는 2 마이크로미터 이하, 또는 1.5 마이크로미터 이하, 또는 1.0 마이크로미터 이하인, 방법.
실시 형태 75. 실시 형태 58 내지 실시 형태 74 중 어느 하나에 있어서, 상기 분말 혼합물의 D90 값은 7 마이크로미터 이하, 또는 5 마이크로미터 이하, 또는 4 마이크로미터 이하인, 방법.
실시 형태 76. 실시 형태 58 내지 실시 형태 75 중 어느 하나에 있어서, 상기 분말 혼합물의 D99 값은 15 마이크로미터 이하, 또는 10 마이크로미터 이하, 또는 9 마이크로미터 이하인, 방법.
실시 형태 77. 실시 형태 58 내지 실시 형태 76 중 어느 하나에 있어서, 상기 분말 혼합물은 유기 결합제를 추가로 포함하는, 방법.
실시 형태 78. 실시 형태 77에 있어서, 상기 유기 결합제는 폴리에테르, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리벤즈이미다졸, 방향족 폴리아미드 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
실시 형태 79. 실시 형태 78에 있어서, 상기 유기 결합제는 폴리에테르를 포함하는, 방법.
실시 형태 80. 실시 형태 79에 있어서, 상기 폴리에테르는 폴리에틸렌 글리콜(PEG)을 포함하는, 방법.
실시 형태 81. 실시 형태 78 내지 실시 형태 80 중 어느 하나에 있어서, 상기 유기 결합제의 양은 상기 분말 혼합물의 총 중량을 기준으로 적어도 0.8 중량%, 또는 적어도 1 중량%, 또는 적어도 1.5 중량%, 또는 적어도 2.0 중량%, 또는 적어도 3 중량%인, 방법.
실시 형태 82. 실시 형태 77 내지 실시 형태 81 중 어느 하나에 있어서, 상기 유기 결합제의 양은 상기 분말 혼합물의 총 중량을 기준으로 10 중량% 이하, 또는 5 중량% 이하, 또는 3 중량% 이하인, 방법.
실시 형태 83. 실시 형태 80에 있어서, 상기 PEG의 분자량은 18,000 이하, 또는 15,000 이하, 또는 10,000 이하, 또는 9000 이하, 또는 8,000 이하, 또는 7,000 이하인, 방법.
실시 형태 84. 실시 형태 80에 있어서, 상기 PEG의 분자량은 적어도 1000, 또는 적어도 3000, 또는 적어도 5000, 또는 적어도 7000, 또는 적어도 8000인, 방법.
실시 형태 85. 실시 형태 58 내지 실시 형태 84 중 어느 하나에 있어서, 상기 분말 혼합물에는 세리아가 본질적으로 없는, 방법.
실시 형태 86. 실시 형태 85에 있어서, 상기 분말 혼합물에는 세리아가 없는, 방법.
실시 형태 87. 실시 형태 58 내지 실시 형태 86 중 어느 하나에 있어서, 가열 후에, 상기 몸체는 다이아몬드 입자 및 유리질 접합 재료로 본질적으로 이루어진, 방법.
실시 형태 88. 실시 형태 58 내지 실시 형태 87 중 어느 하나에 있어서, 가열 후에 상기 몸체를 복수의 몸체들로 절단하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시 형태 89. 실시 형태 88에 있어서, 상기 복수의 몸체들을 접착제를 사용하여 기재에 부착하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시 형태 90. 실시 형태 88 또는 실시 형태 89에 있어서, 상기 복수의 몸체들의 기공량 변화(PCV) 값이 1.3 이하인, 방법.
실시예
실시예 1
도 3에 예시된 바와 같은 입자 크기 분포를 갖는 원료 분말을 사용하여 10개의 몸체 샘플을 생성하였다. 원료 분말은 약 0.5 마이크로미터의 평균 입자 크기(D50)를 갖는 대략 91.5 중량%의 다이아몬드 입자, 2.5 마이크로미터의 평균 입자 크기를 갖는 7.0 중량%의 유리질 재료, 및 1.5 중량%의 유기 결합제(폴리에틸렌 글리콜)로부터 제조되는 균질한 미세 분말 혼합물이었다.
주형을 47.5 g의 원료 분말로 충전하였는데, 이는, 분말을 교반하는 것과 조합하여 분말을 3개의 단계로 주형에 첨가하여 약 0.543 g/㎤의 원하는 탭 밀도를 얻음으로써 수행하였다.
주형을 충전한 후, 주형을 폐쇄하고, 분말을 33 ㎤의 미리 계산된 부피로 실온에서 냉간 프레싱하였다. 인가된 압력은 약 10초 동안 약 9 톤/인치2(124 MPa)였다. 냉간-프레싱 후에, 프레싱된 몸체를 주형에서 꺼내고 오븐에 옮겼다. 프레싱된 몸체의 가열을 515℃까지는 1℃/분의 가열 속도로, 이어서 700℃의 온도까지는 2℃/분의 속도로 수행하고, 3시간 동안 700℃로 유지하였다.
일련의 10개의 소결된 몸체(샘플 1 내지 샘플 10)를 전술된 공정에 따라 제조하였다. 샘플 S1의 몸체의 제조는 우수하게 반복가능하여, 10개의 샘플들 사이의 기공률 값의 표준 편차는 0.122였는데, 이는 본 명세서에서 기공량 변화(PCV) 값으로도 불린다. 가열 및 실온으로의 냉각 후에 각 몸체의 측정된 밀도(중량을 부피로 나눈 값)는 1.44 g/㎤이었다.
[표 1]
Figure pct00001
본 명세서에 기재된 모든 기공 크기 분포는 ASTM D4404-10에 따라 Micromeritics AutoPore IV 수은 기공률 측정기로 측정하였다. 기공률은 기공의 물 포화를 통해 아르키메데스 방법에 따라 측정하였다.
샘플 몸체를 80℃에서 약 2시간 동안 오븐 내에 넣어두고, 몸체를 오븐에서 꺼낸 후 몸체의 건조 중량(Wbd)을 즉시 측정함으로써 기공률 측정을 수행하였다. 건조 중량을 측정한 후에, 몸체를 증류수가 담긴 챔버 내에 넣어서 물 중에 침지시키고, 물의 흡수에 의한 몸체의 중량 획득(Wba)을 눈금으로 추적하였다. 일단 물 중의 몸체의 안정한 중량이 얻어지면, 몸체를 물에서 꺼내고, 젖은 천으로 건조시켜 과량의 물을 제거하고, 몸체를 즉시 다시 칭량하여 물로 포화된 몸체의 중량(Wbs)을 얻었다. 기공률을 다음 식으로 계산하였다: P(%) = (Vbody w - Vbody true / Vbody w) x 100 (여기서, Vbody w = Wbs - Wba / dw이고, Vtrue = Wbd / dtheo이며, 이때 dtheo는 기공이 없는 상태의 몸체의 이론적 밀도임). 실시예 1의 물체에 대한 이론적 밀도는, 기공 부피는 배제하고 다이아몬드 및 유리질 접합 재료의 양에 기초하여, 3.21 g/㎤의 값으로 계산되었다. 몸체의 밀도는 또한 아르키메데스 방법을 수행하는 동안 얻어진 값에 기초하여, 몸체의 건조 중량(Wbd)을 몸체의 부피(Vbody w)로 나눔으로써 계산하였다.
아르키메데스 방법을 통해 측정되고 표 1 및 표 2에 언급된 기공률 값은 측정된 샘플의 개방 기공률과 관련되어 있으며, 이때 개방 기공률은 물에 접근가능한 기공을 의미한다. 폐쇄 기공률(물에 의해 도달되지 않음)의 백분율은 모든 샘플에 대해 몸체의 총 부피를 기준으로 1 부피% 미만이었다. 폐쇄 기공률은 이론적 밀도(제로 기공률에 대해 계산된 밀도), 실제 밀도, 및 전술된 아르키메데스 방법을 통해 측정된 "개방" 기공률에 기초하여 계산하였다.
분말 재료를 1개의 단계로 그리고 분말을 교반하지 않고서 그의 탭 밀도까지 주형에 첨가한 것을 제외하고는, 표 1의 샘플과 동일한 방식으로 다른 일련의 9개의 몸체 샘플(샘플 S11 내지 S19)을 제조하였다. 얻어진 기공률 및 밀도의 요약이 표 2에 나타나 있다.
얻어진 기공률은 1.47의 표준 편차(1.47의 PCV 값에 상응함)로 훨씬 더 큰 기공률 변화(약 49% 내지 54%)를 가졌음을 표 2에서 알 수 있다. 몸체들의 기공 크기 분포를 측정함으로써, 기공 부피의 3% 초과가 1 마이크로미터 초과의 기공에 기여하였다는 것을 추가로 관찰할 수 있었다. 유사하게, 냉간-프레싱 및 가열 후의 몸체의 밀도 변화도 또한 컸는데, 이는 1.48 내지 1.62 g/㎤의 범위였다.
[표 2]
Figure pct00002
실시예 2
미세구조의 조사.
실시예 1의 샘플 9의 크로스컷의 단면의 SEM 이미지가 몸체의 미세구조를 예시하기 위해 도 4a에 나타나 있다. 몸체는 입자들의 어떠한 더 큰 집괴 없이 그리고 더 큰 기공 또는 균열 없이 매우 균질한 구조를 가졌음을 알 수 있다. ImageJ 소프트웨어를 사용하여 실시된 이미지 분석은 도 4a에 나타낸 몸체의 크로스-컷 단면이 1 ㎟의 면적 내에 직경 크기가 50 마이크로미터 이상인 어떠한 집괴(본 명세서에서 결함으로도 불림)도 함유하지 않았음을 보여주었다.
더욱이, 크기가 18 마이크로미터 이상인 결함을 검출하는 데 초점을 맞춘 도 4a의 이미지의 분석은 몸체가 1 ㎟의 면적 내에 5개 미만의 결함을 함유하였음을 보여주었는데, 여기서는 상이한 위치에서 평균 3개의 이미지를 이 분석을 위해 촬영하였다.
대조적으로, 비교용 몸체가 도 2b에 나타나 있는데, 이것은 동일한 유형 및 양의 출발 성분들(다이아몬드 입자, 유리질 접합 재료, 유기 결합제)로 제조되었지만, 본 명세서에 개시된 방법의 실시 형태에 따라 제조되지 않았다. 이 미세구조는 훨씬 더 불균일함을 알 수 있다. 도 2b에 나타낸 샘플의 미세구조의 이미지 분석은 직경 크기가 50 마이크로미터 이상인 결함의 양이 ㎟당 200개임을 확인시켜 주었다.
도 4a에 나타낸 샘플의 몸체를 ASTM D4404-10에 따라 Micromeritics AutoPore IV 기공률 측정기를 사용하여 그의 기공 크기 분포에 의해 추가로 분석하였다.
기공 크기 분포의 그래프가 도 2a에 나타나 있으며, D10, D50, D90 및 D99는 표 3에 요약되어 있다. 측정된 기공 크기 분포는 도 4a에 나타낸 몸체의 균질한 구조를 확인시켜 준다. 이 몸체는 좁은 기공 크기 분포를 가졌음을 알 수 있는데, 여기서는 D99 값까지 모든 기공이 1 마이크로미터 미만이었다.
[표 3]
Figure pct00003
실시예 3
변동하는 기공률에 따른 기계적 특성
52 내지 59%의 기공률을 갖는 다양한 몸체를 제조하고, 기계적 특성인 쇼어 D 경도 및 탄성 모듈러스(EMOD)에 대해 시험하였다. 실시예 1에 기재된 바와 같이, 동일한 부피로 프레싱하면서, 주형 내로 충전되는 분말 혼합물의 양을 변동시킴으로써 상이한 기공률을 갖는 몸체들을 형성하였다.
몸체 샘플들의 쇼어 D 경도 측정치의 요약이 도 7에 나타나 있다. 약 53%의 기공률을 갖는 몸체들에 대해 최고의 쇼어 D 경도가 얻어졌음을 알 수 있다. ASTM-D2240에 따라 쇼어 D 경도를 측정하였다.
탄성 모듈러스(EMOD)에 대해서도 유사한 경향이 관찰될 수 있었다. 약 53%의 기공률에서 최상의 값이 또한 관찰된 한편, 기공률이 추가로 증가함에 따라, EMOD는 감소하였다. EMOD를 ASTM-E1876에 따라 결정하였다.
실시예 4
연마 휠의 조립.
실시예 1의 설명에 따라 제조된 소결된 몸체, 샘플 S1 내지 S10을 더 작은 몸체 세그먼트들(본 명세서에서 복수의 몸체들로도 불림)로 절단하였으며, 여기서 각 몸체 세그먼트는 도 5에 예시된 바와 같이, 둥근 에지를 가지면서, 약 0.5 인치 길이, 0.125 인치 높이, 및 0.25 인치 두께의 형상을 가졌다.
몸체 세그먼트들을 에폭시 접착제를 사용하여 예비형성된 휠 기재의 외부 표면에 부착하였다. 직경 11 인치의 둥근 기재 영역을 덮고 있는 48개의 부착된 몸체 세그먼트들(복수의 48개의 몸체들)을 함유하는 휠의 예시가 도 6에 나타나 있다.
이 실시예에 기재되고 제시된 몸체 세그먼트는 단지 하나의 비제한적인 실시 형태이고, 몸체 세그먼트의 형상 및 기재 상에서의 복수의 몸체들의 배열이 큰 다양성을 가질 수 있음이 이해될 것이다. 더욱이, 연마 휠은 11 인치보다 크거나 작은 직경 크기를 가질 수 있다.
실시예 5
연삭 성능 시험.
52.8%의 기공률을 갖는 대표적인 몸체(샘플 S20)의 연삭 성능을 오버-프레싱에 의해 제조된 몸체(C1)의 연삭 성능과 비교하였다. 주형 내의 분말의 양을 증가시키고 동일한 부피로 프레싱함으로써 오버-프레싱을 수행하였다. 샘플 S20과 유사한 기공률을 갖지만, ㎟당 약 22개의 결함의 결함량을 갖는 덜 균질한 구조를 가진 추가의 비교용 몸체(C2)를 시험하였다.
[표 4]
Figure pct00004
세그먼트로서 표 4에 요약된 몸체 샘플을 사용하여, 도 6에 나타낸 바와 같은 멀티-세그먼트 휠의 구조를 갖는 연마 휠을 제조하였다. 기재로서 직경이 6 인치인 4H-N 유형의 탄화규소 웨이퍼를 사용하고, Revasum 7AF-HMG 연삭기를 사용하여 연삭 실험을 수행하였다.
오버-프레싱된 몸체로부터 제조된 휠은 연삭에 너무 높은 최대 힘(>100 lb)을 필요로 하였음을 표 4에 요약된 결과로부터 알 수 있다. 비교용 휠 C3은 23 lb의 낮은 최대 힘을 필요로 하기는 했지만, 밸리 깊이(웨이퍼의 표면 아래 유도 손상)가 매우 깊었다(1192 마이크로미터). 몸체 샘플 S21의 휠은 낮은 표면 조도 및 샘플 C3보다 약 10배 더 낮은 밸리 깊이로 탁월한 표면 마무리를 달성하였다.
전술한 실시 형태는 접합된 연마 제품, 특히 정밀 연삭을 위한 접합된 연마 제품에 관한 것으로, 이는 최신 기술로부터의 개선을 나타낸다.
이점, 다른 장점, 및 문제에 대한 해결책은 특정 실시 형태와 관련하여 위에서 설명되었다. 그러나, 이점, 장점, 문제에 대한 해결책, 및 임의의 이점, 장점, 또는 해결책이 발생하거나 더 두드러지게 할 수 있는 임의의 특징부(들)가 청구범위의 일부 또는 전부의 중요한, 필요한, 또는 본질적인 특징부로 해석되지 않아야 한다. 본 명세서에서 하나 이상의 성분을 포함하는 재료에 대한 언급은 그 재료가, 확인된 하나 이상의 성분으로 본질적으로 이루어진 적어도 하나의 실시 형태를 포함하도록 해석될 수 있다. 용어 "~로 본질적으로 이루어진"은, 확인된 재료들을 포함하고, 재료의 특성을 유의하게 변경시키지 않는 소량의 함량(예를 들어, 불순물 함량)으로 존재하는 것을 제외하고는 모든 다른 재료들을 배제하는 조성물을 포함하도록 해석될 것이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 소정의 비제한적인 실시 형태에서, 본 명세서에서 확인된 임의의 조성물에는 명시적으로 개시되지 않은 재료가 본질적으로 없을 수 있다. 본 명세서에서의 실시 형태는 재료 내의 소정 성분들에 대해 소정 범위의 함량을 포함하고, 주어진 재료 내의 성분들의 함량은 총 100%가 된다는 것이 이해될 것이다.
본 명세서에 기재된 실시 형태의 사양 및 예시는 다양한 실시 형태의 구조에 대한 일반적인 이해를 제공하는 것으로 의도된다. 사양 및 예시가 본 명세서에 설명된 구조 또는 방법을 사용하는 장치 및 시스템의 모든 요소 및 특징부의 완전하고 포괄적인 설명으로서 역할을 하도록 의도되지는 않는다. 별개의 실시 형태들이 또한 단일 실시 형태에서 조합으로 제공될 수 있고, 반대로, 간결성을 위해, 단일 실시 형태의 맥락에서 설명되는 다양한 특징부들이 별개로 또는 임의의 하위 조합으로 또한 제공될 수 있다. 추가로, 범위들에 제시된 값에 대한 언급은 그 범위 내의 각각의 그리고 모든 값을 포함한다. 많은 다른 실시 형태는 본 명세서를 읽은 후에만 당업자에게 명백할 수 있다. 구조적 치환, 논리적 치환, 또는 다른 변경이 본 개시내용의 범주를 벗어나지 않고서 이루어질 수 있도록 다른 실시 형태가 사용되고 본 개시내용으로부터 도출될 수 있다. 따라서, 본 개시내용은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (15)

  1. 연마 물품으로서,
    접합 재료, 연마 입자, 및 복수의 기공들을 포함하는 몸체(body)를 포함하며, 여기서
    상기 접합 재료는 유리질 재료를 포함하고;
    상기 연마 입자는 상기 접합 재료 내에 수용되어 있고, 초연마(superabrasive) 재료를 포함하고;
    상기 몸체는
    상기 몸체의 총 부피에 대해 적어도 40 부피% 및 70 부피% 이하의 기공률;
    상기 몸체의 총 중량에 대해 적어도 10 중량% 및 94 중량% 이하의 연마 입자의 함량;
    적어도 0.05 마이크로미터 및 5 마이크로미터 이하의 상기 연마 입자의 평균 입자 크기(D50);
    적어도 0.1 마이크로미터 및 5 마이크로미터 이하의, 상기 복수의 기공들의 평균 기공 크기(D50); 또는
    이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함하는, 연마 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 몸체의 기공률은 적어도 48 부피% 및 60 부피% 이하인, 연마 물품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 기공들의 평균 기공 크기(D50)는 0.9 마이크로미터 이하인, 연마 물품.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 연마 입자는 다이아몬드, 입방정계 질화붕소, 또는 이들의 조합을 포함하는, 연마 물품.
  5. 제4항에 있어서, 상기 연마 입자는 다이아몬드로 본질적으로 이루어진, 연마 물품.
  6. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 접합 재료는 유리질 재료로 본질적으로 이루어진, 연마 물품.
  7. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 복수의 기공들은 1 마이크로미터 이하의 D90 값을 갖는, 연마 물품.
  8. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 연마 입자의 양은 상기 몸체의 총 중량을 기준으로 적어도 85 중량%인, 연마 물품.
  9. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 접합 재료의 양은 상기 몸체의 총 중량을 기준으로 적어도 5 중량% 및 15 중량% 이하인, 연마 물품.
  10. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 접합 재료 [Cb] 대 상기 연마 입자 [Ca]의 중량 퍼센트 비 [Cb:Ca]는 1:15 내지 1:10의 범위인, 연마 물품.
  11. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 몸체는 5 이하의 정규화된 결함량(normalized defect amount, nDFA)을 포함하며, 상기 nDFA는 ㎟당 직경 크기가 18 마이크로미터 이상인 입자 집괴들의 총량으로 정의되는, 연마 물품.
  12. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 연마 물품은 탄화규소 웨이퍼 또는 탄화규소 잉곳 상에서 상기 재료의 제거 작업을 수행하도록 구성되는, 연마 물품.
  13. 연마 물품을 형성하는 방법으로서,
    몸체를 형성하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 몸체를 형성하는 단계는,
    연마 입자 및 접합 재료를 포함하는 분말 혼합물을 제공하는 단계로서, 상기 접합 재료는 유리질 재료를 포함하는, 상기 단계;
    상기 분말 혼합물을 주형 내로 충전하는 단계;
    미리 결정된 부피까지 상기 분말 혼합물의 냉간-프레싱(cold-pressing)을 수행하여 냉간-프레싱된 몸체를 얻는 단계; 및
    상기 냉간-프레싱된 몸체를 적어도 600℃의 최대 가열 온도로 가열하여 상기 몸체를 형성하는 단계를 포함하며,
    여기서 상기 연마 입자는 적어도 0.05 마이크로미터 및 5 마이크로미터 이하의 입자 크기를 갖는 초연마 재료를 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 주형을 상기 분말 혼합물로 충전하는 단계는 상기 분말 혼합물을 상기 분말 혼합물의 탭 밀도(tap density)로 예비-압축하는(pre-compacting) 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 분말 혼합물의 평균 입자 크기(D50)는 적어도 0.5 마이크로미터 및 2 마이크로미터 이하인, 방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115812021A (zh) * 2020-07-10 2023-03-17 圣戈班磨料磨具有限公司 粘结的磨料制品及其制备方法
CN115338783B (zh) * 2022-08-03 2024-04-16 莆田市屹立砂轮磨具有限公司 一种使用寿命长的砂轮磨具及其制备工艺

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH072307B2 (ja) 1988-09-13 1995-01-18 旭ダイヤモンド工業株式会社 メタルボンドダイヤモンド砥石
JP2884031B2 (ja) 1993-12-17 1999-04-19 旭ダイヤモンド工業株式会社 メタルボンド超砥粒砥石及びその製造方法
US6319108B1 (en) * 1999-07-09 2001-11-20 3M Innovative Properties Company Metal bond abrasive article comprising porous ceramic abrasive composites and method of using same to abrade a workpiece
JP2002030272A (ja) 2000-07-19 2002-01-31 Fujimi Inc 研磨用組成物およびそれを用いた酸化ケイ素材料の研磨方法
DE10063859A1 (de) 2000-12-21 2002-07-25 Hilzinger Thum Schleif Und Pol Spannvorrichtung mit einem Spanndorn
JP4592207B2 (ja) 2001-03-29 2010-12-01 旭ダイヤモンド工業株式会社 超砥粒ホイール及びその製造方法
US6609963B2 (en) 2001-08-21 2003-08-26 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Vitrified superabrasive tool and method of manufacture
US6685755B2 (en) 2001-11-21 2004-02-03 Saint-Gobain Abrasives Technology Company Porous abrasive tool and method for making the same
US6679758B2 (en) 2002-04-11 2004-01-20 Saint-Gobain Abrasives Technology Company Porous abrasive articles with agglomerated abrasives
US7544114B2 (en) 2002-04-11 2009-06-09 Saint-Gobain Technology Company Abrasive articles with novel structures and methods for grinding
US7435165B2 (en) 2002-10-28 2008-10-14 Cabot Microelectronics Corporation Transparent microporous materials for CMP
MX2007007980A (es) * 2004-12-30 2007-08-22 3M Innovative Properties Co Articulo abrasivo y metodos para fabricar el mismo.
ES2391686T3 (es) 2007-03-14 2012-11-29 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Artículo abrasivo aglomerado y método de fabricación
JP5781271B2 (ja) 2007-03-14 2015-09-16 サンーゴバン アブレイシブズ，インコーポレイティド ボンド研磨物品および製造方法
JP5539339B2 (ja) 2008-06-23 2014-07-02 サンーゴバン アブレイシブズ，インコーポレイティド 高気孔率ビトリファイド超砥粒製品および製造方法
EP2493659A4 (en) 2009-10-27 2015-09-02 Saint Gobain Abrasives Inc VITREOUS BONDED ABRASIVE
CN101870091B (zh) 2010-06-17 2011-09-14 大连理工大学 一种陶瓷结合剂超细金刚石砂轮制备方法
CN103781595B (zh) * 2011-09-07 2019-08-27 3M创新有限公司 粘结磨具制品
JP5943245B2 (ja) 2011-11-23 2016-07-05 サンーゴバン アブレイシブズ，インコーポレイティド 超高速材料除去速度での研削操作用研磨物
TW201404528A (zh) * 2012-06-29 2014-02-01 Saint Gobain Abrasives Inc 研磨物品及形成方法
TWI535535B (zh) 2012-07-06 2016-06-01 聖高拜磨料有限公司 用於低速研磨操作之磨料物品
US10259102B2 (en) 2014-10-21 2019-04-16 3M Innovative Properties Company Abrasive preforms, method of making an abrasive article, and bonded abrasive article
US9914198B2 (en) 2014-12-01 2018-03-13 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive article including agglomerates having silicon carbide and an inorganic bond material
JP2018508369A (ja) * 2014-12-30 2018-03-29 サンーゴバン アブレイシブズ，インコーポレイティド 研磨物品及びそれを形成させる方法
EP3274130A4 (en) 2015-03-21 2018-10-10 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive tools and methods for forming same
US10518387B2 (en) 2017-07-18 2019-12-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Grinding element, grinding wheel and manufacturing method of semiconductor package using the same
KR20200050472A (ko) 2017-09-28 2020-05-11 생-고뱅 어브레이시브즈, 인코포레이티드 실리콘 카바이드를 포함하는 비응집된 연마제 입자 및 무기 결합 재료를 포함하는 연마제 물품
CN111936595B (zh) * 2018-03-30 2022-01-07 圣戈班磨料磨具有限公司 包括涂层的粘结磨料制品
JP2021534012A (ja) * 2018-08-17 2021-12-09 サンーゴバン アブレイシブズ，インコーポレイティド 窒化物を含む充填剤を含む接着研磨物品
CN115812021A (zh) * 2020-07-10 2023-03-17 圣戈班磨料磨具有限公司 粘结的磨料制品及其制备方法

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