TW201400230A - 研磨物品及形成方法 - Google Patents
研磨物品及形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201400230A TW201400230A TW102123072A TW102123072A TW201400230A TW 201400230 A TW201400230 A TW 201400230A TW 102123072 A TW102123072 A TW 102123072A TW 102123072 A TW102123072 A TW 102123072A TW 201400230 A TW201400230 A TW 201400230A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- layer
- abrasive particles
- abrasive
- substrate
- type
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
- B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
- B28D5/04—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
- B28D5/045—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools by cutting with wires or closed-loop blades
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B27/00—Other grinding machines or devices
- B24B27/06—Grinders for cutting-off
- B24B27/0633—Grinders for cutting-off using a cutting wire
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
- B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
- B28D1/02—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing
- B28D1/12—Saw-blades or saw-discs specially adapted for working stone
- B28D1/124—Saw chains; rod-like saw blades; saw cables
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1409—Abrasive particles per se
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1436—Composite particles, e.g. coated particles
- C09K3/1445—Composite particles, e.g. coated particles the coating consisting exclusively of metals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Abstract
一種在工件上進行切割操作之方法包括提供一研磨物品,該研磨物品具有一具有長形本體的襯底、一覆蓋該襯底的粘合層、以及一包含在該粘合層內的第一類型的磨料顆粒,該方法進一步包括使該研磨物品與一工件相對於彼此移動,該工件包括一選自下組的材料,該組由以下各項組成:一陶瓷、半導體材料、絕緣材料、玻璃、天然材料、有機材料、以及它們的一組合。
Description
以下內容係針對形成研磨物品、並且特別是單層研磨物品的方法。
在上個世紀已經針對不同工業為了從工件上去除材料的一般功能而研發了多種研磨工具,包括例如:鋸切、鑽孔、拋光、清潔、雕刻、以及碾磨。具體地講,關於電子工業,特別相關的是適合於將材料的單晶鑄錠切片形成晶圓的研磨工具。隨著行業的不斷成熟,該等鑄錠具有越來越大的直徑,並且由於產量、生產力、受到影響的層、尺寸限制以及其他因素,針對這類工作使用鬆散的磨料以及線鋸變成可以接受的。
總體上,線鋸係包括附著在一長段線材上的磨料顆粒的研磨工具,該研磨工具能以較高的速度繞線以產生一切割作用。儘管圓鋸受限於小於刀片半徑的切割深度,但是線鋸卻可以具有更大的靈活性,從而允許直線或異型切割路徑的切割。
在常規固定的研磨物品鋸中已經採取了不同的方法,如藉由將多個鋼珠在一金屬線材或線纜上滑動來生產該等物品,其中該等鋼珠係藉由多個間隔件分開的。該等鋼珠可以由常見地藉由電鍍亦或燒結而附著的磨料顆粒覆蓋。然而,電鍍和燒結操作會是耗時的並且因此在成本上是冒險的,該等阻止了線鋸研磨工具的快速生產。該等線鋸中大多數已經被用於經常切割石頭或大理石的應用中,其中切口損失不是像電子應用中那麼佔優勢。已經進行了一些嘗試來藉由如硬釺焊的化學粘結工藝來附著磨料顆粒,但這樣的製造方法減小了線鋸的拉伸強度,並且線鋸在高張力的切割應用中變得易於斷裂和過早失效。其他線鋸可以使用樹脂將該等磨料粘結到該線材上。不幸地是,該等樹脂粘結的線鋸易於迅速磨損並且該等磨料在達到顆粒的有用壽命之前就被大量丟失了,尤其是當切割穿過硬質材料時。
因此,工業上繼續需要改進的研磨工具,特別是線上鋸切的領域內。
根據一第一方面,一種在一工件上進行切割操作之方法包括提供一研磨物品,該研磨物品包括一具有長形本體的襯底、一覆蓋該襯底的粘合(tacking)層、以及一種包含在該粘合層內的第一類型的磨料顆粒,該方法進一步包含使該研磨物品與一工件相對於彼此移動,其中該工件包含一選自下組的材料,該組由以下各項組成:陶瓷、半導體材料、
絕緣材料、玻璃、天然材料、有機材料、以及它們的一組合。
200、250、260、280、1000、1020、1100‧‧‧研磨物品
201‧‧‧襯底
202、402‧‧‧粘合層
203、283、284、901、1001、1002、1021、1022‧‧‧磨料顆粒
204、235‧‧‧塗覆層
205‧‧‧粘結層
206‧‧‧介面
230‧‧‧阻擋層
231‧‧‧內層
232‧‧‧外層
404、804‧‧‧金剛石
406、500、600‧‧‧線材
408、802‧‧‧鎳層
502、602‧‧‧顆粒
702‧‧‧鋼線
704、806‧‧‧錫層
808‧‧‧鋼芯
900‧‧‧團聚顆粒
903‧‧‧粘結劑材料
905‧‧‧小孔
1003‧‧‧第一圖案
1004‧‧‧第二圖案
1005‧‧‧第三圖案
1009‧‧‧通道
1080‧‧‧縱向尺寸
1081‧‧‧徑向尺寸
1103‧‧‧潤滑材料
1201‧‧‧暴露表面
1203‧‧‧上表面
1204‧‧‧下表面
1205‧‧‧顆粒塗層
1301‧‧‧磨料團聚體
藉由參考附圖可以更好地理解本揭露,並且使它的眾多特徵和優點對熟習該項技術者來說變得清楚。
圖1包括一流程圖,該流程圖提供了用於形成根據一實施方式的研磨物品的工藝。
圖2A包括了根據一實施方式的研磨物品的一部分之截面圖示。
圖2B包括了根據一實施方式的包括阻擋層的研磨物品的一部分之截面圖示。
圖2C包括了根據一實施方式的包括任選的塗覆層的研磨物品的一部分之截面圖示。
圖2D包括了根據一實施方式的包括第一類型的磨料顆粒和第二類型的磨料顆粒的研磨物品的一部分之截面圖示。
圖3包括了根據一實施方式形成的研磨物品之放大圖像。
圖4包括了根據另一實施方式形成的研磨物品之放大圖像。
圖5包括了根據另一實施方式形成的研磨物品之放大圖像。
圖6包括了根據又另一實施方式形成的研磨物品之放大圖像。
圖7包括了根據再另一實施方式形成的研磨物品之放大圖像。
圖8包括了根據另一實施方式形成的研磨物品之放大圖像。
圖9包括了根據一實施方式的示例性團聚顆粒之圖示。
圖10A包括了根據一實施方式的研磨物品的一部分之圖示。
圖10B包括了根據一實施方式的圖10A的研磨物品的一部分之截面圖示。
圖10C包括了根據一實施方式的研磨物品的一部分之圖示。
圖11A包括了根據一實施方式的包括潤滑材料的研磨物品的一部分之圖示。
圖11B包括了根據一實施方式的包括潤滑材料的研磨物品的一部分之圖示。
圖12A包括了根據一實施方式的包括了具有暴露表面的磨料顆粒的研磨物品的一部分之圖示。
圖12B包括了根據一實施方式的包括了具有暴露表面的多種磨料顆粒的研磨物品的一部分之照片。
圖13包括了根據一實施方式的包括磨料團聚體的研磨物品的截面照片。
圖14包括了由一常規樣品加工的晶圓與由一實施方式的一代表性研磨物品加工的晶圓的相對晶圓斷裂強度之圖。
圖15包括了使用一研磨物品將工件切片的卷盤式機器之圖示。
圖16包括了使用研磨物品將工件切片的振盪機器之圖示。
圖17包括一可變速率循環操作的單一循環的線材速度與時間的關係之示例性圖。
以下內容係針對研磨物品,並且特別是適合於研磨和鋸斷工件的研磨物品。在具體情況下,在此的研磨物品可以形成線鋸,該等線鋸可以用於對電子工業、光學工業、以及其他相關工業中的敏感性結晶材料進行加工。
圖1包括一流程圖,該流程圖提供了形成根據一實施方式的研磨物品的工藝。該工藝可以在步驟101藉由提供一襯底而開始。該襯底可以提供一用於將研磨材料固定在其上的表面,由此促進該研磨物品的研磨能力。
根據一實施方式,該提供一襯底的工藝可以包括一種提供具有一長形本體的一襯底的工藝。在具體情況下,該長形本體可以具有至少10:1的長度:寬度的縱橫比。在其他實施方式中,該長形本體具有的縱橫比可以是至少約100:1,如至少1000:1、或甚至於至少約10,000:1。襯底的長度可以是沿該襯底的縱向軸線所測量的最長尺寸。寬度可以是垂直於該縱向軸線所測量的該襯底的第二長的(或在一些情況下是最小的)尺寸。
此外,該襯底可以呈具有至少約50米的長度的長形本體的形式。事實上,其他襯底可以更長,具有的平均長度係至少約100米,如至少約500米、至少約1,000米、或甚至於至少約10,000米。
此外,該襯底可以具有可以為不大於約1cm的寬度。事實上,該長形本體具有的平均寬度可以不大於約0.5cm,如不大於約1mm、不大於約0.8mm、或甚至不大於約0.5mm。然而,該襯底具有的平均寬度可以是至少約0.01mm,如至少約0.03mm。應理解,該襯底具有的平均寬度可以在以上指出的任何最小與最大值之間的範圍內。
在某些實施方式中,該長形本體可以是具有編結在一起的多個細絲的線材。也就是說,該襯底可以由許多互相纏繞、編結在一起、或固定在另一物體(如一中央芯線)上的更小的線材形成。某些設計可以利用鋼琴線作為該襯底的一適合結構。舉例來說,該襯底可以是具有至少約3GPa的斷裂強度的高強度鋼絲。襯底斷裂強度可以藉由用絞盤夾具對金屬材料進行張力測試的ASTM E-8來測量。該線材可以用一特定材料(如金屬,包括例如黃銅)的一個層塗覆。
長形本體可以具有某種形狀。舉例來說,該長形本體可以具有一總體上圓柱形的形狀,使得它具有一圓形截面輪廓。在使用具有一圓形截面形狀的長形本體時,如在該長形本體的縱向軸線的橫向上延伸的平面內觀察到的。
該長形本體可以由不同的材料製成,包括例如無機材料、有機材料(例如聚合物和天然存在的有機材料)以及其組合。適合的無機材料可以包括陶瓷、玻璃、金屬、金屬合金、金屬陶瓷、以及其組合。在某些情況下,長形本體可以由一金屬或金屬合金材料製成。舉例來說,該長形本體可以由一過渡金屬或過渡金屬合金材料製成並且可以結合元
素鐵、鎳、鈷、銅、鉻、鉬、釩、鉭、鎢、以及其組合。
適合的有機材料可以包括聚合物,該等聚合物可以包括熱塑性材料、熱固性材料、彈性體、以及其組合。特別有用的聚合物可以包括聚醯亞胺類、聚醯胺類、樹脂類、聚胺基甲酸酯類、聚酯類等。應進一步理解,長形本體可以包括天然的有機材料,例如橡膠。
為了促進研磨物品的加工和形成,襯底可以被連接到一繞線機構。舉例來說,可以在一進料繞線軸與一接收繞線軸之間進給線材。該線材在進料繞線軸與接收繞線軸之間的平移會促進加工,使得例如該線材可以被平移藉由多種所希望的形成工藝以便在從進料繞線軸平移到接收繞線軸的同時形成最終形成的研磨物品的構成層。
另外關於該提供一襯底的工藝,應理解,該襯底能以特定速率從一進料繞線軸繞線到一接收繞線軸,從而促進加工。舉例來說,該襯底能以不小於約5m/min的速率從進料繞線軸繞線到接收繞線軸。在其他實施方式中,繞線速率可以更大,使得它係至少約8m/min、至少約10m/min、至少約12m/min、或甚至於至少約14m/min。在具體情況下,該繞線速率可以不大於約500m/min,如不大於約200m/min。繞線速率可以在以上指出的任何最小與最大值之間的範圍內。應理解,該繞線速率可以表示能夠形成最終形成的研磨物品的速率。
在步驟101提供一襯底後,該工藝可以在一任選的步驟102繼續進行,該步驟包括了提供一覆蓋該襯底的阻
擋層。根據一方面,該阻擋層可以覆蓋一襯底的一週邊表面,使得它可以與該襯底的該週邊表面直接接觸,並且更具體地說,可以直接地粘結到該襯底的該週邊表面上。在一實施方式中,阻擋層可以粘結到襯底的週邊表面上並且可以限定在阻擋層與襯底之間的擴散粘結區域,其特徵在於襯底的至少一種金屬元素與阻擋層的一元素的相互擴散。在一具體實施方式中,阻擋層可以被安置在襯底與其他覆蓋層之間,該等覆蓋層包括例如一粘合層、一粘結層、一塗覆層、一第一類型的磨料顆粒的層、一第二類型的磨料顆粒的層、以及其組合。
提供具有一阻擋層的一襯底的工藝可以包括:提供這樣一構造的來源或製造這樣一襯底和阻擋層構造。該阻擋層可以藉由不同的技術(包括例如一沈積工藝)來形成。一些適合的沈積工藝可以包括印刷、噴霧、浸塗、模塗、鍍敷(例如電解質或無電)、以及其組合。根據一實施方式,形成阻擋層的工藝可以包括一低溫工藝。舉例來說,該形成阻擋層的工藝可以在不大於約400℃,如不大於約375℃、不大於約350℃、不大於約300℃、或甚至不大於約250℃的溫度下進行。此外,在形成阻擋層後,應理解,可以採取進一步的加工,包括例如清潔、乾燥、固化、凝固、熱處理、以及其組合。該阻擋層可以充當在後續鍍敷工藝中芯材料被不同的化學物質(例如氫氣)化學浸漬的一阻擋物。此外,該阻擋層可以促進機械耐久性的改進。
在一實施方式中,阻擋層可以是一單一材料層。
阻擋層可以呈一連續塗層的形式,覆蓋襯底的整個週邊表面。阻擋材料可以包括一無機材料,如一金屬或金屬合金材料。一些適合用於阻擋層中的材料可以包括過渡金屬元素,包括(但不限於)錫、銀、銅、鎳、鈦、以及其組合。在一實施方式中,阻擋層可以是一基本上由錫組成的單一材料層。在一具體情況下,阻擋層可以包含一連續的錫層,該層具有至少99.99%的錫的純度。值得注意的是,阻擋層可以是一實質上純的非合金材料。也就是說,該阻擋層可以是由一種單一金屬材料製成的一金屬材料(例如錫)。
在其他實施方式中,阻擋層可以是一金屬合金。舉例來說,阻擋層可以包括一錫合金,如包括錫和另一金屬的組合的一組合物,該另一金屬包括過渡金屬物質,如銅、銀等。一些適合的錫基合金可以包括多種含銀的錫基合金,並且特別是Sn96.5/Ag3.5、Sn96/Ag4以及Sn95/Ag5合金。其他適合的錫基合金可以包括銅,並且特別是包括Sn99.3/Cu0.7和Sn97/Cu3合金。另外,某些錫基合金可以包括一定百分比的銅和銀,包括例如Sn99/Cu0.7/Ag0.3、Sn97/Cu2.75/Ag0.25以及Sn95.5/Ag4/Cu0.5合金。
在另一方面,阻擋層可以由多個離散層(包括例如至少兩個離散層)形成。舉例來說,阻擋層可以包括一內層和一覆蓋該內層的外層。根據一實施方式,該內層與該外層可以彼此直接地接觸,使得該外層直接地覆蓋該內層並且在一介面處接合。因此,該內層與該外層可以在沿襯底的長度延伸的一介面處接合。
在一實施方式中,內層可以包括上文描述的阻擋層的任何特性。舉例來說,內層可以包括一連續的材料層,該層包括錫,並且更具體地說,可以基本上由錫組成。此外,內層和外層可以由彼此不同的材料形成。也就是說,例如,在該等層之一中存在的至少一種元素可以不存在於另一層中。在一具體實施方式中,該外層可以包括一不存在於該內層中的元素。
外層可以包括上文描述的阻擋層的任何特性。舉例來說,可以形成該外層,使得它包括一無機材料,如一金屬或一金屬合金。更具體地說,外層可以包括一過渡金屬元素。舉例來說,在某一實施方式中,外層可以包括鎳。在另一實施方式中,可以形成該外層,使得它基本上由鎳組成。
在某些情況下,外層能以與內層相同的方式形成,如一沈積工藝。然而,不必以與內層相同的方式形成外層。根據一實施方式,外層可以藉由一沈積工藝來形成,包括了鍍敷、噴霧、印刷、浸漬、模塗、沈積、以及其組合。在某些情況下,阻擋層的外層可以在相對較低的溫度下形成,如不大於約400℃、不大於約375℃、不大於約350℃、不大於約300℃、或甚至不大於約250℃的溫度。根據一特定工藝,外層可以藉由一非鍍敷工藝來形成,如模塗。此外,用於形成外層的工藝可以包括其他方法,包括例如加熱、固化、乾燥、以及其組合。應理解,以這樣一方式形成外層可以有助於對芯及/或內層內不需要的物質的浸漬進行限制。
根據一實施方式,阻擋層的內層可以被形成為具
有適合於充當化學阻擋層的特定平均厚度。舉例來說,阻擋層具有的平均厚度可以是至少約0.05微米,如至少約0.1微米、至少約0.2微米、至少約0.3微米、或甚至於至少約0.5微米。然而,內層的平均厚度可以不大於約8微米,如不大於約7微米、不大於約6微米、不大於約5微米、或甚至不大於約4微米。應理解,內層具有的平均厚度可以在以上指出的任何最小與最大厚度之間的範圍內。
阻擋層的外層可以被形成為具有特定厚度。舉例來說,在一實施方式中,外層的平均厚度可以是至少約0.05微米,如至少約0.1微米、至少約0.2微米、至少約0.3微米、或甚至於至少約0.5微米。然而,在某些實施方式中,外層具有的平均厚度可以不大於約12微米、不大於約10微米、不大於約8微米、不大於約7微米、不大於約6微米、不大於約5微米、不大於約4微米、或甚至不大於約3微米。應理解,阻擋層的外層具有的平均厚度可以在以上指出的任何最小與最大厚度之間的範圍內。
值得注意的是,在至少一個實施方式中,形成的內層可以具有與外層的平均厚度不同的平均厚度。這樣一設計可以促進對某些化學物質的浸漬抗性的改進,而且還提供適合的粘結性結構以用於進一步的加工。舉例來說,在其他實施方式中,形成的內層可以具有大於外層的平均厚度的平均厚度。然而,在替代性實施方式中,形成的內層可以具有使得它小於外層的平均厚度的平均厚度。
根據一具體實施方式,阻擋層具有的內層平均厚
度(ti)與外層平均厚度(to)之間的厚度比[ti:to]可以在約3:1與約1:3之間的範圍內。在其他實施方式中,該厚度比可以在約2.5:1與約1:2.5之間的範圍內,如在約2:1與約1:2之間的範圍內,在約1.8:1與約1:1.8之間的範圍內,在約1.5:1與約1:1.5之間的範圍內,或甚至在約1.3:1與約1:1.3之間的範圍內。
值得注意的是,形成的阻擋層(包括至少內層和外層)可以具有不大於約10微米的平均厚度。在其他實施方式中,阻擋層的平均厚度可以更小,如不大於約9微米、不大於約8微米、不大於約7微米、不大於約6微米、不大於約5微米、或甚至不大於約3微米。然而,阻擋層的平均厚度可以是至少約0.05微米,如至少約0.1微米、至少約0.2微米、至少約0.3微米、或甚至於至少約0.5微米。應理解,阻擋層具有的平均厚度可以在以上指出的任何最小與最大厚度之間的範圍內。
此外,在此的研磨物品可以形成一具有一定抗疲勞性的襯底。舉例來說,如藉由一旋轉梁式疲勞測試(Rotary Beam Fatigue Test)或一獵人疲勞測試(Hunter Fatigue Test)所測量,該襯底可以具有至少300,000個循環的平均疲勞壽命。該測試可以是MPIF Std.56。該旋轉梁式疲勞測試測量了在指定應力(例如700MPa),即恒定應力或在一項循環疲勞測試中在多達106個的重複循環數下而線材不破裂的應力(例如應力表示疲勞強度)下達到線材斷裂的循環數。在其他實施方式中,襯底可以顯示更高的疲勞壽命,如至少約400,000
個循環、至少約450,000個循環、至少約500,000個循環、或甚至於至少約540,000個循環。然而,該襯底可以具有不大於約2,000,000個循環的疲勞壽命。
任選地在步驟102提供一阻擋層後,該工藝可以在步驟103繼續進行,該步驟包括了形成一覆蓋該襯底的一表面的粘合層。該形成一粘合層的工藝可以包括一沈積工藝,包括例如噴霧、印刷、浸漬、模塗、鍍敷、以及其組合。該粘合層可以直接地粘結到該襯底的外表面上。事實上,該粘合層可以被形成為使得它覆蓋襯底的大部分外表面,並且更具體地說,可以基本上覆蓋襯底的整個外表面。
粘合層可以被形成為使得它以一定方式粘結到襯底上,該方式使得它限定一粘結區域。該粘結區域可以由粘合層與襯底之間的元素的相互擴散來限定。應理解,該粘結區域的形成可能不一定是在將粘合層沈積於襯底的表面上時形成。舉例來說,粘合層與襯底之間的一粘結區域的形成可以是在加工過程中,如在用於促進該襯底與在該襯底上形成的其他構成層之間的粘結的一熱處理過程中的一靠後的時間形成。
可替代地,粘合層可以被形成為使得它直接地接觸至少一部分阻擋層,如阻擋層的外部週邊表面。在一具體實施方式中,粘合層可以直接地粘結到阻擋層上,並且更具體地說,直接地粘結到阻擋層的一外層上。如上文所指出,粘合層可以被形成為使得它以一定方式粘結到阻擋層上,該方式使得它限定一粘結區域。該粘結區域可以由粘合層與阻
擋層之間的元素的相互擴散來限定。應理解,粘結區域的形成可能不一定是在將粘合層沈積於阻擋層的表面上時形成。舉例來說,粘合層與阻擋層之間的一粘結區域的形成可以是在加工過程中,如在用於促進襯底與在襯底上形成的其他構成層之間的粘結的一熱處理過程中的一靠後的時間形成。
又在另一實施方式中,應理解,粘合層可以由適合用作粘合層和阻擋層的材料製成。舉例來說,粘合層可以具有與阻擋層相同的材料和構造,從而促進襯底機械性質的改進,並且可以包括在此的任何實施方式中適合於粘合並粘結磨料顆粒以用於進一步加工的粘合層材料。阻擋層可以是一不連續層,該不連續層在阻擋層中具有多個塗覆過的區域和多個間隙。粘合層可以覆蓋阻擋層中的該等塗覆過的區域和該等間隙,其中可能暴露出了下層襯底。
在一具體實施方式中,粘合層可以被安置在襯底與其他覆蓋層之間,該等覆蓋層包括例如一粘結層、一塗覆層、一第一類型的磨料顆粒的層、一第二類型的磨料顆粒的層、以及其組合。此外,應理解,粘合層可以被安置在阻擋層與其他覆蓋層之間,該等覆蓋層包括例如一粘結層、一塗覆層、一第一類型的磨料顆粒的層、一第二類型的磨料顆粒的層、以及其組合。
根據一實施方式,粘合層可以由一金屬、金屬合金、金屬基質複合材料、以及其組合形成。在一具體實施方式中,粘合層可以由一包括過渡金屬元素的材料形成。舉例來說,粘合層可以是一包括過渡金屬元素的金屬合金。一些
適合的過渡金屬元素可以包括鉛、銀、銅、鋅、銦、錫、鈦、鉬、鉻、鐵、錳、鈷、鈮、鉭、鎢、鈀、鉑、金、釕、以及其組合。根據一具體實施方式,粘合層可以由一包括錫和鉛的金屬合金製成。具體地說,此類具有錫和鉛的金屬合金可以包含與鉛相比大半含量的錫,包括(但不限於)至少約60/40的錫/鉛組合物。
在另一實施方式中,粘合層可以由具有大半含量的錫的一材料形成。事實上,在某些研磨物品中,粘合層可以基本上由錫組成。單獨的或在焊料中的錫具有的純度可以是至少約99%,如至少約99.1%、至少約99.2%、至少約99.3%、至少約99.4%、至少約99.5%、至少約99.6%、至少約99.7%、至少約99.8%、或甚至於至少約99.9%。在另一方面,錫可以具有至少約99.99%的純度。
根據至少一個實施方式,粘合層可以藉由一鍍敷工藝來形成。該鍍敷工藝可以是一電解質鍍敷工藝或一無電鍍敷工藝。在一具體情況下,粘合層可以藉由使襯底橫穿某種鍍敷材料而形成,該鍍敷材料可以包括一浸浴,該浸浴可以製造出包含一霧錫層的一粘合層。該霧錫層可以是具有多個特定特徵的一鍍敷層。舉例來說,對於鍍敷過的材料(即粘合層)的總重量來說,霧錫層可以具有不大於約0.5wt%的有機內含物。有機內含物可以包括組合物,該等組合物包括碳、氮、硫、以及其組合。在某些其他情況下,對於粘合層的總重量來說,霧錫層中有機材料的含量可以不大於約0.3wt%,如不大於約0.1wt%、不大於約0.08wt%、或甚至不大
於約0.05wt%。根據一實施方式,該霧錫層可以基本上不含有機增亮劑和有機晶粒細化劑。此外,該霧錫層可以具有至少約99.9%的純度。
霧錫層可以由一具有某些特徵的特定鍍敷材料製成。舉例來說,對於浸浴中該鍍敷過的材料的總重量來說,該鍍敷材料可以具有不大於約0.5wt%的有機內含物。有機內含物可以包括組合物,該等組合物包括碳、氮、硫、以及其組合。在某些其他情況下,對於鍍敷材料的總重量來說,該鍍敷過的材料中有機材料的含量可以不大於約0.3wt%,如不大於約0.1wt%、不大於約0.08wt%、或甚至不大於約0.05wt%。根據一實施方式,該鍍敷材料可以基本上不含有機增亮劑和有機晶粒細化劑。此外,該鍍敷材料可以具有至少約99.9%的純度。
此外,霧錫層具有的錫材料可以為特定的平均粒度。舉例來說,該霧錫層具有的平均粒度可以是至少約0.1微米,如至少約0.2微米、至少約0.5微米、或甚至於至少約1微米。然而,在一非限制性實施方式中,霧錫層具有的錫的平均粒度可以不大於約50微米,如不大於約25微米、不大於約15微米、或甚至不大於約10微米。應理解,霧錫層的晶粒的平均粒度可以在任何以上最小與最大值之間的範圍內。
根據一實施方式,粘合層可以是一焊劑材料。應理解,一焊劑材料可以包括一具有特定熔點(如不大於約450℃)的材料。焊劑材料不同於硬釺焊材料,它總體上具有
顯著高於焊劑材料的熔點,如大於450℃,並且更典型地大於500℃。此外,硬釺焊材料可以具有不同的組成。根據一實施方式,在此的實施方式的粘合層可以由一材料形成,該材料具有的熔點不大於約400℃,如不大於約375℃、不大於約350℃、不大於約300℃、或甚至不大於約250℃。然而,該粘合層具有的熔點可以是至少約100℃,如至少約125℃、至少約150℃、或甚至於至少約175℃。應理解,該粘合層具有的熔點可以在以上指出的任何最小與最大溫度之間的範圍內。
根據一實施方式,粘合層可以包括一與阻擋層相同的材料,使得該阻擋層和該粘合層的組合物共同共有至少一種元素。然而,在又一替代性實施方式中,阻擋層與粘合層可以是完全不同的材料。
根據至少一個實施方式,粘合層的形成可以包括多個覆蓋粘合層的附加層的形成。舉例來說,在一實施方式中,粘合層的形成包括一覆蓋粘合層的附加層的形成以有助於進一步的加工。該附加層可以覆蓋襯底,並且更具體地說,與粘合層的至少一部分直接接觸。
該附加層可以包括一助熔劑材料,它有助於粘合層材料的熔化並且另外有助於磨料顆粒附著到粘合層上。該助熔劑材料可以呈覆蓋粘合層的一總體上均勻的層的形式,並且更具體地說,與粘合層直接接觸。呈一助熔劑材料形式的附加層可以包含大半含量的助熔劑材料。在某些情況下,基本上整個附加層都可以由該助熔劑材料組成。
該助熔劑材料可以呈一液體或糊劑的形式。根據一實施方式,助熔劑材料可以使用一沈積工藝(如噴霧、浸漬、塗抹、印刷、刷塗、以及其組合)來施加到粘合層上。對於至少一個示例性實施方式,助熔劑材料可以包括一材料,如氯化物、酸、表面活性劑、溶劑、水以及其組合。在一具體實施方式中,助熔劑可以包括鹽酸鹽、氯化鋅、以及其組合。
在步驟103形成粘合層後,該工藝可以在步驟104藉由將磨料顆粒放在粘合層上而繼續進行。在此提及磨料顆粒係提及在此描述的多種類型磨料顆粒中的任一種,包括例如一第一類型的磨料顆粒或一第二類型的磨料顆粒。在此更詳細地描述該等類型的磨料顆粒。在一些情況下,取決於該工藝的性質,該等磨料顆粒可以與粘合層直接接觸。更具體地說,該等磨料顆粒可以與覆蓋粘合層的一附加層,如包含一助熔劑材料的一層直接接觸。事實上,包含該助熔劑材料的材料的附加層可以具有一固有的粘度和粘附特性,該特徵有助於在加工過程中將磨料顆粒保持在適當位置,直到進行另外的工藝來將該等磨料顆粒相對於粘合層而永久地粘結在適當位置。
在粘合層上,並且更具體地說在包含助熔劑材料的附加層上提供該等磨料顆粒的適合方法可以包括不同的沈積方法,包括(但不限於)噴霧、重力塗覆、浸漬、模塗、浸塗、靜電塗覆、鍍敷、以及其組合。施加該等磨料顆粒的特別有用的方法可以包括一噴霧工藝,該工藝的進行係將一
實質上均勻的磨料顆粒塗層施加到包含助熔劑材料的附加層上。
在一替代性實施方式中,提供該等磨料顆粒的工藝可以包括一包含附加材料的混合物的形成,該混合物可以包括一助熔劑材料和多個磨料顆粒。在根據在此的一實施方式的一特定工藝中,提供該等磨料顆粒的工藝可以包括將多個磨料顆粒浸塗到粘合膜上。浸塗可以包括將研磨物品平移藉由一包含至少助熔劑材料和該等磨料顆粒的混合物或漿料。因此,該等磨料顆粒可以被施加到粘合層上並且包含助熔劑材料的附加層可以同時形成。
根據一具體實施方式,施加附加塗層的工藝可以取決於該混合物的組分而任選地包括同時施加該等磨料顆粒,該工藝可以包括一模塗工藝。在某些情況下,研磨物品可以被平移藉由一包含附加材料(和任選地該等磨料顆粒)的混合物並且被平移藉由一機構(例如一具有受控制的尺寸的模口)以控制附加層的厚度。
根據一實施方式,漿料和浸塗工藝的具體方面可以經過控制以促進一適合研磨物品的形成。舉例來說,在一實施方式中,該漿料可以是一牛頓流體,它在25℃的溫度和1l/s的剪切速率下具有至少0.1mPa s並且不大於1Pa s的粘度。該漿料也可以是一非牛頓流體,如在25℃的溫度下所測量,它在10l/s的剪切速率下具有至少1mPa s並且不大於100Pa s、或甚至不大於約10Pa s的粘度。粘度可以使用一TA Instruments AR-G2旋轉流變儀,使用25mm的平行板、約2mm
的間隙、0.1至10l/s的剪切速率的設定,在25℃的溫度下測量。
提供該等磨料顆粒的工藝還可以包括對磨料顆粒濃度(例如,第一磨料顆粒濃度、第二磨料顆粒濃度、或第一和第二磨料濃度的組合)進行控制。對磨料顆粒濃度進行控制可以包括對以下各項中的至少一項進行控制:傳遞到粘合層的磨料顆粒的量、磨料顆粒的量相對於粘合層的量的比率、磨料顆粒的量相對於包含助熔劑材料的附加層的量的比率、磨料顆粒的量相對於漿料的粘度的比率、磨料顆粒在粘合層上的位置、在粘合層上相對於第二類型的磨料顆粒的位置的第一類型的磨料顆粒的位置、傳遞磨料顆粒的力、以及其組合。在具體情況下,對磨料顆粒濃度進行控制可以包括在形成過程中測量磨料顆粒濃度。可以使用不同的測量方法,包括機械方法、光學方法、以及其組合。另外,在某些實施方式中,對磨料顆粒濃度進行控制的工藝可以包括在形成研磨物品的過程中對襯底上磨料顆粒的分佈進行測量並且基於一測量值對沈積在粘合層上的磨料顆粒的量進行調整。在一示例性實施方式中,對沈積在襯底上的磨料顆粒的量進行調整的工藝可以包括基於測量值來改變沈積參數,包括例如在藉由一噴霧工藝提供磨料顆粒的情形中,對噴嘴的工藝參數(例如噴射材料的力、磨料顆粒與其他組分的重量比等)進行調整。沈積參數的一些適合的實例可以包括磨料顆粒與載體材料(例如助熔劑)的重量比、用於施加磨料顆粒的傳遞力、溫度、載體材料中或襯底上有機物的含量、形成環境
的大氣條件等。
對於至少一個實施方式,將該等磨料顆粒沈積在粘合層上的工藝可以包括沈積,該工藝更具體地說可以包括將該等磨料顆粒噴霧於粘合層上。在某些工藝中,噴霧可以包括使用一個以上噴嘴。在更具體的設計中,可以使用一個以上噴嘴用於傳遞磨料顆粒,其中該等噴嘴圍繞襯底以軸對稱的模式安排。
可替代地,將該等磨料顆粒沈積在粘合層上的工藝可以包括將具有粘合層的研磨物品平移藉由一磨料顆粒床。在某些情況下,該床可以是一磨料顆粒流化床。
在此提及磨料顆粒可以包括提及多種類型的磨料顆粒,包括例如一第一類型的磨料顆粒和一不同於該第一類型的第二類型的磨料顆粒。根據至少一個實施方式,該第一類型的磨料顆粒可以基於下組的至少一個顆粒特性而不同於第二類型的磨料顆粒,該組由以下各項組成:硬度、脆碎度、韌度、顆粒形狀、結晶結構、平均粒度、組成、顆粒塗層、磨粒大小分佈、以及其組合。
第一類型的磨料顆粒可以包括一材料,如氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、氧氮化物、氧硼化物、金剛石、以及其組合。在某些實施方式中,第一類型的磨料顆粒可以結合一超硬研磨材料。舉例來說,一適合的超硬研磨材料包括金剛石。在具體情況下,第一類型的磨料顆粒可以基本上由金剛石組成。
此外,第二類型的磨料顆粒可以包括一材料,如
氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、氧氮化物、氧硼化物、金剛石、以及其組合。在某些實施方式中,第二類型的磨料顆粒可以結合一超硬研磨材料。舉例來說,一適合的超硬研磨材料包括金剛石。在具體情況下,第二類型的磨料顆粒可以基本上由金剛石組成。
在一實施方式中,第一類型的磨料顆粒可以包括一具有至少約10GPa的維氏硬度(Vickers hardness)的材料。在其他情況下,該第一類型的磨料顆粒具有的維氏硬度可以是至少約25GPa,如至少約30GPa、至少約40GPa、至少約50GPa、或甚至於至少約75GPa。然而,在至少一個非限制性實施方式中,該第一類型的磨料顆粒具有的維氏硬度可以不大於約200GPa,如不大於約150GPa、或甚至不大於約100GPa。應理解,該第一類型的磨料顆粒具有的維氏硬度可以在以上指出的任何最小與最大值之間的範圍內。
第二類型的磨料顆粒可以包括一具有至少約10GPa的維氏硬度的材料。在其他情況下,該第二類型的磨料顆粒具有的維氏硬度可以是至少約25GPa,如至少約30GPa、至少約40GPa、至少約50GPa、或甚至於至少約75GPa。然而,在至少一個非限制性實施方式中,該第二類型的磨料顆粒具有的維氏硬度可以不大於約200GPa,如不大於約150GPa、或甚至不大於約100GPa。應理解,該第二類型的磨料顆粒具有的維氏硬度可以在以上指出的任何最小與最大值之間的範圍內。
在某些情況下,第一類型的磨料顆粒可以具有第
一平均硬度(H1)並且第二類型的磨料顆粒可以具有不同於該第一平均硬度的第二平均硬度(H2)。在一些實例中,該第一平均硬度可以大於該第二平均硬度。在另其他情況下,該第一平均硬度可以小於該第二平均硬度。根據又另一實施方式,該第一平均硬度可以與該第二平均硬度實質上相同。
對於至少一個方面,基於方程式((H1-H2)/H1)×100%的絕對值,第一平均硬度與第二平均硬度可以有至少約5%的差異。在一實施方式中,第一平均硬度與第二平均硬度有至少約10%的差異、至少約20%的差異、至少約30%的差異、至少約40%的差異、至少約50%的差異、至少約60%的差異、至少約70%的差異、至少約80%的差異、或甚至於至少約90%的差異。然而,在另一非限制性實施方式中,第一平均硬度與第二平均硬度可以有不大於約99%的差異,如不大於約90%的差異、不大於約80%的差異、不大於約70%的差異、不大於約60%的差異、不大於約50%的差異、不大於約40%的差異、不大於約30%的差異、不大於約20%的差異、不大於約10%的差異。應理解,第一平均硬度與第二平均硬度之間的差異可以在任何以上最小與最大百分比之間的範圍內。
在至少一個實施方式中,第一類型的磨料顆粒可以具有第一平均粒度(P1),該第一平均粒度不同於第二類型的磨料顆粒的第二平均粒度(P2)。在一些情況下,該第一平均粒度可以大於該第二平均粒度。在另其他實施方式中,該第一平均粒度可以小於該第二平均粒度。根據又另一實施
方式,該第一平均粒度可以與該第二平均粒度實質上相同。
對於一個具體實施方式,第一類型的磨料顆粒可以具有第一平均粒度(P1)並且第二類型的磨料顆粒可以具有第二平均粒度(P2),其中基於方程式((P1-P2)/P1)×100%的絕對值,該第一平均粒度與該第二平均粒度有至少約5%的差異。在一實施方式中,第一平均粒度與第二平均粒度有至少約10%的差異,如至少約20%的差異、至少約30%的差異、至少約40%的差異、至少約50%的差異、至少約60%的差異、至少約70%的差異、至少約80%的差異、或甚至於至少約90%的差異。然而,在另一非限制性實施方式中,第一平均粒度與第二平均粒度可以有不大於約99%的差異,如不大於約90%的差異、不大於約80%的差異、不大於約70%的差異、不大於約60%的差異、不大於約50%的差異、不大於約40%的差異、不大於約30%的差異、不大於約20%的差異、不大於約10%的差異。應理解,第一平均粒度與第二平均粒度之間的差異可以在任何以上最小與最大百分比之間的範圍內。
根據至少一個實施方式,第一類型的磨料顆粒具有的第一平均粒度可以不大於約500微米,如不大於約300微米、不大於約200微米、不大於約150微米、或甚至不大於約100微米。然而,在一非限制性實施方式中,第一類型的磨料顆粒具有的第一平均粒度可以是至少約0.1微米,如至少約0.5微米、至少約1微米、至少約2微米、至少約5微米、或甚至於至少約8微米。應理解,第一平均粒度可以在任何以上最小與最大百分比之間的範圍內。
對於某些實施方式,第二類型的磨料顆粒具有的第二平均粒度可以不大於約500微米,如不大於約300微米、不大於約200微米、不大於約150微米、或甚至不大於約100微米。然而,在一非限制性實施方式中,第二類型的磨料顆粒具有的第二平均粒度可以是至少約0.1微米,如至少約0.5微米、至少約1微米、至少約2微米、至少約5微米、或甚至於至少約8微米。應理解,第二平均粒度可以在任何以上最小與最大百分比之間的範圍內。
對於一具體實施方式,第一類型的磨料顆粒可以具有第一平均脆碎度(F1)並且第二類型的磨料顆粒可以具有第二平均脆碎度(F2)。此外,該第一平均脆碎度可以不同於該第二平均脆碎度,包括大於或小於該第二平均脆碎度。然而,在另一實施方式中,該第一平均脆碎度可以與該第二平均脆碎度實質上相同。
根據一實施方式,基於方程式((F1-F2)/F1)×100%的絕對值,第一平均脆碎度與第二平均脆碎度可以有至少約5%的差異。在一實施方式中,第一平均脆碎度與第二平均脆碎度有至少約10%的差異,如至少約20%的差異、至少約30%的差異、至少約40%的差異、至少約50%的差異、至少約60%的差異、至少約70%的差異、至少約80%的差異、或甚至於至少約90%的差異。然而,在另一非限制性實施方式中,第一平均脆碎度與第二平均脆碎度可以有不大於約99%的差異,如不大於約90%的差異、不大於約80%的差異、不大於約70%的差異、不大於約60%的差異、不大於約50%的
差異、不大於約40%的差異、不大於約30%的差異、不大於約20%的差異、不大於約10%的差異。應理解,第一平均脆碎度與第二平均脆碎度之間的差異可以在任何以上最小與最大百分比之間的範圍內。
對於一具體實施方式,第一類型的磨料顆粒可以具有第一平均韌度(T1)並且第二類型的磨料顆粒可以具有第二平均韌度(T2)。此外,該第一平均韌度可以不同於該第二平均韌度,包括大於或小於該第二平均韌度。然而,在另一實施方式中,該第一平均韌度可以與該第二平均韌度實質上相同。
根據一實施方式,基於方程式((T1-T2)/T1)×100%的絕對值,第一平均韌度與第二平均韌度可以有至少約5%的差異。在一實施方式中,第一平均韌度與第二平均韌度有至少約10%的差異,如至少約20%的差異、至少約30%的差異、至少約40%的差異、至少約50%的差異、至少約60%的差異、至少約70%的差異、至少約80%的差異、或甚至於至少約90%的差異。然而,在另一非限制性實施方式中,第一平均韌度與第二平均韌度可以有不大於約99%的差異,如不大於約90%的差異、不大於約80%的差異、不大於約70%的差異、不大於約60%的差異、不大於約50%的差異、不大於約40%的差異、不大於約30%的差異、不大於約20%的差異、不大於約10%的差異。應理解,第一平均韌度與第二平均韌度之間的差異可以在任何以上最小與最大百分比之間的範圍內。
在此的實施方式的特定研磨物品可以利用相對於彼此的特定含量的第一類型的磨料顆粒和第二類型的磨料顆粒,這可以促進性能的改進。舉例來說,第一類型的磨料顆粒能以第一含量存在並且第二類型的磨料顆粒能以第二含量存在。根據一實施方式,該第一含量可以大於該第二含量。然而,在其他情況下,該第二含量可以大於該第一含量。對於再另一實施方式,該第一含量可以與該第二含量實質上相同。
在至少一個實施方式中,第一類型的磨料顆粒能以第一含量存在並且第二類型的磨料顆粒能以第二含量存在,並且基於數值顆粒計數,該第一含量與該第二含量的相對量可以限定一顆粒計數比(FC:SC),其中FC表示第一顆粒計數含量並且SC表示第二顆粒計數含量。根據一實施方式,顆粒計數比(FC:SC)可以不大於約100:1,如不大於約50:1、不大於約20:1、不大於約10:1、不大於約5:1、或甚至不大於約2:1。在一具體情況下,顆粒計數比(FC:SC)可以是約1:1,使得第一含量與第二含量(基於顆粒計數)實質上相同或基本上相同。然而,在另一非限制性實施方式中,顆粒計數比(FC:SC)可以是至少約2:1,如至少約5:1、至少約10:1、至少約20:1、至少約50:1、至少約100:1。應理解,顆粒計數比可以由以上指出的任何兩個比率之間的範圍限定。
根據另一實施方式,顆粒計數比(FC:SC)可以不大於約1:100,如不大於約1:50、不大於約1:20、不
大於約1:10、不大於約1:5、不大於約1:2。然而,在另一非限制性實施方式中,顆粒計數比(FC:SC)可以是至少約1:2,如至少約1:5、至少約1:10、至少約1:20、至少約1:50、至少約1:100。應理解,顆粒計數比可以由以上指出的任何兩個比率之間的範圍限定。舉例來說,顆粒計數比可以在1:1與1:100之間,如在約1:2與1:100之間。在其他情況下,顆粒計數比可以在100:1與1:1之間、或甚至在約100:1與2:1之間。然而,在一非限制性實施方式中,顆粒計數比可以在約100:1與1:100之間,如在約50:1與1:50之間,如在約20:1與1:20之間、在約10:1與1:10之間、在約5:1與1:5之間、或甚至在約2:1與1:2之間。
第一類型的磨料顆粒和第二類型的磨料顆粒的含量可以按除顆粒計數外的另一方式測量。舉例來說,第一類型的磨料顆粒可以藉由以磨料顆粒的總含量計該第一類型的磨料顆粒的重量百分比(P1wt%)來測量並且第二類型的磨料顆粒可以藉由以磨料顆粒的總含量計該第二類型的磨料顆粒的重量百分比(P2wt%)來測量。根據一實施方式,研磨物品可以具有一顆粒重量比(P1wt%:P2wt%),如藉由第一類型的磨料顆粒的重量百分比相對於第二類型的磨料顆粒的重量百分比所定義。在一具體實施方式中,該顆粒重量比可以不大於約100:1,如不大於約50:1、不大於約20:1、不大於約10:1、不大於約5:1、或甚至不大於約2:1。然而,在一情況下,顆粒重量比(P1wt%:P2wt%)可以是約
1:1,使得第一含量與第二含量(基於重量百分比)實質上相同或基本上相同。然而,在另一非限制性實施方式中,顆粒重量比(P1wt%:P2wt%)可以是至少約2:1,如至少約5:1、至少約10:1、至少約20:1、至少約50:1、至少約100:1。應理解,顆粒重量比(P1wt%:P2wt%)可以由以上指出的任何兩個比率之間的範圍限定。
根據另一實施方式,顆粒重量比(P1wt%:P2wt%)可以不大於約1:100,如不大於約1:50、不大於約1:20、不大於約1:10、不大於約1:5、不大於約1:2。然而,在另一非限制性實施方式中,顆粒重量比(P1wt%:P2wt%)可以是至少約1:2,如至少約1:5、至少約1:10、至少約1:20、至少約1:50、至少約1:100。應理解,顆粒重量比(P1wt%:P2wt%)可以由以上指出的任何兩個比率之間的範圍限定。舉例來說,顆粒重量比(P1wt%:P2wt%)可以在1:1與1:100之間,如在約1:2與1:100之間。在其他情況下,顆粒重量比(P1wt%:P2wt%)可以在100:1與1:1之間、或甚至在約100:1與2:1之間。然而,在一非限制性實施方式中,顆粒重量比(P1wt%:P2wt%)可以在約100:1與1:100之間,如在約50:1與1:50之間,如在約20:1與1:20之間、在約10:1與1:10之間、在約5:1與1:5之間、或甚至在約2:1與1:2之間。
第一類型的磨料顆粒可以具有一特定形狀,如一來自下組的形狀,該組包括長形、等軸的形狀、橢球形、盒狀、矩形、三角形、不規則形狀等。第二類型的磨料顆粒也
可以具有一特定形狀,包括例如長形、等軸的形狀、橢球形、盒狀、矩形、三角形等。應理解,該第一類型的磨料顆粒的形狀可以不同於該第二類型的磨料顆粒的形狀。可替代地,該第一類型的磨料顆粒可以具有一與該第二類型的磨料顆粒實質上相同的形狀。
此外,在某些情況下,第一類型的磨料顆粒可以具有一第一類型的結晶結構。一些示例性結晶結構可以包括多晶、單晶、多角形、立方體、六角形、四面體、八角形、複雜碳結構(例如巴克球(Bucky-ball))、以及其組合。另外,第二類型的磨料顆粒可以具有一特定結晶結構,如多晶、單晶、立方體、六角形、四面體、八角形、複雜碳結構(例如巴克球)、以及其組合。應理解,該第一類型的磨料顆粒的結晶結構可以不同於該第二類型的磨料顆粒的結晶結構。可替代地,該第一類型的磨料顆粒可以具有一與該第二類型的磨料顆粒實質上相同的結晶結構。
對於一具體實施方式,第一類型的磨料顆粒可以由一寬的磨粒大小分佈限定,其中至少80%的第一類型的磨料顆粒在約1微米到約100微米之間的平均粒度範圍內具有在至少約30微米範圍內所包含的平均粒度。另外,第二類型的磨料顆粒也可以由一寬的磨粒大小分佈限定,其中至少80%的第二類型的磨料顆粒在約1微米到約100微米之間的平均粒度範圍內具有在至少約30微米範圍內所包含的平均粒度。
在一實施方式中,該寬的磨粒大小分佈可以是一種雙峰粒度分佈,其中該雙峰粒度分佈包含了限定第一中值
粒度(M1)的一第一模式和限定不同於該第一中值粒度(M2)的第二中值粒度的一第二模式。根據一具體實施方式,基於方程式((M1-M2)/M1)×100%,該第一中值粒度與第二中值粒度有至少5%的差異。在另其他實施方式中,該第一中值粒度與該第二中值粒度可以有至少約10%的差異,如至少約20%的差異、至少約30%的差異、至少約40%的差異、至少約50%的差異、至少約60%的差異、至少約70%的差異、至少約80%的差異、或甚至於至少約90%的差異。然而,在另一非限制性實施方式中,該第一中值粒度與該第二中值粒度可以有不大於約99%的差異,如不大於約90%的差異、不大於約80%的差異、不大於約70%的差異、不大於約60%的差異、不大於約50%的差異、不大於約40%的差異、不大於約30%的差異、不大於約20%的差異、或甚至不大於約10%的差異。應理解,該第一中值粒度與該第二中值粒度之間的差異可以在任何以上最小與最大百分比之間的範圍內。
對於一具體實施方式,第一類型的磨料顆粒可以包括一團聚顆粒。更具體地說,第一類型的磨料顆粒可以基本上由一團聚顆粒組成。此外,第二類型的磨料顆粒可以包括一未團聚的顆粒,並且更具體地說,可以基本上由一未團聚的顆粒組成。然而,應理解,該第一和第二類型的磨料顆粒可以包括一團聚顆粒或一未團聚的顆粒。第一類型的磨料顆粒可以是具有第一平均粒度的一團聚顆粒並且第二類型的磨料顆粒包括了具有不同於該第一平均粒度的第二平均粒度的一未團聚的顆粒。值得注意的是,對於一實施方式,該第
二平均粒度可以與該第一平均粒度實質上相同。
根據一實施方式,一團聚顆粒可以包括藉由一粘結劑材料彼此粘結的磨料顆粒。粘結劑材料的一些適合實例可以包括一無機材料、一有機材料、以及其組合。更具體地說,該粘結劑材料可以是一陶瓷、金屬、玻璃、聚合物、樹脂、以及其組合。在至少一個實施方式中,該粘結劑材料可以是一金屬或金屬合金,它可以包括一或多種過渡金屬元素。根據一實施方式,該粘結劑材料可以包括來自研磨物品的一構成層的至少一種金屬元素,該構成層包括例如阻擋層、粘合層、粘結層、塗覆層、以及其組合。對於在此的至少一種研磨物品,至少一部分粘結劑材料可以是與粘合層中所用相同的材料,並且更具體地說,基本上所有的粘結劑材料都可以是與粘合層相同的材料。在又另一方面,至少一部分粘結劑材料可以是與覆蓋磨料顆粒的一粘結層相同的材料,並且更具體地說,基本上所有的粘結劑材料都可以與粘結層相同。
在一更具體的實施方式中,粘結劑可以是包括至少一種活性粘結劑的一金屬材料。該活性粘結劑可以是一元素或組合物,包括氮化物、碳化物、以及其組合。一特定的示例性活性粘結劑可以包括一含鈦組合物、一含鉻組合物、一含鎳組合物、一含銅組合物以及其組合。
在另一實施方式中,粘結劑材料可以包括一化學試劑,該化學試劑被配置成以化學方式與接觸研磨物品的工件反應以促進在該工件表面上進行的一化學移除工藝,同時該研磨物品還在進行一機械移除工藝。一些適合的化學試劑
可以包括氧化物、碳化物、氮化物、氧化劑、pH值調節劑、表面活性劑、以及其組合。
在此的實施方式的團聚顆粒可以包括特定含量的磨料顆粒、特定含量的粘結劑材料、以及特定含量的孔隙。舉例來說,該團聚顆粒可以包括與粘結劑材料的含量相比更大含量的磨料顆粒。可替代地,該團聚顆粒可以包括與磨料顆粒的含量相比更大含量的粘結劑材料。舉例來說,在一實施方式中,對於該團聚顆粒的總體積來說,該團聚顆粒可以包括至少約5vol%的磨料顆粒。在其他情況下,對於該團聚顆粒的總體積來說,磨料顆粒的含量可以更大,如至少約10vol%,如至少約20vol%、至少約30vol%、至少約40vol%、至少約50vol%、至少約60vol%、至少約70vol%、至少約80vol%、或甚至於至少約90vol%。然而,在另一非限制性實施方式中,對於團聚顆粒的總體積來說,該團聚顆粒中磨料顆粒的含量可以不大於約95vol%,如不大於約90vol%、不大於約80vol%、不大於約70vol%、不大於約60vol%、不大於約50vol%、不大於約40vol%、不大於約30vol%、不大於約20vol%、或甚至不大於約10vol%。應理解,該團聚顆粒中磨料顆粒的含量可以在任何以上最小與最大百分比之間的範圍內。
根據另一方面,對於團聚顆粒的總體積來說,該團聚顆粒可以包括至少約5vol%的粘結劑材料。在其他情況下,對於團聚顆粒的總體積來說,粘結劑材料的含量可以更大,如至少約10vol%,如至少約20vol%、至少約30vol%、
至少約40vol%、至少約50vol%、至少約60vol%、至少約70vol%、至少約80vol%、或甚至於至少約90vol%。然而,在另一非限制性實施方式中,對於團聚顆粒的總體積來說,該團聚顆粒中粘結劑材料的含量可以不大於約95vol%,如不大於約90vol%、不大於約80vol%、不大於約70vol%、不大於約60vol%、不大於約50vol%、不大於約40vol%、不大於約30vol%、不大於約20vol%、或甚至不大於約10vol%。應理解,團聚顆粒中粘結劑材料的含量可以在任何以上最小與最大百分比之間的範圍內。
在又另一方面,團聚顆粒可以包括特定含量的孔隙。舉例來說,對於團聚顆粒的總體積來說,該團聚顆粒可以包括至少約1vol%的孔隙。在其他情況下,對於團聚顆粒的總體積來說,孔隙的含量可以更大,如至少約5vol%,如至少約10vol%、至少約20vol%、至少約30vol%、至少約40vol%、至少約50vol%、至少約60vol%、至少約70vol%、或甚至於至少約80vol%。然而,在另一非限制性實施方式中,對於團聚顆粒的總體積來說,該團聚顆粒中孔隙的含量可以不大於約90vol%、不大於約80vol%、不大於約70vol%、不大於約60vol%、不大於約50vol%、不大於約40vol%、不大於約30vol%、不大於約20vol%、或甚至不大於約10vol%。應理解,團聚顆粒中孔隙的含量可以在任何以上最小與最大百分比之間的範圍內。
團聚顆粒中的孔隙可以具有不同的類型。舉例來說,該孔隙可以是閉口式孔隙,總體上由團聚顆粒的體積中
彼此隔開的離散孔隙限定。在至少一個實施方式中,團聚顆粒中的大部分孔隙可以是閉口式孔隙。可替代地,該孔隙可以是開口式孔隙,限定了一延伸穿過團聚顆粒的體積的互連通道網路。在某些情況下,大部分孔隙可以是開口式孔隙。
團聚顆粒可以源自一供應商。可替代地,團聚顆粒可以在形成研磨物品之前形成。適合於形成團聚顆粒的工藝可以包括篩分、混合、乾燥、凝固、無電鍍敷、電解質鍍敷、燒結、硬釺焊、噴霧、印刷、以及其組合。
根據一具體實施方式,團聚顆粒可以與研磨物品的形成一起在現場形成。舉例來說,團聚顆粒可以在形成粘合層的同時或在粘合層之上形成一粘結層的同時形成。適合於在現場與研磨物品一起形成團聚顆粒的工藝可以包括一沈積工藝。特定的沈積工藝可以包括(但不限於)鍍敷、電鍍、浸漬、噴霧、印刷、塗覆、重力塗覆、以及其組合。在至少一個具體實施方式中,該形成團聚顆粒的工藝包括藉由一鍍敷工藝同時形成一粘結層和該團聚顆粒。
然而,根據另一實施方式,包括第一類型或第二類型在內的任何磨料顆粒都可以在形成粘結層的過程中放在研磨物品上。該等磨料顆粒可以藉由一沈積工藝與粘結層一起沈積在粘合層上。一些適合的示例性沈積工藝可以包括噴霧、重力塗覆、無電鍍敷、電解質鍍敷、浸漬、模塗、靜電塗覆、以及其組合。
根據至少一個實施方式,第一類型的磨料顆粒可以具有一第一顆粒塗層。值得注意的是,該第一顆粒塗覆層
可以覆蓋該第一類型的磨料顆粒的外表面,並且更具體地說,可以與該第一類型的磨料顆粒的外表面直接接觸。適合用作第一顆粒塗覆層的材料可以包含一金屬或金屬合金。根據一具體實施方式,第一顆粒塗覆層可以包括一過渡金屬元素,如鈦、釩、鉻、鉬、鐵、鈷、鎳、銅、銀、鋅、錳、鉭、鎢、以及其組合。某一第一顆粒塗覆層可以包括鎳,如一鎳合金,以及甚至具有大半含量的鎳的合金,如與第一顆粒塗覆層中存在的其他物質相比以重量百分比測量。在更具體的情況下,第一顆粒塗覆層可以包括一單一金屬種類。舉例來說,該第一顆粒塗覆層可以基本上由鎳組成。該第一顆粒膜層可以是一鍍敷的層,使得它可以是一電解質鍍敷的層和一無電鍍敷的層。
第一顆粒塗覆層可以被形成為覆蓋第一類型的磨料顆粒的至少一部分外表面。舉例來說,該第一顆粒塗覆層可以覆蓋磨料顆粒的至少約50%的外表面區域。在其他實施方式中,該第一顆粒塗覆層的覆蓋率可以更大,如至少約75%、至少約80%、至少約90%、至少約95%、或第一類型的磨料顆粒的基本上整個外表面。
形成的第一顆粒塗覆層可以相對於第一類型的磨料顆粒的量具有特定含量以促進加工。舉例來說,第一顆粒塗覆層可以是每種第一類型的磨料顆粒的總重量的至少約5%。在其他情況下,第一顆粒塗覆層相對於每種第一類型的磨料顆粒的總重量的相對含量可以更大,如至少約10%、至少約20%、至少約30%、至少約40%、至少約50%、至少約
60%、至少約70%、或甚至於至少約80%。然而,在另一非限制性實施方式中,第一顆粒塗覆層相對於每種第一類型的磨料顆粒的總重量的相對含量可以不大於約100%,如不大於約90%、不大於約80%、不大於約70%、不大於約60%、不大於約50%、不大於約40%、不大於約30%、不大於約20%、或甚至不大於約10%。應理解,第一顆粒塗覆層相對於每種第一類型的磨料顆粒的總重量的相對含量可以在以上指出的任何最小與最大百分比之間的範圍內。
根據一實施方式,形成的第一顆粒塗覆層可以具有適合於促進加工的特定厚度。舉例來說,該第一顆粒塗覆層具有的平均厚度可以不大於約5微米,如不大於約4微米、不大於約3微米、或甚至不大於約2微米。然而,根據一非限制性實施方式,該第一顆粒塗覆層具有的平均厚度可以是至少約0.01微米、0.05微米、至少約0.1微米、或甚至於至少約0.2微米。應理解,該第一顆粒塗覆層的平均厚度可以在以上指出的任何最小與最大值之間的範圍內。
根據在此的某些方面,第一顆粒塗覆層可以由多個離散的膜層形成。舉例來說,該第一顆粒塗覆層可以包括一覆蓋第一類型的磨料顆粒的第一顆粒膜層,和覆蓋該第一顆粒膜層的一不同於該第一顆粒膜層的第二顆粒膜層。該第一顆粒膜層可以與第一類型的磨料顆粒的一外表面直接接觸並且該第二顆粒膜層可以與該第一顆粒膜層直接接觸。
在至少一個方面,第二顆粒膜層覆蓋在第一類型的磨料顆粒上的第一顆粒膜層的至少約50%的外表面區域。
在其他情況下,第二顆粒膜覆蓋更大的表面區域,如至少約75%、至少約90%、或甚至是第一類型的磨料顆粒的第一顆粒膜層的基本上整個外表面區域。
第一顆粒膜層可以包括在此指出的用於第一顆粒塗覆層的任何材料,包括例如一金屬、一金屬合金、以及其組合。在一些情況下,該第一顆粒膜層可以包括一過渡金屬元素,並且更具體地說是一金屬,如鈦、釩、鉻、鉬、鐵、鈷、鎳、銅、銀、鋅、錳、鉭、鎢、以及其組合。該第一顆粒膜層可以包括大半含量的鎳,使得在一些情況下,該第一顆粒膜層基本上由鎳組成。在又另一實施方式中,該第一顆粒膜層可以基本上由銅組成。
第二顆粒膜層可以包括在此指出的用於第一顆粒塗覆層的任何材料,包括例如一金屬、一金屬合金、金屬基質複合材料、以及其組合。該第二顆粒膜層可以包括與該第一顆粒膜層相同的材料。然而,在至少一個實施方式中,該第二顆粒膜層包括一不同的材料,並且值得注意的是,組成上可以與該第一顆粒膜層完全不同。在一些情況下,該第二顆粒膜層可以包括一過渡金屬元素,並且更具體地說是一金屬,如鉛、銀、銅、鋅、錫、鈦、鉬、鉻、鐵、錳、鈷、鈮、鉭、鎢、鈀、鉑、金、釕、以及其組合。該第二顆粒膜層可以包括大半含量的錫,使得在一些情況下,該第二顆粒膜層基本上由錫組成。在又另一實施方式中,該第二顆粒膜層可以包括錫的一金屬合金。
第二顆粒膜層可以包括一低溫金屬合金(LTMA)
材料。該LTMA材料具有的熔點可以不大於約450℃,如不大於約400℃、不大於約375℃、不大於約350℃、不大於約300℃、或甚至不大於約250℃。然而,根據至少一個非限制性實施方式,該LTMA材料具有的熔點可以是至少約100℃,如至少約125℃、或甚至於至少約150℃。應理解,該LTMA材料的熔點可以在以上指出的任何最小與最大值之間的範圍內。
第一顆粒膜層可以具有不同於第二顆粒膜層的平均厚度的平均厚度。舉例來說,在一些情況下,該第一顆粒膜層具有的平均厚度可以大於第二顆粒膜層的平均厚度。在又另一實施方式中,該第一顆粒膜層具有的平均厚度可以小於第二顆粒膜層的平均厚度。然而,在至少一個非限制性實施方式中,該第一顆粒膜層具有的平均厚度可以實質上等於第二顆粒膜層的平均厚度。
第一顆粒膜層能相比每種第一類型的磨料顆粒的總重量以特定相對量存在。舉例來說,第一顆粒膜層相對於每種第一類型的磨料顆粒的總重量的相對含量可以是至少約5%,如至少約10%、至少約20%、至少約30%、至少約40%、至少約50%、至少約60%、至少約70%、或甚至於至少約80%。然而,在另一非限制性實施方式中,第一顆粒膜層相對於每種第一類型的磨料顆粒的總重量的相對含量可以不大於約100%,如不大於約90%、不大於約80%、不大於約70%、不大於約60%、不大於約50%、不大於約40%、不大於約30%、不大於約20%、或甚至不大於約10%。應理解,第一顆粒膜
層相對於每種第一類型的磨料顆粒的總重量的相對含量可以在以上指出的任何最小與最大百分比之間的範圍內。
第二顆粒膜層能相比每種第一類型的磨料顆粒和第一顆粒膜層的總重量以特定相對量存在。舉例來說,第二顆粒膜層相對於每種第一類型的磨料顆粒和第一顆粒膜層的總重量的相對含量可以是至少約5%,如至少約10%、至少約20%、至少約30%、至少約40%、至少約50%、至少約60%、至少約70%、或甚至於至少約80%。然而,在另一非限制性實施方式中,第二顆粒膜層相對於每種第一類型的磨料顆粒和第一顆粒膜層的總重量的相對含量可以不大於約200%,如不大於約150%、不大於約120%、不大於約100%、不大於約80%、不大於約60%、不大於約50%、不大於約40%、不大於約30%、或甚至不大於約20%。應理解,第二顆粒膜層相對於每種第一類型的磨料顆粒和第一顆粒膜層的總重量的相對含量可以在以上指出的任何最小與最大百分比之間的範圍內。
根據一實施方式,形成的第一顆粒膜層可以具有適合於促進加工的特定厚度。舉例來說,該第一顆粒膜層具有的平均厚度可以不大於約5微米,如不大於約4微米、不大於約3微米、或甚至不大於約2微米。然而,根據一非限制性實施方式,該第一顆粒膜層具有的平均厚度可以是至少約0.01微米、0.05微米、至少約0.1微米、或甚至於至少約0.2微米。應理解,該第一顆粒膜層的平均厚度可以在以上指出的任何最小與最大值之間的範圍內。
根據一實施方式,形成的第二顆粒膜層可以具有適合於促進加工的特定厚度。舉例來說,該第二顆粒膜層具有的平均厚度可以不大於約5微米,如不大於約4微米、不大於約3微米、或甚至不大於約2微米。然而,根據一非限制性實施方式,該第二顆粒膜層具有的平均厚度可以是至少約0.05微米、0.1微米、至少約0.3微米、或甚至於至少約0.5微米。應理解,該第二顆粒膜層的平均厚度可以在以上指出的任何最小與最大值之間的範圍內。
在又另一方面,形成的第一顆粒膜層可以相對於第一類型的磨料顆粒的第一平均粒度具有特定厚度,該厚度適合於促進加工。舉例來說,該第一顆粒膜層具有的平均厚度可以不大於第一平均粒度的約50%。在其他實施方式中,該第一顆粒膜層相對於第一平均粒度的平均厚度可以更小,如不大於約45%、不大於約40%、不大於約35%、不大於約30%、不大於約25%、不大於約20%、不大於約15%、不大於約10%、或甚至不大於約5%。然而,在至少一個非限制性實施方式中,該第一顆粒膜層相對於第一平均粒度的平均厚度可以是至少約1%、至少約5%、至少約10%、至少約15%、至少約20%、至少約25%、至少約30%、至少約40%、或甚至於至少約45%。應理解,該第一顆粒膜層相對於第一平均粒度的平均厚度可以在以上指出的任何最小與最大百分比之間的範圍內。
根據另一實施方式,形成的第二顆粒膜層可以相對於第一類型的磨料顆粒的第一平均粒度具有特定厚度,該
厚度適合於促進加工。舉例來說,該第二顆粒膜層具有的平均厚度可以不大於第一平均粒度的約50%。在其他實施方式中,該第二顆粒膜層相對於第一平均粒度的平均厚度可以更小,如不大於約45%、不大於約40%、不大於約35%、不大於約30%、不大於約25%、不大於約20%、不大於約15%、不大於約10%、或甚至不大於約5%。然而,在至少一個非限制性實施方式中,該第二顆粒膜層相對於第一平均粒度的平均厚度可以是至少約1%、至少約5%、至少約10%、至少約15%、至少約20%、至少約25%、至少約30%、至少約40%、或甚至於至少約45%。應理解,第二顆粒膜層相對於第一平均粒度的平均厚度可以在以上指出的任何最小與最大百分比之間的範圍內。
應進一步理解,第二類型的磨料顆粒可以包括一第二顆粒塗覆層。該第二顆粒塗覆層可以包括第一顆粒塗覆層的任何特徵,包括與第二類型的磨料顆粒有關的性質、特徵及特性。
在步驟104將該等磨料顆粒(例如第一類型的磨料顆粒、第二類型的磨料顆粒以及任何其他類型)放在粘合層上後,該工藝可以在步驟105藉由處理粘合層以使該等磨料顆粒粘結到粘合層中而繼續進行。處理可以包括多種工藝,如加熱、固化、乾燥、熔化、燒結、凝固以及其組合。在一具體實施方式中,處理包括一熱工藝,如將粘合層加熱到足以引發粘合層熔化的溫度,同時避免過度的溫度以便限制對磨料顆粒和襯底的損傷。舉例來說,處理可以包括將襯底、
粘合層以及磨料顆粒加熱到不大於約450℃的溫度。值得注意的是,處理工藝可以在更低的處理溫度下進行,如不大於約375℃、不大於約350℃、不大於約300℃、或甚至不大於約250℃。在其他實施方式中,處理工藝可以包括將粘合層加熱到至少約100℃、至少約150℃、或甚至於至少約175℃的熔點。
應理解,加熱工藝可以有助於使粘合層和包含助熔劑材料的附加層內的材料熔化以便將磨料顆粒粘結到粘合層和襯底上。該加熱工藝可以有助於在磨料顆粒與粘合層之間形成一特定的粘結。值得注意的是,在塗覆過的磨料顆粒的情形下,可以在磨料顆粒的顆粒塗覆材料(例如第一顆粒塗覆層和第二顆粒塗覆層)與粘合層材料之間形成一金屬粘結區域。該金屬粘結區域可以具有以下特性:在粘合層的至少一種化學物質與覆蓋該等磨料顆粒的顆粒塗覆層的至少一種化學物質之間具有相互擴散的擴散粘結區域,這樣使得該金屬粘結區域包含來自這兩個構成層的化學物質的一混合物。
形成粘合層並且施加附加層以促進磨料顆粒的粘結後,可以移除附加層的過量材料。舉例來說,根據一實施方式,可以利用一清潔工藝來移除過量的附加層,如殘餘助熔劑材料。根據一實施方式,該清潔工藝可以利用水、酸、鹼、表面活性劑、催化劑、溶劑、以及其組合中的一種或組合。在一具體實施方式中,該清潔工藝可以是一分段的工藝,以使用一總體上呈中性的材料(如水或去離子水)沖洗研磨
物品開始。水可以是室溫或熱的,具有至少約40℃的溫度。在該沖洗操作後,該清潔工藝可以包括一鹼處理,其中使研磨物品橫穿一具有特定鹼度的浸浴,該浸浴可以包括一鹼性材料。該鹼處理可以在室溫下,或可替代地在高溫下進行。舉例來說,該鹼處理的浸浴具有的溫度可以是至少約40℃,如至少約50℃、或甚至於至少約70℃,並且不大於約200℃。可以在該鹼處理後沖洗研磨物品。
在鹼處理後,研磨物品可以經歷一活化處理。該活化處理可以包括使該研磨物品橫穿具有一特定元素或化合物的一浸浴,包括酸、催化劑、溶劑、表面活性劑、以及其組合。在一具體實施方式中,該活化處理可以包括酸,如強酸,並且更具體地說是鹽酸、硫酸、以及其組合。在一些情況下,該活化處理可以包括一催化劑,該催化劑可以包括鹵化物或含鹵化物的材料。催化劑的一些適合實例可以包括氟化氫鉀、氟化氫銨、氟化氫鈉等。
活化處理可以在室溫下,或可替代地在高溫下進行。舉例來說,該活化處理的浸浴可以具有至少約40℃但不大於約200℃的溫度。可以在該活化處理後沖洗研磨物品。
根據一實施方式,在適當地清潔研磨物品後,可以利用一任選的工藝來促進在該研磨物品完全形成後具有暴露表面的磨料顆粒的形成。舉例來說,在一實施方式中,可以利用一選擇性移除該等磨料顆粒上的至少一部分顆粒塗覆層的任選的工藝。該選擇性移除工藝的進行可以使得該顆粒塗覆層的材料被移除,而研磨物品的其他材料(包括例如粘
合層)不太受影響,或甚至基本上不受影響。根據一具體實施方式,該選擇性移除工藝包括蝕刻。一些適合的蝕刻工藝可以包括濕式蝕刻、乾式蝕刻、以及其組合。在某些情況下,可以使用一特定的蝕刻劑,該蝕刻劑被配置成選擇性移除磨料顆粒的顆粒塗覆層的材料並且留下完整的粘合層。一些適合的蝕刻劑可以包括硝酸、硫酸、鹽酸、有機酸、硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物鹽、基於鹼性氰化物的溶液、以及其組合。
如在此所描述,研磨物品可以包括一第一類型的磨料顆粒和不同於該第一類型的磨料顆粒的一第二類型的磨料顆粒。在某些情況下,該選擇性移除工藝可以僅對該第一類型的磨料顆粒、僅對該第二類型的磨料顆粒、或對該第一類型的磨料顆粒與該第二類型的磨料顆粒兩者進行。該第一類型或第二類型的顆粒塗覆層的選擇性移除可以藉由使用一第一類型的磨料顆粒來促進,該第一類型的磨料顆粒具有不同於第二類型的磨料顆粒的第二顆粒塗覆層的一第一顆粒塗覆層。
在又另一實施方式中,具有暴露表面的磨料顆粒(參見例如圖12A和12B)的形成可以藉由使用具有一不連續的顆粒塗覆層的磨料顆粒來促進。也就是說,該顆粒塗覆層可以覆蓋總外表面區域的一部分,使得該顆粒塗覆層在塗覆層中具有間隙或開口。此類顆粒也可以有助於具有暴露表面的磨料顆粒的形成,而不必利用一選擇性移除工藝。
在步驟105處理粘合層後,該工藝可以在步驟106,藉由在粘合層和磨料顆粒之上形成一粘結層而繼續進
行。該粘結層的形成可以促進一具有改進的性能的研磨物品的形成,該性能包括(但不限於)耐磨性和顆粒保持性。此外,該粘結層可以增強研磨物品對磨料顆粒的保持。根據一實施方式,形成粘結層的工藝可以包括在由該等磨料顆粒以及粘合層所限定的物品的外表面上沈積粘結層。事實上,該粘結層可以直接地粘結到該等磨料顆粒以及粘合層上。
形成粘結層可以包括一沈積工藝。一些適合的沈積工藝可以包括鍍敷(電解質或無電)、噴霧、浸漬、印刷、塗覆、以及其組合。根據一具體實施方式,粘結層可以藉由一鍍敷工藝來形成。對於至少一個具體實施方式,該鍍敷工藝可以是一電解質鍍敷工藝。在另一實施方式中,該鍍敷工藝可以包括一無電鍍敷工藝。
粘結層可以被形成為使得它可以直接地接觸至少一部分粘合層、一部分第一類型的磨料顆粒、一部分第二類型的磨料顆粒、在第一類型的磨料顆粒上的顆粒塗覆層、在第二類型的磨料顆粒上的顆粒塗覆層、以及其組合。
粘結層可以覆蓋襯底的外表面和第一類型的磨料顆粒的外表面的大部分。此外,在某些情況下,粘結層可以覆蓋襯底的外表面和第二類型的磨料顆粒的外表面的大部分。在某些實施方式中,粘結層可以被形成為使得它覆蓋該等磨料顆粒和粘合層的暴露表面的至少90%。在其他實施方式中,該粘結層的覆蓋率可以更大,使得它覆蓋該等磨料顆粒和粘合層的暴露表面的至少約92%、至少約95%、或甚至於至少約97%。在一具體實施方式中,該粘結層可以被形成
為使得它覆蓋第一類型的磨料顆粒、第二類型的磨料顆粒、以及襯底的基本上所有外表面,由此限定研磨物品的外表面。
然而,在一替代性實施方式中,可以選擇性放置粘結層,使得可以在研磨物品上形成暴露區域。在此提供了具有金剛石暴露表面的一選擇性形成的粘結層的進一步描述。
該粘結層可以由一特定材料,如一有機材料、無機材料、以及其組合製成。一些適合的有機材料可以包括多種聚合物,如一UV可固化的聚合物、熱固性材料、熱塑性材料、以及其組合。一些其他適合的聚合物材料可以包括胺基甲酸酯類、環氧化物類、聚醯亞胺類、聚醯胺類、丙烯酸酯類、聚乙烯基類、以及其組合。
適合用於粘結層中的無機材料可以包括金屬、金屬合金、金屬陶瓷、陶瓷、複合材料、以及其組合。在一具體情況下,該粘結層可以由具有至少一種過渡金屬元素的材料、並且更具體地說是由包含一過渡金屬元素的一金屬合金形成。一些適合用於粘結層中的過渡金屬元素可以包括鉛、銀、銅、鋅、錫、鈦、鉬、鉻、鐵、錳、鈷、鈮、鉭、鎢、鈀、鉑、金、釕、以及其組合。在某些情況下,該粘結層可以包括鎳,並且可以是包含鎳的一金屬合金、或甚至是一鎳基合金。在另其他實施方式中,該粘結層可以基本上由鎳組成。
根據一實施方式,粘結層可以由具有的硬度大於粘合層的硬度的一材料(包括例如複合材料)製成。舉例來
說,基於方程式((Hb-Ht)/Hb)×100%的絕對值,粘結層具有的維氏硬度可以比粘合層的維氏硬度硬至少約5%,其中Hb表示粘結層的硬度並且Ht表示粘合層的硬度。在一實施方式中,粘結層可以比粘合層的硬度硬至少約10%,如硬至少約20%、硬至少約30%、硬至少約40%、硬至少約50%、硬至少約75%、硬至少約90%、或甚至硬至少約99%。然而,在另一非限制性實施方式中,粘結層可以比粘合層的硬度硬不大於約99%,如硬不大於約90%、硬不大於約80%、硬不大於約70%、硬不大於約60%、硬不大於約50%、硬不大於約40%、硬不大於約30%、硬不大於約20%、硬不大於約10%。應理解,粘結層與粘合層的硬度之間的差異可以在任何以上最小與最大百分比之間的範圍內。
另外,粘結層可以具有如藉由壓痕法測量的斷裂韌度(K1c),基於方程式((Tb-Tt)/Tb)×100%的絕對值,該斷裂韌度比粘合層的平均斷裂韌度大至少約5%,其中Tb表示粘結層的斷裂韌度並且Tt表示粘合層的斷裂韌度。在一實施方式中,粘結層具有的斷裂韌度可以比粘合層的斷裂韌度大至少約8%,如大至少約10%、大至少約15%、大至少約20%、大至少約25%、大至少約30%、或甚至大至少約40%。然而,在另一非限制性實施方式中,粘結層的斷裂韌度可以比粘合層的斷裂韌度大出不大於約90%,如大出不大於約80%、大出不大於約70%、大出不大於約60%、大出不大於約50%、大出不大於約40%、大出不大於約30%、大出不大於約20%、或甚至大出不大於約10%。應理解,粘結層的斷裂韌度
與粘合層的斷裂韌度之間的差異可以在任何以上最小與最大百分比之間的範圍內。
任選地,粘結層可以包括一填充劑材料。該填充劑可以是適合於增強最終形成的研磨物品的性能性質的不同材料。一些適合的填充劑材料可以包括磨料顆粒、成孔劑(如空心球、玻璃球、泡沫氧化鋁)、天然材料(如貝殼和/或纖維)、金屬顆粒、以及其組合。
在一具體實施方式中,粘結層可以包括一呈磨料顆粒形式的填充劑,該填充劑可以表示一第三類型的磨料顆粒,它可以與第一類型的磨料顆粒和第二類型的磨料顆粒相同或不同。磨料顆粒填充劑可以顯著不同於第一類型和第二類型的磨料顆粒,特別是在大小方面,這樣使得在某些情況下,該磨料顆粒填充劑具有的平均粒度可以實質上小於粘結到粘合層上的第一類型和第二類型的磨料顆粒的平均粒度。舉例來說,該磨料顆粒填充劑具有的平均粒度可以比該等磨料顆粒的平均粒度小至少約2倍。事實上,該磨料填充劑具有的平均粒度可以甚至更小,如比第一類型的磨料顆粒、第二類型的磨料顆粒或兩者的平均粒度小出大約至少3倍,如小至少約5倍、小至少約10倍、並且特別是小出在約2倍與約10倍之間的範圍內。
粘結層內的磨料細粒填充劑可以由一材料製成,如碳化物、碳基材料(如富勒烯)、金剛石、硼化物、氮化物、氧化物、氧氮化物、氧硼化物、以及其組合。在具體情況下,磨料細粒填充劑可以包括一超硬研磨材料,如金剛石、
立方氮化硼、或其組合。
在步驟106形成粘結層後,該工藝可以任選地在步驟107繼續進行,其中形成了一覆蓋粘結層的塗覆層。具體地說,該塗覆層可以覆蓋襯底,覆蓋任選的阻擋層,覆蓋粘合膜,覆蓋至少一部分磨料顆粒(例如第一類型和/或第二類型的磨料顆粒),及覆蓋至少一部分粘結層,以及其組合。在至少一種情況下,形成的該塗覆層可以使得它與至少一部分粘結層、至少一部分磨料顆粒(例如第一類型和/或第二類型的磨料顆粒)、以及其組合直接接觸。
塗覆層的形成可以包括一沈積工藝。一些適合的沈積工藝可以包括鍍敷(電解質或無電)、噴霧、浸漬、印刷、塗覆、以及其組合。根據一具體實施方式,塗覆層可以藉由一鍍敷工藝形成,並且更具體地說,可以直接地電鍍到第一類型的磨料顆粒和第二類型的磨料顆粒的一外表面上。在另一實施方式中,塗覆層可以藉由一浸塗工藝形成。根據又另一實施方式,塗覆層可以藉由噴霧工藝形成。
塗覆層可以覆蓋粘結層、磨料顆粒、以及其組合的一外表面區域的一部分。舉例來說,塗覆層可以覆蓋磨料顆粒和粘結層的一外表面區域的至少約25%。在此的又另一設計中,塗覆層可以覆蓋粘結層的一外表面的大部分。此外,在某些情況下,塗覆層可以覆蓋粘結層和磨料顆粒的一外表面的大部分。在某些實施方式中,塗覆層可以被形成為使得它覆蓋磨料顆粒和粘結層的暴露表面的至少90%。在其他實施方式中,塗覆層的覆蓋率可以更大,使得它覆蓋該等磨料
顆粒和粘結層的暴露表面的至少約92%、至少約95%、或甚至於至少約97%。在一具體實施方式中,塗覆層可以被形成為使得它覆蓋第一類型的磨料顆粒、第二類型的磨料顆粒以及粘結層的基本上所有外表面,由此限定了研磨物品的外表面。
塗覆層可以包括一有機材料、一無機材料、以及其組合。根據一方面,塗覆層可以包括一材料,如一金屬、金屬合金、金屬陶瓷、陶瓷、有機物、玻璃、以及其組合。更具體地說,塗覆層可以包括一過渡金屬元素,包括例如一來自下組的金屬,該組係鈦、釩、鉻、鉬、鐵、鈷、鎳、銅、銀、鋅、錳、鉭、鎢、以及其組合。對於某些實施方式,塗覆層可以包括大半含量的鎳,並且事實上,可以基本上由鎳組成。可替代地,塗覆層可以包括一熱固性材料、一熱塑性材料、以及其組合。在一情況下,塗覆層包括一樹脂材料並且可以基本上不含一溶劑。
在一具體實施方式中,塗覆層可以包括一填充劑材料,它可以是一微粒材料。對於某些實施方式,塗覆層填充劑材料可以呈磨料顆粒的形式,該等磨料顆粒可以表示一第三類型的磨料顆粒,它可以與第一類型的磨料顆粒和第二類型的磨料顆粒相同或不同。適合用作塗覆層填充劑材料的某些類型的磨料顆粒可以包括碳化物、碳基材料(例如金剛石)、硼化物、氮化物、氧化物、以及其組合。一些替代性的填充劑材料可以包括成孔劑(如空心球、玻璃球、泡沫氧化鋁)、天然材料(如貝殼和/或纖維)、金屬顆粒、以及其
組合。
塗覆填充劑材料顯著不同於第一類型和第二類型的磨料顆粒,特別是在大小方面,這樣使得在某些情況下,磨料顆粒填充劑材料具有的平均粒度可以實質上小於粘結到粘合層上的第一類型和第二類型的磨料顆粒的平均粒度。舉例來說,塗覆層填充劑材料具有的平均粒度可以比該等磨料顆粒的平均粒度小至少約2倍。事實上,塗覆層填充劑材料具有的平均粒度可以甚至更小,如比第一類型的磨料顆粒、第二類型的磨料顆粒或兩者的平均粒度小出大約至少3倍,如小至少約5倍、小至少約10倍、並且特別是小出在約2倍與約10倍之間的範圍內。
圖2A包括了根據一實施方式的一研磨物品的一部分的截面圖示。圖2B包括了根據一實施方式的包括一任選的阻擋層的一研磨物品的一部分的截面圖示。如所展示的,研磨物品200可以包括一襯底201,該襯底呈一長形本體(如線材)的形式。如進一步展示的,該研磨物品可以包括一被安置在襯底201的整個外表面上的粘合層202。此外,研磨物品200可以包括磨料顆粒203,該等磨料顆粒包括一覆蓋磨料顆粒203的塗覆層204。該等磨料顆粒203可以粘結到粘合層202上。具體地說,該等磨料顆粒203可以在介面206處粘結到粘合層202上,其中可以如在此所描述而形成一金屬粘結區域。
研磨物品200可以包括一顆粒塗覆層204,該塗覆層覆蓋磨料顆粒203的外表面。值得注意的是,該塗覆層
204可以與粘合層202直接接觸。如在此所描述的,磨料顆粒203、並且更具體地說磨料顆粒203的顆粒塗覆層204,可以在塗覆層204與粘合層202之間的介面處形成一金屬粘結區域。
根據一實施方式,粘合層202如與磨料顆粒203的平均粒度相比,可以具有特定的平均厚度。應理解,在此提及平均粒度可以包括提及第一類型的磨料顆粒的第一平均粒度、第二類型的磨料顆粒的第二平均粒度、或總平均粒度,該總平均粒度係該第一平均粒度和該第二平均粒度的平均值。此外,就研磨物品包括一第三類型的磨料顆粒來說,上述情況也適用。
粘合層202具有的平均厚度可以不大於磨料顆粒203的平均粒度(即,第一類型的磨料顆粒的第一平均粒度、第二類型的磨料顆粒的第二平均粒度、或總平均粒度)的約80%。粘合層相對於平均粒度的相對平均厚度可以藉由方程式((Tp-Tt)/Tp)×100%的絕對值來計算,其中Tp表示平均粒度並且Tt表示粘合層的平均厚度。在其他研磨物品中,粘合層202具有的平均厚度可以不大於磨料顆粒203的平均粒度的約70%,如不大於約60%、不大於約50%、不大於約40%、不大於約30%、不大於約25%、或甚至不大於約20%。然而,在某些情況下,粘合層202的平均厚度可以是磨料顆粒203的平均粒度的至少約2%,如至少約3%,如至少約5%、至少約8%、至少約10%、至少約11%、至少約12%、或甚至於至少約13%。應理解,粘合層202具有的平均厚度可以在以上指
出的任何最小與最大百分比之間的範圍內。
在替代的方面,根據某些研磨物品,粘合層202可以具有不大於約25微米的平均厚度。在另其他實施方式中,粘合層202具有的平均厚度可以不大於約20微米,如不大於約10微米、不大於約8微米、或甚至不大於約5微米。根據一實施方式,粘合層202具有的平均厚度可以是至少約0.1微米,如至少約0.2微米、至少約0.5微米、或甚至於至少約1微米。應理解,粘合層202具有的平均厚度可以在以上指出的任何最小與最大值之間的範圍內。
在具體情況下,對於具有小於約20微米的平均粒度的被鎳塗覆的磨料顆粒來說,粘合層的平均厚度可以是至少約0.5微米。另外,該平均厚度可以是至少約1.0微米、或甚至於至少約1.5微米。然而,平均厚度可以是受限制的,如不大於約5.0微米、不大於約4.5微米、不大於4.0微米、不大於3.5微米、或甚至不大於3.0微米。對於具有在10與20微米範圍內的平均粒度的磨料顆粒來說,粘合層202具有的平均厚度可以在以上指出的任何最小與最大厚度值之間並且包括該等值的範圍內。
可替代地,對於具有至少約20微米、並且更具體地說在約40-60微米範圍內的平均粒度的被鎳塗覆的磨料顆粒來說,粘合層的平均厚度可以是至少約1微米。另外,該平均厚度可以是至少約1.25微米、至少約1.5微米、至少約1.75微米、至少約2.0微米、至少約2.25微米、至少約2.5微米、或甚至於至少約3.0微米。然而,該平均厚度可以是受
限制的,如不大於約8.0微米、不大於約7.5微米、不大於7.0微米、不大於6.5微米、不大於6.0微米、不大於5.5微米、不大於5.0微米、不大於4.5微米、或甚至不大於4.0微米。對於具有在40與60微米範圍內的平均粒度的磨料顆粒來說,粘合層202具有的平均厚度可以在以上指出的任何最小與最大值之間並且包括該等值的範圍內。
如進一步展示的,粘結層205可以直接地覆蓋並且直接地粘結到該等磨料顆粒203以及粘合層202上。根據一實施方式,形成的粘結層205可以具有特定厚度。舉例來說,粘結層205具有的平均厚度可以是磨料顆粒203的平均粒度(即,第一類型的磨料顆粒的第一平均粒度、第二類型的磨料顆粒的第二平均粒度、或總平均粒度)的至少約5%。粘結層相對於平均粒度的相對平均厚度可以藉由方程式((Tp-Tb)/Tp)×100%的絕對值來計算,其中Tp表示平均粒度並且Tb表示粘結層的平均厚度。在其他實施方式中,粘結層205的平均厚度可以更大,如至少約10%、至少約15%、至少約20%、至少約30%、或甚至於至少約40%。然而,粘結層205的平均厚度可以是受限制的,使得它不大於磨料顆粒203的平均粒度的約100%、不大於約90%、不大於約85%、或甚至不大於約80%。應理解,粘結層205具有的平均厚度可以在以上指出的任何最小與最大百分比之間的範圍內。
在更具體的情況下,形成的粘結層205可以具有至少1微米的平均厚度。對於其他研磨物品來說,粘結層205可以具有更大的平均厚度,如至少約2微米、至少約3微米、
至少約4微米、至少約5微米、至少約7微米、或甚至於至少約10微米。特定研磨物品可以具有一粘結層205,該粘結層具有的平均厚度不大於約60微米,如不大於約50微米,如不大於約40微米、不大於約30微米、或甚至不大於約20微米。應理解,粘結層205具有的平均厚度可以在以上指出的任何最小與最大值之間的範圍內。
磨料顆粒203可以相對於研磨物品的其他構成層以一特定的方式定位。舉例來說,在至少一個實施方式中,大部分的第一類型的磨料顆粒可以與襯底隔開。此外,在某些情況下,大部分的第一類型的磨料顆粒可以與襯底201的阻擋層230隔開(參見圖2B,它包括了根據一實施方式的包括一阻擋層的一研磨物品的一部分的替代性圖示)。更具體地說,該研磨物品可以被形成為使得基本上所有的第一類型的磨料顆粒都與該阻擋層隔開。另外,應理解,大部分的第二類型的磨料顆粒可以與襯底201和阻擋層203隔開。事實上,在某些情況下,基本上所有的第二類型的磨料顆粒都與阻擋層203隔開。
根據一實施方式,圖2B中展示的研磨物品250包括一任選的阻擋層。如所展示的,該阻擋層230可以包括一與襯底201直接接觸的內層231,以及一覆蓋該內層231,並且具體地說,與該內層231直接接觸的外層232。
圖2C包括了根據一實施方式的包括一任選的塗覆層的一研磨物品的一部分的截面圖示。如所展示的,研磨物品260可以包括一覆蓋粘結層205的塗覆層235。根據一具
體實施方式,該塗覆層235具有的平均厚度可以是磨料顆粒203的平均粒度(即,第一類型的磨料顆粒的第一平均粒度、第二類型的磨料顆粒的第二平均粒度、或總平均粒度)的至少約5%。該塗覆層相對於平均粒度的相對平均厚度可以藉由方程式((Tp-Tc)/Tp)×100%的絕對值來計算,其中Tp表示平均粒度並且Tc表示塗覆層的平均厚度在其他實施方式中,塗覆層235的平均厚度可以更大,如至少約8%、至少約10%、至少約15%、或甚至於至少約20%。然而,在另一非限制性實施方式中,塗覆層235的平均厚度可以是受限制的,使得它不大於磨料顆粒203的平均粒度的約50%、不大於約40%、不大於約30%、或甚至不大於約20%。應理解,塗覆層235具有的平均厚度可以在以上指出的任何最小與最大百分比之間的範圍內。
塗覆層235可以相對於粘結層205的平均厚度具有特定的平均厚度。舉例來說,塗覆層235的平均厚度可以小於粘結層205的平均厚度。在一具體實施方式中,塗覆層235的平均厚度和粘結層的平均厚度可以限定至少約1:2、至少約1:3、或甚至於至少約1:4的比率(Tc:Tb)。然而,在至少一個實施方式中,該比率可以不大於約1:20,如不大於約1:15、或甚至不大於約1:10。應理解,該比率可以在以上指出的任何上限與下限之間的範圍內。
根據一具體方面,形成的塗覆層235可以具有不大於約15微米,如不大於約10微米、不大於約8微米、或甚至不大於約5微米的平均厚度。然而,塗覆層235的平均
厚度可以是至少約0.1微米,如至少約0.2微米、或甚至於至少約0.5微米。該塗覆層具有的平均厚度可以在以上指出的任何最小與最大值之間的範圍內。
圖2D包括了根據一實施方式的包括一第一類型的磨料顆粒和一第二類型的磨料顆粒的一研磨物品的一部分的截面圖示。如所展示的,研磨物品280可以包括一連接到襯底201上的第一類型的磨料顆粒283和一連接到襯底201上的不同於該第一類型的磨料顆粒283的第二類型的磨料顆粒284。該第一類型的磨料顆粒283可以包括在此的實施方式中所描述的任何特徵,值得注意的是包括一團聚顆粒。該第二類型的磨料顆粒284可以包括在此的實施方式中所描述的任何特徵,包括例如一未團聚的顆粒。根據至少一個實施方式,該第一類型的磨料顆粒283可以基於下組的至少一個顆粒特性而不同於該第二類型的磨料顆粒284,該組由以下各項組成:硬度、脆碎度、韌度、顆粒形狀、結晶結構、平均粒度、組成、顆粒塗層、磨粒大小分佈、以及其組合。
值得注意的是,第一類型的磨料顆粒283可以是一團聚顆粒。圖9包括了根據一實施方式的一示例性團聚顆粒之圖示。團聚顆粒900可以包括在一粘結劑材料903中所包含的磨料顆粒901。此外,如所展示的,該團聚顆粒可以包括一定含量的由小孔905限定的孔隙。該等小孔可以存在於磨料顆粒901之間的粘結劑材料903中,並且在具體情況下,團聚顆粒的基本上所有的孔隙都可以存在於粘結劑材料903中。
根據一具體方面,形成的研磨物品可以具有特定的磨料顆粒濃度。舉例來說,在一實施方式中,平均粒度(即,第一平均粒度或第二平均粒度或總平均粒度)可以小於約20微米,並且研磨物品可以具有每毫米襯底至少約10個顆粒的磨料顆粒濃度。應理解,提及每一長度的顆粒係提及第一類型的磨料顆粒、第二類型的磨料顆粒、或該物品的總含量的所有類型的磨料顆粒。在又另一實施方式中,磨料顆粒濃度可以是每毫米襯底至少約20個顆粒、每毫米襯底至少約30個顆粒、每毫米襯底至少約60個顆粒、每毫米襯底至少約100個顆粒、每毫米襯底至少約200個顆粒、每毫米襯底至少約250個顆粒、或甚至每毫米襯底至少約300個顆粒。在另一方面,該磨料顆粒濃度可以是每毫米襯底不大於約800個顆粒,如每毫米襯底不大於約700個顆粒、每毫米襯底不大於約650個顆粒、或每毫米襯底不大於約600個顆粒。應理解,該磨料顆粒濃度可以在任何以上該等最小與最大值之間的範圍內。
根據一具體方面,形成的研磨物品可以具有特定的磨料顆粒濃度。舉例來說,在一實施方式中,平均粒度(即,第一平均粒度或第二平均粒度或總平均粒度)可以是至少約20微米,並且研磨物品可以具有每毫米襯底至少約10個顆粒的磨料顆粒濃度。應理解,提及每一長度的顆粒係提及第一類型的磨料顆粒、第二類型的磨料顆粒、或該物品的總含量的所有類型的磨料顆粒。在又另一實施方式中,磨料顆粒濃度可以是每毫米襯底至少約20個顆粒、每毫米襯底至少約30
個顆粒、每毫米襯底至少約60個顆粒、每毫米襯底至少約80個顆粒、或甚至每毫米襯底至少約100個顆粒。在另一方面,該磨料顆粒濃度可以是每毫米襯底不大於約200個顆粒,如每毫米襯底不大於約175個顆粒、每毫米襯底不大於約150個顆粒、或每毫米襯底不大於約100個顆粒。應理解,該磨料顆粒濃度可以在任何以上該等最小與最大值之間的範圍內。
在另一方面,形成的研磨物品可以具有特定的磨料顆粒濃度,以每千米長度襯底的克拉數來度量。舉例來說,在一實施方式中,平均粒度(即,第一平均粒度或第二平均粒度或總平均粒度)可以小於約20微米,並且研磨物品可以具有每千米襯底至少約0.5克拉的磨料顆粒濃度。應理解,提及每一長度的顆粒係提及第一類型的磨料顆粒、第二類型的磨料顆粒、或該物品的總含量的所有類型的磨料顆粒。在另一實施方式中,磨料顆粒濃度可以是每千米襯底至少約1.0克拉,如每千米襯底至少約1.5克拉、每千米襯底至少約2.0克拉、每千米襯底至少約3.0克拉、每千米襯底至少約4.0克拉、或甚至每千米襯底至少約5.0克拉。然而,在一非限制性實施方式中,磨料顆粒濃度可以是每千米襯底不大於15.0克拉、每千米襯底不大於14.0克拉、每千米襯底不大於13.0克拉、每千米襯底不大於12.0克拉、每千米襯底不大於11.0克拉、或甚至每千米襯底不大於10.0克拉。磨料顆粒濃度可以在任何以上最小與最大值之間的範圍內。
對於又另一方面,形成的研磨物品可以具有特定
的磨料顆粒濃度,其中平均粒度(即,第一平均粒度或第二平均粒度或總平均粒度)可以是至少約20微米。在此類情況下,研磨物品可以具有每千米襯底至少約0.5克拉的磨料顆粒濃度。應理解,提及每一長度的顆粒係提及第一類型的磨料顆粒、第二類型的磨料顆粒、或該物品的總含量的所有類型的磨料顆粒。在另一實施方式中,磨料顆粒濃度可以是每千米襯底至少約3克拉,如每千米襯底至少約5克拉、每千米襯底至少約10克拉、每千米襯底至少約15克拉、每千米襯底至少約20克拉、或甚至每千米襯底至少約50克拉。然而,在一非限制性實施方式中,磨料顆粒濃度可以是每千米襯底不大於200克拉、每千米襯底不大於150克拉、每千米襯底不大於125克拉、或甚至每千米襯底不大於100克拉。磨料顆粒濃度可以在任何以上最小與最大值之間的範圍內。
圖10A包括了根據一實施方式的一研磨物品的一部分的縱向側面圖示。圖10B包括了根據一實施方式的圖10A的研磨物品的一部分的截面圖示。具體來說,研磨物品1000可以包括一第一類型的磨料顆粒283,它可以限定磨料顆粒1001的一第一層。如所展示的,並且根據一實施方式,磨料顆粒1001的第一層可以限定在該物品1000的表面上的一第一圖案1003。該第一圖案1003可以由至少一部分(例如一組)第一類型的磨料顆粒283相對於彼此的相對安排來限定。該組第一類型的磨料顆粒的安排或有序陣列可以相對於襯底201的至少一個維度分量來描述。維度分量可以包括一徑向分量,其中一組第一類型的磨料顆粒283可以相對於一
徑向尺寸1081以一有序陣列進行安排,該徑向尺寸可以限定襯底201的半徑或直徑(或如果不是圓形,就是厚度)。另一維度分量可以包括一軸向分量,其中一組第一類型的磨料顆粒283可以相對於一縱向尺寸1080以一有序陣列進行安排,該縱向尺寸可以限定襯底201的長度(或如果不是圓形,就是厚度)。又另一維度分量可以包括一圓周分量,其中一組第一類型的磨料顆粒283可以相對於一圓周尺寸1082以一有序陣列進行安排,該圓周尺寸可以限定襯底201的周長(或如果不是圓形,就是周邊)。
根據至少一個實施方式,第一圖案1003可以由一重複的軸向分量限定。如圖10A中所展示的,第一圖案1003包括了覆蓋襯底201的表面的一組第一類型的磨料顆粒283的一有序陣列,該有序陣列限定了一重複的軸向分量,其中該組中的第一類型的磨料顆粒283各自可以相對於彼此具有一有序並且預先確定的軸向位置。可替代地陳述,限定第一圖案1003的該組中的第一類型的磨料顆粒各自以一有序的方式彼此縱向地隔開,由此限定了第一圖案1003的一重複的軸向分量。雖然上文已描述了如由一組第一類型的磨料顆粒限定的第一圖案1003,但應理解,一圖案可以由不同類型的磨料顆粒的組合限定,如第一和第二類型的磨料顆粒的一有序陣列。
如圖10A中進一步展示,研磨物品1000可以包括一第二類型的磨料顆粒284,它可以限定磨料顆粒1002的一第二層。磨料顆粒1002的第二層可以不同於磨料顆粒1001
的第一層。在具體設計中,磨料顆粒1001的第一層可以限定在襯底201上的一第一徑向位置並且磨料顆粒1002的第二層可以限定在襯底201上的一第二徑向位置,該第二徑向位置不同於磨料顆粒1001的第一層的第一徑向位置。此外,根據一實施方式,磨料顆粒1001的第一層的第一徑向位置和由磨料顆粒1002的第二層限定的第二徑向位置可以相對於徑向尺寸1081彼此徑向地隔開。
在又另一實施方式中,磨料顆粒1001的第一層可以限定一第一軸向位置並且磨料顆粒1002的第二層可以限定一第二軸向位置,該第二軸向位置相對於縱向尺寸1080與該第一軸向位置隔開。根據另一實施方式,磨料顆粒1001的第一層可以限定一第一圓周位置並且磨料顆粒1002的第二層可以限定一第二圓周位置,該第二圓周位置相對於圓周尺寸1082與該第一圓周位置隔開。
在至少一個實施方式中,研磨物品1000可以包括一第一類型的磨料顆粒283,它可以限定磨料顆粒1001的一第一層,其中該第一類型的磨料顆粒283各自相對於彼此實質上均勻地分散在研磨物品的表面上。此外,如所展示的,研磨物品1000可以包括一第二類型的磨料顆粒284,它可以限定磨料顆粒100的一第二層,其中該第二類型的磨料顆粒284的每一磨料顆粒相對於其他磨料顆粒實質上均勻地分散在研磨物品的表面上。
如所展示的,並且根據一實施方式,磨料顆粒1001的第一層可以與在該物品1000的表面上的一第一圖案
1003相關並且磨料顆粒1002的第二層可以與在該物品1000的表面上的一第二圖案1004相關。值得注意的是,在至少一個實施方式中,該第一圖案1002與該第二圖案1004相對於彼此而不同。根據一實施方式,該第一圖案1002與該第二圖案1004可以藉由一通道1009而彼此隔開。此外,取決於形成方法,該第一圖案1002可以相對於襯底201的表面而與一粘合層材料的一第一圖案(未示出)或相對於襯底201的表面而與粘結層材料的一第一圖案(未示出)相關。另外或可替代地,第二圖案1004可以相對於襯底201的表面而與一粘合層材料的一第二圖案(未示出)相關。粘合層的第二圖案可以不同於粘合層的第一圖案。然而,在某些情況下,粘合層的第二圖案可以與粘合層的第一圖案相同。根據一實施方式,第二圖案1004可以相對於襯底201的表面而與粘結層的一第二圖案(未示出)相關,該第二圖案可以不同於粘結層的第一圖案。然而,在至少一個實施方式中,粘結層的第二圖案可以與粘結層的第一圖案相同。粘合層的第一圖案與粘合層的第二圖案的不同之處可以是至少一個徑向分量、一軸向分量、一圓周分量、以及其組合。此外,粘結層的第一圖案與粘結層的第二圖案的不同之處可以是至少一個徑向分量、一軸向分量、一圓周分量、以及其組合。
如圖10A中所展示的,第一圖案1003可以由一種二維形狀限定,如一多角形二維形狀,如一矩形。同樣,第二圖案1004可以由一種二維形狀限定,如一多角形二維形狀,如一矩形。應理解,可以使用其他的二維形狀。
根據一具體實施方式,第二圖案1004可以包括一組第二類型的磨料顆粒284的一有序陣列,該有序陣列覆蓋了襯底201的表面,限定了一重複的軸向分量,其中該組中的第二類型的磨料顆粒284各自可以相對於彼此具有一有序並且預先確定的軸向位置。舉例來說,限定第二圖案1004的該組中的第二類型的磨料顆粒284各自能以一有序的方式彼此縱向地隔開,由此限定了第二圖案1004的一重複的軸向分量。雖然上文已描述了如由一組第二類型的磨料顆粒限定的第二圖案1004,但應理解,在此的任何圖案可以由不同類型的磨料顆粒的組合限定,如第一和第二類型的磨料顆粒的一有序陣列。
如圖10A中進一步展示,研磨物品1000可以具有一第三圖案1005,該第三圖案可以包括一組第一類型的磨料顆粒283和第二類型的磨料顆粒284的一有序陣列,該有序陣列覆蓋了襯底201的表面,限定了一重複的徑向分量。該組中的第一類型的磨料顆粒283和第二類型的磨料顆粒284各自可以相對於彼此具有一有序並且預先確定的徑向位置。也就是說,例如,限定第三圖案1005的該組中的第一類型的磨料顆粒283和第二類型的磨料顆粒284各自以一有序的方式彼此徑向地隔開,由此限定了第三圖案1005的一重複的徑向分量。
除該重複的徑向分量外,第三圖案1005還可以包括一組第一類型的磨料顆粒283和第二類型的磨料顆粒284的一有序陣列,該有序陣列覆蓋了襯底201的表面,限定了
一重複的圓周分量。如圖10A和10B中所展示的,該第三圖案1005可以由該組中的第一類型的磨料顆粒283和第二類型的磨料顆粒284中的每一個來限定,該等顆粒相對於彼此具有一有序並且預先確定的圓周位置。也就是說,例如,限定第三圖案1005的該組中的第一類型的磨料顆粒283和第二類型的磨料顆粒284各自以一有序的方式彼此圓周地隔開,由此限定了第三圖案1005的一重複的圓周分量。
圖10C包括了根據一實施方式的一研磨物品的一部分的一縱向側面圖示。具體來說,研磨物品1020可以包括一第一類型的磨料顆粒283,它可以限定磨料顆粒1021的一第一層。值得注意的是,磨料顆粒1021的第一層可以相對於彼此安排為具有一重複的軸向分量、重複的徑向分量、以及重複的圓周分量。根據一具體實施方式,磨料顆粒1021的第一層可以限定一第一螺旋路徑,該路徑圍繞襯底201延伸並且由可以彼此軸向地隔開的多個匝(turn)限定。根據一實施方式,單個匝包括磨料顆粒1021的第一層圍繞該物品的周長延伸360度。該第一螺旋路徑可以是連續的,或可替代地,可以由一軸向間隙、一徑向間隙、一圓周間隙、以及其組合限定。
此外,研磨物品1020可以包括一第二類型的磨料顆粒284,它可以限定磨料顆粒1022的一第二層。值得注意的是,磨料顆粒1022的第二層可以相對於彼此安排為具有一重複的軸向分量、重複的徑向分量、以及重複的圓周分量。根據一具體實施方式,磨料顆粒1022的第二層可以限定一圍
繞襯底201延伸的第二螺旋路徑。該第二螺旋路徑可以由多個匝限定,其中該等匝可以彼此軸向地隔開,並且其中單個匝包括磨料顆粒1022的第二層圍繞該物品的周長延伸360度。第二螺旋路徑可以是連續的,或可替代地,可以是間斷的,其中該第二螺旋路徑可以具有一軸向間隙、一徑向間隙、一圓周間隙、以及其組合。如所展示的,並且根據一具體實施方式,磨料顆粒1021的第一層和磨料顆粒1022的第二層可以限定一纏結的螺旋路徑,其中磨料顆粒1021的第一層和磨料顆粒1022的第二層以縱向尺寸1080交替。應理解,一單一螺旋路徑可以由第一類型的磨料顆粒和第二類型的磨料顆粒的組合限定。
根據一具體實施方式,一潤滑材料可以結合到研磨物品中以促進性能的改進。圖11A-11B包括了根據在此的實施方式的具有不同的潤滑材料部署的不同研磨物品的圖示。在至少一個實施方式中,該研磨物品可以包括一覆蓋襯底的潤滑材料。在另一情況下,該潤滑材料可以覆蓋粘合層。可替代地,該潤滑材料可以與粘合層直接接觸,並且更具體地說,可以被包含在粘合層中。對於一實施方式的一設計,該潤滑材料可以覆蓋磨料顆粒,並且甚至可以與磨料顆粒直接接觸。在又另一實施方式中,該潤滑材料可以覆蓋粘結層,可以在粘結層處,並且在更具體的情況下,與粘結層直接接觸。根據一實施方式,該潤滑材料可以被包含在粘結層中。然而,在一替代性實施方式中,該潤滑材料可以覆蓋一塗覆層,並且更具體地說,可以與該塗覆層直接接觸,並且甚至
更具體地說,可以被包含在該塗覆層中。該潤滑材料可以形成於研磨物品的外部上,使得它被配置成與一工件接觸。
潤滑材料可以限定研磨物品的至少一部分外表面。值得注意的是,潤滑材料可以呈一連續塗覆層的形式,如圖11A的研磨物品1100中所展示的潤滑材料1103。在此類情況下,潤滑材料可以覆蓋研磨物品1100的大部分表面並且限定研磨物品1100的大部分外表面。根據一實施方式的一設計,潤滑材料可以限定研磨物品1100的基本上整個外表面。
根據另一實施方式,潤滑材料可以限定一不連續層,其中該潤滑材料覆蓋了襯底並且限定了研磨物品的一部分外表面。該不連續層可以由在潤滑材料的多個部分之間延伸的多個間隙限定,其中該等間隙限定了不存在潤滑材料的區域。
根據一實施方式,潤滑材料可以呈包含一潤滑材料的離散顆粒的形式。該等包括潤滑材料的離散顆粒可以基本上由潤滑材料組成。更具體地說,該等離散顆粒可以被安置在研磨物品內的不同位置處,包括(但不限於)與粘結層直接接觸、至少部分地包含在粘結層內、完整地包含在粘結層內、至少部分地包含在塗覆層內、與一塗覆層直接接觸以及其組合。舉例來說,如圖11B中所展示的,潤滑材料1103係以包含在粘結層205中的離散顆粒的形式存在。
對於至少一個實施方式,潤滑材料可以是一有機材料、一無機材料、一天然材料、一合成材料、以及其組合。在一具體情況下,潤滑材料可以包括一聚合物,如氟聚合物。
一特別適合的聚合物材料可以包括聚四氟乙烯(PTFE)。在至少一個實施方式中,潤滑材料可以基本上由PTFE組成。
向研磨物品提供潤滑材料的不同方法都可以利用。舉例來說,提供潤滑材料的工藝可以藉由一沈積工藝來進行。示例性沈積工藝可以包括噴霧、印刷、鍍敷、塗覆、重力塗覆、浸漬、模塗、靜電塗覆、以及其組合。
另外,提供潤滑材料的工藝可以在加工過程中的不同時間進行。舉例來說,提供潤滑材料可以與形成粘合層同時進行。可替代地,提供潤滑材料可以與提供磨料顆粒同時進行。在又另一實施方式中,提供潤滑材料可以與提供粘結層同時完成。此外,在一任選的工藝中,提供潤滑材料可以與提供一覆蓋粘結層的塗覆層同時進行。
然而,提供潤滑材料的工藝可以在完成某些工藝後進行。舉例來說,提供潤滑材料可以在形成粘合層之後、在提供磨料顆粒之後、在提供粘結層之後、或甚至在提供一塗覆層之後進行。
可替代地,在形成某些層之前提供潤滑材料可能是適合的。舉例來說,提供潤滑材料可以在形成粘合層之前、在提供磨料顆粒之前、在提供粘結層之前、或甚至在提供一塗覆層之前進行。
根據在此的實施方式的某些物品可以根據一特定的方法進行加工以促進具有一暴露表面的磨料顆粒的形成。圖12A包括一研磨物品之圖示,該研磨物品包括了具有一暴露表面的一磨料顆粒。如圖12A中所展示的,形成的研
磨物品可以使得一磨料顆粒203(例如第一類型或第二類型的磨料顆粒)可以具有一暴露表面1201。根據一實施方式,磨料顆粒203可以具有一顆粒塗覆層1205,該塗覆層覆蓋了磨料顆粒203的一表面,並且優先地靠近磨料顆粒203的一下表面1204安置。具體來說,該顆粒塗覆層1205可以是一不連續塗層,其優先地被安置在鄰近襯底201和粘合層202的磨料顆粒203的下表面1204處。值得注意的是,該顆粒塗覆層1205可以不必延伸遍佈磨料顆粒203的一上表面1203,該上表面與襯底201間隔的距離比該下表面1204更大,並且促進暴露表面1201的形成。可以如在此的實施方式中所描述,在形成粘結層之前藉由一選擇性移除工藝從磨料顆粒的上表面1203上移除顆粒塗覆層1205。在上表面1203處不存在顆粒塗覆層1205可以促進暴露表面1201的形成,因為粘結層材料可以不必在形成過程中弄濕磨料顆粒203的上表面1203。
根據一實施方式,暴露表面1201可以基本上不存在一金屬材料。具體來說,暴露表面1201可以基本上由磨料顆粒203組成並且不具有覆蓋層。在某些情況下,暴露表面1201可以基本上由金剛石組成。
圖12B包括了根據一實施方式的包括了具有暴露表面的磨料顆粒的一研磨物品的一照片。對於該研磨物品的至少約5%的量的磨料顆粒來說,可以存在該暴露表面1201。應理解,磨料顆粒的量可以是僅第一類型的磨料顆粒的總量、僅第二類型的磨料顆粒的總量、或該研磨物品中存在的所有類型的磨料顆粒的總量。在其他情況下,具有一暴
露表面的磨料顆粒的含量可以是至少約10%,如至少約20%、至少約30%、至少約40%、至少約50%、至少約60%、至少約70%、至少約80%、或甚至於至少約90%。然而,在一非限制性實施方式中,不大於約99%,如不大於約98%、不大於約95%、不大於約80%,如不大於約70%、不大於約60%、不大於約50%、不大於約40%、不大於約30%、不大於約25%、或甚至不大於約20%的量的磨料顆粒具有一暴露表面。應理解,具有一暴露表面的磨料顆粒的量可以在任何以上指出的最小與最大百分比之間的範圍內。
粘結層可以在暴露表面1201處具有一特定輪廓。如圖12B中所展示的,粘結層205可以在粘結層205與磨料顆粒的一暴露表面1201之間的一介面處具有一扇形邊緣1205。該扇形邊緣可以促進材料移除的改進和磨料顆粒保持性的改進。
某些加工技術可以促進多種具有不同暴露表面的不同類型的磨料顆粒的使用。舉例來說,研磨物品可以包括一第一類型的磨料顆粒和一第二類型的磨料顆粒,其中第二類型的磨料顆粒的總含量基本上都不具有暴露表面,而第一類型的磨料顆粒的總含量的至少一部分具有暴露表面。然而,在其他情況下,第二類型的磨料顆粒的總量的至少一部分可以具有暴露表面。此外,在一具體實施方式中,具有暴露表面的第二類型的磨料顆粒的量小於具有暴露表面的第一類型的磨料顆粒的量。可替代地,具有暴露表面的第二類型的磨料顆粒的量大於具有暴露表面的第一類型的磨料顆粒的
量。然而,根據另一實施方式,具有暴露表面的第二類型的磨料顆粒的總量與具有暴露表面的第一類型的磨料顆粒的量實質上相同。
在此的實施方式的研磨物品可以是特別適合於將工件切片的線鋸。該等工件可以是不同的材料,包括(但不限於)陶瓷、半導電材料、絕緣材料、玻璃、天然材料(例如石料)、有機材料、以及其組合。更具體地說,該等工件可以包括氧化物、碳化物、氮化物、礦物質、岩石、單一結晶材料、多晶材料、以及其組合。對於至少一個實施方式,在此的一實施方式的一研磨物品可以適合於將藍寶石、石英、碳化矽、以及其組合的一工件切片。
根據至少一個方面,該等實施方式的研磨物品可以用於特定機器上,並且可以在與常規物品相比具有改進的並且出乎意料的結果的特定操作條件下使用。雖然不希望受一特定理論束縛,但認為在該等實施方式的特徵之間可能存在某種協同作用。
總體上,切割、切片、磚砌、削方或任何其他操作可以藉由使研磨物品(即,線鋸)與工件相對於彼此移動來進行。可以利用研磨物品相對於工件的不同類型和取向,使得一工件被切成晶圓、磚狀物、矩形桿、棱柱形截面等。
這可以使用一卷盤式機器來完成,其中移動包括在一第一位置與一第二位置之間往復移動線鋸。在某些情況下,在一第一位置與一第二位置之間移動研磨物品包括沿一線性路徑來回地移動研磨物品。在該線材正在往復移動的同
時,該工件也可以被移動,包括例如旋轉該工件。圖15包括了使用一研磨物品將一工件切片的一卷盤式機器之圖示。
可替代地,一振盪機器可以被用於根據在此的實施方式的任何研磨物品。一振盪機器的使用可以包括在一第一位置與一第二位置之間相對於工件移動研磨物品。該工件可以被移動,如旋轉,並且此外,該工件和該線材都可以相對於彼此同時被移動。一振盪機器可以利用導線器相對於工件的來回運動,其中一卷盤式機器不一定利用這種運動。圖16包括了使用一研磨物品將一工件切片的一振盪機器之圖示。
對於一些應用,在切片操作過程中,該工藝可以進一步包括線上鋸和工件的介面處提供一冷卻劑。一些適合的冷卻劑包括水基材料、油基材料、合成材料、以及其組合。
在某些情況下,切片可以作為一可變速率操作進行。該可變速率操作可以包括使線材與工件相對於彼此移動,持續第一循環,並且使線材與工件相對於彼此移動,持續第二循環。值得注意的是,該第一循環與該第二循環可以相同或不同。舉例來說,第一循環可以包括將研磨物品從一第一位置平移到一第二位置,具體來說,它可以包括藉由正向和逆向循環來平移研磨物品。第二循環可以包括將研磨物品從一第三位置平移到一第四位置,它也可以包括藉由正向和逆向循環來平移研磨物品。第一循環的第一位置可以與第二循環的第三位置相同,或可替代地,第一位置與第三位置可以不同。第一循環的第二位置可以與第二循環的第四位置相同,
或可替代地,第二位置與第四位置可以不同。
根據一具體實施方式,以一可變速率循環操作使用在此的一實施方式的一研磨物品可以包括一第一循環,該第一循環包括在一第一方向(例如正向)上將研磨物品從一起始位置平移到一臨時位置,並且在一第二方向(例如反向)上從該臨時位置平移,由此返回到同一起始位置或接近該起始位置所經過的時間。這樣一循環可以包括在該正向上使線材從0m/s加速到設定的線材速度的持續時間、在該正向上以設定的線材速度移動線材所經過的時間、在該正向上使線材從設定的線材速度減速到0m/s所經過的時間、在該反向上使線材從0m/s加速到設定的線材速度所經過的時間、在該反向上以設定的線材速度移動線材所經過的時間,以及在該反向使線材從設定的線材速度減速到0m/s所經過的時間。圖17包括一可變速率循環操作的單一循環的線材速度與時間的關係的一示例性圖。
根據一具體實施方式,第一循環可以是至少約30秒,如至少約60秒、或甚至於至少約90秒。然而,在一非限制性實施方式中,該第一循環可以不大於約10分鐘。應理解,該第一循環可以具有在以上任何最小與最大值之間的範圍內的持續時間。
在又另一實施方式中,第二循環可以是至少約30秒,如至少約60秒、或甚至於至少約90秒。然而,在一非限制性實施方式中,該第二循環可以不大於約10分鐘。應理解,該第二循環可以具有在以上任何最小與最大值之間的範
圍內的持續時間。
一切割工藝中的循環總數可以不同,但可以是至少約20個循環、至少約30個循環、或甚至於至少約50個循環。在具體情況下,循環數可以不大於約3000個循環或甚至不大於約2000個循環。切割操作可以持續至少約1小時或甚至於至少約2小時的持續時間。然而,取決於該操作,該切割工藝可以更長,如至少約10小時、或甚至20小時的連續切割。
在某些切割操作中,在此的任何實施方式的線鋸可以特別適合於以特定進料速率進行的操作。舉例來說,切片操作能以至少約0.05mm/min、至少約0.1mm/min、至少約0.5mm/min、至少約1mm/min、或甚至於至少約2mm/min的進料速率進行。然而,在一非限制性實施方式中,該進料速率可以不大於約20mm/min。應理解,該進料速率可以在以上任何最小與最大值之間的範圍內。
對於至少一種切割操作,在此的任何實施方式的線鋸可以特別適合於以特定線材張力進行的操作。舉例來說,進行切片操作的線材張力可以是線材斷裂載荷的至少約30%,如線材斷裂載荷的至少約50%、或甚至斷裂載荷的至少約60%。然而,在一非限制性實施方式中,該線材張力可以不大於斷裂載荷的約98%。應理解,該線材張力可以在以上任何最小與最大百分比之間的範圍內。
根據另一切割操作,研磨物品可以具有一促進性能的改進的VWSR範圍。VWSR係可變線材速度比並且總體
上可以由方程式t2/(t1+t3)描述,其中t2係當磨料線以一設定的線材速度正向或反向移動時所經過的時間,其中t1係當磨料線在從0的線材速度到設定的線材速度間正向或反向移動時所經過的時間,並且t3係當磨料線在從恒定的線材速度到0的線材速度間正向或反向移動時所經過的時間。參見例如圖17。舉例來說,根據在此的一實施方式的一線鋸的VWSR範圍可以是至少約1、至少約2、至少約4、或甚至於至少約8。然而,在一非限制性實施方式中,VWSR比率可以不大於約75或甚至不大於約20。應理解,該VWSR比率可以在以上任何最小與最大值之間的範圍內。在一實施方式中,用於可變線材速度比切割操作的一示例性機器可以是一梅耶柏格(Meyer Burger)DS265 DW線鋸機器。
可以對包括矽的工件進行某些切片操作,該矽可以是單晶矽或多晶矽。根據一實施方式,根據一實施方式的一研磨物品的使用顯示的壽命係至少約8m2/km,如至少約10m2/km、至少約12m2/km、或甚至於至少約15m2/km。線材壽命可以基於每千米所用的磨料線所產生的晶圓面積,其中所產生的晶圓面積係基於晶圓表面的一條邊來計算。在此類情況下,研磨物品可以具有一特定的磨料顆粒濃度,如每千米襯底至少約0.5克拉、每千米襯底至少約1.0克拉、每千米襯底至少約1.5克拉、或甚至每千米襯底至少約2.0克拉。然而,該濃度可以是每千米襯底不大於約20克拉、或甚至每千米襯底不大於約10克拉。磨料顆粒的平均粒度可以小於約20微米。應理解,該磨料顆粒濃度可以在以上任何最小與最
大值之間的範圍內。切片操作能以如在此所揭露的進料速率進行。
根據另一操作,一包括單晶矽或多晶矽的矽工件可以用根據一實施方式的一研磨物品進行切片,並且該研磨物品具有的壽命可以是至少約0.5m2/km,如至少約1m2/km、或甚至於至少約1.5m2/km。在此類情況下,研磨物品可以具有一特定的磨料顆粒濃度,如每千米襯底至少約5克拉、每千米襯底至少約10克拉、每千米襯底至少約20克拉、每千米襯底至少約40克拉。然而,該濃度可以是每千米襯底不大於約300克拉、或甚至每千米襯底不大於約150克拉。磨料顆粒的平均粒度可以小於約20微米。應理解,該磨料顆粒濃度可以在以上任何最小與最大值之間的範圍內。
切片操作能以至少約1mm/min、至少約2mm/min、至少約3mm/min、至少約5mm/min的進料速率進行。然而,在一非限制性實施方式中,該進料速率可以不大於約20mm/min。應理解,該進料速率可以在以上任何最小與最大值之間的範圍內。
根據另一操作,一藍寶石工件可以使用在此的一實施方式的一研磨物品進行切片。該藍寶石工件可以包括一c面藍寶石、一a面藍寶石、或一r面藍寶石材料。對於至少一實施方式,研磨物品可以切斷藍寶石工件並且展現的壽命係至少約0.1m2/km,如至少約0.2m2/km、至少約0.3m2/km、至少約0.4m2/km、或甚至於至少約0.5m2/km。在此類情況下,研磨物品可以具有一特定的磨料顆粒濃度,如每千米襯
底至少約5克拉、每千米襯底至少約10克拉、每千米襯底至少約20克拉、每千米襯底至少約40克拉。然而,該濃度可以是每千米襯底不大於約300克拉、或甚至每千米襯底不大於約150克拉。磨料顆粒的平均粒度可以大於約20微米。應理解,該磨料顆粒濃度可以在以上任何最小與最大值之間的範圍內。
對藍寶石工件進行的上述切片操作能以至少約0.05mm/min,如至少約0.1mm/min、或甚至於至少約0.15mm/min的進料速率進行。然而,在一非限制性實施方式中,該進料速率可以不大於約2mm/min。應理解,該進料速率可以在以上任何最小與最大值之間的範圍內。
在又另一方面,研磨物品可以用於切斷多個包括碳化矽(包括單晶碳化矽)的工件。對於至少一個實施方式,研磨物品可以切斷碳化矽工件並且展現的壽命係至少約0.1m2/km,如至少約0.2m2/km、至少約0.3m2/km、至少約0.4m2/km、或甚至於至少約0.5m2/km。在此類情況下,研磨物品可以具有一特定的磨料顆粒濃度,如每千米襯底至少約5克拉、每千米襯底至少約10克拉、每千米襯底至少約20克拉、每千米襯底至少約40克拉。然而,該濃度可以是每千米襯底不大於約300克拉、或甚至每千米襯底不大於約150克拉。應理解,該磨料顆粒濃度可以在以上任何最小與最大值之間的範圍內。
對碳化矽工件進行的上述切片操作能以至少約0.05mm/min,如至少約0.10mm/min、或甚至於至少約0.15
mm/min的進料速率進行。然而,在一非限制性實施方式中,該進料速率可以不大於約2mm/min。應理解,該進料速率可以在以上任何最小與最大值之間的範圍內。
在此的實施方式的研磨物品已顯示出在使用過程中如與無在此的實施方式的至少一個特徵的常規磨料線鋸相比有所改進的磨料顆粒保持性。舉例來說,相對於一或多種常規樣品,該等研磨物品具有至少約2%改進的磨料顆粒保持性。在另其他情況下,磨料顆粒保持性的改進可以是至少約4%、至少約6%、至少約8%、至少約10%、至少約12%、至少約14%、至少約16%、至少約18%、至少約20%、至少約24%、至少約28%、至少約30%、至少約34%、至少約38%、至少約40%、至少約44%、至少約48%、或甚至於至少約50%。然而,在一非限制性實施方式中,磨料顆粒保持性的改進可以不大於約100%,如不大於約95%、不大於約90%、或甚至不大於約80%。
與無在此的實施方式的至少一個特徵的常規的磨料線鋸相比,在此的實施方式的研磨物品已顯示出改進的磨料顆粒保持性並且進一步顯示出改進的可用壽命。舉例來說,在此的研磨物品可以具有與一或多種常規樣品相比至少約2%的可用壽命的改進。在另其他情況下,在此的一實施方式的一研磨物品與一常規物品相比的可用壽命的增加可以是至少約4%、至少約6%、至少約8%、至少約10%、至少約12%、至少約14%、至少約16%、至少約18%、至少約20%、至少約24%、至少約28%、至少約30%、至少約34%、至少約38%、
至少約40%、至少約44%、至少約48%、或甚至於至少約50%。然而,在一非限制性實施方式中,可用壽命改進可以不大於約100%,如不大於約95%、不大於約90%、或甚至不大於約80%。
獲得一段高強度的碳鋼線作為襯底。該高強度的碳鋼線具有約125微米的平均直徑。藉由電鍍在該襯底的外表面上形成一粘合層。該電鍍工藝形成了一具有約4微米的平均厚度的粘合層。該粘合層係由60/40的錫/鉛焊接組合物形成。
在形成該粘合層後,將該線材繞線放入一浸浴中,該浸浴包含一從哈裡斯產品集團作為Stay Clean ®液體焊接助熔劑可商購的液體助熔劑材料,並且然後用具有在20到30微米之間的平均粒度的被鎳塗覆的金剛石磨料顆粒對處理過的線材進行噴霧。隨後,將襯底、粘合層以及磨料顆粒熱處理到溫度達到約190℃。然後對磨料預成型件進行冷卻並且沖洗。以15m/min的平均繞線速率進行將該被鎳塗覆的金剛石粘結到該粘合層上的工藝。
隨後,使用15%的HCl洗滌該磨料預成型件,然後用去離子水進行沖洗。將沖洗過的物品用鎳進行電鍍以形成一直接地接觸並且覆蓋該等磨料顆粒和粘合層的粘結層。圖3包括了由實例1的工藝形成的研磨物品的一部分之放大圖像。
獲得一段高強度的碳鋼線作為襯底。該高強度的碳鋼線具有約125微米的平均直徑。藉由電鍍在該襯底的外表面上形成一粘合層。該電鍍工藝形成了一具有約6微米的平均厚度的粘合層。該粘合層係由60/40的錫/鉛焊接組合物形成。
在形成該粘合層後,將該線材繞線放入一浸浴中,該浸浴包含一從哈裡斯產品集團作為Stay Clean ®液體焊接助熔劑可商購的液體助熔劑材料,並且然後用具有在15到25微米之間的平均粒度的被鎳塗覆的金剛石磨料顆粒對處理過的線材進行噴霧。隨後,將襯底、粘合層以及磨料顆粒熱處理到溫度達到約190℃。然後對磨料預成型件進行冷卻並且沖洗。以15m/min的平均繞線速率進行將該被鎳塗覆的金剛石粘結到該粘合層上的工藝。
隨後,使用15%的HCl洗滌該磨料預成型件,然後用去離子水進行沖洗。將沖洗過的物品用鎳進行電鍍以形成一直接地接觸並且覆蓋該等磨料顆粒和粘合層的粘結層。圖4展示了所得到的物品。如圖4中所展示的,這個具有約6微米厚度的錫/鉛粘合層402允許該被Ni塗覆的金剛石404被相對較深地埋入在線材406上的粘合層402之中。然而,在將最終鎳層408電鍍到該被Ni塗覆的金剛石404和粘合層402上之後,該被Ni塗覆的金剛石404展現出從線材406的表面的不良的凸出並且對於切割是無用的。
獲得一段高強度的碳鋼線作為襯底。該高強度的碳鋼線具有約120微米的平均直徑。藉由電鍍在該襯底的外表面上形成一粘合層。該電鍍工藝形成了一具有約2微米的平均厚度的粘合層。該粘合層係由一高純度錫組合物(99.9%純的錫)形成。
在形成該粘合層後,將該線材繞線放入一浸浴中,該浸浴包含一從哈裡斯產品集團作為Stay Clean ®液體焊接助熔劑可商購的液體助熔劑材料,並且然後用具有在10到20微米之間的平均粒度的被鎳塗覆的金剛石磨料顆粒對處理過的線材進行噴霧。隨後,將襯底、粘合層以及磨料顆粒熱處理到溫度達到約250℃。然後對磨料預成型件進行冷卻並且沖洗。以15m/min的平均繞線速率進行將該被鎳塗覆的金剛石粘結到該粘合層上的工藝。
隨後,使用15%的HCl洗滌該磨料預成型件,然後用去離子水進行沖洗。將沖洗過的物品用鎳進行電鍍以形成一直接地接觸並且覆蓋該等磨料顆粒和粘合層的粘結層。
獲得一段高強度的碳鋼線作為襯底。該高強度的碳鋼線具有約120微米的平均直徑。藉由電鍍在該襯底的外表面上形成一粘合層。該電鍍工藝形成了一具有約2微米的平均厚度的粘合層。該粘合層係由一高純度錫組合物(99.9%
純的錫)形成。
在形成該粘合層後,將該線材繞線放入一浸浴中,該浸浴包含一從哈裡斯產品集團作為Stay Clean ®液體焊接助熔劑可商購的液體助熔劑材料,並且將具有在10到20微米之間的平均粒度的被鎳塗覆的金剛石磨料顆粒與該助熔劑混合。隨後,將襯底、粘合層以及磨料顆粒熱處理到溫度達到約250℃。然後對磨料預成型件進行冷卻並且沖洗。以15m/min的平均繞線速率進行將該被鎳塗覆的金剛石粘結到該粘合層上的工藝。
隨後,使用15%的HCl洗滌該磨料預成型件,然後用去離子水進行沖洗。將沖洗過的物品用鎳進行電鍍以形成一直接地接觸並且覆蓋該等磨料顆粒和粘合層的粘結層。
藉由控制被鎳塗覆的金剛石磨料顆粒在助熔劑內的濃度,得到的在線材上的金剛石濃度具有的範圍包括每毫米線材60個顆粒以及每毫米線材600個顆粒。這相當於每千米120微米的鋼絲的約0.6到6.0克拉。圖5描繪了一線材500,它具有的濃度係每毫米線材約60個顆粒502,並且圖6描繪了一線材600,它具有的濃度係每毫米線材約600個顆粒602。
提供一100mm的矽方磚作為一工件並且提供365米的根據實例4生產的線材。該線材包括每米線材約1.0克拉的磨料顆粒濃度。該線材以每秒9米的速度和14牛頓的線材張力操作。切割時間為120分鐘。線材成功地切割穿過
該等工件並且產生了12個具有單一切口的晶圓。
實例4的線材的一EDS分析沒有示出所形成的沈澱物的跡象。參見圖7,該EDS分析的結果示出了鋼線702並且在該鋼線702上沈積了一層錫704。另外,在該錫704上沈積了一層鎳。在圖8中,該EDS分析的結果還表明圍繞金剛石804形成了一鎳層802,使得該金剛石804幾乎完全地被該鎳層802塗覆。另外,該鎳層802與沈積在鋼芯808上的錫層806形成了一介面。
獲得一段高強度的碳鋼線作為襯底。該高強度的碳鋼線具有約120微米的平均直徑。藉由浸塗在該襯底的外表面上形成一粘合層。該浸塗工藝形成了一具有約2微米的平均厚度的粘合層。該粘合層係由一基本上為錫的組合物形成。
在形成該粘合層後,將該線材繞線放入一浸浴中,該浸浴包含一從哈裡斯產品集團作為Stay Clean ®液體焊接助熔劑可商購的液體助熔劑材料,並且然後用具有在10到20微米之間的平均粒度的被鎳塗覆的金剛石磨料顆粒對處理過的線材進行噴霧。不幸的是,出於未完全理解的原因,該等磨料顆粒並未粘附到該藉由浸塗形成的粘合層上,並且未進行剩下的工藝步驟。
由於在襯底上缺乏磨料顆粒,以類似於實例5的
方式形成的一研磨物品將缺乏可用量的磨料顆粒,並且該研磨物品作為一研磨切割工具將是站不住腳的。
獲得一段高強度的碳鋼線作為襯底。該高強度的碳鋼線具有約120微米的平均直徑。藉由電鍍在該襯底的外表面上形成一粘合層。該電鍍工藝形成了一具有約1微米的平均厚度的粘合層。該粘合層係由一霧錫組合物形成,該霧錫組合物包含不大於約0.1%的有機物,並且基本上不含有機增亮劑和有機晶粒細化劑。該霧錫材料包含99.9%純的錫。鍍敷的錫的平均粒度在約0.5到5微米的範圍內。
在形成該粘合層後,將該線材繞線放入一浸浴中,該浸浴包含一從哈裡斯產品集團作為Stay Clean ®液體焊接助熔劑可商購的液體助熔劑材料,並且將具有在10到20微米之間的平均粒度的被鎳塗覆的金剛石磨料顆粒與該助熔劑混合。漿料的粘度在25℃的溫度下是約1mPa s。隨後,將襯底、粘合層以及磨料顆粒熱處理到溫度達到約250℃。然後對磨料預成型件進行冷卻並且沖洗。
以15m/min的平均繞線速率進行將該被鎳塗覆的金剛石粘結到該粘合層上的工藝。隨後,使用15%的HCl洗滌該磨料預成型件,然後用去離子水進行沖洗。將沖洗過的物品用鎳進行電鍍以形成一直接地接觸並且覆蓋該等磨料顆粒和粘合層的粘結層。
獲得一段高強度的碳鋼線作為襯底。該高強度的碳鋼線具有約120微米的平均直徑。藉由電鍍在該襯底的外表面上形成一粘合層。該電鍍工藝形成了一具有約1微米的平均厚度的粘合層。該粘合層係由一高純度錫或錫焊接組合物(例如60/40的錫/鉛組合物)形成。
在形成該粘合層後,將該線材繞線放入一浸浴中,該浸浴包含一從哈裡斯產品集團作為Stay Clean ®液體焊接助熔劑可商購的液體助熔劑材料,並且將具有在10到20微米之間的平均粒度的被鎳塗覆的金剛石磨料顆粒與該助熔劑混合。隨後,將襯底、粘合層以及磨料顆粒熱處理到溫度達到約250℃。然後對磨料預成型件進行冷卻並且沖洗。值得注意的是,該工藝促進了磨料團聚體1301的形成,如圖13中所展示的那些。漿料中被鎳塗覆的金剛石磨料顆粒的含量大於漿料的總重量的10%,由此促進了團聚顆粒的形成。磨料團聚的程度隨漿料中金剛石磨料顆粒的量而增加。
以15m/min的平均繞線速率進行將該被鎳塗覆的金剛石粘結到該粘合層上的工藝。隨後,使用15%的HCl洗滌該磨料預成型件,然後用去離子水進行沖洗。將沖洗過的物品用鎳進行電鍍以形成一直接地接觸並且覆蓋該等磨料顆粒和粘合層的粘結層。
在一具有環套環配置的新泰克(Sintech)測試器上進行晶圓斷裂強度測試。支撐環的直徑為約57.2mm並且
承載環的直徑為約28.6mm。載入速度為約0.5mm/min。藉由斷裂載荷和平均晶圓厚度來計算晶圓斷裂強度。
藉由兩個磨料樣品,即代表根據實例7形成的一研磨物品的一第一樣品(S1)以及藉由在無粘合層情況下直接鍍敷被鎳塗覆的金剛石所形成的一常規樣品,將一個125mm的偽正方形單晶材料切片以形成晶圓。也藉由樣品S1和該常規樣品將一第二125mm的正方形多晶矽材料切片。
在下表1中所指示的條件下對該矽進行切片。
切片後,藉由測量平均晶圓斷裂強度來評估切割品質,包括了切片操作對晶圓的損傷的測量。如圖14中所展示的,對於該單晶材料和該多晶材料,藉由樣品S1所形成的晶圓具有相對於藉由該常規樣品所形成的晶圓有至少約20%的改進的相對平均斷裂強度。該數據顯示了使用樣品S1所形成的晶圓的品質相對於該常規樣品的明顯改進。
藉由樣品S1切片的晶圓的表面粗糙度(如藉由Ra值所測量)與該常規樣品基本上相同。藉由樣品S1切片的晶圓的TTV(總厚度變化)顯示出與該常規樣品相比10%到20%的改進(低10%-20%)。另外,樣品S1的金剛石損耗比常規樣品低20%到50%並且因此預期樣品S1具有更長的線材壽命。
根據實例7形成一線材樣品。使用該線材對單晶矽晶圓的一工件進行一切割測試,使用一梅耶柏格DS265 DW線鋸機器將該等晶圓切割成156mm直徑的晶圓。該切片測試係用水溶性冷卻劑、每秒15米的線材速度、25牛頓的張力、等於3的VWSR參數以及每個循環約96秒的線材往復移動來進行。在約4小時內完成該切片測試。所生產的晶圓具有小於20微米的平均總厚度變化(TTV)和約0.3 um Ra的表面粗糙度(Ra)。
獲得一段高強度的碳鋼線作為襯底。該高強度的碳鋼線具有約180或250微米的平均直徑。藉由電鍍在該襯底的外表面上形成一粘合層,該粘合層具有約2微米的平均厚度。該粘合層係由一高純度錫組合物(99.9%的錫)形成。
在形成該粘合層後,將該線材繞線放入一浸浴中,該浸浴包含從沃辛頓汽缸公司(Worthington Cylinders)
作為Taramet Sterling無鉛水溶性助熔劑可商購的助熔劑糊劑材料、DI水以及具有在30到40微米之間的平均粒度的被鎳塗覆的金剛石磨料顆粒的混合物。該混合物係64重量%(71體積%)的DI水、21重量%(25體積%)的助熔劑糊劑以及14重量%(4體積%)的30-40 um的金剛石。充分塗覆後,將包含襯底、粘合層以及磨料顆粒的混合物熱處理到溫度達到約250℃。然後對磨料預成型件進行冷卻並且沖洗。所得在線材上的金剛石的濃度係約16ct/km。藉由電鍍以6.5m/min的平均繞線速率進行將該被鎳塗覆的金剛石粘結到該粘合層上的工藝並且得到一個7-8 um厚的鎳粘結層。
提供一個4英寸的圓形結晶藍寶石工件用於進行一切割操作。使用了代表實例9的一研磨物品的一第一樣品(S1)將該工件切片以形成4個晶圓。另外,使用從旭光公司(Asahi)可獲得並且作為Eco MEP電鍍線材可商購的一常規線鋸(樣品C1)從該工件上切割4個晶圓。在下表2中所指示的條件下對該工件進行切片。
完成切割操作後,對由該工件形成的晶圓的品質進行評估。該評估包括總體測量該切片操作對晶圓的損傷,包括對每一晶圓的總厚度變化(TTV)、彎曲以及表面粗糙度(Ra)的分析。如下表3中所展示的,對於藍寶石,藉由樣品S1所形成的晶圓具有低約50%(即,改進50%)的彎曲以及類似的TTV和Ra。該數據顯示了使用樣品S1所形成的晶圓的品質相對於常規樣品(C1)的明顯改進。
本申請代表了與先前技術水平的偏離。值得注意的是,在此的實施方式顯示了相對於常規線鋸的改進的並且出乎意料的性能。雖然不希望受一特定理論束縛,但提出了包括設計、工藝、材料等的某些特徵的組合可以促進此類改進。特徵的組合可以包括(但不限於)襯底和加工方面、阻擋層和加工技術方面、粘合層和加工技術方面、磨料顆粒(包括第一和第二類型的磨料顆粒)方面、團聚顆粒和未團聚的顆粒的使用、顆粒塗覆層和加工技術方面、粘結層和加工技術方面、以及塗覆層和加工技術方面。
以上揭露的主題應當被認為是說明性的而非限制性的,並且所附申請專利範圍旨在覆蓋落在本發明的真實範圍內的所有此類變更、改善以及其他實施方式。因此,在法律所允許的最大程度上,本發明的範圍係由以下申請專利範圍和其等效物的最寬泛的可允許解釋所確定的,並且不應受到以上詳細說明的制約或限制。
提供本揭露的摘要以符合專利法並且在該摘要不用於解釋或限制申請專利範圍的範圍或含義的理解下提交該摘要。另外,在以上附圖的詳細說明中,出於使本揭露精
簡的目的而可能將不同的特徵集合在一起或者在單個實施方式中描述。本揭露不得解釋為反映一意圖,即,所要求的實施方式要求比在每一項申請專利範圍中所明確敘述的更多的特徵。而是,如以下申請專利範圍所反映,本發明的主題可以涉及少於所揭露實施方式的任一項的所有特徵。因此,以下的申請專利範圍被結合在附圖的詳細說明之中,而每一項申請專利範圍自身獨立地限定了單獨提出申請專利範圍的主題。
Claims (10)
- 一種在工件上進行切割操作之方法,該方法包括:提供一研磨物品,該研磨物品包括:具有一長形本體的一襯底;覆蓋該襯底的一粘合層;以及一包含在該粘合層內的第一類型的磨料顆粒;使該研磨物品與一工件相對於彼此移動,其中該工件包含一選自下組的材料,該組由以下各項組成:一陶瓷、半導體材料、絕緣材料、玻璃、天然材料、有機材料、以及它們的一組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該工件包含一選自下組的材料,該組由以下各項組成:氧化物、碳化物、氮化物、礦物質、岩石、單晶材料、多晶材料、以及它們的一組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中移動包括一可變循環操作。
- 如申請專利範圍第3項所述之方法,其中該循環係以一可變的線速度正向和反向移動該研磨物品一次所經過的時間,其中該循環時間包括在該正向上使線材從0m/s加速到設定的線材速度所經過的時間,加上在該正向上以設定的線材速度移動該線材所經過的時間,加上在該正向上使該線材從設 定的線材速度減速到0m/s所經過的時間,加上在該反向上使該線材從0m/s加速到設定的線材速度所經過的時間,加上在該反向上以設定的線材速度移動該線材所經過的時間,並且加上在該反向使該線材從設定的線材速度減速到0m/s所經過的時間。
- 如申請專利範圍第3項所述之方法,其中該VWSR範圍係至少約1,其中VWSR係該可變的線速度比,其中該VWSR等於t2/(t1+t3),其中t2係當該研磨物品以一設定的線材速度正向或反向移動時所經過的時間,其中t1係當該研磨物品在從0的線材速度到設定的線材速度間正向或反向移動時所經過的時間,其中t3係當該研磨物品在從恒定的線材速度到0的線材速度間正向或反向移動時所經過的時間。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該工件包含矽並且移動包含將該包含矽的工件切片成薄晶圓,其中該研磨物品包含每千米襯底至少約1.0克拉的該第一類型的磨料顆粒的濃度並且具有至少約8m2/km的壽命,其中m2/km係每千米使用的研磨物品所產生的晶圓面積。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該工件包含矽,並且其中移動包含對該包含矽的工件進行削方並且移動係以至少約1mm/min的工件進料速度進行的,其中該研磨物品包含每千米該襯底至少約5克拉的一第一磨料顆粒濃度並且具 有至少約0.5m2/km的壽命,其中m2/km係每千米使用的研磨物品所產生的晶圓面積。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中移動包含以至少約0.05mm/min的工件進料速度對該包含藍寶石的工件進行切片,其中該研磨物品包含每千米該襯底至少約5克拉的一第一磨料顆粒濃度並且具有至少約0.1m2/km的壽命,其中m2/km係每千米使用的研磨物品所產生的晶圓面積。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該工件包含單晶態碳化矽並且該研磨物品具有至少約0.1m2/km的壽命。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該工件包含硬質材料,其中硬質材料由氧化物、碳化物、氮化物、礦物質以及它們的一組合組成,並且其中移動包含將該包含硬質材料的工件削方成矩形桿。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201261666457P | 2012-06-29 | 2012-06-29 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201400230A true TW201400230A (zh) | 2014-01-01 |
TWI483803B TWI483803B (zh) | 2015-05-11 |
Family
ID=49783907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW102123072A TWI483803B (zh) | 2012-06-29 | 2013-06-27 | 在工件上進行切割操作之方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20140150766A1 (zh) |
TW (1) | TWI483803B (zh) |
WO (1) | WO2014005028A1 (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106113297A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-11-16 | 晶科能源有限公司 | 一种多晶循环料的处理方法 |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2927272B1 (fr) * | 2008-02-07 | 2010-05-21 | Saint Gobain Ct Recherches | Poudre de grains abrasifs. |
JP5537660B2 (ja) | 2009-08-14 | 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 | 細長い物体に結合された研磨粒子を包含する研磨物品及び該研磨物品を形成する方法 |
WO2011020105A2 (en) | 2009-08-14 | 2011-02-17 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive articles including abrasive particles bonded to an elongated body |
TWI466990B (zh) | 2010-12-30 | 2015-01-01 | Saint Gobain Abrasives Inc | 磨料物品及形成方法 |
WO2013040423A2 (en) | 2011-09-16 | 2013-03-21 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive article and method of forming |
US9211634B2 (en) | 2011-09-29 | 2015-12-15 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive articles including abrasive particles bonded to an elongated substrate body having a barrier layer, and methods of forming thereof |
TWI474889B (zh) | 2012-06-29 | 2015-03-01 | Saint Gobain Abrasives Inc | 研磨物品及形成方法 |
TWI477343B (zh) | 2012-06-29 | 2015-03-21 | Saint Gobain Abrasives Inc | 研磨物品及形成方法 |
TW201402274A (zh) | 2012-06-29 | 2014-01-16 | Saint Gobain Abrasives Inc | 研磨物品及形成方法 |
TW201404527A (zh) | 2012-06-29 | 2014-02-01 | Saint Gobain Abrasives Inc | 研磨物品及形成方法 |
JP6102927B2 (ja) * | 2012-09-03 | 2017-03-29 | 日立金属株式会社 | 高硬度材料のマルチワイヤーソーによる切断方法 |
TW201441355A (zh) | 2013-04-19 | 2014-11-01 | Saint Gobain Abrasives Inc | 研磨製品及其形成方法 |
FR3005593B1 (fr) * | 2013-05-14 | 2015-04-24 | Commissariat Energie Atomique | Fil abrasif de sciage |
US9873159B2 (en) * | 2014-12-30 | 2018-01-23 | Corner Star Limited | Systems and methods for manufacturing diamond coated wires |
TWI621505B (zh) * | 2015-06-29 | 2018-04-21 | 聖高拜磨料有限公司 | 研磨物品及形成方法 |
US9849563B2 (en) * | 2015-11-05 | 2017-12-26 | 3M Innovative Properties Company | Abrasive article and method of making the same |
JP6249319B1 (ja) * | 2017-03-30 | 2017-12-20 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | ソーワイヤー及び切断装置 |
US11260504B2 (en) * | 2017-08-31 | 2022-03-01 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive articles including a blend of abrasive particles and method of forming and using the same |
FR3071183B1 (fr) * | 2017-09-21 | 2019-12-20 | Saint-Gobain Placo | Procede et dispositif de decoupe d'un matelas ou d'un panneau en laine minerale ou d'une plaque ou d'un panneau en materiau de construction poreux |
JP6751900B2 (ja) * | 2018-01-29 | 2020-09-09 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 金属線及びソーワイヤー |
CN115648081A (zh) * | 2018-07-23 | 2023-01-31 | 圣戈班磨料磨具有限公司 | 磨料制品及其形成方法 |
CN109624112B (zh) * | 2018-11-21 | 2021-03-26 | 苏州协鑫光伏科技有限公司 | 金刚线切割方法 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9211232D0 (en) * | 1992-05-27 | 1992-07-08 | Ball Burnishing Mach Tools | Shaping metals |
JPH1052816A (ja) * | 1996-08-13 | 1998-02-24 | M Ii M C Kk | ワイヤ式切断方法 |
JP2002254327A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-10 | Ngk Insulators Ltd | ワイヤーソー用ソーワイヤーおよびそれを用いた加工方法 |
JP3604351B2 (ja) * | 2001-05-01 | 2004-12-22 | 株式会社ノリタケスーパーアブレーシブ | レジンボンドワイヤソー |
US6832606B2 (en) * | 2001-11-30 | 2004-12-21 | Dowa Mining Co., Ltd. | Wire saw and cutting method thereof |
JP4387361B2 (ja) * | 2003-10-27 | 2009-12-16 | 三菱電機株式会社 | マルチワイヤソー |
JP4411062B2 (ja) * | 2003-12-25 | 2010-02-10 | 株式会社アライドマテリアル | 超砥粒ワイヤソー巻き付け構造、超砥粒ワイヤソー切断装置および超砥粒ワイヤソーの巻き付け方法 |
JP2007152485A (ja) * | 2005-12-05 | 2007-06-21 | Kanai Hiroaki | ソーワイヤの製造方法 |
DE102006058823B4 (de) * | 2006-12-13 | 2017-06-08 | Siltronic Ag | Verfahren zum Abtrennen einer Vielzahl von Scheiben von einem Werkstück |
US8291895B2 (en) * | 2007-09-05 | 2012-10-23 | University Of South Carolina | Methods, wires, and apparatus for slicing hard materials |
JP4998241B2 (ja) * | 2007-12-11 | 2012-08-15 | 信越半導体株式会社 | ワイヤソーによるワークの切断方法およびワイヤソー |
EP2390055A4 (en) * | 2008-12-18 | 2017-06-21 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Saw wire and method of manufacturing saw wire |
JP5541941B2 (ja) * | 2010-02-15 | 2014-07-09 | 金井 宏彰 | 固定砥粒式ソーワイヤ |
-
2013
- 2013-06-27 TW TW102123072A patent/TWI483803B/zh not_active IP Right Cessation
- 2013-06-28 US US13/930,577 patent/US20140150766A1/en not_active Abandoned
- 2013-06-28 WO PCT/US2013/048587 patent/WO2014005028A1/en active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106113297A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-11-16 | 晶科能源有限公司 | 一种多晶循环料的处理方法 |
CN106113297B (zh) * | 2016-06-24 | 2018-09-18 | 晶科能源有限公司 | 一种多晶循环料的处理方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20140150766A1 (en) | 2014-06-05 |
TWI483803B (zh) | 2015-05-11 |
WO2014005028A1 (en) | 2014-01-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI483803B (zh) | 在工件上進行切割操作之方法 | |
TWI474889B (zh) | 研磨物品及形成方法 | |
TWI477343B (zh) | 研磨物品及形成方法 | |
US10596681B2 (en) | Abrasive article and method of forming | |
TW201404528A (zh) | 研磨物品及形成方法 | |
TW201402274A (zh) | 研磨物品及形成方法 | |
JP6109409B2 (ja) | 研磨物品および形成方法 | |
JP6797252B2 (ja) | 砥粒品および形成方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |