TWI791411B - 黏合磨料製品及其製造方法 - Google Patents

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約翰 古爾修斯
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美商聖高拜磨料有限公司
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Abstract

本發明提供一種磨料製品，該磨料製品可以包括主體，該主體包括黏合劑材料、磨料顆粒及複數個孔，其中該黏合劑材料可以包含玻璃狀材料。在一個實施例中，該等磨料顆粒之平均粒徑可以在0.1微米至5微米之間，且該主體之孔隙率可在40 vol%至70 vol%之間，其中該孔隙率可界定至少0.1微米且不大於5微米之平均孔徑(D50)。

Description

黏合磨料製品及其製造方法
以下係關於一種磨料製品，且特定言之係關於一種包括玻璃狀黏合劑材料、包括超磨料材料之磨料顆粒及複數個孔的磨料製品，及製造該黏合磨料製品之方法。
黏合磨料製品，諸如磨輪可用於剪切、研磨或塑形各種材料。該行業持續需要具有高研磨精度、高效率及延長之使用壽命的經改進之黏合磨料製品。
一種磨料製品可包含：主體，其包括黏合劑材料、磨料顆粒及複數個孔，其中黏合劑材料包含玻璃狀材料，並且磨料顆粒含於黏合劑材料中且包含超磨料材料；且其中該主體可包含以下中之至少一者：對於該主體的總體積而言至少40 vol%且不大於70 vol%之孔隙率；對於該主體的總重量而言至少10 wt%且不大於94 wt%的磨料顆粒之含量；至少0.05微米且不大於5微米的磨料顆粒之平均粒徑(D50)；至少0.1微米且不大於5微米的複數個孔之平均孔徑(D50)；或其任何組合。
以下結合圖式之說明是提供以輔助理解本文所揭示的教示。以下揭露內容將著重於該教示的特定實施方式及實施例。其焦點係用於輔助描述實施例，並且不應將其解釋為對本申請中揭示之教示的範圍或適用性的限制。然而，其他的教示當然可用於本應用中。
如本文所用，術語「包含(comprises/comprising)」、「包括(includes/including)」、「具有(has/having)」或其任何其他變體旨在覆蓋非排除性包括(non-exclusive inclusion)。例如，包含一系列特徵之方法、物件或設備不一定僅限於該些特徵，而是可包括未明確列出或此方法、物件或設備固有的其他特徵。進一步地，除非有相反的明確陳述，否則「或(or)」係指包括性的或(inclusive-or)而非互斥性的或(exclusive-or)。例如，條件A或B滿足以下中之任一者：A為真(或存在)且B為假(或不存在)、A為假(或不存在)且B為真(或存在)、以及A及B均為真(或存在)。
此外，使用「一(a/an)」用來描述本文中所述之要素及組分。這僅係為方便起見且為給出本發明範圍的一般含義。除非係明確意指其他意義，否則此描述應該被理解為包括一者或至少一者及單數亦包括複數，或反之亦然。例如，當本文中所述者係單一項目時，可使用多於一個項目來替代單一項目。類似地，若本文中所述者係多於一個項目時，單一項目可取代多於一個項目。
除非另外定義，否則本文使用的所有技術和科學術語的含意與本發明所屬領域的通常知識者理解的含義相同。該等材料、方法及實施例僅是說明性的而非限制性的。對於未描述之有關特定材料及加工行為的某些細節，該等細節可包括常規方法，其可在參考書和該製造領域內的其他資源中找到。
本文所揭示之實施例係關於一種包含主體之磨料製品，其中該主體可包括包含玻璃狀材料之黏合劑材料、含於黏合劑材料中之磨料顆粒及複數個孔。在一個態樣中，主體可包含以下中之至少一者：對於該主體的總體積而言至少40 vol%且不大於70 vol%之孔隙率；對於該主體的總重量而言至少10 wt%且不大於95 wt%的磨料顆粒之含量；至少0.05微米且不大於5微米的該等磨料顆粒之平均粒徑(D50)；至少0.1微米且不大於5微米的該複數個孔之平均孔徑(D50)；或其任何組合。在一特定態樣中，磨料製品可適合於高精度研磨。
在一個實施例中，形成本揭示內容之磨料製品之主體的方法可包含：提供包括磨料顆粒及黏合劑材料之粉末混合物，該黏合劑材料包括玻璃狀材料；將該粉末混合物填充至模具中；向模具中之該粉末混合物施加壓力，且將該經壓制之粉末混合物加熱至至少600℃。
在某些態樣中，粉末混合物可藉由製備磨料顆粒及黏合劑材料之水性分散體，且進行噴霧乾燥、冷凍鑄造或冷凍乾燥，或進行乾或濕成分之高剪切混合、研磨、碾磨、篩分、過濾或其任何組合製得。
在一個態樣中，按粉末混合物之總重量計，粉末混合物之水含量不大於5 wt%、或不大於4 wt%、或不大於3 wt%、或不大於2 wt%。
在一特定態樣中，粉末混合物之平均粒徑(D50)為至少0.5微米、或至少0.6微米、或至少0.8微米、或至少1微米。在另一態樣中，D50值可不大於2微米、或不大於1.5微米、或不大於1.0。
在一個態樣中，將粉末混合物填充至模具中可包括依序填充模具與攪拌粉末組合以形成預壓縮粉末混合物，從而達至粉末混合物之敲緊密度。如本文所用，粉末混合物之敲緊密度根據ASTM D7481測定。
在一個態樣中，模具中之預壓縮粉末混合物的敲緊密度可為至少0.45 g/cm 3、或至少0.50 g/cm 3、或至少0.52 g/cm 3、或至少0.54 g/cm 3。
在填充模具之後，模具可關閉，且可施加壓力以壓制模具中所含粉末混合物至預定體積，本文中亦稱為「壓制至一體積」。
在一個實施例中，壓制可藉由冷壓進行。如本文所用，術語「冷壓」意謂在室溫下或略微較高溫度下進行壓制。在一個態樣中，冷壓可在至少20℃、或至少25℃、或至少30℃、或至少50℃ 且不大於80℃、或不大於60℃、或不大於40℃之溫度下進行。
在某些態樣中，冷壓期間所施加之壓力可為至少40 MPa、或至少60 MPa、或至少100 MPa、或至少120 MPa。在另一態樣中，所施加之壓力可不大於150 MPa、或不大於130 MPa、或不大於125 MPa。
在另一態樣中，在冷壓之後，經冷壓之主體可在進行加熱之前自模具去除。在某一態樣中，加熱經冷壓之主體可在至少620℃、或至少650℃、或至少680℃、或至少700℃之最大加熱溫度下進行。在另外的某一態樣中，最大加熱溫度可不大於850℃、或不大於800℃、或不大於750℃。
如 圖 1所示，主體(10)可包含磨料顆粒(11)及複數個均勻分佈在黏合劑材料(13)中之精細孔(12)。
在一個態樣中，磨料顆粒可包含超磨料材料，例如金剛石、立方氮化硼或其組合。在一特定態樣中，超磨料材料可包括金剛石。在某一特定態樣中，超磨料材料可基本上由金剛石組成。
在一個實施例中，磨料顆粒之平均粒徑(D50)可以為至少0.1微米、或至少0.3微米、或至少0.4微米、或至少0.5微米、或至少0.8微米、或至少1微米、或至少1.5微米、或至少2微米、或至少3微米。在另一實施例中，平均粒徑(D50)可不大於5微米、或不大於4微米、或不大於3微米、或不大於2.5微米、或不大於2.0微米、或不大於1.5微米、或不大於1.3微米、或不大於1.0微米、或不大於0.9微米、或不大於0.8微米、或不大於0.7微米、或不大於0.6微米。磨料顆粒之平均粒徑(D50)可為上述最小值與最大值之間的任何值。在一特定態樣中，磨料顆粒之平均粒徑(D50)可為至少0.3微米且不大於0.7微米。
在一其他實施例中，按該主體的總重量計，磨料顆粒之量可為至少15 wt%，諸如至少20 wt%、或至少25 wt%、或至少30 wt%、或至少35 wt%、或至少40 wt%、或至少45 wt%、或至少50 wt%、或至少55 wt%、或至少60 wt%。在另一態樣中，按該主體的總重量計，磨料顆粒之量可為不大於95 wt%、或不大於93 wt%、或不大於90 wt%、或不大於85 wt%、或不大於80 wt%、或不大於75 wt%、或不大於70 wt%、或不大於65 wt%、或不大於60 wt%、或不大於55 wt%、或不大於50 wt%。磨料顆粒的量可為上述最小值與最大值之間的任何值。
在又一特定態樣中，按該主體的總體積計，磨料顆粒之量可為至少30 vol%，諸如至少35%、至少40 vol%、至少45 vol%、或至少50 vol%。在另一態樣中，磨料顆粒之量可不大於65 vol%、或不大於60 vol%、或不大於55 vol%、或不大於50 vol%、或不大於45 vol%。
在一個實施例中，按該主體的總體積計，主體之孔隙率可為至少40 vol%，或至少41 vol%、或至少42 vol%、或至少43 vol%、或至少44 vol%、或至少45 vol%、或至少46 vol%、或至少47 vol%、或至少48 vol%、或至少49 vol%、或至少50 vol%。在另一實施例中，主體之孔隙率可不大於70 vol%、或不大於65 vol%、或不大於60 vol%、或不大於58 vol%、或不大於56 vol%、或不大於55 vol%、或不大於54 vol%、或不大於53 vol%、或不大於52 vol%、或不大於51 vol%、或不大於50 vol%。主體之孔隙率可為上述最小值與最大值之間的任何值。在一特定態樣中，按該主體的總體積計，孔隙率可為至少52 vol%至不大於60 vol%。如本文所用，(除非另外指示，否則)術語「孔隙率」涉及具有至少3 nm 孔徑且藉由阿基米德方法(Archimedes method)測定之孔的總和，本文中亦稱為「開放孔隙率」。
在某一實施例中，主體之總孔隙率 Pt(開放及封閉孔隙率之總和)與開放孔隙率 Po之比[P t: P o]可不大於1.25，諸如不大於1.11、或不大於1.05、或不大於1.01。封閉孔隙率經定義為小於3 nm之孔或完全含於主體內的較大離散獨立孔的總和，此等孔不能藉由用於孔隙率測試之阿基米德方法偵測到。
在一個實施例中，主體之平均粒徑(D50)可為至少0.1微米、或至少0.2微米、或至少0.3微米、或至少0.5微米、或至少0.8微米、或至少1 micron、或至少5微米、或至少10微米、或至少15微米、或至少20微米、或至少30微米。在又另一實施例中，平均粒徑可不大於50微米、或不大於45微米、或不大於40微米、或不大於30微米、或不大於20微米、或不大於10微米、或不大於5微米、或不大於2微米、或不大於1.5微米、或不大於1.0微米。平均粒徑(D50)可為上述最小值與最大值之間的任何值，諸如至少0.1微米且不大於50微米、至少0.2微米且不大於5微米、或至少0.3微米且不大於0.9微米。
在另一實施例中，主體之孔徑之第 10 百分比(D10)值可為至少0.05微米、或至少0.1微米，諸如至少0.2微米、或至少0.3微米、或至少o.5微米、或至少0.8微米、或至少1微米、或至少3微米。在另一態樣中，D10 大小可不大於10微米、或不大於5微米、或不大於1微米、或不大於0.8微米、或不大於0.5微米。D10 孔徑可為上述最小值與最大值之間的任何值，諸如 0.1微米至 4微米、或0.1微米至 1微米、或0.2微米至 0.7微米。
在又另一實施例中，孔徑之第 90 百分比值(D90)可為至少0.5微米、或至少0.7微米、或至少1微米、或至少3微米、或至少5微米、或至少10微米、或至少20微米、或至少40微米。在另一態樣中，D90值可不大於70微米、或不大於50微米、或不大於30微米、或不大於10微米、或不大於5微米、或不大於1微米、或不大於0.9微米、或不大於0.8微米。D90值可為上述最小值與最大值之間的任何值，諸如 0.5微米至 60微米、或0.5微米至 5微米、或0.6微米至 0.95微米。
在一特定態樣中，主體之孔徑之第 99 百分比(D99)值可不大於80微米，諸如不大於50微米、或不大於10微米、或不大於3微米、或不大於1微米、或不大於0.98微米。
在另一實施例中，主體可具有一孔徑分佈，其中孔徑之第 10 百分比值(D10)與平均孔徑(D50)之間之距離，亦即 D10-D50 可不大於1微米、或不大於0.5微米、或不大於0.3微米。
在又另一實施例中，主體可具有一孔徑分佈，其中平均孔徑(D50)與第 90 百分比值(D90)之間之距離，亦即 D50-D90 可不大於1微米、或不大於0.5微米、或不大於0.4微米。
在又另一態樣中，孔可具有多模態尺寸分佈，例如二模態或三模態尺寸分佈。
在另一特定態樣中，至少95%之主體之複數個孔之孔徑可介於0.1微米至 1微米之間，諸如至少96%、或至少97%、或至少98%、或至少99%、或至少99.5%、或至少99.9%。
磨料製品之主體之黏合劑材料可具有特定黏合劑化學品，其可促進本揭示內容之磨料製品的改進的製造及性能。在一個實施例中，主體之黏合劑材料可包含玻璃狀材料。在一特定實施例中，黏合劑材料可基本上由玻璃狀材料組成。如本文所用，基本上由玻璃狀材料組成意謂至少99 vol%之黏合劑材料為玻璃狀材料。玻璃狀材料可在熔融期間形成玻璃相，且因此可將磨料顆粒黏結在一起。用於形成玻璃狀材料之典型材料可包括天然及合成材料、金屬氧化物及非金屬氧化物。玻璃狀材料之非限制性實例可為玻璃材料，包括 SiO 2作為主要氧化物化合物及兩種或更多種其他氧化物，例如 Al 2O 3、Li 2O、Na 2O、B 2O 3、K 2O、BaO或其任何組合。在另一實施例中，黏合劑材料可不限於玻璃狀材料，且可進一步含有一種或多種其他無機材料，例如陶瓷、金屬陶瓷、金屬、金屬合金或其任何組合。此外，無機材料可為非晶形材料、多晶材料、單晶材料或其任何組合。
在一個態樣中，黏合劑材料除無機黏合劑材料以外亦可包含有機黏合劑材料，在下文亦稱為有機黏結劑。在加熱處理期間，有機黏合劑材料可以分解且可以在燒結主體中產生或幫助形成所需的孔隙率。有機黏合劑材料可為天然材料、合成材料、樹脂、環氧化物、熱固性材料、熱塑性塑料、彈性體或其任何組合。在某一實施例中，有機黏結劑可包括聚醚、酚醛樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯、聚酯、聚醯亞胺、聚苯并咪唑、芳香族聚醯胺、改質之酚醛樹脂(例如：環氧化物改質及橡膠改質之樹脂，或與增塑劑共混之酚醛樹脂)、玉米澱粉或其任何組合。在某一態樣中，有機黏結劑可為聚乙二醇(PEG)。在一特定態樣中，PEG之分子量可不大於18,000、或不大於15,000、或不大於10,000、或不大於8,000。在另一特定態樣中，PEG之分子量可為至少1000、或至少3000、或至少5000、或至少7000。
在一個實施例中，按主體的總重量計，加熱(燒結)經壓制之主體之後磨料主體中之黏合劑材料之量可為5 wt%、或至少7 wt%、或至少10 wt%、或至少15 wt%、或至少20 wt%、或至少25 wt%、或至少30 wt%。在另一實施例中，按主體的總重量計，主體中之黏合劑材料之量可不大於90 wt%、或不大於80 wt%、或不大於70 wt%、或不大於60 wt%、或不大於50 wt%、或不大於40 wt%、或不大於30 wt%、或不大於20 wt%、或不大於15 wt%、或不大於10 wt%、或不大於8 wt%。黏合劑材料之量可為上述最小值與最大值之間的任何值。在某一態樣中，主體中之黏合劑材料可基本上由玻璃狀黏合劑材料組成。按黏合劑材料的總重量計，基本上由玻璃狀黏合劑材料組成在本文中意謂黏合劑材料含有不超過1 wt%不為玻璃狀材料之材料。在某一特定態樣中，黏合劑材料可為玻璃狀黏合劑材料，其量按主體的總重量計為至少5 wt%且不大於10 wt%。
在一個實施例中，黏合劑材料[C b]與磨料顆粒[C a]之重量百分比比率[C b:C a]可在1:15至10:1之範圍內。在一特定態樣中，重量百分比比率[C b:C a]可在1:15至1:4、或1:15至1:10之範圍內。
本揭示內容之磨料製品之主體的密度可為至少1.3 g/cm 3，諸如至少1.35 g/cm 3、或至少1.40 g/cm 3、或至少1.42 g/cm 3、或至少1.46 g/cm 3、或至少1.48 g/cm 3。在另一實施例中，主體之密度可不大於1.6 g/cm 3、或不大於1.55 g/cm 3、或不大於1.50 g/cm 3、或不大於1.45 g/cm 3。主體之密度可為上述最小值與最大值之間的任何值。
本揭示內容之磨料製品的主體可具有優異的均質微結構。在一個態樣中，主體之標準化缺陷量(nDFA)可不大於5、或不大於3、或不大於1，該nDFA為每mm 2的直徑大小為50微米或更大的顆粒團聚物之總量。在一特定態樣中，主體可不含直徑為50微米或更大之缺陷。如本文所用，術語「缺陷」涉及主體內不需要的高密度顆粒團聚物，且可以在自主體之橫切表面獲取的SEM 影像或光學顯微鏡影像中識別及計數。若未另外指示，否則術語缺陷在本文中還可與術語「團聚物」互換使用。
在另外的某一特定態樣中，主體內之缺陷可為直徑為18微米或更大之顆粒團聚物，且該主體之每mm 2的標準化缺陷量(nDFA)不大於5、或不大於3、或不大於1。在某一態樣中，主體可不含直徑大小為18微米或更大之缺陷。在另一實施例中，根據ASTM D2240，本揭示內容之磨料製品之主體的材料之蕭氏D硬度為70、或至少73、或至少75、或至少77。
在另一態樣中，根據ASTM E1876，主體之材料之彈性模量(EMOD)為至少10 GPa、或至少11 GPa、或至少12 GPa、或至少13 GPa、或至少14 GPa。
應理解，主體可以具有本領域已知的任何適合的尺寸及形狀，且可以結合至各種類型的磨料製品中以形成黏合磨料製品。舉例而言，主體可連接至基板，諸如輪的輪轂以促進黏合磨料研磨輪的形成。
在一個實施例中，本揭示內容之磨料製品之主體可包含複數個主體，在本文中亦稱為主體段，且主體段可連接至基板。
在某一實施例中，磨料製品可包含基板及複數個連接至基板之主體，其中複數個主體中之各主體可包含超磨料顆粒，該等超磨料顆粒含於包括玻璃狀材料及複數個孔之黏合劑材料中。在一特定態樣中，複數個連接至基板之主體可包含不大於1.3之孔隙率含量變化(PCV)值。如本文所用，PCV值為複數個連接至基板上之主體的所有主體之孔隙率的標準偏差，其中測試了至少複數個8個主體，且所測試之複數個主體的組合體積為至少0.45 cm 3。在某一態樣中，PCV值可不大於1.2、或不大於1.0、或不大於0.8、或不大於0.6、或不大於0.4、或不大於0.3。在一特定實施例中，經連接至磨料製品之支撐件的複數個主體(在本文中亦稱為段)之量可謂至少40個主體、或至少45個主體、或至少48個主體、或至少50個主體、或至少100個主體、或至少150個主體、或至少200個主體。在另一態樣中，複數個主體之量可不大於500個主體、或不大於300個主體、或不大於100個主體、或不大於70個主體、或不大於50個主體。磨料製品之複數個主體之量可為上述最小值與最大值之間的任何值。
在一個態樣中，基板之材料可包括鋁或鋼。在另一態樣中，複數個主體可利用黏著劑，例如環氧黏著劑連接至基板。
在另一實施例中，一批主體可包含複數個主體，其中複數個主體中之各主體可包含含於包括玻璃狀材料之黏合劑材料中的超磨料顆粒；具有複數個孔；且可具有至少0.20 cm 3之總體積，其中複數個孔之孔隙率含量變化(PCV)值可不大於1.3。在某一態樣中，各主體之總體積可為至少0.25 cm 3、或至少0.3 cm 3、或至少0.5 cm 3、或至少0.7 cm 3、或至少1 cm 3、或至少5 cm 3、或至少10 cm 3、或至少12 cm 3。在另一態樣中，各主體之總體積可不大於20 cm 3、或不大於15 cm 3、或不大於10 cm 3、或不大於5 cm 3、或不大於1 cm 3、或不大於0.5 cm 3、或不大於0.3 cm 3。PCV值可為上述最小值與最大值之間的任何值。
在另一實施例中，本揭示內容係關於複數個磨料製品，其中複數個製品之各磨料製品可包含基板及複數個連接至如上文所述之基板之主體，且複數個磨料製品之主體之孔隙率含量變化(PCV)可不大於1.3。在某一態樣中，複數個磨料製品可具有至少3個磨料製品、或至少5個磨料製品、或至少10個磨料製品、或至少20個、或至少30個、或至少50個，其中各磨料製品可包含至少45個連接至基板上之主體。
磨料製品可經組態以在包含選自由以下組成之組的矽或陶瓷材料的晶圓上進行材料去除操作：氧化物、碳化物、氮化物、硼化物或其任何組合。
在一個特定態樣中，碳化矽晶圓或碳化矽鑄錠上之材料去除操作可使用磨料製品進行以獲得平均表面粗糙度 RA不大於50Å，諸如不大於40Å、不大於30Å、不大於25Å、不大於20Å、或不大於15Å、或不大於10Å。
在某一態樣中，磨料製品可為固定磨料立式主軸(FAVS)，其適用於低力下的精密研磨及低亞表面損傷。在一個實施例中，磨料製品可經調試以自直徑至少為200 mm 且總厚度變化不大於2微米之碳化矽晶圓上去除材料，而在25 lb之力下研磨性能之G比可不大於小於1.0。
許多不同態樣及實施例係可行的。一些該等方面及實施例已於本文中描述。在閱讀本說明書之後，熟習本技術者將理解該等態樣及實施例僅係說明性，且並不限制本發明的範圍。實施例可根據如下列實施例之任何一或多者。 實施例：
實施例1.一種磨料製品，其包含：主體，其包括黏合劑材料、磨料顆粒及複數個孔，其中該黏合劑材料包含玻璃狀材料；且該等磨料顆粒含於該黏合劑材料中，且包含超磨料材料；且其中該主體包含以下中之至少一者：對於該主體的總體積而言至少40 vol%且不大於70 vol%之孔隙率；對於該主體的總重量而言至少10 wt%且不大於94 wt%的磨料顆粒之含量；至少0.05微米且不大於5微米的該等磨料顆粒之平均粒徑(D50)；
至少0.1微米且不大於5微米的該複數個孔之平均孔徑(D50)；或其任何組合。
實施例2.一種磨料製品，其包含：主體，其包括黏合劑材料、磨料顆粒及複數個孔，其中該黏合劑材料包含玻璃狀材料，且進一步其中該等磨料顆粒含於該黏合劑材料中，且包含超磨料材料，該等磨料顆粒進一步包含至少0.1微米且不大於5微米之平均粒徑(D50)，且其中該主體包含對於該主體的總重量而言至少15 wt%之磨料顆粒之量。
實施例3.一種磨料製品，其包含：主體，其包括黏合劑材料、磨料顆粒及複數個孔，其中該黏合劑材料包含玻璃狀材料；該等磨料顆粒含於該黏合劑材料中，且包含超磨料材料；該等磨料顆粒之平均粒徑(D50)為至少0.1微米且不大於5微米；對於該主體的總體積而言，該主體之孔隙率為至少40 vol%且不大於70 vol%；且其中該孔隙率界定至少0.1微米且不大於5微米之平均孔徑。
實施例4.一種磨料製品，其包含：基板；及複數個連接至該基板之主體，其中該複數個主體中之各主體包含磨料顆粒，該等磨料顆粒含於包括玻璃狀材料之黏合劑材料中；且該複數個主體包含複數個孔，且該複數個主體之標準化孔隙率含量變化(PCV)值不大於1.3。
實施例5.一批主體，其包含：複數個主體；其中 該複數個主體中之各主體包含磨料顆粒，該等磨料顆粒含於包括玻璃狀材料及複數個孔之黏合劑材料中；該複數個主體之組合體積為至少0.45 cm 3；且該複數個主體之孔隙率含量變化(PCV)值不大於1.3。
實施例6.如實施例4或5之複數個主體，其中該複數個主體包括至少15個主體、或至少30個主體、或至少40個主體、或至少45個主體、或至少50個主體、或至少100個主體、或至少150個主體、或至少200個主體。
實施例7.如實施例4至6中任一例之複數個主體，其中該複數個主體之PCV值不大於1.2、或不大於1.0、或不大於0.8、或不大於0.6、或不大於0.4、或不大於0.3或不大於0.2。
實施例8.如實施例4至7中任一例之複數個主體，其中該複數個主體之各主體之總體積為0.03 cm 3、或至少0.05 cm 3、或至少0.1 cm 3、或至少0.2 cm 3、或至少0.25 cm 3、或至少0.3 cm 3、或至少0.5 cm 3、或至少0.7 cm 3、或至少1 cm 3、或至少5 cm 3、或至少10 cm 3、或至少12 cm 3。
實施例9.如實施例4至7中任一例之複數個主體，其中該複數個主體之各主體之總體積不大於20 cm 3、或不大於15 cm 3、或不大於10 cm 3、或不大於5 cm 3、或不大於1 cm 3、或不大於0.5 cm 3、或不大於0.3 cm 3。
實施例10.一種複數個磨料製品，其中複數個磨料製品中之各磨料製品包含如實施例4至9中任一例之複數個主體。
實施例11.如實施例10之複數個磨料製品，其中該複數個磨料製品之量為至少5個磨料製品、或至少10 磨料製品、或至少20 磨料製品、或至少30 磨料製品、或至少50 磨料製品。
實施例12.如實施例10或11之複數個磨料製品，其中複數個製品中之所有主體之孔隙率含量變化(PCV)值不大於1.3。
實施例13.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中該等磨料顆粒包括金剛石、立方氮化硼或其組合。
實施例14.如實施例13之磨料製品，其中該等磨料顆粒包括金剛石。
實施例15.如實施例14之磨料製品，其中該等磨料顆粒基本上由金剛石組成。
實施例16.如實施例2、4或5中任一例之磨料製品，其中對於該主體的總體積而言，該主體包含至少40 vol%且不大於70 vol%的孔隙率。
實施例17.如實施例1、3及13中任一例之磨料製品，其中對於該主體的總體積而言，該主體之孔隙率為至少41 vol%、或至少42 vol%、或至少43 vol%、或至少44 vol%、或至少45 vol%、或至少46 vol%、或至少47 vol%、或至少48 vol%、或至少49 vol%、或至少50 vol%。
實施例18.如實施例1、3及16中任一例之磨料製品，其中該主體之孔隙率不大於65 vol%、或不大於60 vol%、或不大於58 vol%、或不大於56 vol%、或不大於55 vol%、或不大於54 vol%、或不大於53 vol%、或不大於52 vol%、或不大於51 vol%、或不大於50 vol%。
實施例19.如實施例17或18之磨料製品，其中該孔隙率為至少45 vol%且不大於60 vol%、或至少50 vol%且不大於58 vol%、或至少53 vol%且不大於57 vol%。
實施例20.如實施例2、4及5中任一例之磨料製品，其中該主體包含複數個孔，其平均孔徑(D50)為至少0.1微米且不大於5微米。
實施例21.如實施例1、3或20之磨料製品，其中該等孔之平均孔徑(D50)為至少0.3微米、或至少0.4微米、或至少0.5微米、或至少0.8微米、或至少1微米、或至少1.5微米、或至少2微米。
實施例22.如實施例1、3或20之磨料製品，其中該等孔之平均粒徑(D50)不大於4微米、或不大於3微米、或不大於2.5微米、或不大於2.0微米、或不大於1.5微米、或不大於1.3微米、或不大於1.0微米、或不大於0.8微米。
實施例23.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中該複數個孔之D99值不大於20微米、或不大於10微米、或不大於5微米、或不大於1微米、或不大於0.95微米。
實施例24.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中該複數個孔之D10-D50 範圍值不大於1微米、或不大於0.5微米、或不大於0.3微米。
實施例25.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中該複數個孔之D50-D90 範圍值不大於1微米、或不大於0.5微米、或不大於0.4微米。
實施例26.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中至少95%之複數個孔之孔徑介於0.1微米至 1微米之間，諸如至少96%、或至少97%、或至少98%、或至少99%、或至少99.5%、或至少99.9%、或100%。
實施例27.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中該複數個孔界定多模態尺寸分佈。
實施例28.如實施例27之磨料製品，其中該複數個孔界定雙模態或三模態尺寸分佈。
實施例29.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中主體之孔隙率(Pt)與主體之開放孔隙率(Po)之比[Pt:Po]不大於1.25，諸如不大於1.11、或不大於1.05、或不大於1.01。
實施例30.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中按該主體之總重量計，該等磨料顆粒之量為至少15 wt%、或至少20 wt%、或至少25 wt%、或至少30 wt%、或至少35 wt%、或至少40 wt%、或至少45 wt%、或至少50 wt%、或至少55 wt%、或至少60 wt%。
實施例31.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中按該主體之總重量計，該等磨料顆粒之量不大於95 wt%、或不大於94 wt%、或不大於93 wt%、或不大於92 wt%、或不大於90 wt%、或不大於85 wt%、或不大於80 wt%、或不大於70 wt%、或不大於65 wt%、或不大於60 wt%、或不大於55 wt%、或不大於50 wt%、或不大於45 wt%、或不大於40 wt%。
實施例32.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中按該主體之總重量計，該黏合劑材料之量為至少5 wt%、至少6 wt%、或至少7 wt%、或至少10 wt%、或至少15 wt%、或至少20 wt%、或至少25 wt%、或至少30 wt%。
實施例33.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中按該主體之總重量計，該黏合劑材料之量不大於93 wt%、或不大於92 wt%、或不大於91 wt%、或不大於90 wt%、或不大於85 wt%、或不大於80 wt%、或不大於70 wt%、或不大於60 wt%、或不大於50 wt%、或不大於40 wt%、或不大於35 wt%、或不大於30 wt%、或不大於20 wt%、或不大於15 wt%、或不大於10 wt%、或不大於8 wt%、或不大於6 wt%。
實施例34.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中該黏合劑材料基本上由玻璃狀材料構成。
實施例35.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中該黏合劑材料包含非晶相及/或多晶相。
實施例36.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中該黏合劑材料[Cb]與磨料顆粒[Ca]之重量百分比比率[Cb:Ca]為至少1:15、或至少1:12、或至少1:10、或至少1:8、或至少1:5。
實施例37.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中該黏合劑材料[Cb]與該等磨料顆粒[Ca]之重量百分比比率[Cb:Ca]不大於10:1、或不大於1:1、或不大於1:5、或不大於1:10。
實施例38.如實施例36或37之磨料製品，其中該黏合劑材料[Cb]與該等磨料顆粒[Ca]之重量百分比比率[Cb:Ca]在1:15至10:1、或1:15至1:4、或1:15至1:10之範圍內。
實施例39.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中該主體之密度為至少1.3 g/ cm 3、或至少1.35 g/cm 3、或至少1.40 g/cm 3、或至少1.42 g/cm 3、或至少1.44 g/cm 3、或至少31.46 g/cm 3、或至少1.48 g/cm 3。
實施例40.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中該主體之密度不大於1.6 g/cm 3、或不大於1.55 g/cm 3、或不大於1.50 g/cm 3、或不大於1.48 g/cm 3、或不大於1.45 g/cm 3。
實施例41.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中該主體包含不大於5、或不大於3、或不大於1之標準化缺陷量(nDFA)，該nDFA為每mm 2的直徑大小為50微米或更大的顆粒團聚物之總量。
實施例42.如實施例40之磨料製品，其中該主體不含直徑大小為50微米或更大的缺陷。
實施例43.如實施例1至40中任一例之磨料製品，其中該主體包含不大於5、或不大於3、或不大於1之標準化缺陷量(nDFA)，該nDFA為每mm 2的直徑大小為18微米或更大的顆粒團聚物之總量。
實施例44.如實施例43之磨料製品，其中該主體不含直徑大小為18微米或更大的缺陷。
實施例45.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中該主體基本上不含氧化鈰。
實施例46.如實施例45之磨料製品，其中該主體不含氧化鈰。
實施例47.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中根據ASTM D2240，該主體之材料包含至少70、或至少73、或至少75、或至少77之蕭氏D硬度。
實施例48.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中根據ASTM E1876，該主體之材料包含至少10 GPa、或至少11 GPa、或至少12 GPa、或至少13 GPa、或至少14 GPA之彈性模量(EMOD)。
實施例49.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中該磨料製品經組態以在包含選自由以下組成之群的矽或陶瓷材料之晶圓上進行材料去除操作：氧化物、碳化物、氮化物、硼化物或其任何組合。
實施例50.如實施例49之磨料製品，其中該膜料製品經組態以在碳化矽晶圓上進行材料去除操作。
實施例51.如實施例50之磨料製品，該磨料製品經調適以在碳化矽晶圓上進行材料去除操作直至表面粗糙度 RA不大於30Å、或不大於25Å、或不大於20Å、或不大於15Å、或不大於10Å。
實施例52.如實施例50或51之磨料製品，該磨料製品經調適以自直徑為至少200 mm 且總厚度變化不大於2微米之碳化矽晶圓去除材料。
實施例53.如實施例4及6至52中任一例之磨料製品，其中該複數個主體利用黏著劑連接至基板。
實施例54.如實施例4及6至53中任一例之磨料製品，其中該基板之材料包括鋁或鋼。
實施例55.如實施例4及6至54中任一例之磨料製品，其中該複數個主體包含至少45個連接至基板之主體，且該基板之直徑不大於11吋。
實施例56.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中該等磨料顆粒之平均粒徑(D50)為至少0.1微米、或至少0.3微米、或至少0.4微米、或至少0.5微米、或至少0.8微米、或至少1微米、或至少1.5微米、或至少2微米、或至少3微米。
實施例57.如前述實施例中任一例之磨料製品，其中該等磨料顆粒之平均粒徑(D50)不大於5微米、或不大於4微米、或不大於3微米、或不大於2.5微米、或不大於2.0微米、或不大於1.5微米、或不大於1.3微米、或不大於1.0微米、或不大於0.9微米、或不大於0.8微米、或不大於0.7微米、或不大於0.6微米。
實施例58.一種形成磨料製品之方法，其包含： 形成主體，其中形成該主體包含： 提供包括磨料顆粒及黏合劑材料之粉末混合物，該黏合劑材料包括玻璃狀材料； 將該粉末混合物填充至模具中； 進行冷壓以形成具有預定體積之經冷壓之主體；且 將該經冷壓之主體加熱至至少600℃之最大加熱溫度以形成該主體，其中該等磨料顆粒包含超磨料材料，且具有至少0.05微米且不大於5微米之粒徑。
實施例59.如實施例58之方法，其中按該粉末混合物之總重量計，該粉末混合物包含不大於3 wt%之水含量。
實施例60.如實施例58或59之方法，其中冷壓在至少20℃、或至少25°C、或至少30°C、或至少40°C之溫度下進行。
實施例61.如實施例58至60中任一例之方法，其中冷壓在不大於80℃、或不大於60°C、或不大於50°C、或不大於40°C之溫度下進行。
實施例62.如實施例58至61中任一例之方法，其中冷壓在至少40 MPa、或至少100 MPa、或至少120 MPA之壓力下進行。
實施例63.如實施例58至62中任一例之方法，其中冷壓在不大於150 MPa、或不大於130 MPa、或不大於125 MPA之壓力下進行。
實施例64.如實施例58至63中任一例之方法，其中填充模具包含在至少兩個步驟內將粉末混合物添加至模具中，且預壓縮粉末混合物以去除入陷空氣。
實施例65.如實施例64之方法，其中用粉末混合物填充模具包含至少三個步驟。
實施例66.如實施例64或65之方法，其中用粉末混合物填充模具包含將粉末混合物預壓縮至該粉末混合物之敲緊密度。
實施例67.如實施例66之方法，其中該模具內之粉末的敲緊密度為至少0.45 g/cm 3、或至少0.50 g/cm 3、或至少0.52 g/cm 3、或至少0.54 g/cm 3。
實施例68.如實施例58至67中任一例之方法，其中經冷壓之主體之預定體積對應於至少1.3 g/cm 3、或至少1.35 g/cm 3、或至少1.40 g/cm 3、或至少1.42 g/cm 3、或至少1.44 g/cm 3、或至少1.46 g/cm 3的加熱後之密度。
實施例69.如實施例58至68中任一例之方法，其中經冷壓之主體之預定體積對應於不大於1.6 g/cm 3、或不大於1.55 g/cm 3、或不大於1.50 g/cm 3、或不大於1.45 g/cm 3的加熱後之密度。
實施例70.如實施例58至69中任一例之方法，其中最大加熱溫度為至少620℃、或至少650℃、或至少680℃、或至少700℃。
實施例71.如實施例58至70中任一例之方法，其中最大加熱溫度不大於850℃、或不大於800℃、或不大於750℃。
實施例72.如實施例58至71中任一例之方法，其中該等磨料顆粒基本上由金剛石顆粒組成。
實施例73.如實施例58至72中任一例之方法，其中粉末混合物之平均粒徑(D50)為至少0.5微米、或至少0.6微米、或至少0.8微米、或至少1微米。
實施例74.如實施例58至73中任一例之方法，其中粉末混合物之平均粒徑(D50)不大於2微米、或不大於1.5微米、或不大於1.0微米。
實施例75.如實施例58至74中任一例之方法，其中粉末混合物之D90值不大於7微米、或不大於5微米、或不大於4微米。
實施例76.如實施例58至75中任一例之方法，其中粉末混合物之D99值不大於15微米、或不大於10微米、或不大於9微米。
實施例77.如實施例58至76中任一例之方法，其中粉末混合物進一步包含有機黏結劑。
實施例78.如實施例77之方法，其中該有機黏結劑包括聚醚、酚醛樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯、聚酯、聚醯亞胺、聚苯并咪唑、芳香族聚醯胺或其任何組合。
實施例79.如實施例78之方法，其中該有機黏結劑包括聚醚。
實施例80.如實施例79之方法，其中該聚醚包括聚乙二醇(PEG)。
實施例81.如實施例78至80中任一例之方法，其中按粉末混合物之總重量計，有機黏結劑之量為至少0.8 wt%、或至少1 wt%、或至少1.5 wt%、或至少2.0 wt%、或至少3 wt%。
實施例82.如實施例77至81中任一例之方法，其中按粉末混合物之總重量計，有機黏結劑之量不大於10 wt%、或不大於5 wt%、或不大於3 wt%。
實施例83.如實施例80之方法，其中 PEG之分子量不大於18,000、或不大於15,000、或不大於10,000、或不大於9000、或不大於8,000、或不大於7,000。
實施例84.如實施例80之方法，其中 PEG之分子量為至少1000、或至少3000、或至少5000、或至少7000、或至少8000。
實施例85.如實施例58至84中任一例之方法，其中粉末混合物基本上不含氧化鈰。
實施例86.如實施例85之方法，其中粉末混合物不含氧化鈰。
實施例87.如實施例58至86中任一例之方法，其中在加熱之後，主體基本上由金剛石顆粒及玻璃狀黏合劑材料組成。
實施例88.如實施例58至87中任一例之方法，其進一步包含在加熱之後將主體切割為複數個主體。
實施例89.如實施例88之方法，其進一步包含用黏著劑將複數個主體連接至基板。
實施例90.如實施例88或89之方法，其中該複數個主體之孔隙率含量變化(PCV)值不大於1.3。 實例 實例 1
具有如圖 3中所示之粒徑分佈的原料粉末用於形成 10個主體樣品。原料粉末由大約 91.5 wt%的平均粒徑(D50)為約 0.5微米之金剛石顆粒、7.0 wt%的平均粒徑為2.5微米之玻璃狀材料及 1.5 wt%的有機黏結劑(聚乙二醇)的製成的均質細粉混合物。
藉由將粉末分三步加入模具與攪拌粉末組合以獲得約 0.543 g/cm 3的所需敲緊密度，將 47.5 g 原料粉末填充至模具中。
填充模具後，關閉模具，且將粉末在室溫下冷壓至33 cm 3的預先計算之體積。所施加之壓力為約 9 噸/吋 2(124 MPa)維持約 10 秒。冷壓之後，所壓制之主體自模具去除，且轉移至烘箱中。所壓制之主體之加熱以 1℃/min的加熱速率進行至 515℃，然後以 2℃/min 進行至 700℃，且在700℃ 下保持三個小時。
根據上述過程製造一系列十個燒結主體(樣品 1至10)。樣品 S1之主體製造具有良好的可重複性，使得十個樣品之間的孔隙率值之標準偏差為0.122，其在本文中亦稱為孔隙率含量變化(PCV)值。加熱及冷卻至室溫後每個主體的所量測密度(重量除以體積)為1.44 g/cm 3。 表1
樣品 冷壓及加熱之後之密度[g/cc] 孔隙率[vol%] 孔分佈
S1 1.44 55.1 99%之孔體積 ＜ 1 µm
S2 1.44 55.16 99%之孔體積 ＜ 1 µm
S3 1.44 55.12 99%之孔體積 ＜ 1 µm
S4 1.44 55.27 99%之孔體積 ＜ 1 µm
S5 1.44 55.05 99%之孔體積 ＜ 1 µm
S6 1.44 55.13 99%之孔體積 ＜ 1 µm
S7 1.44 55.15 99%之孔體積 ＜ 1 µm
S8 1.44 55.18 99%之孔體積 ＜ 1 µm
S9 1.44 54.91 99%之孔體積 ＜ 1 µm
S10 1.44 54.87 99%之孔體積 ＜ 1 µm
根據ASTM D4404-10，使用Micromeritics AutoPore IV 汞孔度計量測本文所述之所有孔徑分佈。根據阿基米德方法，經由孔之水飽和度量測孔隙率。
孔隙率量測係藉由將樣品主體置放在80℃的烘箱中約 2 小時了，且在將其自烘箱中去除後立即量測主體的干重(W bd)來進行。量測乾重後，將主體置放在包括蒸餾水之腔室中，且浸沒于水中，且用秤跟蹤主體吸水後的體重增加(W ba)。一旦獲得穩定的水內主體重量，將主體自水中去除，且用濕布擦乾以去除多餘的水，然後立即再次稱重主體以獲得用水飽和之主體的重量(W bs)。孔隙率由下式計算：P(%) = (V 主體w – V 主體真/ V 主體w ) x 100，其中V 主體 w= W bs- W bA/d w及V 真= W bd/ d theo, d theo為無孔之主體的理論密度。按金剛石及玻璃狀黏合劑材料之量計且不包括孔體積，計算出實例1的主體的理論密度為3.21 g/ cm 3的值。主體之密度亦基於在進行阿基米德方法期間獲得的值，藉由將主體之干重(W bd)除以主體的體積(V 主體 w)來計算。
藉由阿基米德方法量測且在表1及2中列舉的孔隙率值與量測樣品的開放孔隙率有關，此意謂水可進入的孔。按主體的總體積計，所有樣品的封閉孔隙率(水未達到)的百分比低於1 vol%。基於理論密度(零孔隙率之計算密度)、實際密度及經由上述阿基米德方法量測的「開放」孔隙率計算閉合孔隙率。
以與表1之樣品相同的方式製備另一系列之9個主體樣品(樣品 S11-S19)，不同之處在於將粉末材料以一步添加至模具中且不將粉末攪拌至其敲緊密度。所獲得的孔隙率及密度的總結如表2中所示。
自表2中可以看出，所獲得的孔隙率具有大得多的孔隙率變化(在約 49%與54%之間)，且標準偏差為1.47(對應於1.47之PCV值)。藉由量測主體的孔徑分佈可以進一步觀測到，超過3%之孔體積促成大於1微米的孔。類似地，冷壓及加熱後主體的密度變化亦很大，在1.48至1.62 g/cm 3之範圍內。 表2
樣品 冷壓及加熱之後之密度[g/cc] 孔隙率[vol%] 孔徑分佈
S11 1.48 53.92 超過3%之孔體積 ＞ 1微米
S12 1.49 53.49 超過3%之孔體積 ＞ 1微米
S13 1.54 51.93 超過3%之孔體積 ＞ 1微米
S14 1.57 51.02 超過3%之孔體積 ＞ 1微米
S15 1.57 50.99 超過3%之孔體積 ＞ 1微米
S16 1.58 50.76 超過3%之孔體積 ＞ 1微米
S17 1.59 50.33 超過3%之孔體積 ＞ 1微米
S18 1.60 50.29 超過3%之孔體積 ＞ 1微米
S19 1.62 49.61 超過3%之孔體積 ＞ 1微米
實例 2微結構之研究。
實例1之樣品 9之橫切截面的SEM 影像展示於圖 4A中，以說明主體之微結構。可以看出，主體具有非常均勻的結構，無任何較大的顆粒團聚物，且無較大的孔或開裂。用 ImageJ 軟體製成之影像展示， 圖 4A中所示之主體之橫切截面不含在1 m.m 2之面積內直徑大小為50微米或更大的團聚物(在本文中亦稱為缺陷)。
此外，集中偵測大小為18微米或更大之缺陷的 圖 4A之影像的分析揭示，主體在1 mm 2之面積內含有少於5個缺陷，其中在不同位置取平均3張圖像進行分析。
相比之下，比較主體顯示在圖2B中，其由相同類型及量的起始成分(金剛石顆粒、玻璃狀黏合劑、有機黏結劑)製成但不為根據本文所揭示之方法的實施例製備的。可以看出，微結構更加不均勻。 圖 2B中所示之樣品的微結構的影像分析鑒別每mm 2的直徑大小為50微米或更大的200個缺陷之量。
圖 4A中所示之樣品之主體根據ASTM D4404-10，使用Micromeritics AutoPore IV 汞孔度計進一步分析其孔徑分佈。
孔徑分佈之圖展示於 圖 2A中，且 D10、D50、D90及D99概述於表3中。所量測之孔徑分佈確認 圖 4A中所示之主體之均質結構。可以看出，主體具有狹窄的孔徑分佈，其中直至 D99值，所有孔均小於1微米。 表3
孔徑分佈 樣品 9
D10[微米] 0.316
D50[微米] 0.571
D90[微米] 0.704
D99[微米] 0.916
實例 3
具有不同孔隙率之機械特性。
製備了孔隙率介於52%與59%之間的各種主體，且測試其機械特性蕭氏D硬度及彈性模量(EMOD)。如實例1 所述，藉由改變填充至模具中之粉末混合物的量，同時壓制至相同體積，形成具有不同孔隙率的主體。
主體樣品之蕭氏D硬度量測結果的概述顯示在圖7中。可以看出，最高蕭氏D硬度藉由具有約 53%之孔隙率的主體獲得。蕭氏D硬度根據 ASTM-D2240測量。
在彈性模量(EMOD)方面可以觀測到類似的趨勢。在孔隙率為約 53%時亦觀察到了最佳值，而隨著孔隙率的進一步增加，EMOD下降。EMOD根據 ASTM-E1876測定。 實例 4
組裝磨輪。
根據實例1之描述製成的燒結主體，樣品 S1-S10，經切割成更小的主體段，在本文中亦稱為複數個主體，其中每個主體段具有約 0.5吋長、0.125吋高及 0.25吋厚的帶有圓形邊緣的形狀，如 圖 5中所示。
使用環氧黏著劑將主體段連接至預形成輪基板的外表面上。含有覆蓋直徑為11吋之圓形基板區域的48個連接主體段(複數個48個主體)的輪子的說明圖在 圖 6中示出。
應理解，在此實例中描述及示出的主體段僅僅為一個非限制性實施例，且主體段之形狀及複數個主體在基板上的佈置可以具有多種變化。此外，磨輪可以具有大於或小於11吋之直徑大小。 實例 5
測試研磨性能。
將孔隙率為52.8%之代表性主體(樣品 S20)的研磨性能與藉由過壓製成的主體(C1)的研磨性能進行比較。過壓係藉由增加模具中之粉末量且壓製成相同體積來進行。測試另一比較主體(C2)，其具有與樣品 S20 相似的孔隙率，但具有較不均質的結構，缺陷量為每mm 2約22個缺陷。 表4
樣品 孔隙率[vol%] 每mm 2 ≥ 50 µm 缺陷之量 最大力[lbs] RA [Å] 谷深度[Å]
S20 52.8 0 56 17.5 118
C2 46.6 0 ＞100      
C3 50.0 22 26 21.0 1192
製備具有如圖6中所示之多段式輪結構的磨輪，使用表4中概述的主體樣品作為段。研磨實驗使用 Revasum 7AF-HMG 研磨機進行，且使用直徑為6吋之4H-N 型碳化矽晶圓作為基板。
自表4中概述之結果可以看出，由過壓主體製成的輪需要過高的最大力(＞100 lb)進行研磨。儘管比較輪 C3 需要 23 lb之低最大力，但谷深度(晶圓之亞表面引起的損壞)非常高(1192微米)。主體樣品 S21之輪獲得了優異的表面光潔度，且表面粗糙度低，谷深度比樣品 C3 低約 10 倍。
前述實例係關於黏合磨料產物，尤其用於精密研磨，其表示與現有技術之不同。
益處、其他優點及解決問題之技術手段已於上文針對特定實施例而描述。然而，益處、優點、解決問題之技術手段以及可造成任何益處、優點、解決問題之技術手段發生或變得更加顯著之任何特徵不應被解釋為任何或所有請求項之關鍵、所需或必要特徵。本文中對包括一種或多種成分的材料的引用可解釋為包括至少一個實施例，其中，該材料基本上由所標示的一種或多種成分組成。術語「基本上由……組成」解釋為包括這樣的組合，該組合包含所標示的材料並且排除了除少數含量的材料(例如，雜質含量)以外的所有其他材料，其不會顯著地改變材料的特性。另外，或替代地，在某些非限制性實施例中，本文標示的組合中之任一者可基本上不含未明確揭示的材料。本文的實施例包括材料內某些特定成分的含量範圍，並且應可理解，給定材料內成分的含量總計為100%。
說明書及本文中所述之實施例的描繪係意欲提供各種實施例之結構的一般瞭解。說明書和描繪並非意欲用作使用本文中所述之結構或方法的裝置和系統之所有元件和特徵之詳盡和全面的描述。單獨的實施例亦可在單一實施例中組合提供，並且相反地，為了簡潔起見，在單一實施例的上下文中所述的各種特徵亦可單獨提供或以任何次組合來提供。進一步地，引用範圍中所述的值包括該範圍內的各個及每個值。只有在閱讀本說明書之後，許多其他實施例對於熟習本技術領域者才是清楚易見的。其他實施例可予使用並衍生自本揭露，使得結構取代、邏輯性取代，或另外的改變可在不脫離本揭露的範圍下進行。據此，本揭示應被視為說明性的而非限制性的。
10:主體 11:磨料顆粒 12:精細孔 13:黏合劑材料 EMOD:彈性模量
藉由參考附圖，可以更好地理解本發明，且其眾多特徵和優點對於具有通常知識者而言是顯而易見的。 圖1包括根據一實施例之磨料製品之主體的橫截面的說明圖。 圖2A包括說明根據一個實施例之主體之孔徑分佈之圖。 圖2B包括說明根據一個實施例之主體之孔徑分佈之圖。 圖3包括說明根據一個實施例之粉末混合物之粒徑分佈之圖。 圖4A包括根據一個實施例之主體之部分的光學顯微鏡影像。 圖4B包括比較主體之部分的光學顯微鏡影像。 圖5包括根據一個實施例之磨料製品之主體的形狀的說明圖。 圖6包括包含根據一個實施例之複數個主體之磨料製品的說明圖。 圖7包括展示根據實施例之彈性模量對比孔隙率之關係的圖。 圖8包括展示根據實施例之蕭氏D硬度對比孔隙率之關係的圖。
10:主體
11:磨料顆粒
12:精細孔
13:黏合劑材料

Claims (21)

  1. 一種磨料製品，其包含：基板；及複數個連接至該基板之主體，其中該複數個主體中之各主體包含磨料顆粒，該等磨料顆粒含於包括玻璃狀材料之黏合劑材料中；且該複數個主體包含複數個孔，且該複數個主體之標準化孔隙率含量變化(PCV)值不大於1.3。
  2. 如請求項1之磨料製品，其中該複數個主體之該PCV值不大於0.2。
  3. 如請求項1之磨料製品，其中該複數個主體之各主體之總體積為至少0.03cm3且不大於20cm3。
  4. 如請求項1之磨料製品，其中該等磨料顆粒包括金剛石、立方氮化硼或其組合。
  5. 如請求項1之磨料製品，其中該主體包含對於該主體的總體積而言至少40vol%且不大於70vol%之孔隙率。
  6. 如請求項1之磨料製品，其中該主體包含具有至少0.1微米且不大於5微米之平均孔徑(D50)的複數個孔。
  7. 如請求項1之磨料製品，其中該複數個孔具有不大於10微米之D90值。
  8. 如請求項1之磨料製品，其中該複數個孔具有不大於1微米之D50-D90範圍值。
  9. 如請求項1之磨料製品，其中該主體之孔隙率(Pt)與主體之開放孔隙率(Po)之比[Pt：Po]不大於1.25。
  10. 如請求項1之磨料製品，其中該主體包含不大於5之標準化缺陷量(nDFA)，該nDFA為每mm2的直徑大小為50微米或更大的顆粒團聚物之總量。
  11. 如請求項1之磨料製品，其中按該主體的總重量計，該磨料顆粒之量為至少40wt%且不大於93wt%。
  12. 如請求項1之磨料製品，其中按該主體的總重量計，該磨料顆粒之量為至少80wt%且不大於93wt%。
  13. 如請求項1之磨料製品，其中按該主體的總重量計，該磨料顆粒之量為至少5wt%且不大於15wt%。
  14. 如請求項1之磨料製品，其中該黏合劑材料[Cb]與該磨料顆粒[Ca]之 重量百分比比率[Cb：Ca]在1：15至10：1之範圍內。
  15. 如請求項1之磨料製品，其中該黏合劑材料[Cb]與該磨料顆粒[Ca]之重量百分比比率[Cb：Ca]在1：15至1：10之範圍內。
  16. 如請求項1之磨料製品，其中根據ASTM E1876，該主體包括至少10GPa之彈性模量(EMOD)。
  17. 如請求項1之磨料製品，其中該複數個孔定義具有平均孔徑(D50)及第90百分比值(D90)的孔徑分佈，且進一步其中該第90百分比值(D90)與該平均孔徑(D50)之間的差異不大於1微米；且其中該主體包括：對於該主體的總體積而言至少40vol%且不大於70vol%之孔隙率；對於該主體的總重量而言至少50wt%且不大於94wt%的磨料顆粒之含量；至少0.05微米且不大於5微米的該等磨料顆粒之平均粒徑(D50)；及至少0.1微米且不大於5微米的該複數個孔之平均孔徑(D50)。
  18. 如請求項1之磨料製品，其中該複數個主體包括至少45個連接至該基板上之主體，且其中該基板具有不大於11吋之直徑。
  19. 如請求項1之磨料製品，其中該磨料製品經組態以在碳化矽晶圓或碳化矽鑄錠上進行材料去除操作。
  20. 如請求項19之磨料製品，其進一步包括將複數個主體連接至基板，其中該磨料製品經組態以相對於該碳化矽晶圓之表面移動，以降低該碳化矽晶圓之表面粗糙度(Ra)至不大於30Å，其中該碳化矽晶圓具有至少200mm之直徑以及不大於2微米之總厚度變化。
  21. 如請求項1之磨料製品，其中該等磨料顆粒之平均粒徑(D50)不大於2.0微米。
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