JPH06502805A - 研磨工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 研磨工具 発明の背景 本発明は研磨工具に係る。

研磨材としてダイヤモンドおよび立方晶系窒化硼素（ＣＢＮ）のごとき超硬研磨 材を使用する各種の研磨工具が入手可能である。そのような工具はといし車およ びのこぎりを含む。

といし車は典型的にはベークライト、フェノールアルミニウムまたはアルミニウ ムのごとき材料から作られるハブ、およびハブの周縁に固定された作動リムを有 する。

作動部分は輿望的には金属マトリックス中に、ガラス質マトリックス中にまたは フェノールホルムアルデヒド、尿素ホルムアルデヒドまたはメラニンホルムアル デヒド樹脂のごとき熱硬化性樹脂中に分散された成る質量の超硬研磨粒子を含む 。ハブは平坦な円板または力・ンブの形状を取り得る。

既知ののこぎりの一タイプは作動部分をその周縁に結合された平坦な円形の素材 または円板を有する。作動部分は複数の独立した切片または連続するリムから成 り得る。作動部分は金属結合マトリックス中に分散された成る質量の超硬研磨粒 子を有する。好適な金属結合マトリックスの一例はコバルト／青銅である。

のこぎりの他の一タイプは、離間された関係を以てそれに複数の環状セグメン１ −を結合または固定されたワイヤを存するワイヤのこぎりである。

熱硬化性樹脂を使用するといし車の製造は扱いにくくそして遅く、材料は不十分 な導熱性を有しそしてそのような材料の粉末混合物を硬化させるためオーブン内 で４時間以上加熱することか必要とされる。

文献には結合樹脂中の研磨粒子の層をその表面に結合された可撓または同様の支 持体を有する研摩材料が説明される。そのような研摩材料の一つが米国特許第４ ９２７４３２号に説明される。この研摩パッド材料は繊維網組織で強化されそし て炭化珪素、酸化セリウム、二酸化チタンまたはダイヤモンドのごとき研磨粒子 を選択的に有する多孔熱可塑性樹脂マトリックスを有する。材料は化学侵食によ ってシリコンウェーハを磨くために使用され、孔は液体化学試薬を収容するため に必要である。熱可塑性樹脂マトリックスの多孔性は、加工片の研磨および非化 学的侵食が起こる研磨作業および鋸断作業のためにはバットを不適当にする。

発明の摘要 本発明によれば、研磨工具は支持体および支持体に固定された作動部分を有し、 作動部分は無孔性の熱可塑性重合体マトリックス中に分散された成る質量の超硬 研磨粒子を有し、作動部分の研磨粒子含有量は少なくとも４体積％である。

さらに本発明によれば、上に説明された工具の作動部分の製造に使用するセグメ ントは無孔性の熱可塑性重合体マトリックス中に分散された成る質量の超硬研磨 粒子を存し、研磨粒子含有量は少なくとも４体積％である。

図面の説明 第１図は典型的なカップ状といし車の斜視図を示す：第２図は典型的な円板また は周縁といし車の側面図を示す： 第３図は典型的なワイヤのこぎりの断面側面図を示す； 第４図は本発明による研磨材セグメントおよびのこぎりブレード円板の分解部品 配列斜視図を示す：第５図はそれに第４図の複数の研磨材セグメントを固定され たのこぎりブレード円板の側面図を示す：第６図は第５図の線６−６に沿う断面 図である：そして 第７図は第４図に示される成形された差込み工具を受容する差込み工具保持体の 側面図を示す。

実施例の説明 本発明の研磨工具はのこぎりまたはいとし車であり得る。

カップといし車の一例が第１図に明らかにされる。本図を参照すると、といし車 は穴１４を形成されたベース１２を有する朝顔形に開かれたカップ状ハブ１０を 有する。といし車は穴１４によって回転するように好適なシャフトに取付けられ る。作動部分即ちリム１８がハブの周縁１６に結合される。

周縁といし車の一例か第２図に明らかにされる。本図を参照すると、といし車は ハブの周縁２４にリム２２を結合された円板形ハブ２０を有する。ハブは好適な シャフトにといし車を取付けるための中心に位置された穴２６を有する。

のこぎりの−例は、支持体か円形素材でありそして作動部分か素材の周縁に固定 された複数のセグメント即ち切片または素材の周縁に固定された連続リムから成 る−っである。

ワイヤのこぎりは、支持体がワイヤでありそして作動部分がワイヤに離間関係を 以て固定された複数の環状セグメントから成る−っである。ワイヤは典型的には 金属またはケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（登録〕のごとき強靭な重合体から作られ るであろう。典型的なワイヤのこぎりの一例は添付図面の第３図によって明らか にされる。

本図を参照すると、ワイヤのこぎりはワイヤに離間関係を以て固定された複数の 切削要素３２を有するワイヤ３０から成る。各切削要素３２はワイヤに固定され た環状のスリーブ３４と、スリーブ３４に固定された環状の作動部分即ち切片３ ６とを存する。スペーサ（図示せず）か相隣する切削要素３２の間に設置され得 る。

本発明に使用される超硬研磨粒子は単結晶または多結晶ダイヤモンド、または単 結晶または多結晶ＣＢＮであり得る。多結晶ダイヤモンドまたはＣＢＮはダイヤ モンドまたは立方晶系窒化硼素研磨成形体を粉砕することによって生産され得る 。そのような成形体は当業者にはよく知られている。

超硬研磨粒子は重合体マトリックス中に分散される。

一般的にこれら粒子は、使用時において、少なくとも研磨を実行する作動部分の 領域において重合体中に均一に分散される。

超硬研磨粒子は熱可塑性マトリックス中における粒子の保持を向上させるため好 適な金属コーティングを施され得る。といし車のためには、コーティングは典型 的にニッケルまたは銅のごときコーティングである。のこぎりのためには、コー ティングは典型的にチタンのごとき金属である。

熱可塑性重合体は下記重合体の一つから選ばれることが好ましい： 登録商用名ビクトレクス（ＶＩＣＴＲＥＸ）を以てＩＣ１社によって市販される ごときポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）およびポリエーテルケトン（Ｐ ＥＫ）。

登録商用者ウルトラペック（ＵＬＴＲＡＰＥＫ）を以てＢＡＳＦ社によって市販 されるごときポリアリルエーテルケトン。

登録商用名トルロン（ＴＯＲＬＯＮ）を以てアモコ社によって市販されるごとき ポリ（アミド−イミド）。

登録商用名リドン（ＲＹＴＯＮ）を以てフィリップ社によって市販されるごとき ポリ硫化フェニレン（ＰＰＳ）。

登録商用名ベクトラ（ＶＥＣＴＲＡ）を以てヘキスト社によって市販されるごと き液晶重合体（ＬＣＰ）。

二つ以上の重合体か各重合体の有利な特性を使用するために重合体マトリックス に同時に使用され得る。例えば、液晶重合体（ＬＣＰ）はその低融解粘度が比較 的高粘性のＰＥＥＫの自由流れ特性を助けるためにポリエーテルエーテルケトン （ＰＥＥＫ）と−緒に使用され得る。

これはマトリックスを極めて粘性化して在来の成形装置で処理するのを困難にす る高レベルの充填材がマトリックスに使用される場合に特に重要であろう。

本発明の工具またはセグメントの作動部分の特性を改善するために、その他の材 料か重合体マトリックスに添加され得る。例えば炭素繊維または粒子が強度を付 与するために添加され得、青銅粉末が導熱性を改善するために添加され得、シリ カ粉末が摩損抵抗のために添加され得、アルミナか摩耗抵抗のために添加され得 、またはＰＴＦＥまたは珪素か表面滑性を改善するために添加され得る。

熱可塑性重合体はいわゆる“充填”重合体であり得る。

そのような重合体は４０体積％までの量を以て粒状または繊維充填材を含有する であろう。好適な粒状充填材の特表千６−５０２８０５　（４） 例は炭化珪素、アルミナ、硝子および黒鉛である。好適な繊維の例はグラファイ ト繊維、スチール繊維およびＰＴＦＥ繊維である。

のこぎりの場合においては、作動部分の研磨粒子含有量は好ましくは４〜２０体 積％の範囲内である。といし車の場合においては、研磨粒子含有量は好ましくは １５〜３０体積％の範囲内である。

超硬研磨粒子は典型的には１〜１０００ミクロンの範囲内の寸法を有するであろ う。のこぎりの場合は、これら粒子は好ましくは１００〜１０００ミクロンの範 囲内の寸法を有するであろう。といし車の場合、これら粒子は好ましくは１〜５ ００ミクロンの範囲内の寸法を有するであろう。

作動部分は、既に言及されたように、複数のセグメントまたは連続リムから成り 得る。連続リムの場合においては、それは一体的な単一物として生産され得また はそれはあとでリムを形成するように互いに結合される複数のセグメントを生産 することによって形成され得る。

セグメントは典型的には射出成形、圧縮成形または粉末吹付けによって作られる であろう。射出成形は超硬研磨材および充填材を含む重合体マトリックスが射出 成形機のバレル内で加熱されそして特定目的のために作られた型内に射出される ことを必要とする。典型的成形機のバレル温度は２８０°Ｃから４００°Ｃに亙 るであろう：典型的射出圧力は７０ＭＰａから１５０ＭＰａに亙るてあろう１２ 秒から１０秒までの時間にわたる３５ＭＰａ〜７０ＭＰａの保持圧力か使用され 得る。型は１５０°Ｃから２００°Ｃの間の典型的温度まで加熱されることか好 ましい。

圧縮成形は重合体マトリックスか、充填材および超硬研磨材と一緒に混合物とし て、特定目的のために作られた型内に装填されることを必要とする。次いて混合 物は空気を追い出すため典型的にＩＭＰａまで加圧さるべきである。次いで型は ２時間に及ぶまで典型的に２８０°Ｃ〜４００°Ｃに加熱さるへきである。この 期間の終わりにおいて、次いで混合物はかくして：３，５ＭＰａて１分間、７， ０ＭＰａで１分間そして最後に１４ＭＰａで１０分間圧力を循環さるべきである 。最終圧力は冷却が生しる間、典型的に１０分間に亙って保持さるべきである。

吹付けは従来の静電吹付は技術によって行われ得る。

重合体マトリックスは、充填材および超硬研磨材と一緒に、表面上に直接吹付け られ得る。表面は典型的には４００℃〜４５０°Ｃに加熱さるべきである。コー ティングの後、表面は重合体の“流出”を改善するためにオーブン内で典型的に ２分間再加熱さるべきである。典型的には２ｍｍに達するコーティングが一連の 吹付けによって形成され得る。

本発明の研磨材セグメントおよびそれかのこぎり素材に固定される方式の一例か 添付図面の第４図から第７図によって概略的に図解される。これら図面を参照す ると、射出成形インサート５０はベース部分５２および切削部分５４を有する。

切削部分５４は上切り面５６、前切り縁５８および前面６０を有する。ベース部 分５２は概ね円柱形の背柱６２、連結ウェブ６４および切削部分支持や、セクシ ョン６６を存する。セクション６６は前面６６ａを有しそして背柱６２は前面６ ２ａを有し、これら前面はともに正面６０と同一平面に位置する。

切削要素５０は保持体７０によって受容され、保持体７０は背柱６２を受容する 孔７２と、ウェブ６４を受容するためのスロット７４とを有する。スロット７４ は保持体７０の全長に亙って延び、一方、孔７２は保持体の端７６の少し前で止 まる。このことは第７図から明瞭に認められ得る。差込み工具５０はその前面６ ０．６２ａおよび６６ａが、保持体の前面７８と同一平面に位置するように保持 体と係合される。

保持体７０は丸のこぎりとして使用される丸のこぎりブレード円板８２の周縁８ ０に溶接またはろう付によって固定され得るステンレス鋼のごとき材料から形成 され得る。縁８０は使用間に冷却流体を収容するために形成された互いに離され た凹所８４を有する。円板の縁８０は保持体７０に形成されたスロット８６内に 収容される。

差込み工具５０は好ましくはＰＥＥＫ　（登録〕から形成されそして、図示され るように、二つのセクション即ち部分として成形される。ベース部分５２はそれ 自体ベース重合体てあって、何てあれ追加の充填材が必要とされるか超硬研磨材 を有しないものから成るか、一方、切削部分５４はベース部分上に成形されそし て重合体中に分散された超硬研磨材を含む。差込み工具５０全体を同じ超硬研磨 材含有重合体から作ることは可能であるが、これは高価な超硬研磨材を含むが研 磨作用を行わないインサートの部分を生じることになるであろう。

使用時、花崗岩のごとき硬い材料に対して切削作用を発揮するのは切削部分５４ の表面５６および６０および縁５８である。

差込み工具５０か保持体７０から離脱するのを阻止するため、背柱６２は内方へ 指向されたスロット９０と、外方へ延びる止め形成物９２とを設けられる。差込 み工具が保持体内に滑入されるにつれて、背柱６２の端は止め形成物９２か保持 体７０の穴９２と係合するまでスロット９０の領域において内方へ押圧される。

差込み工具の離脱はスロット９０の領域において背柱６２を内方へ押圧しそれに よって止め形成物９２の鎖錠効果を解除することによって達成され得る。

かくして、のこぎりブレードの存効寿命はそれにのこぎりブレード全体を交換す るより極めて容易且つ安価に交換され得る研磨材セグメントから成る着脱自在の 差込み工具を設けることによって延長され得る。

！＝＝３ １＝＝／ 国際珈査鱗失 、１１．　ｌ＋＋ｌＡ　＋＋　ＰＣＴ／ＧＢ　９１１０１５９４国際調査報告

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．支持体および支持体に固定された作動部分を有し、作動部分が無孔性の熱可 塑性重合体マトリックス中に分散された或る質量の超硬研磨粒子を有し、作動部 分の研磨粒子含有量が少なくとも４体積％である研磨工具。
2. ２．請求項１による研磨工具において、それがのこぎりであり、支持体が円形の 素材であり、そして作動部分が素材の周縁に固定された複数のセグメントを有す る研磨工具。
3. ３．請求項１による研磨工具において、それがのこぎりであり、支持体が円形の 素材であり、そして作動部分が素材の周縁に固定された連続リムである研磨工具 。
4. ４．請求項１による研磨工具において、それがのこぎりであり、支持体がワイヤ でありそして作動部分がワイヤに離間関係を以て固定された複数の環状セグメン トを有する研磨工具。
5. ５．請求項２から請求項４までの何れか一つの項による研磨工員において、作動 部分における研磨粒子の濃度が４〜２０体積％の範囲内である研磨工具。
6. ６．請求項１による研磨工具において、それがといし車であり、支持体がハブで ありそして作動部分がハブの周縁に結合されたリムを有する研磨工具。
7. ７．請求項６による研磨工具において、作動部分における研磨粒子の濃度が１５ 〜３０体積％である研磨工具。
8. ８．請求項１から請求項７までの何れか一つの項による研磨工具において、研磨 粒子が単結晶ダイヤモンド、単結晶ＣＢＮ、多結晶ダイヤモンドおよび多結晶Ｃ ＢＮから選ばれる研磨工具。
9. ９．請求項１から請求項８までの何れか一つの項による研磨工具において、熱可 塑性重合体がポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリアリルエ ーテルケトン、ポリ（アミド−イミド）、ポリ硫化フェニレン、ＬＣＰ重合体お よびそれらの混合物から選ばれる研磨工具。
10. １０．請求項１から請求項９までの何れか一つの項による研磨工具において、熱 可塑性重合体が４０体積％までの量を以て粒子または繊維充填材を含有する研磨 工具。
11. １１．請求項１から請求項１０までの何れか一つの項による研磨工具において、 超硬研磨粒子が５０〜９００ミクロンの範囲内の寸法を有する研磨工具。
12. １２．請求項１から請求項１１までの何れか一つの項による研磨工具の作動部分 の製造に使用するための研磨材セグメントであって、無孔性の熱可塑性重合体マ トリックス中に分散された或る質量の超硬研磨粒子を有し、前記セグメントの研 磨粒子含有量が少なくとも４０体積％である研磨材セグメント。
13. １３．請求項１２による研磨材セグメントにおいて、研磨粒子の濃度が４〜２０ ％の範囲内である研磨材セグメント。
14. １４．請求項１２による研磨材セグメントにおいて、研磨粒子の濃度が１５〜３ ０体積％である研磨材セグメント。
15. １５．請求項１２から請求項１４までの何れか一つの項による研磨材セグメント において、研磨粒子が単結晶ダイヤモンド、単結晶ＣＢＮ、多結晶ダイヤモンド および多結晶ＣＢＮから選ばれる研磨材セグメント。
16. １６．請求項１２から請求項１５までの何れか一つの項による研磨材セグメント において、熱可塑性重合体がポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン 、ポリアリルエーテルケトン、ポリ（アミド−イミド）、ポリ硫化フェニレン、 ＬＣＰ重合体およびそれらの混合物から選ばれる研磨材セグメント。
17. １７．請求項１２から請求項１６までの何れか一つの項による研磨材セグメント において、熱可塑性重合体が４０体積％までの量を以て粒子または繊維充填材を 含有する研磨材セグメント。