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JP7685852B2 - Vitrified tool and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description

本発明は、ビトリファイド工具と、その製造方法とに関する。 The present invention relates to vitrified tools and their manufacturing methods.

ビトリファイド工具は、基材と、無数の砥粒を保持したガラス質からなるボンド層とを備えている。無数の砥粒を保持したボンド層がチップとして製造され、チップが基材上に固着される場合と、無数の砥粒を保持したボンド層が基材上に直接固着される場合とがある。ボンド層は、気孔を含む場合と、気孔を含まない場合とがある。なお、このビトリファイド工具において、砥粒保持力を向上させるため、ボンド層内の気孔内に樹脂を含侵させる技術が特許文献1に開示されている。 A vitrified tool comprises a base material and a bond layer made of glass that holds countless abrasive grains. The bond layer holding countless abrasive grains may be manufactured as a chip and the chip may be fixed onto the base material, or the bond layer holding countless abrasive grains may be fixed directly onto the base material. The bond layer may or may not contain pores. Patent Document 1 discloses a technology for impregnating the pores in the bond layer with resin to improve the abrasive grain retention of this vitrified tool.

例えば、このビトリファイド工具は研削工具として具体化され、研削加工の際に用いられる。ビトリファイド工具は、製造時に研磨面における砥粒の表面密度や砥粒の大きさを調整し易い特質を有している。 For example, this vitrified tool is embodied as a grinding tool and is used in grinding processes. Vitrified tools have the characteristic that the surface density of the abrasive grains on the grinding surface and the size of the abrasive grains can be easily adjusted during manufacturing.

国際公開2006/090527号公報International Publication No. WO 2006/090527

しかし、ビトリファイド工具は、半導体用ウェハ、超硬合金、セラミックス等の難削性の相手材の加工を行うため、硬度が最も高いダイヤモンドを採用した場合、研磨後の相手材の表面粗さが低いとともに、スクラッチを生じやすい。これは、ダイヤモンドとガラス質との濡れ性が低く、ダイヤモンドとボンド層との保持状態が異なり易いことから、ダイヤモンドが点在して研削の状態にバラツキが生じやすいからである。 However, since vitrified tools are used to process difficult-to-cut materials such as semiconductor wafers, cemented carbide, and ceramics, if diamond, which has the highest hardness, is used, the surface roughness of the mating material after grinding is low and scratches are likely to occur. This is because the wettability of diamond with glass is low and the holding condition between diamond and the bond layer is likely to differ, so the diamonds are scattered and the grinding condition is likely to vary.

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、砥粒としてダイヤモンドを採用しつつ、研磨後の相手材の表面粗さが高く、かつスクラッチを生じ難いビトリファイド工具を提供することを解決すべき課題としている。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned conventional situation, and the problem to be solved is to provide a vitrified tool that uses diamond as an abrasive grain, while providing a high surface roughness for the mating material after polishing, and is less likely to cause scratches.

本発明のビトリファイド工具は、基材と、前記基材上に設けられたチップとを備え、
前記チップは、無数の砥粒と、各前記砥粒を保持したガラス質からなるボンド層とを備え、
各前記砥粒はダイヤモンドであり、
前記ボンド層は、酸化ビスマス10.6mol%以上、SiO2 4.8~25.4mol%、Al23 0.8~4.4mol%、B23 21.0~31.1mol%、アルカリ酸化物0.1~0.2mol%及びアルカリ土類酸化物27.0~34.4mol%を含有していることを特徴とする。
The vitrified tool of the present invention comprises a base material and a tip provided on the base material,
The tip includes a number of abrasive grains and a bond layer made of glass that holds the abrasive grains,
each said abrasive grain being diamond;
The bond layer is characterized by containing 10.6 mol % or more of bismuth oxide, 4.8-25.4 mol % of SiO 2 , 0.8-4.4 mol % of Al 2 O 3 , 21.0-31.1 mol % of B 2 O 3 , 0.1-0.2 mol % of alkali oxides, and 27.0-34.4 mol % of alkaline earth oxides.

発明者の試験によれば、本発明のビトリファイド工具は、各砥粒がダイヤモンドでありながら、ガラス質のボンド層が酸化ビスマス(Bi23)を10.6mol%以上含有し、かつガラス質がSiO2 4.8~25.4mol%、Al23 0.8~4.4mol%、B23 21.0~31.1mol%、アルカリ酸化物0.1~0.2mol%及びアルカリ土類酸化物27.0~34.4mol%を含有していることにより、ボンド層がダイヤモンドに対して高い濡れ性を発揮する。このため、ダイヤモンドとボンド層との保持状態は異なり難く、ダイヤモンドが均等に存在しやすいことから、研削の状態にバラツキが生じ難い。 According to the inventor's test, the vitrified tool of the present invention has diamond grains, but the glassy bond layer contains 10.6 mol% or more of bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), and the glassy material contains 4.8-25.4 mol% SiO 2 , 0.8-4.4 mol% Al 2 O 3 , 21.0-31.1 mol% B 2 O 3 , 0.1-0.2 mol% alkali oxide, and 27.0-34.4 mol% alkaline earth oxide, so that the bond layer exhibits high wettability to diamond. Therefore, the holding state of diamond and the bond layer is unlikely to differ, and diamond is likely to be evenly distributed, so that the grinding state is unlikely to vary.

本発明のビトリファイド工具の製造方法は、酸化ビスマス10.6mol%以上、SiO2 4.8~25.4mol%、Al23 0.8~4.4mol%、B23 21.0~31.1mol%、アルカリ酸化物0.1~0.2mol%及びアルカリ土類酸化物27.0~34.4mol%を含有し、ガラス質を形成する組成物と、ダイヤモンドからなる無数の砥粒とを含む混合物を準備する第1工程と、
前記混合物の成形体を得る第2工程と、
前記成形体を酸化雰囲気で焼成することにより前記組成物からなる前記ガラス質によって各前記砥粒を保持したボンド層を形成し、各前記砥粒と前記ボンド層とを備えたチップを基材上に設けてビトリファイド工具を得る第3工程とを備えていることを特徴とする。
The method for producing a vitrified tool of the present invention includes the following steps: a first step of preparing a mixture containing a composition that forms a glass material and contains at least 10.6 mol % bismuth oxide, 4.8 to 25.4 mol % SiO2 , 0.8 to 4.4 mol % Al2O3 , 21.0 to 31.1 mol % B2O3, 0.1 to 0.2 mol % alkali oxides, and 27.0 to 34.4 mol % alkaline earth oxides, and a countless number of abrasive grains made of diamond;
A second step of obtaining a molded body of the mixture;
The method is characterized by comprising a third step of firing the molded body in an oxidizing atmosphere to form a bond layer that holds the abrasive grains with the vitreous material made of the composition, and providing a tip having the abrasive grains and the bond layer on a substrate to obtain a vitrified tool.

本発明の製造方法により、本発明のビトリファイド工具を製造することができる。 The manufacturing method of the present invention makes it possible to manufacture the vitrified tool of the present invention.

本発明のビトリファイド工具によれば、砥粒としてダイヤモンドを採用しつつ、研磨後の相手材の表面粗さが高く、かつスクラッチを生じ難い。 The vitrified tool of the present invention uses diamond as an abrasive grain, yet the surface roughness of the mating material after polishing is high and scratches are less likely to occur.

図1は、実施例等のチップの模式拡大断面図である。FIG. 1 is a schematic enlarged cross-sectional view of a chip according to an embodiment of the present invention. 図2は、実施例等で用いた組成物の温度と伸びとの関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between temperature and elongation of the compositions used in the examples. 図3は、実施例等で用いた組成物の結晶化度を示すXRD測定結果である。FIG. 3 shows the results of XRD measurement showing the crystallinity of the compositions used in the examples. 図4は、実施例のビトリファイド工具の一例である研削工具の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a grinding tool as an example of a vitrified tool according to an embodiment. 図5は、試験2において、試験品1のスラリーを用いたボンド層の側面を示す顕微鏡写真である。FIG. 5 is a micrograph showing the side of the bond layer in Test 2 using the slurry of Test Sample 1. 図6は、試験2において、試験品1のスラリーを用いたボンド層の断面を示す顕微鏡写真である。FIG. 6 is a photomicrograph showing a cross section of the bond layer in Test 2 using the slurry of Test Piece 1. 図7は、試験2において、試験品6のスラリーを用いたボンド層の側面を示す顕微鏡写真である。FIG. 7 is a micrograph showing the side of the bond layer formed using the slurry of test sample 6 in test 2. 図8は、試験2において、試験品6のスラリーを用いたボンド層の断面を示す顕微鏡写真である。FIG. 8 is a micrograph showing a cross section of the bond layer using the slurry of test piece 6 in test 2. 図9は、他の研削工具の斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of another grinding tool. 図10は、他の研削工具の斜視図である。FIG. 10 is a perspective view of another grinding tool.

基材は、剛性を有する基材の他、無数の砥粒を保持したボンド層を変形させない程度の可撓性を有する基材を採用することができる。剛性を有する基材としては、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、ムライト等のセラミックス、鉄、SUS、銅等の金蔵、歪点が600°C以上のガラス等を採用することができる。可撓性を有する基材としては、天然繊維、合成繊維、炭素繊維等の繊維から成る織布又は不織布からなるシートや、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリイミド(PI)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、アラミド等の合成樹脂、アルミニウム、銅等の金属からなる単層又は複層のフィルムを採用することができる。 In addition to rigid substrates, substrates that are flexible enough not to deform the bond layer holding the countless abrasive grains can be used. Rigid substrates include ceramics such as alumina, silicon nitride, silicon carbide, zirconia, and mullite, metals such as iron, SUS, and copper, and glass with a strain point of 600°C or higher. Flexible substrates include sheets made of woven or nonwoven fabrics made of fibers such as natural fibers, synthetic fibers, and carbon fibers, and single-layer or multi-layer films made of synthetic resins such as polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyimide (PI), polyethylene naphthalate (PEN), and aramid, and metals such as aluminum and copper.

ガラス質からなるボンド層としては、硼珪酸ガラス等のフリットを含む組成物を最小することができる。組成物は、スラリー又は粉末であり得る。組成物と、ダイヤモンドからなる無数の砥粒とを含む混合物も、スラリー又は粉末であり得る。混合物を成形体として形成し、成形体を必要に応じて乾燥させ、組成物を溶融、固化させることにより、組成物がガラス質を構成する。 The vitreous bond layer can be a composition containing a frit such as borosilicate glass. The composition can be a slurry or a powder. A mixture containing the composition and numerous abrasive grains of diamond can also be a slurry or a powder. The mixture is formed into a molded body, the molded body is dried as necessary, and the composition is melted and solidified, so that the composition forms a vitreous body.

ボンド層のガラス質とダイヤモンドとの混合比(体積)は、80:20~10:90が好ましく、さらに60:40~25:75であることがより好ましい。ボンド層の気孔率を調整するため、混合物には気孔形成材などを添加してもよい。 The mixture ratio (volume) of glass to diamond in the bond layer is preferably 80:20 to 10:90, and more preferably 60:40 to 25:75. To adjust the porosity of the bond layer, a pore-forming material may be added to the mixture.

本発明のビトリファイド工具に用いる砥粒はダイヤモンドである。ダイヤモンドの粒径はビトリファイド工具の用途等に応じて種々設定される。 The abrasive grains used in the vitrified tool of the present invention are diamond. The grain size of the diamond is set in various ways depending on the application of the vitrified tool.

発明者の試験結果によれば、ボンド層が酸化ビスマスを10.6mol%以上含有しておれば、本発明の作用効果が得られるが、ボンド層が酸化ビスマスを28.6mol%以上含有していることがより好ましい。質量%で言えば、ボンド層が酸化ビスマスを40.6質量%以上含有しておれば、本発明の作用効果が得られるが、ボンド層が酸化ビスマスを71.1質量%以上含有していることがより好ましい。この場合、ボンド層がダイヤモンドと高い濡れ性を有する。 According to the inventor's test results, the effect of the present invention can be obtained if the bond layer contains 10.6 mol% or more of bismuth oxide, but it is more preferable that the bond layer contains 28.6 mol% or more of bismuth oxide. In terms of mass%, the effect of the present invention can be obtained if the bond layer contains 40.6 mass% or more of bismuth oxide, but it is more preferable that the bond layer contains 71.1 mass% or more of bismuth oxide. In this case, the bond layer has high wettability with diamond.

ボンド層は、酸化ビスマスの他、SiO2、Al23、B23、アルカリ酸化物及びアルカリ土類酸化物を含有し得る。SiO2は、4.8mol%以上、25.4mol%以下であることが好ましい。質量%で言えば、SiO2は、1.4質量%以上、12.6質量%以下であることが好ましい。Al23は、0.8mol%以上、4.4mol%以下であることが好ましい。質量%で言えば、Al23は、0.4質量%以上、3.7質量%以下であることが好ましい。B23は、21.0mol%以上、31.1mol%以下であることが好ましい。質量%で言えば、B23は、7.8質量%以上、14.4質量%未満であることが好ましい。アルカリ酸化物は、0.1mol%以上、0.2mol%以下であることが好ましい。質量%で言えば、アルカリ酸化物は、0.1質量%以下であることが好ましい。アルカリ土類酸化物は、27.0mol%以上、34.4mol%以下であることが好ましい。質量%で言えば、アルカリ土類酸化物は、10.7質量%以上、28.7質量%以下であることが好ましい。 The bond layer may contain SiO2, Al2O3, B2O3 , alkali oxides and alkaline earth oxides in addition to bismuth oxide. SiO2 is preferably 4.8 mol % or more and 25.4 mol% or less. In terms of mass%, SiO2 is preferably 1.4 mass% or more and 12.6 mass% or less. Al2O3 is preferably 0.8 mol% or more and 4.4 mol% or less. In terms of mass%, Al2O3 is preferably 0.4 mass% or more and 3.7 mass% or less. B2O3 is preferably 21.0 mol% or more and 31.1 mol% or less. In terms of mass%, B2O3 is preferably 7.8 mass% or more and less than 14.4 mass % . The alkali oxide is preferably 0.1 mol% or more and 0.2 mol% or less. In terms of mass%, the alkali oxide is preferably 0.1 mass% or less, the alkaline earth oxide is preferably 27.0 mol% or more and 34.4 mol% or less, and the alkaline earth oxide is preferably 10.7 mass% or more and 28.7 mass% or less.

また、発明者の試験結果によれば、ボンド層は軟化点が391°C以上、549°C以下であることが好ましい。ボンド層は軟化点が522°C以下、特に436°C以下であることが好ましい。この場合、ボンド層がダイヤモンドと高い濡れ性を有する。 According to the inventor's test results, the bond layer preferably has a softening point of 391°C or higher and 549°C or lower. The bond layer preferably has a softening point of 522°C or lower, and more preferably 436°C or lower. In this case, the bond layer has high wettability with diamond.

さらに、発明者の試験結果によれば、ボンド層は結晶化度が90%以下であることが好ましい。この場合、ボンド層がダイヤモンドと高い濡れ性を有する。ボンド層は結晶化度が70%以下であることがより好ましく、8%以下であることがさらに好ましい。 Furthermore, according to the inventor's test results, it is preferable that the bond layer has a crystallinity of 90% or less. In this case, the bond layer has high wettability with diamond. It is more preferable that the bond layer has a crystallinity of 70% or less, and even more preferable that it is 8% or less.

発明者の試験結果によれば、本発明の製造方法において、酸化雰囲気は、水素等の還元ガスを焼成室内に導入せず、酸素濃度が0.01~20%であることが好ましい。還元ガスを焼成室内に導入したり、酸素濃度が0.01%未満では、組成物中の酸化ビスマスが還元され、ボンド層がダイヤモンドからなる砥粒に対して好適な濡れ性を発揮できない。酸素濃度が20%を超えると、焼成時間との関係にもよるが、砥粒であるダイヤモンドが消失し易い。 According to the inventor's test results, in the manufacturing method of the present invention, it is preferable that the oxidizing atmosphere does not introduce a reducing gas such as hydrogen into the firing chamber, and that the oxygen concentration is 0.01 to 20%. If a reducing gas is introduced into the firing chamber or the oxygen concentration is less than 0.01%, the bismuth oxide in the composition is reduced, and the bond layer cannot exhibit suitable wettability with the diamond abrasive grains. If the oxygen concentration exceeds 20%, the diamond abrasive grains are likely to disappear, depending on the firing time.

本発明の製造方法において、第3工程では、基材成形体を585°C以下で焼成することが好ましい。発明者の試験結果によれば、屈伏点が585°Cの組成物で本発明のビトリファイド工具が得られたからである。この場合、焼成時間との関係にもよるが、砥粒であるダイヤモンドが消失し難いとともに、ボンド層がダイヤモンドと高い濡れ性を有する。第3工程では、基材成形体を467°C以下で焼成することがより好ましい。 In the manufacturing method of the present invention, in the third step, it is preferable to sinter the base material compact at 585°C or less. This is because, according to the inventor's test results, the vitrified tool of the present invention was obtained with a composition whose yield point is 585°C. In this case, although it depends on the relationship with the sintering time, the diamond abrasive grains are less likely to disappear, and the bond layer has high wettability with diamond. In the third step, it is more preferable to sinter the base material compact at 467°C or less.

以下、本発明を試験1~3により説明するとともに、実施例1~5と比較例とを説明する。 The present invention will be explained below using Tests 1 to 3, along with Examples 1 to 5 and a Comparative Example.

(試験1)
試験1では、組成物の組成を種々変え、図1に示すように、ダイヤモンドを砥粒1としたチップ20を製造した。各チップ20は、無数の砥粒1がガラス質からなるボンド層5に保持されている。ボンド層5は、気孔7を含み、砥粒1を複層で有している。
(Test 1)
In Test 1, the composition of the composition was changed in various ways, and chips 20 were manufactured using diamond as the abrasive grains 1, as shown in Figure 1. Each chip 20 has countless abrasive grains 1 held in a bond layer 5 made of glass. The bond layer 5 contains pores 7 and has multiple layers of abrasive grains 1.

まず、第1工程として、組成物1~7と、無数の砥粒1(ダイヤモンド、平均粒径:0.5μm)と、バインダ樹脂(アクリル樹脂)と、溶剤(アルコール)とを準備した。組成物1~7のガラス質換算のmol%を表1に示し、質量%を表2に示す。表1の下段には、アルカリ酸化物及びアルカリ土類酸化物のmol%を示し、表2の下段には、アルカリ酸化物及びアルカリ土類酸化物の質量%を示す。 First, in the first step, compositions 1 to 7, countless abrasive grains 1 (diamond, average particle size: 0.5 μm), binder resin (acrylic resin), and solvent (alcohol) were prepared. The glass-equivalent mol% of compositions 1 to 7 is shown in Table 1, and the mass% is shown in Table 2. The lower row of Table 1 shows the mol% of the alkali oxides and alkaline earth oxides, and the lower row of Table 2 shows the mass% of the alkali oxides and alkaline earth oxides.

Figure 0007685852000001
Figure 0007685852000001

Figure 0007685852000002
Figure 0007685852000002

各組成物1~7について、TMA測定を行った。各組成物1~7は、図2に例示するように、昇温によって溶融するため、軟化点Tg(°C)と屈伏点Ts(°C)とを示す。また、各組成物1~7について、図3に示すように、XRD評価装置(rigaku製「Smartlab」)による評価を行い、結晶化度を求めた。これらの結果を表3に示す。 TMA measurements were performed on each of compositions 1 to 7. As shown in Figure 2, each of compositions 1 to 7 melts when heated, and therefore shows a softening point Tg (°C) and a yield point Ts (°C). In addition, each of compositions 1 to 7 was evaluated using an XRD evaluation device ("Smartlab" manufactured by Rigaku) as shown in Figure 3 to determine the degree of crystallinity. These results are shown in Table 3.

Figure 0007685852000003
Figure 0007685852000003

組成物1~7と砥粒1とをボールミルに投入し、ボールミルを回転させた。こうして、試験品1~7のスラリーを得た。ボンド層5のガラス質と砥粒1との混合比(体積)は30:70とした。 Compositions 1 to 7 and abrasive grains 1 were placed in a ball mill and the ball mill was rotated. In this way, slurries for test pieces 1 to 7 were obtained. The mixture ratio (volume) of the glassy material of the bond layer 5 to the abrasive grains 1 was 30:70.

第2工程として、各スラリーを用いてチップ形状とし、溶剤を気化して成形体を成形した。 In the second step, each slurry was formed into a chip shape, and the solvent was evaporated to form a compact.

第3工程として、各成形体を所定時間焼成し、チップ20を得た。試験品7のスラリーでは、チップ20の製造が不能であった。この際の焼成室内のガス種、酸素濃度(%)及び雰囲気を表4に示す。 In the third step, each molded body was fired for a predetermined time to obtain chips 20. It was not possible to manufacture chips 20 using the slurry of test sample 7. The gas type, oxygen concentration (%), and atmosphere in the firing chamber at this time are shown in Table 4.

Figure 0007685852000004
Figure 0007685852000004

図4に示すように、試験品1~5のスラリーで得られたチップ20を基材としてのアルミニウム合金製の台金15に接着し、研削工具とした。一つの切削工具では、同一のスラリーで製造したチップ20が接合されている。 As shown in Figure 4, the chips 20 obtained from the slurries of test pieces 1 to 5 were bonded to an aluminum alloy base metal 15 as a substrate to form a grinding tool. In one cutting tool, chips 20 made from the same slurry were bonded.

(試験2)
試験2では、砥粒1とボンド層5との濡れ性を確認した。まず、アルミナ製の基板上に試験品1~6のスラリーを約10μmの厚みで塗布し、その膜上に平均粒径12μmのダイヤモンドからなる砥粒1を乗せ、試験1と同様に焼成を行った。焼成後、試験品1~6のスラリーからなるボンド層5中に砥粒1がどれくらい埋め込まれているかを以下の基準で評価した。
◎:ボンド層5が砥粒1の径の50%以上
〇:ボンド層5が砥粒1の径の10%以上
×:ボンド層5が砥粒1の径の10%未満
(Test 2)
In Test 2, the wettability between the abrasive grains 1 and the bond layer 5 was confirmed. First, the slurries of the test pieces 1 to 6 were applied to an alumina substrate to a thickness of about 10 μm, and the abrasive grains 1 made of diamond with an average particle size of 12 μm were placed on the film, and sintering was performed in the same manner as in Test 1. After sintering, the extent to which the abrasive grains 1 were embedded in the bond layer 5 made of the slurries of the test pieces 1 to 6 was evaluated according to the following criteria.
⊚: The bond layer 5 is 50% or more of the diameter of the abrasive grain 1. ◯: The bond layer 5 is 10% or more of the diameter of the abrasive grain 1. ×: The bond layer 5 is less than 10% of the diameter of the abrasive grain 1.

試験品1のスラリーを用いたボンド層5の側面の顕微鏡写真を図4に示し、その断面の顕微鏡写真を図5に示す。他方、試験品6のスラリーを用いたボンド層5の側面の顕微鏡写真を図6に示し、その断面の顕微鏡写真を図7に示す。 Figure 4 shows a micrograph of the side of the bond layer 5 using the slurry of test sample 1, and Figure 5 shows a micrograph of its cross section. Figure 6 shows a micrograph of the side of the bond layer 5 using the slurry of test sample 6, and Figure 7 shows a micrograph of its cross section.

図4及び図5に示すように、試験品1のスラリーを用いた場合は、黒色をなすダイヤモンドからなる砥粒1が白色をなすボンド層5に埋め込まれていることがわかる。また、試験品1のスラリーを用いた場合は、砥粒1の周りにボンド層5がうまくコーティングされていることがわかる。比較例1のスラリーからなるボンド層5はダイヤモンドからなる砥粒1に対する濡れ性が高いためである。試験品2~5のスラリーを用いた場合も同様である。 As shown in Figures 4 and 5, when the slurry of test sample 1 is used, it can be seen that the black diamond abrasive grains 1 are embedded in the white bond layer 5. It can also be seen that when the slurry of test sample 1 is used, the bond layer 5 is well coated around the abrasive grains 1. This is because the bond layer 5 made of the slurry of comparative example 1 has high wettability with respect to the diamond abrasive grains 1. The same is true when the slurries of test samples 2 to 5 are used.

他方、図6及び図7に示すように、試験品6のスラリーを用いた場合は、砥粒1がボンド層5から剥き出しで存在していることがわかる。また、試験品6のスラリーを用いた場合は、砥粒1が点在する箇所があり、研削の状態にバラツキが生じやすいことがわかる。 On the other hand, as shown in Figures 6 and 7, when the slurry of test sample 6 was used, the abrasive grains 1 were exposed from the bond layer 5. Also, when the slurry of test sample 6 was used, there were some areas where the abrasive grains 1 were scattered, which shows that the grinding condition is prone to variation.

(試験3)
試験品1~6のスラリーで得た各チップ20を用いた評価用研削工具を用意した。試験品1~5のスラリーで得た各チップ20を用いた評価用研削工具が実施例1~5のビトリファイド工具であり、試験品6のスラリーで得た各チップ20を用いた評価用研削工具が比較例のビトリファイド工具である。各評価用研削工具によりSiウェハを研削し、研削後のウェハの表面粗さを表面粗さ計(Zygo)で確認し、以下の条件で評価した。
◎:Sa=2nm未満
〇:Sa=3nm未満
×:Sa=3nm以上
(Test 3)
Grinding tools for evaluation were prepared using each tip 20 obtained with the slurries of test samples 1 to 6. The grinding tools for evaluation using each tip 20 obtained with the slurries of test samples 1 to 5 were the vitrified tools of Examples 1 to 5, and the grinding tool for evaluation using each tip 20 obtained with the slurry of test sample 6 was the vitrified tool of the comparative example. A Si wafer was ground with each of the grinding tools for evaluation, and the surface roughness of the wafer after grinding was confirmed with a surface roughness meter (Zygo) and evaluated under the following conditions.
◎: Sa = less than 2 nm ◯: Sa = less than 3 nm ×: Sa = 3 nm or more

さらに、研削後のウェハに20nm以上の深さのスクラッチがあるか否かを確認し、ない場合を〇、あった場合を×として評価した。これらの結果を表5に示す。 In addition, the wafers after grinding were checked for the presence or absence of scratches of 20 nm or more in depth, and were rated as ◯ if none were present and × if present. The results are shown in Table 5.

Figure 0007685852000005
Figure 0007685852000005

表5から明らかなように、実施例1~5の評価用研削工具のボンド層5は、各砥粒1がダイヤモンドでありながら、濡れ性に富んでいることがわかる。特に、ボンド層5が酸化ビスマスを28.6mol%以上含有する実施例1、2の評価用研削工具のボンド層5は優れた濡れ性を発揮している。このため、これらのボンド層5を有するチップ20を用いたビトリファイド工具は、砥粒1としてダイヤモンドを採用しつつ、研磨性及びスクラッチ性にも優れることがわかる。酸化ビスマスを特定量以上含有しているからである。また、これらのボンド層5は軟化点が391°C以上、549°C以下であり、結晶化度が90%以下だからである。 As is clear from Table 5, the bond layers 5 of the evaluation grinding tools of Examples 1 to 5 have excellent wettability, even though the abrasive grains 1 are diamond. In particular, the bond layers 5 of the evaluation grinding tools of Examples 1 and 2, in which the bond layers 5 contain 28.6 mol% or more of bismuth oxide, exhibit excellent wettability. Therefore, it can be seen that the vitrified tools using the tips 20 having these bond layers 5 have excellent polishing and scratch resistance while using diamond as the abrasive grains 1. This is because they contain a specific amount or more of bismuth oxide. In addition, these bond layers 5 have a softening point of 391°C or more and 549°C or less, and a crystallinity of 90% or less.

実施例1~5のチップ20は、図9及び図10の研削工具にも具体化可能である。図9に示す研削工具は、棒状の台金17を採用し、この台金17の周面に複数のチップ20が接着されている。図10に示す研削工具は、板状の台金19を採用し、この台金19の一面に複数のチップ20が接着されている。 The tips 20 of Examples 1 to 5 can also be embodied in the grinding tools of Figures 9 and 10. The grinding tool shown in Figure 9 employs a rod-shaped base metal 17, with multiple tips 20 bonded to the peripheral surface of this base metal 17. The grinding tool shown in Figure 10 employs a plate-shaped base metal 19, with multiple tips 20 bonded to one surface of this base metal 19.

したがって、実施例1~5のビトリファイド工具は、難削材の加工を高速回転する工具で行うことが可能である。 Therefore, the vitrified tools of Examples 1 to 5 are capable of machining difficult-to-cut materials with high-speed rotating tools.

以上において、本発明を試験1~3及び実施例1~5に即して説明したが、本発明は上記試験1~3及び実施例1~5に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。 Although the present invention has been described above with reference to Tests 1 to 3 and Examples 1 to 5, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Tests 1 to 3 and Examples 1 to 5, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

上記実施例では、無数の砥粒1を保持したボンド層5がチップ20として製造され、チップ20が基材上に固着されているが、本発明のビトリファイド工具は、無数の砥粒1を保持したボンド層5が基材上に直接固着されたものであってもよい。また、ボンド層5は、実施例のように、砥粒1を基材上で複層で有してもよく、砥粒1を基材上で単層で有するだけでもよい。さらに、上記実施例では、ボンド層5が気孔7を有するが、ボンド層5が気孔7を有さず、緻密に構成されてもよい。本発明のビトリファイド工具において、砥粒を基材上に単層で固着するだけであれば、ボンド層は気孔を実質的に含まない緻密なものを採用することが好ましい。 In the above embodiment, the bond layer 5 holding countless abrasive grains 1 is manufactured as the chip 20, and the chip 20 is fixed onto the substrate. However, the vitrified tool of the present invention may have the bond layer 5 holding countless abrasive grains 1 directly fixed onto the substrate. The bond layer 5 may have multiple layers of abrasive grains 1 on the substrate as in the embodiment, or may have only a single layer of abrasive grains 1 on the substrate. Furthermore, in the above embodiment, the bond layer 5 has pores 7, but the bond layer 5 may have no pores 7 and be dense. In the vitrified tool of the present invention, if the abrasive grains are only fixed onto the substrate in a single layer, it is preferable to use a dense bond layer that is substantially free of pores.

本発明は研削工具等に利用可能である。 The present invention can be used for grinding tools, etc.

15…基材(台金)
5…ボンド層
1…砥粒
15...Base material (base metal)
5... Bond layer 1... Abrasive grain

Claims (6)

基材と、前記基材上に設けられたチップとを備え、
前記チップは、無数の砥粒と、各前記砥粒を保持したガラス質からなるボンド層とを備え、
各前記砥粒はダイヤモンドであり、
前記ボンド層は、酸化ビスマス10.6mol%以上、SiO2 4.8~25.4mol%、Al23 0.8~4.4mol%、B23 21.0~31.1mol%、アルカリ酸化物0.1~0.2mol%及びアルカリ土類酸化物27.0~34.4mol%を含有していることを特徴とするビトリファイド工具。
A substrate and a chip provided on the substrate,
The tip includes a number of abrasive grains and a bond layer made of glass that holds the abrasive grains,
each said abrasive grain being diamond;
1. A vitrified tool, wherein the bond layer contains 10.6 mol % or more of bismuth oxide, 4.8 to 25.4 mol % of SiO 2 , 0.8 to 4.4 mol % of Al 2 O 3 , 21.0 to 31.1 mol % of B 2 O 3 , 0.1 to 0.2 mol % of alkali oxides, and 27.0 to 34.4 mol % of alkaline earth oxides.
前記ボンド層は結晶化度が70%以下である請求項1記載のビトリファイド工具。 A vitrified tool according to claim 1, wherein the bond layer has a crystallinity of 70% or less. 前記ボンド層は結晶化度が8%以下である請求項2記載のビトリファイド工具。 A vitrified tool according to claim 2, wherein the bond layer has a crystallinity of 8% or less. 前記ボンド層は酸化ビスマスを28.6mol%以上含有している請求項1乃至3のいずれか1項記載のビトリファイド工具。 A vitrified tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the bond layer contains bismuth oxide at 28.6 mol% or more. 酸化ビスマス10.6mol%以上、SiO2 4.8~25.4mol%、Al23 0.8~4.4mol%、B23 21.0~31.1mol%、アルカリ酸化物0.1~0.2mol%及びアルカリ土類酸化物27.0~34.4mol%を含有し、ガラス質を形成する組成物と、ダイヤモンドからなる無数の砥粒とを含む混合物を準備する第1工程と、
前記混合物の成形体を得る第2工程と、
前記成形体を酸化雰囲気で焼成することにより前記組成物からなる前記ガラス質によって各前記砥粒を保持したボンド層を形成し、各前記砥粒と前記ボンド層とを備えたチップを基材上に設けてビトリファイド工具を得る第3工程とを備えていることを特徴とするビトリファイド工具の製造方法。
A first step of preparing a mixture containing a composition for forming a glass material, the composition containing 10.6 mol % or more of bismuth oxide, 4.8 to 25.4 mol % of SiO2 , 0.8 to 4.4 mol % of Al2O3 , 21.0 to 31.1 mol % of B2O3, 0.1 to 0.2 mol % of an alkali oxide, and 27.0 to 34.4 mol % of an alkaline earth oxide, and a countless number of abrasive grains made of diamond;
A second step of obtaining a molded body of the mixture;
a third step of firing the molded body in an oxidizing atmosphere to form a bond layer that holds the abrasive grains with the vitreous material made of the composition, and providing a tip having the abrasive grains and the bond layer on a substrate to obtain a vitrified tool.
前記酸化雰囲気は酸素濃度が0.01~20%である請求項5記載のビトリファイド工具の製造方法。 The method for manufacturing a vitrified tool according to claim 5, wherein the oxidizing atmosphere has an oxygen concentration of 0.01 to 20%.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117182789A (en) * 2023-09-12 2023-12-08 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 Ultra-low temperature ceramic bonding agent and method of preparing diamond grinding wheel using same
CN117428691B (en) * 2023-11-30 2026-04-03 湖南兴大新材料有限公司 A method for preparing CBN grinding wheels

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070155293A1 (en) 2005-12-30 2007-07-05 3M Innovative Properties Company Composite articles and methods of making the same
JP2011045938A (en) 2009-08-25 2011-03-10 Three M Innovative Properties Co Method of manufacturing baked aggregate, baked aggregate, abradant composition, and abradant article
US20140007516A1 (en) 2012-06-29 2014-01-09 Sophie Papin Bonded Abrasive Body and Method Of Forming Same
CN109465759A (en) 2018-12-27 2019-03-15 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 A foamed diamond-enhanced ceramic bond superhard abrasive tool and preparation method thereof
US20190344401A1 (en) 2016-06-06 2019-11-14 Zhengzhou Research Institute For Abrasives & Grinding Co., Ltd. Additive Raw Material Composition and Additive for Superhard Material Product, Preparation Method of the Additive, Composite Binding Agent and Superhard Material Product, Self-Sharpening Diamond Grinding Wheel and Preparation Method of the Same
WO2020012977A1 (en) 2018-07-09 2020-01-16 株式会社フジミインコーポレーテッド Granular polishing material, polishing tool, and polishing method

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070155293A1 (en) 2005-12-30 2007-07-05 3M Innovative Properties Company Composite articles and methods of making the same
JP2009522196A (en) 2005-12-30 2009-06-11 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Composite article and method of making the composite article
JP2011045938A (en) 2009-08-25 2011-03-10 Three M Innovative Properties Co Method of manufacturing baked aggregate, baked aggregate, abradant composition, and abradant article
WO2011031470A1 (en) 2009-08-25 2011-03-17 3M Innovative Properties Company Sintered agglomerate manufacturing method, sintered agglomerate, abrasive composition and abrasive article
US20140007516A1 (en) 2012-06-29 2014-01-09 Sophie Papin Bonded Abrasive Body and Method Of Forming Same
JP2015526300A (en) 2012-06-29 2015-09-10 サンーゴバン アブレイシブズ,インコーポレイティド Bonded abrasive and method for forming the same
US20190344401A1 (en) 2016-06-06 2019-11-14 Zhengzhou Research Institute For Abrasives & Grinding Co., Ltd. Additive Raw Material Composition and Additive for Superhard Material Product, Preparation Method of the Additive, Composite Binding Agent and Superhard Material Product, Self-Sharpening Diamond Grinding Wheel and Preparation Method of the Same
WO2020012977A1 (en) 2018-07-09 2020-01-16 株式会社フジミインコーポレーテッド Granular polishing material, polishing tool, and polishing method
CN109465759A (en) 2018-12-27 2019-03-15 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 A foamed diamond-enhanced ceramic bond superhard abrasive tool and preparation method thereof

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