专利名称：陶瓷结合剂磨石及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种通过利用陶瓷结合剂将超级磨粒粘结在一起而得到的陶瓷结合剂磨石及其制造方法。
背景技术：
正如本领域的普通技术人员所熟知的，在半导体器件的生产过程中，具有多个电路例如集成电路(IC)和大规模集成电路(LSI)的半导体晶片的背面在被分割成独立芯片之前由研磨机磨削到预定厚度。为高效地磨削半导体晶片的背面，通常使用配备有粗磨装置和精磨装置的研磨机。通过利用陶瓷结合剂或金属结合剂将尺寸相对较大的金刚石磨粒粘结在一起而获得的陶瓷结合剂磨石/砂轮(vitrified bond grindstone)或金属结合剂磨石被用于粗磨装置中，而通过利用树脂结合剂将尺寸较小的金刚石磨粒粘结在一起而获得的树脂结合剂磨石则被用于精磨装置中。
在陶瓷结合剂磨石中，由于磨粒通过基本上由二氧化硅或类似物组成的结合材料粘结在一起，因此其具有高的磨粒保持力，从而能够保持其研磨能力。另一方面，由于它可牢固地保持磨粒，因此在自锐性(self-sharpening)方面并不尽如人意。同时，由于树脂结合剂磨石是通过将磨粒与软质树脂结合材料粘结在一起而得到的，因此它与工件的接触较为柔和，且磨粒保持力较低，从而显现出极好的自锐性。由于这些磨石的上述典型特性，陶瓷结合剂磨石主要被用作粗磨磨石，而树脂磨石则主要被用作精磨磨石。
因此，如上所述，由于用于树脂结合剂磨石的树脂结合材料较为柔软，因此当磨粒的粒径小至2μm或更小时，在研磨过程中磨粒将被压迫进入树脂结合剂内，从而导致研磨能力降低，并出现研磨烧伤的情况。因此，对于树脂结合剂磨石，必须使用直径为2-4μm(#2000)或更大的磨粒，这使得其很难实现良好的精磨。
如上所述，由于陶瓷结合剂磨石具有高的磨粒保持力，即使其磨粒直径等于0.5μm(#8000)或更小，在研磨过程中磨粒也不会被强迫压入陶瓷结合剂内，从而能够保持其研磨能力。但是，如上所述，由于陶瓷结合剂牢固地保持着磨粒，因此陶瓷结合剂磨石在自锐性方面并不尽如人意，并且将在磨削表面产生条纹状划痕。
为解决上述问题，JP-A2003-136410披露了一种具有良好自锐性的陶瓷结合剂磨石，其通过在利用陶瓷结合剂将磨粒粘结在一起所形成的磨粒层中形成气孔/微孔而得到。
在上述公开文件所披露的陶瓷结合剂磨石中，这些在利用陶瓷结合剂将磨粒粘结在一起而形成的磨粒层中的气孔为敞开气孔。因此，当孔隙率提高时，磨石的强度降低，导致无法得到预定的研磨压力。事实上，上面公开文本披露的陶瓷结合剂磨石具有25-45％(体积百分比)的孔隙率。因此，其自锐性是不令人满意的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种通过确保强度以提高孔隙率从而具有改进的自锐性的陶瓷结合剂磨石及其制造方法。
根据本发明，可利用一种陶瓷结合剂磨石实现上述目的，该陶瓷结合剂磨石由利用陶瓷结合剂粘结在一起的超级磨粒制成，并具有无数个气孔，其中，
这些气孔为封闭气孔，且以体积百分比计，孔隙率为75-95％。
根据本发明，可利用一种制造陶瓷结合剂磨石的方法实现上述目的，该陶瓷结合剂磨石由超级磨粒与陶瓷结合剂粘结在一起而制成，且具有无数个气孔，该方法包括以下步骤将超级磨粒、陶瓷结合材料、发泡剂和有机物粒子混炼/混合(kneading)在一起，对该混炼产品粒化，以形成颗粒物；将该颗粒物模制成预定的形状；以及对具有预定形状的模制产品进行烧结。
上述超级磨粒是直径为5μm或更小的金刚石磨粒，而有机物粒子的粒径则为30-100μm。
本发明的陶瓷结合剂磨石由于其高的孔隙率而具有良好的自锐性，从而显现出优良的磨削性能，并且不会在磨削表面产生条纹状划痕。由于本发明的陶瓷结合剂磨石上的气孔为封闭气孔，所以即使孔隙率较高，也能够确保它的强度，从而能够在足够高的研磨压力下进行研磨。
图1是根据本发明构成的陶瓷结合剂磨石的研磨表面的照片；以及图2是一磨石的透视图，其中该磨石通过将根据本发明构造的陶瓷结合剂磨石切削成预定尺寸然后将由此获得的节段设置在轮状基座上而制备。
具体实施例方式
下面将详细说明根据本发明构造的陶瓷结合剂磨石及其制造方法。
为得到带有封闭气孔的陶瓷结合剂磨石，重要的是，应当将超级磨粒(super-abrasive grains)、陶瓷结合材料、发泡剂和有机物粒子混炼在一起，然后对其粒化，以形成颗粒物。这些超级磨粒为直径等于0.5μm(#8000)或更小的理想金刚石磨粒。有机物粒子的直径则大约为30-100μm。上述磨粒、陶瓷结合材料、发泡剂和有机物粒子被混炼到一起并粒化后形成粒径为50-350μm的颗粒物。将如此制备好的颗粒物装入用于模制的模具中，并将其加压模制成预定的形状，然后将模制好的产品放入窑炉中烧结，从而得到带有封闭气孔的陶瓷结合剂磨石。
以重量百分比计，将25％的直径为2μm的金刚石磨粒、25％的陶瓷结合材料、25％的发泡剂以及25％的直径为30μm的有机物粒子混炼在一起并对其粒化，以形成直径为50-150μm的颗粒物。该发泡剂为硅酸钠，该有机物粒子为聚苯乙烯粒子。利用有机物粒子作为核心，将金刚石磨粒、陶瓷结合材料和发泡剂粒化而形成该颗粒物。将这些颗粒物装入用于模制的模具中并加压模制成预定的形状，然后将模制好的产品放入窑炉内烧结，从而制造出陶瓷结合剂磨石。该窑炉中的温度在三小时内升高至700℃，并在700℃下保持三小时，然后在7小时内降低至常温。
图1是根据如上所述方式制造的陶瓷结合剂磨石的研磨表面的放大100倍的照片。图1中，白色部分表示由结合材料、发泡剂和磨粒组成的结合剂桥接部分，黑色部分表示气孔部分。从图1中可以看出，黑色部分由完全封闭的气孔形成，且以体积百分比计，孔隙率或气孔率为90％。形成封闭气孔的原因被认为是在烧结时有机物粒子被消耗掉的同时达到了预定的温度，而且该粒子周围的陶瓷结合材料、金刚石磨粒和发泡剂形成结合剂桥。
由于气孔均为封闭气孔，因此上述构造的陶瓷结合剂磨石即使在其孔隙率很高时也可确保其强度。根据本发明的发明人所做的实验，当将按照上述实例制造的陶瓷结合剂磨石切割成图2所示的预定尺寸和形状而得到的多个节段2置于轮状基座3上以构成磨石(砂轮)4并使用该磨石进行研磨操作时，即使在5千克/平方厘米(kg/cm2)的压力下，该磨石也不会破损。
如上所述，由于其较高的孔隙率，本发明的陶瓷结合剂磨石具有良好的自锐性，从而显现出优良的磨削性能，且不会在磨削表面产生条纹状划痕。此外，由于本发明的陶瓷结合剂磨石中的气孔为封闭气孔，因此即使在孔隙率较高时也能保证强度。因此，可以在足够高的研磨压力下进行研磨。
权利要求
1.一种陶瓷结合剂磨石，其由利用陶瓷结合剂粘结在一起的超级磨粒制成，并具有无数个气孔，其中，这些气孔为封闭气孔，且以体积百分比计，孔隙率为75-95％。
2.一种制造陶瓷结合剂磨石的方法，该磨石由利用陶瓷结合剂粘结在一起的超级磨粒制成，并具有无数个气孔，该方法包括以下步骤将超级磨粒、陶瓷结合材料、发泡剂和有机物粒子混炼在一起，并将该混炼产品粒化，以形成颗粒物；将该颗粒物模制成预定的形状；以及对具有预定形状的模制产品进行烧结。
3.如权利要求2所述的制造陶瓷结合剂磨石的方法，其特征在于，该超级磨粒是直径等于5μm或更小的金刚石磨粒，该有机物粒子的粒径为30-100μm。
全文摘要
一种陶瓷结合剂磨石，其由利用陶瓷结合剂粘结在一起的超级磨粒制成，并具有无数个气孔，其中这些气孔为封闭气孔，且以体积百分比计，孔隙率为75－95％。
文档编号C03C14/00GK1699022SQ200510072858
公开日2005年11月23日 申请日期2005年5月20日 优先权日2004年5月20日
发明者关家臣之典, 岩冈祯二 申请人:株式会社迪斯科