高气孔率陶瓷结合剂磨石的制造方法与流程

1.本发明涉及通过连通气孔实现了高气孔率的陶瓷结合剂磨石的制造方法。

背景技术：

2.一般来说，在磨削半导体晶片时，为了将磨粒利用陶瓷结合剂结合来提高磨粒保磁力，并使磨粒的切削刃的自锐作用很好地产生，曾提出了通过独立气孔来实现75容量％～95容量％左右的高气孔率的多气孔陶瓷结合剂磨石。例如，专利文献1及专利文献2所记载的陶瓷结合剂磨石就是这种。
3.根据这样的高气孔率的陶瓷结合剂磨石，具有以下优点：由于为高气孔率，所以能获得磨粒的切削刃的自锐作用而提高磨削性能，并且，由于通过独立气孔而实现了高气孔率，所以能够确保磨石强度，能够以充分的磨削压力进行磨削。
4.如专利文献1所记载的高气孔率的陶瓷结合剂磨石，通过以下方法来制造：将磨石原料进行压制成形而制作出成形体，通过将该成形体进行烧成来使有机质气孔形成剂烧失，所述磨石原料是将聚苯乙烯粒子之类的有机质气孔形成剂向磨粒及陶瓷结合剂中混炼而获得的。因而，通过烧成而获得的高气孔率的陶瓷结合剂磨石，气孔之中的相当的部分是独立气孔即闭气孔。因而，有时在磨削过程中产生的切削屑在独立气孔内堆积而不能够充分地获得磨削性能。
5.对此，在专利文献3中提出了一种获得50容量％～98容量％的高气孔率的陶瓷结合剂磨石的制造方法，其中，取代气孔形成剂而使用表面活性剂，将磨粒、陶瓷结合剂、固化剂(凝胶化剂)、水及表面活性剂混合而获得糕饼状的发泡材料后，将该发泡材料在成形模具内冷却而制作出成形体，将经过了其后的干燥的成形体进行烧成，进而浸渍于液状树脂中而向包围气孔的外壳即结合剂桥涂覆树脂被覆层，来提高了强度。
6.在先技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：日本特开2006-001007号公报
9.专利文献2：日本特开2017-080847号公报
10.专利文献3：日本特开2007-290101号公报

技术实现要素：

11.然而，在通过上述制造方法获得的陶瓷结合剂磨石中，由于不是独立气孔，所以在由糕饼状的发泡材料成形出的成形体被干燥的过程中，有时结合剂桥的变形现象进展而成形体收缩，难以制造稳定的形状的产品。
12.本发明是将以上的情况作为背景而完成的，其目的是提供陶瓷结合剂磨石的制造方法，该制造方法能够稳定地制造通过连通气孔来实现了高气孔率的陶瓷结合剂磨石。
13.本发明人将以上的情况作为背景而反复进行了各种研究的结果发现：在获得向磨粒、陶瓷结合剂及水溶解凝胶化剂并进行混合而成的磨石原料浆料后，通过在成形模具内
将该磨石原料浆料凝胶化来制作出成形体，接着，通过将成形体冻结而在冻结成形体中生成多数的结冰粒子，通过使生成的多数的结冰粒子在真空下升华而制成为具有连通气孔的多气孔的成形体，然后，当将该成形体进行烧成时，能获得关于磨削加工具有充分的强度且通过连通气孔来实现了高气孔率的陶瓷结合剂磨石。本发明是根据这样的见解而完成的。
14.即，本发明的要旨在于，提供一种高气孔率陶瓷结合剂磨石的制造方法，(1)该制造方法是包含相互连通的多个气孔的高气孔率陶瓷结合剂磨石的制造方法，包含：(2)获得磨石原料浆料的磨石材料制备工序，所述磨石原料浆料是溶解有能凝胶化的水溶性高分子的、磨粒、陶瓷结合剂和水的混合流体；(3)成形工序，通过使用成形模具将所述磨石原料浆料凝胶化来获得成形体；(4)冻结真空干燥工序，在所述成形工序后将所述成形体冻结而在所述成形体的内部生成多个结冰粒子，将生成有所述结冰粒子的所述成形体置于真空下，由此使所述结冰粒子升华而将所述成形体干燥；和(5)烧成工序，通过将所述冻结真空干燥工序后的所述成形体进行烧成而利用所述陶瓷结合剂使所述磨粒结合，来获得所述高气孔率陶瓷结合剂磨石。
15.根据本发明的高气孔率陶瓷结合剂磨石的制造方法，采用冻结真空干燥工序，通过将在内部生成有多个结冰粒子的成形体置于真空下，使成形体内的结冰粒子升华从而被干燥，在结冰粒子升华后形成相互连通的多个气孔。因而，由于成形体的收缩被抑制，因此能稳定地制造通过相互连通的多个气孔来实现了高气孔率的陶瓷结合剂磨石。
16.在此，优选的是，所述气孔，在所述冻结真空干燥工序中所述结冰粒子被升华后，形成于所述磨石原料浆料内的所述结冰粒子曾经存在的场所。这样地形成的气孔不会消失，成形出的成形体的收缩被抑制。
17.另外，优选的是，在所述冻结真空干燥工序中，通过在构成所述成形体的凝胶状的所述磨石原料浆料内生成所述结冰粒子，所述磨粒和所述陶瓷结合剂聚集于包围所述结冰粒子的基质部，在所述烧成工序中，通过所述基质部的烧成而由所述基质部形成包围所述气孔的外壳即结合剂桥。由此，即使没有加强用的树脂被覆层的涂覆，结合剂桥的强度也提高，陶瓷结合剂磨石即使为高气孔率也能够磨削。
18.另外，优选的是，所述高气孔率陶瓷结合剂磨石的气孔体积率为65体积％～90体积％。这样，由于高气孔率陶瓷结合剂磨石以65体积％～90体积％的气孔体积率构成，所以能兼顾地获得磨削效率和磨石强度。
19.另外，优选的是，所述高气孔率陶瓷结合剂磨石的比重为0.34～1.48。这样，能获得比重为0.34～1.48的比较轻的高气孔率陶瓷结合剂磨石。
20.另外，优选的是，所述磨粒的中心粒径(中值粒径)比构成所述气孔的外壳的所述结合剂桥的厚度小。因而，由于磨粒大幅小于与气孔的外壳对应的结合剂桥的厚度，因此结合剂桥局部性地成为无气孔陶瓷结合剂磨石结构从而强度得到提高，因此高气孔率陶瓷结合剂磨石的磨削性能得到提高，能获得适合于半导体晶片的磨削的表面粗糙度。
附图说明
21.图1是说明由作为本发明的一实施例的高气孔率陶瓷结合剂磨石的制造方法制造出的高气孔率陶瓷结合剂磨石被固定于基体件的形式的杯型磨石的图。
22.图2是说明图1所示的高气孔率陶瓷结合剂磨石的制造方法的主要部分的工序图。
23.图3是示意性地示出图2所示的制造工序中的高气孔率陶瓷结合剂磨石的成形体内的结构变化的图，(a)是示出了通过磨石材料制备工序而制备了磨石原料浆料的状态的图，(b)是示出了通过冻结真空干燥工序的冻结而在成形体内产生了结冰粒子的状态的图，(c)是示出了通过冻结真空干燥工序的真空干燥而在成形体内结冰粒子升华了的状态的图，(d)是示出了通过烧成工序来将成形体烧成了的状态的图。
24.图4是在左侧示出了进行了与图2的冻结真空干燥工序同样的干燥的情况下的圆形试样(成形体)、在右侧示出了进行了常压干燥的情况下的圆形试样(成形体)的图。
25.图5是在左侧示出了将经过图2的烧成工序之前的成形体的气孔结构放大示出的光学显微镜照片、在右侧示出了将经过烧成工序后的成形体的气孔结构放大示出的光学显微镜照片的图。
26.图6是将经过图2的烧成工序后的成形体的气孔结构放大示出的sem照片。
27.图7是将经过图2的烧成工序后的成形体的气孔结构进一步放大示出的sem照片。
28.图8是示出采用与图2所示的工序同样的工序制作出的试样1～试样10和用于比较的试样11～试样12的磨石结构的主要部分及磨削比的图。
29.图9是在表示vg/vb的横轴和表示比重ρ的纵轴的二维坐标中示出了图8的试样1～试样12的图。
具体实施方式
30.以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。再者，在以下的实施例中，图被适当地简化或变形，各部分的尺寸比及形状等未必被准确地描绘。
31.实施例
32.图1是示出作为本发明的一实施例的高气孔率陶瓷结合剂磨石的一例的多个分段磨石10沿着金属制、例如铝制的圆盘状的基体件12的下面的外周缘连成圆环状被固定而成的杯型磨石14的立体图。分段磨石10分别具备在基体件12的下面的外周部连成圆环状的磨削面16。
33.基体件12呈金属制厚壁圆板状，通过安装于未图示的磨削装置的主轴，杯型磨石14被旋转驱动。杯型磨石14例如具有250mm左右的外径，分段磨石10例如具有3mm左右的宽度尺寸和5mm左右的厚度尺寸。分段磨石10伴随着基体件12的旋转而使磨削面16与被削材、例如硅晶片滑动接触，磨削或研磨成平面状，进行被削材的厚度的加工。
34.分段磨石10例如通过图2所示的制造工序来制造。在磨石材料制备工序p1中，制备分段磨石10的磨石原料浆料18。关于磨石原料浆料18，以超磨粒(super abrasive grains)、例如金刚石磨粒20为17质量％、陶瓷结合剂22为15质量％、作为一次粘合剂发挥功能的水溶性多糖类凝胶化剂24为3质量％、作为气孔形成剂发挥功能的水26为65质量％的比例调合，并且，通过例如90℃左右的溶解温度以上的加温而使水溶性多糖类凝胶化剂24溶解于水26，由此以具有流动性的方式制备出。再者，水溶性多糖类凝胶化剂24相当于本发明的能凝胶化的水溶性高分子。
35.图3的(a)示意性地示出了磨石原料浆料18。溶解于水26的水溶性多糖类凝胶化剂24在图3的(a)中是纤维状的多糖类分子，被示意性地示出。通过该多糖类分子(水溶性多糖类凝胶化剂24)相互缠络、互相紧贴而形成网眼状结构，较多地形成容纳水26的微小的空
间。另外，通过多糖类分子(水溶性多糖类凝胶化剂24)的缠络，当从加温温度下降时失去流动性而成为凝胶状。再者，作为水溶性多糖类凝胶化剂24，可使用例如可得然胶、罗望子胶、黄原胶(kitan sang gum)+剌槐豆胶、海藻酸钠、结冷胶(gelangum)、果胶、卡拉胶、明胶、琼脂等。
36.另外，陶瓷结合剂22的组成例如为：sio2为50重量％以上且54重量％以下，al2o3为13重量％以上且15重量％以下，b2o3为17.5重量％以上且20.5重量％以下，ro(ro是选自cao、mgo、bao、zno之中的1种以上的氧化物)为0.7重量％以上且6.5重量％以下，r2o(r2o是选自li2o、na2o、k2o之中的1种以上的氧化物)为0.0重量％以上且9.0重量％以下，p2o5为0.7重量％以上且1.3重量％以下。
37.在接下来的成形工序p2中，使加温状态的具有流动性的磨石原料浆料18向以规定形状、例如比分段磨石10稍大的同样的形状设置于成形模具内的成形腔内流入，使温度下降至水溶性多糖类凝胶化剂24的溶解温度以下、例如常温，由此获得具有流动性的磨石原料浆料18凝胶化即固化而成的成形体28，从成形模具取出。图3的(a)示出了凝胶化后的状态。
38.接着，在冻结真空干燥工序p3中，向冻结真空干燥机的腔室内放入上述成形体28。由此，通过成形体28在例如-15℃以下的预先设定的冻结温度下被冻结，在成形体28内从水26中析出规定的大小的多个结冰粒子30，通过在预先设定的冻结时间的期间维持该冻结，使结冰粒子30生长至规定的大小。图3的(b)示意性地示出了该状态。在该冻结状态下，金刚石磨粒20及陶瓷结合剂22的粒子被赶至结冰粒子30的界面。即，金刚石磨粒20及陶瓷结合剂22聚集于包围结冰粒子30的基质部34。
39.接着，在冻结真空干燥工序p3中，通过以低于610pa的预先设定的真空值、例如10pa形成为规定时间的期间的真空状态，以使得成形体28内的多个结冰粒子30慢慢地升华的方式在例如35℃下真空干燥，在多个结冰粒子30曾经所处的部分形成多个气孔32。图3的(c)示意性地示出了该状态。在该状态下，金刚石磨粒20及陶瓷结合剂22的粒子以被包围气孔32的纤维状的多糖类分子(水溶性多糖类凝胶化剂24)纳入的形式分散。成形体28内的多个结冰粒子30在生长的过程中许多相互接触，因此在这些多个结冰粒子30升华后形成的多个气孔32许多成为相互连通的连通气孔。
40.图4是在左侧示出了使用直到通过以上述预先设定的冻结温度及冻结时间冻结而使结冰粒子生长至规定的大小之前为止经过了同样的工序的被成形为圆形试样的成形体，在冻结状态下真空干燥后的成形体、在右侧示出了使用该成形体在50℃下常压干燥后的成形体的照片。图4的左侧所示的冻结真空干燥后的成形体，在形状上没有崩溃，具备能够容易地用手把持的强度。与此相对，图4的右侧所示的常压干燥后的成形体，在形状上有大的崩溃，不能实现高气孔率陶瓷结合剂磨石的制造。
41.在烧成工序p4中，形成有多个气孔32的成形体28在被设定为陶瓷结合剂22的软化温度以上的烧成温度、例如500℃～1000℃的烧成温度下被烧成。由此，在包围气孔32的纤维状的多糖类分子(水溶性多糖类凝胶化剂24)被烧失(烧掉)的同时，金刚石磨粒20及陶瓷结合剂22被烧结从而形成包围气孔32的结合剂桥36。由此，获得作为高气孔率陶瓷结合剂磨石的分段磨石10。图3的(d)示意性地示出了该状态。
42.结合剂桥36，具有例如10μm左右的厚度，保持着比其厚度小的数μm的中心粒径的
金刚石磨粒20，因此以没有气孔的无气孔陶瓷结合剂磨石那样的致密的结构构成，即使没有加强用的树脂被覆层的涂覆，结合剂桥36的强度也提高。在此，金刚石磨粒20的中心粒径是由日本工业标准(jis z8825:2013)规定的中位直径(中值粒径)，是基于体积换算的d50的值。
43.图5在左侧示出了将经过烧成工序p4之前的成形体28的气孔结构放大示出的光学显微镜照片，在右侧示出了将经过烧成工序p4后的成形体28即高气孔率陶瓷结合剂磨石10的气孔结构放大示出的光学显微镜照片。从图5明显可知，在经过烧成工序p4后的成形体28的气孔结构中，看不到由烧成工序p4引起的变化，维持着经过烧成工序p4之前的气孔结构。
44.图6是将经过烧成工序p4后的成形体28(即高气孔率陶瓷结合剂磨石10)的气孔结构进一步放大示出的sem照片。图6的白线表示包围气孔32的结合剂桥36。图7是将该结合剂桥36进一步放大示出的sem照片。如图7所示，结合剂桥36为致密结构。结合剂桥36上的细小的粒子是金刚石磨粒20。金刚石磨粒20的中心粒径为结合剂桥36的厚度的50分之1以上且同等厚度以下。
45.返回到图2，在接合
·
加工工序p5中，将在烧成工序p4中被烧成了的多个分段磨石10如图1所示那样接合于基体件12。然后，使用修整器进行被接合于基体件12的分段磨石10的加工。
46.以下，将本发明人使金刚石磨粒、陶瓷结合剂、水溶性多糖类凝胶化剂及水的比例变化且采用与图2所示的工序同样的工序制作而获得的片形状(chip-shaped)的陶瓷结合剂磨石(40mm
×
3mm
×
5mm)即试样1～试样10(实施例品)的、金刚石磨粒的中心粒径、金刚石磨粒的体积率vg(体积％)与陶瓷结合剂的体积率vb(体积％)之比的值(＝vg/vb)、比重ρ、气孔体积率vp(体积％)、磨削比gr示于图8中。另外，关于采用以往的使用气孔形成剂形成气孔的工序制作出的片形状的陶瓷结合剂磨石(40mm
×
3mm
×
5mm)即试样11～试样12(比较例品)，也与试样1～试样10同样地示于图8中。另外，图9是在表示vg/vb的横轴和表示比重ρ的纵轴的二维坐标中描绘出表示图8的试样1～试样12的点的图。在此，上述磨石的比重ρ是将磨石的质量除以根据磨石的尺寸求出的磨石体积而获得的值。上述磨粒的体积率vg是将磨粒的质量除以磨粒的比重而求出的磨粒体积除以所述磨石体积而求出的值。上述结合剂的体积率vb是将结合剂的质量除以结合剂的比重而求出的结合剂体积除以所述磨石体积而求出的值。上述的气孔体积率vp是将气孔的体积除以所述磨石体积而求出的值。
47.如图8及图9所示，尤其是关于气孔体积率vp、磨削比gr，在试样1～试样10与试样11～试样12之间存在明确的差异。试样1～试样10，气孔体积率vp为65体积％～90体积％，因此比试样11～试样12的气孔体积率大，磨削比gr为11～750，因此比试样11～试样12的磨削比格外大。
48.以下，分别详细地说明使用了试样9(实施例品)及试样11(比较例品)的磨石的磨削试验1及使用了试样3(实施例品)及试样12(比较例品)的磨石的磨削试验2。磨削试验2是设想了粗加工的磨削试验，磨削试验1是设想了精加工的磨削试验。
49.(磨削试验1)
50.·
陶瓷结合剂的组成
51.包含sio2：51.5质量％、al2o3：14.7质量％、b2o3：18.9质量％、na2o：3.9质量％、k2o：3.8质量％、mgo：2.0质量％、cao：1.9质量％、bao：0.7质量％、p2o5：0.9质量％。
52.·
试样9的调合
53.中心粒径0.2μm的金刚石磨粒：17质量％
54.陶瓷结合剂：15质量％
55.水溶性多糖类凝胶化剂(琼脂)：3质量％
56.水：65质量％
57.·
试样9的制造方法
58.从上述的调合起，通过图2的制造工序，制作了具有金刚石磨粒的体积率vg为7.0体积％、陶瓷结合剂的体积率vb为8.6体积％、vg/vb＝0.8、气孔体积率vp为84.4体积％、比重为0.46g/cm3这样的结构的、与分段磨石10同样的形状即片形状的陶瓷结合剂磨石(试样9)。
59.·
试样11的制造方法
60.通过使用气孔形成剂形成气孔的以往的工序，来制作了具有中心粒径为0.2μm的金刚石磨粒的体积率vg为27.2体积％、与试样9同样的陶瓷结合剂的体积率vb为17.3体积％、vg/vb＝1.6、气孔体积率vp为55.5体积％、比重为1.55g/cm3这样的结构的、与分段磨石10同样的形状即片形状的陶瓷结合剂磨石(试样11)。
61.·
磨削试验方法
62.将试样9及试样11的陶瓷结合剂磨石如图1所示那样接合于外径为300mm的铝制的基体件的下面而成的磨轮分别安装于纵轴平面磨床，以直径12英寸的硅晶片的以下所示的磨削加工条件分别实施。
63.·
磨削试验的加工条件
64.磨石转速：3000rpm
65.载台(晶片)转速：395rpm
66.磨石轴向进给速度：0.5μm/秒
67.晶片加工余量：厚度20μm
68.·
试样9的磨削试验结果
69.试样9的磨石磨损量：1.7μm
70.加工电流值：19.0a
71.面粗糙度ra(jis b 0601:2013)：1.2nm
72.·
试样11的磨削试验结果
73.试样11的磨石磨损量：35.3μm
74.加工电流值：18.9a
75.面粗糙度ra(jis b 0601:2013)：1.2nm
76.·
磨削试验结果的评价
77.使用了试样9的磨削，与使用了由以往的制法获得的试样11的磨削相比，关于加工电流值及面粗糙度ra没有大的差异。但是，使用了试样9时的磨削比为11.8(＝20μm/1.7μm)，而使用了试样11时的磨削比为0.57(＝20μm/35.3μm)，因此使用了试样9时的磨石磨损量大幅降低。
78.(磨削试验2)
79.·
陶瓷结合剂的组成
80.包含sio2：51.5质量％、al2o3：14.7质量％、b2o3：18.9质量％、na2o：3.9质量％、k2o：3.8质量％、mgo：2.0质量％、cao：1.9质量％、bao：0.7质量％、p2o5：0.9质量％。
81.·
试样3的调合
82.中心粒径6μm的金刚石磨粒：21质量％
83.陶瓷结合剂：12质量％
84.水溶性多糖类凝胶化剂(琼脂)：3质量％
85.水：64质量％
86.·
试样3的制造方法
87.从上述的调合起，通过图2的制造工序，制作了具有金刚石磨粒的体积率vg为17.3体积％、陶瓷结合剂的体积率vb为14.2体积％、vg/vb＝1.2、气孔体积率vp为68.5体积％、比重为0.96g/cm3这样的结构的、与分段磨石10同样的形状即片形状的陶瓷结合剂磨石(试样3)。
88.·
试样12的制造方法
89.通过使用气孔形成剂形成气孔的以往的工序，制作了具有中心粒径为6μm的金刚石磨粒的体积率vg为40.9体积％、与试样3同样的陶瓷结合剂的体积率vb为12.3体积％、vg/vb＝3.3、气孔体积率vp为47.8体积％、比重为1.95g/cm3这样的结构的、与分段磨石10同样的形状即片形状的陶瓷结合剂磨石(试样12)。
90.·
磨削试验方法
91.将试样3及试样12的陶瓷结合剂磨石如图1所示那样接合于外径为300mm的铝制的基体件的下面而成的磨轮分别安装于纵轴平面磨床，以直径12英寸的硅晶片的以下所示的磨削加工条件分别实施。
92.·
磨削试验的加工条件
93.磨石转速：2000rpm
94.载台(晶片)转速：300rpm
95.磨石轴向进给速度：4.0μm/秒
96.晶片加工余量：厚度150μm
97.·
试样3的磨削结果
98.试样3的磨石磨损量：0.2μm
99.加工电流值：23.8a
100.面粗糙度ra(jis b 0601:2013)：44.4nm
101.·
试样12的磨削结果
102.试样12的磨石磨损量：164μm
103.加工电流值：14.2a
104.面粗糙度ra(jis b 0601:2013)：39.1nm
105.·
磨削试验结果的评价
106.使用了试样3的磨削，与使用了由以往的制法获得的试样12的磨削相比，加工电流值上升，但关于面粗糙度ra没有大的差异。但是，使用了试样3时的磨削比为750(＝150μm/0.2μm)，而使用了试样12时的磨削比为0.91(＝150μm/164μm)，因此使用了试样3时的磨石磨损量大幅降低。
107.如上所述，本实施例的高气孔率陶瓷结合剂磨石10(分段磨石10)的制造方法，是包含相互连通的多个气孔32的高气孔率陶瓷结合剂磨石10的制造方法，包含：获得磨石原料浆料18的磨石材料制备工序p1，所述磨石原料浆料18是溶解有水溶性多糖类凝胶化剂24的、金刚石磨粒(磨粒)20、陶瓷结合剂22和水26的混合流体；成形工序p2，通过使用成形模具将磨石原料浆料18凝胶化来获得成形体28；冻结真空干燥工序p3，在成形工序p2后将成形体28冻结而在成形体28的内部生成多个结冰粒子30，将在内部生成有结冰粒子30的成形体28置于真空下，由此使成形体28内的结冰粒子30升华而将成形体28干燥；以及，烧成工序p4，通过将冻结真空干燥工序p3后的成形体28进行烧成而利用陶瓷结合剂22使所述金刚石磨粒20结合，来获得高气孔率陶瓷结合剂磨石10。这样一来，采用冻结真空干燥工序p3，通过将在内部生成有多个结冰粒子30的成形体28置于真空下，成形体28内的结冰粒子30被升华从而被干燥，在结冰粒子30升华后形成相互连通的气孔32。因而，由于没有由气泡的消失引起的成形体28的收缩，因此能稳定地制作由连通的气孔32实现了高气孔率的高气孔率陶瓷结合剂磨石10。
108.另外，根据本实施例的高气孔率陶瓷结合剂磨石10的制造方法，相互连通的多个气孔32，在冻结真空干燥工序p3中多个结冰粒子30被升华后，在成形体28内的结冰粒子30曾经存在的场所形成。这样地形成的气孔32不会消失，成形出的成形体28的收缩被抑制。
109.另外，根据本实施例的高气孔率陶瓷结合剂磨石10的制造方法，在冻结真空干燥工序p3中，通过在磨石原料浆料18被固化成凝胶状的成形体28内生成结冰粒子30，金刚石磨粒20及陶瓷结合剂22聚集于包围结冰粒子30的基质部34，在烧成工序p4中，通过基质部34的烧成而形成作为包围气孔32的外壳的结合剂桥36，由此，结合剂桥36以没有气孔的无气孔磨石那样的结构构成。由此，即使没有加强用的树脂被覆层的涂覆，结合剂桥36的强度也提高，高气孔率陶瓷结合剂磨石10即使为高气孔率也能够进行磨削。
110.另外，根据本实施例的高气孔率陶瓷结合剂磨石10的制造方法，高气孔率陶瓷结合剂磨石10的气孔体积率vp为65体积％～90体积％。这样，由于高气孔率陶瓷结合剂磨石10以65体积％～90体积％的气孔体积率vp构成，所以能兼顾地获得磨削效率和磨石强度。
111.另外，根据本实施例的高气孔率陶瓷结合剂磨石10的制造方法，高气孔率陶瓷结合剂磨石10的比重为0.34～1.48。这样，能获得比重为0.34～1.48的比较轻的高气孔率陶瓷结合剂磨石10。
112.另外，根据本实施例的高气孔率陶瓷结合剂磨石10的制造方法，高气孔率陶瓷结合剂磨石10的磨削比为11～750。这样，由于磨削比具有11～750这样的高的值，所以能获得具有耐久性的高气孔率陶瓷结合剂磨石10。
113.另外，根据本实施例的高气孔率陶瓷结合剂磨石10的制造方法，金刚石磨粒20的中心粒径比形成多个气孔32的外壳的结合剂桥36的厚度小。这样，由于金刚石磨粒20大幅小于与气孔32的外壳对应的结合剂桥36的厚度，所以结合剂桥36局部性地成为无气孔陶瓷结合剂磨石结构从而强度提高，因此高气孔率陶瓷结合剂磨石10的磨削性能得到提高，能够获得适合于半导体晶片的磨削的表面粗糙度。
114.另外，根据本实施例的高气孔率陶瓷结合剂磨石10的制造方法，陶瓷结合剂22包含以下物质：sio2为50重量％～54重量％，al2o3为13重量％～15重量％，b2o3为17.5重量％～20.5重量％，当将ro设为选自cao、mgo、bao、zno之中的1种以上的氧化物时，所述ro为0.7
重量％～6.5重量％，当将r2o设为选自li2o、na2o、k2o之中的1种以上的氧化物时，所述r2o为0.0重量％～9.0重量％，p2o5为0.7重量％～1.3重量％。由此，能获得适合于半导体晶片的磨削的高强度的陶瓷结合剂22，高气孔率陶瓷结合剂磨石10的耐久性提高。
115.以上，参照附图详细地说明了本发明的一实施例，但本发明不限定于该实施例，也能以别的方式来实施。
116.例如，在前述的实施例中，作为高气孔率陶瓷结合剂磨石说明了固定于基体件12的圆弧状的分段磨石10，但高气孔率陶瓷结合剂磨石也可以形成为圆盘状、或者是其他形状的磨石。
117.另外，在分段磨石10中，也可以是：在参与磨削的部分、例如磨削面16侧的部分形成的磨石层为高气孔率陶瓷结合剂磨石。
118.另外，在前述的实施例中，作为磨粒使用了金刚石磨粒，但磨粒也可以不是金刚石磨粒，也可以使用超磨粒以外的磨粒。另外，在前述的实施例中，使用了水溶性多糖类凝胶化剂，但也可以不是多糖类，只要是能凝胶化的水溶性高分子即可。
119.再者，上述的内容只不过是一实施方式，虽然不另外一一例示，但本发明能够以在不脱离其主旨的范围内基于本领域技术人员的知识施加各种变更、改良后的方式来实施。
120.附图标记说明
121.10：分段磨石(高气孔率陶瓷结合剂磨石)，12：基体件，14：杯型磨石，16：磨削面，18：磨石原料浆料，20：金刚石磨粒(磨粒)，22：陶瓷结合剂，24：水溶性多糖类凝胶化剂(能凝胶化的水溶性高分子)，26：水，28：成形体，30：结冰粒子，32：气孔，34：基质部，36：结合剂桥。

技术特征：

1.一种高气孔率陶瓷结合剂磨石的制造方法，其特征在于，是包含相互连通的多个气孔的高气孔率陶瓷结合剂磨石的制造方法，包含：获得磨石原料浆料的磨石材料制备工序，所述磨石原料浆料是溶解有能凝胶化的水溶性高分子的、磨粒、陶瓷结合剂和水的混合流体；成形工序，通过使用成形模具将所述磨石原料浆料凝胶化来获得成形体；冻结真空干燥工序，在所述成形工序后将所述成形体冻结而在所述成形体的内部生成多个结冰粒子，将生成有所述结冰粒子的所述成形体置于真空下，由此使所述结冰粒子升华而将所述成形体干燥；和烧成工序，通过将所述冻结真空干燥工序后的所述成形体进行烧成而利用所述陶瓷结合剂使所述磨粒结合，来获得所述高气孔率陶瓷结合剂磨石。2.根据权利要求1所述的高气孔率陶瓷结合剂磨石的制造方法，其特征在于，所述气孔，在所述冻结真空干燥工序中所述结冰粒子被升华后，形成于所述磨石原料浆料内的所述结冰粒子曾经存在的场所。3.根据权利要求1或2所述的高气孔率陶瓷结合剂磨石的制造方法，其特征在于，在所述冻结真空干燥工序中，通过在构成所述成形体的凝胶状的所述磨石原料浆料内生成所述结冰粒子，所述磨粒和所述陶瓷结合剂聚集于包围所述结冰粒子的基质部，在所述烧成工序中，通过所述基质部的烧成而由所述基质部形成包围所述气孔的外壳即结合剂桥。4.根据权利要求1～3的任一项所述的高气孔率陶瓷结合剂磨石的制造方法，其特征在于，所述高气孔率陶瓷结合剂磨石的气孔体积率为65体积％～90体积％。5.根据权利要求1～4的任一项所述的高气孔率陶瓷结合剂磨石的制造方法，其特征在于，所述高气孔率陶瓷结合剂磨石的比重为0.34～1.48。6.根据权利要求3所述的高气孔率陶瓷结合剂磨石的制造方法，其特征在于，所述磨粒的中心粒径比构成所述气孔的外壳的所述结合剂桥的厚度小。

技术总结

提供一种陶瓷结合剂磨石的制造方法，该制造方法能够稳定地制造通过连通的气孔来实现了高气孔率的陶瓷结合剂磨石。采用冻结真空干燥工序P3，通过将在内部生成有多个结冰粒子30的成形体28置于真空下，使成形体28内的结冰粒子30升华从而被干燥，在结冰粒子30升华后形成连通的气孔32。这样地形成的气孔32在制造时不会消失，成形体28的收缩被抑制，因此能够稳定地制造通过连通的气孔32来实现了高气孔率的高气孔率陶瓷结合剂磨石10。高气孔率陶瓷结合剂磨石10。高气孔率陶瓷结合剂磨石10。