[发明专利]高孔隙率的玻璃化超级磨料产品以及制备方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年6月23日提交的美国临时专利申请序列号61/132,808的优先权，该申请通过引用结合在此。

技术领域

本发明总体上涉及一种玻璃化的金刚石超级磨料产品、以及一种制造该玻璃化的超级磨料产品的方法。

背景技术

因为这个世界正在向更薄并且更小的装置前进，所以对更薄的晶片(小于50微米)的需求正日益增加。为了实现研磨的硅晶片的更高强度，将要求使用更小的颗粒。在研磨过程中，该复合物微结构中的颗粒的尺寸的降低将减少所需要用于缩减来自该晶片的有效芯片厚度的力。缩减的芯片厚度的结果是，最终的研磨硅晶片的强度将增加。此外，在晶片制造技术方面新的发展正在向更大尺寸的晶片前进，由此在研磨过程中维持晶片的平坦性方面引起了越来越多的困难。

用于粗加工和精磨这些材料的许多常规的磨料工具包括金属粘合的超级磨料。通常地，金属粘合的磨料工具比玻璃粘合的工具每小时研磨更少的部分。此外，金属粘合的磨料工具可能污染这些待结合入电子装置中的组分的表面，由此严重地限制了它们用于研磨应用或切片硅晶片。

典型地，玻璃化的粘合的工具提供更高的刚度和低的退化，由此产生了产品中更好的耐受性、平坦性以及每个砂轮可以产生的部分的数量增加。虽然可以使用具有较低砂砾尺寸的玻璃化的粘合研磨工具，但由于低孔隙率或孔结构，它们典型地不具有足够的自修整能力。

树脂粘合物经常显示较高的磨损并且具有自修整能力。典型地，与使用玻璃化粘合物和具有类似砂砾尺寸的颗粒的研磨工具相比，树脂粘合物的相对低的刚度产生了更低的表面粗糙度或更好的光洁度。然而，当砂砾尺寸低于2微米时典型地不能使用树脂粘合物，因为在研磨期间这些颗粒被推入该顺性的树脂粘合物的内部，由此需要更高的施用压力并且因此造成该研磨表面处温度升高。结果，当具体地用于较大的晶片时，在研磨期间维持该晶片的可接受的平坦性变得更加困难。

用于背面研磨的一种优选的结构将是树脂粘合的超级磨料砂轮。树脂粘合的超级磨料砂轮的寿命就较小的颗粒而言是根本没有吸引力的。因此，对于具有自修整能力的具有更细颗粒的高孔隙率玻璃化超级磨料砂轮存在一种需要。

发明内容

本发明的玻璃化的超级磨料产品包括一种超级磨料组分和该超级磨料组分被分散其中的一种玻璃化的粘合组分，其中该玻璃化的粘合组分限定了占据该玻璃化的超级磨料产品的总体积的约50％以上的孔隙。

在另一个实施方案中，本发明是一种玻璃化的超级磨料，该玻璃化的超级磨料包括一种玻璃化的粘合组分，该玻璃化的粘合组分包括硅石并且具有为该玻璃化的金刚石磨料的总体积的至少约50％的孔隙率。一种超级磨料组分被分散在该玻璃化的粘合组分中。该超级磨料组分基本上由颗粒组成，这些颗粒具有在约0.5微米与约60微米之间的范围内的数均粒度，并且其中该超级磨料组分与该玻璃化的粘合组分的体积比率是在约3∶2与约1∶99之间的范围内。

在又一个实施方案中，本发明是针对一种研磨工具，该研磨工具包括一个基座和位于该基座的表面处的一个玻璃化的超级磨料组分。该玻璃化的超级磨料组分包括一种超级磨料组分和该超级磨料组分被分散其中的一种玻璃化的粘合组分。该玻璃化的粘合组分限定了占据该玻璃化的超级磨料组分的总体积的约50％以上的孔隙。

在又一个实施方案中，本发明是一种超级磨料混合物，该超级磨料混合物包括一种玻璃粉末、一种超级磨料砂砾、一种粘合剂和一种碳化硅。在一个具体的实施方案中，该玻璃粉末包括选自下组的至少一个成员，该组的组成为：二氧化硅(SiO₂)、氧化硼(B₂O₃)、氧化铝(Al₂O₃)、碱金属氧化物(Li₂O、Na₂O、K₂O)以及碱土金属氧化物(CaO、MgO、BaO)。该超级磨料砂砾包括具有的数均粒度在约0.5微米与约60微米之间的范围内的金刚石微粒，并且其中该超级磨料砂砾与玻璃颗粒的体积比率是在约3∶2与约1∶99之间的范围内。该粘合剂包括选自下组的至少一个成员，该组的组成为：聚乙二醇、水、聚乙二醇与水的一种混合物以及胶态硅石。碳化硅是以颗粒的形式存在，这些颗粒具有在约0.1微米与约20微米之间的范围内的数均尺寸。该碳化硅在该混合物中是在该混合物的玻璃粉末、超级磨料砂砾、粘合剂以及碳化硅组分的总量的约0.1体积百分比与约5体积百分比之间的范围内存在。