樹脂薄片砂輪專利技術(shù)綜述

張疊　石琪琦

摘 要：樹脂薄片砂輪是以樹脂為粘接劑，將松散的磨料粘結(jié)起來，固結(jié)呈一定厚度的薄片砂輪，其在半導(dǎo)體、航空航天等精磨切磨加工領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。文章針對(duì)磨料薄片砂輪技術(shù)相關(guān)專利進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：薄片砂輪；樹脂；專利

中圖分類號(hào)：T-18 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）04-0005-02

Abstract： Resin wafer grinding wheel is a kind of thin abrasive wheel， which solidifies loose abrasive materials to a degree of thickness. It is widely used in semiconductor， aerospace and other fields of fine grinding and cutting grinding. In this paper， the patent of abrasive wafer grinding wheel is analyzed.

Keywords： wafer grinding wheel； resin； patent

引言

樹脂薄片砂輪主要應(yīng)用于各種貴重材料的切磨加工，國(guó)外對(duì)于樹脂薄片砂輪的研究起步于上世紀(jì)20年代，樹脂薄片砂輪是以金剛石細(xì)粉、樹脂結(jié)合劑、填料等混料而成，固結(jié)成一種厚度較薄的切磨加工工具。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年樹脂薄片砂輪的消耗近1億元，成為砂輪領(lǐng)域中最常見、用量最大的品種之一，其用途極其廣泛。隨著樹脂薄片砂輪越來越多的應(yīng)用于光電、半導(dǎo)體元件封裝、晶體的精密加工等精密超精密加工領(lǐng)域，高效率、高精度、高可靠性成為了樹脂薄片砂輪的必然發(fā)展趨勢(shì)[1]。

1 國(guó)內(nèi)外樹脂薄片砂輪的專利現(xiàn)狀分析

通過對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于樹脂薄片切割砂輪技術(shù)的專利文獻(xiàn)搜集、標(biāo)引以及梳理，對(duì)涉及樹脂薄片切割砂輪的樣本進(jìn)行分析，本文主要對(duì)于樹脂薄片砂輪的研究側(cè)重于砂輪結(jié)構(gòu)和材料方面。樹脂薄片砂輪從結(jié)構(gòu)上主要包括整體型砂輪和基體型砂輪兩大類型，而整體型砂輪通過其加固方式的不同又分為織物增強(qiáng)、金屬加固和普通型三種類型，基體型根據(jù)其磨粒在砂輪圓周上的分布狀況又可分為節(jié)段型和連續(xù)型。隨著材料的不斷發(fā)展，復(fù)合材料也將逐漸在砂輪中得到應(yīng)用。通過對(duì)砂輪本身結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化提高硬度、耐磨性以及可靠性是樹脂薄片切割砂輪專利申請(qǐng)的焦點(diǎn)[2][3]。

1.1 國(guó)內(nèi)外樹脂薄片砂輪的專利申請(qǐng)量分析

樹脂薄片砂輪在全球和國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)量年度分布如圖1所示。在全球范圍內(nèi)，樹脂薄片砂輪的發(fā)展大致分為三個(gè)階段。1924年-1998年為技術(shù)萌芽期，磨粒樹脂砂輪的專利已經(jīng)出現(xiàn)，但受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件，發(fā)展較為緩慢。1999年-2005年為技術(shù)成熟期，隨著相關(guān)磨粒及材料技術(shù)的飛速發(fā)展，以及切磨領(lǐng)域的應(yīng)用需求，基體型樹脂砂輪逐漸發(fā)展應(yīng)用。當(dāng)時(shí)的主要申請(qǐng)人為美日相關(guān)企業(yè)，如諾頓、株式會(huì)社平和、迪思科等。2006年-至今為高速發(fā)展期，值得注意的是中國(guó)申請(qǐng)量在2006年也進(jìn)入了發(fā)展的快車道，更多的申請(qǐng)人加入該領(lǐng)域，申請(qǐng)總量逐年遞增，呈現(xiàn)出百花齊放的態(tài)勢(shì)，說明樹脂薄片砂輪還有相當(dāng)大的發(fā)展空間。需要指出的是，由于2016以后的申請(qǐng)有部分尚未公開，使得圖例中2016年后的數(shù)據(jù)有所下降，但并不說明相關(guān)專利申請(qǐng)量的下降，也并不能反映該領(lǐng)域進(jìn)入衰退期。

1.2 國(guó)內(nèi)外樹脂薄片砂輪的專利申請(qǐng)地域分布分析

專利申請(qǐng)的地域分布能夠在一定程度上反映出企業(yè)的產(chǎn)品市場(chǎng)重心。在對(duì)相關(guān)的樹脂薄片砂輪專利申請(qǐng)的所在國(guó)家和地區(qū)產(chǎn)權(quán)組織分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn)，中國(guó)、美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)和日本排名靠前，上述國(guó)家是樹脂薄片砂輪的主要技術(shù)市場(chǎng)。當(dāng)然，從另一方面，美國(guó)擁有諾頓、法國(guó)擁有圣戈班以及日本有迪思科、平和這樣的產(chǎn)業(yè)巨頭也促使這些地區(qū)成為了該技術(shù)領(lǐng)域的重點(diǎn)區(qū)域。值得注意的是，樹脂薄片砂輪在中國(guó)的專利申請(qǐng)數(shù)量最多，這也表明了各國(guó)企業(yè)越來越重視中國(guó)這個(gè)巨大的消費(fèi)市場(chǎng)，我國(guó)的相關(guān)企業(yè)也為了分得這塊蛋糕，加緊了自身的研發(fā)步伐。

1.3 樹脂薄片砂輪的領(lǐng)域的重要申請(qǐng)人

圖3列出該領(lǐng)域主要申請(qǐng)人與申請(qǐng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，包括申請(qǐng)量前13的申請(qǐng)人。

根據(jù)申請(qǐng)量以及前期統(tǒng)計(jì)結(jié)果，將樹脂薄片砂輪領(lǐng)域較為重要的申請(qǐng)人總結(jié)如下：

（1）株式會(huì)社則武（NTOK）：日本最大的磨削研磨制造商，于1939年開始生產(chǎn)和銷售工業(yè)用研磨砂輪。其申請(qǐng)的薄片樹脂砂輪多為基體型，以磨料在砂輪外圓周的分布為研究重點(diǎn)。比如公開號(hào)為JP昭63-22274A的專利申請(qǐng)，該申請(qǐng)中的技術(shù)方案以含有磨料的外環(huán)為切削層，心部采用薄鋼片作為基體，在砂輪的圓周上分布多個(gè)磨粒節(jié)段，并在節(jié)段之間留有空隙，其屬于典型的節(jié)段基體型薄片砂輪。

（2）圣戈班-諾頓（SAINT GOBAIN-NORTON）：圣戈班集團(tuán)成立于1665年，是全球一流的磨料磨具研發(fā)制造企業(yè)。其于1990年收購了美國(guó)諾頓公司，進(jìn)一步提升了其在砂輪砂帶領(lǐng)域的研發(fā)制造水平。其專利申請(qǐng)范圍覆蓋歐洲、美國(guó)、日本、韓國(guó)和中國(guó)等國(guó)家。對(duì)于樹脂薄片砂輪的研發(fā)涉及整體型、基體型等多個(gè)方面。比如其在1974年申請(qǐng)的專利US3838543A，其在砂輪體中增加了至少一層的玻璃纖維增強(qiáng)層，屬于典型的整體型砂輪。進(jìn)一步發(fā)展，其在2012年申請(qǐng)的專利CN103372807A一種改良工具，其通過對(duì)纖維增強(qiáng)網(wǎng)布的層數(shù)，重量占比等限制以提高砂輪的整體硬度，防止砂輪在擠壓過程中受到破壞。該技術(shù)方案也是國(guó)內(nèi)眾多纖維增強(qiáng)型樹脂薄片砂輪改進(jìn)的基礎(chǔ)。

（3）株式會(huì)社迪思科（DISCO）：該公司成立于1937年，主要從事精密研磨切割設(shè)備的制造，目前其研究重點(diǎn)在半導(dǎo)體器件的研磨切割加工工具，包括可更換的樹脂薄片砂輪，在基體型樹脂薄片砂輪研發(fā)制造方面處于領(lǐng)先水平。例如公開號(hào)為JP昭63-144968A的專利申請(qǐng)，其提出了采用網(wǎng)狀織物作為增強(qiáng)層，與磨?；旌辖M成薄片砂輪以提高整體的耐磨性與硬度。

2 結(jié)束語

全球范圍內(nèi)在樹脂薄片砂輪技術(shù)中，關(guān)于基體型樹脂薄片砂輪的技術(shù)仍然是各大公司、機(jī)構(gòu)技術(shù)改進(jìn)的熱點(diǎn)，其申請(qǐng)量也逐年穩(wěn)步增長(zhǎng)，而這其中美國(guó)和日本在該技術(shù)領(lǐng)域處于領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，其擁有絕對(duì)數(shù)量的基礎(chǔ)性專利技術(shù)，而我國(guó)在該技術(shù)領(lǐng)域雖然專利申請(qǐng)量在逐漸上升，但是其研發(fā)方向不成體系，重點(diǎn)不突出，技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品并占領(lǐng)市場(chǎng)的難度較大，多數(shù)僅停留在專利申請(qǐng)的紙面上。

隨著半導(dǎo)體、航空航天等對(duì)精磨切磨加工的需求進(jìn)一步增加，其對(duì)樹脂薄片砂輪的加工精度與耐磨性等提出了更高的要求，同時(shí)，隨著磨削材料的不斷發(fā)展，樹脂薄片砂輪在結(jié)構(gòu)和材料上的創(chuàng)新和改進(jìn)將會(huì)成為主要的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]張?jiān)?不同添加物對(duì)金屬結(jié)合劑金剛石超薄砂輪胎體性能的影響[J].礦冶工程，2013，6：113-116.

[2]王靜靜.精密超硬磨料超薄切割砂輪制造關(guān)鍵技術(shù)研究[D].河南工業(yè)大學(xué)，2015：1-47.

[3]王改民.新型樹脂切割砂輪的研制[D].湖南大學(xué)，2013.endprint