樹脂薄片砂輪專利技術綜述

張疊　石琪琦

摘 要：樹脂薄片砂輪是以樹脂為粘接劑，將松散的磨料粘結起來，固結呈一定厚度的薄片砂輪，其在半導體、航空航天等精磨切磨加工領域有著廣泛應用。文章針對磨料薄片砂輪技術相關專利進行了分析。

關鍵詞：薄片砂輪；樹脂；專利

中圖分類號：T-18 文獻標志碼：A 文章編號：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用于各種貴重材料的切磨加工，國外對于樹脂薄片砂輪的研究起步于上世紀20年代，樹脂薄片砂輪是以金剛石細粉、樹脂結合劑、填料等混料而成，固結成一種厚度較薄的切磨加工工具。據統計，我國每年樹脂薄片砂輪的消耗近1億元，成為砂輪領域中最常見、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用于光電、半導體元件封裝、晶體的精密加工等精密超精密加工領域，高效率、高精度、高可靠性成為了樹脂薄片砂輪的必然發展趨勢[1]。

1 國內外樹脂薄片砂輪的專利現狀分析

通過對國內外關于樹脂薄片切割砂輪技術的專利文獻搜集、標引以及梳理，對涉及樹脂薄片切割砂輪的樣本進行分析，本文主要對于樹脂薄片砂輪的研究側重于砂輪結構和材料方面。樹脂薄片砂輪從結構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、金屬加固和普通型三種類型，基體型根據其磨粒在砂輪圓周上的分布狀況又可分為節段型和連續型。隨著材料的不斷發展，復合材料也將逐漸在砂輪中得到應用。通過對砂輪本身結構的強化提高硬度、耐磨性以及可靠性是樹脂薄片切割砂輪專利申請的焦點[2][3]。

1.1 國內外樹脂薄片砂輪的專利申請量分析

樹脂薄片砂輪在全球和國內的申請量年度分布如圖1所示。在全球范圍內，樹脂薄片砂輪的發展大致分為三個階段。1924年-1998年為技術萌芽期，磨粒樹脂砂輪的專利已經出現，但受限于當時的技術條件，發展較為緩慢。1999年-2005年為技術成熟期，隨著相關磨粒及材料技術的飛速發展，以及切磨領域的應用需求，基體型樹脂砂輪逐漸發展應用。當時的主要申請人為美日相關企業，如諾頓、株式會社平和、迪思科等。2006年-至今為高速發展期，值得注意的是中國申請量在2006年也進入了發展的快車道，更多的申請人加入該領域，申請總量逐年遞增，呈現出百花齊放的態勢，說明樹脂薄片砂輪還有相當大的發展空間。需要指出的是，由于2016以后的申請有部分尚未公開，使得圖例中2016年后的數據有所下降，但并不說明相關專利申請量的下降，也并不能反映該領域進入衰退期。

1.2 國內外樹脂薄片砂輪的專利申請地域分布分析

專利申請的地域分布能夠在一定程度上反映出企業的產品市場重心。在對相關的樹脂薄片砂輪專利申請的所在國家和地區產權組織分布進行統計分析后發現，中國、美國、法國、德國和日本排名靠前，上述國家是樹脂薄片砂輪的主要技術市場。當然，從另一方面，美國擁有諾頓、法國擁有圣戈班以及日本有迪思科、平和這樣的產業巨頭也促使這些地區成為了該技術領域的重點區域。值得注意的是，樹脂薄片砂輪在中國的專利申請數量最多，這也表明了各國企業越來越重視中國這個巨大的消費市場，我國的相關企業也為了分得這塊蛋糕，加緊了自身的研發步伐。

1.3 樹脂薄片砂輪的領域的重要申請人

圖3列出該領域主要申請人與申請量的對應關系，包括申請量前13的申請人。

根據申請量以及前期統計結果，將樹脂薄片砂輪領域較為重要的申請人總結如下：

（1）株式會社則武（NTOK）：日本最大的磨削研磨制造商，于1939年開始生產和銷售工業用研磨砂輪。其申請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。比如公開號為JP昭63-22274A的專利申請，該申請中的技術方案以含有磨料的外環為切削層，心部采用薄鋼片作為基體，在砂輪的圓周上分布多個磨粒節段，并在節段之間留有空隙，其屬于典型的節段基體型薄片砂輪。

（2）圣戈班-諾頓（SAINT GOBAIN-NORTON）：圣戈班集團成立于1665年，是全球一流的磨料磨具研發制造企業。其于1990年收購了美國諾頓公司，進一步提升了其在砂輪砂帶領域的研發制造水平。其專利申請范圍覆蓋歐洲、美國、日本、韓國和中國等國家。對于樹脂薄片砂輪的研發涉及整體型、基體型等多個方面。比如其在1974年申請的專利US3838543A，其在砂輪體中增加了至少一層的玻璃纖維增強層，屬于典型的整體型砂輪。進一步發展，其在2012年申請的專利CN103372807A一種改良工具，其通過對纖維增強網布的層數，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。該技術方案也是國內眾多纖維增強型樹脂薄片砂輪改進的基礎。

（3）株式會社迪思科（DISCO）：該公司成立于1937年，主要從事精密研磨切割設備的制造，目前其研究重點在半導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制造方面處于領先水平。例如公開號為JP昭63-144968A的專利申請，其提出了采用網狀織物作為增強層，與磨粒混合組成薄片砂輪以提高整體的耐磨性與硬度。

2 結束語

全球范圍內在樹脂薄片砂輪技術中，關于基體型樹脂薄片砂輪的技術仍然是各大公司、機構技術改進的熱點，其申請量也逐年穩步增長，而這其中美國和日本在該技術領域處于領先優勢，其擁有絕對數量的基礎性專利技術，而我國在該技術領域雖然專利申請量在逐漸上升，但是其研發方向不成體系，重點不突出，技術轉化為產品并占領市場的難度較大，多數僅停留在專利申請的紙面上。

隨著半導體、航空航天等對精磨切磨加工的需求進一步增加，其對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，隨著磨削材料的不斷發展，樹脂薄片砂輪在結構和材料上的創新和改進將會成為主要的發展方向。

參考文獻：

[1]張元松.不同添加物對金屬結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鍵技術研究[D].河南工業大學，2015：1-47.

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