專利名稱：用于研磨硬脆性材料基板的邊側(cè)部分的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于研磨硬脆性材料基板的邊側(cè)部分的方法，并且更具體地說，涉及用于研磨沿由諸如玻璃、石英、陶瓷，或藍(lán)寶石的硬脆性材料構(gòu)成的基板(以下稱為“硬脆性材料基板”)的周邊延伸的邊緣和側(cè)表面并研磨通過切割前述邊緣而形成的斜切部分所形成的角部的方法(邊緣、側(cè)表面，以及角部在本說明書中統(tǒng)稱為“邊側(cè)部分”)。在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“基板”指其上設(shè)置有用于實(shí)現(xiàn)特定功能的功能部件的板狀部件，并且除了設(shè)置在便攜式電話等的液晶顯示裝置背面以保護(hù)該裝置的玻璃蓋以外，還包括一般所謂的基板，如用于液晶顯示器的玻璃基板和用于硬盤的玻璃基板。
背景技術(shù)：
作為硬脆性材料基板的示例的玻璃基板被用作用于液晶電視機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、便 攜式信息終端(例如，便攜式電話)以及數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的液晶顯示器中的平板基板，或者用作用于保護(hù)液晶顯示器的保護(hù)蓋。而且，因?yàn)榕c現(xiàn)有技術(shù)中的鋁基板相比，玻璃基板具有低膨脹性和高耐沖擊性，所以玻璃基板還被用作用于硬盤的基板。由此，玻璃基板的工業(yè)用途在增加。這種玻璃基板由玻璃基底材料切割成預(yù)定形狀(例如，如果被用作平板基板則切割成矩形形狀，或者如果被用作硬盤基板則被切割成環(huán)狀形狀)，并且隨后通過研磨來拋光。用于玻璃基板的研磨工序涉及盡可能多地縮減其厚度，或者研磨其平坦區(qū)域以改善表面粗糙度。另外，在剛剛切割玻璃基板之后，其邊側(cè)部分的邊緣往往容易裂紋或碎裂。而且，如果在切割工序中形成的裂紋或微裂紋(小裂紋)保留在該邊側(cè)部分中，則當(dāng)向該基板施加彎曲應(yīng)力時(shí)，整個(gè)基板可能容易從該裂紋區(qū)域裂開。因此，在該邊側(cè)部分上執(zhí)行研磨工序以通過斜切去除該邊側(cè)部分的邊緣，并且還通過將該側(cè)表面和斜切部分拋光成鏡面拋光表面來去除裂紋和微裂紋。當(dāng)前執(zhí)行的用于研磨玻璃基板的邊側(cè)部分的普通研磨方法被粗略地劃分成了使用通過將玻璃研磨磨料顆粒與金屬或樹脂膠合在一起作為膠合物而獲取的磨石的研磨方法，和使用含有磨料顆粒的膏劑的研磨方法。作為前述基于磨石的研磨方法的示例，已經(jīng)提出了一種用于利用磨石來研磨硬盤玻璃基板的方法。在該方法中，切割成預(yù)定尺寸的片狀玻璃基板的邊側(cè)部分逐個(gè)與旋轉(zhuǎn)磨石相接觸。在監(jiān)測(cè)研磨量的同時(shí)，磨石根據(jù)NC控制來移動(dòng)，以斜切每一個(gè)玻璃基板的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)，并且研磨其邊側(cè)部分(日本專利特開No. 2010-238310)。作為前述基于膏劑的研磨方法的示例，已經(jīng)提出了一種用于研磨在硬盤玻璃基板的中心形成的開口的內(nèi)周的方法。當(dāng)利用這種方法執(zhí)行研磨工序時(shí)，將旋轉(zhuǎn)的刷子插入多個(gè)堆疊的玻璃基板的中心開口中，以使刷子與該開口的內(nèi)周相接觸。接著，通過以恰當(dāng)定時(shí)在刷子與基板的內(nèi)周之間提供含有磨料顆粒的膏劑來執(zhí)行研磨工序(日本專利特開平11-33886)。
在日本專利特開No. 2010-238310所討論的研磨方法中，當(dāng)利用旋轉(zhuǎn)的磨石來研磨側(cè)表面并且斜切被切割成預(yù)定尺寸的每一個(gè)片狀玻璃基板的內(nèi)周邊緣和外周邊緣時(shí)，該磨石根據(jù)NC控制來移動(dòng)，同時(shí)監(jiān)測(cè)研磨量。因而，可以縮減產(chǎn)品之間的加工變化，由此允許高度精確的加工。然而，當(dāng)利用這種磨石加工作為硬脆性材料的玻璃時(shí)，如果工件是板狀物，則海貝殼狀切割痕跡或碎裂狀部分趨于主要形成在端表面處或角部處。另外，裂紋或稱做微裂紋的小裂紋(包括這種裂紋和微裂紋的切割痕跡及其出現(xiàn)以下統(tǒng)稱為“碎裂”)因在切割工序中造成的碰撞而趨于容易形成。如果基板是矩形的，則這些碎裂尤其趨于在諸如邊緣或角部的尖銳區(qū)域出現(xiàn)。如果玻璃基板的邊側(cè)部分在研磨工序之前的前端工序中利用端銑刀來加工，則例如，如圖13所示，在該邊側(cè)部分上形成與其中該端銑刀已經(jīng)經(jīng)過的部位相對(duì)應(yīng)的凹槽和由這些凹槽之間的尖銳突出物形成的工具痕跡。如果要研磨的基板具有這種工具痕跡，則進(jìn)一步增加了出現(xiàn)前述碎裂的可能性。 如果出現(xiàn)碎裂，則難于通過研磨工序?qū)⑵渫耆コ?。?dāng)彎曲應(yīng)力作用于該基板時(shí)，玻璃基板容易從碎裂部分開始斷裂。因此，玻璃基板的強(qiáng)度被顯著降低。在基于磨石的工序中，磨石隨著加工量的增加而磨損并且形狀改變。另外，磨石粘塞，導(dǎo)致研磨性能變差。因此，難于維持恒定的加工質(zhì)量、形狀以及尺寸。如果要實(shí)現(xiàn)恒定的加工質(zhì)量、形狀以及尺寸，則需要監(jiān)測(cè)加工量，并因此需要更換磨石，從而造成在執(zhí)行研磨工序時(shí)磨石管理極其復(fù)雜。另一方面，基于膏劑的研磨工序通過在要研磨的工件的表面與在要研磨的表面上滑動(dòng)的刷子或研磨墊之間適當(dāng)?shù)靥峁┖芯?xì)磨料顆粒的膏劑來執(zhí)行。盡管利用這種方法的切割性能低于基于磨石的研磨方法的切割性能，但即使研磨作為硬脆性材料基板的玻璃基板，也會(huì)顯著縮減碎裂的出現(xiàn)。然而，在這種研磨方法中，如果遍布工作空間散布的膏劑變干，則該膏劑中的精細(xì)磨料顆粒就會(huì)作為灰塵散布，從而污染工作環(huán)境，因?yàn)榛覊m會(huì)危害工人的健康，因此這是成問題的。在這種基于膏劑的研磨方法中，因?yàn)樾枰谝心サ谋砻媾c刷子或研磨墊之間連續(xù)提供該膏劑，所以使用相對(duì)大量的膏劑。在該研磨工序期間，膏劑中的磨料顆粒破碎，改變了粒徑，并且因研磨而生成的熱導(dǎo)致濕氣蒸發(fā)，由此增加了磨料顆粒的密度。另外，如果由研磨工序生成的諸如刮屑的外來顆粒被帶入膏劑中，則不能將該外來顆粒從膏劑中去除。由此，如果要重復(fù)利用膏劑，則膏劑的質(zhì)量不能保持恒定，使其無法保持產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，在這種基于膏劑的研磨方法中，膏劑在使用之后通常被丟棄，這意味著與前述基于磨石的研磨方法相比，消耗大量的磨料顆粒。通常用于研磨玻璃的磨料顆粒的示例包括精細(xì)金剛砂和精細(xì)氧化鈰粉。不用說，金剛石是一種昂貴的材料，而且氧化鈰因其全球需求日益增加同時(shí)氧化鈰生產(chǎn)國(guó)對(duì)氧化鈰采取了更強(qiáng)的供應(yīng)限制(如采礦限制)也變?yōu)橐环N極其昂貴的材料。使用含有這種昂貴材料(如磨料顆粒)的一次性膏劑顯著增加了研磨成本。在日本專利特開平11-33886所討論的基于刷子的研磨方法中，當(dāng)利用旋轉(zhuǎn)的刷子研磨堆疊硬盤玻璃基板的內(nèi)周表面時(shí)，如圖14所示，在向刷子與要研磨的表面之間提供前述膏劑的同時(shí)執(zhí)行該研磨工序。因此，該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，可以防止如在上述基于膏劑的研磨方法中出現(xiàn)的碎裂。而且，因?yàn)樵谌毡緦＠亻_平11-33886所討論的方法中，在多個(gè)堆疊玻璃基板上執(zhí)行研磨工序，所以這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于，這種玻璃基板可以同時(shí)研磨。然而，因?yàn)槿毡緦＠亻_平11-33886所討論的基于刷子的研磨方法也是一種上述基于膏劑的研磨方法，所以存在的問題在于，消耗了大量昂貴的磨料顆粒，如精細(xì)金剛砂或精細(xì)氧化鋪粉。而且，在日本專利特開平11-33886所討論的方法中，用于研磨的配備有軸的刷子在僅該軸的上端部被支承的狀態(tài)下，插入到玻璃基板的中心開口中，如圖14所示。因此，SP使將相對(duì)抗變形的金屬桿用作該刷子的軸，其下端部在旋轉(zhuǎn)期間也會(huì)搖晃，致使該刷子的末端不會(huì)均勻地與要研磨的表面接觸。因此，當(dāng)加工堆疊玻璃基板時(shí)，加工程度沿高度方向在玻璃基板之間改變，這是成問題的，因?yàn)楫a(chǎn)品質(zhì)量不等。

為了解決該問題，該刷子必須垂直地移動(dòng)，以減少加工程度沿高度方向的變化，或者需要在改變玻璃基板的堆疊次序的同時(shí)執(zhí)行多次研磨工序，以使加工程度均勻。這因較長(zhǎng)的加工時(shí)間而導(dǎo)致更低的可作業(yè)性。盡管玻璃基板在上面的描述中被描述為硬脆性材料基板的示例，但當(dāng)利用磨石研磨由除了玻璃以外的其它硬脆性材料(例如，石英、陶瓷，或藍(lán)寶石)構(gòu)成的基板時(shí)，也會(huì)類似地出現(xiàn)碎裂。另外，因?yàn)槭褂糜山饎偸蜓趸嫎?gòu)成的昂貴磨料顆粒，所以需要高研磨成本。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題而做出本發(fā)明題，并且其目的是，提供一種用于研磨硬脆性材料基板的邊側(cè)部分的方法，該方法防止出現(xiàn)碎裂、減少磨料顆粒消耗量、防止因磨料顆粒而造成的工作環(huán)境污染，以及即使同時(shí)加工多個(gè)堆疊的硬脆性材料基板也會(huì)針對(duì)所有基板的邊側(cè)部分執(zhí)行均勻研磨工序，從而具有良好的可作業(yè)性。下面，結(jié)合在本發(fā)明的實(shí)施方式中使用的標(biāo)號(hào)來描述用于解決前述問題的解決方案。提供附圖標(biāo)記，以澄清本發(fā)明的權(quán)利要求書與本發(fā)明的實(shí)施方式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但不被用于限制對(duì)本發(fā)明技術(shù)范圍的解釋。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在根據(jù)本發(fā)明的用于研磨硬脆性材料基板的邊側(cè)部分的方法中，與壓縮氣體一起從噴嘴30朝向由一個(gè)或多個(gè)硬脆性材料基板10’形成的工件10的邊側(cè)部分噴射彈性磨料20，從而使彈性磨料20碰撞所述邊側(cè)部分，借此研磨該工件10的該邊側(cè)部分，所述彈性磨料20由分散在彈性基底材料21中的磨料顆粒22制成(參見圖3A)或者由粘附至彈性基底材料21的表面的磨料顆粒22制成(參見圖3B)，所述方法包括以下步驟將所述工件10的所述邊側(cè)部分上的一個(gè)點(diǎn)設(shè)置為加工點(diǎn)P，并且假定所述工件10的一橫向線W延伸通過所述加工點(diǎn)P，并假定一接觸線T與所述橫向線W正交地延伸并且在所述加工點(diǎn)P處與所述工件10的所述邊側(cè)部分相接觸；沿噴射方向D朝以所述加工點(diǎn)P為中心的預(yù)定加工區(qū)域F噴射所述彈性磨料20，所述噴射方向在所述加工點(diǎn)P處與所述橫向線W相交，并且相對(duì)于所述接觸線T形成從2°至60°的范圍中選擇的預(yù)定傾斜角Θ ;以及使所述噴嘴30和所述工件10相對(duì)于彼此移動(dòng)，使得所述加工區(qū)域F沿所述工件10的周向以固定速度移動(dòng)，并且使得在移動(dòng)之后的每一個(gè)加工點(diǎn)P’處保持所述噴射方向D0在該方法中，工件10可以包括具有相同形狀的多個(gè)硬脆性材料基板10’，這些硬脆性材料基板堆疊成使其平面形狀彼此對(duì)準(zhǔn)(參見圖I、圖5)，并且加工區(qū)域F可以還沿工件10的橫向方向(即，橫向線W的縱向)以固定速度移動(dòng)。例如，加工區(qū)域F可以沿工件10的邊側(cè)部分螺旋地移動(dòng)。如果工件10是多個(gè)堆疊的硬脆性材料基板10’，則在這些硬脆性材料基板10’之間優(yōu)選地插入有間隔體11，所述間隔體具有與該硬脆性材料基板10’的外周形狀相似但稍 小的外周形狀。優(yōu)選的是，間隔體11的尺寸被調(diào)節(jié)成，使得間隔體11具有O. Olmm至5mm的厚度(圖2中用g指示)，并且間隔體11的邊側(cè)部分和硬脆性材料基板10’的邊側(cè)部分之間具有O. Imm至IOmm的高度差(圖2中用h指示)。間隔體11可以由樹脂材料構(gòu)成，并且可以通過絲網(wǎng)印刷形成在每一個(gè)硬脆性材料基板10’的一個(gè)面上。優(yōu)選的是，彈性磨料20與噴射壓力為O. OlMPa至O. 5MPa的壓縮氣體一起噴射。噴嘴30可以是具有狹縫狀噴射端口的狹縫噴嘴(未示出)，并且彈性磨料20在所述噴射端口中的狹縫的縱向方向與工件10的橫向方向?qū)?zhǔn)的狀態(tài)下噴射。利用上述根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造，根據(jù)本發(fā)明的用于研磨硬脆性材料基板的邊側(cè)部分的方法可以獲得以下顯著優(yōu)點(diǎn)。通過與壓縮氣體一起噴射彈性磨料20而研磨硬脆性材料基板10’的邊側(cè)部分。而且，在保持噴射方向D (包括角Θ)固定的同時(shí)，在以固定速度沿工件的周向移動(dòng)加工區(qū)域的同時(shí)執(zhí)行噴射工序。從而，防止出現(xiàn)碎裂，并且在硬脆性材料基板10’的邊側(cè)部分上均勻地執(zhí)行該工序。另外，因?yàn)槟チ项w粒22分散在彈性磨料20的基底材料21中或者粘附至基底材料21的表面，不存在如在使用膏劑的情況下那樣在磨料顆粒變干時(shí)由分散的磨料顆粒造成工作環(huán)境污染的可能性。而且，與彈性磨料20 —起收集的切割粉塵等可以通過諸如氣旋方法的離心式分離將其分離而容易地從彈性磨料20去除，以使彈性磨料20可以重復(fù)使用。因此，即使將例如由金剛石或氧化鈰構(gòu)成的昂貴磨料顆粒用于硬脆性材料基板，也可以經(jīng)濟(jì)地執(zhí)行研磨工序。工件10可以包括具有相同形狀的多個(gè)硬脆性材料基板10’，這些硬脆性材料基板堆疊成使其平面形狀彼此對(duì)準(zhǔn)，并且加工區(qū)域F可以還沿工件的橫向方向以固定速度移動(dòng)。由此，可以同時(shí)加工多個(gè)硬脆性材料基板10’。另外，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，其中，彈性磨料20隨壓縮氣體一起噴射，加工狀態(tài)可以容易地保持恒定，并且該工序可以在沿橫向方向設(shè)置在任何位置處的每一個(gè)硬脆性材料基板10’的側(cè)表面上均勻地執(zhí)行。如果如上所述要加工多個(gè)堆疊的硬脆性材料基板10’，則可以在硬脆性材料基板10’之間設(shè)置間隔體11，該間隔體具有與該硬脆性材料基板10’的外周形狀相似但稍小的外周形狀，使得不僅研磨每一個(gè)硬脆性材料基板10’的邊側(cè)部分，而且可以將其邊緣斜切，或者同時(shí)研磨斜切表面。具體來說,所述間隔體可以具有O. Olmm至5mm的厚度(圖2中用g指示)并且所述間隔體的邊側(cè)部分與所述硬脆性材料基板的所述邊側(cè)部分之間可以具有O. Imm至10_的高度差(圖2中用h指示)。由此，可以適當(dāng)?shù)匦纬尚鼻胁糠只蛘呖梢赃m當(dāng)?shù)匮心ネㄟ^斜切形成的表面，由此適當(dāng)?shù)胤乐寡心ゲ幌Ｍ麉^(qū)域。間隔體11可以通過絲網(wǎng)印刷相對(duì)容易地形成。而且，間隔體11可以通過絲網(wǎng)印刷形成在每一個(gè)硬脆性材料基板10’的一個(gè)面上。這消除了對(duì)復(fù)雜工序的需要，例如不需要相對(duì)于每一個(gè)硬脆性材料基板10’定位間隔體11，并且還防止隨后的位置偏移，由此容易地環(huán)繞整個(gè)外周保持間隔體11的邊側(cè)部分與每一個(gè)硬脆性材料基板10’的邊側(cè)部分之間的固定聞度差(圖2中用h指不)。與彈性磨料20 —起噴射的壓縮氣體可以具有O. OlMPa至O. 5MPa的噴射壓力。由·此，可以防止出現(xiàn)碎裂，并且可以相對(duì)有效地執(zhí)行研磨工序。另外，噴嘴30可以是狹縫噴嘴(未示出)，以使得可以同時(shí)加工的區(qū)域增多。而且，利用該狹縫噴嘴，在狹縫的縱向方向上磨料的噴射狀態(tài)恒定。因此，在加工多個(gè)堆疊的硬脆性材料基板時(shí)，可以減少橫向方向上的
質(zhì)量變化。


結(jié)合附圖，根據(jù)下面對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，將會(huì)清楚本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，其中，相同附圖標(biāo)記指代相同部件，在附圖中圖I是示出由多個(gè)堆疊的硬脆性材料基板形成的工件的構(gòu)造例的分解立體圖；圖2是圖I的沿線II-II截取的截面圖；圖3A和3B是示出彈性磨料的構(gòu)造例的截面圖，圖3A例示了其中在基底材料內(nèi)分散有磨料顆粒的彈性磨料，圖3B例示了其中將磨料顆粒粘附至基底材料的表面的彈性磨料；圖4A和4B示出用于研磨工件(由單個(gè)基板形成)的方法，圖4A例示了矩形基板的加工例，而圖4B例示了圓形基板的加工例；圖5示出用于研磨工件(由堆疊的基板形成)的方法；圖6是示出彈性磨料的變形及其與工件的接觸區(qū)域的放大圖；圖7是示出利用光學(xué)顯微鏡拍攝的、基于根據(jù)本發(fā)明的方法利用#320粒度彈性磨料研磨的玻璃基板的邊側(cè)部分的照片；圖8是示出利用光學(xué)顯微鏡拍攝的、基于根據(jù)本發(fā)明的方法利用#600粒度彈性磨料研磨的玻璃基板的邊側(cè)部分的照片；圖9是示出利用光學(xué)顯微鏡拍攝的、基于根據(jù)本發(fā)明的方法利用#1000粒度彈性磨料研磨的玻璃基板的邊側(cè)部分的照片；圖10是示出利用光學(xué)顯微鏡拍攝的、基于根據(jù)本發(fā)明的方法利用#3000粒度彈性磨料研磨的玻璃基板的邊側(cè)部分的照片；圖11是示出利用光學(xué)顯微鏡拍攝的、基于根據(jù)本發(fā)明的方法利用#6000粒度彈性磨料研磨的玻璃基板的邊側(cè)部分的照片；圖12是示出利用光學(xué)顯微鏡拍攝的、基于根據(jù)本發(fā)明的方法利用#10000粒度彈性磨料研磨的玻璃基板的邊側(cè)部分的照片；圖13示出了工具痕跡；以及圖14示出了現(xiàn)有技術(shù)中基于刷子的研磨技術(shù)(對(duì)應(yīng)于日本專利特開平11-33886中的圖I)。
具體實(shí)施例方式接下來，參照下面的附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行描述。工件·在本發(fā)明中，邊側(cè)部分待研磨的工件被假定為由硬脆性材料構(gòu)成的基板，而由于硬且脆(即，缺乏韌性)，因此基板趨于在研磨工序期間容易造成碎裂。術(shù)語(yǔ)“脆性”意指“通常較硬但易碎并且變形性能小。該性質(zhì)用沖擊試驗(yàn)中的沖擊值來比較”，“在材料破碎時(shí)直到破碎為止產(chǎn)生的塑性流動(dòng)小”。(Jis (日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))技術(shù)術(shù)語(yǔ)詞典，2001年，第五版)。一般來說，脆性材料具有抗拉強(qiáng)度小和壓縮強(qiáng)度大的性質(zhì)。作為一示例，透明石英玻璃(Covalent Materials Cooperation)具有IOOMPa的抗拉強(qiáng)度(室溫下，7mm直徑的桿形狀)和1130MPa的壓縮強(qiáng)度(室溫下，24mm直徑的桿形狀)。這種材料的示例包括玻璃(例如，鈉鈣玻璃新莫氏硬度6)、石英(新莫氏硬度8)、陶瓷(新莫氏硬度9至13)，以及藍(lán)寶石(新莫氏硬度14)。盡管根據(jù)本發(fā)明的研磨方法可以應(yīng)用至這些材料中的任一種，但將該方法應(yīng)用至在工業(yè)上作為平板基板或硬盤基板大量生產(chǎn)的玻璃基板特別有前途。要利用根據(jù)本發(fā)明的方法研磨的玻璃材料的示例包括但不限于在用于平板顯示器的基板中使用的鈉玻璃、鈉鈣玻璃、堿玻璃、無堿玻璃以及高應(yīng)變點(diǎn)玻璃；在用于硬盤的基板中使用的鋁硅酸鹽玻璃和晶化玻璃；硼硅酸玻璃(耐熱玻璃)、鉀玻璃、水晶玻璃、石英玻璃以及鋼化玻璃。工件的形狀未特別限制，只要該工件采用(板狀或片狀)基板的形式即可，并且可以為矩形(用于平板的常見形狀)，或者為圓形(環(huán)形)(用于硬盤的常見形狀)。一些平板根據(jù)其上要安裝的部件的幾何圖案來設(shè)計(jì)，而即使在這種情況下，也可以使用根據(jù)本發(fā)明的研磨方法。具體來說，盡管在現(xiàn)有技術(shù)中，難于研磨具有向內(nèi)凹入部分的形狀的基板(特別是像心形基板)，但利用根據(jù)本發(fā)明的方法可以恰當(dāng)?shù)匮心ゾ哂羞@種形狀的基板。對(duì)于要加工的硬脆性材料基板，如玻璃基板，在本發(fā)明中由母玻璃切出的基板可以直接加工，或者在本發(fā)明中可以加工邊側(cè)部分已經(jīng)利用磨石等作為預(yù)加工預(yù)先粗磨和斜切的基板。如果要加工這種被預(yù)加工的基板，則可以縮短根據(jù)本發(fā)明方法的加工時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的工件10可以是單個(gè)硬脆性材料基板10’或多個(gè)堆疊的硬脆性材料基板10’。如果工件10是多個(gè)堆疊的硬脆性材料基板10’，則優(yōu)選在硬脆性材料基板10’之間插入板狀間隔體11，該間隔體具有與硬脆性材料基板10’的外周形狀相似但稍小的外周形狀，如圖I所示。利用這些間隔體11，在相鄰基板10’的邊側(cè)部分之間形成與間隔體11的厚度相對(duì)應(yīng)的間隙g，并且在每一個(gè)間隔體11的外周與每一個(gè)基板10’的外周之間形成高度差h，如圖2所示。由此，基板10’的除了其外周表面以外的邊緣可以同時(shí)斜切并且研磨。
間隔體11均可以具有無中心部的框狀結(jié)構(gòu)，如圖I所示，只要它們可以調(diào)整基板10’之間的間隙即可。前述基板10’之間的間隙g以及基板的外周與間隔體的外周之間的高度差h可以根據(jù)要加工的基板的厚度及斜切量來改變。優(yōu)選的是，間隙g均在O. Olmm至5_的范圍內(nèi)，而高度差h在O. Imm至IOmm的范圍內(nèi)。因此，將尺寸為可以形成這種間隙g和高度差h的間隔體11附著至基板。間隔體11可以由各種材料(在與稍后要描述的彈性磨料20碰撞時(shí)容易去除的材料除外)構(gòu)成。例如，間隔體11可以由紙、金屬箔、金屬板、樹脂膜或樹脂板形成。具體來說，如果要加工的基板要在商業(yè)可獲得的產(chǎn)品(如便攜式電話、游戲裝置，或便攜式信息終端)中使用，并且要被大量生產(chǎn)，則考慮到更好的生產(chǎn)率和更低的成本，可 以通過絲網(wǎng)印刷將如上提到的框狀塑料間隔體印制在每一個(gè)基板10’的一個(gè)面上。通過按這種方式將間隔體直接印制到基板10’上，可以通過簡(jiǎn)單地堆疊的基板10’來形成所需間隙g和高度差h，由此不需要復(fù)雜的工序，例如不需要定位基板10’和間隔體11。如果間隔體11要按這種方式通過絲網(wǎng)印刷來形成，則間隔體11可以利用紫外線固化墨水來印制，使得通過利用紫外光照射墨水，可以在印制工序之后的相對(duì)較早階段固化墨水，由此允許改進(jìn)生產(chǎn)率。彈件磨料用于研磨的彈性磨料20可以通過遍布由彈性材料制成的基底材料21分散磨料顆粒22來形成，如圖3A所示(例如，日本專利特開2006-159402中討論的彈性磨料)，或者可以通過將磨料顆粒22粘附在由具有粘附特性的彈性材料制成的基底材料21的表面上，或者通過在將粘附劑涂敷至由彈性材料制成的基底材料21的表面之后將磨料顆粒22粘附至其表面來形成，如圖3B所示，當(dāng)與工件10碰撞時(shí)，基底材料21變形，以吸收碰撞期間產(chǎn)生的沖擊，并且遍布基底材料21的表面分散或粘附至該表面的磨料顆粒22研磨每一個(gè)基板10’的邊側(cè)部分。彈性磨料20的基底材料21可以是由橡膠或熱塑性彈性體等構(gòu)成的彈性主體。用于獲得這種彈性主體的原料聚合物除了固態(tài)類型以外還可以采用膠乳形式，如液態(tài)橡膠或乳濁液。為了抑制基底材料21和包含基底材料21的磨料的抗沖擊性，優(yōu)選的是，它們具有低耐沖擊性。所使用橡膠可以是天然橡膠或各種合成橡膠，例如，包括異戊二烯橡膠、丁苯橡膠、丁二烯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氨酯橡膠、硅橡膠、氯醚橡膠，以及丁基橡膠。前述熱塑性彈性體的示例包括丁苯嵌段共聚物、氯化聚乙烯基彈性體、聚酯基彈性體、腈基彈性體、氟基彈性體、硅基彈性體、酯齒素基聚合物合金、烯烴基彈性體、氯乙烯基彈性體、聚氨酯基彈性體，以及聚酰胺基彈性體。作為原料聚合物的橡膠或熱塑性彈性體可以單獨(dú)使用，或者可以混合(組合)其多個(gè)種類來使用。另選的是，可以使用通過重復(fù)利用回收的廢品或在制造工序中丟棄的廢品而獲取的橡膠或熱塑性彈性體。該原料聚合物與各種復(fù)合制劑混合，并且被加工為構(gòu)成基底材料的彈性主體。下面的描述涉及其中將橡膠用作該原料聚合物的情況。與橡膠聚合物混合的復(fù)合制劑的示例包括用于在橡膠分子之間橋接的硫化劑、用于加速由硫化劑引起的橋接反應(yīng)的硫化促進(jìn)劑、用于為橡膠添加塑性來幫助混合和分散復(fù)合制劑以允許軋制和壓延的更好加工性的增塑劑、用于賦予在橡膠制造工序期間所需的粘附性以允許更好的加工性的增粘齊U、用于增加體積以縮減制造成本并且還改進(jìn)橡膠特性(抗拉強(qiáng)度和機(jī)械特性，如彈性)和可加工性的填充劑，以及通常用于形成橡膠的各種復(fù)合制劑，如穩(wěn)定劑和分散劑。所使用的填充劑的示例包括硬度比磨料顆粒低的無機(jī)樹脂、陶瓷以及金屬，以增加磨料的重量。通過混合這些材料，可以調(diào)節(jié)磨料的密度以適于噴砂。而且，為防止靜電，還可以使用具有導(dǎo)電性的材料，如炭黑或金屬微粒。盡管在上述實(shí)施方式中，原料聚合物是橡膠聚合物，但如上所述，可以將熱塑性彈 性體用作該原料聚合物。在這種情況下，可以使用通常用于形成熱塑性彈性體的各種復(fù)合制劑。盡管分散在基底材料21中的或者粘附至基底材料21的表面的磨料顆粒22的類型未被特別限制，但選擇適于研磨硬脆性材料的類型。示例包括通常用于研磨玻璃的氧化鈰顆?；蚪饎偸w粒、碳化硅、氧化鋁、氧化鋯、鋯石、氧化鐵、碳化硼、硼化鈦及其混合物。所使用的彈性磨料20具有30 μ m至2000 μ m的平均粒徑。如果彈性磨料20的粒徑太大，則該彈性磨料20難于進(jìn)入基板之間的間隙g中，使得難于研磨斜切部分。如果粒徑太小，則會(huì)減少加工量，從而由于需要更長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行研磨工序而導(dǎo)致降低生產(chǎn)率。用于彈性磨料20的平均粒徑的更優(yōu)選范圍在100 μ m至1000 μ m之間。分散在彈性磨料20的基底材料21中的或者粘附至基底材料21的表面的磨料顆粒22的粒度尺寸在#360至#30000的范圍內(nèi)(平均粒徑在35 μ m至O. 3 μ m的范圍內(nèi))。如果磨料顆粒22的粒徑太大，則因?yàn)樵谒心ケ砻嫔闲纬闪讼鄬?duì)較大的劃痕，所以不能獲取鏡面拋光表面。另外，較大的粒徑可以導(dǎo)致碎裂，如形成微裂紋。如果粒徑太小，則縮減了加工量，導(dǎo)致研磨工序所需的時(shí)間更長(zhǎng)。對(duì)于磨料顆粒22的粒度尺寸來說更優(yōu)選范圍在#3000與#20000之間(平均粒徑在4. O μ m至O. 5 μ m之間的范圍內(nèi))。彈性磨料20和磨料顆粒22的粒徑可以隨著研磨工序的繼續(xù)而逐步減小。在這種情況下，可以制備粒度數(shù)漸增(即，粒徑漸減)(例如，#320、#600、#1000、#3000、#6000、#10000,以及#20000)的多種彈性磨料20。如果工件10具有粗糙的待加工表面，則可以以具有#320粒度的彈性磨料開始并接著順序地使用具有更高粒度數(shù)(更小的粒徑)的彈性磨料來執(zhí)行研磨工序。如果工件10具有相對(duì)光滑的待加工表面，則可以例如以具有#1000粒度的彈性磨料開始并接著順序地使用具有更高粒度數(shù)的彈性磨料來執(zhí)行研磨工序，而不需要使用具有相對(duì)低的粒度數(shù)(如#320粒度和#600粒度)的彈性磨料。對(duì)于具有更低粒度數(shù)的彈性磨料20來說，分散有或粘附有相對(duì)低的粒度數(shù)的彈性顆粒22。隨著彈性磨料20的粒度數(shù)變得更高，分散或粘附的磨料顆粒22的粒度數(shù)也順序地變得更高。噴射方法前述彈性磨料20與壓縮氣體(在這個(gè)實(shí)施方式中即壓縮空氣)一起從噴嘴30朝用作工件10的每一個(gè)基板10’的邊側(cè)部分噴射。用于噴射彈性磨料20的壓縮空氣的噴射壓力可根據(jù)要使用的彈性磨料的粒徑、分散在其中或粘附的磨料顆粒的粒徑，以及要獲取的最終拋光表面的狀態(tài)(粗糙度)而恰當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)。例如，該噴射壓力在O. OlMpa至O. 5Mpa的范圍內(nèi)。如果噴射壓力被設(shè)置得太低，則縮減了加工量，從而由于需要更長(zhǎng)的加工時(shí)間而導(dǎo)致降低生產(chǎn)率。另一方面，將噴射壓力設(shè)置得太高則使基板的表面凹凸不平，并由此劣化 表面粗糙度，從而導(dǎo)致強(qiáng)度降低。對(duì)于噴射壓力來說更優(yōu)選的范圍在O. 02Mpa至O. 3MPa之間。如果要在由玻璃或石英等構(gòu)成的硬脆性材料基板上獲取光澤表面，則該噴射壓力更優(yōu)選地在O. 05Mpa至O. 3Mpa的范圍內(nèi)。用于噴射的噴嘴30可以是具有環(huán)形噴射端口的圓形噴嘴。如果如上所述要同時(shí)在多個(gè)堆疊的基板上執(zhí)行研磨工序，則優(yōu)選的是，使用具有矩形狹縫形噴射端口的狹縫噴嘴(未示出)。利用這種狹縫噴嘴，與圓形噴嘴相比，可以抑制彈性磨料的噴射速度在狹縫的縱向方向上的變化，由此，可以均勻地執(zhí)行該工序。如果要使用這種狹縫噴嘴，則將狹縫的縱向方向與工件的橫向方向?qū)?zhǔn)。如圖4A和圖4B所示，關(guān)于彈性磨料20的噴射，工件10 (B卩，基板10’ )的邊側(cè)部分上的一個(gè)點(diǎn)被設(shè)置為加工點(diǎn)P。假定工件的橫向線W延伸通過該加工點(diǎn)P，并且接觸線T與橫向線W正交地延伸，并且在加工點(diǎn)P處與基板10’的邊側(cè)部分(側(cè)表面)相接觸，該彈性磨料沿噴射方向D朝以加工點(diǎn)P為中心的預(yù)定加工區(qū)域F噴射，該噴射方向D與加工點(diǎn)P處的橫向線W相交并且與接觸線T形成預(yù)定傾斜角Θ。而且，噴嘴30和工件10 (基板10’)相對(duì)于彼此移動(dòng)，使得加工區(qū)域F沿工件的周向以固定速度移動(dòng)(參見圖4A和4B中的箭頭)，并且使得噴射方向D在每一個(gè)位置中在加工點(diǎn)P’處保持傾斜角Θ。盡管噴射方向D與橫向線W之間的相交角在該圖所示實(shí)施方式中為直角(90° )，但該相交角r可以處于0°與90°之間的范圍內(nèi)。關(guān)于上述相對(duì)移動(dòng)，可以移動(dòng)噴嘴30，也可以移動(dòng)基板10’，或者可以移動(dòng)它們兩者。利用更小的傾斜角Θ，彈性磨料20可以容易地在工件10 (基板10’)的側(cè)表面上滑動(dòng)。然而，過小的傾斜角Θ導(dǎo)致切削性能下降。另一方面，過大的傾斜角Θ使得彈性磨料20難于在工件10 (基板10’)的側(cè)表面上滑動(dòng)。由此，當(dāng)彈性磨料20與工件10碰撞時(shí)，所產(chǎn)生的沖擊未被充分吸收，使得在工件10的側(cè)表面上形成了突起和凹陷。結(jié)果，不能獲取所需平滑度。因此，傾斜角Θ在2°至60°的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在5°至30°的范圍內(nèi)。而且，工件10與噴嘴30的相對(duì)移動(dòng)按前述加工區(qū)域F (加工點(diǎn)P)沿工件10的周向以大約3mm/s至1000mm/s移動(dòng)的方式來執(zhí)行。如上參照?qǐng)DI所述，如果工件10是多個(gè)堆疊的基板10’，則不僅沿工件10的周向(即，接觸線T的縱向)而且沿橫向方向(B卩，橫向線W的縱向)，以預(yù)定速度逐步地執(zhí)行圖5所示的工序，使得前述加工區(qū)域F (加工點(diǎn)P)的軌跡沿工件的外周呈螺旋狀。it ^當(dāng)彈性磨料20按上述方式與壓縮空氣一起朝工件10的邊側(cè)部分噴射時(shí)，所噴射的彈性磨料20與工件10 (每一個(gè)基板10’)的邊側(cè)部分碰撞。因?yàn)樵谂鲎财陂g產(chǎn)生的沖擊因彈性磨料20的基底材料21的變形而被吸收，所以不會(huì)將大的沖擊施加至基板10’。
因此，彈性磨料20變形，從而吸收碰撞期間產(chǎn)生的沖擊，并且還因?yàn)閺椥阅チ?0如上所述沿以預(yù)定傾斜角Θ傾斜的噴射方向D噴射，所以防止從基板10’的側(cè)表面彈回。因此，彈性磨料20沿基板10’的周向沿基板10’的側(cè)表面滑動(dòng)。而且，在彈性磨料20滑動(dòng)期間，分散在彈性磨料20的基底材料21中或者粘附至基底材料21的表面的磨料顆粒22展示切削力，從而改善基板10’的側(cè)表面的表面粗糙度。從基板10’的橫向端部(邊緣)落下而未在其側(cè)表面上滑動(dòng)的彈性磨料20切削并斜切沿基板10’的側(cè)表面的橫向端部的邊緣，或者如果基板10’已被斜切則研磨斜切表面，由此改善基板的整個(gè)邊側(cè)部分的粗糙度，并且去除在前端工序中形成的碎屑。具體來說，如果要加工多個(gè)堆疊的基板10’，則將間隔體11插入這些基板10’之間，從而不僅研磨每一個(gè)基板10’的側(cè)表面，而且將趨于裂紋的邊緣去除并斜切，或者研磨斜切表面，由此，可以可靠地增加基板10’的抗彎強(qiáng)度。因此，利用根據(jù)本發(fā)明的方法，改進(jìn)了表面粗糙度而不會(huì)使基板10’碎裂，并且將 邊緣斜切，或者研磨斜切表面，由此，顯著增加了諸如抗彎強(qiáng)度的機(jī)械強(qiáng)度。另外，因?yàn)槟チ项w粒22分散在基底材料21中或者粘附至基底材料21的表面，所以防止了工作環(huán)境被散布的磨料顆粒22污染。而且，彈性磨料20可以容易地與切割粉塵等區(qū)分，并由此可以重復(fù)使用。而且，因?yàn)榧词闺S著這種重復(fù)使用，也可以維持針對(duì)基板10’的大致恒定的加工條件，所以即使使用由金剛石或氧化鈰構(gòu)成的昂貴磨料顆粒22，也可以執(zhí)行經(jīng)濟(jì)的研磨工序。實(shí)施例下面，對(duì)通過根據(jù)本發(fā)明的研磨方法研磨玻璃基板的端部的加工例進(jìn)行描述。工件在刻劃鈉鈣玻璃之后，將外周邊緣要利用磨石斜切的100個(gè)玻璃基板(30mmX80mmX I. 8mm)堆疊起來，并且其間插入間隔體，由此獲得一工件。這些間隔體皆通過絲網(wǎng)印刷在每一個(gè)玻璃基板的一個(gè)面上印制UV固化墨水然后通過向其發(fā)射紫外光固化該墨水來形成。所使用的UV固化墨水包括作為樹脂的聚氨酯丙烯酸酯、作為單體的單功能單體和多功能單體、作為敏化劑的有機(jī)顏料、勻染劑、消泡劑、硅石，以及作為助劑的觸變劑，并且利用由SUS Corporation制造的150網(wǎng)孔篩網(wǎng)來印制。加工條件利用由Fuji Manufacturing Co. , Ltd.制造的、具有嵌入在彈性基底材料中的磨料顆粒的”S丨R丨US MEDIA〃作為彈性磨料,利用由Fuji Manufacturing Co. , Ltd.制造的"FDD-SR"噴砂裝置來噴射。該彈性磨料利用下表I所示的噴射壓力來噴射。所使用噴嘴的尖端的內(nèi)徑為5mm，圖4A、4B以及圖5所示傾斜角Θ為20°，以及噴嘴末端至工件表面的距離為50mm。[表I]加工條件
權(quán)利要求
1.一種用于研磨硬脆性材料基板的邊側(cè)部分的方法，其中，與壓縮氣體一起從噴嘴朝向由一個(gè)或多個(gè)硬脆性材料基板形成的工件的邊側(cè)部分噴射彈性磨料，從而使所述彈性磨料碰撞所述邊側(cè)部分,借此研磨該工件的該邊側(cè)部分,所述彈性磨料由分散在彈性基底材料中的磨料顆粒制成或者由粘附至彈性基底材料的表面的磨料顆粒制成，所述方法包括以下步驟 將所述工件的所述邊側(cè)部分上的一個(gè)點(diǎn)設(shè)置為加工點(diǎn)，并且假定所述工件的一橫向線延伸通過所述加工點(diǎn)，并假定一接觸線與所述橫向線正交地延伸并且在所述加工點(diǎn)處與所述硬脆性材料基板的所述邊側(cè)部分相接觸； 沿噴射方向朝以所述加工點(diǎn)為中心的預(yù)定加工區(qū)域噴射所述彈性磨料，所述噴射方向在所述加工點(diǎn)處與所述橫向線相交，并且相對(duì)于所述接觸線形成從2°至60°的范圍中選擇的預(yù)定傾斜角；以及 使所述噴嘴和所述工件相對(duì)于彼此移動(dòng)，使得所述加工區(qū)域沿所述工件的周向以固定速度移動(dòng)，并且使得在移動(dòng)之后的每一個(gè)加工點(diǎn)處保持所述噴射方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述硬脆性材料基板具有6至14的新莫氏硬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述硬脆性材料基板由玻璃、石英、陶瓷、或藍(lán)寶石構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述工件包括具有相同形狀的所述多個(gè)硬脆性材料基板，這些硬脆性材料基板堆疊成使其平面形狀彼此對(duì)準(zhǔn)，并且 其中，所述加工區(qū)域還沿該工件的橫向方向以固定速度移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在這些硬脆性材料基板之間設(shè)置間隔體，所述間隔體具有與每一個(gè)所述硬脆性材料基板的外周形狀相似但稍小的外周形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述間隔體具有O.Olmm至5mm的厚度，并且所述間隔體的邊側(cè)部分與所述硬脆性材料基板的所述邊側(cè)部分之間具有O. Imm至IOmm的高度差。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述間隔體由樹脂材料構(gòu)成，并且通過絲網(wǎng)印刷形成在每一個(gè)所述硬脆性材料基板的一個(gè)面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述彈性磨料與噴射壓力為O.OlMPa至O. 5MPa的壓縮氣體一起噴射。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述噴嘴是具有狹縫狀噴射端口的狹縫噴嘴，并且其中，所述彈性磨料在所述噴射端口中的狹縫的縱向方向與所述工件的橫向方向?qū)?zhǔn)的狀態(tài)下噴射。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于研磨硬脆性材料基板的邊側(cè)部分的方法。與壓縮空氣一起向基板的邊側(cè)部分噴射彈性磨料，該彈性磨料具有分散在彈性基底材料中或者粘附于彈性基底材料的磨料顆粒。該彈性磨料沿噴射方向以加工點(diǎn)為中心的預(yù)定加工區(qū)域噴射，該噴射方向與該加工點(diǎn)處的橫向線相交，并且相對(duì)于接觸線形成從2°至60°的范圍中選擇的預(yù)定傾斜角。而且，使噴嘴和工件相對(duì)于彼此移動(dòng)，使得該加工區(qū)域沿該工件的周向以固定速度移動(dòng)，并且使得在移動(dòng)之后在每一個(gè)加工點(diǎn)處保持該噴射方向。如果要加工多個(gè)堆疊的基板，則以固定速度沿基板的橫向方向移動(dòng)該加工區(qū)域。
文檔編號(hào)B24C5/04GK102886743SQ20121025433
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者間瀬惠二, 石橋正三 申請(qǐng)人:株式會(huì)社不二制作所