CN101336142B - 用于多孔垫的模塑可旋转基体 - Google Patents

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Abstract

一种用于多孔垫(500)的可旋转基体(100)包括开口(126、130、134)，其中所述开口提供了横贯基板的基体(100)中的液体的改进的流分布。可旋转基体(100)可由两件式模具被形成，并且开口(126、130、134)可具有拔模角度以有助于模塑过程。

Description

用于多孔垫的模塑可旋转基体
本发明专利申请要求2005年12月6日提交的美国临时专利申请No.60/742641以及2006年7月10日提交的美国临时专利申请No.60/819605的优先权，其中这些专利申请全文结合在此引作参考。
在清洁、涂覆或蚀刻处理的过程中横贯基板的均匀流体分布可以改进在清洁处理过程中从基板去除微粒、改进在涂覆操作中横贯基板施加的膜的均匀性、或改进在蚀刻操作中从基板去除的膜层的均匀性。可旋转基体或刷具芯体可被用于横贯基板而分布流体，其中所述可旋转基体或刷具芯体具有泡沫刷具，所述泡沫刷具覆盖所述可旋转基体或刷具芯体。
在制造用于多孔垫的可旋转基体中，并且尤其在基体具有支承垫的基体的每单位面积的高比例的开口表面面积，在注射成型加工中或在后模塑机加工过程中基体对于高温的暴露可导致可旋转基体的尺寸误差或尺寸稳定性的损失。需要便宜的、轻重量的、尺寸稳定的可旋转基体部件，其中所述基体部件在模塑并且精修操作过程中保持尺寸稳定性。需要便宜的、轻重量的、尺寸稳定的可旋转基体部件，其中所述基体部件支承多孔垫，所述垫与基体中的一个或多个空隙(void)互锁，其中基体在用于清洁诸如晶片或平板显示器的基板的过程中表现出尺寸稳定性。
本发明的实施例包括可旋转基体或可旋转刷具芯体，以及用于制造可旋转基体或刷具芯体的方法，其中所述可旋转基体或刷具芯体在基板擦洗、清洁或涂覆操作中与覆盖的海绵刷具或其它泡沫材料一起使用。基板可以是任何基板，所述基板需要承受这样的操作以完成清洁操作、涂覆、蚀刻操作、或其它基板表面制备操作。例如，基板可以是半导体晶片、盘、平坦面板、或有益于可旋转基体的任何其它类型的工件，其中所述可旋转基体可沿可旋转基体的整个长度或一部分将均匀控制的量的流体传输经过刷具材料。可旋转基体或刷具芯体具有中央孔或导管，其中所述中央孔或导管具有在第一端部与第二端部之间延伸的长度。第一端部具有通到孔中的开口，所述孔由沿孔的内侧长度延伸的可旋转基体的内侧表面限定。各开口将可旋转基体的内侧表面与外侧表面流体连通，并且各开口可具有这样的轴线，所述轴线大致或基本上平行于形成开口的模板的径向分离轴线，模板的径向分离轴线基本上将所述模板一分为二。在一些实施例中，可旋转基体包括多个开口，所述开口分别具有轴线，其中所述轴线大致或基本上平行于将可旋转基体划分成两个半圆柱形壳或部分的平面的z轴线，所述平面包括可旋转基体或刷具芯体的旋转轴线。可旋转基体中的开口可以沿基体的一个半圆柱形壳部分设置，而第二孔口可沿基体的第二半圆柱形壳部分设置。每个半壳中的孔口或开口提供了可旋转基体的内侧表面或孔与可旋转基体的外侧表面之间的流体连通。
在本发明的一些实施例中，可旋转基体或刷具芯体中的开口可以是部分地或完全地充满诸如多孔材料的泡沫或海绵，其包括或形成覆盖可旋转基体或刷具芯体的刷具。在一些实施例中，多孔材料在可旋转基体或刷具芯体的孔中形成沟槽或芯体，沿可旋转基体或刷具芯体的长度分布液体。在其它实施例中，覆盖基体的刷具通过机械结合、粘合、化学结合或任何这些的组合的方式与可旋转基体互锁。
在一些实施例中，可旋转基体或刷具芯体是由具有封闭单元结构的模塑的非多孔热塑性材料形成。可旋转基体或刷具芯体可具有与刷具接触的每面积的高开口面积或开口空隙容积与可旋转基体的容积的高比例。在一些实施例中，起泡剂为高空隙容积基体提供了硬度和/或提供了结合表面，以便多孔垫或泡沫浇注到可旋转基体的一个或多个表面上。
本发明的一个实施例是用于多孔垫的可旋转基体，其中，可旋转基体具有一个或多个开口，以便流体从可旋转基体的内侧经过多孔垫流到可旋转基体的外侧上。可旋转基体的内侧表面与外侧表面之间的开口可被划分成一组或多组开口，每组开口位于由外侧基体表面和基体的旋转轴线限定的圆弧中。这组中的各开口具有这样的轴线，所述轴线大致平行于将针对该组的圆弧一分为二的线。可旋转基体中的一个或多个开口提供从可旋转基体的内侧至多孔垫的内侧的流体的均匀的分布。可旋转基体中的一个或多个开口提供了流体从可旋转基体至多孔垫的外侧的均匀分布的压降。可旋转基体的表面中的各开口可提供每可旋转基体材料容积的高空隙容积的开口。可旋转基体开口可提供具有减小的或最小化的压降的每基体材料容积的高空隙容积。在一些实施例中，多孔垫与基体中的一个或多个开口互锁。基体可提供通过带有芯体的多孔泡沫材料的液体的流量平衡和分布，其中所述材料例如为聚乙烯醇缩醛，包括与基体互锁的材料。在一些实施例中，多孔泡沫材料与基体机械互锁。有利地，待处理的基板与基体上的多孔垫设有与设于基板的面基本相同的化学成分，而与沿多孔垫或刷具的长度的位置无关或与多孔垫或刷具的旋转位置无关。
本发明的另一实施例是用于多孔垫的模塑的可旋转基体，提供了液体到待处理的基板的流量平衡和分布。在一些实施例中，模塑的可旋转基体包括模塑的多孔垫，所述垫与基体中的开口互锁，并可选地具有多孔芯体。在一些实施例中，模塑的基体由两件式模具形成，并可包括包含拔模角度的开口。拔模角度提供了在基体的面积内经过多孔垫的基本均匀的流体或液体流，并有助于模板从模塑的基体取出。在一些实施例中，用于形成可旋转基体的模具可包括两个或多个部件。在其它实施例中，用于形成可旋转基体的模具包括两个半部，以在可旋转基体中形成开口。模塑的基体可包括开口，所述开口横贯或经过基体的外侧表面到达基体的内侧表面，各开口可包括拔模角度，以有助于从模具取出模塑的基体。模塑的可旋转基体可比可旋转基体的机加工部件更便宜地制造。模塑允许降低可旋转基体的加工成本，而并不牺牲基体的其它方面，例如强度、压降、横贯所述可旋转基体的流量平衡或大致均匀的流量分布。
本发明的一个实施例是浇注到模塑的可旋转基体上的多孔垫，其中在所述基体中具有一个或多个开口，所述开口包括拔模角度，各开口为可旋转基体提供了每基体单元容积的高空隙容积。可选地，基体的材料、其尺寸例如长度、壁厚、内径、外径、空隙容积(void volume)、或可旋转基体中开口的数量可被选择成向可旋转基体提供用于清洁或涂覆加工的足够的机械特性，并且提供经过垫的基本上均匀的流，而具有减小的或最小化的压降。
参照附图、权利要求书将清楚本发明的其它部分、其它方面、特定、优势和优点，并且在附图中：
附图说明
图1是本发明的实施例的可旋转基体的透视图；
图2是沿本发明的实施例的可旋转基体的长度的透视剖视图；
图3是本发明的实施例的基体的剖切透视图，示出了沿y轴线的基体的x-z平面和旋转轴线；
图4是可旋转基体的实施例的剖视图；
图5是沿本发明的实施例的长度的剖切透视图，示出了与可旋转基体互锁的多孔垫；
图6是在沿可旋转基体的长度的点垂直于可旋转基体的长度的剖视图，示出了浇注在可旋转基体的开口中的多孔垫，所述可旋转基体可由两板式模具制成；
图7A至7B示出了与(浇注在可旋转基体中的多孔垫)本发明的实施例中的可旋转基体的长度垂直的剖视图，这些图还示出了由两板式模具制成的基体的各方面；
图8示出了本发明的实施例，基体内的一个或多个槽具有很小的或没有壁角度，槽的形状为矩形或其它合适的形状；
图9示出了设有一个或多个内侧凸缘的本发明的实施例，其中所述内侧凸缘从驱动端部凸缘和基体流体入口凸缘偏离；
图10示出了模塑有开口流体入口端部的本发明的实施例，其中各种不同的流体入口接头可结合至所述端部；
图11示出了利用两板式模具模塑可旋转基体的剖视图，其中模具销分别包括大致平行于将位于相连的模具半部之间的平面的z轴线的轴线。
在说明本发明的成分和方法之前，应该理解的是，本发明并不限于所述具体的成分、部分、方法或协议，它们还可以改变。还应该理解的是，在说明书中所使用的术语仅仅是出于描述具体的形式或实施例的目的，并且将不限制本发明的范围，其中所述范围仅仅由权利要求书限定。
还必须清楚的是，正如在此所用以及在权利要求书中，单数形式“一个”、“一”和“所述”包括多个标记，除非上下文清楚地表明了区别。因而，例如，“开口”的标记是一个或多个开口及其本技术领域公知的等同物等的标记。除非以其它方式限定，在此所用的所有技术和科学术语具有通常由本技术领域人员所知的相同的意思。类似于或等同于那些在此所述的不同的方法和材料被用在本发明的实施例的实践或测试中。在此所述的所有出版物结合在此引作参考。这些并不能认为，本发明并不限于现有技术的这种公开。
“可选的”或“可选地”意味着随后说明的事件或环境可以或不可以出现，并且说明书包括事件出现的情况和其并不出现的实施例。
本发明的实施例可包括或包含细长的可旋转基体，其中所述基体具有内侧表面和外侧表面，所述可旋转基体可被划分成圆柱体的一个或多个部分，其中所述各部分可以是相同的或不同的。例如，可旋转基体可由第一半圆柱体和第二半圆柱体限定，它们可被平面分离，例如可通过两部件式模具被形成；第一和第二半部可具有相同或不同布置结构的开口或其它结构，例如凸缘、用于驱动端部或流体入口的安装件、驱动端部或流体入口接头。可旋转基体的内侧表面形成可旋转基体内的孔，所述孔由内侧表面包围并包括位于内侧表面与外侧表面之间的一个或多个开口。各开口流体连通(fluidly connect)内侧和外侧基体表面。在一些实施例中，各开口由轴线限定，所述轴线基本上或大致平行于用于形成开口的模板的径向分离轴线，模板的径向分离轴线基本上将模板一分为二。在其它实施例中，每个开口具有这样的轴线，所述轴线基本上或大致平行于这样的平面的z轴线，其中所述平面将可旋转基体划分成两个半圆柱形壳体或部分，所述平面可以是将两部件式或两板式模具分离的平面。在一些实施例中，可旋转基体中的一个或多个开口至少部分地填充有浇注到开口内的泡沫或海绵材料；在一些实施例中，该泡沫或海绵材料也浇注到可旋转基体的外侧表面上。在另一些实施例中，泡沫或海绵材料与可旋转基体互锁，以形成位于可旋转基体的孔内的海绵或泡沫材料的芯体。
本发明的一个实施例是这样一种装置，所述装置包括或包含热塑性材料的可旋转基体，所述可旋转基体具有封闭的单元结构(closedcell structure)。可旋转基体具有驱动端部、流体入口端部、内侧表面和外侧表面；所述基体的内侧表面和外侧表面通过一个或多个开口互连，其中所述开口有助于液体从基体的内侧表面到达基体的外侧表面。开口和基体可通过两个或多个模板由热塑性材料形成。所述模板具有一个或多个模具销，以形成基体中的开口，并且所述模具销具有这样的轴线，所述轴线大致平行于每个模板的分离轴线。
本发明的一个实施例是用于多孔垫或刷具的可旋转基体。可旋转基体具有开口表面面积与支承多孔垫的基体的面积的高比例。多孔垫可与基体的开口互锁；在一些实施例中，多孔垫与开口或沟槽互锁，并且多孔垫还可形成基体内的通道或芯体。开口表面面积与基体的面积的高比例有利地允许流体沿基体均匀分布至基板。开口表面面积与基体的面积的高比例有利地允许流体或液体沿基体和垫减小的或未受限制的分布至基板。
图1示出了本发明实施例的可旋转基体100的透视图。可旋转基体可包括驱动端部120、流体入口端部110、内侧表面(未示出)和外侧表面128。基体100的内侧表面和外侧表面128通过一个或多个沟槽或开口例如126、130或134被流体互连(fluidly interconnect)，其中所述沟槽或开口将液体从基体100的内侧表面分布至基体100的外侧表面128。可旋转基体还可包括驱动端部凸缘124和入口凸缘102，它们将多孔垫(未示出)支承并定位在基体100上，以及驱动端部120，以将可旋转基体连接至可旋转所述可旋转基体100的加工工具的驱动部分。液体入口110可连接至来自加工工具的液体的源。在本发明的一些实施例中，可旋转基体的驱动端部可被模塑为在两端上的开放导管，例如，基体并未模塑有驱动端部120、并未模塑有凸缘124、或并未模塑有入口凸缘102。单独的驱动端部接头和或入口接头(未示出)可随后通过热学、熔合、蒸气、粘合剂或其它技术结合至可旋转基体的端部，以提供驱动端部120以及凸缘124和入口凸缘102。这种制造可旋转基体的方法可用于构成用于各种不同加工工具的可旋转基体，其具有不同的驱动端部或入口，同时使用基本模具以制造没有接头、凸缘或支件(offset)的基体的部分。
图2是沿本发明实施例的可旋转基体的长度的透视剖视图，示出了沿这样的平面的图1的可旋转基体的一个半壳部分200，其中所述平面包括可旋转基体的旋转轴线。该平面(为了清楚未示出)定位在两板式模具的两个半部之间，其中所述模具可用于制造可旋转基体或可旋转刷具芯体。如图所示，可旋转基体的半壳部分200包括开口，这些开口例如但并不限于开口226(没有拔模角度)、开口230(包括拔模角度)或开口234(包括拔模角度)，其中所述开口绕第一圆柱形半壳部分200设置，并且将外侧基体表面228与内侧基体表面214流体互连。可以使用开口的其它组合以及不同的形状。如图2所示，内侧表面214限定了可旋转基体的孔218的半部，其中所述孔允许液体从具有可选凸缘202的入口端部210流至远端端部，其中所述远端端部在该视图中可选地包括芯体销定位部222、凸缘224和驱动端部220。两个半壳部分例如200形成可旋转基体。在本发明的一些实施例中，半壳部分200可单独地被模塑并通过熔解结合、熔化结合或通过其它合适的技术被连接在一起，以形成如图1所示的整个可旋转基体100。基体的内侧表面214可被用于密封至加工工具的圆形环、垫圈或其它密封表面，并经由入口210将流体或液体传输至多孔垫(未示出)的芯体或在某些实施例中传输至可旋转基体的内侧表面214。可选的芯体销定位部222可用于在一些实施例中提供多孔材料的芯体。基体可包括驱动端部220以及可选的凸缘224，驱动端部将基体与工具心轴相连。基体可包括流体端部210，其中所述流体端部还可包括可选的凸缘202。
图3是垂直于本发明实施例的可旋转基体300的长度的横截面的透视图，所述可旋转基体300具有流体端部凸缘302和流体入口310。基体具有内侧表面314和外侧基体表面328，其中所述表面形成可旋转基体300的孔318。附图示出了止挡边缘如316和316a，其中所述止挡边缘可由模具销(mold pin)被形成或者通过机加工的方式被形成。在一些实施例中，包括起泡剂的热塑性材料可被机加工以形成可旋转基体。具有拔模角度的不同的开口330和334以及没有拔模角度的一个或多个开口326被示出。本发明的实施例包括具有至少一个拔模角度的开口。这些开口可利用两件式模具或两板式模具或通过机加工的方式被制造。图3示出了具有平面358的xyz坐标系统，其中所述平面基本上将可旋转基体分成第一半部和第二半部。平面可定位在如图所示的x-y平面内，可旋转基体的旋转轴线沿y轴线设置并位于x-y平面内。x-z平面包含旋转轴线投影通过的平面，所述x-z平面垂直于x-y平面。
图4是从芯体销定位部端朝向流体入口端部观看的、沿图3的x-z平面的可旋转基体400的实施例的剖视图。可旋转基体400如图所示具有基体壁454和流体端部凸缘402、外侧基体表面428和形成孔418的内侧基体表面414。内侧基体表面414封闭孔，并且具有内侧表面开口430a，其中所述内侧表面开口连接至相对于基体400的外侧表面428的具有拔模角度的开口430。开口430示出了模具止挡边缘416。内侧表面414与外侧表面428之间的其它开口包括但不限于没有拔模角度的那些开口426、具有拔模角度和缩窄壁434a的那些开口434。平面458如图所示划分可旋转基体的横截面。
图5是沿具有多孔垫的可旋转基体500的实施例的长度的透视剖视图，示出了与可旋转基体554互锁的多孔垫550的非限制性实施例。多孔垫可包括外侧表面546和突出部或突结(nodule)548。可旋转基体554可具有较高的空隙容积以及由开口占据的外侧基体表面面积的较大部分。基体开口552中的多孔垫与基体554的孔中的多孔垫或泡沫材料的芯体512一起被示出。基体可由两板式模具被模塑，其中所述模具形成具有拔模角度的一个或多个开口；可选地，模塑的可旋转基体可包括驱动端部520和凸缘524以及流体入口510。可旋转基体提供了流体从流体入口510改进地分布通过芯体518并经由可旋转基体554中的开口进入泡沫或多孔材料550中。液体可被分布至外侧垫表面546和突出部548，在那里，液体可被分布到待处理的基板或其它表面上。
图6是图1的可旋转基体在沿长度的第一点上的剖视图，示出了浇注到可旋转基体654的实施例上的具有可选的突出部648的多孔垫650。视图示出了模塑至基体654的多孔垫形成多孔垫或泡沫材料的芯体612。多孔垫如图所示处于基体654的一个或多个沟槽或开口626中；基体可由两板式模具被模塑。
图7A至7B示出了沿基体的长度的第二点的图1中的可旋转基体的横截面视图。该横截面视图示出了具有一个或多个突出部748的泡沫或多孔垫材料750充满例如但不限于附图标记726和730的一个或多个开口，其中所述开口通过厚度为WT的可旋转基体壁754将外侧基体表面728与内侧基体表面714互连。可选地，多孔垫材料750形成沿内侧基体表面714的芯体712。可在基体内形成的例如具有各种不同拔模角度(A、B、C)的开口例如726和730相对于切向于基体的外侧表面的线T1和T2以及平行于开口的壁的线P1、P2和P3被示出。更具体地讲，非限制性拔模角度B可相对于线T1和P2被限定。图7B示出了假想的平面758，其中所述平面将可旋转基体划分成两个半部，开口730和726分别具有诸如752和752a的轴线，所述轴线相应地大致平行于与平面758垂直的z轴线758a。开口730和726具有相对于轴线限定的形状和壁斜坡，其中所述轴线大致平行于两个模板(未示出)的径向分离轴线，其中所述径向隔离轴线沿758a分布，其中所述模板可用于形成各开口。z轴线758a基本上将所述模板一分为二。
图8示出了本发明的实施例800，其中在基体中具有不同形状的一个或多个槽或开口，其中所述槽或开口具有很小的或没有拔模角度，例如但不限于826或826a。槽或开口的形状可以是矩形或其它合适的形状，例如由连接的直线和弯曲线的组合形成。还示出了具有壁角度的、基体800的外侧表面828中的一个或多个开口830、830a或834，其中开口的形状是矩形其它合适的形状，例如由连接的直线和弯曲线的组合形成。图8的实施例示出了流体入口810、入口多孔垫凸缘802、驱动端部多孔垫凸缘824和驱动端部820。在图8中沿基体800的线(a)至(e)示出了在此所述的基体中的相邻行的开口之间的开口的接近度。
图9示出了本发明的实施例900，其具有表面928，所述表面可设有一个或多个可选的内侧垫或海绵凸缘924a和902a，它们分别从驱动端部凸缘924和基体流体入口凸缘902偏置。内侧凸缘902a和924a可用于限定多孔垫材料，其中所述多孔垫材料与基体900中的一个或多个开口互锁，以选定内侧凸缘之间的基体的区域。内侧凸缘的位置可基于以下因素被选择，待处理的基板的清洁或涂覆要求、基板的尺寸以及工具的几何形状。基体的偏置区域904a和904b可选地可由多孔垫材料覆盖；偏置区域并不包括通至可旋转基体的孔的开口。图9的实施例示出具有基体表面928中的一个或多个槽或开口926或926a，所述槽或开口可具有很小或没有壁角度，形状为矩形926或其它合适的曲线形状926a；同样示出的是具有壁角度的、基体内的一个或多个开口，其形状为矩形930或其它合适的曲线形状930a。具有壁角度与缩窄侧部934的组合的开口也被示出。图9中的实施例具有流体入口910和可选的驱动端部920。
图10是本发明实施例的示意图，具有椭圆形开口1030，所述开口流体连通基体1000的外侧表面1028和内侧表面(未示出)。可旋转基体1000的开口1030示出可选地被对正；在其它实施例中，各开口可以是相同的或不同的，并且可不被对正。图10的开口为位于多孔垫材料或其它泡沫材料下方的可旋转基体的全部表面面积的大约9％，其中所述多孔垫材料或其它泡沫材料覆盖可旋转基体的外侧表面1028(垫未示出)。限定开口和连接孔(未示出)的开口1030与外侧表面1028之间的距离的尺寸和形状以及孔与基体的外侧表面之间的壁的减小的厚度减小了这样的需求，即在可旋转基体的表面中形成具有孔口的表面沟槽或具有孔口的矩阵沟槽，从而将液体从芯体分布至基体。图10示出了本发明的实施例可在没有驱动端部和或入口接头的情况下被模塑。在图10中，可旋转基体形成有模塑的驱动端部接头1024和流体入口端部1006。独立的流体入口接头1002随后可通过热学、熔接、蒸气、粘合剂的方式结合或锁扣到可旋转基体的流体入口端部1006处的诸如1008的开口中，以提供一体的驱动端部1024和流体入口凸缘1002。该方法可被用于构造用于多种加工工具的可旋转基体，其具有不同的驱动端部和或流体入口，同时使用单个模具以制造没有驱动端部接头、凸缘或偏置部的基体的部分。
图11示出了可旋转基体或可旋转刷具芯体1154的横截面视图，其中具有模具销1164、1170和1176、模具半部1180和1184、和中央心轴1190，它们可用于形成可旋转刷具芯体1154中的诸如但非限制性1126或1130的开口或开口区域。图11是在本发明实施例中所用的两件式或两板式模具的视图，其制造具有开口或开口区域的可旋转基体，其中所述开口或开口区域用于可旋转刷具芯体的孔与表面之间的流体流动。一些开口可具有由附图标记1116所示的模具止挡部。开口1126或1130可具有一个或多个带角度或缩窄的侧壁，所述侧壁由P4和P5线(例如P5与T5之间的角度D并不等于90°)表示，其中所述P4和P5线分别平行于由销1164和176形成的开口的侧壁。如图所示，每个模具销、以及因此每个开口具有诸如1164a、1170a或1176a的轴线，其中所述轴线大致平行于将两个模板一分为二的分离轴线。在图11中，模板分离轴线沿平面1158的z轴线1158z分布；在模板1184的情况中，分离轴线沿线1176a设置。如图所示，每个模具销、并因此每个开口具有诸如1164a、1170a或1176a的轴线，其中所述轴线大致平行于针对模板1180和1184的径向分离轴线。尽管图11示出了具有模具销的两板式模具，其中所述销的轴线大致平行于模板分离轴线，但是本发明的实施例可具有两个或多个模板。
本发明的实施例可解决通过可旋转基体上多孔垫的增加流体流量的问题。例如，在类似的供给压力的状态下，与多孔垫互锁的现有技术的可旋转基体可传输每分钟大约1.8升的5psi供给压力的水流，本发明的实施例可传输每分钟大约3升的5psi供给压力的水。此外，本发明的实施例解决了与在制造过程中用形成泡沫或多孔垫的材料均匀填充可旋转基体开口有关的问题。在多孔垫或泡沫前体成分浇注可旋转基体的过程中，用粘质的多孔试剂材料对可旋转基体开口和表面的不完全填充和或湿润可导致基体的一部分上的不完全垫覆盖，并需要打碎(scrapping)可旋转基体。通过在可旋转基体的壁中设置较大的开口，这些粘质的形成垫的材料可在可旋转基体的内侧表面与外侧表面之间更容易地流动。本发明的实施例解决了以下问题，提供开口表面面积与可旋转基体的较高之比，同时为可旋转基体提供足够的刚度，从而维持清洁或涂覆均匀性，同时通过使用模塑技术减小成本。所期望的是，因为可旋转基体中的开口被制造得较大，从而基体的尺寸稳定性将受到影响。本发明的实施例提供了一种模塑的可旋转基体，其具有针对晶片涂覆或清洁的足够的尺寸误差和稳定性。可旋转基体的一些形式是由形成有起泡剂的热塑性材料制成，这进一步提供了开口的较高表面面积；通过使用两件式模具可以制造基体。此外，通过使用起泡剂，在可旋转基体上形成带纹理的表面，这样增加了表面面积，以将多孔垫或泡沫与基体互锁。在一些实施例中，开口的壁部分可具有这样的壁厚，其中所述壁厚小于可旋转基体的壁厚。这种结构提供了开口的高空隙容积，同时起泡剂有助于为基体提供硬度和强度。
开口的空隙容积或表面面积较高的可旋转基体的实施例可以被模塑成，基体的外侧表面与内侧表面之间的开口可以定位成相邻的开口和或开口的这样的部分之间具有间隔，其中对于所述开口的这样的部分而言，开口的一部分的壁厚小于可旋转基体的壁厚。例如，如图3所示，表面330b与外侧表面328之间的开口330的壁厚小于内侧表面314与外侧表面328之间的可旋转基体壁WT的厚度。如图3所示，可旋转基体的表面中的开口可具有这样的壁部分，其中所述壁部分更薄和或更缩向厚度小于可旋转基体的壁厚的区域；这种开口可提供基体内的开口的较高的空隙容积。图3还示出了由标记线327所表明的开口326与334之间的基体壁区域可以比壁WT的厚度更薄，在一些实施例中，该区域可以小于壁厚的50％、在一起情况中小于40％或更小。在非限制性的实施例中，该区域的厚度在一个实施例中是大约0.2cm，而可旋转基体壁厚是大约0.5cm。意料之外的是，模塑的可旋转基体可形成有如本发明的实施例详细所述的开口的空隙容积或表面面积，具有足够的尺寸误差和稳定性，以便涂覆或清洁晶片。意料之外的是，由起泡剂所形成的具有增加的表面结合面积的模塑的可旋转基体可形成为具有大约6％与40％之间的空隙容积或表面面积开口的可旋转基体，其具有足够的尺寸误差和稳定性，以便涂覆或清洁晶片。
本发明的实施例中的开口的另一贡献在图8的非限制性视图中被示出。在图8中，刷具芯体或可旋转基体的表面中的开口进入可旋转基体的孔中提供了沿可旋转基体的长度的开口，其中来自一行的开口与相邻行的开口间隔一行或一条封闭的表面828，其中所述表面可小于可旋转基体的表面上的最小开口的宽度。例如，行(a)的开口与行(c)中的开口隔离一窄条的封闭表面，其中所述封闭表面沿线(b)设置，所述封闭表面的宽度小于最小的结构826的宽度。类似地，行(c)的开口与行(e)中的孔口隔离一窄条的封闭表面(d)，其中所述封闭表面的宽度小于最小的结构826的宽度。沿可旋转基体的开口的紧密靠近有助于在制造的过程中将粘质的多孔垫或泡沫试剂浇注到基体上，并且还有助于流体从基体的内侧表面上分布和流动到多孔垫的外侧表面上。
在本发明的实施例中，可旋转基体或刷具芯体的足够的尺寸误差、抗扭稳定性、直线性或其它方面涉及可与多孔垫或泡沫材料组合的可旋转基体或可旋转刷具芯体，并且最终的物品可用于清洁测试晶片，并在从大约10秒至大约10分钟范围的时间段后提供横贯晶片表面的大于85％的微粒去除效率，并且在一些实施例中微粒去除效率大于98％。基体上的开口的表面面积、壁厚、起泡剂的量、可旋转基体的尺寸、泡沫或海绵材料、或可旋转基体的其它特征的改变可参照本申请实现。
可旋转基体壁的厚度可以改变，并且可取决于用于制造基体的材料、液体流速以及可旋转基体的总长度。在一些实施例中，基体的壁厚WT可以是从大约0.1英寸至大约0.5英寸厚。在一些实施例中，壁厚是从大约0.13至大约0.26英寸厚。基于用于形成基体的材料，壁的厚度和开口的面积可以被选择成为可旋转基体提供足够的强度和刚度。可旋转基体可被制造有预定数量的开口，从而多孔垫与基体的组件可用于在设定供给压力下将流体流提供至基板，其中所述基板足以用于其所期望的用途以及应用均匀性(横贯基板的清洁均匀性、横贯基板的蚀刻均匀性、横贯基板的涂覆均匀性)。这些要求针对不同的基板和加工是不同的，可相应地选择用于基体的材料。基体可由任何化学上惰性的聚合材料、包括聚合物、共聚物；以及在CMP清洁处理中可用的其它材料等被制成。
在CMP清洁处理中可用的化学上惰性的聚合材料可用于可旋转基体或刷具芯体。这可包括各种不同的热塑性聚合材料。在一些实施例中，热塑性材料可以是聚烯烃。聚烯烃指的是任何聚合的烯烃，其可以是直线型的、分支型的、环型的、脂肪族的、芳香族的、取代的(substituded)或未取代的(unsubstituded)。在一些实施例中，聚烯烃可以但不限于是聚乙烯(PE)，例如高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯；低密度聚乙烯(LDPE)；聚碳酸酯(PC)；聚丙烯(PP)；聚丙烯共聚物(PPCO)；聚异质同晶体(polyallomer)(乙烯-丙烯共聚物或PA)；聚甲基戊烯(PMP)；聚酮(PK)；包括定向PET(oriented PET)的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。在一些实施例中，聚烯烃是聚丙烯或包括聚丙烯的混合物。包含诸如陶瓷微粒或碳纤维的填料的热塑性材料的成分也可以用在本发明的可旋转基体的实施例中。
在一些实施例中，用于可旋转基体的聚合物可包括这样的可注射成型的热塑性材料，其可包含起泡剂以在热塑性聚合物内形成封闭的单元结构。在一些实施例中，包括起泡剂的热塑性材料可以是聚烯烃，在其它实施例中，包括起泡剂的聚烯烃是聚丙烯或包括聚丙烯的混合物。
用在本发明中的起泡剂并不限于任何具体的类型。起泡剂将不使得树脂变质或在树脂上产生负面影响，例如增加微粒脱落或增加可萃取的离子。可用的起泡剂的实施例可包括但不限于诸如二氧化碳、氮、氩、氖氦(neon helium)和氧的无机气体，以及诸如氟里昂的有机气体或它们的混合物。起泡剂向聚合物或树脂提供了封闭的单元结构，其中所述聚合物或树脂用于制造可旋转基体。泡沫化的聚合物材料可通过以下方式被制造，将物理起泡剂引入到熔解的聚合物流中、将起泡剂与聚合物混合、并将混合物注射成型到模具中，例如图11横截面视图中所示的模具中。成核剂可被用于控制热塑性材料中的单元尺寸以及均匀性。
在本发明的实施例中，起泡剂可向可旋转基体或刷具芯体的表面提供表面粗糙度或带纹理的表面结构，这增加了用于结合并将刷具材料与可旋转基体或刷具芯体互锁的表面面积。这些模塑的表面结构可以是形状不规则的，并且尺寸级别为在可旋转基体的壁内形成的封闭的单元结构。这些表面结构的尺寸和形状可通过以下方式被调整，控制起泡剂和或成核剂在模塑可旋转基体中被利用的状态。
在一些实施例中，起泡剂可以是混合有诸如聚丙烯的聚合物的固体。起泡剂可以以重量为从大约0.25％至大约5％的量、并且在一些实施例中、以从大约1％至大约2％的量与聚合物和成型的混合物被混合。起泡剂的量被选择成提供在其长度内具有很少或没有气泡的基体。
在一些实施例中，模塑的可旋转基体的起泡量可通过以下方式被确定，将基体安置在平坦基准表面上，并且沿基体的长度测量基体表面与基准表面之间的偏差距离。在一些实施例中，15英寸(38.1cm)的基体的偏差量小于大约0.04英寸(0.1cm)，在一些实施例中，偏差量小于大约0.01英寸(0.025cm)。在一些实施例中，其中基体利用起泡剂被形成，15英寸(38.1cm)的基体的偏差量小于大约0.04英寸(0.1cm)，在一些实施例中，偏差量小于大约0.01英寸(0.025cm)。
本发明的实施例提供了用于互锁的多孔垫或刷具的可旋转基体，所述基体具有每基体面积的高比例的表面开口面积，并且对于注射成型加工或后续成型机加工过程中所使用的温度是稳定的。在一些实施例中，多孔垫或刷具通过开口以机械的方式与基体互锁、通过芯体以机械的方式被互锁、或者通过任何这些组合以机械的方式互锁至可旋转基体。本发明的实施例防止了在模塑基体的过程中或之后的尺寸误差的损失、基体的直线性或尺寸稳定性的损失。本发明的实施例体现了成型和或后续成型机加工过程中以及之后改进的直线性以及抗扭或抗曲稳定性。本发明的实施例可以比机加工的刷具芯体更加便宜地被制造。此外，各实施例是重量轻的、尺寸稳定的可旋转基体部件，其中所述部件支承与基体中的一个或多个空隙互锁的多孔垫，其中所述基体表现出在用于诸如半导体晶片或平面显示器的清洁基板中的过程中的直线性、抗扭或抗曲稳定性。
参照图2，在可旋转基体或刷具芯体200的剖视透视图中所示的芯体218指的是中央的中空体或沟槽，其长度大体在可旋转基体的第一端部210与第二端部222(可打开或关闭)之间延伸，并由内侧基体表面214限定。如图2局部所示，第一端部210可以是流体入口，其通到由可旋转基体的内侧表面214限定的孔中，其中所述内侧表面沿孔218的内侧长度延伸至可以是芯体销定位部的第二端部。本发明实施例中的可旋转基体的芯体是这样的孔，其中所述孔已经部分地或完全地填充有刷具或海绵材料，以形成如图5中特征512所示的芯体。可旋转基体或刷具芯体中的开口指的是诸如开口226、230或234的结构，其中所述结构(开口)将可旋转基体的内侧表面214与可旋转基体200的外侧表面228流体互连。在本发明的一些实施例中，可旋转基体中的开口可具有绕可旋转基体的圆周的这样的尺寸，所述尺寸可大于可旋转基体的圆周的大约1/50、在一些实施例中大于大约1/25、并在一些实施例中大于大约1/12。较大的开口提供了从芯体至刷具的外侧表面的液体的降低的压降以及增加的分布。在一些实施例中，各开口可具有从可旋转基体的外侧表面延伸至内侧表面的缩窄的形状。这种结构由图4中的用于开口434的表面434a示出，并还由图3中的开口334示出。缩窄的开口334与直壁的开口326的各种不同的组合可用在本发明的实施例中。与从刷具一个端部延伸至另一端部的未填充的壁的栅格式结构、槽矩阵或沟槽相比，缩窄的开口例如334或434可为泡沫或刷具材料提供更好的支承。
在本发明的实施例中，可旋转基体或刷具芯体中的各开口充满多孔刷具材料或泡沫。填充的开口为覆盖的泡沫材料提供了支承，并防止可在其它刷具芯体中出现的松垂，即泡沫坐靠在开口沟槽上、开口栅格(open waffle)等上。本发明的实施例中的开口中的泡沫支承覆盖的泡沫。在可旋转基体具有泡沫芯体的实施例中，开口和芯体中的泡沫支承覆盖的刷具。在可旋转基体具有从外侧表面向内侧表面缩窄的开口的实施例中，缩窄部还可支承覆盖的刷具。
具有厚度WT的可旋转基体的空隙容积可取决于压降以及可旋转基体的流体分布要求被改变。在一些实施例中，与可旋转基体的孔流体连通的可旋转基体壁的开口的空隙容积范围从基体容积的大约6％至大约40％。在其它实施例中，可旋转基体壁的开口的空隙容积范围可从大约8％至大约30％，并且在一些其它实施例中，从基体容积的大约20％至大约35％。空隙容积指的是从可旋转基体去除的、覆盖刷具或泡沫的材料的容积，可旋转基体的空隙容积可以充满泡沫或海绵材料。
与可旋转基体的孔流体连通的可旋转基体的表面中的开口其范围为与垫接触的可旋转基体的总表面面积的大约6％至大约40％。在其它实施例中，开口的表面面积的范围可以是从与垫接触的基体的总表面面积的大约8％至大约30％、在一些其它实施例中从大约20％至大约35％。例如，在如图9所示的实施例中，开口的表面面积占有刷具或海绵材料接触的封闭外侧表面928的大约25％。在如图10所示的实施例中，开口的表面面积可以是封闭外侧表面1028的大约9％。开口表面面积的量越大，则压降就越低并且从芯体或基体的孔通过覆盖泡沫至基板表面的液体分布就越好。通过改变开口表面面积以及泡沫的特性、例如多孔性，可以调整从可旋转基体的孔流至基板的液体流动。
在本发明的实施例中，与多孔垫或泡沫接触的表面中的一些开口绕可旋转基体的中央旋转轴线径向设置。这些开口具有沿半径设置的轴线，其中所述半径从基体的旋转轴线发出。在基体被模塑的情况中，这些开口可具有沿用于制造可旋转基体的模板的径向分离轴线设置的轴线。本发明的实施例中，与多孔垫或泡沫接触的表面中的其它开口并不是沿径向设置的。对于模塑的可旋转基体而言，这些开口可具有这样的轴线，其中所述轴线与模板的径向分离轴线大致平行。例如，图9中诸如926和926a的开口沿径向设置，而诸如330的开口并不是。在其它实施例中，图3中诸如326的开口沿径向设置，同时诸如330的开口并不是。本发明的实施例可具有这样设置的开口的任何组合，可旋转基体可由具有两个模板的模具制成，并且在一些实施例中，所述模具具有不止两个模板。不像具有通至孔的仅径向设置的开口的以及必须被机加工或由具有侧向作用(side action)的模具被模塑的其它刷具芯体，本发明的实施例可由并不需要侧向作用的模具制成。
可旋转基体可通过以下方式形成，将心轴安置在具有两个或多个模板的模具中央，并且将可选包含起泡剂的热塑性材料注射到模具中。模具可被取出并且可旋转基体或刷具芯体随后用在第二模塑过程中，其中刷具或海绵材料被浇注并与基体互锁。在一些实施例中，可旋转基体安置在如国际专利申请No.PCT/US2004/022350所述的模具中，其中所述国际专利申请全文结合在此引作参考，并且泡沫或海绵被用于填充可旋转基体中的开口。在一些实施例中，可旋转基体安置在模具中，并且泡沫刷具浇注在可旋转基体的外侧表面上，而泡沫填充一部分开口；在一些实施例中，泡沫或海绵在可旋转基体的孔中形成芯体，并且将泡沫与可旋转基体互锁。
在具有栅格式结构的刷具芯体中，壁结构将具有通至孔的孔口的栅格式结构与不具有孔口的栅格式结构隔离，并且可限制液体流。此外，因为栅格式结构是空的，所以它们并不可均匀地支承覆盖的高度适应的刷具或泡沫。具有沿长度沟槽的且是空的刷具芯体也并不均匀支承覆盖的高度适应的泡沫，其中所述泡沫在使用的过程中可被压缩，进一步限制沿刷具芯体的沟槽的长度的液体分布。在这些现有技术的装置中，泡沫或海绵并不占据孔口或突出部进入芯体中，实际上泡沫或海绵坐靠在孔口的顶部上或栅格式结构的顶部上或外侧刷具芯体表面上。在这些现有技术的刷具芯体中，可能的是，在旋转的过程中，没有开口沿刷具芯体的长度设置在基板上。本发明的可旋转基体的实施例可没有刷具芯体的壁中的栅格式结构、或芯体的壁中的成行的沟槽或矩阵槽。本发明的实施例提供了来自孔的液体到达每个表面凹部或开口，并且由于较大的表面面积开口，压缩的海绵并不显著防止来自芯体或孔的液体流到与基板接触的海绵表面。此外，在芯体是泡沫材料的本发明的实施例中，内侧泡沫芯体可在开口内为接触基板的覆盖泡沫刷具提供支承。
芯体或基体可被机加工或模塑。在一个实施例中，基体是由单个两件式模具形成。多孔垫可以是任何材料，其中所述材料可安置在可旋转基体上。在一些实施例中，多孔垫模塑在基体上，从而与基体互锁。在一些实施例中，多孔垫浇注在可旋转基体中的一个或多个开口中，多孔垫与一个或多个基体开口的至少一部分互锁。在一些实施例中，多孔垫在可旋转基体中形成芯体。
基体可包括或包含各种不同的开口，例如但不限于沟槽、槽或其它封闭形状，其中所述其它封闭形状包括但不限于椭圆形、矩形、多边形、圆角矩形、椭圆、封闭样条曲线形(closed spline)、圆弧或包括这些组合的任何封闭的形状。
这些开口绕可旋转基体的表面设置，并从基体的外侧表面经过基体壁延伸至基体的内侧表面。开口的形状包括侧壁的角度以及基体的内侧与外侧表面上的开口的形状可选择成提供液体从开口中的垫至待处理的基板的均匀的流。在本发明的模塑或机加工实施例中，各开口可具有相对于轴线限定的形状和壁斜坡，其中所述轴线大致或基本上平行于模板的径向分离轴线，所述模板可用于形成开口。模板的径向分离轴线基本上将模板一分为二。在一些模塑的实施例中，各开口具有这样的形状和壁，其斜坡被选择成允许由两件式或两板式模具模塑具有一个或多个开口的可旋转基体。这些斜坡壁的角度可以指的是拔模角度。本发明的实施例包括具有两个模板的模具，在一些实施例中具有两个或多个模板，模具具有用于制造具有一个或多个开口的可旋转基体的销，其中所述开口具有拔模角度；各开口提供了从可旋转基体的内侧至可旋转基体的外侧表面上的多孔垫的液体的基本上均匀的流、以及在一些实施例中的未受限制的流。
在本发明的一些实施例中，可旋转基体包括多个开口，其中所述开口可形成可旋转基体中的不同的拔模角度，这些开口分别具有这样的轴线，所述轴线大致或基本上平行于这样的平面的z轴线，其中所述平面将可旋转基体划分成两个半圆柱形壳或部分。该平面包括可旋转基体或刷具芯体的旋转轴线。可旋转基体中的第一多个开口沿基体的一个半圆柱形壳指向，而第二多个孔口沿基体的第二半圆柱形壳指向。在每半壳中的孔口或开口提供了可旋转基体的内侧表面或孔与可旋转基体的外侧表面之间的流体连通。
空隙容积是开口面积乘以基体的长度或厚度。在一些实施例中，各开口的空隙容积被选择成最大化开口面积，同时最小化基体的长度或厚度，这可选地充满多孔垫材料，其中液体流经或横贯所述材料。在一些实施例中，基体的壁厚(WT)被选择成最小化由基体的壁所占据的多孔材料的量。这可用于最大化可旋转基体的开口面积并最小化横贯与基体互锁的多孔垫的液体压降。
本发明的一个实施例是具有一个或多个模板的模具，其中所述模具可用于形成可旋转基体。模板可包括具有一个或多个模具销的内侧表面，所述模具销具有大致平行于分离轴线的轴线，其中所述分离轴线将所述模具一分为二。模板可组合成模具，以制造可旋转基体，其中所述可旋转基体具有驱动端部、流体端部、内侧表面和外侧表面；基体的内侧表面和外侧表面通过由模具销形成的一个或多个开口被互连。各开口有助于液体从基体的内侧表面至基体的外侧表面。
本发明的实施例可以通过模塑、机加工或这些操作的组合被制成。大体上，可旋转基体的内侧表面与外侧表面之间的开口可被划分成一组或多组开口，每组开口位于通过外侧基体表面和基体的旋转轴线限制的圆弧内。这组开口具有这样的轴线，其中所述轴线大致平行于将针对这组的圆弧一分为二的线。由圆弧所限定的各部分可具有相同或不同的角度。在基体的圆弧的表面中的一组开口可具有这样的轴线，所述轴线大致平行于将针对可旋转基体的该部分的圆弧一分为二的直线。例如，在如图11所示的实施例中，可旋转基体中的各开口可划分成两组，每组限定了相对于旋转轴线(1158与1158z的交点)的圆弧。开口1130处于由绕基体1154的0°与180°之间的圆弧限定的组中。该组开口具有这样的轴线，其中所述轴线大致平行于线1158z，其中所述线1158z将沿所述基体的0°与180°之间的圆弧一分为二。开口1126处于由绕基体1154的180°与360°之间的圆弧限定的另一组中。该组开口具有这样的轴线，所述轴线大致平行于线1158z，其中所述线1158z将沿圆形的180°与360°之间的圆弧一分为二。在另一非限制性实施例中，可旋转基体可划分成由圆弧包围的三个相同组的开口，例如0°与120°之间的圆弧、120°与240°之间的圆弧、以及240°与360°之间的圆弧。第一组中的各开口可具有这样的轴线，其中所述轴线大致平行于将60°的圆弧一分为二的线，第二圆弧中的各开口具有这样的轴线，其中所述轴线大致平行于将180°的第二圆弧一分为二的线，第三圆弧中的第三组的开口具有这样的轴线，其中所述轴线大致平行于将300°的第三圆弧一分为二的线。
用于可旋转基体的模具可具有中央心轴，以形成模具销可接触的孔。模具销可具有相同或不同的形状。模具可具有两个或多个模板，并且模具的每个模板可具有模具销；每个模板形成可旋转基体或刷具芯体的圆柱形壳体的一部分。在本发明的实施例中，形成可旋转基体的表面与孔之间的开口的模板中的模具销具有这样的轴线，其中所述轴线大致或基本上平行于将模板一分为二且沿这样的线设置的轴线，其中所述线允许模板沿径向彼此分离；该轴线是模板的径向分离轴线。模板的销的轴线大致平行于模板的径向分离轴线。对于模具半部沿限定可旋转基体的横截面的圆形在0°和180°彼此接触的两板式模具，将模板一分为二并允许模板彼此径向分离的轴线大致沿在90°和270°经过圆形的线设置。在图11中示出了两板式模具，其中将模板一分为二的径向分离轴线沿图11中的z轴线1158z设置。对于每个板的模具销具有这样的轴线，其中所述轴线大致平行于该z轴线或径向分离轴线。在三板式模具的情况中，其中模板沿限定可旋转基体横截面的圆形在90°、210°和330°彼此相互接触，将模板一分为二并允许三个模板径向彼此分离的径向分离轴线大致沿在30°、150°和270°经过圆形的线设置。对于三个模板中的一个模板，模具销将具有大致平行于30°模板径向分离轴线的销轴线，另两个模板具有大致平行于150°和270°模板径向分离轴线的销轴线。具有四个或多个模板的模具还可类似地被构造并用在本发明的实施例中。取决于热塑性材料的柔性以及模具销材料的柔性，可出现模具销的轴线相对于径向分离轴线的平行指向的一些改变；在一些实施例中，这种改变可相对于平行方向小于10度，在其它实施例中，小于4度，并在另一些实施例中，小于1度。改变越小，则模具的寿命越长，并且可旋转基体的流特征的再现性就越好。
在两板式模具的情况中，用于可旋转基体的模具具有模具销可接触的中央心轴。模具销可具有相同或不同的形状。模具的每侧形成可旋转基体或刷具芯体的半圆柱形壳。形成开口的每个模具中的销具有这样的轴线，其中所述轴线大致或基本上平行于将用于可旋转基体的模具的两个部分划分或分离的平面的z轴线。该平面包括可旋转基体或刷具芯体的旋转轴线。模具销可形成可旋转基体的壁中的具有和未具有拔模角度的开口，并且本发明的实施例可包括具有和未具有拔模角度的开口的任何组合，其中所述开口利用两件式模具在可旋转基体或刷具芯体中制成。各开口的轴线可由两件式模具和热塑性材料被形成。取决于热塑性材料的柔性以及模具销材料的柔性，可以出现模具销的轴线相对于z轴线或径向分离轴线的平行指向的一些改变；在一些实施例中，这种改变可相对于平行方向小于10度，在其它实施例中，小于4度，并在另一些实施例中，小于1度。改变越小，则模具的寿命越长，并且可旋转基体的流特征的再现性就越好。
开口的拔模角度有助于模板从可旋转基体分离并且将流体从孔分布至正被处理的基板。在图7A至7B中示出了可在可旋转基体的实施例中形成的各种不同的拔模角度(A、B、C)的实施例。拔模角度可相对于大致切向于基体中的开口的外侧表面的线被限定。例如，T1和T2是分别切向于可旋转基体开口726和730的线。线P1、P2和P3平行于诸如730或726的开口的壁。非限制性拔模角度B相对于线T1和P2被示出，并且B≠90°。非限制性拔模角度C相对于线T1和P1被示出，并且C≠90°。非限制性拔模角度A相对于线T2和P3被示出，并且拔模角度A是大约90°。本发明的实施例包括具有至少一个拔模角度的开口。拔模角度可沿可旋转基体的圆周改变，在图3中由不同的开口示出。在图7A中，线P1、P2和P3如图所示以直角与平面758交叉。在其它实施例中，线P1、P2和P3可以是平行的、非平行的或它们的任何组合。在图11中诸如P4的线平行于壁开口的情况中，该线可以以除了90°以外的角度交叉平面1158。针对图7A至7B或图11中的这些开口的轴线基本上平行于诸如758a或1158z的z轴线，其中所述z轴线垂直于如图所示的平面758或1158。具有拔模角度的开口的一个特征是这些开口可具有这样的壁部分，所述壁部分的厚度小于由图7B中的开口730的壁部分729表示的可旋转基体745的壁厚WT。薄壁部分允许在可旋转基体的表面中形成较大的开口，将起泡剂结合到形成基体的材料中向用于结合的部件和表面纹理提供了刚度。
如图11所示，来自模具780的一个半部的诸如770和764的销在可旋转基体754的第一半部中形成开口，并且来自模具784的第二半部的诸如776的销可在可旋转基体754的第二半部中形成开口。模具的第一与第二半部上的开口可彼此相互对正、交错或偏置。尽管图1和图9示出了具有沿圆周的一种或多种形状的开口，各开口并不限于这些视图并且可以是相同的或不同的。
本发明的实施例的流均匀性可通过以下方式被确定，将流体施加至装置的入口，而其中多孔垫滑动或浇注到基体上，并且将压力施加至流体。可旋转基体可被水平地设置，并且在其下方等距设置的容器用于收集经过基体的开口、经过多孔垫、并进入容器中的流体。多个容器可被用在可旋转基体的下方，其中所述容器可取决于基体的尺寸以及所获得流测量值的分辨率而改变。在基体包括流体接头或没有开口的基体的一部分的情况中，一组容器可用于确定经过与基体互锁的多孔垫的流体的分布、均匀性和流限制。大体上在圆柱形基体的情况中的基体可以被旋转，并且在相对于圆柱形的基准点的诸如0°、90°、180°和270°的不同的角度进行测量。可以确定横贯容器的以及还有针对不同位置的流量的平均值。在本发明的一些实施例中，均匀或大致均匀的液体流量偏差小于在横贯可旋转基体的一个或多个基准点或成组的点的测量的平均流量的大约±30％；在本发明的一些实施例中，均匀或大致均匀的液体流量偏差小于在横贯可旋转基体的一个或多个基准点或成组的点的测量的平均流量的大约±20％。
尽管本发明的实施例已经说明了多孔垫、泡沫或海绵材料，其中所述材料与基体的一个或多个开口互锁，所述材料是聚乙烯醇缩醛基材料，但是本发明并不限于这种材料。可浇注或模塑在具有开口的可旋转基体上的其它常用的泡沫或海绵材料可用在本发明的实施例中。泡沫或海绵材料被选择成将液体分布至基板，并且具有较少的微粒物质和或其它可萃取的污染物。泡沫或海绵可具有可在整个容积内分布的选择的孔隙尺寸或孔隙尺寸范围。可使用的各种不同类型的泡沫材料包括但不限于聚乙烯醇缩醛、聚氨酯、聚异氰酸酯、聚苯乙烯、聚烯烃等。
有利地，本发明的实施例可使用这样的模具被模塑，其中所述模具并不需要侧向作用以从模具取出可旋转基体。具有多个模板和侧向作用的模具是昂贵的并且比过去所用或者可以用于制造本发明的实施例的那些成本更高。本发明的模塑的可旋转基体的另一优点是可以制造驱动接头和流体接头，其中所述接头并不伸入芯体中，否则这可导致在基体的端部处的更不均匀的流体流。此外，可旋转基体中的较大开口有助于形成粘质泡沫的前体混合物和试剂通过可旋转基体中的开口并进入形成刷具的模具的不同的部分中的流与分布。这提供了均匀的模具填充并且防止由于空隙和不完全的填充导致的打碎。
将参照以下非限制性实施例说明本发明的不同的方面。
实施例1
该实施例示出了通过多孔垫(PVA)的液体的平衡的(equalized)或大致均匀的流量，其中所述多孔垫浇注到通过两件式模具模塑的可旋转基体上。流的均匀性通过以下方式被确定，其中将流体施加至装置的入口，而其中多孔垫浇注到模塑的可旋转基体上，其中所述基体具有高空隙容积的开口(如实施例2所示，基体1)，并且将压力施加至流体。该装置被水平安置，并且容器以特定的距离安置在装置的下方，以收集流经多孔垫和可旋转基体并进入容器中的流体。
在表1中，时间以秒表示，压力以psig表示，并且容器的相对位置沿装置设置(1至7)。流体流量对于室温的水以ml/min单位被测量。
测试的结果也被用于计算中央五个容器点(点2至6)(的压力、平均值、平均值的标准偏差百分比)。对于表中的数据的计算结果分别是：(0.52、96.8、5.4)；(0.42、95.2、8.10)；(0.61、95.2、17.2)；(0.60、99.2、13.8)；(1.42、118.1、18.1)；(1.40、121.9、25.9)；和(1.04、107.5、18.6)。
这些结果示出了对于横贯基体的开口面积的流体流量的很少的或没有的限制。这些结果也示出了，可旋转基体中的一个或多个开口提供了流体从可旋转基体至多孔垫的外侧的均匀的分布。模塑的可旋转基体中的一个或多个开口提供了流体从可旋转基体至多孔垫的外侧的均匀的和未限制的分布。
Figure S2006800523474D00251
实施例2
该实施例示出了用于本发明的不同的实施例计算的空隙容积。
表2的这些结果示出了范围从大约8％至大约30％的不同的可旋转基体的评估的空隙容积。
表2
Figure S2006800523474D00261
实施例3
该实施例示出了从多孔垫在可旋转基体上的流分布。可旋转基体具有通孔以及驱动接头和流体接头，其中所述接头伸入芯体中。利用实施例2的方法，对于0.204英寸壁厚，该装置具有5％的大致计算的空隙容积。
计算表3中的中央五个容器的平均值给出了分别对于2.02psi、1.15psi和0.5psi的液体水压的132.7、123和104.2ml/min的流量平均值。针对三个压力，作为中央五个容器的平均值的百分比的标准偏差是25.7、26.3和25.9。
Figure S2006800523474D00271
实施例4
该实施例示出了通过浇注在模塑的可旋转基体上的多孔垫(PVA)的液体的平衡的或大致均匀的流量(类似于图9的实施例)。流均匀性
Figure S2006800523474D00281
通过以下方式被确定，将流体施加至装置的入口，而其中多孔垫浇注到具有高空隙容积的开口的基体上，并且将压力施加至流体。所述装置被水平定位，并且六个容器以特定的距离安置在装置下方，以收集流经多孔垫和可旋转基体并进入容器中的流体。
在表4中，时间以秒表示，液体水压以psig表示，并且容器的相对位置沿装置设置(1至6)。流体流量对于室温的水以ml/min单位被测量。如图9中的实施例所示，基体的基体流体入口与驱动端部部分上的凸缘(没有开口)之间的基体表面将导致减小的或没有的液体流量。因此，对于该实施例的流量数据对于沿基体设置的四个中央收集容器被平均处理。表中的这些结果示出了分别在1.63psi、1.52psi、3.37psi和3.76psi压力的横贯基体(没有端点收集容器流量)的开口部分的平均流量208、216、326和323ml/min。作为平均流量的的百分比的标准偏差范围是从百分之大约9至大约32。
这些结果示出了，沿具有开口的基体的长度具有很少的流阻力。这些结果还示出了，具有拔模角度开口的模塑的可旋转基体中的一个或多个开口提供了从可旋转基体至多孔垫的外侧的流体的均匀的分布。可旋转基体中的一个或多个开口提供了从可旋转基体至多孔垫的外侧的流体的大致均匀的和未受限制的分布。
实施例5
该实施例示出了通过浇注在机加工的具有一个或多个开口的可旋转基体上的多孔垫(PVA)的液体的平衡的或大致均匀的流。流均匀性通过以下方式被确定，将流体施加至装置的入口，而其中多孔垫浇注到具有高空隙容积的开口的机加工的基体上，并且将压力施加至流体。装置被水平定位，并且六个容器以特定的距离安置在装置的下方，以收集流经多孔垫和可旋转基体并进入容器的流体。
测试结果在表5中总结，其中，时间以秒表示，压力以psig表示，并且容器的相对位置沿装置设置(1至6)。流体流量对于室温的水以ml/min单位被测量。由于在该实施例中所使用的入口流体接头和没有孔口的基体的端部的可能的效果，该实施例的流量数据针对沿基体定位的四个中央收集容器被平均化。表中的结果示出了分别在1.4psi、1.42psi和1.38psi三个压力的横贯基体开口部分(没有端点收集容器流量)的平均流量为大约236、221和188ml/min。作为平均值百分比的标准偏差范围从百分之13至大约20。
Figure S2006800523474D00301
这些结果示出了，沿具有开口的基体的长度具有很少或没有流阻力。
因此，权利要求书的精神和范围并不限于本说明书以及在本申请中所述包含的优选的实施例。

Claims (29)

1.一种刷具装置，包括：热塑性材料制成的、具有封闭单元结构的可旋转基体，所述可旋转基体包含第一端部、第二端部、内侧表面和外侧表面；所述可旋转基体的所述内侧表面与外侧表面由所述可旋转基体内的相邻行的开口中的一个或多个开口互连，其中所述一个或多个开口将液体从所述基体的内侧表面分布至所述基体的外侧表面；所述开口和基体以所述热塑性材料通过两个或多个模板被形成，所述模板具有一个或多个模具销，其中所述模具销形成所述开口，并且所述模具销具有这样的轴线，所述轴线大致平行于每个所述模板的径向分离轴线。
2.根据权利要求1所述的刷具装置，其特征在于，还包括多孔垫，其中所述多孔垫与所述可旋转基体互锁。
3.根据权利要求1所述的刷具装置，其特征在于，还包括多孔垫，其中所述多孔垫浇注到所述基体的一个或多个开口上并与所述基体互锁。
4.根据权利要求1所述的刷具装置，其特征在于，所述开口包括具有沿所述模板的径向分离轴线设置的轴线的开口以及具有与所述模板的径向分离轴线大致平行的轴线的开口。
5.根据权利要求2或3所述的刷具装置，其特征在于，所述可旋转基体内的内侧表面与外侧表面之间的开口的面积其范围为与多孔垫接触的可旋转基体的总表面面积的6％至40％。
6.一种制造根据前述权利要求任一所述的刷具装置的方法，包括：由包含起泡剂的可模塑的热塑性材料利用模具模塑出可旋转基体，其中所述可旋转基体由热塑性材料以及起泡剂组成，所述模具具有两个或多个模板，所述模板具有一个或多个模具销，以形成所述可旋转基体的表面中的一个或多个开口，所述可旋转基体具有第一端部、第二端部、内侧表面和外侧表面；所述基体的内侧表面和外侧表面由所述一个或多个开口互连，所述开口将流体从所述可旋转基体的内侧表面分布至所述可旋转基体的外侧表面，所述模具销具有这样的轴线，所述轴线大致平行于每个所述模板的径向分离轴线。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述模塑是注射成型加工。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，一个或多个开口包括具有沿所述模板的径向分离轴线设置的轴线的开口以及具有与所述模板的径向分离轴线大致平行的轴线的开口。
9.一种用于制造根据权利要求1至5任一所述的刷具装置的装置，包括：具有一个或多个模板的模具，所述模板包含具有一个或多个模具销的内侧表面，所述模具销具有这样的轴线，所述轴线大致平行于将每个所述模板一分为二的径向分离轴线，所述模板组合以形成模具，从而制造具有第一端部、第二端部、内侧表面和外侧表面的可旋转基体；所述基体的内侧表面和外侧表面由一个或多个开口互连，其中所述开口由所述模具销形成，所述开口将液体从所述基体的内侧表面分布至所述基体的外侧表面。
10.一种刷具装置操作方法，包括：将基板接触来自多孔垫的液体，所述多孔垫与可旋转基体内的一个或多个开口的一部分互锁，所述可旋转基体由热塑性材料利用具有两个或多个模板的模具形成，所述可旋转基体具有驱动端部、流体端部、内侧表面和外侧表面；所述可旋转基体的内侧表面和外侧表面由一个或多个开口互连，将所述基体的内侧表面和外侧表面互连的每个开口具有轴线，其中所述轴线大致平行于与将所述可旋转基体划分成两个半圆柱形部分的平面垂直的轴线，所述平面包括所述可旋转基体的旋转轴线；所述开口将液体从所述可旋转基体的内侧表面分布至所述可旋转基体的外侧表面；并且旋转与可旋转基体互锁的多孔垫，其中所述可旋转基体与所述基板接触。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述热塑性材料具有封闭的单元结构。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述液体和与所述可旋转基体互锁的多孔垫从所述基板去除微粒。
13.一种刷具，包括：热塑性材料制成的可旋转基体，所述可旋转基体具有旋转轴线、外侧表面、内侧表面和孔；所述孔在所述可旋转基体的第一端部与第二端部之间延伸，所述可旋转基体的所述第一端部具有通入所述孔中的开口，所述孔由所述可旋转基体的内侧表面包围；所述可旋转基体包括位于所述可旋转基体的外侧表面与内侧表面之间的一个或多个开口，将所述基体的内侧表面和外侧表面互连的每个开口具有轴线，其中所述轴线大致平行于与将所述可旋转基体划分成两个半圆柱形部分的平面垂直的轴线，所述平面包括所述可旋转基体的旋转轴线；所述可旋转基体的内侧表面与外侧表面之间的开口可被划分成一组或多组开口，每组开口位于由外侧基体表面和所述基体的旋转轴线限定的圆弧中，每组中的开口具有这样的轴线，其中所述轴线大致平行于将针对所述组的圆弧一分为二的直线。
14.根据权利要求13所述的刷具，其特征在于，所述可旋转基体中的开口充满泡沫。
15.根据权利要求14所述的刷具，其特征在于，所述泡沫在所述可旋转基体的孔内形成芯体。
16.根据权利要求14所述的刷具，其特征在于，所述泡沫与所述可旋转基体互锁。
17.根据权利要求13所述的刷具，其特征在于，所述可旋转基体是具有封闭单元结构的模塑的热塑性材料。
18.根据权利要求17所述的刷具，其特征在于，所述封闭单元结构在所述可旋转基体上提供一个或多个糙化表面。
19.根据权利要求13所述的刷具，其特征在于，所述可旋转基体通过两板式模具由包含热塑性材料的成分形成。
20.根据权利要求13所述的刷具，其特征在于，所述可旋转基体通过两板式模具由包含热塑性材料和起泡剂的成分形成。
21.根据权利要求13所述的刷具，其特征在于，一个或多个所述开口包括具有沿所述模板的径向分离轴线设置的轴线的开口以及具有与所述模板的径向分离轴线大致平行的轴线的开口。
22.根据权利要求13所述的刷具，其特征在于，在所述可旋转基体的外侧表面与内侧表面之间的所述一个或多个开口的总表面面积是在与多孔垫接触的可旋转基体的总外侧表面面积的6％与40％之间。
23.根据权利要求17所述的刷具，其特征在于，在所述可旋转基体的外侧表面与内侧表面之间的所述一个或多个开口的总表面面积是在与多孔垫接触的可旋转基体的总外侧表面面积的6％与40％之间。
24.一种刷具装置，包括：热塑性材料制成的、具有封闭单元结构的可旋转基体，所述可旋转基体包含驱动端部、流体入口端部、内侧表面和外侧表面；所述基体的内侧表面和外侧表面由开口互连，其中所述开口将液体从所述基体的内侧表面分布至所述基体的外侧表面；将所述基体的内侧表面和外侧表面互连的每个开口具有轴线，其中所述轴线大致平行于与将所述可旋转基体划分成两个半圆柱形部分的平面垂直的轴线，所述平面包括所述可旋转基体的旋转轴线；在所述可旋转基体的外侧表面与内侧表面之间的所述一个或多个开口的总表面面积是在总外侧表面面积的6％与40％之间。
25.根据权利要求24所述的刷具装置，其特征在于，还包括与所述可旋转基体互锁的多孔垫。
26.根据权利要求24所述的刷具装置，其特征在于，还包括浇注到所述基体的一个或多个开口上的并与所述基体互锁的多孔垫。
27.根据权利要求24所述的刷具装置，其特征在于，所述一个或多个开口包括拔模角度。
28.根据权利要求24所述的刷具装置，其特征在于，还包括驱动端部接头和流体入口接头。
29.根据权利要求24所述的刷具装置，其特征在于，在所述可旋转基体的外侧表面与内侧表面之间的所述一个或多个开口的总表面面积是在总外侧表面面积的20％与35％之间。
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