CN104669105B - 一种蓝宝石触摸面板的两面研磨方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于触摸面板的加工技术领域，公开了一种蓝宝石触摸面板的两面研磨方法，其特征在于，将蓝宝石片置于上、下研磨盘之间进行研磨，在上、下研磨盘之间供给碳化硼研磨液，控制压力在200KG‑300KG，控制转速在20‑30rpm/min。根据本发明的研磨工艺获得的蓝宝石触摸面板，一次性合格率大于95%，表面粗糙度小于6u，TTV小于10u。
Description
技术领域
本发明属于触摸面板的加工技术领域，涉及到一种以蓝宝石为材料的触摸面板的两面研磨方法。
技术背景
刚玉是三氧化二铝的一种结晶形式。蓝宝石是刚玉宝石中除红的红宝石外，其它颜色刚玉宝石的通称。蓝宝石具有硬度高、熔点高、透光性好，化学性能稳定，其硬度达到莫氏9级，因此被广泛应用于机械、光学、信息等高技术领域。
近年，用于手机、平板电脑等智能设备的触摸技术的发展及广泛应用，对面板提出了更高的要求。与传统的手机等设备的屏幕面板相比，触摸面板不可避免地需要直接触摸操作，因此，选择硬度更高的蓝宝石材料作为触摸面板被不断尝试中，但至今技术尚未成熟。以蓝宝石材料作为触摸面板，其加工步骤大体可分为四步：切片、研磨、抛光、触摸传感器的加工等。其中研磨和抛光与其它步骤一样对蓝宝石触摸面板的质量有着关键性影响。尤其触摸面板上用于加工触摸传感器的一侧表面，其研磨、抛光质量直接影响触摸传感器加工的成品率。
目前，随着光电子器件产品性能的不断提高,对单晶蓝宝石衬底的加工精度和表面质量的要求愈来愈高，需对蓝宝石表面进行化学机械抛光，而研磨是抛光前的必要工序。
研磨是用磨粒通过研具对工件进行微量切削的工艺过程，可对工件进行0.01～0.1μm切削。为防止蓝宝石片的碎裂，提高成品率，加工蓝宝石触摸面板时，其初始厚度一般相对于成品设计厚度具有一定的余量。该余量则需要通过研磨工序切削去除。
现有技术中对蓝宝石面板的研磨加工采用的是与普通玻璃面板的研磨相同的设备及研磨方法，主要有干研和湿研两种，其中湿研居多，通过将磨料（研磨颗粒）混合在研磨液中作为研磨剂，通过匀速可变速供给的方式使之流经研磨盘与工作被研磨表面之间，达到切削的效果。由于蓝宝石相对于玻璃具有硬度高等自身特点，采用常规研磨方法加工蓝宝石触摸面板，效率低、成品率低、表面效果差。
研磨剂的成份、供给速度、磨盘压力等是影响研磨效果的一些因素。研磨剂中起切削作用的是磨料，又称研磨颗粒。常用的磨料有刚玉、碳化硅、碳化硼和人造金刚石等。精研和抛光时还用软磨料，如氧化铁、氧化铬和氧化铈等。使用时磨粒呈自由状态。分散剂使磨料均匀分散在研磨剂中，并起稀释、润滑和冷却等作用，常用的有煤油、机油、动物油、甘油、酒精和水等。辅助材料主要是混合脂，常由硬脂酸、脂肪酸、环氧乙烷、三乙醇胺、石蜡、油酸和十六醇等中的几种材料配成，在研磨过程中起乳化、润滑和吸附作用，并促使工件表面产生化学变化，生成易脱落的氧化膜或硫化膜，借以提高加工效率。此外，辅助材料中还有着色剂、防腐剂和芳香剂等。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学级蓝宝石触摸面板的研磨减薄工艺，该工艺能通过研磨压力、研磨盘转速、研磨颗粒粒径、磨料浓度、磨料流量来控制工件的减薄速率、表面损伤层深度。以提高成品率及成品表面质量。
为实现上述目的，本发明提供一种蓝宝石触摸面板的两面研磨方法：将蓝宝石片置于上、下研磨盘之间进行研磨，在上、下研磨盘之间供给碳化硼研磨液，控制压力在200KG-300KG，控制转速在20-30rpm/min。
用碳化硼（摩氏硬度为9.3）研磨液，压力在200KG-300KG，转速在20-30rpm/min，上下刚玉研磨盘内进行研磨的过程。
所述碳化硼（化学式B4C）为一种陶瓷材料，摩氏硬度为9.3，略大于刚玉硬度，以此为研磨材料，对蓝宝石片进行研磨，可以保持较高的减薄速率，同时有效防止表面损伤层厚度过大。通过控制研磨压力及转速，有效降低了蓝宝石片的破损率。根据本发明的研磨工艺获得的蓝宝石触摸面板，一次性合格率大于95%，表面粗糙度小于6u，TTV小于10u。
作为一种改进，为了提高研磨效率，并保证蓝宝石片的低破损率，提出一种变速研磨方法，该方法在上述研磨方法基础上，包括先后执行的第一研磨步骤和第二研磨步骤，其中，
第一研磨步骤：压力控制在280-300KG，上、下研磨盘等速旋转，转速控制在20-22rpm/min，研磨液流量控制在：8-10L/min。
第二研磨步骤：压力控制在200-220KG，上、下研磨盘等速旋转，转速控制在28-30rpm/min，研磨液流量控制在：6-8L/min。
上述改进方案，首先对初始蓝宝石片采用大压力，低转速，大流量的方式进行研磨，可有效增加减薄速率，提高研磨效率。然后对更薄的蓝宝石片采用低压力，高转速，小流量的方式进行研磨，防止更薄的蓝宝片碎裂。
由于蓝宝石的晶向特性，将蓝宝石用于触摸面板时，优选双层复合不晶面取向的蓝宝石片，或蓝宝石片与其它材料复合。这导致蓝宝石面板的两面具有不同的硬度防裂等特性。对此，本发明做出更进一步改进，提出如下研磨方法，
方法一：针对蓝宝石面板为双层复合不晶面取向的蓝宝石片，其中，上表面为A面，下表面为C面，将复合的蓝宝石片的C面朝下置于上、下研磨盘之间，控制上研磨盘转速低于下研磨盘转速。
进一步地，将上下表面隔开，上下表面研磨液分别供给，控制上表面与上研磨盘之间的研磨液供给速度小于下表面与下研磨盘之间的研磨液供给速度。
再进一步地，将研磨过程按先后分为第一研磨步骤和第二研磨步骤
第一研磨步骤：压力控制在280-300KG，上研磨盘转速控制在20-22 rpm/min，上层研磨液流量控制在：8-9L/min，下研磨盘转速控制在22-24 rpm/min，下层研磨液流量控制在9-10L/min。
第二研磨步骤：压力控制在200-220KG，上研磨盘转速控制在26-28 rpm/min，上层研磨液流量控制在：6-7L/min，下研磨盘转速控制在28-30 rpm/min，下层研磨液流量控制在7-8L/min。
方法二：针对蓝宝石面板为蓝宝石片与玻璃复合加工而成的双层材料，其中，上层为蓝宝石层，下层为玻璃层，将蓝宝石层朝下置于上、下研磨盘之间，控制上研磨盘转速低于下研磨盘转速。
进一步地，将蓝宝石片上下表面隔开，针对上下表面，研磨液分别供给，控制上表面与上研磨盘之间的研磨液供给速度小于下表面与下研磨盘之间的研磨液供给速度。
再进一步地，将研磨过程按先后分为第一研磨步骤和第二研磨步骤；
第一研磨步骤：压力控制在280-300KG，上研磨盘转速控制在20-22 rpm/min，上层研磨液流量控制在：8-9L/min，下研磨盘转速控制在22-24 rpm/min，下层研磨液流量控制在9-10L/min。
第二研磨步骤：压力控制在200-220KG，上研磨盘转速控制在26-28 rpm/min，上层研磨液流量控制在：6-7L/min，下研磨盘转速控制在28-30 rpm/min，下层研磨液流量控制在7-8L/min。
具体实施方式
实施例1
选择磨料粒径为12-14u左右，碳化硼研磨液浓度为19%对单层或双层蓝宝石触摸面板进行双面研磨减薄加工，加工参数：
压力：250KG，
转速：25rpm/min，
流量：8L/min，
时间：30min，
按照本实施例的工艺加工蓝宝石触摸面板，去除率达到1.3u/min，表面粗糙为3.5u，TTV为6u，合格率为98%。
本发明可以有效的加工大尺寸蓝宝石面板，控制产品TTV的，获得较小的表面粗糙度，较浅的损伤层深度。该工艺可以缩短抛光时间，降低生产成本。
实施例2
选择磨料粒径为12-14u左右，碳化硼研磨液浓度为19%对单层或双层蓝宝石触摸面板进行双面等速研磨减薄加工，包括
第一研磨步骤，加工参数：
压力：280KG，
转速：23rpm/min，
流量：8L/min，
时间：16min；
第二研磨步骤，加工参数：
压力：240KG，
转速：28rpm/min，
流量：8L/min，
时间：8min；
按照本实施例的工艺加工蓝宝石触摸面板，平均去除率达到1.5u/min，表面粗糙为3.5u，TTV为6u，合格率为97.6%。
实施例3
选择磨料粒径为12-14u左右，碳化硼研磨液浓度为19%对双层复合蓝宝石触摸面板进行双面等速研磨减薄加工，所述蓝宝石面板上表面为A面，下表面为C面。将蓝宝石触摸面板C面朝下，置于上、下研磨盘之间，蓝宝石片上下表面隔开，针对上下表面，研磨液分别供给。
具体参数如下：
压力：280KG，
上研磨盘转速：24rpm/min，
下研磨盘转速：28rpm/min，
上表面研磨液流量：6L/min，
下表面研磨液流量：8L/min，
时间：26min；
按照本实施例的工艺加工蓝宝石触摸面板，平均去除率达到1.40u/min，双表面粗糙度均达到3.4u，TTV为6u，合格率为97.4%。
实施例4
选择磨料粒径为12-14u左右，碳化硼研磨液浓度为19%对双层复合蓝宝石触摸面板进行双面等速研磨减薄加工，所述蓝宝石面板上表面为A面，下表面为C面。将蓝宝石触摸面板C面朝下，置于上、下研磨盘之间，蓝宝石片上下表面隔开，针对上下表面，研磨液分别供给。
具体研磨步骤包括
第一研磨步骤，加工参数：
压力：280KG，
上研磨盘转速：23rpm/min，
下研磨盘转速：25rpm/min，
上表面研磨液流量：6L/min，
下表面研磨液流量：8L/min，
时间：16min；
第二研磨步骤，加工参数：
压力：240KG，
上研磨盘转速：27rpm/min，
下研磨盘转速：29rpm/min，
上表面研磨液流量：6L/min，
下表面研磨液流量：8L/min，
时间：8min；
按照本实施例的工艺加工蓝宝石触摸面板，平均去除率达到1.53u/min，双表面粗糙度均达到3.5u，TTV为6u，合格率为97.9%。
Claims (5)
1.一种蓝宝石触摸面板的两面研磨方法，其特征在于，将蓝宝石片置于上、下研磨盘之间进行研磨，在上、下研磨盘之间供给碳化硼研磨液，控制压力在200KG-300KG，控制转速在20-30rpm；
整个研磨过程按先后分为第一研磨步骤和第二研磨步骤，其中，
第一研磨步骤：压力控制在280-300KG，上研磨盘转速控制在20-22 rpm，上层研磨液流量控制在：8-9L/min，下研磨盘转速控制在22-24 rpm，下层研磨液流量控制在9-10L/min；
第二研磨步骤：压力控制在200-220KG，上研磨盘转速控制在26-28 rpm，上层研磨液流量控制在：6-7L/min，下研磨盘转速控制在28-30 rpm，下层研磨液流量控制在7-8L/min。
2.根据权利要求1所述的蓝宝石触摸面板的两面研磨方法，其特征在于，所述蓝宝石触摸面板为双层复合不同晶面取向的蓝宝石片，其中，上表面为A面，下表面为C面，将复合的蓝宝石片的C面朝下置于上、下研磨盘之间，控制上研磨盘转速低于下研磨盘转速。
3.根据权利要求2所述的蓝宝石触摸面板的两面研磨方法，其特征在于，将蓝宝石片上下表面隔开，上下表面研磨液分别供给，控制上表面与上研磨盘之间的研磨液流量小于下表面与下研磨盘之间的研磨液流量。
4.根据权利要求1所述的蓝宝石触摸面板的两面研磨方法，其特征在于，所述蓝宝石触摸面板为蓝宝石片与玻璃复合加工而成的双层材料，其中，上层为蓝宝石层，下层为玻璃层，将蓝宝石层朝下置于上、下研磨盘之间，控制上研磨盘转速低于下研磨盘转速。
5.根据权利要求4所述的蓝宝石触摸面板的两面研磨方法，其特征在于，将蓝宝石触摸面板上下表面隔开，针对上下表面，研磨液分别供给，控制上表面与上研磨盘之间的研磨液流量小于下表面与下研磨盘之间的研磨液流量。
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