CN1254633A - 玻璃基片的研磨方法 - Google Patents

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Abstract

一种玻璃基片的研磨方法,通过将玻璃基片的厚度加工缩短到1道工序,可大幅度减少原材料费、加工设备费、加工消耗材料费和加工时间等。将通过托板13保持的玻璃基片15夹入用固定磨料制成的上平台11及下平台12之间,通过上下平台11、12施加压力和旋转运动,对玻璃基片15的两面进行研磨。可使所研磨的玻璃基片15的平坦度达到10μm以下,并且使表面粗糙度(Ra)达到0.0005～0.05μm。

Description

玻璃基片的研磨方法
本发明主要涉及一种作为计算机的信息记录介质使用的硬盘用玻璃基片的研磨方法。
近年，计算机迅速普及，左右计算机操作性能的操作系统等的操作系统软件及在操作系统上进行动作的各种程序软件等的软件有大容量化的倾向，并且利用这些程序编成的数据也有大容量化的倾向。
随之，在作为可以高速地记录/读出大量信息的信息记录介质的硬盘开发中，使用硬度和光滑性优良的玻璃基片、特别是使用结晶玻璃的玻璃基片取代以往的使用铝金属的基片的动向很明显。
制造上述这样的玻璃基片时，一般，为了获得玻璃基片的厚度高精度、高平坦度，要进行粗研磨、精研磨、一次抛光(粗抛光)3道工序的厚度加工。
但是，若要修正玻璃基片的翘曲或扭曲，玻璃基片(坯料)必须具有足够的厚度，以防止因加工负荷的作用而产生变形，并且为了完全去除因研磨而产生的局部划伤(坑)，抛光的加工余量至少应为50-60μm。
因此，为了制成成品玻璃基片[坯料]的厚度，玻璃基片的加工余量大，需要的加工时间长。
于是，本申请人开发、提出这样一种方法，即预先使用无翘曲的玻璃基片(坯料)进行磨削加工，取代研磨工序。
这样，不需要通过厚度加工来获得玻璃基片的平坦度，故可将玻璃基片的厚度减薄到极限厚度，并且也可以高效率地进行玻璃基片的厚度加工。
但，由于玻璃基片的厚度加工的工序数(粗磨削、精磨削、粗抛光)不变，故不能说大大地缩短了加工工序和提高了效率。
为了解决这个问题，最好用1道工序进行厚度加工，但在使用翘曲的玻璃基片(坯料)的情况下，为了制成符合二次抛光(精抛光)前的玻璃基片要求的质量，至少需要加工3小时以上，这是不现实的。
另外，在使用无翘曲的玻璃基片(坯料)的情况下，虽然用聚氨酯试样和氧化铈进行的抛光，可获得二次抛光前的玻璃基片所必需的平坦度和表面粗糙度(Ra)，但不能达到微小的波纹度及滚边(玻璃基板内外径部的形状)的质量。
而且，一面一面地磨削玻璃基片的旋转平面磨削加工不仅不能达到二次抛光前的玻璃基片所必需的微小波纹度、滚边的要求，而且也不能达到表面粗糙度(Ra)的要求。
另外，对玻璃基片的两面同时进行磨削的金刚石颗粒磨削加工，虽然可以达到二次抛光前的玻璃基片所必需的平坦度、微小波纹度、滚边的要求，但为了保持金刚石磨料的分级精度和不修整加工，将表面粗糙度(Ra)的极限值设定为0.2μm，未能达到二次抛光前的玻璃基片的表面粗糙度(Ra)标准、即0.05μm以下。
鉴于以往技术存在这些问题，本发明的目的在于提供一种玻璃基片的研磨方法，该研磨方法可以将玻璃基片的厚度加工缩短为1道工序，故可以大幅度减少原材料费、加工设备费、加工消耗材料费和加工时间等，其结果，可以大幅度降低玻璃基片的产品价格。
即，按照本发明，提供一种玻璃基片的研磨方法，将用托板保持的玻璃基片夹入用固定磨料制成的上平台与下平台之间，通过上下平台施加压力和旋转运动，对上述玻璃基片的两面进行研磨，其特征在于；可使所研磨的玻璃基片的平坦度达到10μm以下，并且可使表面粗糙度(Ra)达到0.0005～0.05μm。
另外，在本发明中，固定磨料最好为弹性磨料，该弹性磨料含有由氧化铈、氧化锰、氧化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锆构成的磨料群中选择的1种或2种以上的磨料，固定磨料所用的磨料的平均颗粒直径最好为1.0～8.0μm。
另外，在本发明中，玻璃基片最好在研磨中进行自转、公转。
图1是表示在本发明中所用的磨削加工装置一例的概略说明图。
图2是表示图1所示的上平台、下平台及托板等的概略立体图。
本发明玻璃基片研磨方法是将用托板保持的玻璃基片夹入用固定磨料制成的上平台与下平台之间，通过上下平台施加压力和旋转运动，对上述玻璃基片的两面进行研磨，使所研磨的玻璃基片的平坦度达到10μm以下，并且使表面粗糙度(Ra)达到0.0005～0.05μm以下。
这样，由于可将玻璃基片的厚度加工缩短为1道工序，故可大幅度减少原材料费、加工设备费、加工消耗材料费、加工时间等，其结果，可大幅度降低玻璃基片的产品价格。
下面，根据附图对本发明进行详细说明。
图1是表示在本发明中所用的磨削加工装置一例的概略说明图。
首先，图1和图2所示的磨削加工装置具有：用固定磨料制成的上平台11；用固定磨料制成的下平台12，该下平台与上述上平台11相向配置，通过电动机(未图示)等进行旋转驱动；夹在上下平台11、12之间的圆盘形托板13；供给用于排除切屑和磨料以及抑制磨削热产生的磨削液的磨削液供给机构14，该磨削加工装置主要通过上平台11的自重施加压力F。
另外，如图2所示，托板13上形成有数个(图2中为4个)保持孔13a，被磨削材料、即玻璃基片15以保持在上述保持孔13a内的状态夹入上下平台11、12之间。
与下平台12分别独立地进行旋转驱动的中心齿轮16设在上下平台11、12的中央部位上，与托板上周的齿轮13c相啮合。
托板外周的齿轮13c也与单独配置在下平台12周边的内齿轮17相啮合。
通过由中心齿轮16、内齿轮17等构成的齿轮旋转机构使托板13旋转时，随着上下平台11、12及托板13的旋转运动，被磨削材料、即玻璃基片15与上下平台11、12之间产生相对的行星旋转运动，沿着覆盖上下平台11、12整个面的行星轨道移动。
保持在托板的保持孔13a内的玻璃基片15相对于托板13的旋转方向平稳地一起旋转(自转、公转)，这样可以大幅度抑制玻璃基片15外周部的损伤，因此是一种理想的加工方法。
在此，本发明研磨方法的主要特征在于，形成上下平台11，12的固定磨料，是使用含有由氧化铈、氧化锰、氧化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锆构成的磨料群中选择的1种或2种以上磨料的弹性磨石。
这样，在使用无翘曲的玻璃基片(坯料)的情况下，只通过上述所示的1道磨削加工工序便可以达到二次抛光(精抛光)前的玻璃基片的平坦度、表面粗糙度、微小波纹度、滚边等质量要求。
另外，在本发明中，上述固定磨料所用的磨料的平均粒子直径最好为1.0～8.0μm。
这是由于玻璃基片表面粗糙度(Ra)可在0.0005～0.05μm范围内自由选择的缘故。
还有，在本发明中，由于使用弹性磨石作为固定磨料，磨料切入均匀，在研磨面上不产生深的划伤，对玻璃基片的凹凸面也很好地进行磨合，故可以获得优良的加工面(镜面加工)和加工精度，并可以抑制磨削热的产生和磨具孔堵塞，可以进行稳定的、长时间的连续研磨。
实施例
以下，展示本发明的实施例，但本发明不局限于实施例的情况。
在此，二次抛光(精抛光)前玻璃基片的标准如下。
①平坦度：10μm以下
②表面粗糙度(Ra)：0.05μm以下
③微小波纹度：0.05μm以下[在4mm距离中]
④滚边：+0.05～0.1μm
实施例1
在平均粒子直径为1.0μm的氧化铈用聚脂作为结合剂在规定温度下热压成形为弹性磨石，将该弹性磨石粘贴在铸铁平台上而制成上下平台。
用图1所示的磨削加工装置，按表1所示的条件，将无翘曲(平坦度：小于5μm)的、经过内外径加工的玻璃基片(厚度：0.700mm、内径φ20.0mm、外径φ65.0mm)的厚度磨削加工至0.640mm。其结果示于表6。
表1
弹性磨石平台使用的磨料    1.0μm CeO2
下平台转速(r.p.m)        20
上平台转速(r.p.m)        7
托板自转比(r.p.m)        5
托板公转比(r.p.m)        7
加工加压力(g/cm2)        100
加工速度(μm/min)        1.5
实施例2
在70％的平均粒子直径为8.0μm的碳化硅和30％的平均粒子直径为3.0μm的氧化铈相混合的磨料用聚脂作为结合剂在规定的温度下热压成形为弹性磨石，将该弹性磨石粘贴在铸铁平台上面制成上下平台。
用图1所示的磨削加工装置，按表2所示的条件，将无翘曲(平面度：小于5μm)的、经过内外径加工的玻璃基片(厚度：0.700mm、内径φ20.0mm、外径φ65.0mm)的厚度磨削加工至0.640mm。其结果示于表6。
表2
弹性磨石平台使用的磨料 8.0μm SiC+3.0μm CeO2
下平台转速(r.p.m)           20
上平台转速(r.p.m)           7
托板自转比(r.p.m)           5
托板公转比(r.p.m)           7
加工加压力(g/cm2)           100
加工速度(μm/min)           7
比较例1
将浸渍聚氨基甲酸乙酯后的氧化铈试样粘贴在铸铁平台上而制成上下平台。
使用抛光装置，按表5所示的条件使氧化铈料浆流动，将无翘曲(平坦度：小于5μm)的、经过内外径加工的玻璃基片(厚度：0.700mm、内径φ20.0mm、外径φ65.0mm)的厚度抛光至0.640mm。其结果示于表6。
比较例2
将金刚石颗粒(#1500)隔开规定间隙粘贴在铸铁平台上而制成上下平台。
使用图1所示的磨削加工装置，按表4所示的条件，将无翘曲(平坦度：小于5μm)的、对内外径进行过加工的玻璃基片(厚度：0.700mm、内径φ20.0mm、外径φ65.0mm)的厚度磨削加工至0.640mm。其结果示于表6。
比较例3
将金刚石颗粒隔开规定间隙粘贴在铸铁平台上而制成上下平台。
使用图1所示的磨削加工装置，按表3所示的条件将翘曲的玻璃基片(厚度：1.30mm、内径φ19.0mm、外径φ66.0mm)的厚度粗磨削至0.860mm，然后进行内外径的倒棱加工及边缘抛光加工。
接着，按表4所示的条件将上述玻璃基片(厚度：0.860mm、内径φ20.0mm、外径φ65.0mm)的厚度精磨削至0.690mm。
最后，按表5所示的条件，对上述玻璃基片进行一次抛光(粗抛光)，将其厚度抛光至0.640mm。
将以上结果示于表6。
表3
金刚石颗粒的粒度     #100
下平台转速(r.p.m)     9.0
上平台转速(r.p.m)     3.0
托板自转比(r.p.m)     4.5
托板公转比(r.p.m)     3.0
加工加压力(g/cm2)     120
加工速度(μm/min)     25
表4
金刚石颗粒的粒度    #1500
下平台转速(r.p.m)     6.0
上平台转速(r.p.m)     2.0
托板自转比(r.p.m)     2.5
托板公转比(r.p.m)     2.0
加工加压力(g/cm2)     150
加工速度(μm/min)     12
表5
氧化铈粒子直径(μm)     1.2
下平台转速(r.p.m)     40
上平台转速(r.p.m)     13
托板自转比(r.p.m)     13
托板公转比(r.p.m)     10
加工加压力(g/cm2)     100
加工速度(μm/min)     0.8
表6
 表面粗糙度[Ra]  平坦度(μm)  微小不均(μm)  滚边(μm)  厚度加工时玻璃基片的加工余量(μm)  厚度加工时玻璃基片的加工时间(min)*1
实施例1  0.0007μm ≤5 ≤0.05 -0.01       60       0.40
实施例2  0.04μm ≤5 ≤0.05 -0.03       60       0.09
比较例1  10埃 ≤5   0.35 -0.30       60       0.75
比较例2  0.2μm ≤5 ≤0.05 -0.02       60       0.13
比较例3  10埃 ≤5 ≤0.05 -0.04       660       0.95*2
*1)同时加工100块2.5英寸规格的玻璃基片时，平均1块的加工时间。
*2)除了倒棱加工及边缘抛光所需要的时间。
分析：实施例1～2、比较例1～3
根据表6的结果，实施例1和实施例2不仅可以充分满足二次抛光(精抛光)后的产品玻璃基片的标准，而且可以大幅度减少玻璃基片厚度加工时的加工余量和加工时间。
另外，比较例1虽然可以获得二次抛光前的玻璃基片所必需的平坦度和表面粗糙度(Ra)，但由于粘贴在上下平台上的试样过软，故沿着加工前的玻璃基片形状进行抛光，不能达到微小波纹度及滚边的质量要求。
而且，比较例2的玻璃基片虽然在平坦度、微小波纹度、滚边方面可以达到质量要求，但为了维持金刚石磨料的分级精度和不修整加工，将表面粗糙度(Ra)的极限值设定为0.2μm，不能达到二次抛光前玻璃基片表面粗糙度(Ra)的标准、即0.05μm以下。
还有，比较例3虽然可以充分满足二次抛光前玻璃基片的标准，但由于进行玻璃基片的厚度加工需要3道工序，故不能说缩短加工工序和提高效率是很充分的。
如上所述，按照本发明玻璃基片研磨方法，可以将玻璃基片的厚度加工缩短到1道工序，故可以大幅度减少原材料费、加工设备费、加工消耗材料费和加工时间等，其结果，可以大幅度降低玻璃基片的产品价格。

Claims (4)

1.一种玻璃基片的研磨方法，将通过托板保持的玻璃基片夹入用固定磨料制成的上平台和下平台之间，通过上下平台施加压力和旋转运动，对上述玻璃基片的两面进行研磨，其特征在于：可使所研磨的玻璃基片的平坦度达到10μm以下，并且使表面粗糙度(Ra)达到0.0005～0.05μm。
2.根据权利要求1所述的玻璃基片的研磨方法，固定磨料是弹性磨石，含有从由氧化铈、氧化锰、氧化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锆构成的磨料群中选择的1种或2种以上的磨料。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃基片的研磨方法，固定磨料所用的磨料的平均粒子直径为1.0～8.0μm。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的玻璃基片的研磨方法，玻璃基片在研磨中进行自转、公转。
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