CN1608800A - 用于精研玻璃基板的玻璃研磨设备及玻璃研磨方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于精研玻璃基板的玻璃研磨设备及玻璃研磨方法,其中玻璃研磨设备包含一用于放置玻璃基板的玻璃研磨盘,该玻璃研磨盘与玻璃基板接触的表面设置有复数个导流沟;一用于提供玻璃研磨盘旋转动力的运转装置;一用于供应研磨剂至玻璃研磨盘与玻璃基板接触表面的研磨剂供应装置;一用于挟持玻璃基板并置于玻璃研磨盘上的辅助研磨装置,使玻璃基板待精研的表面与玻璃研磨盘接触。其中,藉由运转装置带动玻璃研磨盘旋转,并藉由旋转的玻璃研磨盘带动辅助研磨装置旋转,使玻璃研磨盘以及研磨剂得以精研玻璃基板。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于精研玻璃基板的玻璃研磨设备以及玻璃研磨方法,更具体地说,涉及一种具有玻璃研磨盘的玻璃研磨设备以及玻璃研磨方法,用于精研玻璃基板。
背景技术
由于光纤传输网络具有高频宽、长距离传输以及高稳定性等优点,因此利用光纤传输的光通讯应用愈来愈广泛,光纤传输相关技术是根据光学原理,其中包含许多光通讯组件,如高密度分波多工技术(Dense Wavelength DivisionMultiplexing;DWDM)等,皆会使用光学玻璃等级的玻璃基板做为制造原料。另外,液晶显示装置(Liquid Crystal Displayer;LCD)较阴极射线显示器(CRT)更为轻、薄、短、小,并且更为省电,逐渐成为显示器主流,其中也需要光学玻璃等级的玻璃基板做为制造原料。
玻璃基板表面平坦度(flatness)与粗糙度(roughness)的好坏,将影响光通讯组件以及液晶显示装置的效能与品质。玻璃基板表面平坦度与粗糙度不佳将会造成光的散射现象(scattering),使通过玻璃基板的光的强度降低,且会使加工附着在玻璃基板表面的材质脱落(peels),并发生变形(deformation)、分布不均(disproportionate)的现象。而于制造玻璃基板过程中,研磨时所造成的刮伤(scratch)以及坑洞(dig)是造成平坦度与粗糙度不佳的重要因素。
如图1A所示,传统技术中的玻璃研磨设备包含一金属研磨盘4、一运转装置8、一研磨剂供应装置10、以及一辅助研磨装置12。
首先,藉由辅助研磨装置12挟持一玻璃基板14并放置于金属研磨盘4上。接着,研磨剂供应装置10供应一研磨剂(例如1000号颗粒的氧化铝或氧化铈研磨剂)至金属研磨盘4与玻璃基板14的接触表面。藉由运转装置8带动金属研磨盘4旋转,并藉由旋转的金属研磨盘4带动辅助研磨装置12旋转,使金属研磨盘4以及研磨剂得以研磨玻璃基板14。
接着进行抛光程序,如图1B所示,将前述研磨过后的玻璃基板14移至一塑料抛光盘6上,并且以辅助研磨装置12来挟持玻璃基板14。接着,研磨剂供应装置10供应另一适当的研磨剂(例如粒径为1.3微米,浓度为5%至8%之间8000号颗粒的氧化铝或氧化铈研磨剂)至塑料抛光盘6与玻璃基板14的接触表面。藉由运转装置8带动塑料抛光盘6旋转,并藉由旋转的塑料抛光盘6带动辅助研磨装置12旋转,使塑料抛光盘6以及研磨剂得以抛光玻璃基板14。
然而,在研磨过程中,除玻璃基板14会有碎屑被研磨出来外,金属研磨盘4也会有金属碎屑颗粒出现,该金属碎屑颗粒的硬度大于玻璃基板14,所以很容易造成刮伤以及坑洞,使玻璃基板14的平坦度与粗糙度的数值增大,以至不符合光学玻璃的品质要求。另外,于抛光程序当中,若使用颗粒较小的研磨剂颗粒,虽然可以得到较好的平坦度以及粗糙度,但是研磨玻璃基板14所花费的时间太长。
发明内容
本发明的主要目的是在传统技术金属研磨盘研磨玻璃基板之后,提供一种新的玻璃研磨设备以及玻璃研磨方法,以解决上述问题。
本发明中用于精研玻璃基板的玻璃研磨设备是在传统金属研磨盘的研磨程序之后接着进行精研程序。本发明中的玻璃研磨设备包含一玻璃研磨盘、一运转装置、一研磨剂供应装置、以及一辅助研磨装置,其中:
玻璃研磨盘用于放置玻璃基板,该玻璃研磨盘与玻璃基板接触的表面设置有复数个导流沟;
运转装置用于提供玻璃研磨盘旋转的动力;
研磨剂供应装置用于供应一研磨剂至玻璃研磨盘与玻璃基板的接触表面;
辅助研磨装置用于挟持玻璃基板并放置于玻璃研磨盘之上,使玻璃基板待精研的表面与玻璃研磨盘接触;
藉由运转装置带动玻璃研磨盘旋转,并藉由旋转的玻璃研磨盘带动辅助研磨装置旋转,使玻璃研磨盘以及研磨剂得以精研玻璃基板。
所述玻璃研磨设备更包含一羊毛毡抛光盘,于该玻璃研磨盘精研玻璃基板之后用于取代该玻璃研磨盘,并且以一强碱混合溶液取代研磨剂,使羊毛毡抛光盘以及强碱混合溶液得以精抛玻璃基板。
本发明中用于精研玻璃基板的玻璃研磨方法是在金属研磨盘精研玻璃基板后,接着由传统的塑料抛光盘对玻璃基板进行抛光程序,之后进一步以一强碱混合溶液至一羊毛毡抛光盘与玻璃基板的接触表面之间,以取代所述研磨剂来进行精抛程序,使羊毛毡抛光盘以及强碱混合溶液得以精抛玻璃基板。
由上述可知,在传统技术中的金属研磨盘研磨玻璃基板之后,利用本发明的玻璃研磨盘进行精研程序。以及于传统技术中的塑料抛光盘抛光玻璃基板之后,使用强碱混合溶液以及羊毛毡抛光盘进行精抛程序。藉此,可以避免金属研磨盘研磨玻璃基板时产生金属碎屑颗粒,而对玻璃基板造成刮伤以及坑洞现象,并进一步以强碱混合溶液进行化学蚀刻,进而可快速的精抛光学玻璃,并使其平坦度以及粗糙度品质要求达到光学玻璃等级。
附图说明
下面将结合附图对本发明中的具体实施例作进一步详细说明。
图1A是传统技术中研磨程序的玻璃研磨设备示意图;
图1B是传统技术中抛光程序的玻璃研磨设备示意图;
图2是本发明中精研程序的玻璃研磨设备示意图;
图3是本发明中辅助研磨装置的示意图;
图4是本发明中精抛程序的玻璃研磨设备的示意图;以及
图5是本发明中玻璃研磨方法的流程图。
具体实施方式
如图2所示,该图中示出了本发明的一具体实施例。本发明中提供的玻璃研磨设备用于精研一玻璃基板22,该玻璃基板22可做为制造光通讯组件、液晶显示装置的原料。该玻璃研磨设备包含有一玻璃研磨盘24(glass plate)、一运转装置26、一研磨剂供应装置28、以及一辅助研磨装置30。
为节省玻璃研磨盘24的损耗,本发明中的玻璃研磨盘24在进行精研程序之前,先进行传统技术中以金属研磨盘的研磨程序。本发明的玻璃研磨盘24用于放置玻璃基板22,玻璃研磨盘24与玻璃基板22接触的表面设置有复数个导流沟32,导流沟32用于使研磨剂与碎屑颗粒在其中流动。其中玻璃研磨盘24经强化处理后,为莫氏硬度单位6至9之间的强化玻璃。玻璃研磨盘24为下列化学成分所组成:SiO2、Al2O3、Ca2O3、MgO、Na2O,其中各化学成分重量百分比的范围分别是69%至74%、0%至3%、5%至12%、0%至6%、12%至16%。玻璃研磨盘24的可耐温差(endurable temperature difference)可达摄氏200度,所谓可耐温差达摄氏200度是指将摄氏200度的玻璃研磨盘24置入摄氏0度的水中,而不发生破裂,称为可耐温差。
运转装置26用于提供玻璃研磨盘24旋转的动力。研磨剂供应装置28用以供应一研磨剂(例如粒径大小为6.7微米的2000号颗粒的氧化铝或氧化铈研磨剂),至玻璃研磨盘24与玻璃基板22的接触表面。其中研磨剂可以是由氧化铝研磨剂、氧化铈研磨剂所组成的族群中的研磨剂。
如图3所示,辅助研磨装置30利用一夹具25挟持玻璃基板22并放置于玻璃研磨盘24之上,使玻璃基板22待精研的表面与玻璃研磨盘24接触。其中辅助研磨装置30与玻璃研磨盘24具有相接触的表面,由于为避免辅助研磨装置30于相接触的表面破坏玻璃研磨盘24,该相接触的表面设置一陶瓷环34。陶瓷环34附着于辅助研磨装置30上,藉由陶瓷环34较低的摩擦系数,以减少相接触表面的磨损,并藉由陶瓷环34来隔离辅助研磨装置30与玻璃研磨盘24。
其中,藉由运转装置26带动玻璃研磨盘24旋转,并藉由旋转的玻璃研磨盘24带动辅助研磨装置30旋转,使玻璃研磨盘24以及研磨剂得以精研玻璃基板22。另外,于玻璃研磨盘24进行精研程序一段时间后,可用一钻石修整环(图中未示出)来削切并调整玻璃研磨盘24研磨表面的平坦度及粗糙度。
传统技术中以塑料抛光盘进行抛光程序的,也可以在本发明中以玻璃研磨盘24进行精研程序之后进行,接着在传统塑料抛光盘的抛光程序之后,可进行本发明以羊毛毡抛光盘的精抛程序。如图4所示,本发明中玻璃研磨设备更包含一羊毛毡抛光盘36以及一强碱混合溶液供应装置38,于玻璃研磨盘24精研玻璃基板22之后,可经由前述传统技术中的塑料抛光盘抛光过程。在经过塑料抛光盘抛光过程之后,进一步以羊毛毡抛光盘36取代塑料抛光盘,并且以强碱混合溶液供应装置38供应一强碱混合溶液至羊毛毡抛光盘36与玻璃基板22的接触表面,以取代所述的研磨剂,使羊毛毡抛光盘36以及强碱混合溶液得以精抛玻璃基板22,其精抛时间约为10分钟至40分钟。该强碱混合溶液由KOH、NaOH、NH4OH、Mg(OH)2组成,该强碱混合溶液的重量浓度介于5%至20%之间。
如图5所示,本发明具体实施例中的玻璃研磨方法,用于精研一玻璃基板22,该玻璃研磨方法包含下列步骤:
首先,用前述传统技术中的金属研磨盘来研磨玻璃基板22,做为粗磨的程序,即为步骤S01。
在金属研磨盘研磨玻璃基板22之后,藉由一辅助研磨装置30挟持玻璃基板22并放置于玻璃研磨盘24之上,使玻璃基板22待精研的表面与玻璃研磨盘24接触,即为步骤S02。
其中玻璃研磨盘24与玻璃基板22接触的表面设置有复数个导流沟32,导流沟32用于使研磨剂与碎屑颗粒在其中流动。辅助研磨装置30与玻璃研磨盘24具有相接触的表面,该相接触的表面设置一陶瓷环34,陶瓷环34附着于辅助研磨装置30上,以隔离辅助研磨装置30与玻璃研磨盘24。玻璃研磨盘24经强化处理后,为莫氏硬度单位6至9之间的强化玻璃。玻璃研磨盘24为下列化学成分组成:SiO2、Al2O3、Ca2O3、MgO、Na2O,其中各化学成分的重量百分比的范围分别是69%至74%、0%至3%、5%至12%、0%至6%、12%至16%。玻璃研磨盘24的可耐温差(endurable temperature difference)可达摄氏200度。
接着,供应一研磨剂至玻璃研磨盘24与玻璃基板22的接触表面,步骤S03。其中研磨剂为氧化铝研磨剂,或是氧化铈研磨剂。
接着,旋转玻璃研磨盘24,步骤S04。藉由旋转的玻璃研磨盘24带动辅助研磨装置30旋转,使玻璃研磨盘24以及研磨剂得以精研玻璃基板22。
在玻璃研磨盘24精研玻璃基板22之后,进行传统技术中塑料抛光盘抛光玻璃基板程序,即为步骤S05。
在塑料抛光盘抛光玻璃基板之后,移动辅助研磨装置30以及所挟持的玻璃基板22,并放置于一羊毛毡抛光盘36之上,使玻璃基板22待精抛的表面与羊毛毡抛光盘36接触,即为步骤S06。
接着,供应一强碱混合溶液至羊毛毡抛光盘36与玻璃基板22的接触表面,步骤S07。其中强碱混合溶液由KOH、NaOH、NH4OH、Mg(OH)2组成,该强碱混合溶液的重量浓度介于5%至20%之间。接着,旋转羊毛毡抛光盘36,步骤S08,进行精抛玻璃基板22的程序,精抛时间约为10分钟至40分钟。藉由旋转的羊毛毡抛光盘36带动辅助研磨装置30旋转,使羊毛毡抛光盘36以及强碱混合溶液得以精抛玻璃基板22。
检测本发明经过精研程序以及精抛程序后玻璃基板22的平坦度与粗糙度,与传统技术中研磨(粗磨)程序以及抛光程序后的平坦度与粗糙度比较,于下表中显示。玻璃基板22的平坦度是以氦氖激光来进行光干涉平坦度检测法,平坦度是以氦氖激光的波长单位(λ)的倍数来表示。玻璃基板22的粗糙度以原子力径分析仪(Atom Force Microscope;AFM)来进行量测,单位为长度单位,可以用。
实验一 | 实验二 | 实验三 | 实验四 | 实验五 | 实验六 | 实验七 | ||
金属研磨盘 | 速率 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
时间 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | |
玻璃研磨盘 | 速率 | 无 | 无 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
时间 | 无 | 无 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | |
塑料研磨盘 | 速率 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
时间 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | |
羊毛毡研磨盘 | 速率 | 无 | 无 | 无 | 无 | 15 | 15 | 15 |
时间 | 无 | 无 | 无 | 无 | 30 | 30 | 30 | |
强碱混合溶液的重量浓度 | 无 | 无 | 无 | 无 | 4% | 4% | 8% | |
刮伤/坑洞 | 60/40 | 80/40 | 40/20 | 40/20 | 20/10 | 20/20 | 10/5 | |
平坦度 | 1/2~1/4λ | 1/2λ | 1/4~1/6λ | 1/4λ | 1/4~1/6λ | 1/4~1/6λ | 1/6λ | |
粗糙度 | 19.8 | 17.5 | 12.4 | 13 | 3 | 3 | 2 | |
备注:速度单位:转数/分钟。时间单位:分钟。刮伤/坑洞单位:0.001厘米。 |
表中实验一与实验二为传统技术中研磨玻璃基板的结果,其结果刮伤/坑洞、平坦度、以及粗糙度分别为0.06厘米/0.04厘米、1/2λ至1/4λ、19.8,以及0.08厘米/0.04厘米、1/2λ、17.5。实验三与实验四是本发明经玻璃研磨盘24精研玻璃基板22,但未以羊毛毡抛光盘36以及强碱混合溶液对玻璃基板22进行精抛,所得刮伤/坑洞、平坦度、以及粗糙度分别为0.04厘米/0.02厘米、1/4λ至1/6λ、12.4,以及0.04厘米/0.02厘米、1/4λ、13。所以本发明单就玻璃研磨盘24精研玻璃基板22,就比传统技术的效果较佳。实验五、实验六与实验七是本发明经玻璃研磨盘24精研玻璃基板22,并且以羊毛毡抛光盘36以及强碱混合溶液对玻璃基板22进行精抛,所得刮伤/坑洞、平坦度、以及粗糙度分别为0.02厘米/0.01厘米、1/4λ至1/6λ、3,0.02厘米/0.02厘米、1/4λ至1/6λ、3,以及0.01厘米/0.005厘米、1/6λ、2。所以本发明除玻璃研磨盘24精研玻璃基板22较传统技术改良外,加上羊毛毡抛光盘36以及强碱混合溶液对玻璃基板22进行精抛,可以得到更佳的效果。
因此,在传统技艺金属研磨盘研磨玻璃基板22之后,利用本发明的玻璃研磨盘24进行精研程序。以及于传统技术中塑料抛光盘抛光玻璃基板22之后,使用强碱混合溶液以及羊毛毡抛光盘36进行精抛程序。藉此,可以避免金属研磨盘研磨玻璃基板22时产生的金属碎屑颗粒,而对玻璃基板22造成刮伤以及坑洞的现象,并进一步以该强碱混合溶液进行化学蚀刻,进而可快速的精密抛光(精抛)该光学玻璃,并使其平坦度以及粗糙度品质要求达到光学玻璃等级。
藉由以上较佳具体实施例的详述,希望能更加清楚描述本发明的特征与精神,而并非本发明的保护范围,因根据本发明的设计精神可对其作出等效的修饰与变化,为此,凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效修饰与变化均应认为落入本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种用于精研玻璃基板的玻璃研磨设备,其特征在于其包含:
一玻璃研磨盘,该玻璃研磨盘用于放置玻璃基板;
一运转装置,用于提供玻璃研磨盘旋转的动力;
一研磨剂供应装置,用于供应一研磨剂至玻璃研磨盘与玻璃基板的接触表面;以及
一辅助研磨装置,用于挟持玻璃基板并放置于玻璃研磨盘之上,使玻璃基板待精研的表面与玻璃研磨盘接触;
其中,藉由运转装置带动玻璃研磨盘旋转,并藉由旋转的玻璃研磨盘带动辅助研磨装置旋转,使玻璃研磨盘以及研磨剂得以精研玻璃基板。
2.根据权利要求1中所述的玻璃研磨设备,其特征在于:所述玻璃研磨盘的表面设置有复数个导流沟。
3.根据权利要求1中所述的玻璃研磨设备,其特征在于:所述辅助研磨装置与玻璃研磨盘具有相接触的表面,该相接触的表面设置一陶瓷环,该陶瓷环附着于辅助研磨装置上,以隔离辅助研磨装置与玻璃研磨盘。
4.根据权利要求1中所述的玻璃研磨设备,其特征在于:所述玻璃研磨盘为经强化处理后莫氏硬度单位在6至9之间的强化玻璃。
5.根据权利要求1中所述的玻璃研磨设备,其特征在于:所述玻璃研磨盘为下列化学成分组成:SiO2、Al2O3、Ca2O3、MgO、Na2O,其中各化学成分的重量百分比的范围分别是69%至74%、0%至3%、5%至12%、0%至6%、12%至16%。
6.根据权利要求1中所述的玻璃研磨设备,其特征在于:所述玻璃研磨盘的可耐温差为摄氏200度。
7.根据权利要求1中所述的玻璃研磨设备,其特征在于:所述研磨剂选自于由氧化铝研磨剂、氧化铈研磨剂所组成的族群中的研磨剂。
8.根据权利要求1中所述的玻璃研磨设备,其特征在于:所述玻璃研磨设备更包含一羊毛毡抛光盘,于该玻璃研磨盘精研玻璃基板之后用于取代该玻璃研磨盘,并且以一强碱混合溶液取代研磨剂,使羊毛毡抛光盘以及强碱混合溶液得以精抛玻璃基板。
9.根据权利要求8中所述的玻璃研磨设备,其特征在于:所述强碱混合溶液由KOH、NaOH、NH4OH、Mg(OH)2组成,该强碱混合溶液的重量浓度介于5%至20%之间。
10.一种用于精研玻璃基板的玻璃研磨方法,包含下列步骤:
藉由一辅助研磨装置挟持玻璃基板并放置于玻璃研磨盘之上,使玻璃基板待精研的表面与玻璃研磨盘接触;
供应一研磨剂至玻璃研磨盘与玻璃基板的接触表面;以及
旋转玻璃研磨盘,藉由旋转的玻璃研磨盘带动辅助研磨装置旋转,使玻璃研磨盘以及研磨剂得以精研玻璃基板。
11.根据权利要求10中所述的玻璃研磨方法,其特征在于:所述玻璃研磨设备更包含一羊毛毡抛光盘,该玻璃研磨方法进一步包含下列步骤:
于玻璃研磨盘精研玻璃基板之后,移动辅助研磨装置以及所挟持的玻璃基板,并放置于羊毛毡抛光盘之上,使玻璃基板待精研的表面与羊毛毡抛光盘接触;
供应一强碱混合溶液至玻璃研磨盘与玻璃基板的接触表面;以及
旋转羊毛毡抛光盘,藉由旋转的羊毛毡抛光盘带动辅助研磨装置旋转,使羊毛毡抛光盘以及强碱混合溶液得以精抛玻璃基板。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |