DE10145594A1

DE10145594A1 - Polierwerkstückhalterung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE10145594A1
Application number: DE10145594A
Authority: DE
Inventors: Motoyuki Nanjo; Kouji Uchihata; Akihiko Uzawa; Kuniyuki Kanai
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd; C R T Co Ltd; UTK System Co Ltd; Artlite Kogyo Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd; C R T Co Ltd; UTK System Co Ltd; Artlite Kogyo Co Ltd
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2001-09-15
Publication date: 2003-04-03
Also published as: US6579160B2; CN1332060A; CN1236894C; US20020077046A1; JP2002018708A; JP3439726B2

Abstract

Die innere Umfangsfläche von Durchgangslöchern in einer Metallplatte wird abgefasst oder mit Ausnehmungen versehen, und ein Thermoplastharz wird durch Spritzgießen an die innere Umfangsfläche des Durchgangsloches aufgebracht, wodurch eine Harzzone über die gesamte Fläche des Durchgangsloches ausgebildet wird, die Harzzone wird durch Schleifen entfernt, während die am Außenrand aufgebrachte Harzzone stehengelassen wird, wodurch eine Halteöffnung für Polierwerkstücke geschaffen wird. Wenn eine Harzzone auf diese Weise am Innenumfang der Halteöffnung in einer eine Metallplatte umfassenden Polierwerkstückhalterung aufgebracht wird, können hohe Produktionszahlen erreicht und die Kosten reduziert werden, dabei löst sich die Harzzone auch ohne Verwendung von Klebemitteln nicht von der Bindungsfläche ab.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polierwerkstückhalterung, die zum Halten von Polierwerkstücken verwendet wird, wenn scheibenförmige Polierwerkstücke, einschließlich Halbleiterscheiben, Aluminiumscheiben oder Glasscheiben für Festplatten, Glassubstrate für LCD-Anzeigen und scheibenförmige Keramiken mittels eines Oberflächenpoliergerätes poliert werden, sowie ein Herstellungsverfahren dafür.

Hintergrund der Erfindung

Wenn beispielsweise ein scheibenförmiges Polierwerkstück, das z. B. eine Halbleiterscheibe, eine Aluminiumscheibe oder eine Glasscheibe für Festplatten, ein Glassubstrat für LCD-Anzeigen und ein scheibenförmiges Keramikwerkstück sein kann, durch ein Oberflächenschleifgerät, wie z. B. eine Läppmaschine, poliert wird, kommt eine Polierwerkstückhalterung, wie sie in Fig. 11 gezeigt ist, zum Halten des Polierwerkstücks zur Anwendung.
Die Halterung 30 für Polierwerkstücke weist mehrere bis mehrere Dutzend Halteöffnungen 32 für den zu läppenden Werkstoff auf, um den zu läppenden Werkstoff 31 zu halten, sowie einen Zahnkranz 33, der mit einem Sonnenrad und einem Innenrad eines Oberflächenpoliergerätes im Eingriff ist.

Zu den bekannten Polierwerkstückhalterungen gehören beispielsweise Metallhalterungen, die eine Metallplatte umfassen, die z. B. aus SK-Stählen oder rostfreiem Stahl besteht, Halterungen, die eine Harzbeschichtung auf der Oberfläche der Metallhalterung tragen (bezogen auf die japanische ungeprüfte Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 4349/1983) sowie Schichtstoffhalterungen, die aus mit Harzen imprägnierten Kohlenstofffasern hergestellt werden (japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 143954/1983). Metallhalterungen für Polierwerkstücke, die eine Metallplatte umfassen, haben eine 10mal höhere Lebensdauer oder noch mehr als Halterungen für Polierwerkstücke, die aus Harzplatten bestehen, diese wurden später entwickelt im Hinblick auf die Haltbarkeit der Polierung, die erstgenannten haben jedoch den Nachteil, daß manchmal das Polierwerkstück durch den Kontakt zwischen dem Metall und dem in der Halteöffnung befindlichen Polierwerkstück beschädigt wird, so daß Risse oder Absplitterungen entstehen, wodurch die Produktionsausbeute bei den polierten Produkten stark vermindert wird.

Als Gegenmaßnahme, um solche Risse und Absplitterungen vom Polierwerkstück zu verhindern, kann eine Harzzone entlang des Innenumfangs der Werkstückhalteöffnung ausgebildet werden, indem eine Werkstückhalteöffnung hergestellt wird, wobei eine Harzplatte mit einer Dicke, die der Metallplatte entspricht, geschnitten wird und in den Innenumfang der Werkstückhalteöffnung eingesetzt wird, wobei ein Klebstoff zur Befestigung zwischen dem Metall und dem Harz verwendet wird. Diese Polierwerkstückhalterung hat eine gewisse vorteilhafte Wirkung, die darin besteht, daß sie das Auftreten von Defekten, wie z. B. Risse oder Absplitterungen des Polierwerkstücks verhindern kann, aber der Klebeverbindung fehlt die Zuverlässigkeit und das Harz neigt dazu, leicht von der Klebefläche abzufallen. Zusätzlich macht sie mehrere komplizierte Herstellungsschritte erforderlich, die Produktivität dabei ist gering und die Kosten liegen höher, so daß ihre Verwendung bisher noch nicht allgemein üblich ist.

Dementsprechend beabsichtigt die vorliegende Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Polierwerkstückhalterung sowie eine Polierwerkstückhalterung bereitzustellen, die eine Metallplatte umfaßt und mit guter Ausbeute und kostengünstig herzustellen ist, indem eine Harzzone am Innenumfang einer Halteöffnung ausgebildet wird, und bei der das Harz nicht von der Verbindungsfläche abfällt, wobei kein Klebstoff oder dergleichen verwendet wird.

Offenbarung der Erfindung

Im Hinblick auf die vorgenannte Situation haben die Erfinder eine ernsthafte Studie durchgeführt und als Ergebnis die vorliegende Erfindung gemacht, die auf der Erkenntnis beruht, daß eine Polierwerkstückhalterung mit einer hohen Produktausbeute und bei verringertem Kostenaufwand hergestellt werden kann, bei der das Harz oder das durch Harzlaminieren geformte Produkt nicht von der Verbindungsfläche abfällt, indem eine Metallplatte bereitgestellt wird, in der Durchgangslöcher zum Halten der Polierwerkstücke ausgebildet sind, der Außenrand der Durchgangslöcher teilweise oder vollständig abgefast wird und anschließend ein Harz durch Spritzgießen an den abgefasten Abschnitten und in die Öffnung der Durchgangslöcher selbst aufgebracht wird, oder indem eine Mehrzahl von Ausnehmungen in der Innenfläche der Durchgangslöcher vorgesehen wird, die Stege, die durch die Ausnehmungen definiert sind, teilweise oder vollständig abgefast werden oder Unebenheiten auf der Seitenfläche an den oberen Enden der Stege ausgebildet werden und anschließend ein Harz durch Spritzgießen an den Ausnehmungen und in die Öffnung der Durchgangslöcher selbst aufgebracht wird, oder eine Harzmatte durch Laminieren erzeugt und unter Wärme- und Druckeinwirkung gepreßt wird, wodurch ein Harz oder ein durch Harzlaminieren geformtes Produkt an den Durchgangslöchern ausgebildet wird, wobei dieses anschließend unter Zurückbehaltung einer Harzzone in der erforderlichen Breite am Innenumfangsabschnitt der Durchgangslöcher wieder weggeschnitten wird.

Die Erfindung (1) stellt eine Polierwerkstückhalterung bereit, die eine Metallplatte umfaßt, in der Durchgangslöcher zum Halten eines Polierwerkstücks ausgebildet sind, wobei der Außenrand der Durchgangslöcher teilweise oder vollständig abgefast ist und deren Außenrand und Innenumfang mit einem Harz oder einem durch Harzlaminieren geformten Produkt beschichtet ist.

Die Erfindung (2) schlägt eine Polierwerkstückhalterung vor, die eine Metallplatte umfaßt, in der Durchgangslöcher zum Halten eines Polierwerkstücks vorgesehen sind, wobei eine Mehrzahl von Ausnehmungen an der Innenfläche jeder der Durchgangslöcher ausgebildet ist, wobei jeder der durch die Ausnehmungen gebildeten Stege teilweise oder vollständig abgefast ist oder Unebenheiten an der Seitenfläche am oberen Ende des Steges ausgebildet sind und wobei der Außenrand und der Innenumfang jeder der Durchgangslöcher mit einem Harz oder einem durch Harzlaminieren geformten Produkt beschichtet ist.

Die Erfindung (3) stellt ein Verfahren zur Herstellung einer Polierwerkstückhalterung bereit, umfassend das Befestigen einer mit Durchgangslöchern zum Halten von Polierwerkstücken versehenen Metallplatte an einem Formwerkzeug, wobei der Außenrand der Durchgangslöcher teilweise oder vollständig abgefast ist, das Spritzgießen eines Harzes an die Durchgangslöcher, einschließlich der abgefasten Bereiche, sowie das anschließende Schleifen zum Entfernen des an den Durchgangslöchern aufgebrachten Harzes, wobei gleichzeitig eine Harzzone in der erforderlichen Breite am Innenumfang der Durchgangslöcher stehengelassen wird, wodurch eine Halteöffnung für Polierwerkstücke geschaffen wird.

Die Erfindung (4) sieht ein Verfahren zur Herstellung einer Polierwerkstückhalterung vor, umfassend das Befestigen einer mit Durchgangslöchern zum Halten von Polierwerkstücken versehenen Metallplatte an einem Formwerkzeug, das teilweise oder vollständige Abfasen jedes durch die Ausnehmungen gebildeten Steges oder das Ausbilden von Unebenheiten an der Seitenfläche am oberen Ende jedes Steges, das Spritzgießen eines Harzes an den Abschnitt der Durchgangslöcher, einschließlich der Ausnehmungen, sowie das anschließende Schleifen zum Entfernen des an den Durchgangslöchern aufgebrachten Harzes, wobei gleichzeitig eine Harzzone in der erforderlichen Breite am Innenumfang der Durchgangslöcher stehengelassen wird, wodurch eine Halteöffnung für Polierwerkstücke geschaffen wird.

Die Erfindung (5) stellt ein Verfahren zur Herstellung einer Polierwerkstückhalterung bereit, umfassend das teilweise oder vollständige Abfasen des Außenrandes der in einer Metallplatte ausgebildeten Durchgangslöcher zum Halten von Polierwerkstücken, das Einsetzen einer warmhärtbaren Harzmatte in das Durchgangsloch, deren Form mit der des Durchgangsloches übereinstimmt, das anschließende Ausbilden eines durch Harzlaminieren geformten Produkts über die gesamte Fläche der Durchgangslöcher durch Pressen unter Wärme- und Druckeinwirkung, das Schleifen zum Entfernen des durch Harzlaminieren geformten Produkts, wobei das durch Harzlaminieren geformte Produkt in einer Breite stehengelassen wird, die für den Innenumfang des Durchgangsloches erforderlich ist, wodurch eine Halteöffnung für Polierwerkstücke geschaffen wird.

Die Erfindung (6) sieht ein Verfahren zur Herstellung einer Polierwerkstückhalterung vor, umfassend das Ausbilden einer Mehrzahl von Ausnehmungen an der Innenfläche jeder der Durchgangslöcher, die in einer Metallplatte zum Halten von Polierwerkstücken vorgesehen sind, das teilweise oder vollständige Abfasen jedes der durch die Ausnehmungen definierten Stege oder das Ausbilden von Unebenheiten an der Seitenfläche am oberen Ende jedes Steges, das Einsetzen einer warmhärtbaren Harzmatte in das Durchgangsloch, deren Form mit der des Durchgangsloches übereinstimmt, das anschließende Ausbilden eines durch Harzlaminieren geformten Produkts über die gesamte Fläche der Durchgangslöcher durch Pressen unter Wärme- und Druckeinwirkung, das Schleifen, um das durch Harzlaminieren geformte Produkt zu entfernen, wobei das durch Harzlaminieren geformte Produkt in einer Breite stehengelassen wird, die für den Innenumfang des Durchgangsloches erforderlich ist, wodurch eine Halteöffnung für Polierwerkstücke geschaffen wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Draufsicht einer Polierwerkstückhalterung in einer ersten Ausführung der Erfindung;
Fig. 2 ist ein vergrößerter Querschnitt einer Halteöffnung in Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Teilansicht eines Durchgangsloches vor dem Spritzgießen in der ersten Ausführung;
Fig. 4 ist eine Seitenansicht entlang der Linie A-A in Fig. 2;
Fig. 5 ist eine Seitenansicht entlang der Linie B-B in Fig. 2;
Fig. 6 ist eine Ansicht die eine weitere Ausführung eines abgefasten Abschnitts in Fig. 4 zeigt;
Fig. 7 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Durchgangsloches in einer zweiten Ausführung vor dem Spritzgießen;
Fig. 8 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines weiteren Durchgangsloches in einer zweiten Ausführung vor dem Spritzgießen;
Fig. 9 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht von weiteren Durchgangslöchern in einer zweiten Ausführung vor dem Spritzgießen;
Fig. 10 ist ein Frontaufriß im Querschnitt eines Abschnitts eines Spritzgießwerkzeugs; und
Fig. 11 ist eine erklärende Ansicht einer konventionellen Polierwerkstückhalterung.

Detaillierte Beschreibung

Nachfolgend wird eine Polierwerkstückhalterung in einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung anhand der Fig. 1 bis 6 erläutert. Eine Polierwerkstückhalterung 10 weist mehrere bis mehrere Dutzend Werkstückhalteöffnungen 1 (18 Löcher in Fig. 1) zum Halten von (nicht-dargestellten) polierten Werkstücken auf und umfaßt ein Antriebszahnkranz 5 an seiner Außenfläche zum Eingriff mit einem Sonnenrad und einem Innenzahnrad eines Oberflächenpoliergeräts.
Die Werkstückhalteöffnung 1 hat einen Aufbau, bei dem ein Außenrand 42 und eine Innenfläche 41 eines Durchgangsloches, das in einer Metallplatte 4 ausgebildet ist, mit einem Harz 2 bedeckt wird (dieser wird als schraffierter Abschnitt in Fig. 2 und als strichpunktierter Abschnitt in Fig. 3 dargestellt). Die Werkstückhalteöffnung 1 mit einem solchen Aufbau wird wie unten beschrieben hergestellt. Das heißt, kreisrunde Durchgangslöcher mit einem Innendurchmesser d₂, der um 2 bis 7 mm größer ist als der fertige Innendurchmesser d₁ der Werkstückhalteöffnung, werden als erstes in der Metallplatte 4 erzeugt. Es gibt keine besonderen Beschränkungen bei der Anzahl der Durchgangslöcher, die von mehreren Öffnungen bis zu einigen Dutzend Öffnungen reichen kann, je nach Art des Polierwerkstücks. Anschließend werden Ausnehmungen (nachfolgend auch als Verankerungen bezeichnet) 6 jeweils in einer bestimmten Teilung p zur Innenfläche des kreisrunden Durchgangsloches mit dem Innendurchmesser d₂ geschaffen. Die Verankerungen 6 sind ein optionaler Bestandteil dieser ersten Ausführung, aber sie werden vorzugsweise vorgesehen, um die nachträglich durch Spritzgießen anzubringende Harzzone 2 und die Metallplatte 4 fest miteinander zu verbinden. Es gibt keine besonderen Beschränkungen bei der Anzahl und der Form der Ausnehmungen oder bei der freigearbeiteten Tiefe der Verankerung 6, die entsprechend der Anwendung gewählt werden können. In Fig. 2 ist eine Anzahl von 18 Verankerungen 6 vorgesehen, die Ausnehmung ist trapezförmig mit einer freigearbeiteten Tiefe von (d₃ - d₂)/2 ausgebildet.
Anschließend wird die obere Kante oder die untere Kante am Umfang des Durchgangsloches (Innendurchmesser (d₂)), d. h. der obere Abschnitt oder der untere Abschnitt von Stegen 8, die durch eine Mehrzahl von Ausnehmungen ausgebildet sind, bei 3,3 abgefast. Dieses Abfasen verhindert, daß die nachträglich durch Spritzgießen aufzubringende Harzzone 2 sich nach oben oder nach unten ablöst. Das Abfasen kann an der oberen Kante und/oder der unteren Kante am Umfang der Durchgangslöcher (Innendurchmesser d₂) vorgenommen werden. Wenn nur eine davon abgefast wird (d. h. nur auf einer Seite abgefast wird), wird die Kante vorzugsweise so abgefast, daß bei benachbarten Stegen 8 und 8 abwechselnd der eine am oberen Abschnitt und der andere am unteren Abschnitt abgefast wird, damit sich das Harz schwerer von der Verbindungsfläche ablöst. Jede der Abfasungen kann kontinuierlich über den gesamten Durchmesser oder nicht-kontinuierlich nur an einem Abschnitt des Umfangs erfolgen. Die abgefasten Abschnitte 3, 3 können jedwede Form haben, z. B. ist die Querschnittsform des Abschnitts nach dem Abfasen (in Fig. 3) trapezförmig, (in Fig. 6) rechteckig oder hat eine (nicht-dargestellte) unbestimmte Form und ist mit einem Parabelbogen umgeben. Von diesen wird die Trapezform aufgrund der einfachen Herstellbarkeit bevorzugt. Wenn jede der abgefasten Abschnitte 3, 3 trapezförmig ist, beträgt die Abfastiefe (h₁) vorzugsweise 1/3 oder mehr bis weniger als S der Dicke der Metallplatte. Wenn die Plattendicke 0,2 mm oder weniger beträgt, erfolgt die Abfasung nur einseitig, wobei die Abfastiefe vorzugsweise etwa zwischen 1/3 oder mehr und weniger als S der Dicke der Metallplatte liegt.
Es gibt keine besonderen Beschränkungen bei der radialen Länge des abgefasten Abschnitts und sie beträgt vorzugsweise zwischen 0,1 mm und der doppelten Plattendicke. Da die abgefasten Abschnitte 3 und 3 zu dem Zweck erzeugt werden, ein Ablösen der zu bildenden Harzzone zu verhindern, ist keine hohe Präzision für die Oberfläche des abgefasten Abschnitts erforderlich und eine größere Oberflächenrauhigkeit ist eher erwünscht, um eine feste Verbindung mit dem Harz zu erzielen. Ferner gibt es keine besonderen Beschränkungen bei dem Abfasverfahren und ein Verfahren, bei dem eine Schleifscheibe verwendet wird, ist geeignet, da dies am einfachsten und bequemsten ist und auch weniger Kosten verursacht.
Nachfolgend wird eine Polierwerkstückhalterung in einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 9 beschrieben. Fig. 7 ist eine Teilansicht eines Durchgangsloches vor dem Spritzgießen, Fig. 8 ist eine Teilansicht eines weiteren Durchgangsloches vor dem Spritzgießen, und Fig. 9 ist eine Teilansicht von weiteren Durchgangslöchern vor dem Spritzgießen. In den Fig. 7 bis 9 werden Bestandteile, die mit denen in Fig. 3 identisch sind, mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, für die eine Erläuterung entfällt, wobei hauptsächlich andere Anordnungen beschrieben werden sollen. Das heißt, die Anordnungen in Fig. 7 unterscheiden sich von denen in Fig. 3 dadurch, daß kein abgefaster Abschnitt am Außenrand des Durchgangsloches vorhanden ist, sondern eine schrägverlaufende Nut 81 an der Seitenfläche 9 am oberen Ende eines durch die Ausnehmungen geschaffenen Steges 8 ausgebildet ist. Die Richtung der schrägverlaufenden Nut 81 liegt entgegengesetzt zu der der schrägverlaufenden Nut 81 in der Seitenfläche 9 am oberen Ende eines benachbarten Steges 8. Indem die Richtung der Schräge der Nuten abwechselnd verschieden ist, löst sich das Harz weniger leicht nach oben oder nach unten von der Bindungsfläche des Durchgangsloches ab. Die auf der Seitenfläche 9 am oberen Ende des Steges 8 ausgebildeten Unebenheit ist nicht auf eine schrägverlaufende Nut 81 beschränkt, sondern kann andere Konfigurationen umfassen, z. B. eine Unebenheit in Form von runden Vertiefungen (Fig. 8) oder eine Unebenheit (Fig. 9), die eine Kombination von seitlich vorgesehenen Vorsprüngen 83a und Rillen 83b umfaßt. In dieser zweiten Ausführung sind die Ausnehmungen (Verankerungen 6) ein wesentlicher Bestandteil und die dadurch definierten Stege weisen Unebenheiten auf, die auf der Seitenfläche 9 am oberen Ende der Stege 8 ausgebildet sind, wie sie in den Fig. 7 bis 9 zu sehen sind, und der Innenumfang 41 des Durchgangsloches wird mit einem Harz bedeckt. Das Harz kann nicht nur am Innenumfang 41 des Durchgangsloches, sondern auch am Außenrand 42 als eine extrem dünne Beschichtung an der oberen oder der unteren Fläche der Metallplatte, die an den Innenumfang 41 angrenzt, ausgebildet werden. Der Steg 8 kann teilweise oder vollständig abgefast sein (nicht dargestellt). Wenn eine solche Abfasung erfolgt, ist das Ausbilden von Unebenheiten auf der Seitenfläche 9 am oberen Ende des Steges 8 nicht erforderlich.
Bei der erfindungsgemäßen Polierwerkstückhalterung werden der Außenrand und der Innenumfang der Durchgangslöcher mit einem Harz oder einem durch Harzlaminieren geformten Produkt beschichtet. Der Innenumfang des Durchgangsloches bezeichnet die innere Seitenfläche des Durchgangsloches und der Außenrand des Durchgangsloches bezeichnet die Bereiche der oberen oder der unteren Fläche der Metallplatte, die sich nächst dem Innenumfang befinden und an diesen angrenzen. Es gibt keine besonderen Beschränkungen bei dem verwendeten Harz, wobei für Herstellung das Harzbeschichtung durch Spritzgießen ein thermoplastisches Harz bevorzugt wird, da sich thermoplastische Harze durch sehr gute Spritzgießbarkeit auszeichnen. Insbesondere werden ausschließlich aromatische Flüssigkristall-Polyester (LCP), Polybutylenterephthalat (PBTB), Polyacetal (POM) oder Polycarbonat (PC) im Hinblick auf Festigkeit, Abriebfestigkeit, chemische Beständigkeit und Fließfähigkeit beim Spritzgießen bevorzugt.
Als Harz können alle Sorten von unvermischten Harzen (ohne Verstärkung) oder verstärkte Harze, die mit kurzen Glasfasern verstärkt sind, verwendet werden. Unvermischte Harze werden benutzt, wenn ein Verstreuen von Glaspulver verhindert werden soll. Polypropylen (PP) ist verwendbar, da es sich hierbei um das am häufigsten verwendete Harz handelt und es ausgezeichnete Werte im Hinblick auf Formbarkeit, chemische Beständigkeit und Abrieb aufweist, obwohl der anwendbare Bereich im Hinblick auf die Festigkeit begrenzt ist. Auch Polyphenylensulphid (PPS) kann verwendet werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird das durch Harzlaminieren geformte Produkt durch das Tränken eines gewebten oder nicht-gewebten Stoffes als Substrat mit einem warmhärtbaren Harz als Matrixharz erzeugt, um ein laminiertes Produkt auf der Basis einer Harzmatte zu bilden, die anschließend unter Wärme- und Druckeinwirkung gepreßt wird. Zu den als Matrixharz verwendbaren warmhärtbaren Harzen zählen beispielsweise Epoxidharz, Phenolharz und Diallylphthalatharz. Das mit dem warmhärtbaren Harz zu tränkende Substrat kann Glasfasern, Polyesterfasern wie flüssigkristalline aromatische Polyesterfasern, Aramidfasern, Baumwolle oder Zellulosefasern umfassen. Das Harzgehalt das Harzmatte, die durch Tränken des Substrats mit dem warmhärtbaren Harz als Matrixharz erzeugt wird, unterliegt keinerlei Beschränkungen und kann nach Bedarf in Abhängigkeit von der nach dem Formen erforderlichen Dicke des durch Harzlaminieren geformten Produkts gewählt werden, wobei die Tränkungsmenge vorzugsweise zwischen 30 und 70% liegt.
Ein erstes Verfahren zur Herstellung einer Polierwerkstückhalterung 10 in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung wird nachfolgend anhand von Fig. 10 erläutert. Fig. 10 ist ein Frontaufriß eines Abschnitts eines Spritzgießwerkzeugs im Querschnitt. Eine Polierwerkstückhalterung 10 besteht aus einer Metallplatte 4, bei der der Außenrand von Durchgangslöchern, die jeweils einen Innendurchmesser d₂ aufweisen, teilweise oder vollständig abgefast ist, wobei die Halterung an einem Spritzgießwerkzeug 20 befestigt wird und ein Harz an diese Abschnitte der Durchgangslöcher, einschließlich der abgefasten Bereiche 3, 3, durch Spritzgießen aufgebracht wird. Das Spritzgießwerkzeug 20 hat einen Dreiplattenaufbau, der ein stationäres Werkzeug 21, ein Kernwerkzeug 22 und ein bewegliches Werkzeug 23 umfaßt. Beispielsweise ist eine Spule 24 in der Mitte des stationären Werkzeugs 21 vorgesehen, und ein Hauptkanal 25 und ein (nicht-dargestellter) Anguß zum Harzeinspritzen sind am Kernwerkzeug 22 ausgebildet. Ein Hohlraum wird durch das Kernwerkzeug 22, das bewegliche Werkzeug 23 und das zwischen ihnen liegende Durchgangsloch einer Metallplatte definiert. Konische Angußbüchsen 26 sind an drei Positionen an den Durchgangslöchern (d. h. dem Hohlraum) vorgesehen, um die Harzeinspritzung zu verbessern. In der Zeichnung bezeichnen P1 und P2 Trennfugen, wobei die Metallplatte 4 an der Trennfuge P2 befestigt ist. Es gibt keine besonderen Beschränkungen bei der Auswahl des durch Spritzgießen aufzubringenden Harzes, es wird jedoch ein thermoplastisches Harz im Hinblick auf leichte Spritzgießbarkeit bevorzugt. Insbesondere können die thermoplastischen Harze verwendet werden, die vorstehend genannt wurden.
Das Harz wird durch Spritzgießen an den Innenumfang oder den Innenumfang und den Außenrand des Durchgangsloches der Metallplatte aufgebracht. Das am Innenumfang des Durchgangsloches aufgebrachte Harz wird durch Schleifen entfernt, wobei eine Harzzone in einer angemessenen Breite am Innenumfang des Durchgangsloches stehengelassen wird, wodurch eine Halteöffnung für Polierwerkstücke geschaffen wird. Der Innendurchmesser wird etwas größer gehalten als der Außendurchmesser des Polierwerkstücks, um die Drehbewegung des Polierwerkstücks während des Polierschrittes leichtgängig zu machen. Bei einer solchen Anordnung kann ein direkter Kontakt zwischen der Metallplatte und dem Polierwerkstück während des Poliervorgangs vermieden werden, wodurch das Auftreten von Defekten stark vermindert wird. Da die Metallplatte nach der Benutzung wiederverwendet werden kann, indem das Harz entfernt wird, ist das Verfahren äußerst kostengünstig.
Das Verfahren zur Herstellung der Polierwerkstückhalterung gemäß einer zweiten Ausführung wird durch das Befestigen der Metallplatte an dem Formwerkzeug, wie in den Fig. 7 bis 9 gezeigt, und das Spritzgießen und Anformen des Harzes an die Durchgangslöcher, einschließlich der Ausnehmungen, durchgeführt, wobei das Verfahren auch in der gleichen Weise ausgeführt wird, wie das oben beschriebene. Wenn das Harz über die gesamte Oberfläche der Durchgangslöcher der Metallplatte durch Spritzgießen aufgebracht worden sind, werden die Halteöffnungen für Polierwerkstücke auf die gleiche Weise durch Schleifen ausgebildet, um das Harz zu entfernen, wobei die Harzzone in einer angemessenen Breite am Innenumfang der Durchgangslöcher stehengelassen wird.
Nachfolgend wird ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der Polierwerkstückhalterungen erläutert. Als erstes wird bei einer Metallplatte, in der Durchgangslöcher zum Halten von Polierwerkstücken ausgebildet sind, der Außenrand der Durchgangslöcher teilweise oder vollständig abgefast, um ein abgefastes Durchgangsloch, wie in Fig. 3 gezeigt, herzustellen, anschließend wird eine warmhärtbare Harzmatte, die aus einer geeigneten Anzahl von Schichten besteht und deren Form der des Durchgangsloches angepaßt ist, in das Durchgangsloch eingesetzt, wobei lösbare Filmschichten an oberen und unteren Flächen angebracht werden und anschließend das durch Harzlaminieren geformte Produkt über die gesamte Oberfläche der Durchgangslöcher aufgebracht wird und unter Wärme- und Druckeinwirkung heiß gepreßt wird. In diesem Zustand wird das Durchgangsloch vollständig durch das durch Harzlaminieren geformte Produkt verschlossen, wobei das durch Harzlaminieren geformte Produkt auch an den abgefasten Abschnitten am Außenrand der Durchgangslöcher als Beschichtung aufgebracht ist. Sodann wird das durch Harzlaminieren geformte Produkt, welches das Durchgangsloch verschließt, durch Schleifen entfernt, wobei eine ausreichende Menge des durch Harzlaminieren geformten Produkts am Innenumfang des Durchgangsloches stehengelassen wird, um eine Halteöffnung mit einem Innendurchmesser d₁ für Polierwerkstücke herzustellen.
Auch für die Durchgangslöcher, die mit Ausnehmungen ausgebildet sind, z. B. wie die in den Fig. 7 bis 9 gezeigten, kann ein durch Harzlaminieren geformtes Produkt durch das gleiche Verfahren, wie oben beschrieben, an den Durchgangslöchern aufgebracht werden, wodurch Halteöffnungen mit einem Innendurchmesser d₁ für Polierwerkstücke in der Metallplatte geschaffen werden kann. Auch wenn sich die Anzahl der Schritte etwas erhöht, kann gemäß dem zweiten Herstellungsverfahren das Ablösen des durch Harzlaminieren geformten Produkts von der Bindungsfläche durch eine einfache und bequeme Methode, ohne Verwendung von Klebemitteln, verhindert wird.

Beispiele

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend genauer anhand von Beispielen beschrieben, aber sie sind reine Beispiele und beschränken die vorliegende Erfindung in keinster Weise.

Beispiel 1

Eine rostfreie scheibenförmige Stahlplatte mit einer Dicke von 0,5 mm, die mit 200 Zähnen versehen war, hatte einen äußersten Durchmesser von 427 mm und einen Durchmesser im Zahnlückengrund der Zähne von 417 mm, und in ihr waren 18 Durchgangslöcher vorgesehen. Jedes Durchgangsloch hatte eine Größe von 70 mm⊘ (d₂), wobei 18 Verankerungen an dessen Außenrand ausgebildet waren (Fig. 1 und Fig. 2). Die obere Kante und die untere Kante des Durchgangsloches (ausgenommen die Verankerungen) wurden durch eine Schleifscheibe abgefast. Die Querschnittsform nach dem Abfasen hatte die gleiche Form, wie sie in den Fig. 3 bis 5 dargestellt ist, wobei die Abfastiefe (h₂) etwa 0,2 mm betrug. Anschließend wurde die Metallplatte an einem Formwerkzeug befestigt. In Fig. 8 wurde es so am Formwerkzeug angebracht, daß die Metallplatte auf der Höhe P2 befestigt wurde, d. h. zwischen dem Kernwerkzeug und dem beweglichen Werkzeug eingesetzt war. Es wurde der ausschließlich aromatische Flüssigkristall-Polyester ("Sumica Super LCP-E7008", Hersteller: Sumitomo Chemical) verwendet und durch Spritzgießen aufgebracht, um eine Polierwerkstückhalterung 1 herzustellen. Das Modell IS450F von Toshiba Kikai wurde als Spritzgießmaschine verwendet und die Formungsbedingungen beim Spritzgießen waren durch eine Zylindertemperatur von 360°C, eine Werkzeugtemperatur von 80°C und eine Standzeit von 30 Sek./Zyklus gegeben.

Beispiel 2

Eine Polierwerkstückhalterung 2 wurde durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde hierbei Polycarbonat ("YupironS-3000", Hersteller: Mitsubishi Engineering Plastics Co.) anstelle des ausschließlich aromatischen Flüssigkristall-Polyesters ("Sumica Super LCP- E7008", Hersteller: Sumitomo Chemical) verwendet. Als Formungsbedingungen waren eine Zylindertemperatur von 280°C, eine Werkzeugtemperatur von 65°C und eine Standzeit von 30 Sek./Zyklus gegeben.

Beispiel 3

Eine Polierwerkstückhalterung 3 wurde durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde hierbei Polybutylenterephthalat ("PlanackBT-1000", Hersteller: Dainippon Ink Chemical Co.) anstelle des ausschließlich aromatischen Flüssigkristall-Polyesters ("Sumica Super LCP- E7008", Hersteller: Sumitomo Chemical) verwendet. Die Formungsbedingungen bestanden in einer Zylindertemperatur von 230°C, einer Werkzeugtemperatur von 65°C und einer Standzeit von 30 Sek./Zyklus.

Beispiel 4

Eine Polierwerkstückhalterung 4 wurde durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde hierbei Polyphenylensulfid ("Daicomp FZ1130", Hersteller: Dainippon Ink Chemical Co.) anstelle des ausschließlich aromatischen Flüssigkristall-Polyesters ("Sumica Super LCP-E7008", Hersteller: Sumitomo Chemical) verwendet. Als Formungsbedingungen war eine Zylindertemperatur von 320°C, eine Werkzeugtemperatur von 130°C und eine Standzeit von 30 Sek./Zyklus gegeben.

Beispiel 5

Eine Halterung 5 für Polierwerkstücke wurde durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde hierbei Polyacetal ("Juracon M-450-44", Hersteller: Polyplastics Co.) anstelle des ausschließlich aromatischen Flüssigkristall- Polyesters ("Sumica Super LCP-E7008", Hersteller: Sumitomo Chemical) verwendet. Die Formungsbedingungen bestanden in einer Zylindertemperatur von 200°C, einer Werkzeugtemperatur von 75°C und einer Standzeit von 30 Sek./Zyklus.

Beispiel 6

Eine Polierwerkstückhalterung 6 wurde durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde hierbei Polypropylen ("Nobren AX568", Hersteller: Sumitomo Chemical Co.) anstelle des ausschließlich aromatischen Flüssigkristall- Polyesters ("Sumica Super LCP-E7008", Hersteller: Sumitomo Chemical) verwendet. Die Formungsbedingungen bestanden in einer Zylindertemperatur von 180°C, einer Werkzeugtemperatur von 50°C und einer Standzeit von 30 Sek./Zyklus.

Beispiel 7

Bisphenol-Epoxidharz ("AER8011", Hersteller: Asahi Chiba Co.) wurde als Matrixharz verwendet und ein Glasfasersubstrat ("KS1220", Hersteller: Kanebo Co.) wurde damit getränkt und dann getrocknet, um eine Harzmatte herzustellen, deren Dicke nach dem Formen 0,1 mm betrug. Es wurde zu einer Form ausgestanzt, die der des Durchgangsloches einer Metallplatte entsprach, fünffach übereinander gelegt und in das Durchgangsloch eingesetzt, das in der gleichen Weise abgefast war, wie das in Beispiel 1. Anschließend wurden lösbare Filmschichten an den oberen und unteren Flächen der Metallplatte angebracht, sie wurde zwischen zwei SUS-Platten gelegt, in eine Formteilpresse eingeführt und es entstand ein durch Harzlaminieren geformtes Produkt über die gesamte Oberfläche des Durchgangsloches durch Wärme- und Druckeinwirkung. Das durch Harzlaminieren geformte Produkt, das so ausgebildet war, daß es das Durchgangsloch abschloß, wurde durch Schleifen entfernt, wobei das durch Harzlaminieren geformte Produkt in einer angemessenen Breite am Außenrand des Durchgangsloches stehengelassen wurde und auf diese Weise eine Halteöffnung geschaffen wurde, um eine Polierwerkstückhalterung 7 herzustellen.

Beispiel 8

Ein Phenolharz (Molverhältnis 1,2, unter Verwendung eines Ammoniakkatalysators, hergestellt von der Firma des Anmelders) wurde als Matrixharz verwendet und ein gewebtes Baumwollstoffsubstrat ("BC-500E", Hersteller: Nomura Kogyo Co.) wurde damit getränkt und dann getrocknet, um eine Harzmatte herzustellen, deren Dicke nach dem Formen 0,1 mm betrug. Anschließend wurden durch die gleichen Verfahren wie in Beispiel 7 eine Halteöffnung für Werkstücke geschaffen, um eine Polierwerkstückhalterung 8 zu herzustellen.

Beispiel 9

Ein Diallylphthalatharz (DT-170", Hersteller: Toto Kasei Co.) wurde als Matrixharz verwendet und ein gewebtes Polyestersubstrat ("T-11263", Hersteller: Teijin Co.) wurde damit getränkt und dann getrocknet, um eine Harzmatte herzustellen, deren Dicke nach dem Formen 0,1 mm betrug. Anschließend wurden durch die gleichen Verfahren wie in Beispiel 7 eine Halteöffnung für Werkstücke geschaffen, um eine Polierwerkstückhalterung 9 herzustellen.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Polierwerkstückhalterung 10 wurde durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch unter Verwendung einer Metallplatte, deren Durchgangslöcher nicht am Außenrand abgefast waren; es wurde in diesem Fall Polyacetal ("Juracon M-450-44, Hersteller: Polyplastics Co.) verwendet. Die Formungsbedingungen bestanden in einer Zylindertemperatur von 200°C, einer Werkzeugtemperatur von 75°C und einer Standzeit von 30 Sek./Zyklus.
Die durch die oben geschriebenen Verfahren hergestellten Polierwerkstückhalterungen 1 bis 10 wurden so aufeinander gelegt, daß sie sich in einer annähernd identischen Position befanden und ein Durchgangsloch von 66 mm⊘ wurde mit Hilfe einer Fräsmaschine in der Mitte das Harzzone geschaffen, um Halteöffnungen für Polierwerkstücke auszubilden. Die Polierwerkstückhalterungen 1 bis 10 wurden in dem unten dargestellten Poliertest verwendet.

Poliertest

Aluminiumscheiben wurden in Chargen von 280 Stück wiederholt poliert, wobei jeweils eine der Polierwerkstückhalterungen verwendet wurde, dann wurde der Test beendet und der Zustand der Harzzone in der Halteöffnung für Polierwerkstücke und das Aussehen des polierten Produktes unter dem Mikroskop betrachtet. "FGL-3700" (Hersteller: Fujimi Incorporated) wurde als Polierflüssigkeit benutzt.
Ein Ergebnis des Poliertests war, daß weder Risse und Absplitterungen noch Kratzer in und an den polierten Produkten gefunden wurden. Das Resultat der Betrachtung das Harzzone der Polierwerkstückhalterungen ist in Tabelle 1 zu finden. Die Gesamtbewertung im Ergebnis von Tabelle 1 bezieht sich auf das relative Urteil für die praktische Verwendbarkeit in diesem Anwendungsfall. Selbst Fälle, die mit dem Symbol "Δ" bewertet werden, können in der Praxis für Anwendungen mit geringerer Belastung benutzt werden. Tabelle 1

Industrielle Anwendung

Bei einer Metallplatte, in der Durchgangslöcher zum Halten von Polierwerkstücken vorgesehen sind und die als erfindungsgemäße Polierwerkstückhalterung verwendet wird, wird das polierte Werkstück nicht beschädigt und das Harz oder das durch Harzlaminieren geformte Produkt löst sich nicht ab, wenn das polierte Werkstück poliert wird, da der Außenrand der Durchgangslöcher teilweise oder vollständig abgefast ist und der Außenrand und der Innenumfang davon mit einem Harz oder einem durch Harzlaminieren geformten Produkt bedeckt ist oder weil eine Mehrzahl von Verankerungen an der Innenfläche der Durchgangslöcher vorgesehen ist, die durch die Verankerungen ausgebildeten Stege teilweise oder vollständig abgefast und der Außenrand und der Innenumfang davon mit einem Harz oder einem durch Harzlaminieren geformten Produkt bedeckt wird. Außerdem ist sie im Hinblick auf die Kosten und das Einsparen von Rohstoffen sinnvoll, da sie durch das Entfernen das Harzzone doch wiederverwendet werden kann, selbst wenn die Halterung selbst aufgrund des Abriebs das Harzzone nicht mehr verwendet werden kann.

Claims

1. Polierwerkstückhalterung, umfassend eine Metallplatte, in welcher Durchgangslöcher zum Halten eines Polierwerkstücks ausgebildet sind, wobei der Außenrand der Durchgangslöcher teilweise oder vollständig abgefast ist und der Außenrand und deren Innenumfang mit einem Harz oder einem durch Harzlaminieren geformten Produkt beschichtet ist.

2. Polierwerkstückhalterung, umfassend eine Metallplatte, in der eine Mehrzahl von Ausnehmungen an der Innenfläche jedes Durchgangsloches ausgebildet ist, wobei jeder der durch die Ausnehmungen gebildeten Stege teilweise oder vollständig abgefast ist oder Unebenheiten an der Seitenfläche am oberen Ende des Steges ausgebildet sind und wobei der Außenrand und der Innenumfang jeder der Durchgangslöcher mit einem Harz oder einem durch Harzlaminieren geformten Produkt beschichtet ist.

3. Polierwerkstückhalterung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Harz ein thermoplastisches Harz ist.

4. Polierwerkstückhalterung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Harz ein ausschließlich aromatischer Flüssigkristallpolyester (LCP), Polybutylenterephthalat (PBTB), Polyacetal (POM) oder Polycarbonat (PC) ist.

5. Polierwerkstückhalterung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Harz ein verstärktes Harz, das mit kurzen Glasfasern verstärkt ist, oder ein unvermischtes Harz ohne Verstärkung ist.

6. Polierwerkstückhalterung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das durch Harzlaminieren geformte Produkt durch Pressen eines Laminierungsproduktes auf der Basis einer Harzmatte durch Wärme- und Druckeinwirkung erzeugt wird, bei der ein Webstoff oder ein nicht-gewebter Stoff als Substrat mit einem warmhärtbaren Harz als Matrixharz getränkt wird.

7. Verfahren zur Herstellung einer Polierwerkstückhalterung, umfassend das Befestigen einer mit Durchgangslöchern zum Halten von Polierwerkstücken versehenen Metallplatte an einem Formwerkzeug, wobei der Außenrand der Durchgangslöcher teilweise oder vollständig abgefast ist, das Spritzgießen eines Harzes an die Durchgangslöcher, einschließlich der abgefasten Bereiche, sowie das anschließende Schleifen zum Entfernen des an den Durchgangslöchern aufgebrachten Harzes, wobei gleichzeitig eine Harzzone in der erforderlichen Breite am Innenumfang der Durchgangslöcher stehengelassen wird, wodurch eine Halteöffnung für Polierwerkstücke geschaffen wird.

8. Verfahren zur Herstellung einer Polierwerkstückhalterung, umfassend das Befestigen einer mit Durchgangslöchern zum Halten von Polierwerkstücken versehenen Metallplatte an einem Formwerkzeug, die mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen an der Innenfläche jedes Durchgangsloches ausgebildet ist, das teilweise oder vollständige Abfasen jedes durch die Ausnehmungen gebildeten Steges oder Ausbildung von Unebenheiten an der Seitenfläche am oberen Ende jedes Steges, das Spritzgießen eines Harzes an die Durchgangslöcher, einschließlich der Ausnehmungen, sowie das anschließende Schleifen, um das an den Durchgangslöchern aufgebrachten Harz zu entfernen, wobei gleichzeitig eine Harzzone in der erforderlichen Breite am Innenumfang der Durchgangslöcher stehengelassen wird, wodurch eine Halteöffnung für Polierwerkstücke geschaffen wird.

9. Verfahren zur Herstellung einer Polierwerkstückhalterung nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Harz ein thermoplastisches Harz ist.

10. Verfahren zur Herstellung einer Polierwerkstückhalterung nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Harz ein ausschließlich aromatischer Flüssigkristall-Polyester (LCP), Polybutylenterephtalat (PBTB), Polyacetal (POM) oder Polycarbonat (PC) ist.

11. Verfahren zur Herstellung einer Polierwerkstückhalterung nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Harz ein verstärktes Harz, das mit kurzen Glasfasern verstärkt ist, oder ein unvermischtes Harz ohne Verstärkung ist.

12. Verfahren zur Herstellung einer Polierwerkstückhalterung, umfassend das teilweise oder vollständige Abfasen des Außenrandes der in einer Metallplatte zum Halten von Polierwerkstücken ausgebildeten Durchgangslöcher, das Einsetzen einer warmhärtbaren Harzmatte in das Durchgangsloch, deren Form mit der des Durchgangsloches übereinstimmt, das anschließende Ausbilden eines durch Harzlaminieren geformten Produkts über die gesamte Fläche der Durchgangslöcher durch Pressen unter Wärme- und Druckeinwirkung, das Schleifen zum Entfernen des durch Harzlaminieren geformten Produkts, wobei das durch Harzlaminieren geformte Produkt in einer Breite stehengelassen wird, die für den Innenumfang des Durchgangsloches erforderlich ist, wodurch eine Halteöffnung für Polierwerkstücke geschaffen wird.

13. Verfahren zur Herstellung einer Polierwerkstückhalterung, umfassend das Ausbilden einer Mehrzahl von Ausnehmungen an der Innenfläche jeder der Durchgangslöcher, die in einer Metallplatte zum Halten von Polierwerkstücken vorgesehen sind, das teilweise oder vollständige Abfasen jedes der durch die Ausnehmungen definierten Stege oder das Ausbilden von Unebenheiten an der Seitenfläche am oberen Ende jedes Steges, das Einsetzen einer warmhärtbaren Harzmatte in das Durchgangsloch, deren Form mit der des Durchgangsloches übereinstimmt, das anschließende Ausbilden eines durch Harzlaminieren geformten Produkts über die gesamte Fläche des Durchgangsloches durch Pressen unter Wärme- und Druckeinwirkung, das Schleifen zum Entfernen des durch Harzlaminieren geformten Produkts, wobei das durch Harzlaminieren geformte Produkt in einer Breite stehengelassen wird, die für den Innenumfang des Durchgangsloches erforderlich ist, wodurch eine Halteöffnung für Polierwerkstücke geschaffen wird.