JP2010005746A - 研磨パッドおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】研磨パッド10は、ポリウレタン樹脂で形成されたウレタンシート2を備えている。ウレタンシート2は、被研磨物を研磨加工するための研磨面Pを有している。ウレタンシート2では、研磨面Pに砥粒が通過可能な開孔が形成されておらず、研磨面Pを介してウレタンシート2の内部に、砥粒が進入不能に形成されている。ウレタンシート2では、反発弾性率が2〜30%の範囲に設定されている。研磨加工時に、研磨液中の砥粒によりウレタンシート2の研磨面Pが変形してもその変形回復力が小さくなり、砥粒を保持しやすくなる。
【選択図】図1
Description
図1に示すように、本実施形態の研磨パッド10は、ポリウレタン樹脂で形成されたポリウレタン樹脂シートとしてのウレタンシート2を備えている。ウレタンシート2は、一面側に被研磨物を研磨加工するための研磨面Pを有している。
(研磨パッドの製造)
準備工程では、イソシアネート基含有化合物をポリオール化合物で鎖伸長したポリウレタン樹脂と、アセチルセルロースまたはアクリル樹脂とをそれぞれ準備する。イソシアネート基含有化合物としては、分子内に2つ以上の水酸基を有するポリオール化合物と、分子内に2つのイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物とを反応させることで生成したイソシアネート末端ウレタンプレポリマ(以下、単に、プレポリマと略記する。)が用いられている。このポリオール化合物と、ジイソシアネート化合物とを反応させるときに、イソシアネート基のモル量を水酸基のモル量より大きくすることで、プレポリマを得ることができる。
混合工程では、準備工程で準備したポリウレタン樹脂、アセチルセルロースまたはアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂とアセチルセルロースまたはアクリル樹脂とを溶解可能な有機溶媒を混合して混合液を調製する。有機溶媒には、本例では、N,N−ジメチルホルムアミド(以下、DMFと略記する。)が用いられている。混合液の調製には、一般的な攪拌装置を用いることができ、ポリウレタン樹脂とアセチルセルロースまたはアクリル樹脂とを略均等、略均一に混合できるものであればよい。このとき、アセチルセルロースまたはアクリル樹脂の配合割合は、得られるウレタンシート2の反発弾性率およびショアA硬度を上述した範囲とするため、ポリウレタン樹脂の100重量部に対して、5〜40重量部の範囲に設定される。アセチルセルロースまたはアクリル樹脂の配合割合が5重量部より小さいとウレタンシート2の反発弾性率が大きくなりすぎ、反対に40重量部より大きいとショアA硬度が大きくなりすぎる。
塗布工程では、混合液を表面が略平坦な帯状のシート基材に連続的に塗布する。混合工程で調製した混合液は、常温下で塗布装置によりシート基材に略均一に塗布される。塗布装置として、本例では、ナイフコータが用いられる。このとき、ナイフコータとシート基材との間隙(クリアランス)を調整することで、混合液の塗布厚さ(塗布量)がおよそ1.3〜2.5mmの範囲となるように調整される。シート基材には、可撓性フィルム、不織布、織布等を用いることができる。不織布、織布を用いる場合は、混合液の塗布時にシート基材内部への混合液の浸透を抑制するため、予め水またはDMF水溶液(DMFと水との混合液)等に浸漬する前処理(目止め)が行われる。シート基材としてPET製等の可撓性フィルムを用いる場合は、液体の浸透性を有していないため、前処理が不要となる。以下、本例では、シート基材をPET製フィルムとして説明する。
脱溶媒工程では、混合液が塗布されたシート基材を熱風乾燥機中を通過させることで、溶媒のDMFを除去する。DMFが混合液から脱溶媒することにより、シート状のポリウレタン成形体が形成される。得られたポリウレタン成形体では、ポリウレタン樹脂とアセチルセルロースまたはアクリル樹脂とが略均等かつ略均一に混合されポリマーアロイが形成されている。
溝加工工程では、ポリウレタン成形体をシート基材から剥離し、ポリウレタン成形体の一面側に研削処理を施し、他面側に溝加工を施す。この研削処理では、ポリウレタン成形体の裏面(シート基材と接触した面)側にスライス処理やバフ処理等が施される。バフ処理の場合は、ポリウレタン成形体の表面(シート基材と接触しない面)側に、表面が平坦な圧接ローラの表面を圧接しながら、ポリウレタン成形体の裏面側がバフ処理される。本例では、連続的に製造されたポリウレタン成形体が帯状のため、表面に圧接ローラを圧接しながら、連続的に裏面をバフ処理する。このバフ処理により、ポリウレタン成形体は厚さのバラツキが解消される。バフ処理には一般的なバフ機を使用することができる。
ラミネート工程では、溝加工工程で得られたウレタンシート2と両面テープ7とが貼り合わされる。このとき、両面テープ7の一面側の粘着剤層がウレタンシート2の研磨面Pと反対側の面と貼り合わされる。円形等の所望の形状、サイズに裁断した後、汚れや異物等の付着がないことを確認する等の検査を行い研磨パッド10を完成させる。
次に、本実施形態の研磨パッド10の作用等について説明する。
実施例1では、ウレタンシート2の作製に、プレポリマとして2,4−トリレンジイソシアネートと、数平均分子量2000のポリテトラメチレングリコールとの反応生成物(NCO当量470)をポリオール化合物としてネオペンチルグリコールで鎖伸長したポリエーテル系ポリウレタン樹脂を用いた。このポリウレタン樹脂とトリアセチルセルロースとを重量比7:3で混合し混合液を調製した。シート基材に混合液を塗布し脱溶媒させ実施例1の研磨パッド10を製造した。
比較例1では、トリアセチルセルロースを混合しない以外は実施例1と同様にして比較例1の研磨パッドを製造した。
各実施例および比較例の研磨パッドについて、ウレタンシート2の反発弾性率およびショアA硬度を測定した。反発弾性率は、日本工業規格(JIS K 6400−3 軟質発泡材料−物性特性の求め方 第3部 反発弾性)に基づき測定した。すなわち、ウレタンシート2を重ね合わせて50mmの厚みとし、100×100mmの試験片を切り出した。試験片を反発弾性試験機の下面に置き、上面より500mmの高さ(初期高さ)から直径16mm、質量16gの鋼球を落下させ、跳ね返った最高の高さの落下高さ、すなわち初期高さ(500mm)に対する百分率(%)を求めた。測定は3回(n=3)行い平均値を算出した。ショアA硬度は、日本工業規格(JIS K 7311)に準じた方法で測定した。反発弾性率およびショアA硬度の測定結果を下表1に示す。
次に、各実施例及び比較例の研磨パッドを用いて、以下の研磨条件でハードディスク用のアルミニウム基板の研磨加工を行い、研磨レートを測定した。研磨レートは、1分間当たりの研磨量を厚さで表したものであり、研磨加工前後のアルミニウム基板の重量減少から求めた研磨量、アルミニウム基板の研磨面積および比重から算出した。また、目視にてスクラッチの有無を判定した。研磨レートおよびスクラッチの測定結果を下表2に示す。
(研磨条件)
使用研磨機:スピードファム社製、9B−5Pポリッシングマシン
研磨速度(回転数):30rpm
加工圧力:100g/cm2
スラリ:コロイダルシリカスラリ(pH:11.5)
スラリ供給量:100cc/min
被研磨物:ハードディスク用アルミニウム基板
(外径95mmφ、内径25mm、厚さ1.27mm)
2 ウレタンシート(ポリウレタン樹脂シート)
3 溝
10 研磨パッド
Claims (7)
- 被研磨物を研磨加工するための研磨面を有するポリウレタン樹脂シートを備えた研磨パッドにおいて、前記ポリウレタン樹脂シートは、前記研磨面を介してその内部に研磨粒子が進入不能であり、該ポリウレタン樹脂シートを一定の厚さまで重ねた上面に一定の初期高さから所定質量および所定直径を有する鋼球を落下させたときに、該鋼球が跳ね返った高さの前記初期高さに対する百分率で定義される反発弾性率が2%〜30%の範囲であることを特徴とする研磨パッド。
- 前記ポリウレタン樹脂シートは、ショアA硬度が5度〜50度の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
- 前記ポリウレタン樹脂シートには、アセチルセルロースまたはアクリル樹脂が含有されていることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
- 前記ポリウレタン樹脂シートは、前記研磨面側に溝加工またはエンボス加工が施されていることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
- 前記ポリウレタン樹脂シートは、厚さが0.1mm〜8.0mmの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
- 前記ポリウレタン樹脂シートの前記研磨面と反対の面側に基材が更に貼り合わされていることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
- 請求項1に記載の研磨パッドの製造方法であって、
イソシアネート基含有化合物と、ポリオール化合物と、アセチルセルロースまたはアクリル樹脂と、前記イソシアネート基含有化合物が前記ポリオール化合物で鎖伸長されたポリウレタン樹脂および前記アセチルセルロースまたはアクリル樹脂を溶解可能な有機溶媒と、を略均一に混合した混合液を調製する調製ステップと、
前記調製ステップで調製された混合液をシート状に展延し、前記混合液から前記有機溶媒を脱溶媒させて前記ポリウレタン樹脂シートを形成する形成ステップと、
を含むことを特徴とする製造方法。
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