JP2014083647A - Magnetic fluid for glass substrate polishing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラス基板研磨用磁性流動体に関する。 The present invention relates to a magnetic fluid for polishing a glass substrate.
液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板の製造工程は、ガラス基板を切断する工程を含む。ガラス基板を切断する際には、ガラス基板にスクライブ線を形成し、スクライブ線に引っ張り応力を集中させてガラス基板を割断する。スクライブ線は、一般に、ダイヤモンドカッターを用いて機械的に形成する方法や、レーザを利用した加熱と急冷により初期亀裂を進行させる方法によって形成される。 The manufacturing process of the glass substrate for flat panel displays, such as a liquid crystal display and a plasma display, includes the process of cut | disconnecting a glass substrate. When the glass substrate is cut, a scribe line is formed on the glass substrate, and the tensile stress is concentrated on the scribe line to cleave the glass substrate. The scribe line is generally formed by a method of mechanically forming using a diamond cutter or a method of causing an initial crack to proceed by heating and rapid cooling using a laser.
スクライブ線が機械的に形成された場合、スクライブ線の周囲に細かなクラックが不可避的に存在する。レーザを利用してスクライブ線が形成された場合、分断されたガラス基板の端面と表裏面との間の角部には、非常に鋭いエッジが形成される。したがって、切断後のガラス基板の端面は、ダイヤモンドホイールによって研削され、クラックや鋭いエッジが取り除かれ、例えば断面がR形状となるように形状が整えられる。その後、ガラス基板の端面は、例えば発泡樹脂からなる柔軟性を有する研磨ホイールを用いた研磨加工により鏡面状に仕上げられる。 When the scribe line is formed mechanically, fine cracks inevitably exist around the scribe line. When a scribe line is formed using a laser, a very sharp edge is formed at a corner between the end surface and the front and back surfaces of the divided glass substrate. Therefore, the end surface of the glass substrate after cutting is ground by the diamond wheel, and cracks and sharp edges are removed, and the shape is adjusted so that, for example, the cross section has an R shape. Thereafter, the end surface of the glass substrate is finished into a mirror surface by polishing using a flexible polishing wheel made of, for example, foamed resin.
特許文献1から3は、ガラス基板の端面の研磨加工に磁性流体を用いる技術を開示している。磁性流体を用いた研磨加工では、磁性体砥粒を含む磁性流体を一対の磁石の間に保持し、ガラス基板の端面を磁性流体に接触させた状態で、ガラス基板の端面と磁性流体とを相対的に移動させることで、ガラス基板の端面を研磨する。磁性流体による研磨加工では、磁性体砥粒が被加工物の形状に追従して研磨を行うことができ、被加工物に対するダメージが比較的少ない。したがって、ガラス基板の端面の研磨加工に磁性流体を用いた場合、従来の研磨ホイールを用いた研磨加工と比較して、より平滑な端面が得られる。
しかしながら、磁性流体を用いた研磨加工は、従来の研磨ホイールを用いた研磨加工と比較して、非常に長い加工時間を要する。例えば、特許文献1に記載されているように、水に20vol%から40vol%の磁性体砥粒を分散させた磁性流体を用いた場合、所望の量のガラスを除去するためには非常に長い加工時間を必要とするため、ガラス基板の量産には適さない。
However, a polishing process using a magnetic fluid requires a very long processing time compared to a polishing process using a conventional polishing wheel. For example, as described in
そこで、本発明は、ガラス基板の端面を平滑に加工することができ、かつ従来よりも加工時間を短縮することができるガラス基板研磨用磁性流動体を提供する。 Therefore, the present invention provides a magnetic fluid for polishing a glass substrate, which can process the end surface of the glass substrate smoothly and can reduce the processing time as compared with the prior art.
本発明の一態様は、磁性体砥粒を含み、磁場により保持されてガラス基板の端面を研磨加工するガラス基板研磨用磁性流動体である。この磁性流動体は、前記磁性流動体中の前記磁性体砥粒の濃度が70wt%以上であることを特徴とする。
上記の態様のガラス基板研磨用磁性流動体において、前記磁性体砥粒の濃度は、85wt%以上であってもよい。
上記の態様のガラス基板研磨用磁性流動体において、前記磁性体砥粒は、最大磁束密度が1T以上であり、最大透磁率が3.0H/m以上であってもよい。
上記の態様のガラス基板研磨用磁性流動体において、前記磁性体砥粒は、角部を有する不定形状の粒子であってもよい。この場合、前記磁性体砥粒は、平均粒子径が15μm以下であってもよい。
上記の態様のガラス基板研磨用磁性流動体において、前記磁性体砥粒は、角部のない球状の粒子であってもよい。この場合、前記磁性体砥粒は、平均粒子径が6μm以上かつ20μm以下であってもよい。
One aspect of the present invention is a magnetic fluid for polishing a glass substrate that contains magnetic abrasive grains and is held by a magnetic field to polish the end surface of the glass substrate. This magnetic fluid is characterized in that the concentration of the magnetic abrasive grains in the magnetic fluid is 70 wt% or more.
In the magnetic fluid for polishing a glass substrate of the above aspect, the concentration of the magnetic abrasive grains may be 85 wt% or more.
In the magnetic fluid for polishing a glass substrate according to the above aspect, the magnetic abrasive grains may have a maximum magnetic flux density of 1 T or more and a maximum permeability of 3.0 H / m or more.
In the magnetic fluid for polishing a glass substrate of the above aspect, the magnetic abrasive grains may be irregularly shaped particles having corner portions. In this case, the magnetic abrasive grains may have an average particle size of 15 μm or less.
In the magnetic fluid for polishing a glass substrate according to the above aspect, the magnetic abrasive grains may be spherical particles having no corners. In this case, the magnetic abrasive grains may have an average particle diameter of 6 μm or more and 20 μm or less.
本発明のガラス基板研磨用磁性流動体によれば、ガラス基板の端面を平滑に加工することができ、かつ従来よりも加工時間を短縮することができる。 According to the magnetic fluid for polishing a glass substrate of the present invention, the end surface of the glass substrate can be processed smoothly, and the processing time can be shortened as compared with the prior art.
以下、図面を参照しながら、本発明のガラス基板研磨用磁性流動体の実施形態について説明する。図1は、本実施形態の磁性流動体を用いた研磨加工の概略を示す平面図である。図2は、図1のII-II線に沿う断面図である。本実施形態では、所定のサイズに切断され、ダイヤモンドホイールによって断面形状が円弧状あるいはR形状に研削されたガラス基板の端面を研磨する。 Hereinafter, embodiments of the magnetic fluid for polishing a glass substrate of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing an outline of polishing using the magnetic fluid according to the present embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. In this embodiment, the end surface of the glass substrate which is cut into a predetermined size and whose cross-sectional shape is ground into an arc shape or an R shape by a diamond wheel is polished.
図1及び図2に示すように、研磨ホイール12bは、回転軸1と、磁場形成部2と、磁性流動体3とを備えている。
回転軸1は不図示の回転駆動部に接続され、軸周りに所望の回転速度で回転するように設けられている。また、回転軸1は、不図示の移動機構によりガラス基板Gに対して近接及び離反するように設けられている。
磁場形成部2は、回転軸1に固定され、回転軸1と共に回転する円盤状の第1部材2a及び第2部材2bを備えている。第1部材2a及び第2部材2bは、回転軸1の軸方向にガラス基板Gを研磨するのに適した所定の間隔で配置されている。第1部材2a及び第2部材2bは例えば永久磁石や電磁石などの磁石により構成され、第1部材2aと第2部材2bとの間に所望の強さの磁場を形成するように設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
The magnetic
磁性流動体3は、磁性体砥粒と液体とにより構成され、磁場形成部2の第1部材2aと第2部材2bとの間に形成される磁場によって保持されている。
磁性体砥粒は、ガラス基板Gなどの脆性材料を研磨するための研磨砥粒であり、例えば酸化鉄やフェライトなどの磁性体の粒子により構成されている。磁性体砥粒としてフェライトを用いることで、酸化防止のための添加物が不要になるか、またはその添加物を削減しつつ、磁性体砥粒の経時的な変質を抑制することができる。
The
The magnetic abrasive grains are abrasive grains for polishing a brittle material such as the glass substrate G, and are composed of magnetic particles such as iron oxide and ferrite. By using ferrite as the magnetic abrasive grains, it is possible to suppress the deterioration of the magnetic abrasive grains over time while eliminating or eliminating the additive for preventing oxidation.
磁性体砥粒と混合される液体として、例えば、水、炭化水素、エステル類、エーテル類、フッ化水素などを用いることができる。また、水を主成分とし、炭化水素、エステル類、エーテル類、フッ化水素などを添加した液体を用いても良い。さらに、磁性体砥粒の凝集を防止するために、磁性流動体に界面活性剤を0.5wt%以下で添加しても良い。界面活性剤としては、脂肪酸エステルが例示される。また、組成変化を緩和するために、磁性流動体に水よりも沸点の高いプロピレングリコールを3%未満で添加しても良い。 As the liquid mixed with the magnetic abrasive grains, for example, water, hydrocarbons, esters, ethers, hydrogen fluoride and the like can be used. Alternatively, a liquid containing water as a main component and added with hydrocarbons, esters, ethers, hydrogen fluoride, or the like may be used. Furthermore, in order to prevent aggregation of magnetic abrasive grains, a surfactant may be added to the magnetic fluid at 0.5 wt% or less. Examples of the surfactant include fatty acid esters. Moreover, in order to relieve the composition change, propylene glycol having a boiling point higher than that of water may be added to the magnetic fluid at less than 3%.
本実施形態では、磁性流動体3中の磁性体砥粒の濃度が70wt%以上になるように、磁性体砥粒と水とを混合している。磁性体砥粒の濃度は、ガラスの除去能力の観点から、80wt%以上であることが好ましく、85wt%以上であることがより好ましい。
磁性流動体3中の磁性体砥粒の濃度が70wt%以上である場合、磁性流動体3はペースト状になる。すなわち、磁性流動体3は、磁場による拘束がない状態であっても、第1部材2aと第2部材2bとの間で、ある程度、形状を保持することができる状態になる。
In the present embodiment, the magnetic abrasive grains and water are mixed so that the concentration of the magnetic abrasive grains in the
When the concentration of the magnetic abrasive grains in the
磁性流動体3に含まれる磁性体砥粒の形状は、球状または角部を有する不定形状である。ここで、球状とは、断面形状が円形のものだけでなく、断面形状が楕円形、長円形などの角のない丸みを帯びた形状を含む。また、角部を有する不定形状とは、1つまたは複数の鋭い角を有する立体的な一様でない形状を含む。また、角部を有するとは、粒子が縁に向かって薄くなっていること、粒子の断面の輪郭線が1つまたは複数の鋭角または鈍角を形成すること、及び粒子の縁が尖っていることを含む。
The shape of the magnetic abrasive grains contained in the
磁性体砥粒の平均粒子径は、例えば2μm以下であってもよい。また、磁性体砥粒の平均粒子径は、2μm以上かつ6μm以下であってもよい。さらに、磁性体砥粒の平均粒子径は、6μm以上かつ15μm以下であってもよく、15μmより大きくてもよい。
ここで、磁性体砥粒の平均粒子径は、例えば、粒子の画像解析により求めることができる。具体的には、粒子の画像を撮影し、その粒子の投影面積に等しい円形の粒子の径をその粒子の径として用いることで、不定形状の磁性体砥粒の平均粒子径を求めることができる。
The average particle diameter of the magnetic abrasive grains may be, for example, 2 μm or less. The average particle diameter of the magnetic abrasive grains may be 2 μm or more and 6 μm or less. Further, the average particle diameter of the magnetic abrasive grains may be 6 μm or more and 15 μm or less, or may be larger than 15 μm.
Here, the average particle diameter of the magnetic abrasive grains can be obtained, for example, by image analysis of particles. Specifically, the average particle diameter of the irregularly shaped magnetic abrasive grains can be obtained by taking an image of the particle and using the diameter of the circular particle equal to the projected area of the particle as the particle diameter. .
磁性体砥粒の形状が角部を有する不定形状である場合には、被研磨材であるガラスの除去能力と、研磨する面の平滑性とを両立する観点から、磁性体砥粒の平均粒子径は15μm以下であることが好ましい。すなわち、磁性体砥粒の形状が角部を有する不定形状である場合には、同じ径の球状の磁性体砥粒と比較してガラスを研削する能力が高いため、磁性体砥粒の平均粒子径が15μmを超えると、研磨するガラス基板Gの端面の平滑性を向上させることが困難になる。 In the case where the shape of the magnetic abrasive grains is an indefinite shape having corners, the average particle size of the magnetic abrasive grains is compatible from the viewpoint of achieving both the ability to remove glass as the material to be polished and the smoothness of the surface to be polished. The diameter is preferably 15 μm or less. That is, when the shape of the magnetic abrasive grains is an indefinite shape having corners, the ability to grind the glass is higher than that of spherical magnetic abrasive grains having the same diameter. When the diameter exceeds 15 μm, it becomes difficult to improve the smoothness of the end face of the glass substrate G to be polished.
磁性体砥粒の形状が球状である場合には、被研磨材であるガラスの除去能力と、研磨する面の平滑性とを両立する観点から、磁性体砥粒の平均粒子径は2μm以上かつ20μm以下であることが好ましい。すなわち、磁性体砥粒の形状が球状である場合には、同じ径の角部を有する不定形状の磁性体砥粒と比較してガラスを研削する能力が低いため、磁性体砥粒の平均粒子径が2μm未満になると、研磨に要する加工時間がガラス基板Gの量産に適さないほど長くなる。また、磁性体砥粒の形状が球状である場合に磁性体砥粒の平均粒子径が20μmを超えると、研磨するガラス基板Gの端面の平滑性を向上させることが困難になる。 When the shape of the magnetic abrasive grains is spherical, the average particle diameter of the magnetic abrasive grains is 2 μm or more from the viewpoint of achieving both the ability to remove the glass as the material to be polished and the smoothness of the surface to be polished. It is preferable that it is 20 micrometers or less. That is, when the shape of the magnetic abrasive grains is spherical, the ability to grind the glass is lower than that of an irregularly shaped magnetic abrasive grain having the same diameter corner, so the average grain size of the magnetic abrasive grains When the diameter is less than 2 μm, the processing time required for polishing becomes too long to be suitable for mass production of the glass substrate G. Moreover, when the shape of the magnetic abrasive grains is spherical and the average particle diameter of the magnetic abrasive grains exceeds 20 μm, it becomes difficult to improve the smoothness of the end face of the glass substrate G to be polished.
磁性体砥粒は、最大磁束密度が1.0T以上であり、最大透磁率が3.0H/m以上であることが好ましい。また、磁性流動体3中の磁性体砥粒の濃度が85%未満の場合、最大磁束密度は1.3T以上または1.6T以上であり、最大透磁率が3.3H/m以上であることがより好ましい。磁性流動体3中の磁性体砥粒の濃度が85%未満の場合には、最大磁束密度及び最大透磁率が高い方が、磁性体砥粒に対する磁場の拘束力が増加することにより、ガラスの除去能力すなわち研磨能力が向上するためである。
The magnetic abrasive grains preferably have a maximum magnetic flux density of 1.0 T or more and a maximum permeability of 3.0 H / m or more. Further, when the concentration of the magnetic abrasive grains in the
以下、上述の研磨ホイール12bを用いた本実施形態のガラスの製造方法について説明する。図3は、本実施形態のガラス基板の製造方法の工程を説明する工程図である。
ガラス基板の製造方法は、溶解工程(ST1)と、清澄工程(ST2)と、均質化工程(ST3)と、供給工程(ST4)と、成形工程(ST5)と、徐冷工程(ST6)と、切断工程(ST7)と、研削工程(ST8)と、研磨工程(ST9)と、洗浄工程(ST10)と、を主に有する。この他に、検査工程、梱包工程等を有し、梱包工程で積層された複数のガラス基板は、納入先の業者に搬送される。
Hereinafter, the manufacturing method of the glass of this embodiment using the above-mentioned
The glass substrate manufacturing method includes a melting step (ST1), a clarification step (ST2), a homogenization step (ST3), a supply step (ST4), a molding step (ST5), and a slow cooling step (ST6). The cutting process (ST7), the grinding process (ST8), the polishing process (ST9), and the cleaning process (ST10) are mainly included. In addition, a plurality of glass substrates that have an inspection process, a packing process, and the like and are stacked in the packing process are transported to a supplier.
図4は、溶解工程(ST1)から切断工程(ST7)までを行う装置を模式的に示す図である。当該装置は、図4に示すように、主に溶解装置200と、成形装置300と、切断装置400と、を有する。溶解装置200は、溶解槽201と、清澄槽202と、攪拌槽203と、第1配管204と、第2配管205と、を主に有する。
FIG. 4 is a view schematically showing an apparatus for performing the melting step (ST1) to the cutting step (ST7). As shown in FIG. 4, the apparatus mainly includes a
溶解工程(ST1)では、溶解槽201内に供給されたガラス原料を、不図示のバーナーから発する火焔で加熱して溶解することで、溶融ガラスMGが作られる。この後、不図示の電極を用いて溶融ガラスMGが通電加熱される。
清澄工程(ST2)は、清澄槽202において行われる。清澄槽202内の溶融ガラスMGが加熱されることにより、溶融ガラスMG中に含まれるO2等の気泡は、清澄剤の還元反応により生成される酸素を吸収して成長し、液面に浮上して放出される。あるいは、気泡中の酸素等のガス成分が、清澄剤の酸化反応のために溶融ガラス中に吸収されて、気泡が消滅する。
均質化工程(ST3)では、第1配管204を通って供給された攪拌槽203内の溶融ガラスMGがスターラを用いて攪拌されることにより、ガラス成分の均質化が行われる。
供給工程(ST4)では、第2配管205を通して溶融ガラスMGが成形装置300に供給される。
In the melting step (ST1), the glass raw material supplied into the
The clarification step (ST2) is performed in the
In the homogenizing step (ST3), the molten glass MG in the stirring
In the supplying step (ST4), the molten glass MG is supplied to the
成形装置300では、成形工程(ST5)及び徐冷工程(ST6)が行われる。
成形工程(ST5)では、溶融ガラスMGがシート状ガラスに成形され、シート状ガラスの流れが作られる。本実施形態では、オーバーフローダウンドロー法を用いる。徐冷工程(ST6)では、成形されて流れるシート状ガラスが所望の厚さになり、内部歪が生じないように、さらに、熱収縮率が大きくならないように、冷却される。
切断工程(ST7)では、切断装置400において、成形装置300から供給されたシート状ガラスを所定の長さに切断することで、ガラス基板が得られる。切断されたガラス基板は、さらに所定のサイズに切断され、目標サイズのガラス基板が作られる。
In the
In the forming step (ST5), the molten glass MG is formed into a sheet glass, and a flow of the sheet glass is created. In this embodiment, an overflow downdraw method is used. In the slow cooling step (ST6), the sheet-like glass that is formed and flowed is cooled to have a desired thickness, so that internal distortion does not occur and the thermal shrinkage rate does not increase.
In the cutting step (ST7), the
ガラス基板Gを切断する際には、ガラス基板Gにスクライブ線を形成し、スクライブ線に引っ張り応力を集中させてガラス基板Gを割断する。スクライブ線は、一般に、ダイヤモンドカッターを用いて機械的に形成する方法や、レーザを利用した加熱と急冷により初期亀裂を進行させる方法によって形成される。スクライブ線が機械的に形成された場合、スクライブ線の周囲に細かなクラックが不可避的に存在する。レーザを利用してスクライブ線が形成された場合、分断されたガラス基板Gの端面と表裏面との間の角部には、非常に鋭いエッジが形成される。したがって、切断工程(ST7)において切断されたガラス基板Gは、スクライブ線の周囲に発生したクラックや鋭いエッジを除去し、端面における破壊強度を向上させるため、研削工程(ST8)及び研磨工程(ST9)を行う端面加工処理ラインに搬送される。 When cutting the glass substrate G, a scribe line is formed on the glass substrate G, and tensile stress is concentrated on the scribe line to cleave the glass substrate G. The scribe line is generally formed by a method of mechanically forming using a diamond cutter or a method of causing an initial crack to proceed by heating and rapid cooling using a laser. When the scribe line is formed mechanically, fine cracks inevitably exist around the scribe line. When a scribe line is formed using a laser, a very sharp edge is formed at the corner between the end surface and the front and back surfaces of the divided glass substrate G. Therefore, the glass substrate G cut in the cutting step (ST7) removes cracks and sharp edges generated around the scribe line, and improves the breaking strength at the end face, so that the grinding step (ST8) and the polishing step (ST9). ) Is carried to the end face processing line.
図5は、本実施形態のガラス基板の端面加工の流れを示す図である。ガラス基板の端面加工処理ライン10には、第1面取り機12、第2面取り機14、および反転機18と、が設けられている。第1面取り機12、反転機18、および第2面取り機14は、搬送経路の上流側から順に配置されている。図6は、第1面取り機12、第2面取り機14における第1の研削ホイールと第2の研削ホイールを示す斜視図である。
FIG. 5 is a diagram showing a flow of end face processing of the glass substrate of the present embodiment. The glass substrate end
研削工程(ST8)では、図5に示すように、ガラス基板Gを搬送しながら、第1面取り機12において、矩形状のガラス基板Gの短辺の端面について、搬送経路の両側に設けられた研削用のダイヤモンドホイール12aを用いて研削が行われる。図6に示すように、ダイヤモンドホイール12aは、回転軸Zの方向に、第1の研削ホイール12a1と第2の研削ホイール12a2の2段に構成されている。
In the grinding step (ST8), as shown in FIG. 5, the
第1の研削ホイール12a1は、ダイヤモンド砥粒を、鉄を含む金属系の結合剤で固めた研削ホイールである。第1の研削ホイールの結合剤は第2の研削ホイール12a2の結合剤よりも硬度及び剛性が高いものが用いられる。ここで硬度とはショア硬さであり、剛性とはヤング率をいう。第1の研削ホイール12a1の結合剤が金属系であれば、例えばコバルト系、ブロンズ系などの他の金属結合剤を用いても良い。また、第2の研削ホイールの結合剤よりも硬度及び剛性が高ければ、第1の研削ホイール12a1の結合剤としてセラミックス質の結合剤を用いてもよい。第1の研削ホイール12a1は、例えば、JIS R6001−1987で規定される♯300から♯400程度の粒度のダイヤモンド砥粒を用いることができる。本実施形態では、第1の研削ホイール12a1は、♯400の粒度のダイヤモンド砥粒を用いる。砥粒はダイヤモンドに限らず、CBN(ボラゾン)であっても良い。
第1の研削ホイール12a1の粒度は、第2の研削ホイール12a2のダイヤモンド砥粒の粒度と等しいか又はそれよりも粗くてもよい。
The
First granularity of the
第2の研削ホイール12a2は、ダイヤモンド砥粒を、エポキシを含む樹脂系の結合剤で固めた研削ホイールである。第2の研削ホイール12a2の結合剤は第1の研削ホイール12a1の結合剤よりも硬度及び剛性が低いものが用いられる。第2の研削ホイール12a2の結合剤は、第1の研削ホイール12a1の結合剤よりも硬度及び合成が低ければ、セラミックス質の結合剤を用いてもよい。樹脂系であれば、例えばポリイミド系の材質であってもよい。砥粒はダイヤモンドに限らず、CBNであっても良い。本実施形態では、第2の研削ホイール12a2は、JIS R6001−1987で規定される♯400の粒度のダイヤモンド砥粒を用いる。
なお、第1の研削ホイール12a1の砥粒の粒度は、第2の研削ホイール12a2の砥粒の粒度と等しいか又はそれよりも粗いことが研削を効率よく行う上で好ましい。
The
The first abrasive grain size of the
本実施形態の研削工程(ST8)は、第1の研削工程と第2の研削工程とを有している。第1の研削工程では、第1面取り機12において、ガラス基板Gが図5の矢印で示される搬送方向に搬送され、第1の研削ホイール12a1の、図6に点線で示される研削溝Wによってガラス基板Gの端面が研削される。第1の研削ホイール12a1は、ガラス基板Gの端面を、所定の研削量、研削する。これにより、ガラス基板Gの端面は、元の端面よりもガラス基板の中央側に後退し、端面の断面形状は、第1の研削ホイール12a1の研削溝Wの断面形状に対応して曲率のついた凸形状、円弧状またはR形状に研削される。ここで、研削量とは、研削前の元の端面から、研削されて後退した研削後の凸形状の端面の頂点までの距離である。すなわち、ガラス基板Gの端面がガラス基板Gの主表面の方向に研削された量である。第1の研削ホイール12a1によるガラス基板Gの研削量は、例えば40μmから60μmまでの範囲内である。第1の研削工程におけるガラス基板Gの搬送速度は、生産性を確保する観点から10m/分以上であることが好ましい。本実施形態では、ガラス基板Gの搬送速度は10m/分である。
The grinding step (ST8) of the present embodiment includes a first grinding step and a second grinding step. In the first grinding step, in the
第1の研削工程では、ガラス基板Gの端面のJIS B 0601−1982で規定される最大高さRmaxが、少なくとも10μm以上かつ18μm以下、より好ましくは13μm以上かつ14μm以下になるように、ガラス基板Gの端面が研削される。また、ガラス基板Gの端面のJIS B 0601−1994で規定される算術平均粗さRaは、例えば0.5μm程度になる。 In the first grinding step, the glass substrate is such that the maximum height Rmax defined by JIS B 0601-1982 of the end surface of the glass substrate G is at least 10 μm and 18 μm, more preferably 13 μm and 14 μm. The end face of G is ground. Moreover, the arithmetic average roughness Ra prescribed | regulated by JISB0601-1994 of the end surface of the glass substrate G will be about 0.5 micrometer, for example.
その後、図6に示すように、ダイヤモンドホイール12aは、第2の研削ホイール12a2の研削溝Wがガラス基板Gの端面の位置に対応するように、回転軸Zの方向に移動する。第2の研削工程において、ガラス基板Gは、図5の矢印と逆方向に搬送され、この搬送中、第2の研削ホイール12a2の研削溝Wによって端面が研削される。これにより、ガラス基板Gの端面の断面形状は、第2の研削ホイール12a2の研削溝Wの断面形状に対応して曲率のついた凸形状、円弧状またはR形状に研削される。
Thereafter, as shown in FIG. 6, the
第2の研削ホイール12a2によるガラス基板Gの研削量は、例えば10μmから30μmまでの範囲内である。第2の研削工程におけるガラス基板Gの搬送速度は、生産性を確保する観点から10m/分以上であることが好ましく、15m/分以上であることがより好ましい。本実施形態では、ガラス基板Gの搬送速度は15m/分である。第2の研削工程におけるガラス基板Gの搬送速度は、第1の研削工程におけるガラス基板Gの搬送速度よりも大きいことが好ましい。
The amount of grinding of the glass substrate G by the
第2の研削工程では、ガラス基板Gの端面のJIS B 0601−1982で規定される最大高さRmaxが、少なくとも4μm以上かつ8μm以下、より好ましくは6μm程度になるように、ガラス基板Gの端面を研削する。また、ガラス基板Gの端面の上記算術平均粗さRaは、例えば0.1μmから0.2μm程度になる。 In the second grinding step, the end surface of the glass substrate G is set so that the maximum height Rmax defined by JIS B 0601-1982 of the end surface of the glass substrate G is at least 4 μm and 8 μm or less, more preferably about 6 μm. Grind. Further, the arithmetic average roughness Ra of the end face of the glass substrate G is, for example, about 0.1 μm to 0.2 μm.
なお、研削ホイール12aの回転方向については、ガラス基板Gと接触する点における研削ホイール12aの外周面の移動方向が、ガラス基板Gの搬送方向と同じになるように設定されてもよいし、逆の方向に設定されてもよい。本実施形態では、第1の研削工程においてガラス基板Gと接触する点における研削ホイール12aの外周面の移動方向が、ガラス基板Gの搬送方向と逆の方向になり、第2の研削工程でガラス基板Gの搬送方向と同じ方向になるように、研削ホイール12aを一方向に回転させている。
In addition, about the rotation direction of the
研削工程(ST8)では、上述のようにガラス基板Gの端面の断面形状が曲率のついた凸形状、円弧状またはR形状に研削されるとともに、ガラス基板Gの端面の上記算術平均粗さRaは、例えば0.1μmから0.2μm程度になるように研削される。しかしながら、ダイヤモンドホイールである研削ホイール12aによって研削されたガラス基板Gの端面には、マイクロクラックやヘアクラックと呼ばれる微小なクラックを含む層が形成される。この層は、加工変質層あるいは脆弱破壊層と呼ばれ、例えば1μmから3μm程度の厚さで存在する。このような層が存在することで、ガラス基板Gの端面における破壊強度が低下する。このような層を除去し、ガラス基板Gの端面における破壊強度を向上させるために、研磨工程(ST9)が行われる。
In the grinding step (ST8), the cross-sectional shape of the end surface of the glass substrate G is ground into a convex shape with a curvature, an arc shape, or an R shape as described above, and the arithmetic average roughness Ra of the end surface of the glass substrate G is as described above. Is ground to be, for example, about 0.1 μm to 0.2 μm. However, a layer containing micro cracks called micro cracks or hair cracks is formed on the end surface of the glass substrate G ground by the
研磨工程(ST9)では、ガラス基板Gの端面の加工変質層あるいは脆弱破壊層を除去し、ガラス基板Gの端面の算術平均粗さRaが、例えば0.01μm未満になるように、研磨ホイール12bによってガラス基板Gの端面を研磨する。図5に示すように、研削ホイール12aによる端面の研削を終えたガラス基板Gは、研磨ホイール12bによる研磨を行う位置まで搬送される。その後、図2に示すように、回転軸1を中心として研磨ホイール12bを回転させる。ガラス基板Gの端部が磁性流動体3に食い込んで、ガラス基板Gの端面が磁性流動体3と接触した状態で研磨ホイール12bが回転することで、磁性流動体3とガラス基板Gの端面とが相対的に移動する。これにより、ガラス基板Gの端面が、磁場形成部2の形成する磁場により拘束された磁性流動体3中の磁性体砥粒によって研磨される。
In the polishing step (ST9), the work-affected layer or the brittle fracture layer on the end surface of the glass substrate G is removed, and the
なお、本実施形態ではダイヤモンドホイール12a及び研磨ホイール12bをガラス基板Gの搬送方向へ移動させずに端面の研削及び研磨を行うが、ガラス基板Gを静止させ、あるいはガラス基板Gを搬送しながら、ダイヤモンドホイール12a及び/又は研磨ホイール12bを移動させてガラス基板Gの端面を研削及び研磨してもよい。
In the present embodiment, the end surface is ground and polished without moving the
研磨後、図5に示すように、反転機18は、ガラス基板Gの向きを90度回転させて、搬送経路に沿ってガラス板Gを第2面取り機14に搬送する。第2面取り機14は、第1面取り機12のダイヤモンドホイール12aと同様のダイヤモンドホイール14aを備えている。図6に示すようにダイヤモンドホイール14aは、第1面取り機12の第1の研削ホイール12a1及び第2研削ホイール12a2と同様の、第1の研削ホイール14a1及び第2の研削ホイール14a2と、を備えている。
After the polishing, as shown in FIG. 5, the reversing
第2面取り機14においては、矩形状のガラス基板Gの長辺の端面に対して、搬送経路の両側に設けたダイヤモンドホイール14aの第1の研削ホイール14a1により第1面取り機12と同様の第1の研削工程が行われる。その後、矩形状のガラス基板Gの長辺の端面に対して、第2の研削ホイール14a2により第1面取り機12と同様の第2の研削工程が行われる。
In the
この後、研磨工程において、搬送経路の両側に設けられた研磨ホイール14bを用いて研削されたガラス基板Gの端面の研磨が行われる。研磨ホイール14bは第1面取り機12の研磨ホイール12bと同様に構成されている。この後、ガラス基板Gは洗浄工程(ST10)へ搬送される。
Thereafter, in the polishing step, polishing of the end face of the glass substrate G that has been ground using the polishing
洗浄工程(ST10)は、研磨工程(ST9)においてガラス基板Gの端面に付着した磁性体砥粒を除去するための端面洗浄工程を含む。具体的には、酸洗浄によりガラス基板Gの端面を洗浄する。また、アルカリ洗浄によりガラス基板Gの端面を洗浄してもよい。端面洗浄工程の後、ガラス基板Gは、通常の洗浄液によって表裏面及び端面が洗浄される。
この後、ガラス基板は、検査工程において気泡や脈理等の異常欠陥の有無が検査され、検査合格品のガラス基板が梱包工程において梱包され、製品として出荷される。
The cleaning step (ST10) includes an end surface cleaning step for removing the magnetic abrasive grains attached to the end surface of the glass substrate G in the polishing step (ST9). Specifically, the end surface of the glass substrate G is cleaned by acid cleaning. Further, the end surface of the glass substrate G may be cleaned by alkali cleaning. After the end surface cleaning step, the front and back surfaces and the end surface of the glass substrate G are cleaned with a normal cleaning liquid.
Thereafter, the glass substrate is inspected for abnormal defects such as bubbles and striae in the inspection process, and the glass substrate that has passed the inspection is packed in the packing process and shipped as a product.
以上説明したように、本実施形態では、磁性流動体3中の磁性体砥粒の濃度が70wt%以上になるように、磁性体砥粒と水とを混合している。したがって、磁性体砥粒の濃度が70wt%未満の場合と比較して、ガラス基板Gの端面の加工変質層または脆弱破壊層を除去する研磨能力が向上し、研磨加工に要する時間を短縮することができる。さらに、ガラス基板Gの端面を平滑に研磨して、ガラス基板Gの端面の表面粗さを例えば算術平均粗さRaで0.01μm未満にすることができる。
As described above, in this embodiment, the magnetic abrasive grains and water are mixed so that the concentration of the magnetic abrasive grains in the
また、磁性流動体3中の磁性体砥粒の濃度が85wt%以上である場合には、ガラス基板Gの端面の加工変質層または脆弱破壊層を除去する研磨能力をさらに向上させつつ、ガラス基板Gの端面の表面粗さを例えば算術平均粗さRaが0.01μm未満となるように平滑に研磨することができる。
このようにガラス基板Gの端面を平滑に研磨することで、ガラス基板Gの端面からの径時的な発塵が抑制され、従来と比較してガラス基板Gの表裏面に付着するパーティクルの量を大幅に削減することが可能になる。そのため、TFT等の配線の低抵抗化を目的として、ガラス基板Gの表面に比較的剥がれやすいCu−Mn合金などのCu合金の配線を形成する場合であっても、配線の剥がれを効果的に防止し、フラットパネルディスプレイの歩留りを向上することが可能になる。
Further, when the concentration of the magnetic abrasive grains in the
By smoothly polishing the end surface of the glass substrate G in this way, dust generation over time from the end surface of the glass substrate G is suppressed, and the amount of particles adhering to the front and back surfaces of the glass substrate G compared to the conventional case. Can be significantly reduced. Therefore, even when a Cu alloy wiring such as a Cu-Mn alloy that is relatively easy to peel off is formed on the surface of the glass substrate G for the purpose of reducing the resistance of the wiring such as a TFT, the peeling of the wiring is effectively performed. And the yield of the flat panel display can be improved.
また、本実施形態において、磁性流動体3中の磁性体砥粒は、最大磁束密度が1.0T以上であり、最大透磁率が3.0H/m以上である。これにより、磁場形成部2が形成する磁場による拘束力が磁性体砥粒に対して十分に作用し、磁性体砥粒がガラス基板Gの端面を研磨する際の、磁性体砥粒とガラス基板Gとの接触力を十分に大きくすることができる。これにより、磁性流動体3によるガラス基板Gの研磨能力が向上し、研磨加工に要する時間を短縮することができる。
In the present embodiment, the magnetic abrasive grains in the
磁性体砥粒が角部を有する不定形状の粒子である場合には、磁性体砥粒が球状の粒子である場合と比較して、磁性流動体3によるガラス基板Gの研磨能力が向上する。この場合、磁性体砥粒は、平均粒子径を2μm以上かつ15μm以下とすることで、ガラス基板Gの研磨能力を確保しつつ、ガラス基板Gの端面の平滑性を向上させることが可能になる。
磁性体砥粒が角部のない球状の粒子である場合には、磁性体砥粒が角部を有する不定形状の粒子と比較して、ガラス基板Gに与えるダメージを抑制することができる。この場合、磁性体砥粒は、平均粒子径を6μm以上かつ20μm以下とすることで、ガラス基板Gの研磨能力を確保しつつ、ガラス基板Gの端面の平滑性を向上させることが可能になる。
When the magnetic abrasive grains are irregularly shaped particles having corners, the ability of the
When the magnetic abrasive grains are spherical particles having no corners, damage to the glass substrate G can be suppressed as compared to the irregularly shaped particles having the corners. In this case, the magnetic abrasive grains can improve the smoothness of the end surface of the glass substrate G while ensuring the polishing ability of the glass substrate G by setting the average particle diameter to 6 μm or more and 20 μm or less. .
また、本実施形態では、ガラス基板Gの研磨工程(ST9)の後、端面に付着した磁性体砥粒などの磁性流動体3の組成物を除去する端面洗浄工程を備えている。したがって、後の工程に磁性体砥粒などの磁性流動体3の組成物を持ち込むことがない。
また、ガラス基板Gの端面は、研磨工程(ST9)によって平滑に研磨され、加工変質層あるいは脆弱破壊層が除去されている。したがって、ガラス基板Gの端面に対して、酸洗浄またはアルカリ洗浄を行っても、端面にマイクロクラックやヘアクラックなどの微小なクラックが存在せず、クラックを成長させることがない。よって、酸洗浄またはアルカリ洗浄を行っても、ガラス基板Gの端面における破壊強度が低下することがない。また、酸洗浄またはアルカリ洗浄により、ガラス基板Gの端面に付着した酸化鉄やフェライトの粒子からなる磁性体砥粒を効果的に除去することが可能になる。
Further, in the present embodiment, after the polishing process (ST9) of the glass substrate G, an end face cleaning process for removing the composition of the
Further, the end surface of the glass substrate G is polished smoothly by the polishing step (ST9), and the work-affected layer or the brittle fracture layer is removed. Therefore, even if acid cleaning or alkali cleaning is performed on the end face of the glass substrate G, micro cracks such as microcracks and hair cracks do not exist on the end face, and cracks do not grow. Therefore, even if acid cleaning or alkali cleaning is performed, the breaking strength at the end face of the glass substrate G does not decrease. Further, it is possible to effectively remove magnetic abrasive grains made of iron oxide or ferrite particles adhering to the end face of the glass substrate G by acid cleaning or alkali cleaning.
以上、本実施形態の磁性流動体およびガラス基板の製造方法の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよい。
例えば、本発明のガラス基板研磨用磁性流動体を用いる装置は上述の実施形態で説明した装置に限定されない。例えば、特許第4412783号公報に開示された装置に本実施形態の磁性流動体を用いることができる。この場合、周縁面に溝を形成した上で、ガラス基板の端面を沿わせて研磨加工を行ってもよい。また、国際公開第2012/067587号に開示された装置に、本実施形態の磁性流動体を用いることができる。
As mentioned above, although the embodiment of the manufacturing method of the magnetic fluid and the glass substrate of the present embodiment has been described in detail, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. You may make changes.
For example, the apparatus using the magnetic fluid for polishing a glass substrate of the present invention is not limited to the apparatus described in the above embodiment. For example, the magnetic fluid of this embodiment can be used in the apparatus disclosed in Japanese Patent No. 4412783. In this case, after forming a groove on the peripheral surface, polishing may be performed along the end surface of the glass substrate. Moreover, the magnetic fluid of this embodiment can be used for the apparatus disclosed in International Publication No. 2012/0667587.
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
まず、フェライト系の磁性体であり、粒子の形状が角部を有する不定形状であり、平均粒子径が2μm以上かつ6μm以下であり、最大磁束密度が1.3Tであり、最大透磁率が3.0H/mである磁性体砥粒を用意した。次に、用意した磁性体砥粒と水とを混合することで、磁性流動体を作製した。この際、磁性流動体中の磁性体砥粒の濃度が40%から95%になるように磁性体砥粒と水とを混合することで、表1に示す比較例1から3及び実施例1から5の磁性流動体を得た。比較例1から3の磁性流動体はほぼ液体状であったが、実施例1から5の磁性流動体はペースト状であった。
Examples of the present invention will be described in detail below.
First, it is a ferrite-based magnetic body, the shape of the particles is an indefinite shape having corners, the average particle diameter is 2 μm or more and 6 μm or less, the maximum magnetic flux density is 1.3 T, and the maximum permeability is 3 A magnetic abrasive grain of 0.0 H / m was prepared. Next, the magnetic fluid was produced by mixing the prepared magnetic abrasive grains and water. At this time, the magnetic abrasive grains and water are mixed so that the concentration of the magnetic abrasive grains in the magnetic fluid is 40% to 95%, so that Comparative Examples 1 to 3 and Example 1 shown in Table 1 are mixed. To 5 magnetic fluids were obtained. The magnetic fluids of Comparative Examples 1 to 3 were almost liquid, but the magnetic fluids of Examples 1 to 5 were pasty.
なお、上記の比較例及び実施例においては、管理の容易性、量産適用性を考慮してwt%を用いて磁性流動体の濃度の管理を行ったが、磁性流動体の濃度の管理はvol%を用いて行うこともできる。wt%とvol%との換算は、磁性体砥粒のかさ比重と、水の密度1g/cm3とに基づいて算出することができる。例えば実施例2の磁性流動体中の磁性体砥粒の濃度80wt%は71vol%〜72vol%に換算することできる。また、上記の比較例及び実施例においては、研磨加工中の磁性流動体からの水の蒸発を考慮して、蒸発した分の水を磁性流動体に補給するようにした。 In the comparative examples and examples described above, the concentration of the magnetic fluid was controlled using wt% in consideration of ease of management and mass production applicability, but the concentration of the magnetic fluid was controlled by vol. % Can also be used. The conversion between wt% and vol% can be calculated based on the bulk specific gravity of the magnetic abrasive grains and the density of water 1 g / cm 3 . For example, the concentration of 80 wt% of the magnetic abrasive grains in the magnetic fluid of Example 2 can be converted to 71 vol% to 72 vol%. In the above comparative examples and examples, in consideration of evaporation of water from the magnetic fluid during polishing, the evaporated water is replenished to the magnetic fluid.
次に、比較例1から3及び実施例1から4の磁性流動体を、上述の実施形態の図1及び図2において説明した研磨ホイール12bの磁性流動体3として用い、ガラス基板の端面の研磨加工を行った。研磨するガラス基板は、上述の実施形態で説明した切断工程(ST7)、研削工程(ST8)を経たものを用い、ガラス基板の1辺に対して全長を研磨せず、1/3程度を研磨した。研磨は、ガラス基板を搬送方向に搬送しながら行った後、ガラス基板を搬送方向と反対方向に搬送しながら行うことで、ガラス基板の端面の1/3に対して一往復すなわち2回行った。研磨ホイール12bの径はφ30mm、回転数は2000rpm、ガラス基板と研磨ホイール12bとの相対移動速度は10mm/minであった。その後、ガラス基板の端面に付着した磁性体砥粒を水で洗浄して除去した後、ガラス基板の端面の研磨済みの領域と未研磨の領域とを比較して、研磨量すなわちガラスの除去量を測定した。また、ガラス基板の端面の研磨済みの領域において表面粗さを測定した。
Next, the magnetic fluids of Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 4 are used as the
ガラスの除去量及び表面粗さである算術平均粗さRaの測定は、東京精密社製のサーフコムA1400を用いて、図7に示すガラス基板Gの端面の頂点Aと、端面と表面との境界の近傍の点B及び点Cにおいて行った。ガラスの除去量の測定は、計測モードは断面計測モード、測定速度は0.6mm/s、傾斜補正は前半補正、測定距離は20mmで行った。また、表面粗さの測定は、計測モードは粗さ計測、測定速度は0.3mm/s、測定方法はJIS1994で行った。また、算術平均粗さRaの測定は、Ra<0.02のときにカットオフ0.08及び測定長さ0.4mmとし、0.02<Ra<0.2のときにカットオフ0.25及び測定長さ1.25mmとし、0.1<Ra<2のときにカットオフ0.8及び測定長さ4mmとした。得られた結果を表2に示す。 The measurement of arithmetic average roughness Ra which is the removal amount of glass and surface roughness is using the surfcom A1400 by Tokyo Seimitsu Co., Ltd., and the vertex A of the end surface of the glass substrate G shown in FIG. Was performed at points B and C in the vicinity of. The measurement of the glass removal amount was performed with the measurement mode being the cross-section measurement mode, the measurement speed being 0.6 mm / s, the inclination correction being the first half correction, and the measurement distance being 20 mm. Further, the surface roughness was measured by measuring the roughness in the measurement mode, measuring the measurement speed by 0.3 mm / s, and measuring the method by JIS 1994. The arithmetic average roughness Ra is measured with a cutoff of 0.08 and a measurement length of 0.4 mm when Ra <0.02, and a cutoff of 0.25 when 0.02 <Ra <0.2. The measurement length was 1.25 mm, and when 0.1 <Ra <2, the cut-off was 0.8 and the measurement length was 4 mm. The obtained results are shown in Table 2.
表2に示すように、研磨によるガラス除去量に関して、加工変質層あるいは脆性破壊層を除去できる程度にガラスを除去できた場合に、ガラス除去量は「達成」されたものとし、加工変質層あるいは脆性破壊層を除去できる程度にガラスを除去できなかった場合にガラス除去量は「不十分」であるとした。ここで、加工変質層あるいは脆性破壊層の厚みは、2μmとした。
その結果、比較例1から3の磁性流動体を用いた研磨では、ガラスの除去量は不十分であったのに対し、実施例1から5の磁性流動体を用いた研磨では、ガラスの除去量を達成することができた。
As shown in Table 2, regarding the glass removal amount by polishing, when the glass was removed to such an extent that the work-affected layer or the brittle fracture layer could be removed, the glass removal amount was “achieved” and the work-affected layer or When the glass could not be removed to such an extent that the brittle fracture layer could be removed, the glass removal amount was deemed “insufficient”. Here, the thickness of the work-affected layer or the brittle fracture layer was 2 μm.
As a result, in the polishing using the magnetic fluid of Comparative Examples 1 to 3, the glass removal amount was insufficient, whereas in the polishing using the magnetic fluid of Examples 1 to 5, the glass was removed. The amount could be achieved.
また、表2に示すように、研磨後のガラス基板の端面状態に関して、図7に示す点A、点B、及び点Cの算術平均粗さRaが0.05μm未満である場合を「良好」とした。また、点A及び点Bの双方の算術平均粗さRaが0.05μm以上かつ0.1μm未満である場合を「やや良」とした。また、点A及び点Bの少なくとも一方の算術平均粗さRaが0.1μm以上である場合を「不良」とした。 Moreover, as shown in Table 2, regarding the end face state of the polished glass substrate, the case where the arithmetic average roughness Ra at points A, B, and C shown in FIG. 7 is less than 0.05 μm is “good”. It was. In addition, the case where the arithmetic average roughness Ra of both the points A and B was 0.05 μm or more and less than 0.1 μm was defined as “slightly good”. A case where the arithmetic average roughness Ra of at least one of the points A and B is 0.1 μm or more is defined as “bad”.
その結果、比較例1から3の磁性流動体を用いた研磨では、研磨された基板の端面状態は不良であった。また、実施例1、2及び5の磁性流動体を用いた研磨では、研磨された基板の端面状態はやや良であった。また、実施例3及び実施例4の磁性流動体を用いた研磨では、研磨された基板の端面状態は良好であった。また、実施例3の磁性流動体による研磨よりも、実施例4の磁性流動体による研磨の方が、ガラス基板の端面の算術平均粗さRaが小さくなった。実施例4の磁性流動体による研磨では、ガラス基板の端面の算術平均粗さRaは0.01μm未満であった。以上のことから、磁性流動体中の磁性体砥粒の濃度は、85wt%以上かつ95wt%未満であることが好ましいことが分かった。 As a result, in the polishing using the magnetic fluids of Comparative Examples 1 to 3, the end face state of the polished substrate was poor. Further, in the polishing using the magnetic fluids of Examples 1, 2, and 5, the end face state of the polished substrate was slightly good. Further, in the polishing using the magnetic fluid of Example 3 and Example 4, the end face state of the polished substrate was good. In addition, the arithmetic average roughness Ra of the end face of the glass substrate was smaller in the polishing with the magnetic fluid in Example 4 than in the polishing with the magnetic fluid in Example 3. In the polishing with the magnetic fluid of Example 4, the arithmetic average roughness Ra of the end surface of the glass substrate was less than 0.01 μm. From the above, it was found that the concentration of the magnetic abrasive grains in the magnetic fluid is preferably 85 wt% or more and less than 95 wt%.
なお、実施例5の磁性流動体を用いた研磨では、研磨後のガラス基板の端面の一部でヤケが発生した。ガラス基板の端面のヤケは、実施例5の磁性流動体の磁性体砥粒の濃度管理によっては改善できなかったが、加工時間を短縮することで抑制することができた。すなわち、実施例5の磁性流動体を用いた研磨では、磁性流動体がガラス基板の端面に接触する距離及び時間を管理することで、下降中の磁性流動体の温度上昇を抑制し、ヤケの発生を抑制することができた。 In the polishing using the magnetic fluid of Example 5, burns occurred on part of the end surface of the polished glass substrate. Discoloration of the end face of the glass substrate could not be improved by controlling the concentration of the magnetic abrasive grains of the magnetic fluid in Example 5, but could be suppressed by shortening the processing time. That is, in the polishing using the magnetic fluid of Example 5, by controlling the distance and time that the magnetic fluid contacts the end face of the glass substrate, the temperature rise of the descending magnetic fluid is suppressed, Occurrence could be suppressed.
次に、フェライト系の磁性体であり、最大磁束密度が1.3Tであり、最大透磁率が3.0H/mであって、粒子の形状と平均粒子径とが異なる6種類の磁性体砥粒を用意した。磁性体砥粒は、粒子の形状が球状であるものと、角部を有する不定形状であるものについて、それぞれ平均粒子径が2μm未満のもの、平均粒子径が6μm以上かつ15μm以下のもの、および平均粒子径が15μmより大きく20μm以下のものを用意した。次に、用意した磁性体砥粒と水とを、各磁性流動体中の磁性体砥粒の濃度が85%になるように混合することで、表3に示す比較例4及び5の磁性流動体と、実施例6から9の磁性流動体を得た。 Next, there are six types of magnetic abrasives that are ferrite-based magnetic bodies, have a maximum magnetic flux density of 1.3 T, a maximum magnetic permeability of 3.0 H / m, and have different particle shapes and average particle diameters. Prepared grains. Magnetic abrasive grains having a spherical shape and an indefinite shape having corners, each having an average particle size of less than 2 μm, an average particle size of 6 μm or more and 15 μm or less, and An average particle size of greater than 15 μm and 20 μm or less was prepared. Next, by mixing the prepared magnetic abrasive grains and water so that the concentration of the magnetic abrasive grains in each magnetic fluid is 85%, the magnetic flows of Comparative Examples 4 and 5 shown in Table 3 are used. And magnetic fluids of Examples 6 to 9 were obtained.
次に、実施例1から5の磁性流動体を用いた研磨と同様に、比較例4及び5の磁性流動体と、実施例6から9の磁性流動体を、上述の実施形態において説明した研磨ホイール12bの磁性流動体3として用い、ガラス基板の端面の研磨加工を行った。その後、実施例1から5の磁性流動体によって研磨したガラス基板と同様に、比較例4及び5の磁性流動体と、実施例6から9の磁性流動体によって研磨したガラス基板のガラス除去量と端面状態とを測定した。得られた結果を表4に示す。
Next, similarly to the polishing using the magnetic fluids of Examples 1 to 5, the magnetic fluids of Comparative Examples 4 and 5 and the magnetic fluids of Examples 6 to 9 were polished as described in the above embodiment. Using the
表4に示すように、比較例4及び5の磁性流動体と、実施例6から9の磁性流動体を用いて研磨したガラス基板のガラス除去量と端面状態について、実施例1から5の磁性流動体を用いて研磨したガラス基板と同様に評価した。比較例4の磁性流動体を用いた研磨では、ガラスの除去量は不十分であり、端面状態も不良であった。一方、実施例6の磁性流動体を用いた研磨では、ガラスの除去量を達成することができ、端面状態も良好であった。これは、比較例4の磁性流動体で用いた球状の磁性体砥粒よりも、実施例6の磁性流動体で用いた角部を有する不定形状の磁性体砥粒の方が、研磨能力が高いことを示している。 As shown in Table 4, with respect to the glass removal amount and end face state of the glass substrates polished using the magnetic fluids of Comparative Examples 4 and 5 and the magnetic fluids of Examples 6 to 9, the magnetic properties of Examples 1 to 5 were used. Evaluation was performed in the same manner as the glass substrate polished with the fluid. In the polishing using the magnetic fluid of Comparative Example 4, the glass removal amount was insufficient and the end face state was also poor. On the other hand, in the polishing using the magnetic fluid of Example 6, the glass removal amount could be achieved and the end face condition was also good. This is because the irregularly shaped magnetic abrasive grains having the corners used in the magnetic fluid of Example 6 have a higher polishing ability than the spherical magnetic abrasive grains used in the magnetic fluid of Comparative Example 4. It is high.
表4に示すように、実施例7及び8の磁性流動体を用いた研磨では、目標のガラス除去量が達成され、端面状態も良好であった。このことから、磁性流動体に球状の磁性体砥粒を用いた場合であっても、平均粒子径を2μm以上にすることで必要な研磨能力が得られることが分かった。 As shown in Table 4, in the polishing using the magnetic fluids of Examples 7 and 8, the target glass removal amount was achieved and the end face state was also good. From this, it was found that even when spherical magnetic abrasive grains are used for the magnetic fluid, the necessary polishing ability can be obtained by setting the average particle diameter to 2 μm or more.
また、実施例9の磁性流動体を用いた研磨では、目標のガラス除去量が達成され、端面状態も良好であった。これに対し、比較例5の磁性流動体を用いた研磨では、目標のガラス除去量が達成されたものの、Raが研磨前よりも増加して端面状態は不良となった。このことから、磁性体砥粒の粒子形状が角部を有する不定形状である場合、磁性体砥粒の平均粒子径は15μm以下であることが好ましいことが分かった。 Further, in the polishing using the magnetic fluid of Example 9, the target glass removal amount was achieved, and the end face state was also good. On the other hand, in the polishing using the magnetic fluid of Comparative Example 5, although the target glass removal amount was achieved, Ra increased from that before polishing and the end face state became poor. From this, it was found that when the particle shape of the magnetic abrasive grains is an indefinite shape having corners, the average particle diameter of the magnetic abrasive grains is preferably 15 μm or less.
また、粒子形状が球状で、平均粒子径が25μm以上かつ30μm以下の磁性体砥粒を用意して、実施例9と同様に磁性流動体を作成してガラス基板の研磨を行ったところ、端面状態は不良になった。これは、磁性体砥粒の粒子径が大きくなりすぎて、ガラス基板の端面に対する磁性体砥粒の接触にムラが生じ、研磨能力が低下したと考えられる。このことから、磁性体砥粒の形状が球状である場合、平均粒子径が20μm以下であれば、ガラスの除去量の達成と良好な端面状態を両立できることが分かった。
また、比較例4及び5と実施例6から9の磁性流動体について、磁性体砥粒の濃度を70%から95%の間で変化させて、同様にガラス基板の研磨を行ったところ、比較例4及び5と実施例6から9の磁性流動体を用いた研磨と同様の結果が得られた。
In addition, magnetic abrasive grains having a spherical particle shape and an average particle diameter of 25 μm or more and 30 μm or less were prepared, and a magnetic fluid was prepared and the glass substrate was polished in the same manner as in Example 9. The condition became bad. This is presumably because the particle diameter of the magnetic abrasive grains becomes too large, causing unevenness in the contact of the magnetic abrasive grains with the end face of the glass substrate, resulting in a reduction in polishing ability. From this, it was found that when the shape of the magnetic abrasive grains is spherical, if the average particle diameter is 20 μm or less, the achievement of the glass removal amount and a good end face state can both be achieved.
For the magnetic fluids of Comparative Examples 4 and 5 and Examples 6 to 9, the glass substrate was similarly polished by changing the concentration of the magnetic abrasive grains between 70% and 95%. Similar results were obtained with polishing using the magnetic fluids of Examples 4 and 5 and Examples 6-9.
次に、磁性体砥粒の最大磁束密度が1.6Tであり、最大透磁率が3.3H/mであること以外は実施例1から4と同じ条件で、それぞれ実施例10から13の磁性流動体を作製した。作製した実施例10から13の磁性流動体の各条件を表5に示す。さらに、実施例10から13の磁性流動体を用いて、実施例1から4の磁性流動体による研磨と同様に、ガラス基板の端面の研磨を行った。さらに、実施例10から13の各磁性流動体で研磨したガラス基板の端面におけるガラスの除去量を測定し、それぞれ実施例1から4と比較した。比較した結果を表6に示す。 Next, under the same conditions as in Examples 1 to 4, except that the maximum magnetic flux density of the magnetic abrasive grains is 1.6 T and the maximum permeability is 3.3 H / m, the magnetic properties of Examples 10 to 13 are respectively set. A fluid was made. Table 5 shows the conditions of the magnetic fluids of Examples 10 to 13 produced. Furthermore, the end surfaces of the glass substrates were polished using the magnetic fluids of Examples 10 to 13 in the same manner as the polishing with the magnetic fluids of Examples 1 to 4. Furthermore, the glass removal amount at the end face of the glass substrate polished with each magnetic fluid of Examples 10 to 13 was measured and compared with Examples 1 to 4, respectively. Table 6 shows the result of comparison.
表6に示すように、磁性体砥粒の最大磁束密度と最大透磁率とを増加させたことで、実施例10と実施例11の磁性流動体による研磨では、実施例1と実施例2の磁性流動体による研磨よりもガラスの除去量が増加した。一方、実施例12と実施例13の磁性流動体による研磨では、磁性体砥粒の最大磁束密度と最大透磁率とを増加させても、ガラス除去量は増加しなかった。 As shown in Table 6, by increasing the maximum magnetic flux density and the maximum magnetic permeability of the magnetic abrasive grains, in the polishing with the magnetic fluid of Example 10 and Example 11, the polishing of Example 1 and Example 2 was performed. The amount of glass removal increased compared to polishing with a magnetic fluid. On the other hand, in the polishing with the magnetic fluid of Example 12 and Example 13, the glass removal amount did not increase even when the maximum magnetic flux density and the maximum magnetic permeability of the magnetic abrasive grains were increased.
すなわち、磁性流動体中の磁性体砥粒の濃度が85%未満の場合、磁性体砥粒の最大磁束密度と最大透磁率とを増加させることで、研磨能力が向上することが分かった。これは、磁性流動体中の磁性体砥粒が磁場によって拘束されることで見かけの粘度が上昇し、この状態でガラス基板を研磨することによるものと考えられる。
磁性体砥粒が磁場に拘束される前の実施例2及び実施例11の磁性流動体の粘度は、15Pa・sから20Pa・s程度であった。しかし、実施例11の磁性流動体の磁性体砥粒は、実施例2の磁性流動体の磁性体砥粒よりも磁化特性がよい。そのため、磁性流動対中の磁性体砥粒が磁場により拘束されると、実施例11の磁性流動体の見かけの粘度は、実施例2の磁性流動体の見かけの粘度よりも高くなった。また、実施例1と実施例10の磁性流動体においても同様に、実施例10の磁性流動体の見かけの粘度が実施例1の磁性流動体の見かけの粘度よりも高くなった。
このように、磁性流動体の見かけの粘度が増加することで、磁性体砥粒のガラス基板の端面への接触力が増加し、研磨能力が向上すると考えられる。
That is, it was found that when the concentration of the magnetic abrasive grains in the magnetic fluid is less than 85%, the polishing ability is improved by increasing the maximum magnetic flux density and the maximum magnetic permeability of the magnetic abrasive grains. This is considered to be due to the apparent viscosity being increased by restraining the magnetic abrasive grains in the magnetic fluid by the magnetic field, and polishing the glass substrate in this state.
The viscosity of the magnetic fluids of Example 2 and Example 11 before the magnetic abrasive grains were restricted by the magnetic field was about 15 Pa · s to 20 Pa · s. However, the magnetic abrasive grains of the magnetic fluid of Example 11 have better magnetization characteristics than the magnetic abrasive grains of the magnetic fluid of Example 2. Therefore, when the magnetic abrasive grains in the magnetic fluid pair were constrained by the magnetic field, the apparent viscosity of the magnetic fluid of Example 11 was higher than the apparent viscosity of the magnetic fluid of Example 2. Similarly, in the magnetic fluids of Example 1 and Example 10, the apparent viscosity of the magnetic fluid of Example 10 was higher than the apparent viscosity of the magnetic fluid of Example 1.
Thus, it is considered that the apparent viscosity of the magnetic fluid increases, so that the contact force of the magnetic abrasive grains to the end surface of the glass substrate increases and the polishing ability is improved.
一方、磁性流動体中の磁性体砥粒の濃度が85%以上である場合、磁性体砥粒の最大磁束密度と最大透磁率とを増加させても、研磨能力の向上が見られなかった。これは、磁性流動体中の磁性体砥粒の濃度が比較的高く、磁場による拘束を受ける前の磁性流動体の粘度が比較的高いためと考えられる。つまり、磁性流動体中の磁性体砥粒の濃度が85%以上である場合、磁性流動体は、磁性体砥粒の磁化特性が比較的低くても、磁場により磁性体砥粒が拘束されたときに、研磨加工に十分な見かけの粘度が得られるため、と考えられる。すなわち、磁性流動体中の磁性体砥粒の濃度が85%以上である場合、磁化特性の大小の影響を少なくして、ガラス基板の端面の研磨加工を行うことができる。
なお、磁性体砥粒の磁化特性が低い場合には、磁性流動体中の磁性体砥粒の濃度を比較的に精密に管理する必要がある。しかし、磁性体砥粒の磁化特性が高い場合には、磁性流動体中の磁性体砥粒の濃度の管理を比較的に緩やかに行うことができるという利点がある。
On the other hand, when the concentration of the magnetic abrasive grains in the magnetic fluid was 85% or more, no improvement in polishing ability was observed even when the maximum magnetic flux density and the maximum magnetic permeability of the magnetic abrasive grains were increased. This is presumably because the concentration of the magnetic abrasive grains in the magnetic fluid is relatively high and the viscosity of the magnetic fluid before being restrained by the magnetic field is relatively high. In other words, when the concentration of the magnetic abrasive grains in the magnetic fluid is 85% or more, the magnetic fluid is restrained by the magnetic field even if the magnetization characteristics of the magnetic abrasive grains are relatively low. This is probably because an apparent viscosity sufficient for polishing is obtained. That is, when the concentration of the magnetic abrasive grains in the magnetic fluid is 85% or more, it is possible to polish the end face of the glass substrate while reducing the influence of the magnetization characteristics.
When the magnetic properties of the magnetic abrasive grains are low, it is necessary to manage the concentration of the magnetic abrasive grains in the magnetic fluid relatively accurately. However, when the magnetic properties of the magnetic abrasive grains are high, there is an advantage that the concentration of the magnetic abrasive grains in the magnetic fluid can be managed relatively slowly.
次に、実施例1〜5と同様の磁性体砥粒を用意し、磁性流動体中の磁性体砥粒の濃度が87%以上かつ89%以下になるように磁性体砥粒と水とを混合することで、表7に示す実施例14の磁性流動体を得た。
次に、得られた実施例14の磁性流動体を、上述の実施形態の図1及び図2において説明した研磨ホイール12bの磁性流動体3として用い、ガラス基板の端面の研磨加工を行った。研磨するガラス基板は、上述の実施形態の研削工程(ST8)を経たガラス基板であり、端面の算術平均表面粗さRaは、0.17μmであった。研磨は3つの異なる条件で行った。第1の条件は、ガラス基板を5mm/minの速度で搬送しながら、ガラス基板の端面の1/3を1回だけ研磨した。第2の条件は、ガラス基板を搬送方向に10mm/minの速度で搬送しながら研磨した後、ガラス基板を搬送方向と反対方向に同じ速度で搬送しながら研磨することで、ガラス基板の端面の1/3を一往復すなわち2回研磨した。第3の条件は、ガラス基板を搬送方向に20mm/minの速度で搬送しながら研磨した後、ガラス基板を搬送方向と反対方向に同じ速度で搬送しながら研磨することを繰り返し、ガラス基板の端面の1/3に対して二往復すなわち4回研磨した。研磨ホイール12bの径はφ30mm、回転数は2000rpmであった。その後、実施例1から5と同様に、ガラス基板の端面に付着した磁性体砥粒を水で洗浄して除去した後、ガラス基板の端面の研磨済みの領域において表面粗さを測定した。図7に示すガラス基板の点A、点B、及びC点における算術平均粗さRaは、第1の条件から第3の条件のいずれも0.01μm未満であり、より具体的には0.006μmから0.008μmまでの範囲であった。さらに継続して、同様の条件で複数のガラス基板の研磨を行ったところ、いずれの場合も、図7に示すガラス基板の点A、点B、及びC点における算術平均粗さRaは、0.01μm未満であった。
Next, the obtained magnetic fluid of Example 14 was used as the
G ガラス基板
3 磁性流動体
Claims (7)
前記磁性流動体中の前記磁性体砥粒の濃度が70wt%以上であることを特徴とする、
ガラス基板研磨用磁性流動体。 A magnetic fluid that contains magnetic abrasive grains and that is held by a magnetic field to polish the end face of a glass substrate,
The concentration of the magnetic abrasive grains in the magnetic fluid is 70 wt% or more,
Magnetic fluid for polishing glass substrates.
請求項1に記載のガラス基板研磨用磁性流動体。 The concentration of the magnetic abrasive grains is 85 wt% or more.
The magnetic fluid for glass substrate polishing according to claim 1.
請求項1又は2に記載のガラス基板研磨用磁性流動体。 The magnetic abrasive grains have a maximum magnetic flux density of 1.0 T or more and a maximum permeability of 3.0 H / m or more.
The magnetic fluid for glass substrate polishing according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか一項に記載のガラス基板研磨用磁性流動体。 The magnetic abrasive grains are irregularly shaped particles having corners,
The magnetic fluid for glass substrate polishing according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載のガラス基板研磨用磁性流動体。 The magnetic abrasive grains have an average particle diameter of 15 μm or less.
The magnetic fluid for glass substrate polishing according to claim 4.
請求項1から3のいずれか一項に記載のガラス基板研磨用磁性流動体。 The magnetic abrasive grains are spherical particles having no corners,
The magnetic fluid for glass substrate polishing according to any one of claims 1 to 3.
請求項6に記載のガラス基板研磨用磁性流動体。 The magnetic fluid for polishing a glass substrate according to claim 6, wherein the magnetic abrasive grains have an average particle diameter of 2 μm or more and 20 μm or less.
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