KR102370288B1 - 비평면 유리 연마 패드 및 상기 연마 패드 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비평면 부분들을 가진 워크피스를 연마하기 위한 연마 패드에 관한 것으로서, 상기 연마 패드는 연마 패드의 제1 면과 제2면을 포함한다. 제1 면은 실질적으로 평평하고, 제2 면은 비평면 워크피스를 연마하도록 구성된다. 연마 패드는 연마 패드 내에 동심구조의 원형 채널을 추가로 포함하는데, 상기 동심구조의 원형 채널 채널은 채널 표면을 포함하고, 연마 패드의 제2 면은 내부 표면, 채널 표면, 및 외부 표면을 포함하며, 채널 표면은 내부 표면과 외부 표면에 비해 낮게 형성된다. 연마 패드는 동심구조의 원형 채널 내에 위치된 복수의 아일랜드를 추가로 포함하는데, 아일랜드는 채널 표면에 대해 상승된 아일랜드 표면을 포함한다.

Description

비평면 유리 연마 패드 및 상기 연마 패드 제작 방법{NON-PLANAR GLASS POLISHING PAD AND METHOD OF MANUFACTURE}

본 발명은 연마 패드에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 하나 또는 그 이상의 비평면 부분을 가진 워크피스를 연마하도록 구성된 형태를 가진 연마 패드에 관한 것이다. 연마 패드는 비평면 유리 워크피스 연마 분야 또는 그 외의 다른 비평면 연마 분야, 가령, 세라믹 또는 금속 워크피스에 사용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 연마 패드는 비평면 연마 워크피스가 모든 표면 위에서 연마될 수 있는 동심구조의 환형 채널을 포함한다.

연마 패드는 많은 분야에서 유용하다. 이러한 분야 중 하나는 유리 워크피스(glass workpiece)를 연마하는 것이다. 상기 분야와 상관없이, 연마되는 대상(가령, 예컨대, 유리, Si 웨이퍼, 사파이어 웨이퍼 등)에 대해 연마 패드가 상대적으로 운동한다. 이러한 상대 운동은 연마 패드를 회전시키거나, 연마되는 대상을 회전시킴으로써, 혹은 이러한 운동의 조합에 의해 생성될 수 있다. 그 외의 다른 선형 또는 임의의 유용한 상대 운동은 연마 패드와 연마되는 대상 사이에서 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 웨이퍼에 접촉하는 연마 패드를 누르기 위해 힘이 제공될 수 있다. 이러한 연마 작업은 다양한 수준으로, 가령, 더 큰 결함(imperfection)을 제거하고, 거울면 마무리가공(mirror finish) 및/또는 최종 평평도(flatness)를 구현하기 위해 수행될 수 있다.

통상적으로, 래핑(lapping) 결함을 제거하기 위한 유리 워크피스 연마 공정은, 통상 우레탄으로 이루어진 하나 또는 그 이상의 연마 패드가 연마 용액(슬러리)과 함께 사용되고 보통 미세한 연마 입자, 가령, 세륨 옥사이드 또는 지르코늄 옥사이드를 포함하는 기계화학적 공정에 의해 구현된다. 유리 워크피스는 연마 패드로 뒤덮인 플래튼(platen)과 워크피스가 결부되는 캐리어 사이에서 지지되거나 또는, 이중-측부 연마의 경우, 워크피스는 각각 연마 패드로 뒤덮인 두 플래튼 사이에 고정된다. 패드는 통상 약 1 mm 두께이고 압력이 웨이퍼 표면에 제공된다. 평면 워크피스는 플래튼과 워크피스 사이의 상대 운동에 의해 기계화학적으로 연마된다. 이러한 연마 시스템에 대한 변형예들도 평면 워크피스를 연마하기 위해 사용될 수 있다.

연마 공정 동안, 연마 공구(polishing tool) 내에서 패드와 워크피스를 함께 누름으로써 평면 워크피스 표면에 압력이 제공되는데, 이때 패드의 압축 변형(compressive deformation)으로 인해 전체 평면 표면에 걸쳐 균일한 압력이 생성된다. 연마 공구는 종종 다양한 회전축에서 상이한 속도로 회전될 수 있는 동적 헤드(dynamic head)를 가진다. 이는 워크피스로부터 덩어리(mass)를 제거하여 따라서 워크피스 래핑 공정(lapping process)으로부터의 파손을 없앤다.

연마 패드는 가령 예를 들어 폴리우레탄 연마 패드일 수 있다. 통상적인 폴리우레탄 연마 패드는 평면 워크피스를 연마하기 위해 평면의 플래튼에 결부될 수 있도록 구성된다. 하지만, 비평면 표면을 가지거나 혹은 비평면 부분들을 포함하는 표면을 가진 특정 유리 워크피스가 점점 더 많이 사용된다. 불행히도, 표준 폴리우레탄 연마 패드는 비평면 워크피스를 효율적으로 연마할 수 없다. 비평면 워크피스 용도로 통상적인 연마 패드가 허용될 수 없는 이유 중 하나는 이러한 통상적인 연마 패드는 전체 표면에 걸쳐 균일한 연마 작업을 제공하지 못한다는 사실이다. 표준 연마 패드는 일반적으로 비평면 워크피스의 전체 표면적과 접촉하는 상태를 유지할 수 없다. 따라서, 워크피스 표면의 특정 부분들에 걸쳐, 표준 연마 패드는 스크래치(워크피스의 래핑 공정의 결과물) 또는 그 외의 다른 결함을 제거할 수 없다. 평면 연마 패드로 비평면 표면을 연마하는 정상 공정에서, 연마 패드는 워크피스의 전체 표면적과 효율적으로 접촉하기에 충분히 압축될 수 없다. 압축성 평면 폴리우레탄 연마 발포 패드 또는 적층형 평면 발포 복합재를 사용하면, 추가적으로 접촉하는데 도움을 줄 수 있지만, 상당한 곡률을 가진 경우에는 모든 표면적과 접촉하지 않는다. 완전히 연마되지 않은 워크피스는 위로 구부러질 수 있어서(wind-up) 불합격된 부분(rejected part)들과 같이 스크래핑된다(scrapped).

이러한 문제점들을 해결하기 위한 해결책 중 하나는 연마되는 비평면 표면에 연마 패드를 누르는 힘을 증가시키는 것이다. 증가된 힘은 연마 패드를 눌러 비평면 표면과 일치시키기(conform) 위한 것이다. 하지만, 이러한 노력들은 비효율적인 것으로 밝혀졌다. 즉 상기 힘이 연마되는 유리의 전체 표면을 균일하게 연마하기에 충분하지 못하거나, 또는 상기 압력이 과도하여 유리가 파손되게 한다. 시도되어온 또 다른 해결책에서, 본질적으로 평면이며 다양한 압축 정도를 가진 통상적인 연마 패드는 연마되는 워크피스의 전체 표면적과 효율적으로 접촉할 수 없다. 또한, 보다 부드럽거나 및/또는 보다 압축성을 지닌 통상적인 연마 패드는 더 빨리 마모되고, 더 강성을 지닌(stiffer) 패드(예컨대, 평면 표면 폴리우레탄 연마 패드)에 비해 연마하는 속도가 느리거나, 및/또는 결함을 야기하는 디자인으로 구성된다.

따라서, 관련 산업은 비평면 표면을 연마하기 위해 연마 패드로부터 벗어나 브러쉬, 플랩(flap) 등의 용도로 광범위하게 구현되었다. 브러쉬 또는 플랩은 표면 전체와 접촉하도록 구성된다. 플랩은 펠트 재료, 카펫-유사 재료 등으로 제작될 수 있다. 브러쉬 또는 플랩은 유리 워크피스의 비평면 부분을 연마하도록 구성된다. 예를 들어, 연마되는 제1 변부(first edge)를 나타내기 위해 유리의 직사각형 피스가 수직 방향으로 돌려질 수도 있다(turned vertically). 브러쉬 또는 플랩은 비평면 영역을 연마하기 위해 제1 변부 위에서 문질러질 수 있다. 그 뒤, 유리는 캐리어(carrier) 내에서 회전되어 유사한 처리를 위해 제2 변부(second edge)를 나타낼 수 있다. 그 후, 상기 공정은 각각의 변부에 대해 반복된다. 지루하고, 시간이 많이 소요되며, 값비싸고, 유리가 파손된 위험성이 높긴 하지만, 현재로서는 상기 공정이 바람직한 공정이다.

이제, 이러한 공정 예가 추가로 상세하게 기술된다. 평면 표면과 비평면 표면 둘 다 가진 커버 유리가 브러쉬를 이용하여 연마된다. 이 예에서 커버 유리는 4개의 측부를 가진다. 커버 유리 "미가공품(blank)"이 "보트(boat)"에 적재되며, 맞춤형 연마기계를 이용하여 한 번에 약 120개 피스가 연마된다. 커버 유리 미가공품들은 각각 수직 방향으로 배열되어 브러쉬에 4개의 측부들 중 하나가 나타난다. 커버 유리 미가공품의 비평면 부분은 상기 면 위의 변부 가까이에서 브러쉬에 의해 연마된다. 이러한 연마 공정은 120개의 피스 모두에 대해 상기 커버 유리의 측부를 연마하는데 약 10 내지 15 분이 소요된다. 그 후, 커버 유리 미가공품은 커버 유리의 제2 측부 위의 변부 가까이에 있는 비평면 부분을 연마하기 위해 90°로 회전된다. 120개의 피스 모두를 회전시키는데 약 5분이 소요될 수 있다. 제2 측부를 연마한 후에, 커버 유리 미가공품은 다시 회전된다. 그 뒤, 유리의 제3 면의 변부 가까이에서 비평면 부분이 연마된다. 커버 유리 미가공품이 다시 회전되고, 제4 측부의 변부 가까이에서 비평면 부분이 연마된다. 한 예에서, 유리의 제4 측부의 비평면 부분들을 연마하는데 완료까지 총 55 내지 75분의 경과 시간이 소요된다. 브러쉬 수명은 약 4일이다.

워크피스의 변부들 가까이에서 비평면 표면들 모두를 연마하고 나면, 유리는 커버 유리의 평면 부분(들)을 연마하기 위해 수평 캐리어 내에 있는 표준 9B 연마기계 안에 위치될 수 있다. 이러한 기계에서, 한번에 12-15개의 커버 유리 피스가 연마될 수 있다. 이 단계는 각각의 12-15개의 피스에 대해 약 25분 소요될 수 있다.

브러쉬에 대한 대안으로서, 모직 재료(woolen material) 및 카펫 비트, 가령, 플랩을 이용하여 몇몇 실험이 수행되어 왔다. 이러한 해결책들은 브러쉬에 관한 비용에 있어서 비슷하지만, 연마에 있어서는 더 효율적이다(예컨대, 8-10분). 상기 재료들은 약 6-8일의 수명을 가진다. 그렇지만, 이러한 재료들은 여전히 위에서 기술된 5개의 단계 공정을 이용해야 한다.

따라서, 비평면 워크피스를 연마하기 위해 브러쉬 또는 플랩을 사용하는 것은 시간이 매우 많이 소요된다. 게다가, 브러쉬 또는 플랩을 사용하는 것은 중간 설정 단계가 있는 5개의 개별 연마 공정을 포함할 수 있다. 각각의 중간 처리 단계는 유리 피스들이 파손될 위험이 높아지고 전체 공정에 소요되는 시간의 양이 현저하게 늘어난다. 더구나, 이러한 재료들의 수명은 상대적으로 짧으며 따라서 연마 매개체(polishing medium)를 교체하는 데 관한 시간과 비용이 증가한다. 예를 들어, 브러쉬 또는 플랩은 브러쉬 또는 플랩이 결합해제되거나(disengaged) 또는 피로하게 되어 패드가 비효율적이 되기 때문에 매 24시간 마다 교체해주어야 할 필요가 있다. 브러쉬 또는 플랩은 "복합 패드(composite pad)", 가령, 예를 들어, 폴리우레탄 함침(impregnated) 펠트 또는 합성 펠트 패드일 수 있다. 이러한 브러쉬 또는 플랩들이 종종 사용되지만, 이들은 표면 파손을 야기할 수 있으며 수명이 짧고 폴리우레탄 패드에 비해 값비싸다.

따라서, 비평면 부분들을 가진 표면이 있는 워크피스를 연마하기 위해 개선된 시스템, 방법 및 장치들에 대한 필요성이 제기된다.

한 실시예에서, 비평면인 표면 부분들을 포함하는 워크피스를 연마하기 위한 연마 패드가 제공된다. 상기 연마 패드는 연마기계의 평평한 플래튼(platen)과 함께 사용하도록 구성된다. 상기 연마 패드는:

- 연마 패드의 제1 측부와 제2 측부를 포함하되, 상기 제2 측부는 제1 측부의 맞은편에 위치되며, 제2 측부는 워크피스를 연마하도록 구성되고;

- 연마 패드 내에 있는 동심구조의 환형 채널을 포함하되, 상기 동심구조의 환형 채널은 채널 표면을 포함하며, 연마 패드의 제2 측부는 내부 표면, 채널 표면, 및 외부 표면을 포함하고, 상기 채널 표면은 내부 표면과 외부 표면에 비해 낮게 형성되며(recessed);

- 상기 동심구조의 환형 채널 내에 위치된 복수의 아일랜드(island)를 포함하되, 상기 복수의 아일랜드들은 각각 채널 표면에 대해 상승된 아일랜드 표면을 포함한다.

한 실시예에서, 연마 패드로 비평면 커버 유리의 표면을 연마하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은:

(a) 비평면 커버 유리를 제공하는 단계를 포함하되, 상기 비평면 커버 유리는 비평면 표면을 포함하고;

(b) 패드를 제공하는 단계를 포함하되, 상기 패드는:

(i) 서브층을 포함하되, 상기 서브층은 동심구조의 환형 채널을 포함하고, 상기 동심구조의 환형 채널은 동심구조의 환형 채널 내에 아일랜드를 추가로 포함하며;

(ii) 서브층을 덮는 연마층을 포함하되, 상기 연마층은 비평면 커버 유리의 표면과 접촉하고 상기 표면을 연마하도록 구성되며;

(c) 패드를 비평면 표면에 대해 이동시키는 단계를 포함한다.

한 실시예에서, 워크피스의 비평면 표면을 연마하는 방법이 제공되는데, 여기서 상기 비평면 표면은 평면 부분과 비평면 부분을 포함한다. 상기 방법은:

(a) 연마 패드를 평면 플래튼에 고정시키는 단계를 포함하되, 상기 연마 패드는 워크피스의 길이보다 작은 반경방향 폭(radial width)을 가진 동심구조의 환형 채널을 포함하고, 연마 패드는 동심구조의 환형 채널 내에 아일랜드를 포함하며;

(b) 워크피스에 대해 연마 패드를 이동시켜 워크피스의 비평면 표면의 평면 부분과 비평면 부분 둘 모두를 연마하는 단계를 포함한다.

비평면 워크피스 연마 패드가 제공된다. 상기 비평면 워크피스 연마 패드는 동심구조의 채널을 포함하는 부드러운 발포 백킹(backing)으로 적층화되는 표준 폴리우레탄 연마 패드를 포함한다. 동심구조의 채널 내에는, 또한, 상승된 재료의 아일랜드들이 배열된다. 한 실시예에서, 비평면 부분들을 가진 워크피스를 연마하기 위한 연마 패드가 제공된다. 상기 연마 패드는:

- 제1 측부와 제2 측부를 포함하되, 상기 제2 측부는 실질적으로 평평하고 연마 패드를 이동시키기 위한 플래튼에 결부되도록 구성되며, 상기 제1 측부는 비평면 부분들을 가진 워크피스를 연마하도록 구성되고;

- 연마 패드 내에 있는 동심구조의 환형 채널을 포함하되, 상기 동심구조의 환형 채널은 채널 표면을 포함하며, 제1 측부는 내부 표면, 채널 표면, 및 외부 표면을 포함하고, 상기 채널 표면은 내부 표면과 외부 표면에 비해 낮게 형성되며;

- 상기 채널 내에 위치된 복수의 아일랜드를 포함하되, 상기 아일랜드들은 채널 표면에 대해 상승된 아일랜드 표면을 포함한다.

본 발명의 주제가 특히 언급되며 본 명세서의 결론 부분에서 명백하게 청구된다. 하지만, 비슷한 도면부호가 비슷한 요소들을 가리키는 도면들을 참조하여 본 발명의 상세한 설명 및 청구범위를 읽음으로써, 본 발명을 보다 완전하게 이해할 수 있다:
도 1a는 본 발명의 한 예시적인 실시예에 따른 비평면 워크피스 연마 패드의 상부도;
도 1b, 1c 및 1d는 본 발명의 다양한 예시적인 실시예에 따른 비평면 워크피스 연마 패드의 측면 횡단면도;
도 2는 본 발명의 한 예시적인 실시예에 따른 연마 테이블의 측면 횡단면도;
도 3은 비평면 유리 워크피스 예의 다양한 측면도;
도 4는 다양한 실시예에 따른 비평면 워크피스를 연마하기 위한 방법을 예시한 도면이다.

밑의 기술내용은 오직 여러 예시적인 실시예들로 구성되는데, 본 명세서에 기술된 형성, 적용, 및 범위에만 제한하려는 것이 아니다. 그보다는, 하기 기술내용은 최적의 형태를 포함하는 다양한 실시예들을 구현하기 위한 유리한 예시를 제공하기 위한 것이다. 명백하게 되는 것처럼, 밑에 기술되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고도 이러한 실시예들에 기술된 요소들의 기능과 배열상태의 다양한 변형예들이 가능하다.

간략성을 위하여, 연마 패드 구성 및 연마를 위한 종래의 기술, 및/또는 연마 시스템의 컨트롤, 뿐만 아니라 연마 패드를 형성하거나 절삭하고 연마 패드를 적층화하기 위한 종래의 기술들은 본 명세서에서 상세하게 기술되지 않을 것이다. 게다가, 본 명세서에 첨부된 여러 도면들에 도시된 연결선들은 여러 요소들 간의 물리적인 결합 및/또는 예시적인 기능 관계들을 나타내기 위한 것이다. 다수의 대안 또는 추가적인 기능 관계 혹은 물리적인 연결이 실제의 연마 시스템에 나타날 수 있다는 사실을 유의해야 한다.

비평면 부분들을 가진 워크피스를 참조하여, 한 실시예에 따르면, 본 명세서에는 종래 기술의 연마 패드에 비해 더 우수한 최적의 연마 성능을 유지할 수 있는 신규한 연마 패드가 기술된다. 상기 신규한 연마 패드는 종래 기술의 연마 패드에 비해 결함을 야기하지 않고도 비평면 워크피스 표면과 보다 효율적으로 접촉할 수 있다. 한 실시예에서, 신규한 연마 패드, 시스템 및 연마를 위한 연마 패드 사용 방법은, 연마 공정이 보다 우수하게 수행되게 하며, 형성되는 결함이 더 적게 되고, 따라서 정해진 시간 기간 동안에 모다 많은 제품이 제작되게 한다. 한 실시예에서, 한 연마 패드가 비평면 워크피스를 연마하도록 형태가 형성된 폴리우레탄 발포 패드 표면을 가진다. 한 실시예에서, 상기 시스템, 방법 및 장치는 유리 워크피스의 변부들과 코너들 상에서 미수행 연마 영역(missed area)을 제거함으로써 높은 수율을 구현하도록 구성된다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 비평면 워크피스를 연마하는 데 사용하기 위한 연마 패드가 제공된다. 본 명세서에서는 "워크피스"로서 기술되지만, 연마되는 대상은 "기판", "유리", "광학체(optic)", "커버 유리" 등으로도 지칭될 수 있다. 한 실시예에서, 워크피스는 유리이다. 예를 들어, 워크피스는 스마트폰용 커버 유리를 포함할 수도 있다. 게다가, 그 밖의 실시예들에서, 워크피스는 실리콘 반도체 기판 웨이퍼, 사파이어 웨이퍼, 사파이어 크리스탈, 소다-라임 유리, Corning® Gorilla® 유리, 다양한 상업용 등급의 유리, 세라믹, 크리스탈, 및/또는 이와 비슷한 재료들을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서는 연마되는 대상이 종종 유리로서 기술되겠지만, 연마되는 대상이 연마를 위한 적절한 재료일 수도 있다는 것을 이해해야 한다.

한 실시예에서, 워크피스는 커버 유리이다. 예를 들어, 커버 유리는 전자 장치의 작동 표면을 덮도록 사용될 수 있다. 한 실시예에서, 워크피스는 스마트폰용 커버 유리이다. 또 다른 실시예에서, 워크피스는 태블릿, e-북 판독기, 랩탑, 또는 그 외의 다른 컴퓨터 장치용 커버 유리이다. 커버 유리는 터치 스크린 전자 장치에서 사용될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 워크피스는 시계 크리스탈이다. 추가적인 실시예에서, 워크피스는 샹들리에 크리스탈이다. 또 다른 실시예에서, 워크피스는 정밀광학용 볼록 유리렌즈를 포함한다. 또한, 워크피스는 연마되는 비평면 부분들을 포함하는 임의의 적절한 대상일 수도 있다.

가장 일반적인 분야로서, 비평면 표면을 가진 휴대폰용 커버 유리를 제작하는 것이 바람직하다. 따라서, 이제, 도 3을 참조하여, 한 실시예에서, 연마되는 워크피스는 비평면 표면을 포함한다. 도 3은 다양한 비평면 워크피스 예들을 예시한다. 본 명세서의 전반에 걸쳐, 용어 "비평면 워크피스"는 비평면인 표면의 하나 이상의 부분을 포함하는 하나 이상의 표면을 가진 워크피스를 기술하기 위한 것이다. 이와 비슷하게, 용어 "비평면 표면"은 비평면인 표면의 하나 이상의 부분을 포함하는 표면을 의미하기 위한 것이다. 한 실시예에서, 비평면 표면은 평면인 표면의 하나 이상의 부분(평면 부분), 가령, 예컨대, 부분(311A), 및 표면이 평면 부분의 표면과 똑같은 평면이 아닌 하나 이상의 부분(비평면 부분), 가령, 예컨대, 부분(311)을 포함한다. 상기 평면 부분은 평면인 제1 표면을 가진 워크피스의 비평면 표면의 제1 부분이며, 상기 비평면 부분은 제1 표면과 동일한 평면 내에 있지 않은 제2 표면을 가진 워크피스의 비평면 표면의 제2부분이다.

따라서, 한 실시예에서, 연마되는 워크피스는 커버 유리의 중앙에 있는 평면 부분(예컨대, 워크피스(301) 내의 부분(311A)) 및 커버 유리의 변부들 가까이에 있는 비평면 부분들(예컨대, 311, 312, 313, 314))을 가진 커버 유리(예컨대, 301, 302, 303, 304)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 변부들 가까이에 있는 커버 유리의 영역은 곡률반경(예컨대, 313, 314), 베벨(예컨대, 311, 312), 테이퍼(taper), 포물선 형태(예컨대, 314), 둥근 형태, 및/또는 이와 같은 형태를 가질 수 있다. 더구나, 커버 유리의 표면의 변부 부분은 임의의 적합한 비평면 형태를 포함할 수 있다.

통상적인 평평 유리 워크피스 또는 웨이퍼는 일반적으로 표면이 평평하고 평행이며 두 표면에 대해 90°의 각도를 이루는 변부를 가진다. 한 실시예에서, 구부러진 유리 워크피스는 하나 또는 두 표면 모두 다음 중 하나에 의해 기술되는 곡률을 가진다는 점에서 서로 다를 수 있다: (1) 변부들은 부분 높이(part height: "PH", 밑을 참조할 것)보다 약간 더 긴 곡률반경을 가지는데, 이 곡률반경은 거의 평평한 표면(이 경우 그 외의 다른 표면은 평평함)을 구성하는 PH보다 훨씬 더 큰 곡률반경을 가진 표면 속으로 테이퍼구성된다; (2) 한 표면은 평평하며 90° 변부가 PH의 약 1/2로 연장되는데, 크기가 PH와 비슷한 곡률반경은 워크피스를 가로지는 나머지 표면이 거의 평평하고 PH보다 훨씬 더 큰 곡률반경을 가지는 다른 표면까지 연장된다; 그리고, (3) 한 표면은 평평하고 다른 표면은 PH보다 훨씬 더 큰 곡률반경을 가진 전반적으로 구부러진 표면(예컨대, 워크피스(306) 및 전체적으로 구부러진 표면(316))으로 형성된다. 위에서 기술한 각각의 세 경우들에서, 워크피스는 위의 세 예들을 조합한 몇몇 조합에서 구부러진 두 면을 가질 수 있다. 예를 들어, 워크피스(305)는 워크피스의 전체 표면에 걸쳐 구부러진 두 표면(315A, 315B)을 가진다. 상부(면)도로부터 바라본 유리 워크피스는 둥글거나, 정사각형, 직사각형 또는 그 외의 다른 몇몇 기하학적 형태로 구성될 수 있다. 한 실시예에서, 워크피스는 전체 표면을 가로질러 비연속적인 곡률반경을 가질 수도 있다. 달리 표현하면, 워크피스에는 비평면 부분들이 없을 수도 있다.

예시적인 한 실시예에서, 연마 패드는 패드가 비평면 표면을 연마할 수 있는 방식으로 물리적으로 구성된다. 달리 말하면, 패드는, 그렇게 구성되지 않은 패드에 비해, 비평면 부분들 상에서 뿐만 아니라 워크피스의 임의의 평면 부분들 상에서 래핑 파손의 증거를 보다 효율적으로 제거하도록 구성될 수 있다.

예시적인 한 실시예에 따르면, 연마 패드의 한 면은 채널 내에 아일랜드가 있는 채널을 포함한다. 상기 연마 패드의 면은 비평면 유리 표면에 걸쳐 회전된다(비평면 유리 표면에 대해 상대적으로 이동한다). 한 실시예에서, 유리는 상기 유리가 채널 및 채널의 아일랜드를 포함하는 패드의 부분에 의해 주로 연마되도록 연마 패드에 대해 위치된다. 따라서, 연마 패드는 비평면 표면을 가진 유리를 연마하도록 구성된다.

도 1A 및 도 1B를 참고하여 예시적인 연마 패드(poshing pad)(100)가 설명된다. 상기 연마 패드(100)는 원형의 연마 패드를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 패드는 원형 이외의 다른 형상을 가진다. 상기 연마 패드(100)는, 제 1 측부(101) 또는 상측부 및 제 2 측부(102) 또는 하측부를 추가로 포함할 수 있다. 상기 제 2 측부(102)는 사실상 평평한 측부일 수 있다. 제 2 측부(102)는 연마 패드(100)를 운반하기 위한 플래튼(platen)에 부착되도록 구성될 수 있다. 상기 제 1 측부(101)는 비 평면(non planar) 유리를 연마하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 상기 연마 패드(100)는 패드의 중앙에 구멍(103)을 추가로 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서 상기 연마 패드(100)는 단일 측부 연마기(side polisher)위에서 이용될 때 패드의 중앙에서 구멍을 가지지 않는다.

상기 패드(100)는 채널(120)을 추가로 포함한다. 예시적인 실시예에서, 채널(120)은 패드(100)내에서 원형 채널이다. 다른 예시적인 실시예에서 채널(120)은 패드내에 형성된 동심(concentric) 구조의 채널이다. 예를 들어, 채널(120)은 다공성의 마이크로셀(porous microcellular ) 구조를 가진 발포 서브층내에 형성된 동심구조의 원형 채널을 포함할 수 있다. 채널(120)은 패드(100)를 통과하지 못한다. 예시적인 실시예에서 패드(100)의 상부 연마 표면(상측의 제 1 측부(101))로부터 볼 때, 채널(120)은 패드(100)내에 세 개의 부분들을 형성한다: 패드(100)의 중심( 또는 패드(100)의 내경)과 채널의 내경사이에 위치한 내측 부분(110), 채널(120)에 의해 형성되는 채널 부분 및, 채널(120)의 외경 및 패드(100)의 외경사이에 위치한 외측 부분(130). 예시적인 실시예에서, 내측 부분(110)은 내부 표면(111)을 포함하고, 채널(120)은 채널 표면(121)을 포함하며, 외측 부분(130)은 외부표면(131)을 포함한다. 상측 부분(101)의 표면은 내부 표면(111), 채널 표면(121) 및 외부 표면(131)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 상부 측부(101)가 내부 표면(111), 채널 표면(121) 및 외부 표면(131)을 가지는 것으로 설명되지만, 상부 측부와 상기 표면들은 상기 표면들의 다양한 상승부들사이에서 매끄러운 전이부를 가진 하나의 연속 층이다. 이러한 구조는 예를 들어, 본 명세서에서 설명되는 것처럼 다양한 표면 상승부들을 가지며 기저 층(들)위에 연마 층(180)을 적층화(laminating)하여 형성될 수 있다.

채널(120)은 패드(100)의 요홈 부분일 수 있다. 예시적인 실시예에서 채널(120)은 패드(100)가 가지는 상부 측부(101)의 표면의 다른 부분들에 대해 요홈구조를 가진 채널 표면(121)을 포함한다. 따라서, 상기 패드(100)는 채널(120)을 포함하고, 상기 채널 표면(121)은 내부 표면(111)과 외부 표면(131)에 대해 요홈구조를 가진다. 다양한 예시적인 실시예에서, 내부 표면(111)과 외부 표면(131)은 공면구조(coplanar)를 가진다. 예시적인 실시예에서, 채널 표면은 패드 디자인의 연마 발포 부분이다. 예시적인 실시예에서 상기 부분은 그루브를 가지거나 그루브가 없는 폴리우레탄 연마 패드를 포함한다. 예시적인 실시예에서 채널의 서브층은 압력을 분산시키고 워크피스의 곡선 변부와 일치하는 구조를 가진 가요성 발포체이다.

예시적인 실시예에서, 채널(120)의 깊이는 연마되어야 하는 워크피스의 높이(Ph)와 동일하다. 예를 들어, 채널 표면(121)은 내부 표면(111)과 외부 표면(131)으로부터 상기 높이(Ph)와 동일한 거리까지 낮게 형성된다. 예시적인 실시예에서, 상기 높이(Ph)는 연마되기 전에 유리 대상물의 가장 큰 두께를 가진 점에서 측정된다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 상기 높이(Ph)는 유리의 가장 큰 두께보다 작거나 동일하지만 유리의 최종가공된 최소 두께보다 작지 않다. 또한, 상기 높이(Ph)는 0.01인 내지 1인치이거나 0.05인치 내지 0.25인치인 것이 선호된다. 다른 부품 높이가 이용될 수도 있다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 요홈의 깊이는 채널(120)내에서 변화할 수 있다. 채널(120)을 형성하기 위한 다양한 방법이 본 명세서에서 추가로 설명된다. 채널(120)은, 연마된 유리의 비 평면 부분들과 면접촉(surface contact)을 제공하도록 구성될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 상부 측부(101)는 채널(120)내에 위치한 아일랜드(island)(125)를 포함한다. 아일랜드(125)들은 채널(120)의 표면(121)에 대해 상승된 아일랜드 표면(126)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 아일랜드 표면(126)은 표면(111,131)들과 동일한 높이를 가진다. 즉, 예시적인 실시예에서 표면(111,131,126)들은 모두 공면구조이다. 다른 예시적인 실시예에서, 표면(126)은 표면(111 및/또는 131)에 대해 들어가 있지만 표면(121)에 대해 상승되어 있다. 예시적인 실시예에서, (하기 설명과 같이 원형, 스포크(spoke) 또는 스트립(strip)이건 간에) 상기 아일랜드들은 채널 깊이의 25% 내지 100%의 높이 범위를 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 표면(121)과 표면(126)사이의 거리는 0.01인치 내지 1인치이거나 0.03인치 내지 0.13인치인 것이 선호된다. 아일랜드 표면(126)은 유리의 구부러진 표면을 연마하도록 구성된다. 아일랜드(125)의 변부는 유리의 변부를 연마하도록 구성될 수 있다. 아일랜드(125)의 높이는 유리 워크피스(들)이 하부 패드(400)에 대해 고정하여 워크피스가 캐리어(carrier)로부터 분리되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 상기 아일랜드들은, 워크피스(들)에 대해 충분한 압력을 유지하여 워크피스가 워크피스를 위한 캐리어로부터 벗어나 쓸려나가는 것을 방지한다.

패드(100)를 형성하기 위해 적합한 모든 치수와 상대치수가 이용될 수 있더라도, 예시적인 연마 패드의 치수 및 상대 치수가 본 명세서에 설명된다. 예시적인 실시예에서 채널(120)의 중심이 가지는 직경은 패드내에서 중심에 위치(centered)한다. 다시 말해, 원형 채널(120)의 중심이 가지는 직경은 패드(100)의 외경(ODpad) 및 패드(100)의 내경(IDpad)사이에서 중간에 위치(중간 위치)한다. 즉, 채널(120)의 중심이 가지는 직경은 0.5*(ODpad + IDpad)이다. 또한 채널(120)의 반경 방향 폭(122)은 연마되어야 하는 유리 부분(190)의 부분 길이(PL)와 관련될 수 있다. 명확한 이해를 위하여, 부분 길이는 커버 유리의 긴 치수와 같은 워크피스의 한 치수이다. 예시적인 실시예에서, 채널은 워크피스의 PL보다 약간 작다. 예를 들어, 채널(120)의 외경(COD)는 0.5*[ODpad + IDpad+ (PL*0.95)]이다. 유사하게, 채널(120)의 내경(CID)는 0.5*[ODpad + IDpad - (PL*0.95)]이다. 상기 식에서 이용되는 계수 0.95는 단지 예시적인 것이고 채널이 워크피스를 적합하게 연마하기 위한 (예를 들어, Y 및 Z의 값이 예를 들어, 0.5보다 크고 1보다 작은 제1의 수 및 제2의 수인) 적합한 모든 계수들이 이용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 채널 폭은 연마되어야 하는 폭과 대략 동일하다. 다시 말해, 채널 폭은 연마되어야 하는 워크피스의 길이에 대해 플러스 또는 마이너스 10%( 연마를 위해 채널내에서 방향을 가질 때 워크피스의 반경 방향 길이에 해당하는 길이)이다. 또한, 채널 중심, 대략 패드(100)의 중심을 위한 모든 직경이 적합하게 이용될 수 있다.

예시적인 또 다른 실시예에 의하면, 아일랜드(125)들은 채널(120) 내에서 패드(100)의 중심 주위에 배열될 수 있다. 상기 설명과 같이 다른 예시적인 실시예에서, 아일랜드(125)들은 채널(120) 내에 중앙이 위치(centered)한다. 예시적인 실시예에서, 아일랜드(125)들은 각각 채널(120)의 반경 방향 중심에서 중앙이 배열될 수 있다. 각각의 아일랜드는, 연마되어야 하는 유리의 부분 폭(PW)과 동일한 중심 거리(on- center distance) 만큼 주변의 아일랜드로부터 떨어져 이격될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 PW는 1인치 내지 20인치이거나 2인치 내지 12인치인 것이 선호되고 2인치 내지 3인치인 것이 더욱 선호된다. 또한 적합한 모든 PW가 이용될 수 있다. 또한 아일랜드(125)는 다소 PW 거리만큼 떨어져 있다. 또한 상기 아일랜드들은 원형 패드(100) 주위에서 서로 다른 크기 만큼 떨어져 이격될 수 있다. 각각의 아일랜드는 0.8*PW의 직경을 추가로 포함한다. 그러나, 상기 아일랜드는 0.8*PW 보다 작거나 큰 직경들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 아일랜드들은 약 0.8 인치 내지 16인치의 직경을 포함할 수 있다. 또한 아일랜드(125)들이 본 명세서에서 원형인 것으로 설명되지만, 직사각형, 삼각형, 팔각형 또는 다른 적합한 모든 형상을 가질 수 있다.

본 명세서에서 원형의 아일랜드들로서 설명될지라도, 아일랜드(125)들은 다른 예시적인 실시예에서 휠(wheel)의 스포크(spoke)와 더욱 유사할 수 있다. 예를 들어, 스포크들은 반경 방향으로 연장될 수 있다. 상기 스포크들은 채널 내경으로부터 채널외경까지 반경 방향으로 연장될 수 있다. 상기 스포크들은 채널 내경(CID) 및/또는 외경(COD)에 연결되거나 채널 내경(CID) 및/또는 외경(COD)로부터 분리될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 적합한 스포크 폭이 이용될 수 있지만, 상기 스포크들은 회전 방향으로 약 0.8*PW의 폭을 가진다. 다른 예시적인 실시예에서 스포크의 갯수는 스포크 폭이 감소함에 따라 증가될 수 있다.

다른 예시적인 실시예에서, 채널(120)은 반경 방향으로 긴 "아일랜드"를 포함한다. 상기 예시적인 실시예에서, 상기 "아일랜드"는 (반경 방향으로) 큰 구조라기 보다는 (원주 방향으로) 더 큰 폭을 가질 수 있다. 극단적인 예에서 상기 "아일랜드"는 채널내부의 벨트, 스트립(strip) 또는 환형체(annulus)를 포함할 수 있다. 따라서 상기 예시적인 실시예에서, 상기 "아일랜드"는 패드 중심 주위에서 대략 채널 중심에 위치한 중실 스트립을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 환형체는 환형체내에 한 개이상의 부분체(break)들로 분할된다. 다양한 형태, 형상 및 크기를 가진 "아일랜드"가 이용될지라도, 상기 예시적인 실시예에서 상기 패드는 반경 방향으로 대략 PW 크기를 가지고 채널내부에 상기 패드를 유지하도록 구성된 채널내부의 한 개이상의 아일랜드들을 포함한 채널을 포함한다.

또 다른 예시적인 실시예에 의하면, 연마 시스템(1000)은 비 평면구조의 표면을 연마하도록 구성된 연마 패드(100), 캐리어(carrier)(200), 연마할 대상물(300)(예를 들어, 유리) 및 평평한 표면을 연마하도록 구성된 종래기술의 연마 패드(400)를 포함한다. 연마 시스템(1000)은, 패드(100)를 가지고 유리(300)의 곡선 표면을 연마하고 패드(400)를 가지고 유리(300)의 평평한 표면을 연마하도록 구성된다.

다양한 예시적인 실시예에서, 연마 패드(100)는 미세공(microporous) 구조의 발포 연마 패드일 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 상기 연마 패드(100)는 엠보스(embossed) 구조를 가진 패드일 수 있다. 예를 들어, 채널과 아일랜드의 패턴(pattern)은 원하는 디자인을 가진 다이(die)를 상기 디자인을 형성하기 위한 열, 압력, 관통 깊이 및 유지시간(dwell time)의 적절한 조합을 통해 연마 패드상에 가압하여 구해질 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 상기 연마 패드(100)는 스탬핑형 패드일 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 상기 연마 패드(100)는 패드를 열성형(thermo forming)하여 형성될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 상기 연마 패드(100)는 채널 및 아일랜드를 가진 마이크로셀(microcellular) 구조의 발포 서브 층을 인젝션 몰딩하고 다음에 상기 마이크로셀 구조의 발포 서브층에 연마 발포 층을 적층화하여 형성될 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 채널과 아일랜드는 예를 들어 라우터(router)를 가지고 미세공 발포 연마 패드내에 조각(carved)될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 라우터는 아일랜드를 가진 채널을 미세공 발포 패드에 조각하도록 로봇을 이용하여 구동될 수 있다. 다음에 상기 채널 및 아일랜드를 가진 발포 연마 패드는 전체 패드 표면(채널, 아일랜드 및 패드 표면의 나머지)위에 연마 발포 층으로 적층화될 수 있다. 또한, 채널과 아일랜드를 포함한 적합한 연마 패드가 비평면의 워크피스를 연마하기 위해 이용될 수 있다.

다양한 예시적인 실시예에서, 상기 연마 패드(100)는 채널과 아일랜드를 가진 패드를 쌓아 올리기 위해 다이컷(die cut)된 동심 구조 및 마이크로셀 구조를 가진 발포 패드(181,182)들을 적층화하여 형성될 수 있다. 또한 상기 패드는 다양한 재료를 포함할 수 있다.

또 다른 예시적인 실시예에 의하면, 연마 패드(100)는 본 명세서에서 "시트(sheet)"라고 설명되고 채널을 가진 마이크로셀 구조의 발포 매트릭스상에 적층화된 연마층(180)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 연마 패드는 채널의 중심내에서 원형 성형부(formation)들을 포함할 수도 있다. 예시적인 실시예에 의하면, 연마 패드(100)는 기저 층(181,182)(즉, 기저층(181,182)) 및 연마 층(180)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 연마 층(180)은 발포 연마층이다. 예시적인 실시예에서, 발포 연마층(180)은 폴리우레탄 발포 연마층이다. 예시적인 실시예에서 기저 층(들)(181 및/또는 182)은 마이크로 셀구조의 발포 층들이다. 기저 층(181)은 기저층(182)위에 적층화되고, 발포 연마층( 또는 시트)(180)은 기저층(181)위에 적층화된다. 예시적인 실시예에서, 기저층(181)은 높이(B1)를 가지고 기저층(182)은 높이(B2)를 가지며, 발포 연마 층( 또는 쿠션 층)(180)은 높이(A)를 가진다. 예시적인 실시예에서 B1은 0.01 내지 1 인치이고, B2는 0 내지 0.15인치이며 A는 0.01 내지 0.25인치이다. B1 및 B2는 예시적인 실시예에서 동일한 높이를 가질 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, B1 및 B2는 서로 다른 높이(두께)를 가진다. 다른 적합한 높이가 이용될 수 있다. 예시적인 실시예에서 기저 층(181,182)들은 동일한 재료로 제조된다. 다른 예시적인 실시예에서, 기저 층(181,182)들은 서로 다른 재료로 제조된다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 연마 층(180)은 상기 기저 층(181,182)들 중 한 개 또는 모두로서 동일한 재료를 포함할 수 있다. 또한 본 명세서에서 마이크로셀 구조를 가진 발포체로서 설명될지라도, 상기 기저 층(181,182)들은 연성 폴리우레탄 개방 주조 발포체(soft polyurethane open cast foam) 이거나 다른 적합한 재료일 수 있다. 예시적인 실시예에서 상기 층(180)은 기저층(181)의 표면 및 기저층(182)의 노출 부분에 중첩된다.

본 명세서에서 폴리우레탄 발포 연마층 및 미세공 및 마이크로셀 구조의 발포 기저층(들)으로서 설명되지만, 적합한 셀구조를 가지고 적합하게 발포된 패드 형태가 이용될 수 있고, 이러한 설명이 특정 중합체 성형으로 제한되지 않는다.

예시적인 실시예에서, 폴리우레탄 발포 연마 층은, 폴리우레탄 예비 중합체(prepolymer), 경화제(curing agent), 계면활성제(surfactant) 및 발포제를 혼합하여 형성된다. 일부 실시예에서, 마모성 충진제(abrasive filler)가 다른 성분들과 혼합될 수 있다. 상기 성분들은, 고 전단 블렌딩(high shear blending), 고속, 일반적으로 저 전단 혼합 바스켓 블렌딩 또는 고압식 충돌 혼합과 같은 산업 표준의 혼합기술을 이용하여 서로 혼합될 수 있다. 예를 들어, 발포 번(foam bun)이 개방식 몰드, 부유식 덮개 밀폐식 몰드 또는 통기식 밀폐형 몰드내에서 성형될 수 있다. 또한 다른 예시적인 실시예에서, 표준 폴리우레탄 패드가, 0.3 내지 0.9g/cm³의 벌크 밀도(bulk density)를 가지고 50 내지 95의 ASTM D2240 쇼와 A 경도를 가진다. 예시적인 실시예에서, 연마 패드(180) 및 기저층(예를 들어, 181)은 0.3 내지 0.9g/cm^3의 벌크 밀도를 가지고 50 내지 95의 ASTM D2240 쇼와 A 경도를 가진다.

연마층(시트)(180)은 다양한 재료로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 실시예에서 연마층(시트)(180)은 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리이민, 폴리이소시아누레이트, 폴리에폭사이드, 폴리에틸렌, 폴리스타이렌, 폴리비닐 클로라이드, 아크릴 폼 또는 이들의 혼합일 수 있다. 이들 고분자 폼은 중합제, 전형적으로 이소시아네이트-종결 단량체와 예비고분자, 전형적으로 이소시아네이트 작용기성 폴리올 또는 폴리올-디올 혼합물을 혼합하여 제조될 수 있다.

미립자 가교 폴리우레탄 제조에 이용될 수 있는 이소시아네이트-종결 단량체, 중합제의 종류는, 지방족 폴리이소시아네이트; 에틸렌성 불포화 폴리이소시아네이트; 지환족 폴리이소시아네이트; 이소시아네이트기가 방향족 고리에 직접 결합되지 않는 방향족 폴리이소시아네이트, 예를 들어, 자일렌 디이소시아네이트; 방향족 폴리이소시아네이트, 이소시아네이트기가 방향족 고리에 직접 결합되는 방향족 폴리이소시아네이트, 예를 들어, 벤젠 디이소시아네이트; 이들 종류에 속하는 폴리이소시아네이트의 할로겐화, 알킬화, 알콕시화, 니트로화, 카르보디이미드 변형, 우레아 변형 및 뷰렛 변형 유도체; 및 이들 종류에 속하는 폴리이소시아네이트의 이합체화 및 삼합체화 생성물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

이소시아네이트 작용기성 반응물이 선택될 수 있는, 지방족 폴리이소시아네이트의 예는 에틸렌 디이소시아네이트, 트리메틸렌디이소시아네이트, 테트라메틸렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 (HDI), 옥타메틸렌디이소시아네이트, 노나메틸렌디이소시아네이트, 디메틸펜탄 디이소시아네이트, 트리메틸헥산디이소시아네이트, 데카메틸렌디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 운데칸트리이소시아네이트, 헥사메틸렌트리이소시아네이트, 디이소시아나토-(이소시아나토메틸)옥탄, 트리메틸-디이소시아나토 (이소시아나토메틸)옥탄, 비스(이소시아나토에틸) 카보네이트, 비스(이소시아나토에틸)에테르, 이소시아나토프로필-디이소시아나토헥사노에이트, 라이신디이소시아네이트 메틸 에스테르 및 라이신트리이소시아네이트 메틸 에스테르를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

이소시아네이트 작용기성 반응물이 선택될 수 있는, 에틸렌성 불포화 폴리이소시아네이트의 예는 부텐 디이소시아네이트 및 부타디엔 디이소시아네이트를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 이소시아네이트 작용기성 반응물이 선택될 수 있는, 지환족 폴리이소시아네이트는 이소포론 디이소시아네이트 (IPDI), 사이클로헥산디이소시아네이트, 메틸사이클로헥산디이소시아네이트, 비스(이소시아나토메틸) 사이클로헥산, 비스(이소시아나토사이클로헥실) 메탄, 비스(이소시아나토사이클로헥실) 프로판, 비스(이소시아나토사이클로헥실) 에탄, 및 이소시아나토메틸-(이소시아나토프로필)-이소시아나토메틸 바이사이클로헵탄을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

이소시아네이트 작용기성 반응물이 선택될 수 있는, 이소시아네이트기가 방향족 고리에 직접 결합되지 않는 방향족 폴리이소시아네이트의 예는 비스(이소시아나토에틸) 벤젠, 테트라메틸자일렌 디이소시아네이트, 비스(이소시아나토-메틸에틸) 벤젠, 비스(이소시아나토부틸) 벤젠, 비스(이소시아나토메틸) 나프탈렌, 비스(이소시아나토메틸)디페닐 에테르, 비스(이소시아나토에틸)프탈레이트, 메시틸렌 트리이소시아네이트 및 디(이소시아나토메틸) 퓨란을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 이소시아네이트 작용기성 반응물이 선택될 수 있는, 방향족 고리에 직접 결합된 이소시아네이트기를 가지는 방향족 폴리이소시아네이트는 페닐렌 디이소시아네이트, 에틸페닐렌 디이소시아네이트, 이소프로필페닐렌 디이소시아네이트, 디메틸페닐렌 디이소시아네이트, 디에틸페닐렌 디이소시아네이트, 디이소프로필페닐렌 디이소시아네이트, 트리메틸벤젠 트리이소시아네이트, 벤젠 트리이소시아네이트, 나프탈렌 디이소시아네이트, 메틸나프탈렌 디이소시아네이트, 바이페닐 디이소시아네이트, 오르토-톨리딘 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 비스(메틸-이소시아나토페닐) 메탄, 비스(이소시아나토페닐) 에틸렌, 디메톡시-바이페니-디이소시아네이트, 트리페닐메탄 트리이소시아네이트, 고분자 디페닐메탄 디이소시아네이트, 나프탈렌 트리이소시아네이트, 디페닐메탄-트리이소시아네이트, 메틸디페닐메탄 펜타이소시아네이트, 디페닐에테르 디이소시아네이트, 비스(이소시아나토페닐에테르) 에틸렌글리콜, 비스(이소시아나토페닐에테르) 프로필렌글리콜, 벤조페논 디이소시아네이트, 카바졸 디이소시아네이트, 에틸카바졸 디이소시아네이트 및 디클로로카바졸 디이소시아네이트를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

두 개의 이소시아네이트기를 가지는 폴리이소시아네이트 단량체의 예는, 자일렌 디이소시아네이트, 테트라메틸자일렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 비스(이소시아나토사이클로헥실)메탄, 톨루엔 디이소시아네이트 (TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트 (MDI), 및 이들의 혼합을 포함한다.

통상적으로 사용되는 예비고분자, 이소시아네이트 작용기성 폴리올은 폴리에테르폴리올, 폴리카보네이트폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 폴리카프로락톤 폴리올을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 상용의 예비고분자, 예컨대 Adiprene®L213 TDI, 종결 폴리에테르계 (PTMEG)가 용이하게 입수 가능하다.

더욱이, 폴리올의 분자량은, 예를 들어, 폴리스타이렌 표준을 이용하는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의하여 결정 시 500 내지 15,000, 또는 500 내지 5000의 수평균 분자량(Mn)을 가지도록 광범하게 변할 수 있다.

미립자 가교 폴리우레탄 제조에 이용되는 2-성분 조성물의 첫 번째 성분의 이소시아네이트 작용기성 예비고분자 제조에 이용될 수 있는 폴리올의 종류는: 선형 또는 분지형 사슬 알칸 폴리올, 예를 들어, 에탄디올, 프로판디올, 프로판디올, 부탄디올, 부탄디올, 글리세롤, 네오펜틸 글리콜, 트리메틸올레탄, 트리메틸올프로판, 디-트리메틸올프로판, 에리트리톨, 펜타에리트리톨 및 디-펜타에리트리톨; 폴리알킬렌 글리콜, 예를 들어, 디-, 트리- 및 테트라에틸렌 글리콜, 및 디-, 트리- 및 테트라프로필렌 글리콜; 환형 알칸 폴리올, 예를 들어, 사이클로펜탄디올, 사이클로헥산디올, 사이클로헥산트리올, 사이클로헥산디메탄올, 하이드록시프로필사이클로헥산올 및 사이클로헥산디에탄올; 방향족 폴리올, 예를 들어, 디하이드록시벤젠, 벤젠트리올, 하이드록시벤질 알코올 및 디하이드록시톨루엔; 비스페놀, 예를 들어, 이소프로필리덴디페놀; 옥시비스페놀, 디하이드록시벤조페논, 티오비스페놀, 페놀프탈레인, 비스(하이드록시페닐)메탄, (에텐디일)비스페놀 및 설포닐비스페놀; 할로겐화 비스페놀, 예를 들어, 이소프로필리덴비스(디브로모페놀), 이소프로필리덴비스(디클로로페놀) 및 이소프로필리덴비스(테트라클로로페놀); 알콕시화 비스페놀, 예를 들어, 1 내지 70의 알콕시기를 가지는 알콕시화 이소프로필리덴디페놀, 예를 들어, 에톡시기, 프로폭시기, 및 부톡시기; 및, 대응하는 비스페놀 수소화에 의하여 제조될 수 있는 비스사이클로헥산올, 예를 들어, 이소프로필리덴-비스사이클로헥산올, 옥시비스사이클로헥산올, 티오비스사이클로헥산올 및 비스(하이드록시사이클로헥산올)메탄을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 이소시아네이트 작용기성 폴리우레탄 예비고분자 제조에 이용될 수 있는 폴리올의 추가적인 종류는, 예를 들어, 고급 폴리알킬렌 글리콜, 예컨대 예를 들어, 200 내지 2000의 수평균 분자량 (Mn)을 가지는 폴리에틸렌 글리콜; 및 하이드록시 작용기성 폴리에스테르, 예컨대 디올 예컨대 부탄 디올과 디애시드 또는 디에스테르, 예를 들어, 아디프산 또는 디에틸 아디페이트의 반응으로부터 형성되고 예를 들어, 200 내지 2000의 Mn를 가지는 것을 포함한다. 본 발명의 구체예에서, 이소시아네이트 작용기성 폴리우레탄 예비고분자는 디이소시아네이트, 예를 들어, 톨루엔 디이소시아네이트, 및 폴리알킬렌 글리콜, 예를 들어, 1000의 M_n을 가지는 폴리(테트라하이드로퓨란)으로부터 제조된다.

추가로, 이소시아네이트 작용기성 폴리우레탄 예비고분자는 촉매의 존재에서 임의적으로 제조될 수 있다. 적절한 촉매의 종류는 삼차 아민, 예컨대 트리에틸아민, 트리에틸렌 디아민, 및 디메틸사이클로헥이실아민, 유기금속 화합물, 예컨대 디부틸틴 디라우레이트, 포타슘 옥토에이트, 비스무트 옥토에이트, 비스무트 네오데카노에이트, 징크 네오데카노에이트, 아미노메틸아크릴산 염, 및 포타슘 아세테이트, 및 전형적으로 분자 구조의 일부로서 이소시아네이트 반응성 모이어티(moiety)를 포함하는 저배출(low emission) 또는 비-비산(non-fugitive) 아민 촉매를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

일부 예시적인 구체예에서, 연마 충진제(abrasive filler)가 또한 발포연마층(시트)(180)의 일부를 형성할 수 있다. 이러한 연마 충진제는 예를 들어, 산화 세륨, 산화 규소, 산화 알루미늄, 지르코니아, 산화 철, 이산화 망간, 카올린 점토, 몬모릴로나이트 점토, 및 산화 티타늄의 입자를 포함하지만 이에 제한되지 않는 예시적인 마모 입자를 포함할 수 있다. 추가적으로, 예시적인 마모 입자는 탄화 규소 및 다이아몬드를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

바람직하게는, 이소시아네이트-종결 단량체의 사용을 피하는 단일 혼합 단계로써 연마 패드용 우레탄 고분자를 제조할 수 있다. 예비고분자는 고전단 임펠러를 사용하여 실외(open-air) 용기에서 혼합된다. 혼합 공정 동안, 대기 공기가 회전에 의하여 생성되는 와류(vortex)로 공기를 빨아들이는 임펠러의 작용에 의하여 혼합물에 혼입된다. 혼입된 기포는 이후의 발포 공정을 위한 핵형성 자리로서 작용한다. 예시적인 실시예에서, 핵형성 자리의 다른 공급원은 충진제와 함께 혼입된 공기, 예비고분자와 같은 성분 중의 공기, 및 주입 공기를 포함한다. 물과 같은 발포제(blowing agent)가 이후 혼합물에 첨가되어 셀 성장에 역할을 하는 CO₂ 기체를 발생시키는 반응을 일으킨다. 이러한 실외 혼합 동안 액상에서, 계면활성제 또는 추가적인 발포제와 같은 다른 임의적인 첨가제가 혼합물에 첨가될 수 있다. 연마 충진제 입자가 이러한 액상 동안 첨가되고 혼합된다. 마지막으로, 예비고분자가 4,4'-메틸렌-비스-o-클로로아닐린 [MBCA 또는 MOCA]와 같은 발포제(foaming agent)와 반응한다. MOCA는 중합 및 사슬 연장을 개시하여, 혼합물의 점도를 빠르게 증가시킨다. "저점성 창"으로 지칭되는, MOCA의 첨가 후 약 1-2 분의 혼합물의 점도가 낮에 유지되는 짧은 시간 창이 존재한다. 이 창 동안 혼합물이 몰드에 부어진다. 빠르게 부은 후, 창이 지나고, 존재하는 기공이 적소에 효과적으로 고정된다. 비록 기공 움직임이 본질적으로 끝나기는 하지만, CO₂가 중합 반응으로부터 계속하여 생성됨에 따라 기공 성장이 계속된다. 몰드는 이후 중합 반응을 완료하기 위하여, 전형적으로 6-12 시간 115 C에서 오븐 경화된다.

오븐 경화(oven curing) 작업 후에 몰드들이 오븐으로부터 제거되고 냉각된다. 상기 슬라이스(slices)들은 슬라이스들을 펀치 또는 절삭 공구를 이용하여 절단하고 성형하여 원형 패드들로 제조될 수 있고, 다음에 접착제가 일반적으로 상기 패드의 한쪽 측부에 도포된다. 다음에 필요하다면, 패드 표면은 망상선(cross-hatched ) 형상의 패턴과 같은 패턴 (또는 다른 적합한 모든 패턴)내에서 연마 표면에서 그루브로 가공될 수 있다. 이때, 패드들은 일반적으로 마이크로 셀 구조의 발포 층(181,182)들에 대해 적층화를 위해 준비된다.

또한, 본 발명의 예시적인 실시예에서, 그루브의 기하학적 형상 또는 형태는 정사각형 홈, 둥근 홈 및 삼각형 홈 중 적어도 한 개를 포함할 수 있다. 공개된 특정 실시예이외에, 연마 패드 표면에 대해 다양한 기하학적 형상을 가진 다수의 물리적 구조들이 본 공개내용에서 고려된다.

상기 예시적인 패드 표면 구조들이외에, 상기 패드들을 성형하기 위한 방법들이 본 명세서에 공개된다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 중합체로 발포된 연마 패드내에 그루브를 형성할 수 있는 모든 기계적 방법에 의해 그루브들이 형성될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에서 그루브들은 원형 톱날, 펀치(punch), 니들(needle), 드릴, 레이저, 공기 젯(air jet), 워터 젯 또는 패드내에 그루브를 형성할 수 있는 다른 모든 기구에 의해 형성될 수 있다. 또한, 그루브들은 다중 갱소 지그(gang- saw jig), 다중 드릴 비트 지그(drill bit jig), 다중 펀치 지그( punch jig) 또는 다중 니들 지그(needle jig)에 의해 동시에 제조될 수 있다. 따라서 적합한 모든 그루브 패턴이 본 명세서에 설명된 채널 형상을 가진 매크로 패드위에 중첩되어(over-lay ) 형성될 수 있다.

예시적인 실시예에서 도 1C 및 도 1D를 참고할 때, 연마 패드는 기저층(183)( 또는 서브층) 및 연마층(180)을 포함한다. 상기 기저층은 단일층, 두 층들 (예를 들어, 층(181,182)들) 또는 다중 층들일 수 있다. 상기 기저층(들)은 발포 재료를 포함할 수 있다. 다시 말해, 상기 기저층은 발포층일 수 있다. 상기 예시적인 실시예에서, 발포층은 마이크로 셀구조의 발포층, 비 미세공의 마이크로셀구조를 가진 발포 층, 합성 발포 층 및/또는 다른 적합한 발포층들을 포함할 수 있다. 상기 연마 층은 예시적인 실시예에서 발포 연마층을 포함할 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 연마층은 폴리우레탄 발포 연마층, 펠트(felt) 패드, 폴리우레탄이 침지된 비직조 폴리에스터 패드(polyurethane impregnated non-woven polyester pad)와 같은 복합 패드 및/또는 다른 적합한 연마 층들을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 예를 들어 마이크로셀 구조의 발포층(181,182)들과 같은 발포 서브층(들)은 폴리우레탄, 폴리프로필렌 또는 폴리우레탄 마이크로셀 구조의 발포체 등을 포함한다. 예시적인 실시예에서 상기 기저층(들)( 또는 서브층(들)(181,182)은, 0.005 내지 0.5g/cm^3의 벌크 밀도(또는 0.005 내지 0.015g/cm^3가 선호되는 벌크 밀도) 및 5 내지 40의 ASTM D2240 쇼와 A 경도를 포함한다. 예시적인 실시예에서 마이크로 셀구조의 발포 층(181,182))들은, 양쪽 표면들위에 폴리아크릭(polyacrylic) PSA로 예비 적층되고 미국 뉴욕 버팔로에 소재한 아드캠 코포레이션(Adchem corporation)에 의해 GTW-492라는 브랜드로 공급된다.

예시적인 실시예에서 PSA 층(1, 2, 3)들은 폴리아크릴 양면 테이프 접착제를 포함한다. PSA는 또한 합성 고무 또는 폴리우레탄 양면 접착제를 포함할 수도 있다.

예시적인 실시예에서 도 2를 참고할 때, 연마 패드(100)는 연마 테이블, 슬러리 및 플래튼과 함께 이용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 플래튼은 평면구조를 가진다. 예시적인 실시예에서, 평면구조는, 플래튼이 사실상 평평하다는 것을 의미한다. 평평도(flatness)를 위한 적합한 모든 기준이 이용될 수 있지만, 예시적인 실시예에서 플래튼의 평평도 허용오차는 0.00118인치(30μm)보다 작다. 다시 말해, 예시적인 실시예에서 상기 플래튼은 연마되어야 하는 비 평면 장치의 형상과 일치하도록 형성되는 것은 아니다. 캐리어(200)는 연마되어야 하는 대상물(예를 들어, 대상물(300))을 고정하도록 구성된다. 패드(100)는 연마되는 대상물(300)에 대해 이동할 수 있다. 상기 대상물(300)은 패드(100)와 패드(400)사이에 삽입된다. 패드(100)는 패드(100)의 제2 측부에서 상부 플래튼(210)에 부착되고, 패드(100)의 제1 측부는 상기 대상물(300)을 연마하도록 구성된다. 예시적인 실시예에서 상부 플래튼(210)은 패드(100)의 제2 측부에 부착되는 평평한 표면을 포함한다. 패드(400)는 패드(400)의 제2 측부에서 하부 플래튼(220)에 부착되고, 패드(400)의 제1 측부는 상기 대상물(300)을 연마하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 슬러리가 상부 플래튼(210)과 연결된 슬러리 입력(slurry input)(211)을 통해 추가될 수 있다. 그러나, 연마를 위한 슬러리를 이용하고 추가하는 다른 방법들이 이용될 수 있다. 연마과정 동안, 상기 패드는 종래기술에 따라 설계된 평면 패드(planar pad) 또는 적재된 평면 패드들보다 양호하게 비 평면 부분의 표면과 일치하게 된다.

예시적인 실시예에서, 마이크로 셀구조의 발포층(181)은 다이컷(die cut)가공되어 동심구조의 링들로 형성되고 도 1B에 도시된 구조에서 기저층(182)에 적층화된다. 예시적인 실시예에서, 연마층(180)은 다음에 상기 마이크로 셀구조의 발포층(181,182)으로부터 노출된 접착제에 적층화되고 마이크로 셀구조의 발포층(181)으로부터 빠진 부분(missing portions)들에 의해 형성된 채널을 형성하도록 가압된다.

또 다른 예시적인 실시예에서 마이크로 셀구조의 발포층(181)의 원형 부분들은 다이 컷되고 도 1A에 도시된 패턴(pattern)으로 적층화된다. 원형 부분들은 부분 폭(Part Width)(PW)과 동일한 간격에 적층화될 수 있다. 상기 간격은 상기 부분 폭(PW)보다 작거나 클 수 있다. 상기 예시적인 실시예에서, 연마층(180)은 상기 부분들에 적층화되고 이들 주위에 성형되어 채널내에 범프(bump)들이 형성된다. 예시적인 실시예에서, 캐리어(200)는 연마되어야 하는 워크피스를 수용하기 위한 구멍을 포함한다. 캐리어(200)내부의 구멍 변부는 유리 변부를 구동한다. 예시적인 실시예에서, 상승된 부분들(즉, 내측 부분(110), 외측 부분(130) 및 아일랜드(125))은 상기 캐리어를 고정하도록 구성된다.

또 다른 예시적인 실시예에서, 본 명세서에 공개된 연마 패드의 토포그래피(topography)는 적어도 두 가지 방법으로 열적 엠보싱(thermal embossing)에 의해 형성될 수 있다. 한 가지 방법은, 발포 연마층에 대해 적층화된 가요성 마이크로 셀구조 발포체의 평면 층을 가진 전체 패드를 평평한 몰드에 배열하는 것이다. 다음에 가열된 상부 몰드 부분은 온도, 압력 및 시간에 맞춰 패드내부로 가압되어, 원하는 토포그래피가 상기 패드속에 영구적으로 설정된다. 다시 말해, 상부 몰드 부분은 상기 패드속에 가압될 때, 본 명세서에 설명된 채널과 아일랜드를 형성하도록 구성된다. 패드를 엠보싱하는 또 다른 방법은, 패드의 토포그래피(예를 들어, 채널과 아일랜드)를 마이크로 셀구조의 발포층 속에만 엠보싱하고 다음에 연마 발포층을 상기 마이크로 셀구조의 발포층상에 적층화하는 것이다.

종래기술의 연마 방법과 대조적으로, 본 공개내용은 더 신속하고 덜 비싸며 더 낮은 불합격율(reject rate) 및 더 적은 파손(breakage)을 가지고 더욱 효과적인 비 평면 워크피스의 연마를 용이하게 만드는 시스템, 방법 및 장치들을 제공한다. 특히, 공개된 패드는, 현재 비평면 워크피스를 연마하기 위해 이용되는 단계들보다 상대적으로 적은 단계를 포함한 연마 공정을 용이하게 한다. 예를 들어, 예시적인 실시예에서, 단일 연마 단계가 N 개의 측부들을 가진 비평면 워크피스를 연마하기 위해 이용된다(N은 2보다 크며 종종 N= 4이다). 대조적으로, 종래기술을 따르는 연마 공정은, N개의 측부를 가진 비평면 워크피스를 연마하기 위해 다수의 단계, 예를 들어, N+ 1개의 연마 단계들과 중간 셋업 단계들을 포함했다. 단일 연마 단계는, 연마 패드에 부착된 평평한 플래튼을 포함한 연마 기계내에서 워크피스를 캐리어속에 적재하고 워크피스의 모든 표면 부분들을 연마하는 공정을 포함하고, (상기 워크피스의 표면은 상기 연마 패드를 향하고) 상기 연마 패드는 연마 패드의 연마표면내에 채널을 포함하며 상기 채널내에 적어도 한 개의 아일랜드를 포함한다.

일부 예시적인 실시예에서, 연마작업은 서로 다른 연마특성을 가진 패드들을 이용하기 위해 두 개이상의 단계들로 수행될 수 있다. 예를 들어, 주요 연마 단계에서 상대적으로 거친 연마 패드가 이용될 수 있고, 최종 연마 단계에서 상대적으로 덜 거친 연마 패드가 (서로에 대해) 이용될 수 있다. 상기 주요 연마 단계는 워크피스 표면의 전체 결함(gross imperfections)을 제거하고 동시에 원하는 형상을 만들어 낸다. 최종 연마는, 특정 거칠기를 가진 거울같은 마무리 상태(specular finish)를 형성한다. 상기 두 개의 패드 예에서 예시적인 실시예에 의하면, 단지 두 개의 연마 단계들이 워크피스가 가지는 측부 갯수와 무관하게 워크피스를 연마하기 위해 이용된다. 그러나 대조적으로, 네 개의 측부를 가진 워크피스를 연마는 전형적인 작업은적어도 6 개의 연마 단계들(4개의 브러쉬들 + 2개의 서로 다른 패드들)을 요구할 것이고 8개의 연마 단계들(4개의 브러쉬들+ 1 개의 패드 + 4 개의 서로 다른 브러쉬들 + 1 개의 다른 패드)을 요구할 가능성이 더 크다. 일반적인 경우에, 본 명세서에 공개된 원리들을 이용하는 예시적인 실시예에 의하면, X 개의 서로 다른 연마 패드들을 가지고 연마되어야 하고 N 개의 측부를 가진 비평면 워크피스에 있어서, 연마단계들의 총 갯수는 X이다. 예시적인 실시예에서 제 1 패드는 제 1 연마상태(abrasive quality)를 가진 층(101)을 포함하고, 제 2 패드는 또 다른 연마 상태를 가진 층(101)을 가질 수 있다. 또한, 비평면 워크피스의 연마를 위한 두 개의 서로 다른 패드들이 이용될 수 있다. 그러나 대조적으로, 종래기술의 연마작업에서, 연마 단계의 갯수는 N 개의 측부를 가진 비평면 워크피스에 대해 X*(N+1) 또는 적어도 N+ X이다. 따라서 특히 다수의 연마 단계들이 본 공개내용의 패드를 이용하는 경우, 종래기술의 연마와 비교하여 상당한 시간이 절약될 수 있다.

본 명세서에 공개된 일부 실시예들은 유리 워크피스가 가진 두 개의 측부들의 연마를 고려는 반면에 다른 실시예들은 한 개의 연마 패드를 이용하고 단지 한 개의 측부, 연마 패드에 노출된 측부를 연마하는 것을 고려한다는 것이 강조된다. 따라서, 본 명세서에서 모든 워크피스의 연마에 대해 언급되는 한, 이것은 비평면 부분들과 모든 평면 부분들을 포함하여 연마 패드를 향하는 모든 워크피스를 의미한다는 것을 주목해야 한다. 유사하게, 예시적인 실시예에서, 단일 측부 연마기를 이용하고, 평평한 워크피스 측부를 차단하며 및/또는 연마가 불필요한 측부를 위해 단지 비 연마(non- polishing) 표면을 이용하여, 상기 워크피스의 단지 한 개의 측부가 연마된다.

본 공개내용은 워크피스의 전체 표면에 대해 비평면 워크피스의 균일한 연마(even polishing)를 제공하기 위한 연마패드를 설명한다. 이것은 워크피스를 향해 연마 패드를 가압하기 위한 과도한 하중을 이용하지 않고도 달성된다. 따라서, 상기 표면이 더욱 완전하게 연마될 수 있다. 또한, 연마 과정 동안 유리 미가공품(glass blank)는 상대적으로 적게 핸들링 된다. 따라서, 본 명세서에 공개된 연마 시스템, 방법과 장치들은, 불합격되어 결국 스크랩(scrapped)처리되는 부품들 또는 (패드의 과도한 하중 또는 과도한 핸들링에 의해) 파손되는 부품들을 용이하게 감소시킨다.

그러나, 연마 패드는 상대적으로 신속한 연마 시간을 가지도록 충분히 단단한(firm enough) 재료로 제조될 수 있다. 이러한 모든 것은 브러쉬 또는 플랩(flaps) 등을 이용하지 않고도 수행될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 모든 표면(비평면 및 평면 부분들)이 동시에 연마된다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 모든 표면은 단일 연마 단계동안 연마된다. 종래 기술의 방법과 대조적으로, 비평면 워크피스의 모든 비평면 표면은 워크피스의 방향을 변경하지 않고도 연마될 수 있다. 다수의 연마 매개체(polishing medium)(예를 들어, 브러쉬 및 종래기술의 패드들)대신에 단일 연마 매개체(공개된 연마 패드)가 비평면 워크피스를 연마하기 위해 이용될 수 있다. 워크피스를 캐리어에 설치하기 위한 시간을 포함하여, 10 개 내지 15개의 워크피스들로 이루어진 군을 연마하는 작업이 총 10 내지 15분내에 수행될 수 있다. 이것은, 동일한 결과를 구하기 위해 종래기술의 연마시스템이 55 내지 75분 걸리는 것보다 무려 4배 더 빠른 것이다. 또한 연마패드는 브러쉬 또는 플랩에 비해 긴 수명을 가지기 때문에 마모된 부품들을 교체하기 위한 시간이 감소된다. 예시적인 실시예에서, 상기 연마 패드들은 연마된 워크피스 당 총 비용을 기준으로 할 때 상대적으로 적은 비용을 요구한다.

예시적인 실시예에서 평면 부분과 비평면 부분의 연마작업은 워크피스의 방향을 변경(예를 들어, 수직으로부터 수평으로)하지 않고 완성된다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 평면 부분과 비평면 부분의 연마작업은 중단없이 완성된다. 따라서 비평면 부분들을 가진 표면들을 포함한 워크피스를 연마하기 위한 개선된 시스템, 방법 및 장치들이 본 명세서에 공개된다.

도 4를 참고할 때, 예시적인 실시예에서 연마 패드를 가지고 비평면 커버 유리(cover glass)의 표면을 연마하기 위한 방법(400)은, (a) 비평면 표면을 포함한 비평면 커버 유리를 제공하는 단계를 포함하고, (b) 패드(420)를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 패드(420)는 (i) 서브층을 포함하고 상기 서브층은 동심구조의 원형 채널을 포함하며, 상기 동심구조의 원형 채널은 상기 동심구조의 원형 채널내에 아일랜드를 추가로 포함하고, (ii) 상기 서브층을 덮는 연마층을 포함하며, 상기 연마층은 상기 비평면 커버 유리의 표면과 접촉하고 연마하도록 구성되고, 상기 비평면 표면(430)에 대해 상기 패드를 이동시는 단계를 포함한다.

또 다른 예시적인 실시예에서, 워크피스의 비평면 표면을 연마하기 위한 방법이 제공되고, 상기 비평면 표면은 평면부분과 비평면 부분을 포함한다. 상기 방법은, 연마 패드를 평면의 플래튼(410,420)에 고정하는 단계를 포함하고, 상기 연마패드는 워크피스의 길이보다 작은 반경 방향의 폭을 가진 동심구조의 원형 채널을 포함하며, 상기 연마 패드는 동심구조의 원형 채널내에서 아일랜드를 포함하고, (b) 상기 워크피스(430)의 비평면 표면의 평면 부분과 비평면 부분을 연마하기 위해 워크피스에 대해 상기 연마 패드를 이동시키는 단계를 포함한다.

본 명세서에 공개된 발명의 실시예들에 관한 상세한 설명은 본 발명이 공개되는 시점에 발명가들에게 알려진 다양한 예시적인 실시예들 및 최선의 모드(mode)들을 보여준다. 상기 예시적인 실시예 및 모드들은 통상의 기술자들이 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명되며 어떤 식으로든 본 발명의 범위, 응용가능성 또는 구조를 제한하는 것은 아니다. 오히려, 하기 공개내용은 예시적인 실시예 및 모드의 실시 및, 당해 분야의 통상의 기술자들에게 공지되고 명백한 동등한 실시예들과 모드를 설명하기 위한 것이다. 또한, 첨부된 모든 도면들은 상기 예시적인 실시예를 제한하지 않고 당해 분야의 통상의 기술자들에게 공지되고 명백한 동등한 실시예들과 모드에서 유사하게 이용될 수 있다.

구체적으로 언급되지 않은 것뿐만 아니라 본 발명을 실시할 때 이용되는 구조, 배열, 적용예, 비율, 요소들, 재료 도는 성분들의 다른 조합 및/또는 수정이 변화될 수 있거나, 그렇지 않으면 본 발명의 범위내에서 특정 환경, 제조 사양, 설계 변수 또는 다른 작업 요건들에 적응될 수 있고 본 공개내용에 포함된다.

구체적으로 설명되지 않더라도, 명세서와 청구범위의 용어와 표면들은 적용기술분야에서 당업자들에 의해 이용되는 통상의 익숙한 의미 또는 보통 받아들여지는 일반적인 의미로 제공된다는 것이 출원인의 생각이다. 이러한 의미가 달라지는 경우에, 명세서와 청구범위의 용어와 표현들은 가장 넓고 가능한 일반적인 의미로서 주어져야 한다. 상기 명세서와 청구범위의 용어와 표현은 가능한 가장 넓은 의미로서 주어져야 한다. 다른 특수한 의미가 단어 또는 용어를 위한 것이라면, 상기 명세서는 그러한 특수한 의미를 명확하게 설명하고 정의할 것이다.

상기 공개내용의 원리들이 다양한 실시예들로서 도시되는 반면에, 특히 특정 환경 및 작업 요건에 적응하고 실시할 때 이용되는 구조, 배열, 비율, 구성요소들, 재료 및 성분들에 관한 다수의 수정이 본 공개내용의 범위와 원리내에서 이용될 수 있다. 상기 및 다른 변화 또는 수정이 본 공개내용의 범위내에 포함되고 하기 청구범위에 제시된다.

본 공개내용은 다양한 실시예들을 참고하여 설명된다. 그러나, 당업자들은, 다양한 수정예들과 변화가 본 공개내용의 범위내에서 이루어질 수 있다는 것을 이해한다. 따라서, 본 명세서는 제한적인 의미보다는 설명을 위한 것으로 간주되어야 하고, 상기 모든 수정예들은 본 공개내용의 범위내에 포함되는 것이다. 유사하게, 문제에 대한 해결, 다른 장점과 혜택이 다양한 실시예에 관하여 설명되었다. 그러나, 문제에 대한 해결, 장점과 혜택 및 더욱 현저한 혜택, 장점 또는 해결을 제고할 수 있는 다른 요소(들)은 모든 청구항들의 중요하거나 요구되거나 필수적인 특징 또는 요소로서 해석되지 말아야 한다.

본 명세서에서 이용되는 것처럼, 용어" 포함", "포함하는" 또는 이들의 다른 변형은, 통상적인(non exclusive) 포함을 의미하여, 요소들의 목록을 포함한 장치, 제품, 방법 또는 공정이 단지 상기 요소들만을 포함하는 것이 아니라 명백히 나열되지 않거나 상기 공정, 방법, 제품 또는 장치가 본래 가지는 다른 요소들을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 이용되는 것처럼, 용어" 연결", "연결되는" 또는 이들의 다른 변형은, 물리적 연결, 전기적 연결, 자기적 연결, 광학적 연결, 통신 연결, 기능적 연결 및/또는 다른 연결을 포함하기 위한 것이다. "A, B 또는 C" 중 적어도 한 개"와 유사한 용어가 청구항에서 이용될 때, 상기 용어는 다음과 같은 의미를 가진다: (1) 적어도 한 개의 A, (2) 적어도 한 개의 B, (3) 적어도 한 개의 C, (4) 적어도 한 개의 A 및 적어도 한 개의 B, (5) 적어도 한 개의 B 및 적어도 한 개의 C, (6) 적어도 한 개의 A 및 적어도 한 개의 C 또는 (7) 적어도 한 개의 A, 적어도 한 개의 B 및 적어도 한 개의 C.

본 명세서에 제시된 청구범위는 미국특허청의 요건에 따른 단일 종속 형식을 가지는 것을 이해할 것이다. 그러나, 미국 밖에서 이루어지는 특허 출원을 위해 그리고 불명확성을 피하기 위해 하나의 청구항이 하나의 청구항에 종속되는 것으로 표현되는 한, 상기 청구항은 모든 관련 청구항들에 종속되는 것으로 간주되어야 한다는 것을 이해해야 한다.

100....패드,
120....채널,
110....내측 부분,
130....외측 부분,
131....외부표면,
101....상측 부분,
111....내부 표면,
121....채널 표면,
131....외부 표면,
180....연마 층(180).

Claims (22)

1. 워크피스의 비평면 표면을 연마하는 방법으로서, 상기 비평면 표면은 평면 부분과 비평면 부분을 포함하며, 상기 방법은
   a. 연마 패드를 평면 플래튼에 고정시키는 단계를 포함하고, 상기 연마 패드는 원형 채널을 포함하고, 상기 원형 채널은 워크피스의 길이보다 작은 반경 방향 폭을 가지고, 연마 패드는 상기 원형 채널 내에 아일랜드를 포함하며,
   상기 연마 패드는 비평면인 표면 부분들을 포함하는 워크피스를 연마하기 위한 연마 패드로서, 상기 연마 패드는 연마기계의 평평한 플래튼(platen)과 함께 사용하도록 구성되며, 상기 연마 패드는
   제1 측부 및 제2 측부를 포함하고, 상기 제2 측부는 제1 측부의 맞은편에 위치하며, 상기 제1 측부는 워크피스를 연마하도록 구성되고;
   연마 패드의 회전 축 주위에서 동심구조를 가지는 내부 직경 및 외부 직경을 가진 원형 채널을 포함하며, 상기 원형 채널은 상기 연마 패드내에 형성되고, 상기 원형 채널은 채널 표면을 포함하며, 연마 패드의 제1 측부는 내부 표면, 채널 표면, 및 외부 표면을 포함하고, 상기 채널 표면은 내부 표면과 외부 표면에 비해 낮게 형성되며(recessed),
   상기 원형 채널 내에 위치한 복수의 아일랜드(island)를 포함하고, 상기 복수의 아일랜드들은 각각 채널 표면에 대해 상승된 아일랜드 표면을 포함하며, 상기 상승된 아일랜드 표면은 상기 내부 표면과 외부 표면에 비해 낮게 형성되고,
   b. 워크피스에 대해 연마 패드를 이동시켜 워크피스의 비평면 표면의 평면 부분과 비평면 부분 둘 모두를 연마하는 단계를 포함하고,
   워크피스는 N개의 면을 포함하며, 여기서 N은 2보다 크고, 평면 부분과 비평면 부분을 연마하는 단계는 하나의 단계에서 수행되고,
   상기 방법은 하나의 워크피스에 대한 총 X개의 연마 단계에 대해 추가적인 연마 단계를 추가로 포함하며, X개의 연마 단계들 각각은 총 X개의 상이한 연마 패드 중 상이한 연마 패드를 포함하고, N개의 면을 포함하는 워크피스에 대한 총 연마 단계 수는 X인 것을 특징으로 하는 워크피스의 비평면 표면을 연마하는 방법.
2. 워크피스의 비평면 표면을 연마하는 방법으로서, 상기 비평면 표면은 평면 부분과 비평면 부분을 포함하며, 상기 방법은
   a. 연마 패드를 평면 플래튼에 고정시키는 단계를 포함하고, 상기 연마 패드는 원형 채널을 포함하고, 상기 원형 채널은 워크피스의 길이보다 작은 반경 방향 폭을 가지고, 연마 패드는 상기 원형 채널 내에 아일랜드를 포함하며,
   상기 연마 패드는 비평면인 표면 부분들을 포함하는 워크피스를 연마하기 위한 연마 패드로서, 상기 연마 패드는 연마기계의 평평한 플래튼(platen)과 함께 사용하도록 구성되며, 상기 연마 패드는
   제1 측부 및 제2 측부를 포함하고, 상기 제2 측부는 제1 측부의 맞은편에 위치하며, 상기 제1 측부는 워크피스를 연마하도록 구성되고;
   연마 패드의 회전 축 주위에서 동심구조를 가지는 내부 직경 및 외부 직경을 가진 원형 채널을 포함하며, 상기 원형 채널은 상기 연마 패드내에 형성되고, 상기 원형 채널은 채널 표면을 포함하며, 연마 패드의 제1 측부는 내부 표면, 채널 표면, 및 외부 표면을 포함하고, 상기 채널 표면은 내부 표면과 외부 표면에 비해 낮게 형성되며(recessed),
   상기 원형 채널 내에 위치한 복수의 아일랜드(island)를 포함하고, 상기 복수의 아일랜드들은 각각 채널 표면에 대해 상승된 아일랜드 표면을 포함하며, 상기 상승된 아일랜드 표면은 상기 내부 표면과 외부 표면에 비해 낮게 형성되며,
   b. 워크피스에 대해 연마 패드를 이동시켜 워크피스의 비평면 표면의 평면 부분과 비평면 부분 둘 모두를 연마하는 단계를 포함하고,
   평면 부분은 평면인 제1 표면을 가진 워크피스의 비평면 표면의 제1 부분이며, 비평면 부분은 제1 표면과 동일한 평면 내에 있지 않은 제2 표면을 가진 워크피스의 비평면 표면의 제2부분이고,
   연마 패드는 발포 서브층과 상기 발포 서브층 위에서 적층화되는 발포 연마층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 워크피스의 비평면 표면을 연마하는 방법.
3. 연마 캐리어에 의해 구동되는 비평면 커버 유리를 연마하기 위한 연마 패드로서, 상기 연마 패드는
   제1 다공성 마이크로셀 발포층 및 제2 다공성 마이크로셀 발포층을 포함하고, 상기 제2 다공성 마이크로셀 발포층은 제1 다공성 마이크로셀 발포층에 대해 적층되며,
   연마 패드의 회전 축 주위에서 동심구조를 가지는 내부 직경 및 외부 직경을 가진 원형 채널을 포함하며, 상기 원형 채널은 제2 다공성 마이크로셀 발포층내에 형성되고, 상기 원형 채널은 상기 제2 다공성 마이크로셀 발포층의 상측부 표면의 다른 부분들에 비해 낮게 형성된 채널 표면을 가지며,
   상기 원형 채널 내에 위치한 복수의 아일랜드(island)를 포함하고, 상기 복수의 아일랜드들은 서로 분리되며 내부 직경으로부터 분리되고 상기 외부 직경으로부터 분리되며, 각각의 아일랜드는 채널 표면에 대해 상승된 아일랜드 표면을 포함하며, 상기 상승된 아일랜드 표면은 상기 제2 다공성 마이크로셀 발포층의 상측부 외부 표면과 내부 표면에 비해 낮게 형성되고,
   폴리우레탄 발포 연마 층을 포함하며, 상기 폴리우레탄 발포 연마 층은 상기 제1 및 제2 다공성 마이크로셀 발포층들, 원형 채널과 마이크로셀 발포의 아일랜드위에 적층되고, 폴리우레탄 발포 연마 층은 연마되는 비평면 커버 유리와 접촉하도록 구성되며, 폴리우레탄 발포 연마 층은 채널표면과 일치하고 비평면 커버 유리의 비평면 부분과 표면 접촉하는 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 비평면 커버 유리를 연마하기 위한 연마 패드.
4. 제3항에 있어서, 상기 폴리우레탄 발포 연마 층은, 0.3 내지 0.9g/cm³의 밀도를 가지고 50 내지 95의 ASTM D2240 쇼와 A 경도를 가지는 것을 특징으로 하는 비평면 커버 유리를 연마하기 위한 연마 패드.
5. 제3항에 있어서, 상기 폴리우레탄 발포 연마 층은 그루브를 가지거나 그루브가 없는 것을 특징으로 하는 비평면 커버 유리를 연마하기 위한 연마 패드.
6. 제3항에 있어서, 상기 폴리우레탄 발포 연마 층은, 0.005 내지 0.015g/cm³의 벌크 밀도를 가지고 5 내지 40의 ASTM D2240 쇼와 A 경도를 가지는 것을 특징으로 하는 비평면 커버 유리를 연마하기 위한 연마 패드.
7. 제3항에 있어서, 채널 표면은 비평면 커버 유리의 두께가 가지는 부분 높이와 동일한 거리에서 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 비평면 커버 유리를 연마하기 위한 연마 패드.
8. 제3항에 있어서, 원형 채널은 비평면 커버 유리의 길이와 동일한 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 비평면 커버 유리를 연마하기 위한 연마 패드.
9. 제3항에 있어서, 상기 원형 채널의 외경은 0.5*[연마 패드의 외경 + 연마 패드의 내경+(PL*Y)]이며, 여기서 Y는 0.5보다 크고 1보다 작은 제1의 수인 것을 특징으로 하는 비평면 커버 유리를 연마하기 위한 연마 패드.
10. 제3항에 있어서, 상기 원형 채널의 내경은 0.5*[연마 패드의 외경 + 연마 패드의 내경-(PL*Z)]이며, 여기서 Z는 0.5보다 크고 1보다 작은 제2의 수인 것을 특징으로 하는 비평면 커버 유리를 연마하기 위한 연마 패드.
11. 연마 패드로서,
    제1 다공성 마이크로셀 발포층;
    양쪽 측부들에서 압력감지 접착제로 적층된 제2 다공성 마이크로셀 발포층을 포함하고, 상기 제2 다공성 마이크로셀 발포층은 상기 제1 다공성 마이크로셀 발포층에 적층되며, 제2 다공성 마이크로셀 발포층은 연마 패드의 회전축에 대해 동심구조를 가진 내경 및 외경을 가지는 원형 채널을 포함하고, 상기 원형 채널은 채널 표면을 포함하며,
    원형 채널내에 위치한 복수의 아일랜드들을 포함하고, 각각의 아일랜드들은 내경 및 외경으로부터 서로 분리되고, 각각의 아일랜드는 상기 채널 표면에 대해 상승된 아일랜드 표면을 포함하며, 상기 상승된 아일랜드 표면은 상기 제2 다공성 마이크로셀 발포층의 내부표면 및 외부 표면에 비해 낮게 형성되고,
    상기 제1 다공성 마이크로셀 발포층 및 제2 다공성 마이크로셀 발포층과 복수의 아일랜드들위에 적층되고 각각의 아일랜드의 아일랜드 표면 및 채널 표면과 일치하는 폴리우레탄 발포 연마 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
12. 제11항에 있어서, 상기 폴리우레탄 발포 연마 시트는, 폴리우레탄 예비 중합체(prepolymer), 경화제(curing agent), 계면활성제(surfactant) 및 발포제와 벌크 밀도 마모성 충진제(abrasive filler)를 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
13. 제11항에 있어서, 상기 제1 다공성 마이크로셀 발포층 및 제2 다공성 마이크로셀 발포층은 폴리에틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
14. 비평면인 부분들을 가진 워크피스를 연마하기 위한 연마 패드로서, 상기 연마 패드는 연마 기계의 플래튼과 함께 이용되도록 구성되고, 상기 연마 패드는
    연마 패드의 제1 측부 및 제2 측부를 포함하고, 상기 제2 측부는 평평하며 연마 패드를 운반하기 위한 플래튼에 부착되도록 구성되며, 상기 제1 측부는 비 평면인 부분들을 가진 워크피스를 연마하도록 구성되고,
    연마 패드내부의 원형 채널을 포함하며, 상기 원형 채널은 연마 패드의 회전축에 대해 동심구조인 내경 및 외경을 가지고, 상기 원형 채널은 채널 표면을 포함하고, 연마 패드의 제1 측부는 내부 표면, 채널 표면 및 외부 표면을 포함하고, 채널 표면은 상기 내부 표면과 외부 표면에 비해 낮게 형성되며,
    원형 채널내에 위치한 복수의 아일랜드들을 포함하고, 각각의 아일랜드는 상기 채널 표면에 대해 상승된 아일랜드 표면을 포함하며, 상기 상승된 아일랜드 표면은 상기 내부 표면과 외부 표면에 비해 낮게 형성되고, 각각의 아일랜드들은 서로 분리되고, 각각의 아일랜드를 위한 아일랜드 표면은 내부 표면 및 외부표면으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
15. 제14항에 있어서, 상기 연마 패드는 제2 다공성 마이크로셀 발포층위에 적층된 제1 다공성 마이크로셀 발포층을 포함하고 상기 제2 다공성 마이크로셀 발포층내에 원형 채널이 형성되며, 상기 제1 및 제2 다공성 마이크로셀 발포층위에 폴리우레탄 연마 층이 적층되는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
16. 제14항에 있어서, 채널 표면은 연마되어야 하는 워크피스의 높이와 동일한 거리에서 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
17. 제14항에 있어서, 상기 연마 패드는:
    연마 패드의 내경(IDpad) 및 원형 채널의 내경(CID) 사이에 위치하는 내측 부분;
    원형 채널에 의해 형성되는 채널 부분; 및
    원형 채널의 외경(COD) 및 연마 패드의 외경(ODpad) 사이에 위치하는 외측 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
18. 제14항에 있어서, 내부 표면과 외부 표면은 공면구조(coplanar)를 가지는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
19. 제17항에 있어서, 원형 채널의 중심이 가지는 직경은 상기 연마 패드의 외경(ODpad) 및 연마 패드의 내경(IDpad)사이에서 중간에 위치하고, 원형 채널의 중심이 가지는 직경은 0.5*(ODpad + IDpad)이며, 원형 채널의 반경 방향 폭은 연마되어야 하는 워크피스의 길이(“PL”)와 관련되고, 원형 채널의 외경(COD)은 0.5*(ODpad + IDpad)+ PL이며, 원형 채널의 내경(CID)은 0.5* (ODpad + IDpad) -PL 이며, 상기 아일랜드들은 연마 패드의 중심 주위에 배열되고, 아일랜드들은 원형 채널내에서 중심에 위치(centered)하며, 상기 아일랜드들은 각각 원형 채널의 반경방향 중심에서 중심에 위치하고, 각각의 아일랜드는 연마되어야 하는 워크피스의 부분 폭(PW)과 동일한 중심 거리(on- center distance)를 가지며 주변의 아일랜드로부터 떨어져 이격되며, 상기 아일랜드는 각각 0.8*PW의 직경을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
20. 제14항에 있어서, 연마되어야 하는 워크피스는 유리 워크피스인 것을 특징으로 하는 연마 패드.
21. 제20항에 있어서, 상기 유리 워크피스는 비 평면의 유리 워크피스 부분들을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
22. 제21항에 있어서, 상기 비 평면의 유리 워크피스 부분들은 비 평면인 유리 워크피스 변부들인 것을 특징으로 하는 연마 패드.

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