TW201404542A - 硏磨墊及硏磨玻璃，陶瓷及金屬材料之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種研磨墊，其用以研磨玻璃、陶瓷及金屬材料之表面，該研磨墊具備一基板層及一研磨層，該研磨層設置於該基板層之一第一表面側上且包括一研磨材料，且該研磨層具有相互分離地配置於該基板層上之複數個基底部分、相互分離地配置於該等基底部分上之柱狀或截頭錐狀尖端部分，及含有複數個凹槽部分之一凹槽群組，該複數個凹槽部分設置於基底部分之間，使得曝露該基板層，其中該等凹槽中每一者相互交叉。

Description

研磨墊及研磨玻璃，陶瓷及金屬材料之方法
本發明係關於一種研磨墊及一種用於研磨玻璃、陶瓷及金屬材料之方法。
習知研磨墊包括(例如)如PCT申請案第2002-542057號中描述之研磨組件。其研磨組件經組態為具備在一個表面上具有研磨材料之背襯材料。研磨材料之形狀可(例如)為立方體、塊體形式、圓柱形、矩形或其類似者。此外，在運用美國未審查專利申請公開案第US2011/0053460號之說明書中描述之研磨組件的情況下，在由研磨材料形成之研磨層之基底部分上形成錐形突起部。此突起部之目標係簡化初始修整(經執行以獲得平坦研磨表面之操作)，且判定該修整何時完成(該研磨表面何時已變得平坦)。藉由經由修整而刨掉突起部以引起平坦度，可使用具有均一研磨材料之基底部分以實施研磨。
當研磨金屬線增強玻璃、耐熱玻璃或用於工業用途之另一玻璃基板時，或當研磨含有陶瓷或金屬材料之大基板時，延長研磨墊之有效壽命係必需的。用以延長研磨墊之有效壽命的可設想措施係增加研磨層之突起部分之高度以增加體積。然而，當僅僅增加突起部分之高度時，在一些狀況下，突起部分可容易塌陷。因此，亦可設想在研磨材料層處連接突起部分之根部部分。然而，亦在運用此組態之情況 下，防範措施係必要的，以應付歸因於樹脂被光固化時之收縮而引起的研磨層之平坦度減低，且應付歸因於研磨層之整合而引起的可撓性減低。
本發明之一態樣為一種研磨墊，其用以研磨玻璃、陶瓷及金屬材料之表面，該研磨墊具備一基板層及一研磨層，該研磨層設置於該基板層之一第一表面側上且包括一研磨材料，且該研磨層具有相互分離地配置於該基板層上之複數個基底部分、相互分離地配置於該等基底部分上之柱狀或截頭錐狀尖端部分，及包括複數個凹槽部分之一凹槽群組，該複數個凹槽部分設置於基底部分之間，使得該基板層曝露於該等基底部分之間，其中該等凹槽中每一者相互交叉。
此外，本發明之一態樣為一種用於使用上述研磨墊來研磨玻璃、陶瓷及金屬材料之方法。該方法包括一如下程序：將該基板層之一第二表面側固定於一壓板上、使該研磨層及研磨用物件接觸，且接著相抵於該研磨用物件相對地摩擦該研磨墊及一磨削流體，同時將該磨削流體引入於該研磨用物件與該研磨層之間。
根據本發明，可達成該研磨墊之一增加有效壽命，且可確保該研磨層之平坦度及可撓性。
1‧‧‧研磨墊
11‧‧‧基板層/基板
12‧‧‧研磨層
13‧‧‧基底部分
13A‧‧‧基底部分
13B‧‧‧基底部分
14‧‧‧尖端部分/尖端
15‧‧‧凹槽部分
16‧‧‧凹槽部分
16A‧‧‧凹槽部分
17A‧‧‧凹槽群組
17B‧‧‧凹槽群組
17C‧‧‧凹槽群組
17D‧‧‧凹槽群組
17E‧‧‧凹槽群組
21‧‧‧彈性本體層/具有可撓性之層/可撓性層
22‧‧‧研磨盤碟(壓板)
23‧‧‧保持器
24‧‧‧研磨盤碟
25‧‧‧保持器
30‧‧‧頂面
50‧‧‧研磨墊
51‧‧‧基板層
53‧‧‧基底部分
54‧‧‧尖端部分
60‧‧‧研磨墊
61‧‧‧基板層
64‧‧‧尖端部分
101‧‧‧基板層
102‧‧‧突起部分
103‧‧‧研磨層
104‧‧‧突起部分
105‧‧‧研磨層
106‧‧‧突起部分
107‧‧‧凹槽部分
108‧‧‧研磨層
109‧‧‧基底部分
110‧‧‧尖端部分
111‧‧‧研磨層
112‧‧‧凹槽部分
113‧‧‧凹槽部分
114‧‧‧基底部分
115‧‧‧研磨層
P‧‧‧研磨用物件
P1‧‧‧研磨用物件
P2‧‧‧研磨用物件
S1‧‧‧樣本
S2‧‧‧樣本
S3‧‧‧樣本
S4‧‧‧樣本
S5‧‧‧樣本
圖1為展示根據本發明之一實施例之研磨墊的透視圖。
圖2為展示圖1所說明之研磨墊之主要部分的放大透視圖。
圖3為展示圖1所說明之研磨墊之主要部分的放大側視圖。
圖4a及圖4b為展示基底部分之變化的側視圖。
圖5a至圖5e為展示形成於基底部分之間的凹槽群組之實例的輪廓圖。
圖6為展示尖端部分之間的凹槽部分之變化的側視圖。
圖7a及圖7b為展示用於使用圖1所說明之研磨墊來研磨待研磨物件之方法的側視圖。
圖8a至圖8c為示意性地展示研磨墊之功能效應的說明。
圖9a至圖9e為展示根據實施例及比較實例之研磨墊樣本之形狀的側視圖。
圖10為展示用以確認益處之測試之結果的說明。
下文參看諸圖詳細地描述根據本發明之研磨墊及用於研磨玻璃、陶瓷及金屬材料之方法的較佳實施例。
圖1為展示根據本發明之一實施例之研磨墊的透視圖。此外，圖2為展示圖1所說明之研磨墊之主要部分的放大透視圖，且圖3為其放大側視圖。如圖1至圖3所展示，研磨墊1經組態為具備充當用於該墊之支撐構件的基板層11，及含有研磨材料之研磨層12。研磨墊1為用以研磨金屬線增強玻璃、耐熱玻璃或用於工業用途之另一玻璃基板或用以研磨含有陶瓷或金屬材料之大基板的研磨墊。舉例而言，研磨墊1總體上形成具有大約10mm至2500mm之直徑的盤碟形狀。
舉例而言，基板層11係由聚合物膜、紙張、硫化纖維、經處理非編織材料、經處理織物材料或其類似者以大約1mm之厚度組態而成，使得研磨墊1具有某一量之強度及可撓性。在此等材料之中，聚合物膜之使用係較佳的。聚合物膜之實例包括聚對苯二甲酸伸乙酯膜、聚酯膜、共聚酯膜、聚醯亞胺膜，聚醯胺膜及其類似者。
舉例而言，研磨層12經組態為包括黏合劑、研磨粒子及填充劑，且形成於基板層11之一個表面上。另外，研磨層12亦可含有各種組件，諸如，偶合劑、沈澱抑制劑、硬化劑(引發劑)及光敏劑。
黏合劑係由黏合劑前驅體形成。黏合劑前驅體含有呈未固化或未聚合狀態之樹脂，且當製造研磨層12時，使黏合劑前驅體中之樹脂 聚合或固化，從而形成黏合劑。黏合劑前驅體使用縮合可固化樹脂、加成可聚合樹脂、自由基可固化樹脂或其組合。
舉例而言，研磨粒子為金剛石珠粒研磨粒子。舉例而言，此處所使用之金剛石珠粒研磨粒子為含有具有25微米或25微米以下之直徑的大約6體積%至65體積%之金剛石研磨粒子的研磨粒子，且分散於大約35體積%至94體積%之微孔非熔融連續金屬氧化物基質中。該金屬氧化物基質具有大約小於1,000之努氏硬度(Knoop hardness)，且含有選自包括氧化鋯、氧化矽、氧化鋁、氧化鎂及氧化鈦之群組的至少一金屬氧化物。
研磨層12中含有之金剛石珠粒研磨粒子的量一般為大約1重量%或1重量%以上，且較佳地為大約2重量%或2重量%以上。此外，研磨層12中含有之金剛石珠粒研磨粒子的量更佳地為大約5重量%或5重量%以上，且最佳地為大約7重量%或7重量%以上。研磨層12中含有之金剛石珠粒研磨粒子的量一般為大約30重量%或30重量%以下，且較佳地為大約25重量%或25重量%以下。此外，研磨層12中含有之金剛石珠粒研磨粒子的量更佳地為大約15重量%或15重量%以下，且最佳地為大約13重量%或13重量%以下。
在研磨層12之形成中，將金剛石研磨粒子與金屬氧化物或氧化物前驅體之水溶膠混合，且將所獲得之漿料添加至已被攪拌之脫水液體(例如，2-乙基-1-己醇)。接著自分散漿料移除水，且接著對其漿料進行過濾、乾燥及燒製以獲得研磨層12。研磨層12中之金剛石珠粒研磨粒子一般為球體形狀，且其大小為用以製造研磨粒子之原始金剛石粒子之大小的至少兩倍。
填充劑為用以控制研磨層12之侵蝕速度的材料。舉例而言，填充劑為具有大體上為0.01μm至100μm且通常為0.1μm至40μm之平均粒徑的微粒材料。在研磨期間控制研磨層12之侵蝕速度係重要的，以 便在研磨速率與有效壽命之間達成平衡。若填充劑負載太高，則研磨層12可侵蝕得太快，藉此引起不足之研磨操作。相反地，若填充劑負載太低，則研磨層12可侵蝕得太慢，藉此允許研磨粒子無光澤，從而引起研磨速率減低。
研磨層12中含有之填充劑的量一般為大約40重量%或40重量%以上，更佳地為大約45重量%或45重量%以上，且最佳地為50重量%或50重量%以上。此外，研磨層12中含有之填充劑的量一般為大約60重量%或60重量%以下。
填充劑之實例包括金屬碳酸鹽(諸如，碳酸鈣(白堊、方解石、泥煤、石灰華、大理石及石灰石)、碳酸鈣鎂、碳酸鈉、碳酸鎂及其類似者)、矽石(諸如，晶體、玻璃珠粒、玻璃泡、玻璃纖維及其類似者)、矽酸鹽(諸如，滑石、黏土(微晶高嶺石)長石、雲母、矽酸鈣、偏矽酸鈣、鋁矽酸鈉、矽酸鈉、矽酸鋰、矽酸鉀及其類似者)、金屬硫酸鹽(諸如，硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈉、硫酸鋁鈉、硫酸鋁及其類似者)、石膏、蛭石、木粉、三水合鋁、碳黑、金屬氧化物(諸如，氧化鈣(石灰)、氧化鋁、氧化錫(例如，二氧化錫)、二氧化鈦及其類似者)，及金屬亞硫酸鹽(亞硫酸鈣及其類似者)、熱塑性粒子(聚碳酸酯、聚醚醯亞胺、聚酯、聚乙烯、聚碸、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、縮醛聚合物、聚胺基甲酸酯、耐綸粒子)，及熱固性粒子(諸如，酚系泡、酚系珠粒、聚胺基甲酸酯發泡體粒子及其類似者)，及其類似者。
填充劑亦可為諸如鹵化物鹽之鹽。鹵化物鹽之實例包括氯化鈉、鉀冰晶石、鈉冰晶石、銨冰晶石、四氟硼酸鉀、四氟硼酸鈉、氟化矽、氯化鉀及氯化鎂。金屬填充劑之實例包括錫、鉛、鉍、鈷、銻、鎘、鐵及鈦。其他填充劑之實例包括硫、有機硫化合物、石墨，及金屬硫化物。
接下來，描述前述研磨層12之結構。
研磨層12係以比如圖2及圖3所展示之結構的方塊結構(tile structure)為特徵。更具體言之，研磨層12之方塊結構具有相互分離地配置於基板層11上之複數個基底部分13，及相互分離地配置於基底部分13上之複數個尖端部分14。
舉例而言，基底部分13係以矩陣形狀配置於基板11上，使得密度為0.01個至80個基底部分13/平方公分。每一基底部分13具有厚度為(例如)0.5mm至2.0mm之平坦的約略立方體形狀，及根據平面圖之約略正方形形狀。基底部分13為剛體，且若基底部分13之厚度太厚，則存在基底部分13容易受到收縮影響之風險。另一方面，若基底部分13之厚度太薄，則研磨層12可更容易破裂。上述厚度範圍係有利的，此係因為：在彼範圍內，可確保基底部分13之強度，且消除來自收縮之影響。
舉例而言，對於研磨有3m×4m之尺寸之長橢圓形玻璃的狀況，基底部分13之頂面30(形成尖端部分14之表面)的表面積一般為30mm2或30mm2以上，較佳地為50mm2或50mm2以上，且更佳地為100mm2或100mm2以上。此外，基底部分13之頂面30的表面積一般為400mm2或400mm2以下，較佳地為300mm2或300mm2以下，且更佳地為200mm2或200mm2以下。當然，最佳範圍取決於研磨用物件及加工壓力而不同(舉例而言，一般磨削壓力為大約50g/cm2至300g/cm2)。
藉由選擇諸如此範圍之範圍，可將足夠數目個尖端部分14配置於基底部分13上，且可澈底地確保研磨區。此外，根據與厚度之狀況相似的觀點，若基底部分13之表面積太大，則存在基板層11之可撓性可丟失的關注。另一方面，若基底部分13之表面積太小，則研磨層12變窄，此情形可引起研磨可工作性減低。因此，在上述表面積範圍內，可確保基板層11之研磨可工作性及可撓性兩者。
基底部分13之頂面30的平面形狀可適當地選自諸如三角形、矩形、六邊形及其類似者之多邊形、包括橢圓形形狀之圓形形狀，及其類似者。在此平面形狀之選擇中，當實施研磨時考慮研磨墊1及研磨用物件伴隨相互旋轉移動或其中僅一者之旋轉移動而進行的接觸，且使能夠執行各向同性研磨之形狀係較佳的。根據此觀點，對於基底部分13之頂面30的平面形狀，圓形、正方形或其他各向同性形狀比長橢圓形形狀或其他各向異性形狀更佳。此外，藉由向基底部分13之頂面30的平面形狀給予各向同性，可在尖端部分14之配置中允許各向同性，且可將尖端部分14以高密度配置於基底部分13上。
基底部分13之三維形狀亦可為柱狀本體或截頭錐狀本體。詳言之，為截頭錐狀之基底部分13係較佳的，此係因為應力不容易集中於成角度部分中，且與基板層11接觸之表面積會增加。
此處，作為一實例，將針對基底部分13係以正方形格子形狀而配置之狀況描述基底部分13之表面積的選擇。為了簡化該描述，用一維寬度對量值關係之貢獻來替換二維表面對量值關係之貢獻，且加以解釋。在基底部分13之寬度尺寸的選擇中，必須考慮研磨用物件之表面的起伏程度、研磨用物件之材料強度程度、研磨用物件之外部形狀及尺寸、尖端部分14之高度，及其類似者。研磨用物件之表面之起伏的間距對於小物件達到約1μm，且對於大物件達到約1m。因此，舉例而言，藉由組合起伏之間距的寬度與基底部分13之寬度，研磨表面可更緊密地接觸研磨用物件之表面。此外，若研磨用物件係由不容易變形之材料形成，則表面之起伏在研磨期間不容易改變，且因此，減低基底部分13之寬度會較易於使研磨表面緊密地接觸研磨用物件之表面。另一方面，若研磨用物件係由容易變形之材料形成，則表面之起伏在研磨期間容易改變，且因此，增加基底部分13之寬度會較容於使研磨表面緊密地接觸研磨用物件之表面。
此外，小研磨用物件具有(例如)大約20mm之直徑，且大研磨用物件達到(例如)大約3m×3m，且因此，根據此等尺寸進行的基底部分13之寬度的選擇係較佳的。在與尖端14之關係中，當尖端14之縱橫比高時，尖端14上之扭矩(在基底部分13之根部周圍的力矩)在研磨時變大，且因此，較佳的是澈底地保證基底部分13之寬度且保持尖端14。
相鄰基底部分13係藉由凹槽部分15分割，凹槽部分15係以規定間隔設置於基板層11上。舉例而言，如圖3所展示，凹槽部分15之底部部分在基板層11上為具有0.8mm之半徑的R形狀(圓形形狀)，使得基板層11曝露於該底部部分之頂點部分處。應注意，如本文所提及的基板11之「曝露」意謂凹槽部分15之底部部分處基本上不阻礙基板層11之可撓性的研磨材料之厚度係所要的，且基板層11未必必須完全地曝露於凹槽部分15之底部部分處。
藉由形成此類型之凹槽部分15，基底部分13之側表面具有呈楔形形狀之根部部分。若運用研磨墊1之研磨用物件為大基板，則由該研磨用物件之剛性引起的大負載傾向於施加至研磨墊1。因此，在研磨層12中需求關於基板層11之接合強度，及減輕在研磨期間添加之應力的組態。因此，藉由針對基底部分13處之側表面部分採用楔形形狀，可維持基板層11與基底部分13之間的接觸表面積，且可確保關於基板層11之接合強度。此外，因為基底部分13之根部部分不形成凹口，所以可減輕在研磨期間添加至基底部分13之根部部分的應力。
除了圖3所展示之圓形形狀以外，基底部分13之楔形形狀亦可(例如)具有為完全傾斜表面之側表面，比如，圖4a所展示之基底部分13A，且基底部分13之楔形形狀亦可具有僅該等側表面之根部部分為傾斜表面的表面形狀(包括斜面形表面形狀)，比如，圖4b所展示之基底部分13B。亦在運用此等類型之形狀的情況下，可澈底地維持基板 層11與基底部分13之間的接觸表面積，且可確保基板層11與基底部分13之間的接合強度。此外，因為基底部分13之根部部分不形成凹口，所以可防止基底部分13之根部部分中的局域化應力集中。
可適當地選擇凹槽部分15之寬度，例如，在大約0.5mm至3mm之範圍內。若凹槽部分15之寬度太窄，則存在基板層11之可撓性可減低的關注。此外，亦可設想出，當研磨待研磨物件時產生之研磨碎屑可容易阻塞凹槽部分15，從而引起研磨效率下降。另一方面，若凹槽部分15之寬度太寬，則配置於基底部分13上之尖端部分14的每單位表面積之體積將變小，且研磨墊1之有效壽命將減低。因此，藉由在上述範圍內建立凹槽部分15之寬度，可維持研磨墊1之研磨效率且可確保其有效壽命。
此等凹槽部分15配置於相鄰基底部分13之間，且將一凹槽群組組態於基板層11上。舉例而言，針對該凹槽群組之形狀的要求包括：凹槽部分15自身相互連通，且存在相互交叉之凹槽部分15。
圖5a至圖5e展示基底部分13及尖端部分14之間的凹槽群組之形狀的實例。在此圖中，出於描述方便起見而藉由線來表示凹槽部分15。如圖5a所展示，給出凹槽群組17A作為凹槽群組之組態的實例，其中直線狀凹槽部分15係以格子形狀而配置。凹槽群組17A形成正方形格子，其中水平凹槽部分15及垂直凹槽部分15正交。此組態優越之處在於：即使當在實施研磨時存在研磨墊1或研磨用物件之伴隨相互旋轉移動或其中僅一者之旋轉移動時，亦維持研磨各向同性。凹槽部分15之交叉角度可為大約45°至135°，此相似於圖5b所展示之凹槽群組17B。亦在此狀況下，可維持某一量之研磨各向同性。
此外，凹槽部分15之線不限於直線，且如圖5c所展示，凹槽群組17C亦可藉由以正方形格子而配置之波形線狀凹槽部分15形成。此外，如圖5d所展示，凹槽群組17D亦可用自中心徑向地延伸通過同心 狀線之線予以形成，且凹槽群組17E可用自中心徑向地延伸通過螺旋狀線之線予以形成。藉由形成比如上文所描述之凹槽群組的凹槽群組17，在研磨期間產生之研磨碎屑可在凹槽部分15中平滑地流動，且可抑制歸因於研磨碎屑阻塞凹槽部分15而引起之研磨效率減低。
舉例而言，尖端部分14配置於基底部分13上，使得密度變為0.05個至300個尖端部分14/平方公分。在此實施例中，舉例而言，尖端部分14形成具有自基板層11起大約3mm之高度的約略四角形稜柱形狀，且係以2×2矩陣形狀塑形於基底部分13上。換言之，此類型之組態意謂藉由共用單一基底部分13之複數個尖端部分14形成各別群組。根據平面圖，尖端部分14之頂面(研磨表面)形成(例如)有3mm×3mm之尺寸的約略正方形形狀。舉例而言，尖端14之側表面亦可形成角度與基底部分13之楔形形狀之角度相同的楔形形狀。
在考慮以下各點之情況下，可使形成於基底部分13上之尖端部分14的數目適當地變化。當尖端部分14之數目低時，研磨表面及研磨用物件可歸因於研磨用物件之表面的起伏而容易在一個或多個點處接觸。因此，對研磨用物件之表面之粗糙度的符合性傾向於容易。另一方面，若尖端部分14之數目眾多，則即使在研磨用物件之表面中存在起伏，基底部分13及尖端部分14亦歸因於基板層11之可撓性而追蹤研磨用物件之表面的形狀，且研磨表面及研磨用物件可容易在多個點處接觸。因此，研磨量及研磨速度增加，且精整度傾向於增加。
此外，相鄰尖端部分14係藉由凹槽部分16分割。如圖2及圖3所展示，凹槽部分16之底部部分在基底部分13上形成具有約0.8mm之半徑的圓形形狀，使得基底部分13曝露於該底部部分之頂點部分處。藉由以此方式針對凹槽部分16之底部部分採用圓形形狀，尖端14之側表面的基底部分具有楔形形狀。因此，確保尖端部分14與基底部分13之間的連接之表面積，且可更可靠地增加當尖端部分14之高度增加時尖 端部分14之塌陷強度。因為可藉由增加尖端部分14之高度而澈底地保證研磨層12之體積，所以可進一步延長研磨墊1之有效壽命。
應注意，尖端14之形狀可為柱狀本體或截頭錐狀本體，且舉例而言，尖端14之形狀可呈稜柱形狀、圓柱形形狀、橢圓形圓柱體形狀、截金字塔形狀、圓形截圓錐形狀、卵形截圓錐形狀或其類似者。當尖端部分14為截頭錐狀時，相似於基底部分13之狀況，應力不容易集中於成角度部分中，且與基底部分13接觸之表面積會增加。結果，可更澈底地維持塌陷強度。
此外，凹槽部分16之底部部分的形狀不限於圓形形狀。舉例而言，相似於圖6所展示之凹槽部分16A，凹槽部分16之底部部分亦可具有僅尖端14之側表面之根部部分為傾斜表面的表面形狀(包括斜面形形狀)。亦在此類型之組態中，尖端14之側表面的根部部分具有楔形形狀。因此，即使尖端部分14之高度增加，亦可更可靠地增加尖端部分14之塌陷強度。
此外，尖端部分14中每一者之縱橫比變為0.2至10。在此範圍內，可將研磨墊1之有效壽命的延長作為目標，且可澈底地保證尖端部分14之塌陷強度。當縱橫比縮減時，在研磨期間施加至尖端部分14之扭矩減低，且可更好地保證尖端部分14之塌陷強度。另一方面，當縱橫比增加時，可澈底地保證尖端部分14之體積，且可進一步延長研磨墊1之有效壽命。此外，因為凹槽部分16之高度增加，所以磨削流體可在凹槽部分16中平滑地流動，且可防止由於研磨碎屑變得裝填於凹槽部分16中而阻塞凹槽部分16。
舉例而言，作為比如上述方法的用以形成研磨層12之方法，可使用轉印方法。舉例而言，在轉印方法中，將上述方塊結構已被應用之模具設定於壓板上，且接下來，製造轉印模具。接著將此轉印模具填充有固化型金剛石漿料，且將變為基板層11之膜層壓及附接至漿 料。接下來，經由光學輻照使漿料固化，且當自轉印模具剝離膜時，獲得具有形成於基板層11上之研磨層12的研磨墊1。研磨層12之形成不限於轉印方法，且可經由加工、輥壓印或其類似者而實施。
圖7a及圖7b為展示使用研磨墊1之研磨方法的說明。舉例而言，圖7a為在一個表面上進行研磨之實例，且研磨用物件P1為金屬線增強玻璃或陶瓷基板。在此實例中，將研磨墊1固定至研磨盤碟(壓板)22之表面，其中彈性本體層21介入於研磨墊1與研磨盤碟(壓板)22之間，使研磨盤碟22旋轉，同時將磨削流體供應於研磨用物件P1與研磨墊1之間，且在施加負載時研磨研磨用物件P1之表面。亦可使固持研磨用物件P1之保持器23在與研磨盤碟22相同之方向上或在與研磨盤碟22相對之方向上旋轉。
此外，舉例而言，圖7b為雙表面研磨之實例，且為研磨目標之研磨用物件P2為大玻璃基板或金屬板。在此實例中，將各別研磨墊1固定至頂部及底部研磨盤碟24之表面，其中具有可撓性之層21介入於每一研磨墊1與研磨盤碟24之間，且將由保持器25固持之研磨用物件P2設定於研磨盤碟24之間。使研磨盤碟24旋轉，同時將磨削流體供應於研磨用物件P2與研磨墊1之間，且在施加負載時研磨研磨用物件P2之兩個表面。此時，研磨盤碟24在相互相對方向上之旋轉係較佳的。
在上述實例中，可使用(例如)壓敏型黏著劑來進行研磨墊1至研磨盤碟22及24之附接。此類型之黏著劑的實例包括乳膠縐綢、松香、聚丙烯酸酯、丙烯酸聚合物、聚丙烯酸丁酯、乙烯醚(例如，聚乙烯正丁基醚)、醇酸樹脂黏著劑、橡膠黏著劑(例如，天然橡膠、合成橡膠及氯化橡膠)，及其混合物。
此外，可用作具有可撓性之層21的材料之實例包括聚胺基甲酸酯發泡體、橡膠、彈性體、橡膠發泡體及其類似者。藉由介入此類型之層21，可改良研磨墊1之形狀關於研磨盤碟22及24的追蹤能力。應 注意，亦可將具有可撓性之層21提前設置於研磨墊1中之基板層11的第二表面側(研磨層12之相對表面側)上。此外，未必必須設置具有可撓性之層21，且可將研磨墊1直接地附接至研磨盤碟22及24。
磨削流體之實例包括含有一或多種類型之以下各者的水基溶液：胺、礦物油、煤油、礦油精、水可溶乳液、聚乙烯亞胺、乙二醇、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、丙二醇、胺硼酸鹽、硼酸、胺羧酸鹽、松油、吲哚、硫胺鹽、醯胺、六氫-1,3,5-三乙基三嗪、羧酸、2-巰基苯并噻唑鈉、異丙醇胺、三伸乙二胺四乙酸、丙二醇甲基醚、苯并三唑、2-吡啶硫醇-1-氧化鈉，及己二醇。磨削流體亦可含有腐蝕抑制劑、殺菌劑、穩定劑、界面活性劑、乳化劑或其類似者。
當研磨此類型之研磨用物件P時，如上文所描述，在運用研磨墊1之情況下，研磨層12具有相互分離地配置於基板層11上之基底部分13，及相互分離地配置於基底部分13上之約略稜柱狀尖端部分14。換言之，在運用此研磨層12之情況下，藉由共用單一基底部分13之複數個約略稜柱狀尖端部分14形成個別群組，且澈底地確保尖端部分14之塌陷強度。此外，在運用此研磨墊1之情況下，基底部分13係藉由凹槽部分15相互隔離，且不具有研磨材料之部分存在於相鄰群組之間。因此，澈底地保證研磨墊1之可撓性，此不同於所有尖端部分14連接於基底部分13處之狀況。
因此，在運用研磨墊1之情況下，如圖8a示意性地所展示，當研磨研磨用物件P時，基板層11彎曲且追蹤研磨用物件P之表面起伏，且以此方式，在每一基底部分13上經形成為群組的尖端部分14之研磨表面緊密地接觸研磨用物件P，且可實施最佳研磨。此外，在運用研磨墊1之情況下，經由與基底部分13之連接而確保針對源於基底部分13自基板層11之剝離之塌陷的尖端部分14之塌陷強度，且可藉由基板層11之形狀的追蹤而縮減施加至尖端部分14之應力。因此，即使尖端部 分14之高度增加，亦可抑制尖端部分14之斷裂及剝離。此外，因為可藉由增加尖端部分14之高度而澈底地保證研磨層12之體積，所以可延長研磨墊1之有效壽命。
應注意，亦可藉由使基底部分13與研磨墊1上之凹槽部分15隔離來抑制歸因於研磨材料中之樹脂被光固化時之收縮而引起的研磨層12之平坦度減低，且可抑制尖端部分14之高度(方塊高度)變化。此外，藉由隔離基底部分13，即使在將彎曲力或其他力施加至研磨層12之狀況下，亦可抑制歸因於研磨層12中之裂痕形成而引起的尖端部分14之塌陷強度減低，該裂痕形成係由於在不具有研磨材料之部分中的研磨層12之彎曲而引起。
此外，在研磨墊1上，尖端部分14之間的凹槽部分16之底部部分在基底部分13上形成圓形形狀，且基底部分13之間的凹槽部分15之底部部分在基板層11上形成圓形形狀。經由此類型之組態，在研磨墊1上進一步增加尖端部分14之塌陷強度，且可更可靠地抑制尖端部分14之斷裂及剝離。
與此對比，例如，如圖8b示意性地所展示，在運用使所有尖端部分54連接於單一基底部分53上之習知研磨墊50的情況下，存在基板層51之可撓性可歸因於研磨層之整合形式而減低的關注。當發生基板層51之可撓性減低時，尖端部分54之研磨表面不追蹤研磨用物件P之表面起伏，將應力過多地施加至尖端部分54，且存在可發生尖端部分54之斷裂的關注。此外，在基底部分53具有整合形式之情況下，在將彎曲力或其他力施加至研磨墊50之狀況下，存在尖端部分54之塌陷強度可歸因於基底部分53中之裂痕形成而減低的關注。
此外，如圖8c示意性地所展示，在運用基底部分未被設置且所有尖端部分64直接地形成於基板層61上之習知研磨墊60的情況下，雖然不存在關於基板層61之可撓性的問題，但存在當尖端部分64之高度增 加時不能足夠地保證塌陷強度的可能性。在此狀況下，當研磨時施加至研磨墊60之應力集中於尖端部分64之根部部分中，且存在尖端部分64可容易地自基板層61剝離之關注。因此，根據延長研磨墊之有效壽命且確保研磨層之平坦度及可撓性的觀點，採用複數個尖端部分14係藉由基底部分13分組之組態(如同研磨墊1一樣)係有用的。
此外，為研磨目標之研磨用物件之表面中的恆定起伏之存在係如上文所描述，但恆定起伏亦存在於研磨設備側上之研磨盤碟、輸送機及其他組件中。研磨盤碟一般係硬的，且因此，改變起伏之形狀係困難的。因此，向基板層11給予可撓性且適當地選擇厚度及其他條件以向研磨墊1提供變形裕度係有效的。亦可藉由向基板層11給予充足可撓性而保證研磨墊1在研磨盤碟上之附接的簡易性。此外，特別當不能單獨地用基板層11之可撓性來消除研磨用物件之表面起伏及研磨設備側上之起伏時，在基板層11之第二表面側上安裝具有可撓性之層21係有效的。藉由將可撓性層21介入於研磨墊1與研磨盤碟之間，可進一步改良研磨墊1側之追蹤能力，且可實施更多最佳研磨。
如上文所解釋，根據本發明之態樣實現比如以下益處之功能益處。
本發明之一態樣為一種研磨墊，其用以研磨玻璃、陶瓷及金屬材料之表面，該研磨墊具備一基板層及一研磨層，該研磨層設置於該基板層之一第一表面側上且包括一研磨材料，且該研磨層具有相互分離地配置於該基板層上之複數個基底部分、相互分離地配置於該等基底部分上之柱狀或截頭錐狀尖端部分，及含有複數個凹槽部分之一凹槽群組，該複數個凹槽部分設置於基底部分之間，使得該基板層曝露於該等基底部分之間，其中該等凹槽中每一者相互交叉。
在運用此研磨墊之情況下，藉由共用單一基底部分之尖端部分形成個別群組，且澈底地確保尖端部分之塌陷強度。此外，在運用此 研磨墊之情況下，澈底地確保研磨墊之可撓性，此係因為基底部分係藉由凹槽部分相互隔離，且不具有研磨材料之部分存在於相鄰群組之間。因此，在運用此研磨墊之情況下，當研磨研磨用物件時，基板層彎曲且追蹤研磨用物件之表面起伏，藉此使能夠執行最佳研磨。此外，在運用此研磨墊之情況下，經由與基底部分之連接而確保尖端部分之塌陷強度，且可藉由基板層之形狀的追蹤而減輕施加至尖端部分之應力。因此，即使尖端部分之高度增加，亦可抑制尖端部分之斷裂及剝離。此外，因為可藉由增加尖端部分之高度而澈底地保證研磨層之體積，所以可延長研磨墊之有效壽命。
此外，就另一態樣而言，基底部分之頂面之表面積為30mm2至400mm2。藉由選擇諸如此範圍之範圍，可將足夠數目個尖端部分配置於基底部分上，且可澈底地確保研磨區。若基底部分之表面積太大，則存在基板層之可撓性可丟失的關注。另一方面，若基底部分之表面積太小，則存在可發生研磨可工作性減低之關注。因此，在上述表面積範圍內，可確保基底部分之強度及基板層之可撓性兩者。
此外，就另一態樣而言，尖端部分之間的凹槽部分之底部部分在基底部分上形成楔形形狀。經由此情形，確保尖端部分與基底部分之間的連接之表面積，且可進一步增加尖端部分之塌陷強度。
此外，就另一態樣而言，基底部分之間的凹槽部分之底部部分在基板層上形成楔形形狀。經由此類型之組態，可澈底地維持基板層與基底部分之間的接觸表面積，且可確保關於基板層之接合強度。此外，因為基底部分之根部部分不形成凹口，所以可防止在研磨期間基底部分之根部部分中的局域化應力集中。
此外，就另一態樣而言，基板層係由具有可撓性之材料形成。向基板層給予可撓性以向研磨墊側提供變形裕度係有效的。以此方式，可吸收研磨用物件之表面起伏及研磨墊被附接至之壓板之起伏或 其類似者，且可實施最佳研磨。此外，如上文所描述，因為不具有研磨材料之部分存在於基底部分之間，所以可避免歸因於研磨層而引起的基板層之可撓性之阻礙。
此外，就另一態樣而言，具有可撓性之層設置於基板層之第二表面側上。在此狀況下，即使在不能單獨地藉由基板層之可撓性吸收研磨用物件之表面起伏及研磨墊被附接至之壓板之起伏或其類似者的狀況下，亦可確保研磨墊側之追蹤能力且可經由具有可撓性之層實施最佳研磨。
此外，就另一態樣而言，尖端之縱橫比為0.2至10。在此範圍內，可將研磨墊之有效壽命的延長作為目標，且可澈底地維持尖端部分之塌陷強度。當縱橫比縮減時，在研磨期間施加至尖端部分之扭矩減低，且可更好地保證尖端部分之塌陷強度。另一方面，當縱橫比增加時，可澈底地保證尖端部分之體積，且可進一步延長研磨墊1之有效壽命。此外，因為尖端部分之間的凹槽部分之高度增加，所以磨削流體可在凹槽部分中平滑地流動，且可防止由於研磨碎屑變得裝填於凹槽部分中而阻塞凹槽部分。
此外，本發明之一態樣為一種用於使用上述研磨墊來研磨玻璃、陶瓷及金屬材料之方法。該方法包括一如下程序：將該基板層之該第二表面側固定於一壓板上、使該研磨層及研磨用物件接觸，且接著相抵於該研磨用物件相對地摩擦該研磨墊及一磨削流體，同時將該磨削流體引入於該研磨用物件與該研磨層之間。
在運用此研磨方法之情況下，當使用上文所描述之研磨墊來研磨研磨用物件時，基板層彎曲且追蹤研磨用物件之表面起伏及壓板之表面起伏，藉此使能夠執行最佳研磨。在研磨墊側上，經由與基底部分之連接而確保尖端部分之塌陷強度，且可藉由基板層之形狀的追蹤而減輕施加至尖端部分之應力。因此，即使尖端部分之高度增加，亦 可抑制尖端部分之斷裂及剝離，且因為可澈底地保證研磨層之體積，所以亦可延長研磨墊之有效壽命。
接下來，描述用以確認本發明之益處的測試。
在此測試中，分別製造具有形狀不同之研磨層之研磨墊的樣本，且接著，將方塊中每一者之前邊緣插入於螺釘與螺母之間，且藉由抗張測定器量測在牽拉下部部分時之塌陷強度。
圖9a至圖9e為展示根據實施例及比較實例之研磨墊樣本之形狀的側視圖。在運用圖9a所展示之比較實例1之樣本S1的情況下，未設置基底部分，且將具有0.8mm之高度的約略稜柱狀突起部分102配置於基板層101上以形成研磨層103。此外，研磨表面之表面積為2.6mm×2.6mm。
在運用圖9b所展示之比較實例2之樣本S2的情況下，未設置基底部分，且將具有5mm之高度的約略稜柱狀突起部分104配置於基板層101上以形成研磨層105。此外，研磨表面之表面積為3mm×3mm。在運用圖9c所展示之比較實例3之樣本S3的情況下，未設置基底部分，將具有5mm之高度的約略稜柱狀突起部分106配置於基板層101上，且建立研磨層108，其中凹槽部分107之底部部分係在具有半徑為0.8mm之圓形形狀的相鄰突起部分106之間。此外，研磨表面之表面積為3mm×3mm。
在運用圖9d所展示之實施例1之樣本S4的情況下，將具有1mm之高度的基底部分109配置於基板層101上，將約略稜柱狀尖端部分110配置於基底部分109上，使得自基板層101起之高度變為5mm，且建立研磨層111。此外，各自形成尖端部分110之間的凹槽部分112之底部部分及基底部分109之間的凹槽部分113之底部部分，其具有半徑為0.8mm之圓形形狀。研磨表面之表面積為3mm×3mm。在運用圖9e所展示之實施例2之樣本S5的情況下，設置結構與實施例1相似之研磨層 115，惟基底部分114之高度為2mm除外。
圖10為展示其測試結果之說明。如此圖所展示，在突起部分之高度低的比較實例1中，塌陷強度自然地高，但尖端部分係藉由基底部分形成為群組之實施例1的塌陷強度相比於不具有基底部分之比較實例2被改良約略四倍，且相比於比較實例3被改良約略兩倍。此外，具有厚基底部分之實施例2的塌陷強度相比於實施例1被進一步改良1.3倍。
1‧‧‧研磨墊
11‧‧‧基板層/基板
12‧‧‧研磨層

Claims (8)

  1. 一種研磨墊，其用以研磨玻璃、陶瓷及金屬材料之表面；該研磨墊包含：一基板層；及一研磨層，其設置於該基板層之一第一表面側上且包含一研磨材料；且該研磨層包含：複數個基底部分，其相互分離地配置於該基板層上；柱狀或截頭錐狀尖端部分，其相互分離地配置於該等基底部分上；及一凹槽群組，其含有複數個凹槽部分，該複數個凹槽部分設置於基底部分之間，使得曝露該基板層，其中該等凹槽中每一者相互交叉。
  2. 如請求項1之研磨墊，其中該基底部分之一頂面的一表面積為30mm2至400mm2。
  3. 如請求項1或2之研磨墊，其中該等尖端部分之間的該等凹槽部分之一底部部分在該基底部分上形成一楔形形狀。
  4. 如請求項1或2之研磨墊，其中該等基底部分之間的該等凹槽部分之一底部部分在該基板層上形成一楔形形狀。
  5. 如請求項1或2之研磨墊，其中該基板層係由具有可撓性之一材料形成。
  6. 如請求項1或2之研磨墊，其中具有可撓性之一層設置於該基板層之一第二表面側上。
  7. 如請求項1或2之研磨墊，其中，該等尖端部分之一縱橫比為0.2至10。
  8. 一種用於使用一如請求項1至7中任一項之研磨墊來研磨玻璃、陶瓷及金屬材料之方法；該研磨方法包含一如下程序：將該基板層之該第二表面側固定於一壓板上、使該研磨層及研磨用物件接觸，且接著相抵於該研磨用物件相對地摩擦該研磨墊及一磨削流體，同時將該磨削流體引入於該研磨用物件與該研磨層之間。
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