TW201414575A

TW201414575A - 玻璃基板之研磨方法

Info

Publication number: TW201414575A
Application number: TW102130084A
Authority: TW
Inventors: Hideharu Torii
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2014-04-16
Also published as: JP6011627B2; KR20150053745A; CN104487395A; WO2014038320A1; JPWO2014038320A1

Abstract

本發明之玻璃基板之研磨方法包括：第1研磨步驟，其係使用第1研磨石對玻璃基板進行研磨；及第2研磨步驟，其係使用平均粒徑小於上述第1研磨石之第2研磨石對上述玻璃基板進行研磨；且上述第2研磨石包含研磨粒及黏結劑，該研磨粒包含粒徑為0.5~10 μm之氧化鈰研磨粒及粒徑為0.5~10 μm之金剛石研磨粒，該黏結劑包含彈性模數為2.5~3 GPa之聚醯亞胺樹脂。

Description

玻璃基板之研磨方法

本發明係關於一種玻璃基板之研磨方法。

近年來，伴隨磁碟之高密度記錄化，對磁記錄媒體用玻璃基板之要求特性日益嚴格。尤其是對中心部具有圓形孔之圓盤狀之磁記錄媒體用玻璃基板之主表面或端面進行研磨之情形時之對於玻璃基板之端面形狀或尺寸之品質之要求精度及玻璃基板之要求強度變高。

又，以智慧型手機等行動電話或個人數位助理(PDA，Personal Digital Assistant)等行動裝置中之用以保護顯示器之覆蓋玻璃為首之顯示器用玻璃之需求增大。尤其要求行動裝置向薄型化、輕量化發展之技術，顯示器用玻璃之輕量化及薄板化不斷進展。通常若玻璃板變薄，則強度降低，因此要求強度較先前高之顯示器用玻璃。

為了確保玻璃基板或顯示器用玻璃之強度，例如，如專利文獻1般採用組合使用倒角機之研磨與毛刷研磨(brush polishing)而成之研磨方法。

又，作為被用於玻璃之研磨之磨石，揭示有如專利文獻2、專利文獻3、專利文獻4中列舉之磨石。

專利文獻1：日本專利特開2010-131679號公報

專利文獻2：日本專利特開昭62-130179號公報

專利文獻3：日本專利特開2008-274293號公報

專利文獻4：日本專利特開2010-131679號公報

然而，於專利文獻1之方法中，由於係將複數個步驟組合，故而有步驟變得複雜且耗費成本之問題。

因此，於本實施形態中，提供一種處理步驟簡單、且可使玻璃基板具有充分之強度之玻璃基板之研磨方法。

本發明提供一種玻璃基板之研磨方法，其包括：第1研磨步驟，其係使用第1研磨石對玻璃基板進行研磨；及第2研磨步驟，其係使用平均粒徑小於上述第1研磨石之第2研磨石對上述玻璃基板進行研磨；且上述第2研磨石包含研磨粒及黏結劑，該研磨粒包含粒徑為0.5~10μm之氧化鈰研磨粒及粒徑為0.5~10μm之金剛石研磨粒，該黏結劑包含彈性模數為2.5~3GPa之聚醯亞胺樹脂。

根據本實施形態，可提供一種處理步驟簡單、且能夠使玻璃基板具有充分之強度之玻璃基板之研磨方法。

1‧‧‧軸

2‧‧‧伺服馬達

3‧‧‧外罩

4‧‧‧軸承

5‧‧‧主軸

6‧‧‧磨石

7‧‧‧驅動馬達

8‧‧‧滑輪

8a‧‧‧滑輪

8b‧‧‧滑輪

9‧‧‧帶

10‧‧‧滑件導座

11‧‧‧張力器

20‧‧‧玻璃板

31‧‧‧外周面

32‧‧‧研磨槽

100‧‧‧研磨單元

D‧‧‧玻璃板之厚度

D1‧‧‧正面層之厚度

D2‧‧‧背面層之厚度

S‧‧‧殘留應力

S1‧‧‧正面層之最大殘留壓縮應力

S2‧‧‧背面層之最大殘留壓縮應力

T‧‧‧平均殘留拉伸應力

圖1係表示化學強化後之玻璃板之殘留應力S之厚度方向分佈的模式圖。

圖2(a)、(b)係將化學強化後之玻璃板切斷後之模式圖。

圖3係本實施形態之研磨裝置之研磨單元之一例的概略圖。

圖4係用以說明本實施形態之研磨方法之概略圖。

以下，藉由參照圖式，更詳細地說明本實施形態。

(玻璃基板)

可應用本實施形態之玻璃基板之研磨方法之玻璃基板並無特別限制，例如可適用於TFT(Thin Film Transistor，薄膜電晶體)用基板、PDP(Plasma Display Panel，電漿顯示面板)用玻璃基板、FED(Field Emission Display，場發射顯示器)用玻璃基板、磁記錄媒體用玻璃基板、覆蓋玻璃等各種玻璃基板。

又，可應用本實施形態之玻璃基板之研磨方法之玻璃基板之玻璃素基板係藉由浮式法、熔融法、再曳引法、加壓成形法等方法而製作，但本實施形態於該點亦無限定。

再者，本實施形態之玻璃基板之研磨方法亦可適用於將玻璃基板化學強化後之化學強化玻璃。於此情形時，可適用於在將玻璃素板化學強化後，針對所需用途以特定尺寸切斷而成之化學強化玻璃，亦可適用於在將玻璃素板針對所需用途切斷為特定尺寸後進行化學強化之化學強化玻璃。於將玻璃素板化學強化後針對所需用途以特定尺寸切斷之方法與在將玻璃素板針對所需用途切斷為特定尺寸後進行化學強化之方法相比，通常具有生產性較高，但在技術上難以切斷之特徵。

於本說明書中，作為一例，對在將玻璃素板化學強化後針對所需用途以特定尺寸切斷而成之化學強化玻璃之例進行說明。

化學強化玻璃係對玻璃之表面進行離子交換，形成殘留有壓縮應力之表面層之玻璃。具體而言，藉由對玻璃之表面進行離子交換，而將玻璃中所含之離子半徑較小之離子(例如Li離子、Na離子)置換為離子半徑較大之離子(例如K離子)。藉此，於玻璃之表面殘留壓縮應力，玻璃之強度提高。

圖1中示出表示化學強化後之玻璃板之殘留應力S之厚度方向分佈的模式圖。圖1中，S1表示玻璃板之一面層(稱為正面層)之最大殘留壓縮應力，S2表示另一面層(稱為背面層)之最大殘留壓縮應力(通常為S1=S2)，D1表示正面層之厚度，D2表示背面層之厚度，D表示玻璃板之厚度，T表示存在於正面層與背面層之間的中間層之平均殘留拉伸應力。又，圖1中之水平軸表示將正面層作為基準點(=0)之情形時之板厚方向之距離。

如圖1所示，殘留於正面層或背面層之壓縮應力存在自正面及背面朝向內部逐漸變小之傾向。另一方面。作為形成殘留有壓縮應力之正面層及背面層等之反作用，於正面層與背面層之間形成殘留有拉伸應力之中間層。此時，殘留於中間層之拉伸應力成為大致固定。

又，圖2表示用以說明化學強化後之玻璃板之概略圖。更具體而言，圖2(a)係化學強化後之玻璃板之切斷前之概略圖，圖2(b)係化學強化後之玻璃板之切斷後之概略圖。

如由上述圖1之說明及圖2(a)所明確般，化學強化後之玻璃板中，正面層及背面層成為壓縮應力層，存在於正面層與背面層之間的中間層成為拉伸應力層。

如由圖2(b)所示之化學強化後之玻璃板之切斷後之概略圖所明確般，於將化學強化後之玻璃板切斷之情形時，拉伸應力層露出於切斷面之表面。於對切斷後之玻璃板之拉伸應力層作用應力之情形時，以比通常更小之力便會破裂。因此，於將化學強化後之玻璃板切斷之實施形態之情形時，尤佳為藉由下述之本實施形態之玻璃基板之研磨方法實施研磨，使其具有充分之強度。

(第1研磨步驟)

研磨石通常具有研磨粒及固定該研磨粒之黏結劑。於第1研磨步驟中，使用具有平均粒徑較下述第2研磨步驟中使用之研磨石之研磨粒大之研磨粒的研磨石進行研磨。通常，第1研磨步驟中使用之研磨石之研磨粒之平均粒徑為5~10μm(磨石粒度號數為#2000)以上。

可於第1研磨步驟中使用之研磨石之研磨粒之種類並無特別限制，例如可使用氧化鈰、氧化矽、金剛石、氧化鉻、氧化鋁、鋯、碳化矽等。

又，可於第1研磨步驟中使用之黏結劑之種類並無特別限制，例如可使用陶瓷黏結劑、金屬黏結劑、樹脂黏結劑、固著研磨粒而形成之電鍍磨石等。

第1研磨步驟較佳為一面使上述第1研磨石根據玻璃基板之主表面或端面(外周側面部、外周倒角部等)之形狀變化按壓力一面進行研磨之一定尺寸研磨步驟。於使用具有平均粒徑較下述第2研磨步驟中使用之研磨石之研磨粒大之研磨粒的研磨石之第1研磨步驟中，藉由利用一定尺寸研磨準確地研磨玻璃之尺寸，而於其後之第2研磨步驟之研磨中無需精密之尺寸控制，故而較佳。再者，此處所謂之外周側面部及外周倒角部係指位於玻璃板之外周側之與玻璃板之主表面不平行之所有面，其形狀可為彎曲面。又，亦可於第1研磨步驟中同時實施倒角及研磨。

(第2研磨步驟)

繼上述第1研磨步驟後，實施作為最終加工步驟之第2研磨步驟。

作為可於第2研磨步驟中使用之研磨粒之種類，可列舉與混合平均粒徑為0.5~10μm之氧化鈰研磨粒與平均粒徑為0.5~10μm之金剛石研磨粒所得之研磨粒混合而成之研磨粒。再者，研磨粒之平均粒徑例如可使用雷射繞射式粒度測定裝置等進行測定。藉由將各研磨粒之平均粒徑設為上述範圍，可去除第1研磨步驟中實施之倒角部及玻璃基板之端面之損傷，以達到充分之強度之方式進行研磨。

又，作為可於第2研磨步驟中使用之黏結劑，可列舉20℃下彈性模數達到2.5~3GPa之聚醯亞胺樹脂。再者，黏結劑之彈性模數例如可使用動態黏彈性模數測定裝置等進行測定。

先前，於第1步驟之倒角步驟或粗研磨步驟後，為使強度進一步提高，而採用毛刷研磨法或使用磨石進而研磨之方法等。然而，於毛刷研磨法中，存在玻璃基板之搬送等繁雜之問題。另一方面，使用磨石進而研磨之方法係於第1步驟後更換磨石即可實施，但有處理時間變長而不實用之問題。又，若對未實施第1研磨步驟之玻璃進行第2研磨步驟，則磨石之壽命變得極短，故而欠佳。

本發明之發明者發現，藉由使用利用彈性模數達到2.5~3GPa之聚醯亞胺樹脂作為黏結劑之研磨石，於使用磨石之研磨方法中，可於短時間內使玻璃基板之強度提高。具體而言，藉由使用上述研磨石進行研磨，可對具有彎曲強度為500MPa以上之強度之玻璃基板進行最終加工。若彈性模數變得大於上述範圍，則處理時間變長，若變得小於上述範圍，則研磨石之壽命變短而不實用，故而欠佳。又，亦可能無法獲得研磨後具有充分之強度之玻璃基板。

黏結劑中之金剛石研磨粒之含量(V1)較佳為10vol%~20vol%，黏結劑中之氧化鈰研磨粒之含量(V2)較佳為5vol%~30vol%。於V1未達10vol%之情形或V2未達5vol%之情形時，無法確保充分之研磨量，故而較佳為分別以上述特定範圍含有以化學性反應進行研磨之氧化鈰研磨粒及機械性進行研磨之金剛石研磨粒。又，於V1與V2之和超過30vol%之情形時，有作為研磨石之研磨性能降低的情況，故而更佳為設為V1+V2≦30%。

第2研磨步驟可為一面使上述第2研磨石根據玻璃基板之主表面或端面之形狀而改變按壓力一面進行研磨之一定尺寸研磨步驟，亦可為將上述第2研磨石以固定之力按壓於玻璃基板之主表面或端面進行研磨之定壓研磨步驟。

再者，於第2研磨步驟中，雖亦取決於所使用之玻璃基板之種類，但較佳為實施研磨直至玻璃基板之主表面或端面之表面粗糙度Ra 達到8nm以下為止。

(研磨單元)

繼而，對可實施本實施形態之研磨方法之研磨單元之例進行說明。然而，於本實施形態中，若為如下者，則不限定於下述構成之研磨單元，即，具有使用第1研磨石對玻璃基板進行研磨之第1研磨步驟、及使用平均粒徑小於上述第1研磨石之第2研磨石對上述玻璃基板進行研磨之第2研磨步驟，且上述第2研磨石包含研磨粒及黏結劑，該研磨粒包含平均粒徑為0.5~10μm之氧化鈰研磨粒及平均粒徑為0.5~10μm之金剛石研磨粒，該黏結劑包含彈性模數為2.5~3GPa之聚醯亞胺樹脂。

又，於第1研磨步驟及第2研磨步驟中，可使用不同之研磨裝置實施研磨，亦可於第1研磨步驟後，將第1研磨石變更為第2研磨石，由相同之研磨裝置實施研磨。

圖3表示本實施形態之研磨裝置之研磨單元之一例的概略圖。研磨單元100係經由未圖示之研磨裝置本體之未圖示之水平旋動臂等而安裝於軸1。軸1由伺服馬達2旋轉驅動。

於研磨單元100之外罩3內，軸承4配置於垂直方向上，且樞轉支承有主軸5。

於主軸5之前端安裝磨石6，且於後端經由滑輪8a、8b及帶9結合於安裝在外罩之外側之驅動馬達7之軸上。

軸承4經由滑件導座10於水平方向上滑動自如地安裝於外罩3內。又，軸承4亦可為可藉由未圖示之空壓缸之伸縮等於水平方向上移位之構成。於帶9之側面設置有按壓該側面之張力器11。伴隨軸承4之移位，張力器11成為吸收帶9之架設長度之變動量之構成。

(例1~例8)

繼而，參照實施例，對研磨玻璃板之外周倒角部之實施形態進行說明。再者，於本實施例中，對研磨玻璃板之外周倒角部之方法進行說明，但本實施形態於該點並無限定。例如，本實施形態之研磨方法可應用於對玻璃基板之主表面或外周側面部等進行研磨之方法等。

將例1~例8中之使用於第2研磨步驟之研磨石之條件示於表1。表1中之例1為本實施形態之研磨方法之條件，例2~例7為參考例之研磨方法之條件。再者，關於表1中之磨石粒度號數，#3000為平均粒徑4~8μm，#2000為平均粒徑5~10μm，#1000為平均粒徑14~22μm，黏結劑之彈性模數係於21℃下進行測定。

又，表1中，例1~例3之磨石係將研磨粒1之含量設為20wt%，將研磨粒2之含量設為5wt%，例4~例8之磨石係將研磨粒1之含量設為25wt%。

圖4表示用以說明本實施形態之研磨方法之概略圖。更具體而言，圖4係用以說明對作為素板之玻璃板20之外周倒角部進行研磨之方法之圖，且係圖3之研磨石6周邊之概略圖。

於研磨石6之外周面31形成有沿周向延伸之環狀之研磨槽32。研磨槽32之壁面部相當於研磨粒部分。

於本實施形態中，首先，作為第1研磨步驟中使用之研磨石6，裝設具有平均粒徑較其後之第2研磨步驟中使用之研磨石之研磨粒大的研磨粒之研磨石6，對玻璃板20之外周倒角部進行研磨。具體而言，於例1~例8中，裝設具有平均粒徑為14~22μm之金剛石之研磨粒、以及聚醯亞胺及金屬之黏結劑之研磨石，對玻璃板20之外周倒角部進行研磨。

研磨石6係一面以研磨石6之中心線為中心旋轉，一面沿著玻璃板20之外緣相對移動，以研磨槽32之壁面對玻璃板20之外周倒角部進行研磨。此時，較佳為藉由一面使研磨石6根據上述玻璃基板之形狀變化按壓力一面進行研磨之一定尺寸研磨進行研磨。再者，研磨時亦可使用水等冷卻液。

其後，將研磨石6變更為包含表1所示之研磨粒及黏結劑之第2研磨石6。

於第2研磨步驟中，研磨石6亦係一面以研磨石6之中心線為中心旋轉，一面沿著玻璃板20之外緣相對移動，以研磨槽32之壁面對玻璃板20之外周倒角部進行研磨。此時，可藉由一面使研磨石6根據上述玻璃基板之形狀變化按壓力一面進行研磨之一定尺寸研磨進行研磨，亦可藉由將上述第2研磨石以固定之力按壓於上述玻璃基板進行研磨之定壓研磨進行研磨。再者，於第2研磨步驟中，亦可於研磨時使用水等冷卻液。

於第2研磨步驟中，使研磨進行至玻璃基板之表面粗糙度Ra較佳為達到8nm以下為止，並結束研磨。

(評估)

‧彎曲強度

本實施形態中，彎曲強度係藉由4點彎曲試驗而測定。具體而言，於厚度0.7mm、寬度50mm、長度100mm之試驗片之中央部形成有人字型凹槽。使用Tensilon型強度試驗裝置，以自支持於翼展30mm之試驗片之凹槽前端產生穩定破壞之方式以操作桿速度1mm/分鐘進行彎曲試驗。再者，4點彎曲試驗中之上翼展設為10mm。

‧算術平均表面粗糙度Ra

玻璃基板之表面粗糙度係使用觸針式之表面粗糙度計(Veeco公司製造之Multimode V SPM-Nanoscope V controller)進行測定。再者，自玻璃板測定任意6處表面粗糙度，測定值係由其平均值表示。

由例1至例8獲得之玻璃基板中之由上述評估方法評估所得之結果亦示於表1。

如由表1明確般，藉由本實施形態之研磨方法(例1)可於較短之處理時間(研磨時間)內獲得具有充分之彎曲強度之玻璃基板。

另一方面，於例2~例5之參考例之研磨方法中，可知獲得充分之彎曲強度所需之處理時間(研磨時間)較長而不實用。又，由例6~例8之研磨方法獲得之玻璃基板之表面粗糙度較粗，彎曲強度亦不足。

以上，根據本實施形態，研磨方法包括使用第1研磨石對玻璃基板進行研磨之第1研磨步驟、及使用平均粒徑小於上述第1研磨石之第2研磨石對上述玻璃基板進行研磨之第2研磨步驟，且上述第2研磨石包含研磨粒及黏結劑，該研磨粒包含平均粒徑為0.5~10μm之氧化鈰研磨粒及平均粒徑為0.5~10μm之金剛石研磨粒，該黏結劑包含彈性模數為2.5~3GPa之聚醯亞胺樹脂，藉由此種研磨方法對玻璃基板進行研磨，由此可由簡單之處理步驟使玻璃基板具有充分之強度。

本申請案係主張基於2012年9月7日於日本特許廳申請之日本專利特願2012-197742號之優先權者，且將日本專利特願2012-197742號之全部內容引用於本申請案中。

Claims

一種玻璃基板之研磨方法，其包括：第1研磨步驟，其係使用第1研磨石對玻璃基板進行研磨；及第2研磨步驟，其係使用平均粒徑小於上述第1研磨石之第2研磨石對上述玻璃基板進行研磨；且上述第2研磨石包含研磨粒及黏結劑，該研磨粒包含平均粒徑為0.5~10μm之氧化鈰研磨粒及平均粒徑為0.5~10μm之金剛石研磨粒，該黏結劑包含彈性模數為2.5~3GPa之聚醯亞胺樹脂。
如請求項1之玻璃基板之研磨方法，其中上述黏結劑中之上述金剛石研磨粒之含量為10vol%~20vol%，上述氧化鈰研磨粒之含量為5vol%~30vol%。
如請求項2之玻璃基板之研磨方法，其中上述黏結劑中之上述金剛石研磨粒之含量與上述氧化鈰研磨粒之含量之和為30vol%以下。
如請求項1至3中任一項之玻璃基板之研磨方法，其中上述第1研磨步驟係一面使上述第1研磨石根據上述玻璃基板之形狀變化按壓力一面進行研磨之一定尺寸研磨步驟，且上述第2研磨步驟係將上述第2研磨石以固定之力按壓於上述玻璃基板而進行研磨之定壓研磨步驟。
如請求項1至3中任一項之玻璃基板之研磨方法，其中上述第1研磨步驟係一面使上述第1研磨石根據上述玻璃基板之形狀變化按壓力一面進行研磨之一定尺寸研磨步驟，且上述第2研磨步驟亦係一面使上述第2研磨石根據上述玻璃基板之形狀變化按壓力一面進行研磨之一定尺寸研磨步驟。
如請求項1至5中任一項之玻璃基板之研磨方法，其中藉由上述第2研磨步驟使上述玻璃基板之表面粗糙度Ra成為8nm以下。