TWI277485B - Abrasive articles and methods for the manufacture and use of same - Google Patents

Description

1277485 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上關於摩擦物件且具有與之相關聯之性能 指數’製造此摩擦物件之方法，及使用此摩擦物件之方 法。 【先前技術】 用於拋光或研磨操作之摩擦物件通f預期可以高精準度 執行其摩擦功能’.丨隹’摩擦製造過程已知用於提供相似： 構（摩擦物件，其性能特徵彼此不同。就一部分而言，此 =化性可能由用於M成摩擦物件之原料品質與特徵變化所 &成，因此，摩擦物件之性能變化即為製造過程之原有結 果。再者，摩擦物件之製造通常定義其產品之規格，既容 許性能變化，同時提供令人滿意之產量。摩擦物件内之諸 變化性使其難以在一特定應用中預測一摩擦物件之特定性 能，即使在摩擦物件局部更換成相同拋光或研磨操作中所 用相似建構之料物件料巾。 ^作中所 傳統之^寺性研磨或抛力製程通常在所需之材料量自一 工作表面去除時或在取得所需之表面精製度時即判斷為完 成:製程之終點可在處理期間之連續時間間距進行多次= 測後決足，目前日益普遍以自動化製程取代此即時性研磨/ 据光製程’而自動化製程f要在連續性工件之精製中 設定製程條件，五需以一摩擦物件初始使用前可調整製程 條件之方式提供摩擦物件。 ^ 由於摩擦物件製造中之原有之變化，當摩擦物件在一現 有生產線内更換時，使用摩擦物件之製程通常需要調整製 S3610 1277485 程條件。此製程條件之變 矣；、两丄 化例如包括摩擦物件施加於工作 八八/八# 擦物件相對於工件之速度（例如 低生產$ % ^、 對於I程條件之諸調整會造成較 低生產率及較高成本，因 麾_物杜# 因為新的I程設定值以往僅在一新 手I物件插入生產線且物二 程設定值下觀定後才^ 把已在爾一摩擦物件所用製 "、疋，此1周整方法需要顯著之時間及 力且其可能在重新校谁期門ρ片 程條件接著調整，以在貝傷一或多工件。摩擦製 一产德十两人、、 斤物件已於同一生產線内觀察至少 /人後才配&於新摩擦物件。 儘管在摩擦性能之預 故βj上而要且有必要改善，新的哎憂 盘w 摩擦生產線之前做測試 ”戎差汗估。儘f製造者一 出摩擦粒之組成、尺寸、及其摩擦物件’以指 ^ ^ 及^此者，但是摩擦技藝仍夫舍匕 發展出一摩擦物件之製 攻彳乃禾此 旰之I込万法，即物件標示一 =物件之終端使用者在使用摩擦物件下調整初始:製程 JL提：==f生及使用解決了-長串未解決之需求， :v、制、端使用者在初始使用摩擦物件下可” 不刀始足製程條件。 τ Γ J P周整 【發明内容】 本發明提供一種摩擦物件且 數，在一颧點P 士 A 、义稍關聯 < 性能指 觀2上‘，本發明係指一種摩擦物件， 擦表面，·及-相關聯於摩擦物件之 =…摩 件之性能指數之一内容。 “數，指數指出物 83610 1277485 端:Γ=Γ聯於摩擦物件，以提供-方式供物件之終 條件。摩件操料—摩擦製程内時初始決定製程 且性*彳可包含習於此技者已知之任意摩擦物件， 和把g數可用任意方式相關聯於摩擦物件，例如，性能 :^目關聯於物件之摩擦表面、背面或其他非摩擦表 所用t指數可相關料供運送、展示及/或販售摩擦物件 尸叮用又包裝。 、用“曰數可根據-預定時間週期以一已知施加歷力及速 度：而在一表面上針對摩擦物件之量測切削速率。當根櫨 :削速率時，⑯能指數可代表㈣速率，或其可為切削速 =對於（a)施加壓力、⑻速度或⑷預定時間週期任—者之比 率另者，性能指數可根據一預定時間週期以一已知施加 ，力及速度，而在表面上針對摩擦物件施加摩擦所生成之 T測精製度”&能指數可相關聯於摩擦表面’或其可餘存 於-資料庫内，使摩擦物件包括某些標記，以提供—存取 資料庫之方式，以取得其性能指數。此標記係機器可讀取 格式，例如一條碼。 在另一觀點上，本發明提供一種用於提供上述摩擦物件 的方法，該方法包含·· (a) 提供一具有一摩擦表面之摩擦物件； (b) 提供一具有一可摩擦表面於其上之工件； (c) 藉由以一已知施加壓力及速度將摩擦表面抵於可摩擦 表面，及在一預定時間週期期間相對地移動摩擦物件與 摩擦表面，而摩擦可摩擦表面； 83610 1277485 (d)根據在摩擦步驟 置一性能指數；及 (c)期間之摩擦物件之摩 擦性能以設 (e)令性能指數相 在又一觀點上， 法，包含： 關聯於摩擦物件。 本發明提供一種用於摩擦一工件之方 供具有一性能指數而與其相關聯之摩擦物件； ()使用性忐指數以決定在摩擦物件摩擦工件時之製程 (C)在步驟(b)中決定之製程條件下將摩擦物件與工件相 對地移動。 ;、日發月《4夕#子生及優點可纟習於此技者審才見包括詳細 =明在内之後文及配合^相關圖式之中請專利範圍後獲得 瞭解。 【實施方式】 匕本發明提供—相關聯摩擦物件之摩擦性能指數，該 指數可在摩擦物件之初始製造期間決定，及提供一終端使 用者或^此者-裝置，以供他/她可在第—次使用新的摩擦 物件,前先初始調整一摩擦（例如研磨、細磨或拖光）製程 、氣私“件。使用性能指數可藉由增進對於相關聯於更 換摩擦物件之製程條件之初始調整或改變，而提昇一致性 之研磨及/或拋光結果。 册本發明之性能指數可用於多種結構中（例如無終端皮 帶、墊塊、碟片、等等）之研磨、細磨及/或拋光粒子之特 欲化，且有任意類型之摩擦粒子，即塗覆之摩擦粒子、表 83610 1277485 面调正物件（例如非織物）、磨光膜、研磨輪 研磨劑及類此者。 隻屬〜合性 巧即參閱圖式，圖1簡單說明一摩擦試驗裝置20、— 例’其用於特徵化-摩擦物件22之性能，以：：施 明決定:性能指數。裝置2。可以直接包括在用 == :件產線内，使物件22可以在製造操作期間標：： 一性能指數。性能指數隨後可供終端使用者調整欲使 擦物件22之拋光或研磨製程之條件。 用摩 儘管本發明並不限於所用摩擦物件之類型，但θ 最方便參料摩擦物件22而揭述，此_摩擦物^刑= 構以包括-裏襯且-摩擦表面覆於裏襯上，摩擦表面 包含一結合劑（例如聚合物、陶質、金屬性、或類此者）， =通常包含-摩擦粒子，以對於—工件提供所需之表面精 製。摩擦粒子可以散佈於整個結合劑，僅沿著結合劑之最 外表面，或散佈^整個結合劑以及沿著其最外表@。= 粒子可以包含一般硬摩擦粒子及/或軟摩擦粒子，包括:: 與無機粒子在内’摩擦粒子可以提供如個別粒子，如將個 別摩擦粒子散佈於一次級結合劑系統内之凝結塊，或如含 有摩擦粒子及/或凝結塊與結合劑之複合物。 硬摩擦粒子包括溶融之氧化鋁、熱處理過之氧化銘、白 溶之氧儲、1色碳切、綠色碳切、二硼化欽、碳化 爛、碳化锋、碳化鈥、金剛石、立方氮化爛、石梅石、这 融之锆減、凝膠摩擦粒子及類此者。—般較軟性無機摩 擦粒子包括矽土、氧化鐵、氧化鉻、氧化鈽、氧化锆、氧 83610 1277485 化鈦、矽酸鹽及氧化錫。較軟性摩擦粒子之其他實例包括 金屬碳酸鹽（例如碳酸鈣（白堊、方解石、泥灰巖、石灰華、 大理石及石灰石）、鈣鎂碳酸鹽、碳酸鈉、碳酸鎂卜矽土（例 如石英、玻璃珠、玻璃燈泡及玻璃纖維）、矽酸鹽（例如滑 石、黏土、（冡脫石）長石、雲母、矽酸鈣、偏矽酸鈣、鈉 鋁矽酸鹽、矽酸鈉）、金屬硫酸鹽（例如硫酸鈣、硫酸鋇、 硫酸鈉、鈉鋁硫酸鹽、硫酸鋁）、石膏、鋁三水合物、石墨、 金屬氧化物（例如氧化鈣（石灰）、氧化鋁、二氧化鈦）及金屬 亞硫酸鹽（例如亞硫酸鈣）、金屬粒子（錫、鉛、銅及類此者） 及類此者。 較軟性有機粒子包括由一熱塑性材料製成之塑膠摩擦粒 子，例如聚碳酸酯、聚亞醯胺醚、聚酯、聚乙烯、聚颯、 聚苯乙醯、丙烯腈-丁二烯_苯乙烯、苯乙烯塊體共聚物、 聚丙烯、縮醛聚合物、聚氯乙晞、聚氨酯、尼龍及其組合。 塑膠摩擦粒子亦可由交聯聚合物構成，交聯聚合物之實例 包括酚醛樹脂、氨基塑料、氨酯樹脂、環氧樹脂、蜜胺甲 醛、丙烯酸樹脂、異氰尿丙烯酸酯、醛樹脂、異氰尿酸酯、 丙烯酸氨酯樹脂、丙烯酸環氧樹脂及其混合物。諸交聯聚 合物可以製成、粉碎及篩選至適當粒度及粒度分布。 其他摩擦粒子及粒子組合亦為習於此技者所熟悉，且本 發明意欲涵蓋含有任意摩擦粒子或摩擦粒子組合之任意摩 擦物件。 摩擦物件亦可製成含有一紋理狀摩擦表面，且可有或無 添加摩擦粒子於結合劑内或分布於其外表面上。同樣地y 83610 -10- 1277485 摩^物件〈摩擦表面例如包含_聚合材料，其内含有硬性 幻生部刀’纟中聚合物之硬性部分提供所需之摩擦度， 此：摩擦物件揭述於美國專利第6,234,875號内。 c用於本發明内之另一摩擦物件為一墊片調理劑，其可 用於半導骨豆晶圓化學機械性拋光（”⑽卩”）時調理一般聚液 上片，適用之墊片凋理劑包括依美國專利第6，123,6丨2號所 二而製成者s有磨光或磨亮膜之摩擦物件亦可用於本發 明内，此物件包括-如美國專利第5,897,424號所示之磨光 膜產品。另一適用之摩擦物件可包含相似於如美國專利第 5，152,917號所示者之摩擦複合物，含有上述摩擦複合物之 摩擦物件即可不使用摩擦粒子。 不論那一形式，摩擦物件皆建構用於研磨、拋光或摩擦 一工件表面且其間有相對移動，以產生所需摩擦用途之必 要摩擦。圖1或圖2之試驗裝置說明依本發明内文所示，在 可複製條件下可用於特徵化一摩擦物件性能之裝置，其他 裝置亦涵蓋以特徵化物件之性能。 如圖1所7F，工件30固定於一第一固定組件上，如圖中之 一壓板36。摩擦物件22定位於摩擦試驗裝置2〇内且固定於 一第二固定組件内，如圖中之固定件24。固定件24及摩擦 物件22相關聯於旋轉軸26，且物件22及固定件24二者將在 一定位於殻體32内之馬達（圖中未示）供給動力下一併旋 轉。如上所述，裝置20可以使用做為一摩擦物件製造生產 線内之試驗站，而做為一試驗站，裝置20用於評估及特徵 化欲製造之摩擦物件，此一評估或特徵化例如可包含決定 83610 -11 - 1277485 摩t物件22在一試驗工作表面上之切削速率，例如工件3〇 :可摩擦表面。其他量測可以使用做為-性能指數之基 疋此另一里測為表面精製，即摩擦物件可轉移至試驗表 =上而以工業中之標準試驗予以量測。其他量測亦涵蓋 k供習於此技者熟悉之本發明範圍内之性能指數。再者， 在本發明《某些實施例中，性能指數可為特殊量測之實際 值（例如切削速率、表面精製）或其可為代表量測或衍生之 一值或一符號。 在=明之實施例中，摩擦物件22定位於一支持在旋轉轴 末⑽處之固足件24内，旋轉軸延伸於固定件μ與馬達殼 把32之間。一支持軸34自基座38向上延伸至馬達殼體w， 殼體32沿著軸34而朝垂直方向滑動，以提供—組件而相對 於工件30移動摩擦物件22於一第一或脫離位置與一第二或 結合位置（如圖所示）之間。依此，物件22之摩擦表面28可 直接接觸於工件3〇之表面，使摩擦物件22可摩擦工件版 表面。、壓板36攜載工件30及協助保持工件3〇與摩擦物件22 <間接觸，壓板36亦可相關於支持軸4()之軸線而旋轉，支 持軸可由罩覆於基座38内之一馬達（圖中未示）旋轉驅動。 4上所述，摩#祭物件22亦可藉由一定位於殼體^内之第二 馬達而相關於旋轉軸26旋轉，使工件3〇及摩擦物件22二者 即在一預定壓力下相互旋轉，以利於摩擦工件3〇。在前述 羊抆操作之後，裝置2〇可旋轉至第一位置，即摩擦物件22 移離工件，使摩擦表面28未接觸到工件3〇之表面。 當裝置2G在第-或脫離位置時，摩擦物件22及工件⑼可 83610 -12- 1277485 自裝置20去除且依需要清理或 、 史換為了谷許摩擦物件2 2 夂上述移動，殼體32可沿著軸34之 ^ 心長度而朝垂直万向移龅 弟二位置之結合對齊。其他結構 、、， 傅』由自於此技者用於將裝 置20足位於上述第_及第二位 ^ , 罝爻間，且本發明不限於圖i 或又内所述之特殊結構。 口 1 在圖1所示之組件結構中，工 匕0 疋K於旋轉壓板 3 6上之甜甜圈形試驗表面，工 仵30了包含可由物件22之摩 擦表面28摩擦之任意習知材料 、 W ^ 'H ^ 用於工件3 0足材料可依 奴了取侍材枓《一致性品質、其相 對饧格、及類此者。並中一可广 yi ^ T 可仃 < 試驗材料為聚合材料， 例如聚氨酯。 在摩擦製程期間，一流體典型上施加於摩擦物件22及工 件30《間，以提供潤滑及去除因摩擦物件相對於工件之動 ::產生之碎屬。適用之潤滑劑包括水、含有可溶性油之 於此技者所知相料製程之另—適用流體。其他組 、·未7^ )可提供以輸送上述流體至摩擦物件22及工件 3 0之界面。 、操作時，裝置20可用於決定當摩擦物件施加於工件3〇時 ::刀削速Τ’另者，裝置可用於精製工件，且精製度可用 二=式Τ化，以提供一可供性能指數根據之量測。依此， 挫此扣數即可決足及相關聯於供終端使用者使用之摩擦 物件。令物件之切削速率相關聯於性能指數時，切削速率 =由施加摩擦物件22於工件表面達到-預定時間週期而 、 在此決足中，由摩擦物件22施加於工件3〇之壓力 83610 -13 - 1277485 通常保持固定。 用:ϊ化摩&物件性能之多種方法皆可行於本發明範圍 n ’諸此方法可包括初紐擠 、a、 作择谁这/ 4> 、 、、，枯準工件 < 建互及維持與次級工 唯:友用於工作標準週期性校準之標準摩擦物件之 其他校準方法亦可採用，諸如根據研磨特定能量之 示Li:旦性能指數決定時，其即可標示於物件上(例如標 《正面或另一表面）’或者其可放置於物件之包裝上 或者以某些方式相關聯於物件。 月匕才日數本身貝際上可為依上述決定之物件^切削速 u，或者其可為一由切削速率衍生之值，例如其可為一常 態於-任意標準或製程平均數之切削速率，此可表示成一 比率或-百分比。指數可表示為此一比率或百分比之倒 數，以利於計算所需之初始操作條件。指數值可表示為一 連績變數之單一值，或者其可表示為一指出量測值落在一 相對應範圍内之非連續值。 透過摩擦物件22之特徵化，一終端使用者可利用性能指 數而將一新的或更換物件插入一己建立之研磨或据光操作 中，以於初期調整他/她的製程條件及/或設定值，此將從新 的摩擦物件中提供一所需程度之性能。例如，性能指數可 供使用者在他/她的製程中預設條件，而提供一所需切削速 率、表面精製度或類此者。根據性能指數，終端使用者可 以調整研磨或拋光操作之其中一操作條件，例如研磨時間 (例如在固定壓力、固定速度下）、或摩擦物件。施加於一 工件之壓力（例如假設在固定摩擦速度及一預定研磨時間 83610 -14- 1277485 下）或摩擦表面之速度。吾人亦可調整製程參數之組合，以 取得所需之結果。性能指數錢特於各摩擦物件且直接相 關聯於摩擦物件，依此，指數即提供可讓摩擦物件之終端 使用者瞭解到幕摩㈣件之性能相料_第二摩捧 之資訊。 摩擦處理條件及摩擦性能性質包㈣磨或㈣壓力（摩 擦物件施加於工件之壓力）' 速度（摩擦表面相對於工件表 、速度）切削（自一工件磨除之總質量）、經過時間（發生 時間期間）及切削速率（每單位時間磨除:材 貝里）’ &些條件及性質可以彼此相關地_示， 諸圖形呈線性且在（〇 〇)且古—^ /、 ，）/、有严截距。由於此線性關係， 相^於-對料物件且根據此處理條件及/或性能性質 ^生能指數可用於㈣—摩擦處理㈣之摩擦物件相對性 月匕0 性能指數可代矣方楚_ & +

表在罘一組處理條件"X”及使用一工件M 下操作之摩擦物件切削速 相互比較⑼如利用比;; 性能(例如磨損及更二)二及新摩擦物件之㈣ 有生產續、、，. )σ此谷許在使用新物件於系 :=:Γ:條件之初始調整。-性能指數可㈣ 比，戈：刀1遝率，例如—標準化摩擦物件之切削速辱 比，或-群組相關摩擦物件 則迷尋 衍生自量測切削速率且指均比或百分比，或- 比例因數。某也指數”了"準性能所需之調整之 乘以指數而使：ί 僅藉由將一標準操作參數值 以取件達成—致性能所需之校正操作參 83610 -15- 1277485 較佳為針對任意不 量測，惟，在某地例子中 程而使用相同之性能指數 其可標示或標記；產Π，:能需要有一第二性能指數， 性能指數時使用，=。：二：能指數可在已知-第- 不與-第二摩擦製程有關係，而 使用者可能較偏好根：： 外’摩擦物件之終端 處理-第一材料時、：摩擦性質之性能指數，例如在 弟材科時<摩擦切削速率，而一第二

可能較偏好根據於摩擦物 A 時之有效壽命的性奸：牛⑽全不同材料 沪❹-由 S。在上述狀況中’有必要以二種 才曰數私7F —摩擦物件。 標稱脆性材料之摩擦處理係由ί>_η方程式⑴說明： 崎，· Ν · ds)/A · dt (I) 、2中πζ”為去除之材料量，”κ，，為將摩擦物件與工件之間 义又互作用予以特徵化之常數，”Ν”為法向施力，”s”為滑 仃距離，及”t’’為時間。”Α"可為摩擦粒子與工件之間之實 際接觸面冑’或其可為由粒子掃過之槽道面積（截面積）， C A之任一足義係等於另一者且可用於上述方程式 中。可以瞭解的是，A，之不同定義將造成不同之K值。 方程式（I)通常換成方程式（π)之形式： Ζ=κ · p . V · t (II) 其中去除之材料量（z)為常數、壓力及總滑行接觸 距離之乘積，該距離為速度（v)x時間（t)。據此，減小50〇/。 83610 -16- 1277485 塵力將減少50%去除之材料量。另者，減小總滑行接觸距 離，例如將滑行速度或滑行時間減半，將亦可減少5〇%去 除〈材料量。同樣地，在方程式⑼下造成乘積減小5〇〇/。之 ’又化壓力、速度及時間之任意組合將造成去除之材料量減 . 工件或k由一摩擦物件磨除之材料之變化將改變κ 值，而不改變上述線性、正比例行為。即使在未嚴格遵守 Preston：^式之摩擦製程系統中，假設卜⑻。晴為可提供 -在此製程内更換摩擦物件所需之有利製程條件近似值:、 在條件"X"下二摩擦物件對於同一工件之性能指數（及其 相對性㊉）《比率實質上相同於在條件·ιγπ下同樣此二摩擦 物件對於一不同工件之比率，只要物件、工件及條件適合 於摩擦加工各工件即彳，因此若物件τ係在條件Τ下自 氨酯試驗圓盤切下比物件” Β，，在條件”χ”τ自氨g旨試驗圓盤 刀下者多10%以上’則亦可期待物件"A，，在條件，，下自銅 工件切下比物件"B，，在條株” ν” π a 卞以在知件γ下自銅工件切下者多1〇%以 ”Υ”時同所’物件”Β可以藉由增加11G/1GG比率之在條件 寺斤用壓力或增加10%壓力，而以相等於 ;=。另者，相等之材料去除量可以藉由相二 =摩擦時間而達成。最後，摩擦物件移過工件之速率可 以依上述比率而增加。 因為壓力 '速度及時間之間之 任音m係為已知且概呈線性， 數或甚至所有三參數皆可依線性組 仔相同結果’即增加1G%之在條件.，，γ”下由 ^ 材料量。相似士名-一 丨叫似ΰ去除足 考里可應用在若物件，，C ”係在條件” χ ”下自 83610 -17- I277485 氦酯試驗圓盤切下比物件"b"在停件”χ, 切下者少10%以上時。 fc .. 虱酉曰圓盤 f *此資訊係在標稱條件"Y”下用於祕 =’則可令物…相等於物件,,A,.或“ 件;銅::：需r別以⑽9°或_之比率改變使用： 所右一去 w人可減小壓力(時間、速度或任意二者或 為了方便起見，指數可為—單純之切削速率、正常化 切削速率'或一函數所得，例如任一量測值之倒數。指于 =括於各$擦物件’且諸指示將依所選擇之標記而有所 二在：：：：例中’具有相似性能之物件可以群聚且 二^子母或其他暗碼’例如A、B、c、〇或£。在此例 :二相：聯於摩擦物件之指示可以指引終端使用者以 較同於“呈平均值6%之正常壓力 件，而標示一 T之物件Ww “ A <摩擦物 正常壓力操作，標示— 於製程平均㈣之 作，標示-"〜可= = ::製程平均值操 常壓力操作，最後，標示一”E”之物、^平均值π。〈正 平均值6%之正常壓力操作。㈣低於製程 、在又一實施例中’特殊之研磨或拋光系統可以較不敏感 於其中-製程變數’例如，利用一具有摩擦粒子塗覆於各 別纖維上（高級非織物而提供於金屬物件之表面精製产可 以較不敏感於所施加之壓力，因為施加於物件之塾力$壓 縮物件而非改變各別粒子貫穿入金屬表面。在此例子中， 83610 -18- 1277485 對於使用者之指示將限制其對於速户 ^ ^ ^ ^ /、奵於逑度及時間變數之正確調 ::ΐ 施例中]刀削速率或表面精製度與壓力、相 對速度及時間寺三個獨立變數之間之關係可以呈非充分線 性’以利依上述方式捕捉。在諸例子中，〃非線性函數較 佳，諸函數可能需要物件標示以—個以上之參數或指數， 且使用者應有一較複雜函數以計算戶斤需之操作條件。 請即參閱圖2,本發明裝置之另一實施例係以示意圖說 明。裝置120大體上使用做為一摩擦織物122生產線之一部 分，如圖所示，織物122係在一製程中朝下游處行進，且織 物維持一預定之織物速度。一進給輥124將織物m移向下 游處，同時亦在裝置12〇處或其附近對織物122提供支持。 進給輥124將織物122移過裝置1 20，以利於製程中進一步處 理。織物122可捲繞於一收緊輥上（圖中未示），以利於貯藏 或在另一位置做進一步處理。依本發明所示，織物122可在 織物122已從裝置12〇朝下游處行進後標示以一性能指數。 如上所述，性能指數指出摩擦織物122之摩擦性能。因為織 物122大體上為一連續性摩擦材料薄片，可以預期一摩擦織 物之性能指數應可施加至其一預定長度。因此，本發明可 預期針對一長且連續性摩擦物織物之多次性能量測之計算 或決定。 裝置120係建構以移動於一第一位置及一第二位置之 間，在第一位置時，織物122接觸於工件13 2之第一端134, 如圖2所示。如本文内所述，裝置12〇提供一第二位置，即 織物122與工件132彼此未接觸（圖中未示）。習於此技者可 83610 -19- 1277485 以瞭解織物122與工件132念：a：从』必 v、他相對位置可能需要或有必 要，且本發明並不限於此二相對位置。在揭述之實施例中， 裝置120包含一安裝於一軸128上之頭部分126，軸128固定 於樞轉臂130。在此結冑中，頭部分126係藉由框轉在框 轉臂130上之軸128及頭部分126而可定位於上述第一及第 一位置芡間。在第一位置時，頭部分126接近織'物122且工 件132(第一端134接觸於織物122之摩擦表面，在此位置可 以取得一性能指數之量測。在第二位置時，頭部分126及軸 128係在樞轉臂130上樞轉離開織物122，在此第二位置，裝 置120脫離於性能指數之量測。 裝置120之頭部分126提供一試驗裝置，以固持工件132 於一較佳位置，使得當樞轉臂13〇及軸128(定位組件）固持 頭部分126於第二位置時，工件132之第一端134係處在一接 觸於織物122摩擦表面之位置。工件132為一桿棒形物件， 且具有一可摩擦之第一端134及一相對立於第一端134之第 二端136。當頭部分126係藉由樞轉臂130與軸128之樞轉使 頭部分126鄰近於織物122而維持在第一位置時，工件之第 一端1 3 4可相對於摩擦織物122而保持在一非接觸位置。在 此位置，工件132之第一端134直接接觸於織物122之一摩擦 表面，即工件132之第一端134為一可摩擦之表面。 工件132利用一第一固定組件而固定於頭部分126内，第 一固定組件包含可逆旋轉之進給輥138、140及一計量孔或 固定支架148，輥138、140之旋轉則由伺服馬達142控制。 輥138、140用於將工件132固持及前移趨向織物122。固定 83610 -20 - 1277485 j或山计I孔148提供於頭部分上，以協助支持工件132之 :味134，工件132之第二端136則在第一端！ 34之相反方 向延伸至頭部分126以外。當工件摩擦於織物122與第一端 !34炙界面時，工件132可以連續或間歇性行進通過進給輥 138、140。在揭述之實施例中，輥124使用做為一第二固定 組件，以利相關於頭部分126而固定織物122於一預定方 位。-電子感測器，例如位置感測器144，其可相關聯於頭 :分126而偵測出自頭部分126至摩擦織物122之距離。控制 系示心為·、且件，藉此使感測器1 44之輸出經過處理 而控制性驅動進給輥138、14〇且藉此將工件132向前移，使 一固定距離維持於頭部分與織物1 22之間。 織物122係由一或多電動驅動器（圖中未示）驅動，其做為 一組件以供相對於工件而移動摩擦織物122，以增進工件 132之研磨或拋光。一切削速率可以藉由量測在一特定長度 織物122之工件132長度變化而計算，接著，一性能指數$ 依上述方式計算且隨後標示於裝置12〇更下游處之織物Η] 適當長度。 請參閱圖3、4, 一摩擦物件係以—塾片調整件或調整碟 片2224形式說明，其建構以調整矽晶圓化學機械性拋光中 所用之一般漿液墊片。碟片222為其中一摩擦物件類型之舉 例說明，其可包括一依本發明所示之性能指數。碟片2=2 包括一由適當材料構成之基板228，例如不鏽鋼。基板228 具有一厚度丫且備有一第一主表面224及一第二主表面 226’第一主表面224係一摩擦表面，其包含至少局部嵌埋 83610 -21 · 1277485 於-基質材料或結合劑232内之複數摩擦粒子η。。一 了係沿著第—表面224之周緣而提供，在揭述之二 22中’-性能指數—提供於第—表面224上之 234内之區域236内。 ，”、紅于 M “曰數例如可以直接由終端使用者 埙，"者可以機器可讀形式編碼（例如條碼），因此，性 能指數可以直接編碼或留存 品4丨m由 件識別符詢問，例如一岸列科庫内’而利用摩擦物 量測性能指數。^號馬’其相關聯於摩擦物件之 袢:盡域I6内之性能指數揭示為附加於或相關聯於物 仵 2224 第一表面 224，可 了以瞭解的疋一性能指數可依另一 方式而相關聯於摩擦物件222’例如令指數相關聯於第二主 表：2广·。在一物件上，例如墊片調整件222，基板228可有 足夠厚度，使指數可以、;儿荽呈古 、 _ 耆具有一厚度，t，之侧邊238而相關 聯於物件222，性能指| i & π、λ , ^^曰數可依習於此技者可得之任意方式而 相關聯於摩擦物件，並中一稀护此、 ^ ,,,,,..^ ，、中種較佳足附加方式為依據摩擦 物件之性質、此結構所 偁所用义材科、不同附加方式之相對費 用及將性能指數標示於一縻 L ^ ^ 、 、厚擦物件所需又設備可用性。此 夕"明〈性说指數可以藉由印刷而相關聯於一摩擦物 件，或者標示於一物件凌勺举 ^ 手裇籾 #W s 《匕裝，例如將一標籤附於摩擦物 件裝或商業展示所用之個別包裝上。可以瞭解的是本發 明絕不限於將一性銥扣我』3日 匕扣數相關聯於一摩擦物件之任意特定 方式。 “ 在上述實施例中，性处 f此^曰數係相關於摩擦物件在試驗工 件上之切削速率，在舲 、 彳子中，施力與切削速率之間之關 83610 -22- !277485 係在終端使用者之兮備 箱#、 。#上及決疋性能指數所用之裝置上可 -月為大約相同。在終端I % 、场使用者炙研磨或拋光操作中所用 《工件材料不料μ性能指數所用者之料巾， 用者需校準他/她的設備 、吏 ,lf. φ,、 又備以利於先建立例如性能指數與切 J速率《間之關係。隨後，# 供、、、口至終响使用者之各摩擦物 午 < 性犯扣數可根據上述標準化 、你+化而匹配於一已知之切削速 平 〇 :匕外，-性能指數可在數個不同工件材料之各別製造過 I月間決足’例如’㈣擦物件係在—應用中使用於鋼上 而在另-應用中使用於玻璃上，則摩擦物件之標記可提供 :分離之性能指數於二種不同工件材料之各者上，惟此通 吊為不需4，因為在不同操作條件下之單_指數即適用於 多種不同工件材料。 當摩擦物件提供做為-摩擦織物時，㈣在織物上之印 c典型上代表一織物長度之平均切削速率(或其他性質）， 所用t長度可由習於此技者選擇以考量所試驗摩擦物件之 正常變化及摩擦物件之用途，_短平均間距及較快之織物 速度大體上需要較快且較多之自動試驗設備。 性能指數標示於物件上或其相關聯之包裝上，且可編碼 以利比較。性能指數亦可透過一連接之資料庫而相關聯於 工件，例如，物件或其包裝可載有一序號或其他識別符， 以使用做為一本地或遠端資料庫之查表密鑰。查表過程可 以自動化，以致於使用摩擦物件之裝置可讀取一相關聯於 物件或物件包裝之識別符，且隨後在本地或遠端資料庫内 83610 -23 - 1277485 執行查表過程，以取愿知^ 于相關聯於該物件之性能指數。 為，若裝置直接讀取性能妒料 父 貝％ I王此扣數或利用查表而取得， 調整壓力、速度或時間至少 ^ /、 口 了间主少一者，不需要操作者介入。 可以瞭解的是本發明；L + • *月《上述貫施例僅及揭述而非包括所 仃芡貝她力，例如，使用切削速率以提供—性 僅為本發明之一種舍技、 ^曰歎 乃Μ Κ種只她万式，其他性能指數例 擦物件製造過程中之—試驗裝置賦予工件之量測精製= 決足。較佳實施例之其他細節係載明於以下之非侷限^ 子中。 實例1 一摩擦物件提供—切削速率且比某些摩擦應用類型中某 些摩擦物件類型之習知平均值高出1〇%，摩擦物件指定於 1 · 1 f生⑭&數且予以標示。使用時，欲施加以將摩擦 物:迫推於工件之施力係計算成用於決定平均切削速率; 《施力之1/1.10或〇.91比率。施加該計算施力則產生一切削 速率’其極接近於摩擦物件製造過程代表製程平均值之一 物件之切削速率。 責例2 、性能指數為切削速率之倒數且表示成—調整因數，切削 速率係經:r測為較高於平均值1〇%，指數係^ 1〇=〇 ^且 物件依此標示。摩擦物件之使用者減少施加法向施力於摩 擦物件’ JL達到法向施力之91%及取得—切削速率，其極 接近於摩擦物件製造過程代表製程平均值之-物件之切削 83610 •24- 1277485 速率。 儘管二物件之量測性能^ 月匕相同，但是應用於實例1之標示性 能指數值為1 · 1 〇，因為龙勃〜人 一執仃除法以取得操作參數，而乘 法係用於實例2以取得性能扣 %才曰數0.9 1。其他標記亦可用於指 出實例1、2中之物件之性能# 月匕知數，例如”110”及"9Γ，、或丨，220" 及”182’，、或甚至”55,，及，，4 3·5 。用於性能指數之數值並不 重要，只要能指示使用者如 $如何使用標記即可。 實例3 一：擦物件提供一所需之表面精製度於一工件上，其以 。預疋（工作壓力且比某些摩擦應用類型中某些摩擦物件 頮土之白知平均值低10%’摩擦物件指定於一i n之性能指 數且予以標示。使用時，將摩擦物件迫推於-X件期間之 時間（例如以秒計）係#算成取得一表面精製度所需時間之 1或0.9G(9G/〇)比率，其等於使用_代表製程平均值之 摩擦物件所取得之精製度。 實例4 摩擦製程使用空氣壓力於一氣缸内，以將一摩擦物件 迫推於一工件，一約田各之空氣壓力（即”標稱壓力”）為已知用 於提供一所需切削速率之平均值。摩擦物件上之一性能指 數用於當精細調制施加於摩擦物件之壓力時可減少現有之 變化性，惟，吾人已知製程設備施加一俗稱之”靜止”負荷， 即當無壓力施加自氣缸時，設備仍提供一固定且非零之力 於工件。因此，本實例中所述之製程提供_方法以決定一 氣虹之適當壓力設定值，其考量於無任何氣壓下之非 83610 -25- 1277485 零切削速率。 各依據切削速車；捣- 經選定各摩擦::…性能指數之三個摩擦物件係 及1以於標〈切削速率係用對工件以G.5、U) 決疋’切削速率資料載明於表i内。 必力而 表1 生能指數之比

=測〈切削速率經校正以做為摩擦物件之相對積極性， :、u:數所τ。觀察到之切削速率除以性能指數，以 用=摩^物件。計算係考量於所用設備之非零截距（在此 J 顯不正壓力），且可用於決定新物件之適當施加壓 力。 —最小平方回歸分析用於決定⑴屢力對⑺比率―切削 ί率/性能指數（”切削/P·1.")圖表中之最佳配合，線性圖（斜 率-截距形式）係由方程式（1)定義： (1) 切削/ρ·1· = 0·0114χ 壓力+1·2〇〇 切削速率得自方程式（2): 切削速率外丄χ(〇〇114χ壓力+ι·2〇〇) ⑺ 欲取得切削速率2•⑼，壓力即依方程式⑺決定： 83610 •26- 1277485 壓力=((2·00/Ρ·Ι·)-1.2 00)/0.0 1 14 (3) 因此’若一新摩擦物件上之切削速率為〇·δ5，則取得— 所需切削速率2.00所需之空氣壓力即由方程式（3)決定如 下： 壓力=((2.〇〇/〇·85)-1·200)/0·0114 ;或 壓力=101 只要切削速率與施加壓力之間之關係在摩擦過程中可用 (壓力範圍内概呈線性，此實例所示之方法將有助於減少 摩擦過程中之變化性。 實例5 使用二不同研磨機器，第一機器（，，試驗機器"）係一調整型 磨光機，可取自奥克拉荷馬卅 司之”Coburn R0cket 507型”商品，試驗器用於決定二批摩 擦物件之切削速率特徵。第二機器（”生產機器，，）用於代表一 貫際摩擦製程，以透過使用摩擦物件而說明摩擦製程中減 少之變化性，該摩擦物件標示一根據於切削速率之性能指 數0 一拋光實驗係使用一磨光膜做為摩擦物件而在試驗機器 上執行，磨光膜係取自明尼蘇達卅St Paul市Minnes〇ta

Mining and Manufacturing公司之”272L·'型商品，磨光膜含 有大約60微米平均尺寸之氧化鋁摩擦粒子。 一磨光操作執行於試驗機器上，以拋光一 1〇18鋼環之端 表面，鋼環具有5 cm外徑、4.44 cm内徑及l27 量測長 83610 -27- 1277485 度。磨光膜經過切削以提供_】 J ?疋供10·2 cm摩擦碟片，碟片隨後 固足於-備有雙面膠帶之鋁平板，潤滑劑（取自㈤⑹ Industnal North America,Downers Grove IL^ 555 1A Honing 油）添加於欲抱光之表面且以每秒約—滴之速率，且鋼質工 件在全部-分鐘之運作期間利用_133牛頓施力而迫推於 磨光膜。Θ削速率藉由量測自環去除之鋼量而決定，切削

速=資料係相關料次❻擦物件之切削速率而.正常化，而 正常化之切削再使用做為各別摩擦物件之性能指數，切削 速率資料載明於表2内。 表2 批次 試驗1 試驗2 平均值 性能指數(正常化之切削） 1 0.4739 0.4926 0.48325 1 000 2 0,6004 0.6622 0.6313 1.306 生產機器建構以複製一用於拋光鋼環之機器之基本特 性’機咨使用一摩擦條（1·27 cmt)以拋光一鋼環（1〇18鋼， 5cm外後乂丨力㈣寬）之外圓形表面，摩擦物件由一壓力護套鲁 抵於工件，摩擦物件之非摩擦側面與護套之間之摩擦保持 、 摩擦物件相關於護套而呈固定。護套擺動平行於環之軸 · 線’其擺幅在每分鐘230次擺動時為0.32 cm。鋼環係箝夾 於一軸上且以60 rpm旋轉，一長度較短之摩擦物件則在其 依順時針方向旋轉7秒及隨後另外依邊時針方向旋轉7秒後 保持抵於該環。一氣缸用於施力至摩擦物件及將其推抵於 鋼環’一稀釋之潤滑劑添加至環與摩擦物件之間界面，潤 β 劑可取自商品，，Cimtech 500，，（Milacron Marketing 83610 -28- 1277485 C〇，CinCinnati，〇hi〇)及用水稀釋至95/5重量比（水/潤滑 劑）。摩擦物件上之壓力係1 767倍於施加之空氣壓力，接觸 於工件之摩u件長度的3.3⑽長，切削則藉由量測一次 猶環内自鋼環外徑去除之公克質量而決定。

生產機器製程經過續除a ‘ 1 & m H 坨忒骀以看看使用標準批次1而相關於 空氣壓力之切削速率是否呈線性，資料裁明於表3内。 表3 壓力(kPa、 --------- 切削(克） ___ 138 --———--- ，，'/w/_ 0.0354 207 0.04^^ ____ 207 —---- ___0.0477 207 ___0.0487 -—----- — 276 0.0548 ~ ---—__ 斜率 0.00141 截距 、-- ___0.01752 r --- __0.974 ------ -

表亍） 則㈣者施加壓力而呈線性(以㈣.S 栺勃斗μ & A直接攸未來標示物件之性 "十异使用狀態，相似之計算 式；to止。土 T异了以根據相對速度、研 或拋先時間而用於摩擦製程， 磨及時間之組合。 &例如根據壓力、速度、 生產機器所施加於氣缸内摔 kP〇 , « 、’手權' < 法向力Λ ' kPa，且有1.00之正常化切削， 刀為2 上逑207 kPa資料顯示 83610 -29- 1277485 0.0476克之平均切削。來自批次2之摩擦物件隨後用於生產 機器上之上述研磨製程，研磨資料先以批次2之摩擦物件取 得，且研磨壓力與其他製程條件仍相同於批次1之摩擦物件 者，資料載明於表4内。 表4 切削(克） 0.0559 0.0526 0.0516 平均值 0.0534 標準偏差 0.0023 生產機器接著以經過調整而補償於批次2相關性能指數 之壓力運作，空氣壓力調整至207x1/1.306=1 58 kPa，生成 之摩擦物件者，資料載明於表5内。 表5 切削(克） 0.0453 0.0442 0.0467 平均值 0.0454 標準偏差 0.0013 83610 -30- 1277485 製程所需之切削為每次生產0.0476克，此為標準批次1之 ^稱性能，如表6所示，利用性能指數而補償空氣壓力可以 將整體製程變化性自12·2%減至4.6%。 表6 批次1(標準） 批次2 批次2調整式 0.0476 0.0534 0.0454 值之％誤差 0 12.2 4.6 、可以瞭解的是儘管本發明較佳實施例已揭述於上，在習 於此技者之實施領域内仍可對上述實施例做出變化或修 改’且諸此變化及修改皆在本發明範圍内，即文後定義之 申晴專利範圍内。 I㈣Α间早y兄明j -在揭述本發明之較佳實施例時，.請參考諸圖且圖中之 同編號表示相同元件及其中： 圖1係m說明依本發明原理所示用於決定一性能 數之一裝置實施例； 歎 < 裝置另一實施例； 圖3係依本發明翻赴自— 平面圖；及 ‘、’·斤不载有一性能指數之摩擦物件. 圖4係圖3之摩擦物件之側视圖 20，120 22 圖式代表符號說明】 摩擦試驗裝置 摩擦物件 83610 -31 - 1277485 24 固定件 26 旋轉軸 28 摩擦表面 30，132 工件 32 馬達殼體 34,40 支持軸 36 壓板 38 基座 122 摩擦織物 124， 138， 140 進給輥 126 頭部分 128 軸 130 樞轉臂 134 第一端 136 第二端 142 伺服馬達 144 感測器 146 控制器 148 計量孔 222 調整碟片 224 第一主表面 226 第二主表面 228 基板 230 摩擦粒子 83610 -32- 1277485 232 結合劑 234 無粒子區 236 區域 238 側邊 t 厚度 83610 - 33 -

Claims (1)

1. I277485 拾、申請專利範園·· 種摩擦物件，其包含·· 一摩擦表面；及 相關^於摩擦物件之性能指數，指數指出該物 摩擦性能指數。 2·=申請專利範圍第i項之摩擦物件，其中摩擦物件包含 =夏硯及一相關聯於裏襯之摩擦層，摩擦層包含複數固 疋於一結合劑内之摩擦粒子。 申叫專利範圍第2項之摩擦物件，其中摩擦粒子包含 金剛石且結合劑包含至少一金屬。 如申叫專利範圍第3項之摩擦物件，其中裏觀包含一具 、相對上概呈平坦表面之不鏽鋼基板，摩擦粒子至少局 邵嵌埋於結合劑内且固定於至少一概呈平坦表面。. 5.如申請專利範圍第丨項之摩擦物件，進一步包含一含有 摩擦物件之包裝，其中性能指數相關聯於包裝。° 如申凊專利範圍第1項之摩擦物件，其中性能指數错存 於—資料庫内，摩擦物件進一步包含一與之相關聯之標 2，標記提供一用於查詢資料庫之方式，以取得其性能 指數。 7·如申請專利範圍第1項之摩擦物件，其中標記係機器可 讀取格式。 8·如申請專利範圍第i項之摩擦物件，纟中標記係字母-數字格式。 9.如申請專利範圍第丨項之摩擦物件，其中標記係—條碼。 10·如申請專利範圍第i項之摩擦物件，其中性能指數係根 83610 1277485 據一預定時間週期以一已知施加壓力及速度在一表面 上針對摩擦物件之量測切削速率。 11 ·如申請專利範圍第1 〇項之摩擦物件，其中性能指數係切 削速率對於（a)施加壓力、（b)速度或（(：）預定時間週期任 一者之比率。 12·如申請專利範圍第1項之摩擦物件，其中性能指數係根 據一預定時間週期以一已知施加壓力及速度在表面上 針對摩擦物件施加摩擦所生成之量測精製度。 13.如申請專利範圍第i項之摩擦物件，進一步包含一非摩 I表面’性能指數係相關聯於非摩擦表面。 其中性邊指數係相 如申請專利範圍第1項之摩擦物件 關聯於摩擦表面。 其包含： 1 5·種用於提供中請專利範圍第i項之摩擦物件的方法 0)提供一具有 (b)提供一具有 一摩擦表面之摩擦物件；

   ()使性此指數相關聯於摩擦物件。

   83610 1277485 件之切削速率’及隨後根據切削速率以設置性能指數。 17·如申請專利範圍第16項之方法，其中性能指數係切削速 率對於⑴施加壓力、（ii)速度或（iii)預定時間週期任_ 者之比率。 18·如申請專利範圍第15項之方法，其中在步驟（d)中設置 一性能指數其包含在完成摩擦步驟（c)後量測可摩擦表 面上之精製度，及隨後根據可摩擦表面上之量測精製度 以設置性能指數。 人 19·如^請專利範圍第15項之方法’其中在步驟（e)相關聯 性能指數，其包含使性能指數相關聯於摩擦物件之可摩 擦表面。 20.如申請專利範圍第15項之方法，其中摩擦物件進一步包 含非摩擦表面，且在步驟（e)相關聯性能指數，其包 含使性能指數相關聯於摩擦物件之非摩擦表面。八 I如申請專利範圍第15項之方法，進—步包含將摩擦物件 包裝於-包裝内，及其中在步驟⑷相關聯性能指數， 其包含令性能指數相關聯於包裝。 ::專利範圍罘15項〈万法，其中在步驟⑷相關聯 性“數，，其包含將性能指數儲存於—資料庫内，及提 供一與摩擦物件相關聯之 、 ⑶柳又铋5己，標記提供一用於查詢資 科庫足万式，以取得其性能指數。 23.如申請專利範圍第π 故4 万去，其中標記係機器可讀取 其中標記係字母-數字 24·如申請專利範圍第22項之方法 83610 1277485 袼式。 圍第22項之方法1中標記係-條碼。 種用於摩擦一工件之方法，包含： 件(;a)提供—具有-性能指數而i其相關聯之摩擦物 擦工件時之製 (Μ使用性能指數以決定在摩擦物件摩 程條件；及 製程條件下將摩擦物件與工件 (C)在步驟（b)中決定之 相對地移動。 27·如：請專利範圍第26項之方法，其中性能指數係根據一 預疋時間週期以一已知施加壓力及速度在一表面上針 對摩擦物件之切削速率。 认如申請專利範圍第27項之方法，丨中性能指數係切削速 率對於（a)施加壓力、（b)速度或（c)預定時間週期任一者 之比率。 29·如申請專利範圍第26項之方法，其中性能指數係根據一 預足時間週期以一已知施加壓力及速度在表面上針對 摩擦物件施加摩擦所生成之量測精製度。 83610