TWI476073B - Abrasive grain making device - Google Patents

Description

研磨粒製造裝置

本發明是有關於一種製造裝置，特別是指一種研磨粒製造裝置。

參閱圖1，美國第7,214,126號專利案所揭露的研磨材料11具有一芯材111，一成型在該芯材111外的彈性層112，及一成型在該彈性層112外並添加有多數研磨微粒的研磨層113。

參閱圖2，美國第7,144,303號專利案所揭露的研磨材料12具有一芯材121，一塗覆在該芯材121外的接著劑122，及利用靜電方式黏附於該接著劑122以固定在該芯材121外周緣的多數研磨粉123。

參閱圖3，日本特開平9-314468號專利案所揭露的研磨材料13具有一可變形的多孔載體131，一塗覆在該載體131外的接著劑132，及黏附於該接著劑132以固定在該載體131外周緣的多數研磨粉133。

上述專利案所揭露的研磨材料11、12、13，雖然都具有可以對工件表面進行研磨拋光的使用功能，但都存在製造較困難、製程較繁長，導致製造成本較高的缺點。

此外，就該研磨材料12、13而言，因為需要塗覆該接著劑122、132，所以另外存有易因該接著劑122、132產生黏貼，導致較不易清理、易造成環境污染的缺點。

因此，本發明之目的，即在提供一種製造較簡易、製程較簡短、製造成本較低的研磨粒製造裝置。

於是，本發明研磨粒製造裝置包含一機台，分別安裝於該機台的一加熱單元及一混合單元。

該加熱單元用以加熱複數研磨粉、載體其中一者。

該混合單元用以混合上述受熱後之研磨粉、載體其中一者與另一者，藉以使該等研磨粉分別嵌插固定在該等載體的外周緣。

藉此，使本發明具有製造研磨粒較簡易，製程較簡短，可以降低製造成本的特性。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖4，本發明研磨粒20該較佳實施例包含一載體21，及嵌插固定在該載體21外周緣的多數研磨粉22。

該載體21具有加熱熔融、冷卻固化特性，在本發明中該載體21的材料是選自於由熱塑性高分子、橡膠類、動物性油脂及植物性油脂所組成的族群中的其中一個，本實施例是以聚苯乙烯載體21為例進行說明。

所述研磨粉22的材料，在本發明中是選自於由碳化矽(SiC)、二氧化矽(SiO₂ )、三氧化二鋁(Al₂ O₃ )、二氧化鋯(ZrO₂ )、氮化硼(BN)及鑽石所組成的族群中的其中一個。

關於所述研磨粉22嵌插固定於該載體21的手段，在 本發明中是採用對該載體21與所述研磨粉22其中一者加熱至預設溫度(至少為該載體21的表面熔融溫度)，再將所述研磨粉22與該載體21混合並進行震動，可藉由震動使該載體21與所述研磨粉22產生滾動，當該載體21表面遇熱產生熔融，所述研磨粉22就可嵌插入該載體21，等該載體21冷卻固化，所述研磨粉22就嵌插固定在該載體21的外周緣，進而變成具有彈性變形特性的該研磨粒20。

參閱圖5、圖4，使用時，將多數研磨粒20以一預定角度投射於一工件90的加工面91，當所述研磨粒20碰撞該加工面91，則所述研磨粒20產生彈性變形同時滑行於該加工面91，此時所述研磨粒20即可藉由所述研磨粉22對該加工面91進行研磨加工以移除該加工面91的贅材92，據此，當所述研磨粒20投射於該加工面91而衝擊該工件90碰撞，其可藉由該研磨粒20的載體21分擔衝擊能，進而可降低工件表面因衝擊造成裂痕，所以本發明研磨粒20可適用於研磨拋光工件表面、移除工件表面的氧化層、移除晶圓表面的圖案以進行重製加工，尤其是針對不規則形狀工件、複雜形狀工件、狹窄空間加工面、硬脆工件進行研磨拋光加工，更能突顯出本發明研磨粒20的優異使用效果。

參閱圖6、圖4，本發明研磨粒製造方法該較佳實施例包含步驟S31~S33。

在步驟S31，是製備多數載體21及多數研磨粉22。

在步驟S32，是對所述載體21、研磨粉22其中一者進 行加熱，在本發明中，是對所述研磨粉22進行加熱。

在步驟S33，是混合所述載體21、研磨粉22，並進行震動使所述載體21、研磨粉22產生滾動，當所述載體21表面遇熱產生熔融，所述研磨粉22就可嵌插入所述載體21，等所述載體21冷卻固化，所述研磨粉22就可嵌插固定在所述載體21的外周緣，進而變成具有彈性變形特性的研磨粒20。

參閱圖7、圖8，本發明研磨粒製造裝置該較佳實施例包含一機台40、分別安裝於該機台40的一震動單元50、一加熱單元60、一角度調整單元70，及一混合單元80。

該機台40包括二L形承架41，安裝固定在該二承架41的二立桿411之間的數連結桿42，分別安裝固定於該二立桿411的二水平懸臂43，及二支桿44。

該震動單元50包括一第一振動馬達51(可為離心式振動馬達)，分別安裝固定於該二懸臂43的四底角座52，分別安裝於該四底角座52的四彈性件53，及分別安裝在該四彈性件53頂端的四頂角座54。

所述彈性件53在該較佳實施例中舉彈簧進行說明。

所述二支桿44分別呈水平地安裝固定在二頂角座54的直立板541之間。

該加熱單元60包括一安裝固定在該二支桿44上且受該第一振動馬達51驅動的置料桶61，安裝在該置料桶61內的多數加熱器62，及一安裝於該置料桶61的一底板611的第一篩網63。所述加熱器62可為加熱管。

該角度調整單元70包括分別安裝在該二承架41的二橫桿412外側的二固定塊71，分別設置於該二固定塊71的二弧形槽72，分別穿過該二固定塊71並固定於該二橫桿412的二支軸73，分別穿過該二弧形槽72並螺鎖於該二橫桿412的二調整螺栓74，一設置於其中一固定塊71並鄰近該弧形槽72的角度刻度表75，一套置固定於其中一調整螺栓74用以與該刻度表75配合顯示調整角度的指針76，及一安裝固定在該二固定塊71之間的載板77。

該混合單元80包括一安裝固定在該載板77上的第二振動馬達81，一安裝固定在該第二振動馬達81上並受該第二振動馬達81驅動且直向截面概呈U形的承接座82，一安裝固定在該承接座82的一側且遠離該加熱單元60的第二篩網83，一安裝固定在該承接座82的另一側且位於該置料桶61下方的混合料桶84，及一呈可抽離及可插入該混合料桶84並位於該混合料桶84與該承接座82交界處的閘門85。

參閱圖8、圖7及圖4，在本實施例中，先藉由該角度調整單元70將該載板77調整至與水平夾角為20度，同時位於該置料桶61下方約10cm的位置及定位該承接座82之傾斜度，接著將所述SiC(#1000~3000)研磨粉22倒入該置料桶61，然後將加熱溫度設定為150℃~190℃、加熱時間為25分鐘~30分鐘，對所述研磨粉22進行預熱作業，然後將該混合單元80的閘門85插入該混合料桶84，並將所述聚苯乙烯載體21置入該混合料桶84內，等該置料桶 61內之研磨粉22加熱時間到達，開啟該震動單元50的第一振動馬達51，將該第一振動馬達51的震動頻率設定在30Hz~50Hz，佐以所述彈性件53的設置，使該置料桶61產生震動，當該置料桶61震動，且配合該混合料桶84與水平夾角為20度，及該混合料桶84位於該置料桶61下方約10cm，可以使已加熱的所述研磨粉22經由該第一篩網63均勻地掉入該混合料桶84，此時所述研磨粉22在掉落期間因為熱損失而在掉入該混合料桶84時的溫度約為100℃，藉由所述研磨粉22的高溫可以使所述載體21的外層熔融，再配合藉由所述第二振動馬達81使該混合料桶84不斷地震動，可以使所述載體21、研磨粉22產生滾動而均勻混合，進而使所述研磨粉22可均勻地嵌插入所述載體21，等所述載體21冷卻固化，所述研磨粉22就嵌插固定在所述載體21的外周緣以變成多數研磨粒20，然後將該閘門85抽離該混合料桶84，則所述研磨粒20及剩餘的研磨粉22就可掉入該承接座82，至於所述剩餘研磨粉22則可再經由該第二篩網83掉入一收集筒(圖未示)被濾除，最後只剩所述研磨粒20位於該承接座82內以方便被集收。

在本實施例中，所述研磨粉22在約100℃時與所述載體21進行混合，嵌插入所述載體21及分佈在所述載體21外周緣的狀況，可參閱圖9，圖9為利用掃描式電子顯微鏡在所述研磨粉22約100℃時與所述載體21進行混合後所拍攝的相片。

值得一提的是，本發明研磨粒製造裝置只包含該機台 40、該加熱單元60及該混合單元80，也可以產生使所述研磨粉22嵌插固定在所述載體21外周緣的效果。

歸納上述，本發明研磨粒製造裝置具有如下所述之功效及優點，故確實能達成發明目的：

一、本發明該研磨粒20製造相當簡易、製程亦相當簡短，可以降低製造成本。

二、本發明所述研磨粉22是嵌插固定於所述載體21，具有二者結合效果佳，相對可以提昇品質的功效及優點。

三、因為本發明不需要使用接著劑，所以具有製程較簡短、較易清理、不會造成環境污染的功效及優點。

四、本發明該研磨粒20具有彈性變形特性，針對不規則形狀工件、複雜形狀工件、狹窄空間加工面、硬脆工件進行研磨拋光加工，具有極優異使用效果。

五、本發明該研磨粒20對工件加工面僅進行微量研磨加工，可以避免工件加工面惡化，同時達到研磨拋光的使用效果。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

20‧‧‧研磨粒

21‧‧‧載體

22‧‧‧研磨粉

40‧‧‧機台

41‧‧‧承架

411‧‧‧立桿

412‧‧‧橫桿

42‧‧‧連結桿

43‧‧‧水平懸臂

44‧‧‧支桿

50‧‧‧震動單元

51‧‧‧第一振動馬達

52‧‧‧底角座

53‧‧‧彈性件

54‧‧‧頂角座

541‧‧‧直立板

60‧‧‧加熱單元

61‧‧‧置料桶

611‧‧‧底板

62‧‧‧加熱器

63‧‧‧第一篩網

70‧‧‧角度調整單元

71‧‧‧固定塊

72‧‧‧弧形槽

73‧‧‧支軸

74‧‧‧調整螺栓

75‧‧‧刻度表

76‧‧‧指針

77‧‧‧載板

80‧‧‧混合單元

81‧‧‧第二振動馬達

82‧‧‧承接座

83‧‧‧第二篩網

84‧‧‧混合料桶

85‧‧‧閘門

90‧‧‧工件

91‧‧‧加工面

92‧‧‧贅材

圖1是一剖視圖，說明美國第7,214,126號專利案所揭露的研磨材料；圖2是一剖視圖，說明美國第7,144,303號專利案所揭 露的研磨材料；圖3是一剖視圖，說明日本特開平9-314468號專利案所揭露的研磨材料；圖4是本發明研磨粒一較佳實施例的剖視圖；圖5是該較佳實施例的一使用示意圖，說明投射在一工件加工面進行研磨拋光的狀態；圖6是本發明研磨粒製造方法一較佳實施例的流程圖；圖7是本發明研磨粒製造裝置一較佳實施例的立體圖；圖8是本發明研磨粒製造裝置該較佳實施例的一立體圖，說明一加熱單元；及圖9是一SEM照片，說明多數研磨粉在約100℃時與載體進行混合後的外觀結構。

40‧‧‧機台

41‧‧‧承架

411‧‧‧立桿

412‧‧‧橫桿

42‧‧‧連結桿

43‧‧‧水平懸臂

44‧‧‧支桿

50‧‧‧震動單元

51‧‧‧第一振動馬達

52‧‧‧底角座

53‧‧‧彈性件

54‧‧‧頂角座

541‧‧‧直立板

60‧‧‧加熱單元

61‧‧‧置料桶

62‧‧‧加熱器

70‧‧‧角度調整單元

71‧‧‧固定塊

72‧‧‧弧形槽

73‧‧‧支軸

74‧‧‧調整螺栓

75‧‧‧刻度表

76‧‧‧指針

77‧‧‧載板

80‧‧‧混合單元

81‧‧‧第二振動馬達

82‧‧‧承接座

83‧‧‧第二篩網

84‧‧‧混合料桶

85‧‧‧閘門

Claims (10)

1. 一種研磨粒製造裝置，包含：一機台；一加熱單元，安裝固定於該機台，用以加熱複數研磨粉，包括一用以盛裝該等研磨粉的置料桶，及用以加熱該等研磨粉的至少一加熱器；一震動單元，用以驅動該置料桶產生震動；及一混合單元，安裝固定於該機台，用以混合上述受熱後之研磨粉和載體，藉以使該等研磨粉分別嵌插固定在該等載體的外周緣。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之研磨粒製造裝置，其中，所述加熱器為加熱管，且安裝於該置料桶用以加熱該等研磨粉。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之研磨粒製造裝置，其中，該震動單元包括一第一振動馬達用以驅動該置料桶產生震動。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之研磨粒製造裝置，其中，該加熱單元更包括一安裝於該置料桶的一底板的第一篩網。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之研磨粒製造裝置，其中，該混合單元包括一安裝固定於該機台的第二振動馬達、一受該第二振動馬達驅動的承接座，一安裝固定於該承接座且位於該加熱單元下方的混合料桶，及一呈可抽離及可插入該混合料桶的閘門。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之研磨粒製造裝置，其中，該機台包括一承架，及至少一支桿，該研磨粒製造裝置更包含一角度調整單元，該角度調整單元包括分別安裝在該承架外側的二固定塊，分別設置於該二固定塊的二弧形槽，分別穿過該二固定塊並固定於該承架的二支軸，分別穿過該二弧形槽並螺鎖於該承架的二調整螺栓，及一安裝固定在該二固定塊之間用以供該第二振動馬達固置的載板。
7. 依據申請專利範圍第6項所述之研磨粒製造裝置，其中，該角度調整單元更包括一設置於其中一固定塊並鄰近該弧形槽的角度刻度表，及一套置固定於其中一調整螺栓用以與該刻度表配合顯示調整角度的指針。
8. 依據申請專利範圍第6項所述之研磨粒製造裝置，其中，該混合料桶藉由該角度調整單元與水平夾角約為20度，該混合料桶位於該置料桶下方約10公分。
9. 依據申請專利範圍第5項所述之研磨粒製造裝置，其中，該混合單元更包括一安裝固定於該承接座且遠離該混合料桶的第二篩網。
10. 依據申請專利範圍第6項所述之研磨粒製造裝置，其中，該機台更包括分別安裝固定於該二承架的二立桿的二懸臂，該震動單元更包括分別安裝固定於該二懸臂的四底角座，分別安裝於該四底角座的四彈性件，及分別安裝在該四彈性件頂端用以供所述支桿安裝固定的四頂角座。