专利名称：用于研磨硬脆性材料基板的边侧部分的方法
技术领域：
本发明涉及用于研磨硬脆性材料基板的边侧部分的方法，并且更具体地说，涉及用于研磨沿由诸如玻璃、石英、陶瓷，或蓝宝石的硬脆性材料构成的基板(以下称为“硬脆性材料基板”)的周边延伸的边缘和侧表面并研磨通过切割前述边缘而形成的斜切部分所形成的角部的方法(边缘、侧表面，以及角部在本说明书中统称为“边侧部分”)。在本发明中，术语“基板”指其上设置有用于实现特定功能的功能部件的板状部件，并且除了设置在便携式电话等的液晶显示装置背面以保护该装置的玻璃盖以外，还包括一般所谓的基板，如用于液晶显示器的玻璃基板和用于硬盘的玻璃基板。
背景技术：
作为硬脆性材料基板的示例的玻璃基板被用作用于液晶电视机、个人计算机、便 携式信息终端(例如，便携式电话)以及数字摄像机的液晶显示器中的平板基板，或者用作用于保护液晶显示器的保护盖。而且，因为与现有技术中的铝基板相比，玻璃基板具有低膨胀性和高耐冲击性，所以玻璃基板还被用作用于硬盘的基板。由此，玻璃基板的工业用途在增加。这种玻璃基板由玻璃基底材料切割成预定形状(例如，如果被用作平板基板则切割成矩形形状，或者如果被用作硬盘基板则被切割成环状形状)，并且随后通过研磨来抛光。用于玻璃基板的研磨工序涉及尽可能多地缩减其厚度，或者研磨其平坦区域以改善表面粗糙度。另外，在刚刚切割玻璃基板之后，其边侧部分的边缘往往容易裂纹或碎裂。而且，如果在切割工序中形成的裂纹或微裂纹(小裂纹)保留在该边侧部分中，则当向该基板施加弯曲应力时，整个基板可能容易从该裂纹区域裂开。因此，在该边侧部分上执行研磨工序以通过斜切去除该边侧部分的边缘，并且还通过将该侧表面和斜切部分抛光成镜面抛光表面来去除裂纹和微裂纹。当前执行的用于研磨玻璃基板的边侧部分的普通研磨方法被粗略地划分成了使用通过将玻璃研磨磨料颗粒与金属或树脂胶合在一起作为胶合物而获取的磨石的研磨方法，和使用含有磨料颗粒的膏剂的研磨方法。作为前述基于磨石的研磨方法的示例，已经提出了一种用于利用磨石来研磨硬盘玻璃基板的方法。在该方法中，切割成预定尺寸的片状玻璃基板的边侧部分逐个与旋转磨石相接触。在监测研磨量的同时，磨石根据NC控制来移动，以斜切每一个玻璃基板的内周侧和外周侧，并且研磨其边侧部分(日本专利特开No. 2010-238310)。作为前述基于膏剂的研磨方法的示例，已经提出了一种用于研磨在硬盘玻璃基板的中心形成的开口的内周的方法。当利用这种方法执行研磨工序时，将旋转的刷子插入多个堆叠的玻璃基板的中心开口中，以使刷子与该开口的内周相接触。接着，通过以恰当定时在刷子与基板的内周之间提供含有磨料颗粒的膏剂来执行研磨工序(日本专利特开平11-33886)。
在日本专利特开No. 2010-238310所讨论的研磨方法中，当利用旋转的磨石来研磨侧表面并且斜切被切割成预定尺寸的每一个片状玻璃基板的内周边缘和外周边缘时，该磨石根据NC控制来移动，同时监测研磨量。因而，可以缩减产品之间的加工变化，由此允许高度精确的加工。然而，当利用这种磨石加工作为硬脆性材料的玻璃时，如果工件是板状物，则海贝壳状切割痕迹或碎裂状部分趋于主要形成在端表面处或角部处。另外，裂纹或称做微裂纹的小裂纹(包括这种裂纹和微裂纹的切割痕迹及其出现以下统称为“碎裂”)因在切割工序中造成的碰撞而趋于容易形成。如果基板是矩形的，则这些碎裂尤其趋于在诸如边缘或角部的尖锐区域出现。如果玻璃基板的边侧部分在研磨工序之前的前端工序中利用端铣刀来加工，则例如，如图13所示，在该边侧部分上形成与其中该端铣刀已经经过的部位相对应的凹槽和由这些凹槽之间的尖锐突出物形成的工具痕迹。如果要研磨的基板具有这种工具痕迹，则进一步增加了出现前述碎裂的可能性。 如果出现碎裂，则难于通过研磨工序将其完全去除。当弯曲应力作用于该基板时，玻璃基板容易从碎裂部分开始断裂。因此，玻璃基板的强度被显著降低。在基于磨石的工序中，磨石随着加工量的增加而磨损并且形状改变。另外，磨石粘塞，导致研磨性能变差。因此，难于维持恒定的加工质量、形状以及尺寸。如果要实现恒定的加工质量、形状以及尺寸，则需要监测加工量，并因此需要更换磨石，从而造成在执行研磨工序时磨石管理极其复杂。另一方面，基于膏剂的研磨工序通过在要研磨的工件的表面与在要研磨的表面上滑动的刷子或研磨垫之间适当地提供含有精细磨料颗粒的膏剂来执行。尽管利用这种方法的切割性能低于基于磨石的研磨方法的切割性能，但即使研磨作为硬脆性材料基板的玻璃基板，也会显著缩减碎裂的出现。然而，在这种研磨方法中，如果遍布工作空间散布的膏剂变干，则该膏剂中的精细磨料颗粒就会作为灰尘散布，从而污染工作环境，因为灰尘会危害工人的健康，因此这是成问题的。在这种基于膏剂的研磨方法中，因为需要在要研磨的表面与刷子或研磨垫之间连续提供该膏剂，所以使用相对大量的膏剂。在该研磨工序期间，膏剂中的磨料颗粒破碎，改变了粒径，并且因研磨而生成的热导致湿气蒸发，由此增加了磨料颗粒的密度。另外，如果由研磨工序生成的诸如刮屑的外来颗粒被带入膏剂中，则不能将该外来颗粒从膏剂中去除。由此，如果要重复利用膏剂，则膏剂的质量不能保持恒定，使其无法保持产品的质量。因此，在这种基于膏剂的研磨方法中，膏剂在使用之后通常被丢弃，这意味着与前述基于磨石的研磨方法相比，消耗大量的磨料颗粒。通常用于研磨玻璃的磨料颗粒的示例包括精细金刚砂和精细氧化铈粉。不用说，金刚石是一种昂贵的材料，而且氧化铈因其全球需求日益增加同时氧化铈生产国对氧化铈采取了更强的供应限制(如采矿限制)也变为一种极其昂贵的材料。使用含有这种昂贵材料(如磨料颗粒)的一次性膏剂显著增加了研磨成本。在日本专利特开平11-33886所讨论的基于刷子的研磨方法中，当利用旋转的刷子研磨堆叠硬盘玻璃基板的内周表面时，如图14所示，在向刷子与要研磨的表面之间提供前述膏剂的同时执行该研磨工序。因此，该方法的优点在于，可以防止如在上述基于膏剂的研磨方法中出现的碎裂。而且，因为在日本专利特开平11-33886所讨论的方法中，在多个堆叠玻璃基板上执行研磨工序，所以这种方法的优点在于，这种玻璃基板可以同时研磨。然而，因为日本专利特开平11-33886所讨论的基于刷子的研磨方法也是一种上述基于膏剂的研磨方法，所以存在的问题在于，消耗了大量昂贵的磨料颗粒，如精细金刚砂或精细氧化铺粉。而且，在日本专利特开平11-33886所讨论的方法中，用于研磨的配备有轴的刷子在仅该轴的上端部被支承的状态下，插入到玻璃基板的中心开口中，如图14所示。因此，SP使将相对抗变形的金属杆用作该刷子的轴，其下端部在旋转期间也会摇晃，致使该刷子的末端不会均匀地与要研磨的表面接触。因此，当加工堆叠玻璃基板时，加工程度沿高度方向在玻璃基板之间改变，这是成问题的，因为产品质量不等。
为了解决该问题，该刷子必须垂直地移动，以减少加工程度沿高度方向的变化，或者需要在改变玻璃基板的堆叠次序的同时执行多次研磨工序，以使加工程度均匀。这因较长的加工时间而导致更低的可作业性。尽管玻璃基板在上面的描述中被描述为硬脆性材料基板的示例，但当利用磨石研磨由除了玻璃以外的其它硬脆性材料(例如，石英、陶瓷，或蓝宝石)构成的基板时，也会类似地出现碎裂。另外，因为使用由金刚石或氧化铈构成的昂贵磨料颗粒，所以需要高研磨成本。
发明内容
为解决上述问题而做出本发明题，并且其目的是，提供一种用于研磨硬脆性材料基板的边侧部分的方法，该方法防止出现碎裂、减少磨料颗粒消耗量、防止因磨料颗粒而造成的工作环境污染，以及即使同时加工多个堆叠的硬脆性材料基板也会针对所有基板的边侧部分执行均匀研磨工序，从而具有良好的可作业性。下面，结合在本发明的实施方式中使用的标号来描述用于解决前述问题的解决方案。提供附图标记，以澄清本发明的权利要求书与本发明的实施方式之间的对应关系，但不被用于限制对本发明技术范围的解释。为了实现上述目的，在根据本发明的用于研磨硬脆性材料基板的边侧部分的方法中，与压缩气体一起从喷嘴30朝向由一个或多个硬脆性材料基板10’形成的工件10的边侧部分喷射弹性磨料20，从而使弹性磨料20碰撞所述边侧部分，借此研磨该工件10的该边侧部分，所述弹性磨料20由分散在弹性基底材料21中的磨料颗粒22制成(参见图3A)或者由粘附至弹性基底材料21的表面的磨料颗粒22制成(参见图3B)，所述方法包括以下步骤将所述工件10的所述边侧部分上的一个点设置为加工点P，并且假定所述工件10的一横向线W延伸通过所述加工点P，并假定一接触线T与所述横向线W正交地延伸并且在所述加工点P处与所述工件10的所述边侧部分相接触；沿喷射方向D朝以所述加工点P为中心的预定加工区域F喷射所述弹性磨料20，所述喷射方向在所述加工点P处与所述横向线W相交，并且相对于所述接触线T形成从2°至60°的范围中选择的预定倾斜角Θ ;以及使所述喷嘴30和所述工件10相对于彼此移动，使得所述加工区域F沿所述工件10的周向以固定速度移动，并且使得在移动之后的每一个加工点P’处保持所述喷射方向D0在该方法中，工件10可以包括具有相同形状的多个硬脆性材料基板10’，这些硬脆性材料基板堆叠成使其平面形状彼此对准(参见图I、图5)，并且加工区域F可以还沿工件10的横向方向(即，横向线W的纵向)以固定速度移动。例如，加工区域F可以沿工件10的边侧部分螺旋地移动。如果工件10是多个堆叠的硬脆性材料基板10’，则在这些硬脆性材料基板10’之间优选地插入有间隔体11，所述间隔体具有与该硬脆性材料基板10’的外周形状相似但稍 小的外周形状。优选的是，间隔体11的尺寸被调节成，使得间隔体11具有O. Olmm至5mm的厚度(图2中用g指示)，并且间隔体11的边侧部分和硬脆性材料基板10’的边侧部分之间具有O. Imm至IOmm的高度差(图2中用h指示)。间隔体11可以由树脂材料构成，并且可以通过丝网印刷形成在每一个硬脆性材料基板10’的一个面上。优选的是，弹性磨料20与喷射压力为O. OlMPa至O. 5MPa的压缩气体一起喷射。喷嘴30可以是具有狭缝状喷射端口的狭缝喷嘴(未示出)，并且弹性磨料20在所述喷射端口中的狭缝的纵向方向与工件10的横向方向对准的状态下喷射。利用上述根据本发明的构造，根据本发明的用于研磨硬脆性材料基板的边侧部分的方法可以获得以下显著优点。通过与压缩气体一起喷射弹性磨料20而研磨硬脆性材料基板10’的边侧部分。而且，在保持喷射方向D (包括角Θ)固定的同时，在以固定速度沿工件的周向移动加工区域的同时执行喷射工序。从而，防止出现碎裂，并且在硬脆性材料基板10’的边侧部分上均匀地执行该工序。另外，因为磨料颗粒22分散在弹性磨料20的基底材料21中或者粘附至基底材料21的表面，不存在如在使用膏剂的情况下那样在磨料颗粒变干时由分散的磨料颗粒造成工作环境污染的可能性。而且，与弹性磨料20 —起收集的切割粉尘等可以通过诸如气旋方法的离心式分离将其分离而容易地从弹性磨料20去除，以使弹性磨料20可以重复使用。因此，即使将例如由金刚石或氧化铈构成的昂贵磨料颗粒用于硬脆性材料基板，也可以经济地执行研磨工序。工件10可以包括具有相同形状的多个硬脆性材料基板10’，这些硬脆性材料基板堆叠成使其平面形状彼此对准，并且加工区域F可以还沿工件的横向方向以固定速度移动。由此，可以同时加工多个硬脆性材料基板10’。另外，在根据本发明的方法中，其中，弹性磨料20随压缩气体一起喷射，加工状态可以容易地保持恒定，并且该工序可以在沿横向方向设置在任何位置处的每一个硬脆性材料基板10’的侧表面上均匀地执行。如果如上所述要加工多个堆叠的硬脆性材料基板10’，则可以在硬脆性材料基板10’之间设置间隔体11，该间隔体具有与该硬脆性材料基板10’的外周形状相似但稍小的外周形状，使得不仅研磨每一个硬脆性材料基板10’的边侧部分，而且可以将其边缘斜切，或者同时研磨斜切表面。具体来说,所述间隔体可以具有O. Olmm至5mm的厚度(图2中用g指示)并且所述间隔体的边侧部分与所述硬脆性材料基板的所述边侧部分之间可以具有O. Imm至10_的高度差(图2中用h指示)。由此，可以适当地形成斜切部分或者可以适当地研磨通过斜切形成的表面，由此适当地防止研磨不希望区域。间隔体11可以通过丝网印刷相对容易地形成。而且，间隔体11可以通过丝网印刷形成在每一个硬脆性材料基板10’的一个面上。这消除了对复杂工序的需要，例如不需要相对于每一个硬脆性材料基板10’定位间隔体11，并且还防止随后的位置偏移，由此容易地环绕整个外周保持间隔体11的边侧部分与每一个硬脆性材料基板10’的边侧部分之间的固定闻度差(图2中用h指不)。与弹性磨料20 —起喷射的压缩气体可以具有O. OlMPa至O. 5MPa的喷射压力。由·此，可以防止出现碎裂，并且可以相对有效地执行研磨工序。另外，喷嘴30可以是狭缝喷嘴(未示出)，以使得可以同时加工的区域增多。而且，利用该狭缝喷嘴，在狭缝的纵向方向上磨料的喷射状态恒定。因此，在加工多个堆叠的硬脆性材料基板时，可以减少横向方向上的
质量变化。
结合附图，根据下面对本发明优选实施方式的详细描述，将会清楚本发明的目的和优点，其中，相同附图标记指代相同部件，在附图中图I是示出由多个堆叠的硬脆性材料基板形成的工件的构造例的分解立体图；图2是图I的沿线II-II截取的截面图；图3A和3B是示出弹性磨料的构造例的截面图，图3A例示了其中在基底材料内分散有磨料颗粒的弹性磨料，图3B例示了其中将磨料颗粒粘附至基底材料的表面的弹性磨料；图4A和4B示出用于研磨工件(由单个基板形成)的方法，图4A例示了矩形基板的加工例，而图4B例示了圆形基板的加工例；图5示出用于研磨工件(由堆叠的基板形成)的方法；图6是示出弹性磨料的变形及其与工件的接触区域的放大图；图7是示出利用光学显微镜拍摄的、基于根据本发明的方法利用#320粒度弹性磨料研磨的玻璃基板的边侧部分的照片；图8是示出利用光学显微镜拍摄的、基于根据本发明的方法利用#600粒度弹性磨料研磨的玻璃基板的边侧部分的照片；图9是示出利用光学显微镜拍摄的、基于根据本发明的方法利用#1000粒度弹性磨料研磨的玻璃基板的边侧部分的照片；图10是示出利用光学显微镜拍摄的、基于根据本发明的方法利用#3000粒度弹性磨料研磨的玻璃基板的边侧部分的照片；图11是示出利用光学显微镜拍摄的、基于根据本发明的方法利用#6000粒度弹性磨料研磨的玻璃基板的边侧部分的照片；图12是示出利用光学显微镜拍摄的、基于根据本发明的方法利用#10000粒度弹性磨料研磨的玻璃基板的边侧部分的照片；图13示出了工具痕迹；以及图14示出了现有技术中基于刷子的研磨技术(对应于日本专利特开平11-33886中的图I)。
具体实施例方式接下来，参照下面的附图，对本发明的实施方式进行描述。工件·在本发明中，边侧部分待研磨的工件被假定为由硬脆性材料构成的基板，而由于硬且脆(即，缺乏韧性)，因此基板趋于在研磨工序期间容易造成碎裂。术语“脆性”意指“通常较硬但易碎并且变形性能小。该性质用冲击试验中的冲击值来比较”，“在材料破碎时直到破碎为止产生的塑性流动小”。(Jis (日本工业标准)技术术语词典，2001年，第五版)。一般来说，脆性材料具有抗拉强度小和压缩强度大的性质。作为一示例，透明石英玻璃(Covalent Materials Cooperation)具有IOOMPa的抗拉强度(室温下，7mm直径的杆形状)和1130MPa的压缩强度(室温下，24mm直径的杆形状)。这种材料的示例包括玻璃(例如，钠钙玻璃新莫氏硬度6)、石英(新莫氏硬度8)、陶瓷(新莫氏硬度9至13)，以及蓝宝石(新莫氏硬度14)。尽管根据本发明的研磨方法可以应用至这些材料中的任一种，但将该方法应用至在工业上作为平板基板或硬盘基板大量生产的玻璃基板特别有前途。要利用根据本发明的方法研磨的玻璃材料的示例包括但不限于在用于平板显示器的基板中使用的钠玻璃、钠钙玻璃、碱玻璃、无碱玻璃以及高应变点玻璃；在用于硬盘的基板中使用的铝硅酸盐玻璃和晶化玻璃；硼硅酸玻璃(耐热玻璃)、钾玻璃、水晶玻璃、石英玻璃以及钢化玻璃。工件的形状未特别限制，只要该工件采用(板状或片状)基板的形式即可，并且可以为矩形(用于平板的常见形状)，或者为圆形(环形)(用于硬盘的常见形状)。一些平板根据其上要安装的部件的几何图案来设计，而即使在这种情况下，也可以使用根据本发明的研磨方法。具体来说，尽管在现有技术中，难于研磨具有向内凹入部分的形状的基板(特别是像心形基板)，但利用根据本发明的方法可以恰当地研磨具有这种形状的基板。对于要加工的硬脆性材料基板，如玻璃基板，在本发明中由母玻璃切出的基板可以直接加工，或者在本发明中可以加工边侧部分已经利用磨石等作为预加工预先粗磨和斜切的基板。如果要加工这种被预加工的基板，则可以缩短根据本发明方法的加工时间。根据本发明的工件10可以是单个硬脆性材料基板10’或多个堆叠的硬脆性材料基板10’。如果工件10是多个堆叠的硬脆性材料基板10’，则优选在硬脆性材料基板10’之间插入板状间隔体11，该间隔体具有与硬脆性材料基板10’的外周形状相似但稍小的外周形状，如图I所示。利用这些间隔体11，在相邻基板10’的边侧部分之间形成与间隔体11的厚度相对应的间隙g，并且在每一个间隔体11的外周与每一个基板10’的外周之间形成高度差h，如图2所示。由此，基板10’的除了其外周表面以外的边缘可以同时斜切并且研磨。
间隔体11均可以具有无中心部的框状结构，如图I所示，只要它们可以调整基板10’之间的间隙即可。前述基板10’之间的间隙g以及基板的外周与间隔体的外周之间的高度差h可以根据要加工的基板的厚度及斜切量来改变。优选的是，间隙g均在O. Olmm至5_的范围内，而高度差h在O. Imm至IOmm的范围内。因此，将尺寸为可以形成这种间隙g和高度差h的间隔体11附着至基板。间隔体11可以由各种材料(在与稍后要描述的弹性磨料20碰撞时容易去除的材料除外)构成。例如，间隔体11可以由纸、金属箔、金属板、树脂膜或树脂板形成。具体来说，如果要加工的基板要在商业可获得的产品(如便携式电话、游戏装置，或便携式信息终端)中使用，并且要被大量生产，则考虑到更好的生产率和更低的成本，可 以通过丝网印刷将如上提到的框状塑料间隔体印制在每一个基板10’的一个面上。通过按这种方式将间隔体直接印制到基板10’上，可以通过简单地堆叠的基板10’来形成所需间隙g和高度差h，由此不需要复杂的工序，例如不需要定位基板10’和间隔体11。如果间隔体11要按这种方式通过丝网印刷来形成，则间隔体11可以利用紫外线固化墨水来印制，使得通过利用紫外光照射墨水，可以在印制工序之后的相对较早阶段固化墨水，由此允许改进生产率。弹件磨料用于研磨的弹性磨料20可以通过遍布由弹性材料制成的基底材料21分散磨料颗粒22来形成，如图3A所示(例如，日本专利特开2006-159402中讨论的弹性磨料)，或者可以通过将磨料颗粒22粘附在由具有粘附特性的弹性材料制成的基底材料21的表面上，或者通过在将粘附剂涂敷至由弹性材料制成的基底材料21的表面之后将磨料颗粒22粘附至其表面来形成，如图3B所示，当与工件10碰撞时，基底材料21变形，以吸收碰撞期间产生的冲击，并且遍布基底材料21的表面分散或粘附至该表面的磨料颗粒22研磨每一个基板10’的边侧部分。弹性磨料20的基底材料21可以是由橡胶或热塑性弹性体等构成的弹性主体。用于获得这种弹性主体的原料聚合物除了固态类型以外还可以采用胶乳形式，如液态橡胶或乳浊液。为了抑制基底材料21和包含基底材料21的磨料的抗冲击性，优选的是，它们具有低耐冲击性。所使用橡胶可以是天然橡胶或各种合成橡胶，例如，包括异戊二烯橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氯醚橡胶，以及丁基橡胶。前述热塑性弹性体的示例包括丁苯嵌段共聚物、氯化聚乙烯基弹性体、聚酯基弹性体、腈基弹性体、氟基弹性体、硅基弹性体、酯齒素基聚合物合金、烯烃基弹性体、氯乙烯基弹性体、聚氨酯基弹性体，以及聚酰胺基弹性体。作为原料聚合物的橡胶或热塑性弹性体可以单独使用，或者可以混合(组合)其多个种类来使用。另选的是，可以使用通过重复利用回收的废品或在制造工序中丢弃的废品而获取的橡胶或热塑性弹性体。该原料聚合物与各种复合制剂混合，并且被加工为构成基底材料的弹性主体。下面的描述涉及其中将橡胶用作该原料聚合物的情况。与橡胶聚合物混合的复合制剂的示例包括用于在橡胶分子之间桥接的硫化剂、用于加速由硫化剂引起的桥接反应的硫化促进剂、用于为橡胶添加塑性来帮助混合和分散复合制剂以允许轧制和压延的更好加工性的增塑剂、用于赋予在橡胶制造工序期间所需的粘附性以允许更好的加工性的增粘齐U、用于增加体积以缩减制造成本并且还改进橡胶特性(抗拉强度和机械特性，如弹性)和可加工性的填充剂，以及通常用于形成橡胶的各种复合制剂，如稳定剂和分散剂。所使用的填充剂的示例包括硬度比磨料颗粒低的无机树脂、陶瓷以及金属，以增加磨料的重量。通过混合这些材料，可以调节磨料的密度以适于喷砂。而且，为防止静电，还可以使用具有导电性的材料，如炭黑或金属微粒。尽管在上述实施方式中，原料聚合物是橡胶聚合物，但如上所述，可以将热塑性弹 性体用作该原料聚合物。在这种情况下，可以使用通常用于形成热塑性弹性体的各种复合制剂。尽管分散在基底材料21中的或者粘附至基底材料21的表面的磨料颗粒22的类型未被特别限制，但选择适于研磨硬脆性材料的类型。示例包括通常用于研磨玻璃的氧化铈颗粒或金刚石颗粒、碳化硅、氧化铝、氧化锆、锆石、氧化铁、碳化硼、硼化钛及其混合物。所使用的弹性磨料20具有30 μ m至2000 μ m的平均粒径。如果弹性磨料20的粒径太大，则该弹性磨料20难于进入基板之间的间隙g中，使得难于研磨斜切部分。如果粒径太小，则会减少加工量，从而由于需要更长时间进行研磨工序而导致降低生产率。用于弹性磨料20的平均粒径的更优选范围在100 μ m至1000 μ m之间。分散在弹性磨料20的基底材料21中的或者粘附至基底材料21的表面的磨料颗粒22的粒度尺寸在#360至#30000的范围内(平均粒径在35 μ m至O. 3 μ m的范围内)。如果磨料颗粒22的粒径太大，则因为在所研磨表面上形成了相对较大的划痕，所以不能获取镜面抛光表面。另外，较大的粒径可以导致碎裂，如形成微裂纹。如果粒径太小，则缩减了加工量，导致研磨工序所需的时间更长。对于磨料颗粒22的粒度尺寸来说更优选范围在#3000与#20000之间(平均粒径在4. O μ m至O. 5 μ m之间的范围内)。弹性磨料20和磨料颗粒22的粒径可以随着研磨工序的继续而逐步减小。在这种情况下，可以制备粒度数渐增(即，粒径渐减)(例如，#320、#600、#1000、#3000、#6000、#10000,以及#20000)的多种弹性磨料20。如果工件10具有粗糙的待加工表面，则可以以具有#320粒度的弹性磨料开始并接着顺序地使用具有更高粒度数(更小的粒径)的弹性磨料来执行研磨工序。如果工件10具有相对光滑的待加工表面，则可以例如以具有#1000粒度的弹性磨料开始并接着顺序地使用具有更高粒度数的弹性磨料来执行研磨工序，而不需要使用具有相对低的粒度数(如#320粒度和#600粒度)的弹性磨料。对于具有更低粒度数的弹性磨料20来说，分散有或粘附有相对低的粒度数的弹性颗粒22。随着弹性磨料20的粒度数变得更高，分散或粘附的磨料颗粒22的粒度数也顺序地变得更高。喷射方法前述弹性磨料20与压缩气体(在这个实施方式中即压缩空气)一起从喷嘴30朝用作工件10的每一个基板10’的边侧部分喷射。用于喷射弹性磨料20的压缩空气的喷射压力可根据要使用的弹性磨料的粒径、分散在其中或粘附的磨料颗粒的粒径，以及要获取的最终抛光表面的状态(粗糙度)而恰当地调节。例如，该喷射压力在O. OlMpa至O. 5Mpa的范围内。如果喷射压力被设置得太低，则缩减了加工量，从而由于需要更长的加工时间而导致降低生产率。另一方面，将喷射压力设置得太高则使基板的表面凹凸不平，并由此劣化 表面粗糙度，从而导致强度降低。对于喷射压力来说更优选的范围在O. 02Mpa至O. 3MPa之间。如果要在由玻璃或石英等构成的硬脆性材料基板上获取光泽表面，则该喷射压力更优选地在O. 05Mpa至O. 3Mpa的范围内。用于喷射的喷嘴30可以是具有环形喷射端口的圆形喷嘴。如果如上所述要同时在多个堆叠的基板上执行研磨工序，则优选的是，使用具有矩形狭缝形喷射端口的狭缝喷嘴(未示出)。利用这种狭缝喷嘴，与圆形喷嘴相比，可以抑制弹性磨料的喷射速度在狭缝的纵向方向上的变化，由此，可以均匀地执行该工序。如果要使用这种狭缝喷嘴，则将狭缝的纵向方向与工件的横向方向对准。如图4A和图4B所示，关于弹性磨料20的喷射，工件10 (B卩，基板10’ )的边侧部分上的一个点被设置为加工点P。假定工件的横向线W延伸通过该加工点P，并且接触线T与横向线W正交地延伸，并且在加工点P处与基板10’的边侧部分(侧表面)相接触，该弹性磨料沿喷射方向D朝以加工点P为中心的预定加工区域F喷射，该喷射方向D与加工点P处的横向线W相交并且与接触线T形成预定倾斜角Θ。而且，喷嘴30和工件10 (基板10’)相对于彼此移动，使得加工区域F沿工件的周向以固定速度移动(参见图4A和4B中的箭头)，并且使得喷射方向D在每一个位置中在加工点P’处保持倾斜角Θ。尽管喷射方向D与横向线W之间的相交角在该图所示实施方式中为直角(90° )，但该相交角r可以处于0°与90°之间的范围内。关于上述相对移动，可以移动喷嘴30，也可以移动基板10’，或者可以移动它们两者。利用更小的倾斜角Θ，弹性磨料20可以容易地在工件10 (基板10’)的侧表面上滑动。然而，过小的倾斜角Θ导致切削性能下降。另一方面，过大的倾斜角Θ使得弹性磨料20难于在工件10 (基板10’)的侧表面上滑动。由此，当弹性磨料20与工件10碰撞时，所产生的冲击未被充分吸收，使得在工件10的侧表面上形成了突起和凹陷。结果，不能获取所需平滑度。因此，倾斜角Θ在2°至60°的范围内，优选地在5°至30°的范围内。而且，工件10与喷嘴30的相对移动按前述加工区域F (加工点P)沿工件10的周向以大约3mm/s至1000mm/s移动的方式来执行。如上参照图I所述，如果工件10是多个堆叠的基板10’，则不仅沿工件10的周向(即，接触线T的纵向)而且沿横向方向(B卩，横向线W的纵向)，以预定速度逐步地执行图5所示的工序，使得前述加工区域F (加工点P)的轨迹沿工件的外周呈螺旋状。it ^当弹性磨料20按上述方式与压缩空气一起朝工件10的边侧部分喷射时，所喷射的弹性磨料20与工件10 (每一个基板10’)的边侧部分碰撞。因为在碰撞期间产生的冲击因弹性磨料20的基底材料21的变形而被吸收，所以不会将大的冲击施加至基板10’。
因此，弹性磨料20变形，从而吸收碰撞期间产生的冲击，并且还因为弹性磨料20如上所述沿以预定倾斜角Θ倾斜的喷射方向D喷射，所以防止从基板10’的侧表面弹回。因此，弹性磨料20沿基板10’的周向沿基板10’的侧表面滑动。而且，在弹性磨料20滑动期间，分散在弹性磨料20的基底材料21中或者粘附至基底材料21的表面的磨料颗粒22展示切削力，从而改善基板10’的侧表面的表面粗糙度。从基板10’的横向端部(边缘)落下而未在其侧表面上滑动的弹性磨料20切削并斜切沿基板10’的侧表面的横向端部的边缘，或者如果基板10’已被斜切则研磨斜切表面，由此改善基板的整个边侧部分的粗糙度，并且去除在前端工序中形成的碎屑。具体来说，如果要加工多个堆叠的基板10’，则将间隔体11插入这些基板10’之间，从而不仅研磨每一个基板10’的侧表面，而且将趋于裂纹的边缘去除并斜切，或者研磨斜切表面，由此，可以可靠地增加基板10’的抗弯强度。因此，利用根据本发明的方法，改进了表面粗糙度而不会使基板10’碎裂，并且将 边缘斜切，或者研磨斜切表面，由此，显著增加了诸如抗弯强度的机械强度。另外，因为磨料颗粒22分散在基底材料21中或者粘附至基底材料21的表面，所以防止了工作环境被散布的磨料颗粒22污染。而且，弹性磨料20可以容易地与切割粉尘等区分，并由此可以重复使用。而且，因为即使随着这种重复使用，也可以维持针对基板10’的大致恒定的加工条件，所以即使使用由金刚石或氧化铈构成的昂贵磨料颗粒22，也可以执行经济的研磨工序。实施例下面，对通过根据本发明的研磨方法研磨玻璃基板的端部的加工例进行描述。工件在刻划钠钙玻璃之后，将外周边缘要利用磨石斜切的100个玻璃基板(30mmX80mmX I. 8mm)堆叠起来，并且其间插入间隔体，由此获得一工件。这些间隔体皆通过丝网印刷在每一个玻璃基板的一个面上印制UV固化墨水然后通过向其发射紫外光固化该墨水来形成。所使用的UV固化墨水包括作为树脂的聚氨酯丙烯酸酯、作为单体的单功能单体和多功能单体、作为敏化剂的有机颜料、匀染剂、消泡剂、硅石，以及作为助剂的触变剂，并且利用由SUS Corporation制造的150网孔筛网来印制。加工条件利用由Fuji Manufacturing Co. , Ltd.制造的、具有嵌入在弹性基底材料中的磨料颗粒的”S丨R丨US MEDIA〃作为弹性磨料,利用由Fuji Manufacturing Co. , Ltd.制造的"FDD-SR"喷砂装置来喷射。该弹性磨料利用下表I所示的喷射压力来喷射。所使用喷嘴的尖端的内径为5mm，图4A、4B以及图5所示倾斜角Θ为20°，以及喷嘴末端至工件表面的距离为50mm。[表I]加工条件
权利要求
1.一种用于研磨硬脆性材料基板的边侧部分的方法，其中，与压缩气体一起从喷嘴朝向由一个或多个硬脆性材料基板形成的工件的边侧部分喷射弹性磨料，从而使所述弹性磨料碰撞所述边侧部分,借此研磨该工件的该边侧部分,所述弹性磨料由分散在弹性基底材料中的磨料颗粒制成或者由粘附至弹性基底材料的表面的磨料颗粒制成，所述方法包括以下步骤 将所述工件的所述边侧部分上的一个点设置为加工点，并且假定所述工件的一横向线延伸通过所述加工点，并假定一接触线与所述横向线正交地延伸并且在所述加工点处与所述硬脆性材料基板的所述边侧部分相接触； 沿喷射方向朝以所述加工点为中心的预定加工区域喷射所述弹性磨料，所述喷射方向在所述加工点处与所述横向线相交，并且相对于所述接触线形成从2°至60°的范围中选择的预定倾斜角；以及 使所述喷嘴和所述工件相对于彼此移动，使得所述加工区域沿所述工件的周向以固定速度移动，并且使得在移动之后的每一个加工点处保持所述喷射方向。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，所述硬脆性材料基板具有6至14的新莫氏硬度。
3.根据权利要求I所述的方法，其中，所述硬脆性材料基板由玻璃、石英、陶瓷、或蓝宝石构成。
4.根据权利要求I所述的方法，其中，所述工件包括具有相同形状的所述多个硬脆性材料基板，这些硬脆性材料基板堆叠成使其平面形状彼此对准，并且 其中，所述加工区域还沿该工件的横向方向以固定速度移动。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在这些硬脆性材料基板之间设置间隔体，所述间隔体具有与每一个所述硬脆性材料基板的外周形状相似但稍小的外周形状。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述间隔体具有O.Olmm至5mm的厚度，并且所述间隔体的边侧部分与所述硬脆性材料基板的所述边侧部分之间具有O. Imm至IOmm的高度差。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述间隔体由树脂材料构成，并且通过丝网印刷形成在每一个所述硬脆性材料基板的一个面上。
8.根据权利要求I所述的方法，其中，所述弹性磨料与喷射压力为O.OlMPa至O. 5MPa的压缩气体一起喷射。
9.根据权利要求I所述的方法，其中，所述喷嘴是具有狭缝状喷射端口的狭缝喷嘴，并且其中，所述弹性磨料在所述喷射端口中的狭缝的纵向方向与所述工件的横向方向对准的状态下喷射。
全文摘要
本发明提供一种用于研磨硬脆性材料基板的边侧部分的方法。与压缩空气一起向基板的边侧部分喷射弹性磨料，该弹性磨料具有分散在弹性基底材料中或者粘附于弹性基底材料的磨料颗粒。该弹性磨料沿喷射方向以加工点为中心的预定加工区域喷射，该喷射方向与该加工点处的横向线相交，并且相对于接触线形成从2°至60°的范围中选择的预定倾斜角。而且，使喷嘴和工件相对于彼此移动，使得该加工区域沿该工件的周向以固定速度移动，并且使得在移动之后在每一个加工点处保持该喷射方向。如果要加工多个堆叠的基板，则以固定速度沿基板的横向方向移动该加工区域。
文档编号B24C5/04GK102886743SQ20121025433
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月20日 优先权日2011年7月21日
发明者间瀬惠二, 石桥正三 申请人:株式会社不二制作所