本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī)械研磨(cmp)裝置，所述化學(xué)機(jī)械研磨(cmp)裝置用于對金屬筐體等工件進(jìn)行研磨并進(jìn)行鏡面加工。

背景技術(shù)：

從功能性和設(shè)計上的觀點(diǎn)來看，需要對具有平面和曲面組合而成的立體表面形狀的工件進(jìn)行鏡面精加工。作為該類工件的例子，可列舉出由鋁合金或不銹鋼等形成的金屬筐體零件、或者樹脂筐體零件。這些金屬筐體零件以及樹脂筐體零件是例如用于手機(jī)、智能手機(jī)、多功能移動終端、移動游戲機(jī)、攝像頭、鐘表、音樂媒體播放器、個人電腦、電子儀器、汽車零件、裝飾品、以及醫(yī)療儀器等的。

在以往的研磨技術(shù)或拋光技術(shù)中，雖然能夠?qū)ζ矫孢M(jìn)行研磨并進(jìn)行鏡面精加工，但用研磨技術(shù)以及拋光技術(shù)進(jìn)行曲面的鏡面精加工非常困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置，所述化學(xué)機(jī)械研磨裝置能夠?qū)哂杏汕鏄?gòu)成的周緣部的工件進(jìn)行鏡面研磨。

本發(fā)明的一方式的化學(xué)機(jī)械研磨裝置用于對具有多邊形形狀的工件進(jìn)行研磨，其特征在于，包括：研磨墊，所述研磨墊具有環(huán)狀研磨面，所述環(huán)狀研磨面具有彎曲的縱截面；研磨臺，所述研磨臺對所述研磨墊進(jìn)行支承，并能夠旋轉(zhuǎn)；工件保持部，所述工件保持部對所述工件進(jìn)行保持；旋轉(zhuǎn)裝置，所述旋轉(zhuǎn)裝置使所述工件保持部繞所述工件的軸心旋轉(zhuǎn)；按壓裝置，所述按壓裝置將所述工件的周緣部按壓到所述環(huán)狀研磨面；研磨液供給噴嘴，所述研磨液供給噴嘴將研磨液供給到所述環(huán)狀研磨面；以及動作控制部，所述動作控制部根據(jù)所述工件的旋轉(zhuǎn)角度而改變所述旋轉(zhuǎn)裝置使所述工件旋轉(zhuǎn)的速度，在所述研磨臺的半徑方向上，所述按壓裝置配置于比所述工件保持部靠內(nèi)側(cè)的位置。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，還包括研磨狀態(tài)監(jiān)視裝置，所述研磨狀態(tài)監(jiān)視裝置對所述工件的周緣部的研磨狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，所述研磨墊具有環(huán)狀的形狀，所述環(huán)狀研磨面由所述研磨墊的內(nèi)周面形成。

根據(jù)本發(fā)明，工件的周緣部通過和環(huán)狀研磨面滑動接觸而被研磨。環(huán)狀研磨面具有彎曲的縱截面，因而構(gòu)成工件的周緣部的曲面和環(huán)狀研磨面均勻接觸而被鏡面研磨。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的側(cè)視圖。

圖2是圖1所示的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的俯視圖。

圖3是表示旋轉(zhuǎn)角度為0度時的矩形狀的工件的圖。

圖4是表示旋轉(zhuǎn)角度為45度時的矩形狀的工件的圖。

圖5是表示工件的旋轉(zhuǎn)角度和工件的旋轉(zhuǎn)速度的關(guān)系的圖表。

圖6是表示包括多個研磨頭的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的俯視圖。

圖7是表示包括表面狀態(tài)監(jiān)視裝置的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的側(cè)視圖，所述表面狀態(tài)監(jiān)視裝置對工件的周緣部的表面狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。

圖8是表示包括電動機(jī)電流計的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的側(cè)視圖，所述電動機(jī)電流計對供給到使研磨臺旋轉(zhuǎn)的臺電動機(jī)的電流進(jìn)行監(jiān)視。

圖9是表示其他實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的側(cè)視圖。

圖10是圖9所示的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的俯視圖。

圖11是表示另一個其他實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的側(cè)視圖。

圖12是圖11所示的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的俯視圖。

圖13是表示化學(xué)機(jī)械研磨裝置的一實(shí)施方式的俯視圖，所述化學(xué)機(jī)械研磨裝置包括多個圖11以及圖13所示的研磨頭。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的側(cè)視圖。圖2是化學(xué)機(jī)械研磨裝置的俯視圖?；瘜W(xué)機(jī)械研磨裝置包括：研磨墊2，所述研磨墊2具有環(huán)狀研磨面2a；研磨臺3，所述研磨臺3對研磨墊2進(jìn)行支承，并能夠旋轉(zhuǎn)；研磨液供給噴嘴5，所述研磨液供給噴嘴5將研磨液供給到環(huán)狀研磨面2a；以及研磨頭1，所述研磨頭1將工件w的周緣部按壓到研磨墊2的環(huán)狀研磨面2a從而對工件w的周緣部進(jìn)行研磨。

工件w的周緣部由曲面構(gòu)成。環(huán)狀研磨面2a在內(nèi)側(cè)具有彎曲的縱截面，環(huán)狀研磨面2a的縱截面具有沿著工件w的周緣部的縱截面而形成的形狀。環(huán)狀研磨面2a的彎曲的縱截面的曲率和工件w的周緣部的縱截面的曲率相比，相同或略大。

研磨頭1包括：工件保持部11，所述工件保持部11對工件w進(jìn)行保持；伺服電動機(jī)15，所述伺服電動機(jī)15作為旋轉(zhuǎn)裝置，使工件保持部11繞工件w的軸心旋轉(zhuǎn)；以及氣缸14，所述氣缸14作為按壓裝置，通過將伺服電動機(jī)15推向研磨墊2的中心，從而將保持于工件保持部11的工件w的周緣部按壓到環(huán)狀研磨面2a。

本實(shí)施方式的研磨墊2是圓盤狀，環(huán)狀研磨面2a構(gòu)成研磨墊2的外周面的至少一部分。研磨墊2安裝于研磨臺3的上表面。研磨臺3以研磨臺3的軸心為中心通過臺電動機(jī)18進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，研磨墊2以研磨墊2的軸心為中心和研磨臺3一體地旋轉(zhuǎn)。

工件保持部11利用螺旋夾、磁力、真空吸引、制冷固定、真空吸附卡盤等而能夠以能夠裝拆的方式對工件w進(jìn)行保持。工件保持部11對工件w水平地進(jìn)行保持。

工件保持部11和伺服電動機(jī)15連結(jié)。伺服電動機(jī)15是一種旋轉(zhuǎn)裝置，該旋轉(zhuǎn)裝置使工件保持部11以及保持于該工件保持部11的工件w繞它們的軸心旋轉(zhuǎn)。在伺服電動機(jī)15內(nèi)置有旋轉(zhuǎn)編碼器(未圖示)，該旋轉(zhuǎn)編碼器對工件保持部11以及工件w的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行測定。

伺服電動機(jī)15保持于水平延伸的線性導(dǎo)軌20，并能夠沿線性導(dǎo)軌20的長度方向在水平方向上移動。線性導(dǎo)軌20的長度方向和研磨墊2的半徑方向平行，伺服電動機(jī)15、工件保持部11、以及工件w能夠在研磨墊2的半徑方向上移動。

伺服電動機(jī)15和氣缸14相連接。該氣缸14使伺服電動機(jī)15、工件保持部11、以及工件w一體地在水平方向(即、研磨墊2的半徑方向)上移動。更具體而言，氣缸14能夠使工件w在從研磨墊2的環(huán)狀研磨面2a分離的方向上以及在靠近環(huán)狀研磨面2a的方向上移動。

若氣缸14將伺服電動機(jī)15推向研磨墊2的中心，則工件保持部11以及工件w和伺服電動機(jī)15一體地朝著環(huán)狀研磨面2a移動，工件w的周緣部按壓于環(huán)狀研磨面2a。利用氣缸14來調(diào)整工件w的周緣部按壓于環(huán)狀研磨面2a的力。

氣缸14以及伺服電動機(jī)15與動作控制部25連接。該動作控制部25對氣缸14以及伺服電動機(jī)15的動作進(jìn)行控制。更具體而言，動作控制部25對氣缸14產(chǎn)生的力、即工件w的周緣部按壓于環(huán)狀研磨面2a的力進(jìn)行控制，并且，動作控制部25對伺服電動機(jī)15使工件w旋轉(zhuǎn)的速度進(jìn)行控制。

線性導(dǎo)軌20以及氣缸14固定于基座27。所述基座27和定位機(jī)構(gòu)29相連結(jié)，所述定位機(jī)構(gòu)29用于對基座27的鉛垂方向的位置進(jìn)行調(diào)整。氣缸14、線性導(dǎo)軌20、以及工件保持部11的鉛垂方向的位置由定位機(jī)構(gòu)29來調(diào)整。因此，保持于工件保持部11的工件w的相對于環(huán)狀研磨面2a的相對的鉛垂方向的位置也由定位機(jī)構(gòu)29來調(diào)整。

研磨液供給噴嘴5的供給口向著研磨墊2的環(huán)狀研磨面2a，并將漿料等研磨液供給到環(huán)狀研磨面2a。研磨液供給噴嘴5的供給口在研磨墊2以及研磨臺3的旋轉(zhuǎn)方向上配置于工件w的上游側(cè)。因此，從研磨液供給噴嘴5供給來的研磨液利用旋轉(zhuǎn)的環(huán)狀研磨面2a而被運(yùn)到工件w的被研磨部即周緣部。

接著，對化學(xué)機(jī)械研磨裝置的研磨動作進(jìn)行說明。一邊使研磨墊2以及研磨臺3如圖1以及圖2所示旋轉(zhuǎn)，一邊將研磨液(漿料)從研磨液供給噴嘴5供給到研磨墊2的環(huán)狀研磨面2a。并且，利用伺服電動機(jī)15使工件保持部11以及工件w進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在該狀態(tài)下，氣缸14將伺服電動機(jī)15、工件保持部11、以及工件w推向研磨墊2的中心，并將工件w的周緣部按壓于環(huán)狀研磨面2a。工件w的周緣部在研磨液存在的狀態(tài)下與環(huán)狀研磨面2a滑動接觸。利用研磨液的化學(xué)成分和研磨液所含的磨粒對工件w的周緣部進(jìn)行鏡面研磨。環(huán)狀研磨面2a具有沿著工件w的周緣部的縱截面的縱截面，因而構(gòu)成工件w的周緣部的曲面和環(huán)狀研磨面2a均勻接觸而被鏡面研磨。

若工件w是矩形狀，則優(yōu)選的是，對工件w的周緣部在該周緣部的整體的范圍內(nèi)均勻地進(jìn)行研磨。因此，動作控制部25根據(jù)工件w的旋轉(zhuǎn)角度而改變工件w的旋轉(zhuǎn)速度。圖3是表示旋轉(zhuǎn)角度為0度時的矩形狀的工件w的圖，圖4是表示旋轉(zhuǎn)角度為45度時的矩形狀的工件w的圖。圖5是表示工件w的旋轉(zhuǎn)角度和工件w的旋轉(zhuǎn)速度的關(guān)系的圖表。圖5的縱軸表示工件w的旋轉(zhuǎn)速度“角度/分鐘”，橫軸表示工件w的旋轉(zhuǎn)角度。工件w的旋轉(zhuǎn)角度為0度時的工件w處于圖3所示的狀態(tài)，工件w的周緣部的直線部和研磨墊2接觸。如圖5所示，工件w每旋轉(zhuǎn)90度，即以90度的周期使工件w的旋轉(zhuǎn)速度降低。

工件w的旋轉(zhuǎn)角度利用內(nèi)置于伺服電動機(jī)15的上述旋轉(zhuǎn)編碼器而取得。該旋轉(zhuǎn)角度的測定值被從旋轉(zhuǎn)編碼器輸送到動作控制部25。動作控制部25基于旋轉(zhuǎn)角度的測定值而改變工件w的旋轉(zhuǎn)速度。

根據(jù)圖5所示的實(shí)施方式，工件w和環(huán)狀研磨面2a的接觸時間在工件w的周緣部的整體范圍內(nèi)是均勻的。因此，研磨墊2能均勻地對工件w的周緣部進(jìn)行研磨。

圖6是表示包括多個研磨頭1的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的俯視圖。如圖6所示，也可以將多個研磨頭1沿著研磨墊2的周向排列。多個研磨液供給噴嘴5分別被配置成與多個研磨頭1相鄰。

也可以設(shè)置研磨狀態(tài)監(jiān)視裝置，所述研磨狀態(tài)監(jiān)視裝置對工件w的周緣部的研磨狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。在圖7所示的實(shí)施方式中，作為研磨狀態(tài)監(jiān)視裝置，設(shè)有表面狀態(tài)監(jiān)視裝置32，所述表面狀態(tài)監(jiān)視裝置32對保持于工件保持部11的工件w的周緣部的表面狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。作為該表面狀態(tài)監(jiān)視裝置32的例子，能夠列舉出對工件w的周緣部進(jìn)行攝像的攝像頭(例如包括ccd等圖像傳感器的數(shù)碼攝像頭)、對從工件w的周緣部反射出的光的強(qiáng)度進(jìn)行測定的光度計。

表面狀態(tài)監(jiān)視裝置32將工件w的周緣部的表面狀態(tài)數(shù)值化，并將得到的數(shù)值輸送到動作控制部25。例如，表面狀態(tài)監(jiān)視裝置32取得工件w的表面的顏色、凹凸、反射光的強(qiáng)度以作為數(shù)值。為了容易檢測出顏色的變化，可以事先在工件w的周緣部的表面涂上涂料。動作控制部25基于從表面狀態(tài)監(jiān)視裝置32輸送來的數(shù)值(即工件w的周緣部的表面狀態(tài))確定工件w的研磨終點(diǎn)。

在圖8所示的實(shí)施方式中，作為研磨狀態(tài)監(jiān)視裝置，設(shè)有電動機(jī)電流計33，所述電動機(jī)電流計33對供給到使研磨臺3旋轉(zhuǎn)的臺電動機(jī)18的電流進(jìn)行監(jiān)視。若工件w的周緣部被研磨而表面變光滑，則作用于工件w和研磨墊2之間的摩擦力發(fā)生變化。該摩擦力的變化表現(xiàn)為供給到臺電動機(jī)18的電流的變化。電動機(jī)電流計33對流動到該臺電動機(jī)18的電流進(jìn)行測量，并將該測量值輸送到動作控制部25。動作控制部25基于從電動機(jī)電流計33輸送來的電流的測量值(即工件w的周緣部的表面狀態(tài))確定工件w的研磨終點(diǎn)。

圖9是表示另一實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的側(cè)視圖。圖10是圖9所示的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的俯視圖。在本實(shí)施方式中，使用環(huán)狀的研磨墊2。環(huán)狀研磨面2a由環(huán)狀的研磨墊2的內(nèi)周面形成。環(huán)狀研磨面2a具有向外側(cè)彎曲的縱截面。研磨液被供給到比環(huán)狀研磨面2a靠內(nèi)側(cè)的區(qū)域，并通過離心力流向外側(cè)而到達(dá)環(huán)狀研磨面2a。由于環(huán)狀研磨墊2容易地將研磨液保持于該環(huán)狀研磨面2a上，因此能夠減少所使用的研磨液的量。

圖11是表示另一實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的側(cè)視圖，圖12是圖11所示的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的俯視圖。沒有特別說明的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)以及動作和圖1以及圖2所示的實(shí)施方式相同，因此省略重復(fù)的說明。在本實(shí)施方式中，在研磨臺3(以及研磨墊2)的半徑方向上，氣缸14配置于比工件保持部11靠內(nèi)側(cè)(優(yōu)選的是沿著工件保持部11的半徑方向內(nèi)側(cè))的位置。另外，在圖11中，即，雖然氣缸14位于研磨臺3以及研磨墊2的上方，但也可以位于研磨臺3以及研磨墊2的下方。氣缸14通過使伺服電動機(jī)15、工件保持部11、以及工件w向研磨墊2的中心移動，從而將工件w的周緣部按壓于環(huán)狀研磨面2a。

圖13是表示包括多個圖11以及圖12所示的研磨頭在內(nèi)的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的一實(shí)施方式的俯視圖。由于各個研磨頭1的氣缸14位于研磨臺3以及研磨墊2的內(nèi)側(cè)，因此，由圖13可知，能夠減小化學(xué)機(jī)械研磨裝置的整體的寬度。

圖7所示的表面狀態(tài)監(jiān)視裝置32以及圖8所示的作為表面狀態(tài)監(jiān)視裝置的另一例子的電動機(jī)電流計33也能應(yīng)用于圖11至圖13所示的實(shí)施方式。并且，也可以將圖9以及圖10所示的環(huán)狀的研磨墊2應(yīng)用于圖11至圖13所示的實(shí)施方式。

在上述實(shí)施方式中，工件w的整體是矩形狀，工件w的周緣部具有向外側(cè)彎曲的縱截面。上述實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨裝置不僅能夠用于整體是多邊形形狀的工件的研磨，也能夠用于整體是圓形的工件的研磨。

上述實(shí)施方式是以具有本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域的常用知識的人能夠?qū)嵤┍景l(fā)明為目的而記載的。上述實(shí)施方式的各種變形例是凡本領(lǐng)域技術(shù)人員就能夠完成的，本發(fā)明的技術(shù)思想也能夠應(yīng)用于其他的實(shí)施方式。因此，本發(fā)明并不限定于所記載的實(shí)施方式，而是指根據(jù)由權(quán)利要求書所定義的技術(shù)思想而得到的最大的范圍。

生產(chǎn)上的可能利用

本發(fā)明能夠應(yīng)用于化學(xué)機(jī)械研磨(cmp)裝置，所述化學(xué)機(jī)械研磨裝置用于對金屬筐體等工件進(jìn)行研磨并進(jìn)行鏡面精加工。

符號說明

1研磨頭

2研磨墊

2a環(huán)狀研磨面

3研磨臺

5研磨液供給噴嘴

11工件保持部

14氣缸

15伺服電動機(jī)

18臺電動機(jī)

20線性導(dǎo)軌

25動作控制部

27基座

29定位機(jī)構(gòu)

32表面狀態(tài)監(jiān)視裝置

33電動機(jī)電流計

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