用于流体动力学地移除研磨下的物质及类似物质的研磨构造制造技术

一种用来从工件移除物质的研磨工具，形成为包括被配置为从工件表面有效移除研磨下的物质和废料的根据流体动力学设计的部件（孔、翼）。研磨构件（和／或背衬板）形成为包括根据流体动力学设计的部件，其造成将产生的碎屑（不同地称为“屑”，一般意味着由研磨工具移除的任何物质）拉离研磨表面的气流流动／压力差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于从工件移除物质的研磨，且更具体地说，涉及包括根 据流体动力学设计的部件(fluid-dynamically-designed feature)以有效地 使用设备的机械能从工件表面移除(或引导)研磨下的物质(abraded material )、热、冷却液和废料的研磨。
技术介绍
在执行任何类型的研磨或抛光操作时，通常产生大量的研磨下的物质 并需要将其捕获以及从工作区域移除。现有技术的研磨磨床(abrasive grinder) —般包括适合于用户持有的便携式主体，磨床包括驱动背衬板 (backing plate)的电动机，而背衬板又携带用于研磨工件表面的研磨构 4牛(abrasive component )。研磨4勾4牛可采用盘、带、5支(drum )、 4仑(wheel) 或适合于给定的研磨/抛光操作的任何其它构造的形式。在"真空"类型的磨床中，靠近背衬板和研磨构件的罩(shroud)界 定一室，空气和所夹带的微粒(entrained particle)经过室流动到通向聚集 点的出口 。研磨工具和背衬板设置有孔，在对齐时，这些孔形成空气通路， 以允许应用到罩的吸力所吸引的空气和所夹带的微粒的流动。基于真空的现有技术系统的 一个问题是相对于小的边界真空区域的5大的研磨区域和间接路线流动(indirect path flow),这导致工件温度升高 和过程不稳定性的增加。在化学机械平坦化(CMP)研磨盘中热的产生 尤其成问题，其中工件表面的化学性质将受到局部温度变化的影响。具有 大的研磨区域以及高浓度的细研磨剂的研磨工具(abrasive tool)也典型 地变得载有工件碎屑或屑，从而限制研磨过程的速度，工件被碎屑玷污， 并产生额外的"工件加热"。此外，不能可靠控制真空效果，因为在整个研磨表面区域上的真空必 须充分，以便带走在研磨任何点处产生的屑(比如，如果斜角研磨，只有 切割的剖面区域接触研磨工具)。具有遍及整个研磨结构设置的孔的常规多孔研磨工具在本领域是众 所周知的。常规多孔金属复合材料磨轮普遍地通过烧结松散填充的金属复 合材料、或通过把空心玻璃和陶瓷球添加到复合材料形成。然而，已经发 现，这种研磨中难以控制孔的大小和形状，且如果使用空心球，很难阻止 在制造或使用期间压碎球。虽然这些多孔研磨工具能够俘获移除的碎屑， 但是它们没有用于从工具自身清理碎屑的任何类型的通道或^各径。因此， 需要附加机构来从工件和研磨工具之间的界面移除研磨下的物质，否贝'J, 可能发生一样的堵塞、沾污和过热。从各种类型的研磨/抛光操作移除和收集碎屑也可能出现各种健康和 /或环境问题。例如，移除石棉、涂料、硅石、纤维复合材料和类似物需 要小心控制，以将可吸入、释放到环境或变得再结合到工件内的任何可空 气传播的污染物的产生最小化。因此，需要一种在研磨过程期间将物质(即，冷却液、空气)有效移 动到工件并从工件移除物质(即，热、碎屑)的研磨构造。专利技术概述现有技术中保留的需要由本专利技术解决，本专利技术涉及用于从工件移除物 质的研磨，且更具体地说，涉及包括根据流体动力学设计的部件的研磨， 所述部件配置为从工件表面有效移除研磨下的物质和废料。依照本专利技术，6穿过部件的流的方向也可反向(即，朝向工件)，以提供清洗流体、冷却 液、操作助剂和类似物的引入。依照本专利技术，研磨构件(和/或背衬板)形成为包括根据流体动力学 设计的部件，所述部件造成将表面物质(包括冷却液或其它处理耗材)和 生成的碎屑(不同地称为"屑"， 一般意思是由研磨工具移除的任何物质) 拉离研磨表面的气流流动/压力差。形成在研磨工具内的各种其它部件可 特别设计为将物质引入到工件表面上。研磨构件自身可采取盘、带、鼓、 轮或任何其它合适设计的形式。根据流体动力学设计的部件包括例如孔、翼(airfoil )、风机叶片(blower vane)和类似的元件。本专利技术的流体动力学的研磨的流体动力学设计的优点是，所产生的流 动特性被用来控制环境特性，例如工件表面的速率、压力、密度(包括研 磨颗粒密度)、化学性质、清洁度和温度。所包含的部件单独作用移除局 部碎屑，同时整体全局作用管理整个工件和研磨工具表面的环境条件。通 过在研磨过程的副产物(机械的、化学的、热等等)能与工件(或研磨工 具)相互作用之前将其移除，显著减少了工件污染(或研磨工具堵塞/阻 塞)的机会。同样如以上提到的，常规研磨过程在工件区域生成热。通过 本专利技术的流体动力学的研磨工具降低温度的能力阻止物质过热。与流体动力研磨相关联的孔和关联的压力差也允许在接触区域上产 生更均勻的流动以及对工件/研磨界面的局部控制(平衡废料污染和研磨 接触区域)。大量孔的使用允许研磨以齿状切削工具的方式作用，从而生 成最小碎屑大小的屑，同时最大化"切削工具"清除率。特别地，孔尺寸 和构造设计成，以有限粒度/分辨度产生可预测的流动模式以及宏观涡流 (macroscopic vortice )或'J匚集；呙i^ ( collected vortice ):以4吏石,屑在1"尤选 方向从表面移动(比如，从盘/鼓/轮的边缘流动到中心，从中心到边缘， 围绕盘径向流动，在研磨带上的上升流动等等)。背衬板可配置为包括多 个收集通道(containment channel)以平衡从研磨元件的中心到其外部边 界的废物和/或冷却液流。有利地，所讨论的结合了各种流体动力学原理的研磨构件的独特构造 提供如下特征整个过程比现有技术布置"更清洁"，这是因为研磨自身的持续运动(转动或平动)造成从表面移除碎屑的"拉力"而不允许碎屑重新进入或"堵塞"工作区域或研磨表面；整个过程"更冷"，这是因为 相同增加的气流也起作用来移除产生的热；从提供相同研磨功能以及在整 个工件表面上的平衡冷却(不管工件和研磨工具之间接触的程度)方面来 说，整个过程是"均匀的"，使得不允许废料或副产物与刚暴露的表面相 互作用、损害或污染；整个过程比需要利用并维护单独的真空源的现有4支 术系统更经济；以及整个过程提供更高质量的结果，因为任何潜在的污染 立即并不断地从工作区域移除，从而显著减少任何潜在的环境问题、健康 问题或工作产品污染问题。在以下讨论过程期间并参考附图，本专利技术的其它和进一步的优点以及 特征将变得明显。附图简述现参考附图，附图说明图1示出了包括研磨盘和用于从工作区域移除碎屑的真空系统的现 有技术工具；图2是用于化学机械平坦化(CMP)系统的现有技术调节头 (conditioning head )的侧视图，示出包括在调节头里的有孔研磨盘；图3是图2布置的一部分的分解图，特别示出了调节头的叶轮和有孔 研磨盘构件；图4是依照本专利技术形成的一种示例性的根据流体动力学设计的研磨 盘的顶视图5示出本专利技术的可选实施方式，其中研磨盘内的孔的几何形状自身 配置为提供碎屑移除的流体动力学改进；图6显示本专利技术的又一实施方式，其中盘的孔倾斜以造成期望的压力 差和方向分力；图7示出本专利技术的另一基于流体动力学的研磨盘设计；图8包含依照本专利技术形成的又一基于流体动力学的研磨盘构造的说明；图9包含供依照本专利技术的研磨盘使用的示例性的根据流体动力学设 计的叶轮(背衬板)的等轴侧透视图IO示出可选的根据流体动力学设计的叶轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研磨工具，其包括根据流体动力学设计的部件以改进从工件移除废料，所述研磨工具包括：　底部件，其具有工作表面和背衬表面，其中至少所述工作表面具有研磨组分的涂层；以及　形成在所述底部件上或穿过所述底部件形成的多个部件，其中所述多个 部件配置为在研磨过程期间，在所述底部件的工作表面和背衬表面之间造成压力差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂文J贝纳，
申请(专利权)人：TBW工业有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]