[发明专利]一种压力可调的浮离抛光装置

说明书

本发明涉及一种压力可调的浮离抛光装置，属于超精密抛光领域。包括磁浮式微位移机构、抛光盘机构、夹具保持平台机构、电机传动机构；第一、第二电磁铁安装在抛光盘和抛光容器底部，抛光盘固定在抛光托盘上端，第二主轴固定在抛光托盘下端；夹具保持平台由固定件固定在抛光容器壁上，旋转夹具放置在夹具保持平台的孔内底部平台上，工件保持盘卡在旋转夹具内，压力传感器设置在工件保持盘底部，轮齿传动零件的滑块与夹具保持平台凹槽连接，并与旋转夹具轮齿啮合；电机安装在支撑架上，电机轴穿过滚动轴承，通过联轴器、平键、第一主轴与轮齿转动零件连接。本浮离抛光装置有效的避免因压力不稳定造成抛光面质量差的问题，提升了抛光质量。

技术领域

本发明涉及一种压力可调的浮离抛光装置，尤其涉及一种光学元器件及半导体光学表面加工的压力可调的浮离抛光装置，属于超精密抛光领域。

背景技术

随着光学技术和微电子技术的发展，在大规模集成电路、高精密光学反射镜面、强激光武器等领域对所需材料（单晶硅、单晶锗、碳化硅等材料）的表面精度提出了越来越高的要求。而在超大规模集成电路领域，单晶硅半导体基片的表面要求达到超光滑表面（指均方根表面粗糙度小于1的表面）的标准。由于单晶硅是硬脆材料，采用一般的加工方法很难加工，且在加工过程中极易产生裂纹和脆性破环。相关研究证实：超精密抛光可以获得光滑、无损伤和极低粗糙度的表面，所以超精密抛光技术已经广泛应用于基片生产当中。

超精密抛光技工技术主要有三种类型：接触式、非接触和混合式。欲法抛光、Teflon法抛光属于接触式抛光。接触式抛光是让抛光盘和工件在抛光液中直接接触，工件抛光时和抛光液中的磨粒刚性接触，容易使加工表面产生划痕、表面损伤和缺陷等。弹性发射加工、动压浮离抛光、浮法抛光、磁场辅助抛光、超声波抛光属于非接触式抛光。非接触式抛光是工件和抛光盘不发生直接接触，仅用抛光液中磨粒冲击工件表面，使磨粒微量的切削工件来获得高精度的光滑工件表面。化学机械抛光属于混合式抛光，使用较为广泛。

动压浮离抛光是运用液体动压原理实现非接触式加工的方法，其原理是通过带有楔形槽的抛光盘旋转带动抛光液，抛光液在楔形空间产生悬浮力和切向力。使得磨粒和工件在软接触下，微量去除工件表面材料以获得高质量的光学表面。对比于一些接触式抛光方法，动压浮离抛光具有获得高精度、表面缺陷少和加工表面质量高等优势。但是，一方面动压浮离抛光技术依靠液体动压原理，楔形槽和工件在较小的间隙和旋转作用下产生动压使工件悬浮并被抛光，而该压力周期性变化使得工件表面压力不稳定并且工件悬浮高度不断变化造成压力或大或小。另一方面，动压浮离抛光依靠液体动力带动磨粒水平冲击工件表面，使得抛光的效率很低，而原有抛光装置又采用单个工件抛光效率非常低，液体动能利用率很低。最后，一些抛光装置机构复杂、笨重，抛光盘产生的液体动能不足，导致抛光精度低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种压力可调的浮离抛光装置，利用闭环控制原理调控电磁铁磁力就可以改变抛光盘与工件的间距，实现工件表面压力保持相对稳定，并采用多工位平台实现对多个工件同时加工提高加工效率，可以克服现有浮离抛光设备中存在压力周期性变化导致工件表面压力不稳定、抛光效率低等问题。

本发明采用的技术方案是：一种压力可调的浮离抛光装置，包括抛光容器1、支撑架6、磁浮式微位移机构、抛光盘机构、夹具保持平台机构、电机传动机构，支撑架6位于抛光容器1外侧，磁浮式微位移机构、抛光盘机构、夹具保持平台机构均位于抛光容器1内部，磁浮式微位移机构包括第一电磁铁18、第二电磁铁19、电磁铁控制系统、压力传感器22；抛光盘机构包括抛光盘2、抛光托盘20、第二主轴21；夹具保持平台机构包括旋转夹具5、夹具保持平台3、工件保持盘16；电机传动机构包括伺服电机9、联轴器8、第一主轴7、滚动轴承10、轮齿传动零件4、平键11；