[发明专利]一种用于双面电化学机械抛光平面构件的设备及方法

说明书

本发明属于电化学机械抛光领域，涉及一种用于双面电化学机械抛光平面构件的设备及方法，可应用于导电材料平面构件的低应力、高效抛光。本发明的设备包括双面研磨装置、电化学机械抛光垫、导电夹持装置、电源供应部、电解液供应部。利用游星片连接电源正极和平面构件，通过上下阴极层和抛光垫中的电解液将电源的负极与导电平面构件相连，从而构成回路实现双面电化学机械抛光。本发明可以用于导电平面构件的双面平坦化，具有材料去除率更高、电路稳定、排液顺畅、反应稳定、结构简单、装配方便、修形能力提高等优点。

技术领域

本发明属于电化学机械抛光领域，涉及一种用于双面电化学机械抛光平面构件的设备与方法，可应用于导电材料平面构件的低应力、高效抛光。

背景技术

随着制造业发展，机械、电子、航空航天、国防等领域高端装备对关键零件的性能要求不断提高，如火箭共底构件、超精密齿轮、光学镜片、飞行器颤振比例模型等。为满足性能需求，精密与超精密加工技术加工精度不断提高，高性能零件的形状和结构日趋复杂和精细。在精密与超精密加工技术中，抛光工艺是表面处理工艺的重要组成部分。化学机械抛光CMP具有良好的全局平坦化能力，但是其加工过程中伴随机械作用，会给工件引入较大残余应力，引起工件变形，而电化学机械抛光ECMP利用电解钝化作用生成易去除的钝化膜，相比化学机械抛光，加工应力更小，且材料去除率高于化学机械抛光。双面电化学机械抛光可以进一步提高材料去除率。

在专利CN101168241A中用于连接构件与电源的接触组件结构复杂，且通过点接触式传导安级电流容易导致工件烧伤，且组件中包括不锈钢材质零件也会发生电解，导致零件受损并影响有效电解反应。

在专利CN101573212A中，抛光垫上孔与孔之间没有连接通道，导致电解液添加浸入后无法有效排出，影响了电解液流量，也容易导致抛光产物无法及时排出。且文中未提及夹持件材料及结构对电解反应影响，若夹持件采用材料含有与构件不同的金属元素，会导致电解液中混入其它金属材料，可能会影响电解反应，其次夹持件参与反应会导致其传动结构的破坏，影响到构件的运动。

在专利CN103182687A中所示抛光垫结构复杂，不易制造装配；且电性连接中液阻不稳定，难以保证构件相对电极电势的稳定性，影响构件钝化产物生成。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于双面电化学机械抛光平面构件的设备与方法。

本发明的技术方案为：

一种用于双面电化学机械抛光平面构件的设备，包括双面研磨装置、电化学机械抛光垫、导电夹持装置、电源供应部和电解液供应部。

所述的双面研磨装置，包括上研磨盘1、上盘连接层2、圆柱销I7、内齿圈9、圆柱销II10、太阳轮13、下研磨盘16、传动装置I。所述的传动装置I包括螺母12、轴承I 17、内齿圈承载层18、轴承II 19、轴承III 20、轴承IV 21、轴22、机架25。

所述的上研磨盘1、下研磨盘16结构相同，其轴心线重合，盘面水平对应，下研磨盘16通过两个轴承II 19同轴安装在内齿圈承载层18中心孔内。所述的太阳轮13同轴安装在轴22上端并通过螺母12固定，轴22上端通过两个轴承I17安装于下研磨盘16中心孔内，轴22下端通过轴承IV 21安装在机架25底孔处；所述机架25通常为圆柱体结构或长方体结构，其底部下表面设有底孔，内齿圈承载层18通过两个轴承III20安装于机架25底孔上端孔壁上。所述的内齿圈9通过螺栓8固定在内齿圈承载层18上，圆柱销I7通过插销I11固定在内齿圈9上，圆柱销II10通过插销I11固定在太阳轮13上。所述传动装置I与太阳轮13、上研磨盘1、下研磨盘16、内齿圈9同轴并在驱动装置驱动下同向转动，内齿圈9、太阳轮13用于驱动导电游星片6为平面构件5提供行星运动。