[发明专利]激光诱导等离子体辅助双面研磨透明材料的装置及方法

说明书

本发明公开了激光诱导等离子体辅助双面研磨透明材料的装置及方法，装置包括激光器、上磨盘、金属磨料、透明工件和下磨盘；该上磨盘、下磨盘都固装有上述的一激光器和一金属磨料，该上磨盘、下磨盘都设有贯穿的孔，该透明工件设在上磨盘和下磨盘间；该激光器发出激光束穿过孔并透过透明工件聚焦在金属磨料表面且产生等离子体，等离子体反向轰击透明工件表面以实现改性，通过上磨盘和下磨盘研磨加工透明工件表面。它具有如下优点：能有效消除机械加工表面损伤层，改善加工表面形状精度，既能有效保障加工零件表面达到纳米级表面粗糙度，又能保障整个零件表面达到亚微米级面型精度。

技术领域

本发明涉及精密加工方法技术领域，尤其涉及激光诱导等离子体辅助双面研磨透明材料的装置及方法。

背景技术

随着电子信息产业飞速发展，市场上对半导体、光学透镜、光学玻璃晶片、钟表玻璃等器件的表面平整度要求越来越高，因此需要较高表面形状精度。越来越多的高精密加工方法出现在工业领域当中。双面研磨加工作为一种超精密加工技术，能有效消除加工表面损伤层，改善加工表面形状精度，既能有效保障加工零件表面达到纳米级表面粗糙度，又能保障整个零件表面达到亚微米级面型精度。采用双面研磨加工方法可以获得光滑且平整的表面，因此，该方法是半导体、光学透明零部件的理想加工方法以及发展趋势，如CN113231957A的基于双面研磨设备的晶片研磨工艺及半导体晶片，但加工精度、加工效率有待提高。

发明内容

本发明提供了激光诱导等离子体辅助双面研磨透明材料的装置及方法，其克服了背景技术中所存在的不足。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：激光诱导等离子体辅助双面研磨透明材料的装置，包括激光器(1)、上磨盘(3)、金属磨料(4)、透明工件(5)和下磨盘(6)；该上磨盘(3)、下磨盘(6)都固装有上述的一激光器(1)和一金属磨料(4)，该上磨盘(3)、下磨盘(6)都设有贯穿的孔(11)，该透明工件(5)设在上磨盘(3)和下磨盘(6)间；该激光器(1)发出激光束(2)穿过孔(11)并透过透明工件(5)聚焦在金属磨料(4)表面且产生等离子体，等离子体反向轰击透明工件(5)表面以实现改性，通过上磨盘(3)和下磨盘(6)研磨加工透明工件(5)表面。

一实施例之中：该上磨盘(3)、下磨盘(6)都具有旋转轴，该激光器(1)通过压电陶瓷驱动器(7)固装在旋转轴且激光器(1)和旋转轴同步转动，通过压电陶瓷驱动器(7)带动激光器(1)振动。

一实施例之中：该压电陶瓷驱动器(7)带动激光器(1)振动的振幅范围在±0.1mm，频率范围在10-1000Hz。

一实施例之中：还包括太阳轮(8)、内齿圈(9)和游星轮(10)，该游星轮(10)啮合在太阳轮(8)和内齿圈(9)间，该透明工件(5)装设在游星轮(10)内，通过太阳轮(8)驱动游星轮(10)及游星轮(10)上的透明工件(5)既公转又自转。

一实施例之中：该下磨盘(6)位于内齿圈(9)内。

一实施例之中：该上磨盘(3)、下磨盘(6)都转动且转向相反。

一实施例之中：该金属磨料(4)材质由高原子序数的元素组成。

一实施例之中：该上磨盘(3)、下磨盘(6)上设硬质材料，该硬质料为金刚石、氧化铝或碳化硅中的至少一种。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：激光诱导等离子体辅助双面研磨透明材料的方法，包括：

激光器(1)发出激光束(2)穿过孔(11)并透过透明工件(5)聚焦在金属磨料(4)表面且产生等离子体，等离子体反向轰击透明工件(5)表面以实现改性；

通过磨盘研磨加工透明工件(5)之经改性的表面。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：