[發明專利]防碰撞懸浮拋光裝置

有效

• 申請號: 201310197128.7
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103317430A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 張利;金明生;單曉杭;孫建輝
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B24B37/00
• 分類號: B24B37/00;B24B37/34;B24B53/12
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

技術領域

本發明涉及一種拋光領域，尤其是一種懸浮拋光裝置。

背景技術

襯底是非晶態薄膜制備過程中不可缺少的材料，襯底性質將嚴重影響非晶薄膜的表面形貌,為了獲得薄的、無缺陷的以及良好粘附性的合金薄膜,要求襯底具有少損傷的超光滑表面。避樣機械損傷、污染、氧化、過度腐蝕等因素對表面的影響，所以，傳統的化學機械拋光技術不完全適用于非晶態薄膜襯底的超精密拋光。

流體拋光現已成為獲取超光滑表面的重要手段之一，與剛性接觸式拋光相比，磨粒與工件表面的接觸狀態為軟性接觸，既可通過提升磨粒加工的等高性獲取更低粗糙度的超光滑表面，又可改善磨粒與工件表面的接觸狀態獲得少無損傷的加工效果。依據非晶態薄膜襯底制備的技術要求，懸浮拋光與目前常見的流體拋光具有較明顯的優勢。如專利申請號為201210140631.4的“可主動驅動的懸浮基盤拋光裝置”就公布了一種使加工變質層厚度變小，同時又能獲得較高的表面質量的可主動驅動的懸浮基盤拋光裝置，該裝置是在專利申請號為200910153716.4的“主動驅動研磨裝置的修正環驅動機構”基礎上，采用懸浮基盤在圓周上設有楔形槽的設計，運用流體力學現象和粉末作用，使得拋光顆粒和工件表面軟性接觸。但經過試驗證明，該設備存在以下問題：

該裝置是通過主動驅動裝置驅動修正環，懸浮基盤卡在修正環內，懸浮基盤上方通過砝碼加壓，由于懸浮基盤與修正環之間僅存在摩擦約束，高速旋轉的懸浮基盤轉動不平穩就會造成碰撞、卡死、傾斜等現象，從而影響拋光的表面質量，另一方面，砝碼作為加壓裝置，不能很好的控制壓力大小，精度不高，初始和停止狀態下，懸浮基盤楔形槽產生的液體動壓小，工件易被壓在研磨盤上，拋光液中顆粒會對工件作用產生損傷層，極大的影響了被加工材料的內部性能。

發明內容

為了克服已有技術研磨不平穩、表面質量不高的不足，本發明提供一種研磨平穩、表面損傷小質量高的防碰撞懸浮拋光裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種防碰撞懸浮拋光裝置，包括機座、懸浮基盤、研磨盤和修正環，所述懸浮基盤與加壓組件連接，所述懸浮基盤卡裝在修正環內，所述修正環安裝在研磨盤上，所述研磨盤通過主驅動器繞固定中心軸線轉動，所述懸浮基盤與研磨盤相對面沿圓周方向設有楔形槽和用以放置待加工工件的加工工位，所述楔形槽中充滿拋光液，所述楔形槽和加工工位間隔設置；所述拋光裝置還包括第一永磁環和第二永磁環，所述第一永磁環套裝在懸浮基盤外表面，所述第二永磁環套裝在修正環內表面，所述第一次永磁環和第二永磁環之間存在間隙且第一永磁環外圈和第二永磁環內圈磁性相同。

進一步，所述加壓組件為電磁加壓組件，所述電磁加壓組件包括電磁鐵和壓力傳感器，所述電磁鐵固定在機座上且與懸浮基盤同心，所述電磁鐵與機座之間安裝有壓力傳感器，所述懸浮基盤為鐵磁體。

本發明的技術構思為：懸浮基盤與研磨盤相對面沿圓周方向設有多個楔形槽，懸浮基盤與研磨盤之間充滿拋光液，即所述楔形槽中充滿拋光液，加工工件貼于懸浮基盤帶有楔形槽的平面上且不影響楔形槽，初始狀態下，懸浮基盤被電磁鐵吸附，研磨盤隨主軸旋轉，電磁鐵控制懸浮基盤慢慢與拋光液接觸，懸浮基盤與研磨盤之間存在相對運動，楔形槽產生的液體動壓使得基盤浮起一個高度H，從而拋光液中的顆粒在拋光工件時沒有強力的剛性接觸而是變為拋光顆粒的軟性碰撞，進而減小了工件的損傷。

懸浮基盤為鐵磁體，所述鐵磁體是指在磁場作用下產生與外磁場相同的強烈的附加磁場的物質，所述鐵磁體包括鐵鈷鎳等。帶線圈的電磁鐵能夠通過改變通入電流的大小來改變磁力的大小和方向，控制所述懸浮基盤慢慢放置在帶有拋光液的研磨盤上，電磁鐵與機座之間安裝有力傳感器，可準確測量出電磁鐵與懸浮基盤之間力的大小，采用計算機閉環控制，得到精確的施加壓力，解決了因砝碼加載不可控，從而在液體動壓還未形成時造成工件與研磨盤之間磨損，影響拋光質量的問題。

利用了電磁異性相吸同性相斥的原理，在懸浮基盤外圈和修正環內圈套裝永磁環，使得懸浮基盤與修正環之間不相互接觸，避免了碰撞、卡死等現象。

本發明的有益效果主要表現在：精確加壓、研磨平穩、表面損傷小質量高。

附圖說明

圖1是防碰撞懸浮拋光裝置示意圖。

圖2是懸浮基盤示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述。