[實用新型]基于介電泳效應的拋光設備

有效

• 申請號: 201320302214.5
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN203282283U
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 鄧乾發;周芬芬;呂冰海;袁巨龍;郭偉剛;郁煒;趙萍;厲淦;趙天晨
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

本實用新型涉及一種基于介電泳效應的拋光設備。

背景技術

隨著產品性能的不斷提高，現代光電信息領域、精密機械領域對材料的加工精度和表面質量要求愈來愈高。材料加工是原始材料到元器件轉變的必經途徑，加工的精度決定了元器件的性能，加工的效率決定了材料的推廣應用進程。

平面拋光技術廣泛地應用于光學零件、半導體基片及各類高精度、高表面質量平面元器件的最終加工。拋光過程中，一般通過拋光盤旋轉形成與工件之間的相對速度，借助注入拋光區域的拋光液及其中的磨粒，實現工件材料去除。由于拋光盤旋轉，拋光液受到離心力作用，總是具有離開拋光盤的趨勢，拋光盤轉速越快，拋光液駐留加工區域的時間就越短。這勢必導致只有少部分拋光液進入實際拋光區域參與材料去除，而大部分拋光液被甩出拋光盤，不能充分發揮作用。特別是在很多光、電子、信息元器件的拋光加工中，為了保證表面質量，拋光液不循環使用，拋光液的無效損耗大大增加了生產成本。同時，離心力使拋光液越靠近拋光墊周緣分布越厚并沿拋光墊徑向位置呈現不均勻分布，工件中心部分與周緣部分之間呈現較大的拋光率差，降低了工件的平面化程度，進而降低了工件的拋光精度。傳統拋光方式通常采用較低的拋光盤轉速，這嚴重限制了拋光加工的效率。因此，如何提高拋光液在加工區域的駐留時間，已成為實現高效、高質量、低成本拋光加工所面臨的主要問題之一。

目前，針對傳統平面拋光方法提高加工精度和效率的研究主要集中在對拋光加工參數、拋光液成份、拋光墊材料及結構等方面，對于如何解決平面拋光過程中拋光液及磨粒受離心力作用從加工區域甩出問題的研究及專利還未查見。

一般而言，世界上的物質都具有等量的正電、負電，并且散布在物體內部各處，若是在這物質之外有正電極或負電極靠近（電場存在時），依著同性相斥、異性相吸的原理，負電極靠近的時侯，物體內的正電會偏向被負電極靠近的表面，使得該物體在電場中也會有異性相吸、同性相斥的現象。傳統電泳是指帶電微粒在均勻電場中受到電場作用力。介電泳是指中性微粒在非均勻電場中極化，發生極化后的微粒因電場強度分布不同，使兩端所受的電場力大小不同，因而朝向所受電場強度大的電極方向移動，所受電場作用力稱為介電泳作用力。中性微粒在交流電場中會被極化而運動。整個介電泳系統因為交流電，電場方向會不斷地改變，極化中的微粒也會因此不斷改變自己內部電子的排列，電子在微粒中移動速度影響微粒的移動方向。在交流電場中，電極的極性不斷地正負交替，微粒其內部的電子能快速地隨著電極的極性而移動，因此，微粒仍朝著電場強度較高的方向移動。本實用新型利用這一思路對目前的拋光機進行改裝，從而獲得拋光效率更高、成本低、避免拋光液和磨粒浪費的設備。

發明內容

本實用新型針對目前的平面拋光過程中拋光液及磨粒受離心力作用從加工區域甩出造成進入實際拋光區域參與材料去除的磨料量下降、無法充分發揮磨料加工作用、拋光液在加工區域分布不均勻的問題，提出了一種不浪費拋光液、拋光效果好的基于介電泳效應的拋光設備。

本實用新型所述的基于介電泳效應的拋光設備，包括帶有上拋光盤、下拋光盤和工件夾具的拋光機本體，所述的工件夾具位于所述的上拋光盤與所述的下拋光盤之間的拋光加工區域，其特征在于：所述的上拋光盤和所述的下拋光盤上分別加裝電極，每個所述的電極面向拋光加工區域的表面設置絕緣板，且所述的絕緣板表面粘貼拋光墊；所述的上拋光盤上設置拋光液注入口；所述的上拋光盤的電極和所述的下拋光盤的電極分別與交流電源連接，所述的交流電源的電流輸入端與調頻調壓控制器連接，控制交流電源的電壓與頻率。

利用本實用新型所述的拋光設備進行操作的步驟如下：

1）工件置于工件夾具后將拋光墊粘貼在絕緣板上；

2）拋光液和磨粒從拋光液注入口進入位于上拋光盤和下拋光盤之間的拋光加工區域；

3）拋光時，裝有電極的上拋光盤和下拋光盤與交流電源相聯接，調頻、調壓控制器控制交流電源的電壓和頻率發生變化，使得上拋光盤上連接的電極與下拋光盤連接的電極之間產生非均勻電場，拋光加工區域中的拋光液液滴和磨粒在電極產生的非均勻電場中發生極化在其表面產生感應電荷；

4）拋光加工區域中極化后的拋光液液滴和磨粒受到介電泳力（電場力）的作用移動到上下拋光墊附近，從而減緩離心力對拋光液和磨粒的直接甩出作用，使得進入拋光區域參與工件材料去除的拋光液和磨粒數量增加，對工件表面進行拋光。