[發明專利]拋光方法和系統

在審

• 申請號: 201711232004.2
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108000244A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 樊成;張雷;趙啟智
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;B24B29/02;B24B41/04
• 代理公司: 寧波高新區核心力專利代理事務所(普通合伙) 33273
• 代理人: 袁麗花

本申請公開了一種拋光方法和系統，該拋光方法是先在材料表面形成一層比材料本身硬度低的氧化層，然后采用磨粒進行拋光。該拋光系統包括并列設置的等離子槍和氣囊拋光工具，等離子槍安裝于等離子槍安裝板上，等離子槍安裝板和氣囊拋光工具之間設置有升降氣缸，該升降氣缸固定于氣囊拋光工具上、且與等離子槍安裝板之間可相對移動。本發明提供的結合等離子表面改性和氣囊拋光的拋光工具及方法，能夠有效降低碳化硅硬脆材料表面硬度，降低拋光碳化硅硬脆材料的難度，對平面和自由曲面有良好的貼合度，滿足不同條件下的拋光需求，能夠達到普通拋光無法達到的表面粗糙度，而且結構相對簡單，氣密性好，方便設備的安裝。

技術領域

本發明涉及拋光設備領域，尤其是涉及一種結合等離子表面改性和氣囊拋光的方法和系統。

背景技術

隨著半導體行業以及光學行業的快速發展，產品對半導體以及光學材料表面質量的要求越來越高，類似碳化硅等新一代具有高熱導率，高頻率，大功率，化學穩定性的寬禁帶半導體材料開始應用在功率器件及光學反射鏡上。但類似碳化硅等高硬度的材料難以加工，采用傳統拋光方式對其拋光會對材料表面及亞表面造成大量損傷、劃痕，影響最終表面質量。而且傳統拋光方式在面對自由曲面，非球面時拋光效果并不能達到預想中的效果。

而采用氣囊拋光的方式則有效解決了曲面貼合的問題，由于氣囊的柔性，使得接觸更加柔順，通過改變加工工藝參數可以有效控制接觸區域及接觸力，實現對材料表面的拋光。

但是由于在加工類似碳化硅等硬脆材料是一般采用的是金剛石磨粒，即使使用氣囊拋光依然會對表面造成損傷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種拋光方法和系統，結合等離子表面改性技術，通過將表面氧化，形成一層比材料本身硬度低的氧化層，便可以采用非金剛石磨粒進行拋光，有效避免了由于磨粒帶來的表面及亞表面損傷。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本申請實施例公開一種拋光方法，先在材料表面形成一層比材料本身硬度低的氧化層，然后采用磨粒進行拋光。

優選的，在上述的拋光方法中，采用等離子表面改性方法在材料表面形成氧化層。

優選的，在上述的拋光方法中，供應等離子槍的氣體中，露點可調。

優選的，在上述的拋光方法中，等離子槍具有兩個氣路，其中一氣路含有水蒸氣，另一氣路不含水蒸氣，不含水蒸氣的氣路中，氣體流量可調，來自兩個氣路的氣體混合后進入等離子槍。

優選的，在上述的拋光方法中，所述等離子槍的氣源為惰性氣體。

優選的，在上述的拋光方法中，在一氣路中，惰性氣體經過一裝有水的洗氣瓶并從瓶中帶出水蒸氣。

優選的，在上述的拋光方法中，用于碳化硅材料的表面拋光。

本申請還公開了一種拋光系統，包括并列設置的等離子槍和氣囊拋光工具，等離子槍安裝于等離子槍安裝板上，等離子槍安裝板和氣囊拋光工具之間設置有升降氣缸，該升降氣缸固定于氣囊拋光工具上、且與等離子槍安裝板之間可相對移動。

優選的，在上述的拋光系統中，所述等離子槍安裝板的頂端設置有一限位板，該限位板延伸于所述升降氣缸的上方。

優選的，在上述的拋光系統中，所述氣囊拋光工具包括伺服電機、中空轉軸、氣囊和旋轉接頭，所述伺服電機作用于中空轉軸并可帶動其轉動，所述氣囊和旋轉接頭分別安裝于中空轉軸的兩端。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1、本發明通過表等離子面改性的技術可以對難加工的硬脆材料(碳化硅)及其他光學材料進行加工，降低了材料的去除難度。

2、本發明對平面、曲面、非球面等非異形件及異形件均具有良好的貼合性。