[發明專利]一種改善光學晶片面形的研磨方法

有效

• 申請號: 202210273295.4
• 申請日: 2022-03-18
• 公開（公告）號: CN114800052B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 朱祥龍;康仁科;董志剛;賈玙璠;高尚;郭曉光
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;B24B37/27;B24B37/11;B24B37/005;B24B37/34;G06F30/23
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 魯保良;李洪福

1.一種改善光學晶片面形的研磨方法，利用研磨裝置進行研磨，所述研磨裝置包括拋光頭、固結磨料研磨墊(13)和下研磨盤(14)；其特征在于：所述拋光頭包括基座(4)、外圈(5)、同心環、彈性環和升降裝置，所述基座(4)通過銷軸固定在工件主軸上；所述外圈(5)通過螺栓(6)與基座(4)固定連接、且位于基座(4)的下側；所述的同心環有多個，每個同心環通過各自的升降裝置安裝在基座(4)上，多個同心環從外到內依次嵌套在外圈(5)之內，最小同心環內徑為工件(12)半徑的1/2～1/3，最大同心環外徑為工件(12)半徑的3/2～4/3、并與外圈(5)內徑重合，單個同心環的徑向寬度為工件(12)半徑的1/4～1/6；

所述升降裝置包括千分尺旋鈕(1)、拉簧(2)和拉簧鍵(3)，所述同心環通過拉簧(2)與拉簧鍵(3)相連，拉簧鍵(3)安裝在基座(4)上表面，千分尺旋鈕(1)固定在基座(4)上，千分尺旋鈕(1)的下端抵住同心環上表面，通過調節千分尺旋鈕(1)，控制千分尺旋鈕(1)螺桿的長短，每個同心環的上表面沿周向均布三個千分尺旋鈕(1)，當所有同心環降下后，所有同心環的下表面處于同一平面；所述拉簧鍵(3)通過焊接或螺紋連接在基座(4)上表面；所述千分尺旋鈕(1)精度為0.01mm，具有鎖緊功能；所述彈性環與同心環數量相同，每個同心環對應一個彈性環，每個彈性環的平面尺寸與對應的同心環尺寸一致；工作時，某個或某幾個同心環上升形成環形凹坑，彈性環厚度與其對應的環形凹坑深度相同，彈性環被鑲嵌在環形凹坑內，其下表面與外圈(5)下表面平齊；

所述研磨方法包括以下步驟：

A、通過有限元分析，建立工件(12)上表面變形函數

設最內層同心環為一號同心環(7)，一號同心環(7)上升高度h₁，二號同心環(8)上升高度h₂，三號同心環(9)上升高度h₃，……；設工件(12)的中心為坐標系xoy的原點，工件(12)平面上過中心點的一條直線為x軸，工件(12)平面上過中心點垂直于x軸的直線為y軸；由于同心環上升而形成的環形凹坑由對應彈性環填充，彈性環厚度與其對應環形凹坑深度相同，施加研磨壓力時，工件(12)上表面產生變形，記錄該狀態下工件(12)上表面n點變形量，得到變形函數ξ_j(x_i,y_i)，下標j表示不同條件下得到的值，x_i和y_i分別為工件(12)上表面第i點縱坐標和橫坐標，i＝1～n；

B、根據工件(12)表面輪廓，選擇同心環調整方案

用表面輪廓儀測量實際工件(12)表面輪廓Z₀(x_i，y_i)，工件(12)上表面各點需要產生的變形Z_g(x_i，y_i)為實際表面輪廓Z₀(x_i，y_i)與理想表面輪廓Z(x_i，y_i)的差，根據有限元分析結果，調整同心環上升高度與彈性環厚度，使最小；

C、研磨加工

用粘接劑將工件(12)粘接在拋光頭下表面，將固結磨料研磨墊(13)貼在下研磨盤(14)表面，在定研磨壓力、研磨轉速和研磨液參數條件下，通過下研磨盤(14)和拋光頭的相對轉動，對工件(12)進行固結磨料研磨加工；

D、檢測

進行研磨加工時，每10min測量一次工件(12)下表面平面度，直至出現連續兩次平面度值波動小于5％，暫停加工，取最后一次工件(12)表面形貌為該狀態下最終表面形貌，若該表面形貌不滿足加工需求，則轉步驟C，直至工件(12)表面形貌誤差符合要求。

2.根據權利要求1所述一種改善光學晶片面形的研磨方法，其特征在于：所述彈性環材料為橡膠，所述橡膠包括順丁橡膠或天然橡膠或氯丁橡膠。

3.根據權利要求1所述一種改善光學晶片面形的研磨方法，其特征在于：所述粘接劑包括石蠟或光膠。