專利名稱：一種高度可調(diào)的傾角式超聲振動(dòng)加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電產(chǎn)業(yè)與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)硬脆性材料加工裝置，尤其是涉及一種高度可調(diào)的傾角式超聲振動(dòng)加工裝置。
背景技術(shù)：
單晶硅由于其出色的機(jī)械與電特性，被認(rèn)為是機(jī)電制造業(yè)最重要的半導(dǎo)體材料之一。近年來，大尺寸的硅晶片的加工越來越受到重視，其通常的加工方法是用金剛石砂輪進(jìn)行磨削，然后用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)就行拋光加工。當(dāng)前的硅晶片最終加工的核心技術(shù)是化學(xué)機(jī)械拋光，其原理是工件與拋光墊在一定的壓力與拋光液(拋光顆粒、化學(xué)試劑和液體)做相對(duì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，依靠磨粒的磨削及化 學(xué)試劑的腐蝕作用完成加工。在現(xiàn)階段，由于機(jī)械化學(xué)拋光存在拋光顆?？煽匦圆?，加工效率低，拋光液的大量使用易造成污染等問題。金剛石固結(jié)磨粒加工是將金剛石磨粒與結(jié)合劑結(jié)合，然后固定在加工工具上進(jìn)行加工。金剛石固結(jié)磨粒加工技術(shù)融合了化學(xué)機(jī)械拋光與磨削的特性，可以獲得較好的工件幾何精度，提高加工的效率并減少環(huán)境污染。日本秋田縣立大學(xué)開發(fā)了一種二維超聲波輔助化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工裝置，應(yīng)用二維超聲振動(dòng)輔助金剛石固結(jié)磨粒加工可以獲得更好的加工效果，見參考文獻(xiàn)《Performanceimprovement of chemo—mechanical grinding in single crystal silicon machiningby the assistance of elliptical ultrasonic vibration》 和《Two DimensionalUltrasonic Vibration Assisted Chemo-Mechanical Grinding of Si wafer》，但由于捕圓振動(dòng)磨粒與工件垂直，會(huì)造成較深的表面與亞表面缺陷。同時(shí)由于缺少合適的加工裝置，導(dǎo)致加工效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有二維超聲振動(dòng)金剛石固結(jié)磨粒加工的不足，提供一種固定磨粒超聲橢圓振動(dòng)的角度與高度可調(diào)，可提高加工效率的一種高度可調(diào)的傾角式超聲振動(dòng)加工裝置。本發(fā)明設(shè)有傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)鎖板、傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)接板、電機(jī)支撐板、主軸、軸承蓋板、箱體、微動(dòng)平臺(tái)、彈簧座、超聲振子、氧化鈰固結(jié)磨料砂輪、傾角旋轉(zhuǎn)臂、聯(lián)軸器、箱體連接板、轉(zhuǎn)軸、彈簧和應(yīng)變片式壓力傳感器。所述氧化鈰固結(jié)磨料砂輪與應(yīng)變片式壓力傳感器粘貼在超聲振子的底部，超聲振子與彈簧座固定，彈簧座上裝有2個(gè)彈簧，彈簧座與微動(dòng)平臺(tái)固定，微動(dòng)平臺(tái)固定在轉(zhuǎn)軸的凹槽上，轉(zhuǎn)軸與主軸相連接，主軸通過聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接，旋轉(zhuǎn)電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)接板和電機(jī)支撐板固定在箱體上，傾角旋轉(zhuǎn)臂將傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)與箱體連接，傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)與傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)鎖板固定。所述氧化鈰固結(jié)磨料砂輪與應(yīng)變片式壓力傳感器可通過固定膠粘貼在超聲振子的底部；所述超聲振子可通過螺釘與彈簧座固定；所述彈簧座可通過螺釘與微動(dòng)平臺(tái)固定；所述微動(dòng)平臺(tái)可通過螺釘固定在轉(zhuǎn)軸的凹槽上；所述轉(zhuǎn)軸可通過螺釘與主軸相連接；所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)可通過螺釘與旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)接板和電機(jī)支撐板固定在箱體上；所述傾角旋轉(zhuǎn)臂可通過螺釘將傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)與箱體連接；所述傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)與傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)鎖板可通過螺釘固定。與現(xiàn)有的二維超聲振動(dòng)金剛石固結(jié)磨粒加工設(shè)備相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，可以通過傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)調(diào)整整個(gè)裝置與工件的角度，產(chǎn)生傾斜的橢圓振動(dòng)，微動(dòng)平臺(tái)可以調(diào)整每個(gè)磨粒產(chǎn)生橢圓振動(dòng)的高度，在垂直加工時(shí)，氧化鈰固結(jié)磨料砂輪可以隨著旋轉(zhuǎn)電機(jī)做相對(duì)于工件的轉(zhuǎn)動(dòng)。本裝置可以放置多個(gè)超聲振子，提高加工的效率。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成側(cè)視圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的微動(dòng)超聲振子裝置的結(jié)構(gòu)組成側(cè)視圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例的傾斜橢圓超聲振動(dòng)加工示意圖。以下給出圖I 4中各主要部件的標(biāo)記I-傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)鎖板，2-傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)，3-旋轉(zhuǎn)電機(jī)，4-旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接板，5-電機(jī)支撐板，6-主軸，7-軸承蓋板，8-箱體，9-微動(dòng)平臺(tái)，10-彈簧座，11-超聲振子，12-氧化鈰固結(jié)磨料砂輪，13-傾角旋轉(zhuǎn)臂，14-聯(lián)軸器，15-箱體連接板，16-轉(zhuǎn)軸，17-彈簧，18-應(yīng)變片式壓力傳感器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步闡述。如圖I 4所示，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)鎖板I、傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)2、旋轉(zhuǎn)電機(jī)3、旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)接板4、電機(jī)支撐板5、主軸6、軸承蓋板7、箱體8、微動(dòng)平臺(tái)9、彈簧座10、超聲振子U、氧化鋪固結(jié)磨料砂輪12、傾角旋轉(zhuǎn)臂13、聯(lián)軸器14、箱體連接板15、轉(zhuǎn)軸16、彈簧17和應(yīng)變片式壓力傳感器18 ;所述氧化鈰固結(jié)磨料砂輪12與應(yīng)變片式壓力傳感器18粘貼在超聲振子11的底部，超聲振子11與彈簧座10固定，彈簧座10上裝有兩個(gè)彈簧17，彈簧座10與微動(dòng)平臺(tái)9固定，微動(dòng)平臺(tái)9固定在轉(zhuǎn)軸16的凹槽上，轉(zhuǎn)軸16與主軸6相連接，主軸6通過聯(lián)軸器14與旋轉(zhuǎn)電機(jī)3連接，旋轉(zhuǎn)電機(jī)3與旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)接板4和電機(jī)支撐板5固定在箱體8上，傾角旋轉(zhuǎn)臂13將傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)2與箱體8連接，傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)2與傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)鎖板I固定。所述氧化鈰固結(jié)磨料砂輪12與應(yīng)變片式壓力傳感器18可通過固定膠粘貼在超聲振子11的底部；所述超聲振子11可通過螺釘與彈簧座10固定；所述彈簧座10可通過螺釘與微動(dòng)平臺(tái)9固定；所述微動(dòng)平臺(tái)9可通過螺釘固定在轉(zhuǎn)軸16的凹槽上；所述轉(zhuǎn)軸16可通過螺釘與主軸6相連接；所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)3可通過螺釘與旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)接板4和電機(jī)支撐板5固定在箱體8上；所述傾角旋轉(zhuǎn)臂13可通過螺釘將傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)2與箱體8連接；所述傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)2與傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)鎖板I可通過螺釘固定。當(dāng)進(jìn)行垂直橢圓振動(dòng)加工時(shí)，首先，將工件固定在加工裝置的下方，由于在氧化鈰固結(jié)磨料砂輪12與超聲振子11間貼有應(yīng)變片式壓力傳感器18，當(dāng)氧化鈰固結(jié)磨料砂輪12與工件接觸時(shí)，應(yīng)變片式壓力傳感器18的輸出會(huì)有變化。其次，通過微動(dòng)平臺(tái)9調(diào)節(jié)一個(gè)超聲振子11的高度，使輸出電壓在一定的范圍。然后，分別調(diào)整其他超聲振子的高度，當(dāng)每個(gè)傳感器的輸出都處于同一范圍內(nèi)，可以認(rèn)為每個(gè)磨料都與工件接觸，即可以進(jìn)行超聲振動(dòng)輔助加工。通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)3可以使氧化鈰固結(jié)磨料砂輪12共同轉(zhuǎn)動(dòng)，做相對(duì)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，提高加工效率。當(dāng)進(jìn)行傾斜橢圓振動(dòng)超聲輔助加工時(shí)，整個(gè)裝置的狀態(tài)如圖4所示，首先通過傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)2，將整個(gè)裝置調(diào)整到一定的角度，通過微動(dòng)平臺(tái)9先調(diào)節(jié)一個(gè)個(gè)氧化鈰固結(jié)磨料砂輪12的高度使其與工件接觸，輸出電壓在一定的范圍。然后調(diào)節(jié)其他固結(jié)磨料砂輪的 高度，使傳感器18的輸出都在預(yù)先設(shè)定的范圍，即可以認(rèn)為每個(gè)磨料都與工件接觸到，這時(shí)就可以進(jìn)行橢圓振動(dòng)輔助加工，由于整個(gè)裝置與工件成一定的角度，所以產(chǎn)生的超聲橢圓振動(dòng)是傾斜的，這樣就可以減小氧化鈰固結(jié)磨料砂輪12與工件接觸的垂直方向的壓力，從而減小了工件的表面與亞表面損傷，提高了加工效果。
權(quán)利要求
1.一種高度可調(diào)的傾角式超聲振動(dòng)加工裝置，其特征在于設(shè)有傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)鎖板、傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)接板、電機(jī)支撐板、主軸、軸承蓋板、箱體、微動(dòng)平臺(tái)、彈簧座、超聲振子、氧化鈰固結(jié)磨料砂輪、傾角旋轉(zhuǎn)臂、聯(lián)軸器、箱體連接板、轉(zhuǎn)軸、彈簧和應(yīng)變片式壓力傳感器； 所述氧化鈰固結(jié)磨料砂輪與應(yīng)變片式壓力傳感器粘貼在超聲振子的底部，超聲振子與彈簧座固定，彈簧座上裝有2個(gè)彈簧，彈簧座與微動(dòng)平臺(tái)固定，微動(dòng)平臺(tái)固定在轉(zhuǎn)軸的凹槽上，轉(zhuǎn)軸與主軸相連接，主軸通過聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接，旋轉(zhuǎn)電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)接板和電機(jī)支撐板固定在箱體上，傾角旋轉(zhuǎn)臂將傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)與箱體連接，傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)與傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)鎖板固定。
2.如權(quán)利要求I所述的一種高度可調(diào)的傾角式超聲振動(dòng)加工裝置，其特征在于所述氧化鈰固結(jié)磨料砂輪與應(yīng)變片式壓力傳感器通過固定膠粘貼在超聲振子的底部。
3.如權(quán)利要求I所述的一種高度可調(diào)的傾角式超聲振動(dòng)加工裝置，其特征在于所述超聲振子通過螺釘與彈簧座固定。
4.如權(quán)利要求I所述的一種高度可調(diào)的傾角式超聲振動(dòng)加工裝置，其特征在于所述彈簧座通過螺釘與微動(dòng)平臺(tái)固定。
5.如權(quán)利要求I或4所述的一種高度可調(diào)的傾角式超聲振動(dòng)加工裝置，其特征在于所述微動(dòng)平臺(tái)通過螺釘固定在轉(zhuǎn)軸的凹槽上。
6.如權(quán)利要求I所述的一種高度可調(diào)的傾角式超聲振動(dòng)加工裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)軸通過螺釘與主軸相連接。
7.如權(quán)利要求I所述的一種高度可調(diào)的傾角式超聲振動(dòng)加工裝置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過螺釘與旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)接板和電機(jī)支撐板固定在箱體上。
8.如權(quán)利要求I所述的一種高度可調(diào)的傾角式超聲振動(dòng)加工裝置，其特征在于所述傾角旋轉(zhuǎn)臂通過螺釘將傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)與箱體連接。
9.如權(quán)利要求I所述的一種高度可調(diào)的傾角式超聲振動(dòng)加工裝置，其特征在于所述傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)與傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)鎖板通過螺釘固定。
全文摘要
一種高度可調(diào)的傾角式超聲振動(dòng)加工裝置，涉及一種光電產(chǎn)業(yè)與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)硬脆性材料加工裝置。提供一種固定磨粒超聲橢圓振動(dòng)的角度與高度可調(diào)，可提高加工效率的一種高度可調(diào)的傾角式超聲振動(dòng)加工裝置。氧化鈰固結(jié)磨料砂輪與應(yīng)變片式壓力傳感器粘貼在超聲振子的底部，超聲振子與彈簧座固定，彈簧座上裝有2個(gè)彈簧，彈簧座與微動(dòng)平臺(tái)固定，微動(dòng)平臺(tái)固定在轉(zhuǎn)軸的凹槽上，轉(zhuǎn)軸與主軸相連接，主軸通過聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接，旋轉(zhuǎn)電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)接板和電機(jī)支撐板固定在箱體上，傾角旋轉(zhuǎn)臂將傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)與箱體連接，傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)與傾角旋轉(zhuǎn)電機(jī)鎖板固定。
文檔編號(hào)B24B1/04GK102873594SQ20121036627
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者楊煒, 姜濤, 郭隱彪 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)