[发明专利]一种集群动压磁流变抛光设备及方法

说明书

本发明提供一种动压磁流变抛光设备，包括：设备本体，所述设备本体设有磁抛光轮，所述磁抛光轮与动力机构通过传动带连接；所述传动带沿所述磁抛光轮的厚度方向包覆所述磁抛光轮的抛光部。本发明将传动带和磁抛光轮相结合，在使用该动压磁流变抛光设备进行抛光时，磁流变液经过传动带与磁抛光轮包络位置时，能形成楔形效应动压力，提高磁流变液在抛光过程中对工件的材料去除率，从而去除率高，提高了工作效率。本发明还提供一种动压磁流变抛光方法，应用于上述的动压磁流变抛光设备，也具有相同的有益效果，在此不再赘述。

技术领域

本发明涉及精密加工技术领域，特别涉及一种集群动压磁流变抛光设备及方法。

背景技术

随着信息电子化的社会发展，半导体材料作为高性能微电子元器件应用愈发广泛，如单晶硅、氧化铝、钛酸锶和单晶碳化硅等电子陶瓷材料的需求越来越大。一般半导体晶片制造要经过切片、研磨、抛光等工序，要达到良好的使用性能，其表面精度需要达到超光滑程度（粗糙度Ra达到1nm以下），面型精度也有较高要求（面型精度达到0.5µm以下），以LED外延蓝宝石衬底为例，一般要求总厚度偏差小于10µm、表面总平整度小于10µm、表面粗糙度小于0.05µm。因此半导体材料的制造越来越依赖研磨抛光技术来满足其生产要求。

现有国内外对半导体晶片的加工方法主要是高效研磨、超精密抛光、化学机械抛光、磁流变抛光和基于端面磨床的磨抛加工，磁流变抛光变抛光作为一种典型半导体基片的平坦化加工技术，该方法利用磁流变液流变的特性形成抛光垫对加工表面进行逐点扫描加工，但是加工效率比较低，同时，永磁铁形成的静态磁场形成的磁流变效应抛光垫缺乏自我修整和磨料更新自锐的机制，磁流变液在磁场作用下的黏弹性使得静磁场形成的抛光垫对工件表面加工后受力畸变，难以保持加工后工件的性能稳定，制约了该工艺的进一步应用和发展。目前，磁流变抛光以美国QED Technologies公司的抛光方法为主流技术，该方法由于能形成楔形效应的流体动压力，因而材料去除率较高，但该技术的机器价格高昂，而且属于单斑点接触，需要靠高精度数控系统保证斑点的运动才能实现工件的抛光。国防科技大学的小口径磁流变抛光装置采用结构为200mm和20mm磁抛光轮，其内部磁场发生装置是永磁铁，因为结构限制其磁场强度在0.15T左右，导致其材料去除率较小。湖南大学研制的小口径非球面加工的斜轴磁流变抛光装置，采用外部为抛光旋转体，内部为固定励磁装置的斜轴磁流变抛光装置，该装置能对小口径非球面进行超精密抛光，在6mm的单晶硅抛光中表面粗糙度从10.2nm降到3.2nm，表面粗糙度较高，并且该装置的去除率较低，加工时间较长，只适合小工件的加工。

因此，如何提供一种效率高，抛光均匀的磁流变抛光设备，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种集群动压磁流变抛光设备及方法，能够使得磁流变抛光效率高，抛光均匀。其具体方案如下：

一方面，本发明提供一种动压磁流变抛光设备，包括：设备本体，所述设备本体设有磁抛光轮，所述磁抛光轮与动力机构通过传动带连接；所述传动带沿所述磁抛光轮的厚度方向包覆所述磁抛光轮的抛光部。

优选地，还包括：张紧轮，所述张紧轮与所述传动带接触；所述张紧轮通过具有锁定功能的第一位移装置与所述设备本体连接。

优选地，所述位移装置能够在所述设备本体上下移动，并锁定。

优选地，所述磁抛光轮内设有数量可调、相串联的预设磁铁。

优选地，所述预设磁铁为圆形磁铁、半圆形磁铁、U型磁铁中的一种或多种。

优选地，所述传动带的外表面为砂带。

优选地，所述磁抛光轮的数量为N，N个所述磁抛光轮通过所述传动带传动连接。

优选地，还包括：大小不同用于更换的磁抛光轮。

优选地，所述磁抛光轮通过具有锁定功能的第二位移装置与所述抛光设备本体连接。