[发明专利]一种超薄零件沥青粘结上盘方法

说明书

本发明公开了一种超薄零件沥青粘结上盘方法，采用铣削或磨削方法在基板粘结面加工阵列凸台结构，即在基板粘结面上加工多个凸台，凸台按行列整齐排列；将沥青粉末颗粒粘到凸台表面上；将超薄零件对中、轻放于阵列凸台结构上，一起置于电加热炉中加热。本发明通过在基板表面加工阵列凸台结构，避免了传统的沥青球粘结上盘中手工揉制沥青球的繁琐耗时，提高了超薄零件的上盘效率，并且零件尺寸不再受限于沥青球大小，适用于多种尺寸零件的上盘固持；本发明通过沥青粉末颗粒筛选和铺层保证了涂抹沥青量和沥青胶点尺寸的均匀性，减小了超薄零件沥青粘结上盘时的固持应力，进而将超薄零件的粘结上盘变形由3‑5μm减小到0.5μm以下。

技术领域

本发明涉及精密零件加工领域，尤其涉及一种超薄零件研磨抛光加工时的粘结上盘方法。

背景技术

超薄零件越来越多地应用于航空航天、激光系统、极紫外光刻和薄膜生长的衬底材料等方面。由于其径厚比大、刚度低、抵抗变形的能力差，在研磨加工前的粘结上盘中容易产生热应力和粘结剂固化应力引起的变形，下盘后固持应力释放引起的弹性回弹使超薄零件在盘上的面形精度损失殆尽。因此，提出能有效减小超薄零件粘结上盘变形的固持方法对超薄零件的精密加工具有重要意义。

针对超薄零件的粘结上盘变形问题，国内外学者和工程技术人员做了大量的研究工作。目前常用的上盘粘结方法有整面上盘法、胶点上盘法、真空吸附法、水表面张力吸附法、光胶法等。常用的上盘粘结材料有热熔胶、石蜡、树脂、火漆和沥青等。沥青由于具有优良的粘弹性特征，在上盘过程中可以通过蠕变和应力松弛过程松弛掉部分粘结上盘应力，有利于减小超薄零件的粘结上盘变形，一直是科研工作者和工程技术人员研究应用的热点。黄启泰等在《光学技术》杂志2007年第33卷第5期发表的《超轻超薄反射镜加工工艺研究》一文中采用沥青整面粘结上盘的固持方法完成了一块Φ195×1.6mm的K9玻璃球面超薄镜的加工，加工好下盘前零件的面形精度PV值为0.29μm，沥青溶解下盘后，零件的面形精度PV值变化为4.68μm，变形严重。下盘后超薄镜变形大是因为沥青在整面粘结过程中不易涂抹均匀，难以排除粘结层中存在的空气，容易引起零件较大的粘结上盘变形。王延路在《应用光学》杂志1985年第6期发表的《防止镜面变形的新方法——沥青球冷点胶粘结法》一文中研究了沥青球冷点胶粘结上盘的零件变形。沥青球冷点胶粘结法即在零件、基板、沥青球完全冷却的状态下，利用汽油对沥青球熔化后产生的粘结力上盘，简称为冷点胶粘盘。这种方法可以消除热应力引起的零件变形，但手工揉制沥青球不仅繁琐耗时，而且难以保证沥青球的尺寸均一性。不仅下盘后会使镜面变形，在盘上加工过程中也易出现轻微像散。因此，还需对现有的沥青粘结上盘方法进行改进，在提高生产效率的同时保证超薄零件的加工精度。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能实现粘结点位置和涂抹沥青量的精确控制，减小超薄零件沥青粘结上盘时的固持应力，进而减小粘结上盘变形；同时避免手工揉制沥青球存在的诸多缺点与问题，提高超薄零件的上盘效率和精度，并适用于各种尺寸零件的上盘固持的超薄零件沥青粘结上盘方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种超薄零件沥青粘结上盘方法，包括以下步骤：

第一步：选择一种锥入度2.1-2.5、软化点55-60℃的沥青材料，干燥后压成粉末，选用筛孔大小在100-300μm之间的粉筛，筛出大小均匀的沥青粉末颗粒；

第二步：选用基板材料和待加工超薄零件材料相同，并对基板粘结面进行平面磨削或研磨加工，进一步采用铣削或磨削方法在基板粘结面加工阵列凸台结构，即在基板粘结面上加工多个凸台，凸台按行列整齐排列；所述凸台为方形，边长小于待加工超薄零件厚度的5倍，高度为2-5mm，凸台行与行之间、列与列之间的间距均小于超薄零件厚度的10倍；

第三步：在基板凸台表面涂抹均匀的固体胶水，将沥青粉末颗粒粘到凸台表面上，完整覆盖所有凸台表面，吹掉没有和凸台有效粘结的沥青粉末颗粒；