專利名稱：一種高度可調的傾角式超聲振動加工裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光電產業與半導體產業硬脆性材料加工裝置，尤其是涉及一種高度可調的傾角式超聲振動加工裝置。
背景技術：
單晶硅由于其出色的機械與電特性，被認為是機電制造業最重要的半導體材料之一。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行磨削，然后用化學機械拋光(CMP)就行拋光加工。當前的硅晶片最終加工的核心技術是化學機械拋光，其原理是工件與拋光墊在一定的壓力與拋光液(拋光顆粒、化學試劑和液體)做相對的旋轉運動，依靠磨粒的磨削及化 學試劑的腐蝕作用完成加工。在現階段，由于機械化學拋光存在拋光顆粒可控性差，加工效率低，拋光液的大量使用易造成污染等問題。金剛石固結磨粒加工是將金剛石磨粒與結合劑結合，然后固定在加工工具上進行加工。金剛石固結磨粒加工技術融合了化學機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境污染。日本秋田縣立大學開發了一種二維超聲波輔助化學機械復合加工裝置，應用二維超聲振動輔助金剛石固結磨粒加工可以獲得更好的加工效果，見參考文獻《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》，但由于捕圓振動磨粒與工件垂直，會造成較深的表面與亞表面缺陷。同時由于缺少合適的加工裝置，導致加工效率較低。

發明內容
本發明的目的在于針對現有二維超聲振動金剛石固結磨粒加工的不足，提供一種固定磨粒超聲橢圓振動的角度與高度可調，可提高加工效率的一種高度可調的傾角式超聲振動加工裝置。本發明設有傾角旋轉電機鎖板、傾角旋轉電機、旋轉電機、旋轉電機轉接板、電機支撐板、主軸、軸承蓋板、箱體、微動平臺、彈簧座、超聲振子、氧化鈰固結磨料砂輪、傾角旋轉臂、聯軸器、箱體連接板、轉軸、彈簧和應變片式壓力傳感器。所述氧化鈰固結磨料砂輪與應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個彈簧，彈簧座與微動平臺固定，微動平臺固定在轉軸的凹槽上，轉軸與主軸相連接，主軸通過聯軸器與旋轉電機連接，旋轉電機與旋轉電機轉接板和電機支撐板固定在箱體上，傾角旋轉臂將傾角旋轉電機與箱體連接，傾角旋轉電機與傾角旋轉電機鎖板固定。所述氧化鈰固結磨料砂輪與應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平臺固定；所述微動平臺可通過螺釘固定在轉軸的凹槽上；所述轉軸可通過螺釘與主軸相連接；所述旋轉電機可通過螺釘與旋轉電機轉接板和電機支撐板固定在箱體上；所述傾角旋轉臂可通過螺釘將傾角旋轉電機與箱體連接；所述傾角旋轉電機與傾角旋轉電機鎖板可通過螺釘固定。與現有的二維超聲振動金剛石固結磨粒加工設備相比，本發明結構簡單，調整方便，可以通過傾角旋轉電機調整整個裝置與工件的角度，產生傾斜的橢圓振動，微動平臺可以調整每個磨粒產生橢圓振動的高度，在垂直加工時，氧化鈰固結磨料砂輪可以隨著旋轉電機做相對于工件的轉動。本裝置可以放置多個超聲振子，提高加工的效率。


圖I為本發明實施例的結構組成示意圖。 圖2為本發明實施例的結構組成側視圖。圖3為本發明實施例的微動超聲振子裝置的結構組成側視圖。圖4為本發明實施例的傾斜橢圓超聲振動加工示意圖。以下給出圖I 4中各主要部件的標記I-傾角旋轉電機鎖板，2-傾角旋轉電機，3-旋轉電機，4-旋轉電機連接板，5-電機支撐板，6-主軸，7-軸承蓋板，8-箱體，9-微動平臺，10-彈簧座，11-超聲振子，12-氧化鈰固結磨料砂輪，13-傾角旋轉臂，14-聯軸器，15-箱體連接板，16-轉軸，17-彈簧，18-應變片式壓力傳感器。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步闡述。如圖I 4所示，本發明實施例設有傾角旋轉電機鎖板I、傾角旋轉電機2、旋轉電機3、旋轉電機轉接板4、電機支撐板5、主軸6、軸承蓋板7、箱體8、微動平臺9、彈簧座10、超聲振子U、氧化鋪固結磨料砂輪12、傾角旋轉臂13、聯軸器14、箱體連接板15、轉軸16、彈簧17和應變片式壓力傳感器18 ;所述氧化鈰固結磨料砂輪12與應變片式壓力傳感器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上裝有兩個彈簧17，彈簧座10與微動平臺9固定，微動平臺9固定在轉軸16的凹槽上，轉軸16與主軸6相連接，主軸6通過聯軸器14與旋轉電機3連接，旋轉電機3與旋轉電機轉接板4和電機支撐板5固定在箱體8上，傾角旋轉臂13將傾角旋轉電機2與箱體8連接，傾角旋轉電機2與傾角旋轉電機鎖板I固定。所述氧化鈰固結磨料砂輪12與應變片式壓力傳感器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可通過螺釘與微動平臺9固定；所述微動平臺9可通過螺釘固定在轉軸16的凹槽上；所述轉軸16可通過螺釘與主軸6相連接；所述旋轉電機3可通過螺釘與旋轉電機轉接板4和電機支撐板5固定在箱體8上；所述傾角旋轉臂13可通過螺釘將傾角旋轉電機2與箱體8連接；所述傾角旋轉電機2與傾角旋轉電機鎖板I可通過螺釘固定。當進行垂直橢圓振動加工時，首先，將工件固定在加工裝置的下方，由于在氧化鈰固結磨料砂輪12與超聲振子11間貼有應變片式壓力傳感器18，當氧化鈰固結磨料砂輪12與工件接觸時，應變片式壓力傳感器18的輸出會有變化。其次，通過微動平臺9調節一個超聲振子11的高度，使輸出電壓在一定的范圍。然后，分別調整其他超聲振子的高度，當每個傳感器的輸出都處于同一范圍內，可以認為每個磨料都與工件接觸，即可以進行超聲振動輔助加工。通過旋轉電機3可以使氧化鈰固結磨料砂輪12共同轉動，做相對工件的旋轉運動，提高加工效率。當進行傾斜橢圓振動超聲輔助加工時，整個裝置的狀態如圖4所示，首先通過傾角旋轉電機2，將整個裝置調整到一定的角度，通過微動平臺9先調節一個個氧化鈰固結磨料砂輪12的高度使其與工件接觸，輸出電壓在一定的范圍。然后調節其他固結磨料砂輪的 高度，使傳感器18的輸出都在預先設定的范圍，即可以認為每個磨料都與工件接觸到，這時就可以進行橢圓振動輔助加工，由于整個裝置與工件成一定的角度，所以產生的超聲橢圓振動是傾斜的，這樣就可以減小氧化鈰固結磨料砂輪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。
權利要求
1.一種高度可調的傾角式超聲振動加工裝置，其特征在于設有傾角旋轉電機鎖板、傾角旋轉電機、旋轉電機、旋轉電機轉接板、電機支撐板、主軸、軸承蓋板、箱體、微動平臺、彈簧座、超聲振子、氧化鈰固結磨料砂輪、傾角旋轉臂、聯軸器、箱體連接板、轉軸、彈簧和應變片式壓力傳感器； 所述氧化鈰固結磨料砂輪與應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個彈簧，彈簧座與微動平臺固定，微動平臺固定在轉軸的凹槽上，轉軸與主軸相連接，主軸通過聯軸器與旋轉電機連接，旋轉電機與旋轉電機轉接板和電機支撐板固定在箱體上，傾角旋轉臂將傾角旋轉電機與箱體連接，傾角旋轉電機與傾角旋轉電機鎖板固定。
2.如權利要求I所述的一種高度可調的傾角式超聲振動加工裝置，其特征在于所述氧化鈰固結磨料砂輪與應變片式壓力傳感器通過固定膠粘貼在超聲振子的底部。
3.如權利要求I所述的一種高度可調的傾角式超聲振動加工裝置，其特征在于所述超聲振子通過螺釘與彈簧座固定。
4.如權利要求I所述的一種高度可調的傾角式超聲振動加工裝置，其特征在于所述彈簧座通過螺釘與微動平臺固定。
5.如權利要求I或4所述的一種高度可調的傾角式超聲振動加工裝置，其特征在于所述微動平臺通過螺釘固定在轉軸的凹槽上。
6.如權利要求I所述的一種高度可調的傾角式超聲振動加工裝置，其特征在于所述轉軸通過螺釘與主軸相連接。
7.如權利要求I所述的一種高度可調的傾角式超聲振動加工裝置，其特征在于所述旋轉電機通過螺釘與旋轉電機轉接板和電機支撐板固定在箱體上。
8.如權利要求I所述的一種高度可調的傾角式超聲振動加工裝置，其特征在于所述傾角旋轉臂通過螺釘將傾角旋轉電機與箱體連接。
9.如權利要求I所述的一種高度可調的傾角式超聲振動加工裝置，其特征在于所述傾角旋轉電機與傾角旋轉電機鎖板通過螺釘固定。
全文摘要
一種高度可調的傾角式超聲振動加工裝置，涉及一種光電產業與半導體產業硬脆性材料加工裝置。提供一種固定磨粒超聲橢圓振動的角度與高度可調，可提高加工效率的一種高度可調的傾角式超聲振動加工裝置。氧化鈰固結磨料砂輪與應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個彈簧，彈簧座與微動平臺固定，微動平臺固定在轉軸的凹槽上，轉軸與主軸相連接，主軸通過聯軸器與旋轉電機連接，旋轉電機與旋轉電機轉接板和電機支撐板固定在箱體上，傾角旋轉臂將傾角旋轉電機與箱體連接，傾角旋轉電機與傾角旋轉電機鎖板固定。
文檔編號B24B1/04GK102873594SQ20121036627
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者楊煒, 姜濤, 郭隱彪 申請人:廈門大學