本发明专利技术公开了一种电致化学抛光装置及其工作方法，所述的装置包括隔振光学平台、线型滑台、电极系统、基准平晶、真空陶瓷吸盘、调平基板、微分测头和压电陶瓷偏转台。本发明专利技术采用粗调和精调相结合，调平精度高、范围大，可以对不同厚度的材料进行抛光；本发明专利技术使用柔性波纹管传递扭矩，降低了由于电极转动受力不均对下方液膜厚度均一性造成的影响，此外，柔性波纹管还可以减缓与减速电机和线型滑台相连的保持架上装配结构引起的振动对下端电极的影响，可以显著提高抛光工件的质量；本发明专利技术采用直线轴承和导向轴代替传统技术中的拨叉结构，可以极大地减小电极系统与其他部件的摩擦力，避免了电极在转动过程中导致贵重电极与工件划擦而损坏的技术难题。
【技术实现步骤摘要】
一种电致化学抛光装置及其工作方法
本专利技术属于抛光
，具体涉及一种电致化学抛光装置及其工作方法。
技术介绍
电致化学抛光(Electrogeneratedchemicalpolishing，简称EGCP)是一种新的超精密无应力平坦化抛光方法，传统的电化学抛光方法只能抛光导电材料，不具备整平能力，而电致化学抛光方法可以抛光导电和不导电等各种材料，而且可以获得高平面度的超光滑表面，在超精密无损伤平坦化抛光领域具有广阔的应用前景。该方法通过电化学氧化将抛光液中的电活性中介体氧化成刻蚀剂，扩散至工件表面完成抛光过程。该抛光方法具有距离敏感性，工作电极与工件表面之间抛光间隙越小，抛光效率越高。因此，在电致化学抛光过程中，电极和工件之间的间隙通常在微纳尺度，如此小的间隙导致物料扩散困难，不能及时地将Cu2+转移出去，会严重影响抛光过程和工件的表面质量。因此，需要解决微纳间隙内物料扩散问题；另外，在抛光过程中，间隙对刻蚀速率具有显著影响，需要对工件与工具电极平面进行调平，以高效地将工具电极平面面形复制到工件上，因此，如何有效精确地调平工件和工具电极表面是一个需要解决的关键问题；最后，在动态刻蚀电极转动过程中，由于传动机构扰动或摩擦力变化可能导致电极的上下移动或倾覆，易出现电极和工件碰撞导致工件和电极变形问题。因此，实现高稳定性的电极浮动是需要解决的关键问题。只有上述这些关键问题得到有效解决，才能实现稳定的电致化学抛光完成超精密无损伤平坦化高质量工件的抛光过程。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术设计了一种可以有效提高抛光过程稳定性和工件抛光质量的电致化学抛光装置及工作方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种电致化学抛光装置，包括隔振光学平台、直角固定块、线型滑台、减速电机、刹车电机、导向轴、转动轴、导电滑环、直线轴承、深沟球轴承、电极系统、电解槽、基准平晶、真空陶瓷吸盘、调平基板、微分测头、压电陶瓷偏转台、蠕动泵、过滤器A、液压罐、过滤器B、压力源、玻碳电极、电极平晶和配重块。所述的线型滑台通过直角固定块固定在隔振光学平台上，保持架通过连接板固定在线型滑台上，连接板上部安装连接件，连接件上安装张紧板，减速电机固定在张紧板上；所述的深沟球轴承通过轴承卡子固定在保持架上，深沟球轴承的上端和转动盖过盈配合，转动盖上安装转动轴，转动轴上安装导电滑环和皮带轮，所述的皮带轮通过同步带与减速电机的皮带轮连接；转动盖下部与柔性波纹管连接，柔性波纹管下端通过直线轴承、导向轴以及夹持螺钉与电极系统连接；所述的隔振光学平台上安装底板，所述的压电陶瓷偏转台安装在底板上，所述的压电陶瓷偏转台上安装转接板，转接板上端放置真空陶瓷吸盘，真空陶瓷吸盘上放置工件；所述的转接板下端与气阀接头配合，气阀接头与气阀连接；所述的底板上固定支撑板，所述的支撑板通过微分测头和调平螺钉与调平基板配合连接；所述的调平基板上安装基准平晶和电解槽，基准平晶和调平基板之间放置蝶形弹簧；所述的隔振光学平台上安装显微放大装置、检测装置以及液压供液系统；所述的液压供液系统的接口A通过转动轴的内孔与电极系统的旋转接头连接，液压供液系统的接口B与电解槽上的接口连接。所述的基准平晶表面通过溅射仪器溅射一层铜膜。进一步地，所述的微分测头有三个，三个微分测头和一个调平螺钉固定在在支撑板四个边的中心处。进一步地，所述的导向轴放置在直线轴承中，所述的导向轴和直线轴承均是两个，两个直线轴承关于转动轴轴线对称。进一步地，所述的基准平晶通过螺钉与调平基板连接。一种电致化学抛光装置的工作方法，包括以下步骤：A、安装和检测处理将工件置于真空陶瓷吸盘上，通过检测装置中的线激光位移传感器对工件和基准平晶的正交的两条线上的点进行高度信息的测量；B、检测和调平根据线激光位移传感器反馈的高度信息，采用调整三个微分测头和调平螺钉进行四点粗调；当工件和基准平晶平面一致时，采用压电陶瓷偏转台进行精调，即通过拧紧基准平晶和调平基板之间的螺钉、对蝶形弹簧进行挤压变形；最终在允许误差范围内，使得工件和基准平晶在同一平面；C、吸附和液压支撑调平之后，采用真空泵抽取陶瓷吸盘中的空气形成负压，将工件吸附固定，并开启液压供液系统，通过压力源产生压力，经减压阀调出所需压力值，并显示在压力计上；在液路上设置两个过滤器，分别为过滤器A和过滤器B，将抛光液中的微小颗粒过滤，以免造成液路的堵塞，通过蠕动泵将电解池中的抛光液泵回液压罐中，实现抛光液循环利用；D、间隙调整根据静压液浮基本原理，在工件和电极系统之间产生液膜，将电极系统支撑，液膜厚度与供液压力有关，调节供液压力控制液膜厚度，使得工件和电极系统之间的液膜间隙控制在5-10μm之间；通过显微放大装置实时检测电极系统的液膜厚度，防止出现电极系统因未被浮起抛光工件而损坏电极情况的出现；E、抬起和抛光供液稳定后，停止真空泵对工件的吸附作用，开启减速电机，通过转动轴-柔性波纹管带动电极系统进行转动；打开电极系统工作站，进行工件抛光，每隔一个时间间隔，停止转动电极系统，并打开真空泵吸附工件，利用线型滑台将电极系统抬起离开工件，并间隔15s后自动将电极系统降低至原来高度；转步骤C直至完成整个工件的抛光过程。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术采用粗调和精调相结合，调平精度高、范围大，可以对不同厚度的材料进行抛光；2、使用柔性波纹管传递扭矩，一定程度上可以降低由于电极转动受力不均可能对下方液膜厚度均一性造成的影响，此外，柔性波纹管还可以减缓与减速电机和线型滑台相连的保持架上装配结构引起的振动对下端电极的影响，可以显著提高抛光工件的质量；3、本专利技术采用直线轴承和导向轴代替传统技术中的拨叉结构，可以极大地减小电极系统与其他部件的摩擦力，避免了电极在转动过程中由于摩擦力的存在而不能在Z轴方向上自由运动发生倾斜导致贵重电极与工件划擦而损坏的技术难题。4、本专利技术增加了自动抬起和定位装置，可以极大地提高抛光效率和抛光质量。不仅可以抛光铜薄板工件，更换抛光液，也可以抛光其他各种材料，包括导电和不导电材料均可抛光。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术的液压系统图。图3是本专利技术的电极系统连接装配图。图4是本专利技术的检测与调平系统详细图。图5是本专利技术的检测与调平位置图。图中：1、隔振光学平台，2、直角固定块，3、线型滑台，4、连接板，5、连接件，6、同步带，7、减速电机，8、刹车电机，9、张紧板，10、皮带轮，11、导向轴，12、转动轴，13、导电滑环，14、直线轴承，15、转动盖，16、夹持螺钉，17、深沟球轴承，18、保持架，19、柔性波纹管，20、电极系统，21、电解槽，22、工件，23、基准平晶，24、真空陶瓷吸盘，25、调平基板，26、微分测头，27、支撑板，28、蝶形弹簧，29、转接板，30、气阀，31、压电陶瓷偏转台，32、底板，33、调平螺钉，34、蠕动泵，35、过滤器A，36、液压罐，37、过滤器B，38、压力计，39、减压阀，40、压力源，41、玻碳电极，42、电极平晶，43、配重块，44、导电铜电极，45、电极端盖，46、旋转接头，47、线激光位移传感器，48、螺钉，49、气阀接头，50、接口A，51、接口B。具体实施方式下面结合附图本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电致化学抛光装置，其特征在于：包括隔振光学平台(1)、直角固定块(2)、线型滑台(3)、减速电机(7)、刹车电机(8)、导向轴(11)、转动轴(12)、导电滑环(13)、直线轴承(14)、深沟球轴承(17)、电极系统(20)、电解槽(21)、基准平晶(23)、真空陶瓷吸盘(24)、调平基板(25)、微分测头(26)、压电陶瓷偏转台(31)、蠕动泵(34)、过滤器A(35)、液压罐(36)、过滤器B(37)、压力源(40)、玻碳电极(41)、电极平晶(42)和配重块(43)；所述的线型滑台(3)通过直角固定块(2)固定在隔振光学平台(1)上，保持架(18)通过连接板(4)固定在线型滑台(3)上，连接板(4)上部安装连接件(5)，连接件(5)上安装张紧板(9)，减速电机(7)固定在张紧板(9)上；所述的深沟球轴承(17)通过轴承卡子固定在保持架(18)上，深沟球轴承(17)的上端和转动盖(15)过盈配合，转动盖(15)上安装转动轴(12)，转动轴(12)上安装导电滑环(13)和皮带轮(10)，所述的皮带轮(10)通过同步带(6)与减速电机(7)的皮带轮(10)连接；转动盖(15)下部与柔性波纹管(19)连接，柔性波纹管(19)下端通过直线轴承(14)、导向轴(11)以及夹持螺钉(16)与电极系统(20)连接；所述的隔振光学平台(1)上安装底板(32)，所述的压电陶瓷偏转台(31)安装在底板(32)上，所述的压电陶瓷偏转台(31)上安装转接板(29)，转接板(29)上端放置真空陶瓷吸盘(24)，真空陶瓷吸盘(24)上放置工件(22)；所述的转接板(29)下端与气阀接头(49)配合，气阀接头(49)与气阀(30)连接；所述的底板(32)上固定支撑板(27)，所述的支撑板(27)通过微分测头(26)和调平螺钉(33)与调平基板(25)配合连接；所述的调平基板(25)上安装基准平晶(23)和电解槽(21)，基准平晶(23)和调平基板(25)之间放置蝶形弹簧(28)；所述的隔振光学平台(1)上安装显微放大装置、检测装置以及液压供液系统；所述的液压供液系统的接口A(50)通过转动轴(12)的内孔与电极系统(20)的旋转接头(46)连接，液压供液系统的接口B(51)与电解槽(21)上的接口连接；所述的基准平晶(23)表面通过溅射仪器溅射一层铜膜。...
【技术特征摘要】
1.一种电致化学抛光装置，其特征在于：包括隔振光学平台(1)、直角固定块(2)、线型滑台(3)、减速电机(7)、刹车电机(8)、导向轴(11)、转动轴(12)、导电滑环(13)、直线轴承(14)、深沟球轴承(17)、电极系统(20)、电解槽(21)、基准平晶(23)、真空陶瓷吸盘(24)、调平基板(25)、微分测头(26)、压电陶瓷偏转台(31)、蠕动泵(34)、过滤器A(35)、液压罐(36)、过滤器B(37)、压力源(40)、玻碳电极(41)、电极平晶(42)和配重块(43)；所述的线型滑台(3)通过直角固定块(2)固定在隔振光学平台(1)上，保持架(18)通过连接板(4)固定在线型滑台(3)上，连接板(4)上部安装连接件(5)，连接件(5)上安装张紧板(9)，减速电机(7)固定在张紧板(9)上；所述的深沟球轴承(17)通过轴承卡子固定在保持架(18)上，深沟球轴承(17)的上端和转动盖(15)过盈配合，转动盖(15)上安装转动轴(12)，转动轴(12)上安装导电滑环(13)和皮带轮(10)，所述的皮带轮(10)通过同步带(6)与减速电机(7)的皮带轮(10)连接；转动盖(15)下部与柔性波纹管(19)连接，柔性波纹管(19)下端通过直线轴承(14)、导向轴(11)以及夹持螺钉(16)与电极系统(20)连接；所述的隔振光学平台(1)上安装底板(32)，所述的压电陶瓷偏转台(31)安装在底板(32)上，所述的压电陶瓷偏转台(31)上安装转接板(29)，转接板(29)上端放置真空陶瓷吸盘(24)，真空陶瓷吸盘(24)上放置工件(22)；所述的转接板(29)下端与气阀接头(49)配合，气阀接头(49)与气阀(30)连接；所述的底板(32)上固定支撑板(27)，所述的支撑板(27)通过微分测头(26)和调平螺钉(33)与调平基板(25)配合连接；所述的调平基板(25)上安装基准平晶(23)和电解槽(21)，基准平晶(23)和调平基板(25)之间放置蝶形弹簧(28)；所述的隔振光学平台(1)上安装显微放大装置、检测装置以及液压供液系统；所述的液压供液系统的接口A(50)通过转动轴(12)的内孔与电极系统(20)的旋转接头(46)连接，液压供液系统的接口B(51)与电解槽(21)上的接口连接；所述的基准平晶(23)表面通过溅射仪器溅射一层铜膜。2.根据权利要求1所述的一种电致化学抛光装置，其特征在于：所述的微分测头(26)有三个，三个微分测头(26)和一个调平螺钉(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：周平，郭民政，王可，闫英，郭东明，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。