蓝宝石的抛光装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术是一种蓝宝石的抛光装置。包括有激光光束、支撑板、工作台、连接件，其中工作台上装设有驱动其作Ｘ方向运动的步进电机及驱动其作Ｙ方向运动的步进电机，连接件固定在工作台上，支撑板装设在连接件上，待抛光的蓝宝石晶片固定在支撑板上，激光光束从待抛光的蓝宝石晶片的上方辐射到蓝宝石晶片上，驱动工作台作Ｘ方向运动的步进电机及驱动工作台作Ｙ方向运动的步进电机均与控制装置连接。本实用新型专利技术由于通过调节激光光束的入射角；通过控制工作台从而控制工件的Ｘ、Ｙ方向的运动，控制工件相对激光光束的运动轨迹，实现蓝宝石晶片表面的全面扫描抛光。本实用新型专利技术能够实现非常微量的材料去除，并且可降低甚至消除热对蓝宝石材料的影响，获得低表面粗糙度和亚表面损伤程度的抛光表面。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种蓝宝石的抛光装置，特别是一种用紫外光激 光抛光蓝宝石晶片的抛光装置，属于蓝宝石的抛光装置的创新技术。
技术介绍
蓝宝石单晶是一种优秀的多功能材料，具有硬度高、熔点高、 透光性好、电绝缘性优异、化学性能稳定等特点。在光学方面，蓝 宝石单晶以其良好的透光性和耐磨性等特点而用于高能激光器的反射镜窗口，同时，它也是红外制导武器的关键材料之一。在电子学 方面，它能作异质外延生长的半导体材料或金属材料的基片，如用于半导体硅的外延基片以及半导体GaN的外延衬底材料等。作为半导体衬底材料，蓝宝石晶片表面质量直接影响半导体材料外延质量、 器件性能参数及产品成品率，所以，如何保证蓝宝石表面质量成为 制造
中的关键问题。由于蓝宝石单晶属于三方晶系离子晶 体，是典型的难加工硬脆材料。目前，蓝宝石主要釆用机械抛光、 化学机械抛光等方法进行加工，这些传统的接触式抛光方法，往往 会在材料的去除过程产生脆性破坏等问题，抛光后蓝宝石表面往往 存在表面划痕、凹坑和次表面裂紋等缺陷，化学抛光表面还可能出 现抛光雾斑，难以获得高质量的光学表面，且抛光效率和成品率低。
技术实现思路
本技术的目的在于考虑上述问题而提供一种可显著提高抛光效率和提高成品率的蓝宝石的抛光装置。 本技术的技术方案是本技术的蓝宝石的抛光装置，包括有激光光束、支撑板、 工作台、驱动工作台作X方向运动的步进电机、驱动工作台作Y方向运动的步进电机、连接件，其中工作台上装设有驱动其作x方向运动的步进电机及驱动其作Y方向运动的步进电机，连接件固定在工作台 上，支撑板装设在连接件上，待抛光的蓝宝石晶片固定在支撑板上， 激光光束从待抛光的蓝宝石晶片的上方辐射到蓝宝石晶片上，驱动工作台作X方向运动的步进电机及驱动工作台作Y方向运动的步进电机均与控制装置连接。上述控制装置包括有计算机及驱动器，计算机的控制信号输出 端与驱动器的控制信号输入端连接，驱动器的控制信号输出端与驱动工作台作X方向运动的步进电机及驱动工作台作Y方向运动的步进电机连接。上述待抛光的蓝宝石晶片通过工件定位元件放置在支撑板上。 上述支撑板的一端通过铰接件铰装在连接件，支撑板的另一端通过倾斜角度调节机构与连接件连接。上述倾斜角度调节机构为做出有圆弧型调节滑槽的连接板，连接板的一端通过固定件固定在连接件上，连接板所设圆弧型调节滑槽上设有与支撑板连接的紧固件。上述支撑板为精密支撑平板；工作台为精密工作台。上述激光光束为脉冲紫外光激光光東。上述脉冲紫外光激光光東的波长为266 355nm、脉宽大于等于 10ns;上述固定件及紧固件为螺紋连接件。上述驱动工作台作X方向运动的步进电机及驱动工作台作Y方 向运动的步进电机的最小步距角小于等于0.09° ,实现移动的最小步进小于等于0.75pm;驱动工作台作X方向运动的步进电机及驱动 工作台作Y方向运动的步进电机的运动参数包括运动速度、运动顺序 和运动方向。本技术由于通过调节蓝宝石晶片表面相对于激光光束的夹角，调节激光光東的入射角；通过控制工作台从而控制工件的x、 Y 方向的运动，控制工件相对激光光東的运动轨迹，实现蓝宝石晶片表 面的全面扫描抛光。本技术釆用脉冲紫外光激光抛光蓝宝石晶片 的方法，其基本原理为利用材料对紫外光有较好的吸收系数和脉冲紫 外光激光单脉冲峰值功率较高，加工过程热影响小的特点，激光扫描 辐射的蓝宝石表面主要通过"单光子吸收"或"多光子吸收"等方式 吸收光子能量后，其化学键被打断或者晶格结构被破坏，微量去除蓝 宝石表面微观的凸起部分，降低蓝宝石表面微观不平度，获得光洁的 抛光表面。本技术能够实现非常微量的材料去除，并且可降低甚 至消除热对蓝宝石材料的影响，获得低表面粗糙度和亚表面损伤程度 的抛光表面。另外，由于抛光过程激光光束固定不动，蓝宝石工件运 动，因此，激光系统维护方便。本技术是一种非接触式的热作用 小的紫外光激光抛光蓝宝石晶片的抛光装置，本技术抛光装置设 计合理，性能优良，方便实用。附图说明图1为本技术抛光装置的结构示意图2为本技术控制装置的控制流程图3为本技术脉冲紫外光激光光束辐射扫描蓝宝石晶片的 轨迹图。具体实施方式实施例本技术蓝宝石抛光装置的结构示意图如图1所示，包括有 激光光束l、支撑板4、工作台6、驱动工作台6作X方向运动的步 进电机7、驱动工作台6作Y方向运动的步进电机8、连接件9，其 中工作台6上装设有驱动其作X方向运动的步进电机7及驱动其作Y 方向运动的步进电机8，连接件9固定在工作台6上，支撑板4装设 在连接件9上，待抛光的蓝宝石晶片2固定在支撑板4上，激光光東 1从待抛光的蓝宝石晶片2的上方辐射到蓝宝石晶片2上，驱动工作 台6作X方向运动的步进电机7及驱动工作台6作Y方向运动的步进 电机8均与控制装置连接。本实施例中，上述控制装置包括有计算机21及驱动器22，计算 机21的控制信号输出端与驱动器22的控制信号输入端连接，驱动器 22的控制信号输出端与驱动工作台6作X方向运动的步进电机7及 驱动工作台6作Y方向运动的步进电机8连接。本实施例中，上述待抛光的蓝宝石晶片2通过工件定位元件3 放置在支撑板4上。上述支撑板4的一端通过铰接件5铰装在连接件 9,支撑板4的另 一端通过倾斜角度调节机构10与连接件9连接。本实施例中，上述倾斜角度调节机构io为做出有圆弧型调节滑 槽12的连接板13,连接板13的一端通过固定件14固定在连接件9 上，连接板13所设圆弧型调节滑槽12上设有与支撑板4连接的紧固 件ll。本实施例中，上述支撑板4为精密支撑平板；工作台6为精密 工作台。由于材料对紫外光有较好的吸收系数，且脉冲紫外光激光单脉 冲峰值功率较高，加工过程热影响小，本实施例中，上述激光光束l 釆用脉冲紫外光激光光東。上述脉冲紫外光激光光東的波长为266 ~355nm、脉宽大于等于10ns;上述固定件14及紧固件11为螺紋连接 件。本技术蓝宝石抛光装置的抛光方法，其包括如下步骤1) 激光光束l固定不动，调节支撑板4的安装位置，将待抛光的蓝宝石晶片2固定在支撑板4上，使激光光束i的入射角e达到设定值，实现激光光束l以不同入射角扫描蓝宝石晶片2的表面；2) 在控制装置中设定驱动工作台6作X方向运动的步进电机7 及驱动工作台6作Y方向运动的步进电机8的运动参数，启动产生激光光束1的激光器，使控制装置运行控制程序，控制驱动工作台6作 X方向运动的步进电机7及驱动工作台6作Y方向运动的步进电机8 按设定的方向和速度运行抛光过程，蓝宝石晶片2在工作台6的带动 下相对激光光束l沿预定轨迹运动，实现面积抛光，通过调整激光光束入射角e和光斑聚焦点位置，实现激光光東主要辐射并微量去除蓝宝石晶片2微观凸起部分，降低蓝宝石表面微观不平度，获得光洁的 抛光表面。本实施例中，驱动工作台6作X方向运动的步进电机7及 驱动工作台6作Y方向运动的步进电机8的运动参数包括运动速度、 运动顺序和运动方向。由计算机21运行运动控制程序，将运动指令 传递给驱动器22,通过驱动器22控制步进电机7、 8按设定的方向 和速度运行。本实施例中，步进电机7、 8使工作台6带动蓝宝石晶 片2相对激光光束1按图3所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓝宝石的抛光装置，其特征在于包括有激光光束（１）、支撑板（４）、工作台（６）、驱动工作台（６）作Ｘ方向运动的步进电机（７）、驱动工作台（６）作Ｙ方向运动的步进电机（８）、连接件（９），其中工作台（６）上装设有驱动其作Ｘ方向运动的步进电机（７）及驱动其作Ｙ方向运动的步进电机（８），连接件（９）固定在工作台（６）上，支撑板（４）装设在连接件（９）上，待抛光的蓝宝石晶片（２）固定在支撑板（４）上，激光光束（１）从待抛光的蓝宝石晶片（２）的上方辐射到蓝宝石晶片（２）上，驱动工作台（６）作Ｘ方向运动的步进电机（７）、驱动工作台（６）作Ｙ方向运动的步进电机（８）均与控制装置连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏昕，谢小柱，胡伟，郭晓艳，谢昕，黄加福，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]