【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及球體精密加工，尤其涉及基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光裝置及拋光方法，適用于硬脆性材料高效高質量低損傷加工。
技術介紹
1、隨著電子技術、航空航天技術、光學技術等尖端科技的不斷發展，對其中發揮關鍵作用的功率半導體器件也提出了越來越高的要求，使其朝著更大功率化、更高頻化、更高效率、更集成化的方向發展。
2、單晶sic由于其許多優異的電學和化學性質，具有高熱導率、高臨界擊穿電場、高飽和電子漂移速率、高鍵合能和寬禁帶等特點，被廣泛認為是用于制造在高壓、高頻和高溫條件下工作的功率器件的典型第三代半導體材料，是高頻、高溫、大功率、抗輻照電子器件及傳感器件的優選材料，也是制造大尺寸、超高亮度白光、藍光二極管和激光二極管的理想襯底材料，在航空、航天探測、核能開發、雷達、通信領域具有重要應用。
3、作為半導體器件外延生長的碳化硅襯底晶圓需要經過晶體生長、定晶向、端面磨、倒角、切片、減薄、研磨、拋光、最終清洗等多項加工流程，而其中拋光步驟的加工成本占加工總成本的80％。碳化硅本身極高的化學惰性和硬度，使其成為典型的難加工材料，在目前廣泛應用于工業生產的化學機械拋光技術加工下，雖然表面質量高，但材料去除率極低，因此制約了碳化硅材料在通訊設備、新能源裝備、航空航天裝備制造等領域的發展。為了解決sic拋光加工方面的問題，保證sic晶片拋光后的表面質量以及提高材料加工效率，研究一種適用于碳化硅晶片表面加工的高效、高質量、無損傷拋光技術非常重要。
技術實現思路
1、本
2、對于拋光裝置，本專利技術的技術方案如下：
3、基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光裝置，包括工作平臺；所述工作平臺上對應設有工件夾持驅動組件和拋光液增壓組件；所述工件夾持驅動組件包括工件夾具和工件驅動裝置；所述工件夾具用于夾持待加工工件，所述工件驅動裝置能夠驅動工件夾具使工件移動至設定位置，并能驅動工件夾具使工件做旋轉運動；所述拋光液增壓組件包括對應設于工件夾具下方的結構化表面拋光工具；所述結構化表面拋光工具的下方設有拋光工具驅動裝置，所述拋光工具驅動裝置能夠驅動結構化表面拋光工具做旋轉運動；所述結構化表面拋光工具為槽型結構，其底部呈外高內低的錐面狀，且錐面上成組設有呈放射狀分布的撥桿；工作時，待加工工件與結構化表面拋光工具的底面具有間隙且靠近結構化表面拋光工具的邊緣，結構化表面拋光工具中的拋光液能夠在離心力和撥桿的協同作用下，向拋光工具驅動裝置邊緣分散，提高拋光液作用于待加工工件表面的壓力。
4、與現有技術相比，本專利技術的基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光裝置用于對工件表面進行力流變拋光加工，由于其采用了特殊的結構化表面拋光工具，拋光時，不僅能夠使力流變拋光液在工件表面形成連續流場，產生剪切增稠效應，形成貼合工件表面的柔性磨具，對工件表面進行均勻的材料去除，且結構化表面拋光工具中的拋光液能夠在離心力和撥桿的協同作用下，向拋光工具驅動裝置邊緣分散，提高拋光液作用于待加工工件表面的壓力，進而提高材料去除效率，能夠對sic晶片表面進行高效、高質量、無損傷拋光。
5、作為一種優化方案，為了獲得較好的增壓效果，前述的基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光裝置中，所述結構化表面拋光工具的底部錐度為15°-30°。
6、作為一種優化方案，前述的基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光裝置中，所述撥桿呈弧線狀，成組設置的撥桿形成葉輪狀。由此，結構化表面拋光工具轉動時，力流變拋光液能夠順著呈弧線狀的撥桿的邊沿向外流動，力流變拋光液向拋光工具邊緣分散速度更快，且拋光液在結構化表面拋光工具底部不易發生淤積。
7、作為一種優化方案，前述的基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光裝置中，所述撥桿的頂部為水平的平面結構。由此，加工時，結構化表面拋光工具和工件間隙相同的情況下，工件可以獲得更高的拋光壓力。
8、作為一種優化方案，前述的基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光裝置中，所述工作平臺上設有拋光液防堆積組件，用于對堆積在結構化表面拋光工具壁面上的拋光液進行攪動。進一步，所述拋光液防堆積組件包括懸臂式攪拌頭固定支架，及與懸臂式攪拌頭固定支架的懸臂可拆連接的攪拌頭。進一步，所述懸臂式攪拌頭固定支架呈刮板狀。工作時，拋光液防堆積組件對堆積在結構化表面拋光工具壁面上的拋光液進行攪動，防止拋光液失效。
9、對于拋光方法，本專利技術的技術方案如下：
10、基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光方法，該方法在前述本專利技術的非接觸式拋光裝置上實現；
11、該方法包括如下步驟：
12、s1、將待加工工件裝夾于工件夾具上；
13、s2、將配制好的力流變拋光液置于結構化表面拋光工具中；
14、s3、通過工件夾持驅動組件將待加工工件與力流變拋光液的液面距離調整為3-5mm；并將待加工工件與結構化表面拋光工具壁面的間隙調整為2-3mm；
15、s4、開始加工：控制待加工工件的轉速為30-50r/min，結構化表面拋光工具的轉速為80-120r/min，并且待加工工件與結構化表面拋光工具的轉向相反；
16、s5、加工達到設定時間后，完成拋光加工。
17、與現有技術相比，本專利技術的基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光方法，能夠獲得高質量表面的同時，具有拋光效率高的優勢，有利于產業化推廣。
18、優選的，前述的基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光方法中，所述待加工工件為sic晶片。進一步，為方便實施，步驟s1中，將sic晶片通過石蠟粘貼于拋光夾具的載物面上。
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1.基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光裝置，其特征在于：包括工作平臺；所述工作平臺上對應設有工件夾持驅動組件和拋光液增壓組件；
2.根據權利要求1所述的基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光裝置，其特征在于：所述結構化表面拋光工具(1)的底部錐度為15°-30°。
3.根據權利要求1或2所述的基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光裝置，其特征在于：所述撥桿(101)呈弧線狀，成組設置的撥桿(101)形成葉輪狀。
4.根據權利要求3所述的基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光裝置，其特征在于：所述撥桿(101)的頂部為水平的平面結構。
5.根據權利要求1所述的基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光裝置，其特征在于：所述工作平臺上設有拋光液防堆積組件，用于對堆積在結構化表面拋光工具(1)壁面上的拋光液進行攪動。
6.根據權利要求5所述的基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光裝置，其特征在于：所述拋光液防堆積組件包括懸臂式攪拌頭固定支架(5)，及與懸臂式攪拌頭固定支架(5)的懸臂可拆連接的攪拌頭(6)。
7.根據權利要求6
8.基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光方法，其特征在于：該方法在權利要求1的非接觸式拋光裝置上實現；
9.根據權利要求8所述的基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光方法，其特征在于：所述待加工工件(7)為SiC晶片。
10.根據權利要求9所述的基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光方法，其特征在于：步驟S1中，將SiC晶片通過石蠟粘貼于拋光夾具(2)的載物面上。
...【技術特征摘要】
1.基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光裝置，其特征在于：包括工作平臺；所述工作平臺上對應設有工件夾持驅動組件和拋光液增壓組件；
2.根據權利要求1所述的基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光裝置，其特征在于：所述結構化表面拋光工具(1)的底部錐度為15°-30°。
3.根據權利要求1或2所述的基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光裝置，其特征在于：所述撥桿(101)呈弧線狀，成組設置的撥桿(101)形成葉輪狀。
4.根據權利要求3所述的基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光裝置，其特征在于：所述撥桿(101)的頂部為水平的平面結構。
5.根據權利要求1所述的基于結構化表面拋光工具的非接觸式拋光裝置，其特征在于：所述工作平臺上設有拋光液防堆積組件，用于對堆積在結構化表面拋光工具(1)壁面上的拋光液...
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