2012-08-07

超精密研磨抛光技术

超精密研磨抛光技术

超精密加工是指加工误差小於0.01μm丶表面粗糙度小於Ra0.02μm 的加工，又称之为亚微米级加工。现在，超精密加工已进入纳米级，称之为纳米加工。用於制造高精度高表面品质的零件，如大型积体电路的矽片，不仅要求极高的平面度，极小的表面粗糙度，而且要求表面无变质层丶无划伤。光学平晶丶量块丶石英振子基片平面，除要求极高平面度丶极小表面粗糙度外，还要求两端面严格平行。

抛光研磨方法：

研磨方法 磨料 研磨工具 研磨液 研磨方式 加工机理 加工对象
超精密研磨 各种维细磨料 铸铁
玻璃
陶瓷		 机油
煤油
水溶液		 手工研磨
机械研磨		 以磨料的机械作用为去除加工余量 各种形位及尺寸精度高的硬脆材料零件
超精密抛光 各种微细磨料丶软质磨料 软质研具丶沥青等 过滤水或蒸馏水 透镜丶平镜研磨机，带修整轮，加工运动平稳 光学零件丶石英振子丶玻璃等
液中研磨
丶抛光		 微细磨料 合成树脂 过滤水或蒸馏水 研磨运动在液体中进行 以磨料的机械作用为主，加上液体的冷却，分散磨料作用 矽片等电子材料
化学研磨
丶抛光		 微细磨料 无纺织等 纯水或水溶液 研磨压力大研磨速度高 以磨料的机械作用去除化学反应生成物 矽等
软质磨料 玻璃板 蓝宝石基板

机械作用的超精密研磨：

超精密研磨种类 加工原理
机械研磨 依靠微细磨粒的机械作用对被加工表面进行微量去除，达到高精度的加工表面。
弹性发射加工 加工时使用聚氨脂球作加工头，在高速旋转的加工头与被加工工件表面之间加上含有微细磨粒（0.1～0.01μm）的研磨液，并产生一定的压力。通过高速旋转的加工头所产生的高速气流及离心力，使磨粒冲击或擦过工件表面，产生弹性破坏物质的原子结合，从而去除工件表面的材料。
浮动研磨 利用流体力学原理使抛光器与工件浮离，在抛光器的工件表面做出了若干楔槽，当抛光器高速旋转时，由於油楔的动压作用使工件或抛光器浮起，其间的磨粒就对工件表面进行抛光。
磁力研磨 磁力研磨是利用磁场将磁性磨料聚集在工件与磁极间之工作间隙内，这些聚集的磁性磨料在磁场的作用下形成一束挠性的磁力刷（magnetic brush），同时产生研磨压力作用在工件表面上，再藉由工件的旋转与轴向振动，使磁性磨粒与工件表面之间产生相对运动，而达到精密抛光的效果
电解磁力研磨 电流电压的阳极接工件，阴极接工具，阴极接欲去除毛刺的工件部位。电解液由泵驱动後经阴极流过阳极工件的毛刺部位到达回流槽。工件以一定的速度旋转，同时作轴向振动。在垂直於工件轴线及电力线的平面方向上加直流强磁场，在磁场中填入游离状的磁性磨料，由磁磨料组成的“磨料刷”快速冲击件表面，去除突起的毛刺和实现光整加工。
ELID研磨 电子零件等功能材料之进步是有目共睹的，但对於各种素材零件之加工精度要求则是愈来愈严格。其加工技巧之磨料加工技术的研磨丶抛光方面，对於高效率丶高精度丶高品位丶超精密丶自动化等之期望也很高，满足其要求的加工技术之一为ELID研磨法。
ELID研磨法为金属结合砂轮的削锐方法之一，利用电气化学作用所产生之电解溶出现象，在研磨加工中也可以连续地进行削锐，以保持稳定的锐利度。

机械+化学作用的超精密研磨：

超精密研磨种类 加工原理
化学机械研磨(CMP) CMP 指化学机械研磨 (Chemical Mechanical Polishing)，或称为化学机械平坦化 (Chemical Mechanical Planarization)。研磨液会与基材产生化学反应，反应生成物以力作用方式去除。利用作用力促进化学反应。
机械化学抛光(MCP) 磨料和基材之间由於力作用产生化学反应，在表面形成反应生成物，以力作用方式去除。利用作用力促进化学反应。
超音波振动研磨 超音波震动工具头的端面与工件表面保持一固定的间隙δ，并在其间充以微细磨粒工作液，当超音波振动工具以一定的频率振动时，带动微细磨粒冲击工件表面，从而对工件表面进行研磨。
 

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