CN108890408B - 一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置，为克服碳化硅晶片研磨抛光表面损伤大、材料去除率低的问题，其包括机床、多自由度定位平台、负载调节部件、超声动力部件、夹具部件、保持环、研磨盘或抛光垫与超声波数字电源；其中：多自由度定位平台包括动平台与机座；负载调节部件包括机架与轴承基座；超声动力部件包括换能器与调心球轴承；多自由度定位平台通过机架安装在机床上，负载调节部件通过机架安装在动平台上，超声动力部件安装在轴承基座上，夹具部件的夹具顶端与换能器的底端固定连接，夹具底端安装在保持环中为转动连接，保持环放置在研磨盘或抛光垫上，研磨盘或抛光垫安装在机床上，超声动力部件与超声波数字电源信号线连接。

Description

一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置

技术领域

本发明涉及一种属于精密与超精密加工领域的加工装置，更确切地说，本发明涉及一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置。

背景技术

碳化硅(SiC)作为第三代半导体衬底材料具有宽禁带与高击穿场强、高的热导率与工作温度、低开关损耗与高饱和漂移速度、抗辐射等性质，这些优异性能决定了其是制作高亮度发光二极管(HB-LED)的理想衬底材料，而且是制作高温、高频、高功率以及抗辐射电子器件的理想衬底材料，是当前全球半导体产业的前沿和制高点。碳化硅晶片作为衬底，其外延工艺需要超光滑无损表面，表面需要经过研磨与化学机械抛光，但其硬-脆特性与强化学惰性导致常规研磨与抛光处理该类材料显得能力不足：研磨后存在大的表面损伤层，大损伤层会增加后续抛光时间降低抛光效果；另外此类材料本身的抛光效率就非常低，常规化学机械抛光的材料去除率一般小于100nm/h。

超声辅助在加工硬脆特性材料时具有减少加工力与加工热、提高加工效率与加工质量的特点，在自由磨料研磨与抛光中还能够起到分散磨料避免团聚，促进抛光液化学反应的作用。因此结合超声辅助研磨与超声辅助抛光更能提高碳化硅晶片加工效率与质量。基于此，需要一种可以实现碳化硅晶片超声辅助研磨抛光的装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在碳化硅晶片研磨抛光表面损伤大、材料去除率低的问题，提供了一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置包括机床、多自由度定位平台、负载调节部件、超声动力部件、夹具部件、保持环、研磨盘或抛光垫与超声波数字电源；

所述的多自由度定位平台包括动平台与机座；

所述的负载调节部件包括机架与轴承基座；

所述的超声动力部件包括换能器、调心球轴承、

所述的多自由度定位平台通过机座安装在机床中的水平台上，负载调节部件通过机架安装在动平台上并采用螺栓螺母连接固定，超声动力部件通过调心球轴承安装在轴承基座上，夹具部件中的夹具的顶端与换能器的底端采用紧定螺钉连接，夹具底端安装在保持环中的内环中，夹具底端与内环之间为间隙配合，保持环放置在研磨盘或抛光垫上，研磨盘或抛光垫安装在机床的转盘上，超声动力部件与超声波数字电源之间采用信号线连接。

技术方案中所述的多自由度定位平台还包括单杆球头关节轴承、4个结构相同的关节轴承与4个结构相同的定位支撑螺钉；所述的单杆球头关节轴承的螺纹杆与机座上的凸台螺纹连接并采用六角螺母锁紧，单杆球头关节轴承的顶端的球窝柱体与动平台中心处的阶梯式圆通孔中的大直径孔过盈配合连接，4个结构相同的关节轴承的底端球头采用销轴安装在机座上的4个结构相同的长方体形的槽孔中，加长螺纹杆的顶端插入动平台上的4个长方形通孔中并采用六角螺母锁紧，4个结构相同的定位支撑螺钉的螺杆段插入机座上的4个螺纹孔中并采用六角螺母锁紧，4个结构相同的定位支撑螺钉的球头与动平台的底端面相接触。

技术方案中所述的机座为正/长方形的板类结构件，在机座的对称中心处设置有贯通的凹槽，凹槽沿长度方向的对称中心面与正/长方形的机座的对称中心面共面；凹槽两侧槽壁的顶端均匀对称地设置有4个结构相同的安装关节轴承的长方体形的槽孔，4个结构相同的长方体形的槽孔和动平台上的4个结构相同的长方形通孔对正，4个结构相同的长方体形的槽孔的两侧孔壁上设置有回转轴线共线的安装销轴的定位通孔，机座中心处即机座上的凹槽槽底的中心处设置有圆柱形的凸台，凸台中心处沿竖直方向设置有螺纹孔，凸台四周的凹槽槽底上均匀地设置有4个用于安装定位支撑螺钉的螺纹孔。

技术方案中所述的负载调节部件还包括大带轮、传动带、移动横梁、丝杠、2个结构相同的光杠、悬臂梁、弹簧测力计、2个结构相同的滑动导轨、2个结构相同的滑块、滑块基板、连接架、吊杆、步进电机与小带轮；所述的2个结构相同的光杠竖直地固定安装在机架前面的方形凹槽上，丝杠位于2个结构相同的光杠之间，丝杠与2个结构相同的光杠的回转轴线平行，丝杠的下端从方形凹槽的下槽壁上伸出，移动横梁通过二级台阶上的通孔套装在丝杠与2个结构相同的光杠上，移动横梁与2个结构相同的光杠之间为间隙配合，移动横梁与丝杠之间为螺纹连接；步进电机安装在机架中，步进电机输出轴与丝杠相互平行，大带轮固定安装在丝杠的下端，小带轮安装在步进电机的输出轴端，传动带套装在大带轮与小带轮上；

所述的2个结构相同的滑动导轨采用螺钉相互平行对称地固定安装在机架的右侧面上，2个结构相同的滑块安装在2个结构相同的滑动导轨上，滑块与导轨之间为滑动连接；滑块基板采用螺钉固定在2个结构相同的滑块上，连接架采用螺钉固定在滑块基板上；轴承基座通过其方形凹槽端扣装在连接架上，并采用螺栓连接固定；悬臂梁底端水平臂固定安装在移动横梁上，弹簧测力计通过其顶端吊环悬挂在悬臂梁的顶端水平臂右侧的顶端半圆槽内，弹簧测力计的底端吊环套装在吊杆上，吊杆再安装在连接架下端的方形凹槽上。

技术方案中所述的轴承基座由矩形板与半圆形板所构成的板类结构件，轴承基座中半圆形板的一端设置有阶梯孔，阶梯孔的直径由上至下由大到小，阶梯孔的回转中心线与半圆形板的回转中心线共线，阶梯孔中的大直径孔作为超声动力部件中的支架底座的安装定位孔，中间孔与调心球轴承的轴承外环过盈配合，中间孔与小直径孔之间所形成的环形端面作为调心球轴承定位轴肩；轴承基座的矩形板的一端设置有采用螺栓与连接架的一端进行固定连接的方形槽。

技术方案中所述的机架为长方体形的壳体类结构件，机架的前端设置有长方形前端凹槽，机架的底端设置有长方形底端凹槽，前端凹槽的上下槽壁上均竖直地设置有3个通孔，上槽壁上的3个通孔与下槽壁上的3个通孔对正，这3对通孔分别用于安装丝杠与2个结构相同的光杠，丝杠与上下槽壁之间采用轴承成转动连接，2个结构相同的光杠与上下槽壁之间成固定连接；底端凹槽用于安装传动带、大带轮与小带轮；机架的后侧面设置有便于将步进电机安装在长方形底端凹槽槽底上的方孔，机架左右侧的底端设置有底座，左右侧的底座上均匀地设置有采用螺栓将机架安装在多自由度定位平台中的动平台上的螺栓孔。

技术方案中所述的超声动力部件还包括4个结构相同的碳刷套筒、4个结构相同的碳刷、4个结构相同的压簧、4个结构相同的空心螺杆、滑环、碳刷绝缘套头、绝缘套头支架、轴承内套、支架底座与紧定螺钉；所述的换能器装入竖直放置的绝缘套头支架内，换能器与绝缘套头支架的回转轴线共线，碳刷绝缘套头通过其小径端装入绝缘套头支架的顶端内，滑环安装在碳刷绝缘套头的中心孔内，滑环底端套装在换能器的顶端，支架底端装入支架底座的顶端大孔内，支架底座的底端与轴承基座上的阶梯孔中的大孔配合连接，换能器节点法兰与轴承内套的顶端采用螺栓连接，轴承内套的最小直径段与调心球轴承内轴承环之间采用静配合，调心球轴承外轴承环与轴承基座中段直径孔静配合；

所述的4个结构相同的碳刷、4个结构相同的碳刷套筒、4个结构相同的压簧与4个结构相同的空心螺杆分成4组由里至外地装入碳刷绝缘套头上的4个结构相同的径向通孔中，处于里面的4个结构相同的碳刷的里端和滑环相接触，4个结构相同的碳刷的另一端安装在碳刷套筒的中心通孔内，压簧的一端套装在碳刷套筒的小直径端上，压簧的另一端套装在空心螺杆的小径端，空心螺杆通过中间螺纹与碳刷绝缘套头上的径向通孔螺纹连接，紧定螺钉安装在换能器底端的中心孔内。

技术方案中所述的碳刷绝缘套头为阶梯式圆柱形结构件，碳刷绝缘套头的中心处设置有安装滑环与换能器顶端的阶梯通孔，阶梯通孔的上端为小直径孔，阶梯通孔的下端为大直径孔，碳刷绝缘套头的外圆周面为阶梯结构并且上端为大直径的圆环体，下端为小直径的圆环体，大直径圆环体的上端沿径向对称地设置有的4个结构相同的径向通孔，径向通孔的里端为光孔，径向通孔的外端为螺纹孔，径向通孔的直径和碳刷套筒、空心螺杆的直径相等，碳刷绝缘套头的小直径圆环体的直径与绝缘套头支架的顶端内孔径相等。

技术方案中所述的夹具为阶梯轴式直杆类结构件，变径轴之间采用等半径的圆环弧面过渡连接，大直径轴端面为试件的安装面，小直径轴的端面中心处沿轴向设置有螺纹盲孔。

技术方案中所述的保持环还包括外环与支架环；所述的支架环安装在外环的顶端，支架环的小直径外圆柱面与外环顶端的圆环体口的内径相配合，两者之间为过盈配合，内环安装在支架环的阶梯孔中，内环的小径外筒壁与支架环中心处的阶梯孔中的小孔相配合，两者之间为过盈配合。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置是利用现有的设备与条件通过增加超声动力部件、负载调节部件、多自由度定位平台与修改保持环来实现的，各部件经济精度不高，容易实现，装配简单，能够降低成本提高加工效率；

2.本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置的超声动力部件中的夹具为阶梯型变幅杆，更换与制作方便；

3.本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置的负载调节部件能够实现连续的压力调节，不用更换夹具，操作方便，提高效率；

4.本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置通过多自由度定位平台与调心球轴承联合作用能够保证加工试件与研磨盘或抛光垫的位置度，很大程度上降低了各部件精度要求，降低成本；

5.本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置的保持环同时具备修整研磨盘或抛光垫，分布研磨液或抛光液、对加工试件进行限位的功能；

6.本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置结合超声辅助研磨与超声辅助抛光更能提高碳化硅晶片加工效率与质量。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1-1是超常规研磨抛光动力学原理示意图；

图1-2是本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置的动力学原理示意图；

图2是本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置结构组成的轴测投影视图；

图3-1是本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置中多自由度定位平台结构组成主视图上的全剖视图；

图3-2是本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置中关节轴承结构组成的轴测投影视图；

图3-3是本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置中多自由度定位平台中的动平台的俯视图；

图3-4是本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置中机座的轴测投影视图；

图4-1是本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置中负载调节部件结构组成的轴测投影视图；

图4-2是本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置中负载调节部件结构组成的右视图；

图5-1是本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置中超声动力部件结构组成主视图上的全剖视图；

图5-2是本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置中轴承内套的轴测投影视图；

图6是本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置中保持环与夹具全剖后的轴测投影视图；

图7-1是本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置中换能器和轴承基座、夹具与研磨盘或抛光垫的初始位置关系图；

图7-2是本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置中一次调整后换能器和轴承基座、夹具与研磨盘或抛光垫的位置关系图；

图7-3是本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置中二次调整后换能器和轴承基座、夹具与研磨盘或抛光垫的最终位置关系图；

图中：A-1.配重块，A-2.1号试件，A-3.1号保持环，A-4.1号研磨盘或抛光垫，B-1.2号超声动力部件，B-2.球面副轴承，B-3.2号夹具，B-4.2号试件，B-5.2号保持环，B-6.2号研磨盘或抛光垫，1.机床，2.多自由度定位平台，2-1.单杆球头关节轴承，2-2.关节轴承，2-3.动平台，2-4.定位支撑螺钉，2-5.机座，3.负载调节部件，3-1.大带轮，3-2.传动带，3-3.移动横梁，3-4.丝杠，3-5.光杠，3-6.悬臂梁，3-7.弹簧测力计，3-8.滑动导轨，3-9.滑块，3-10.滑块基板，3-11.连接架，3-12.轴承基座，3-13.吊杆，3-14.步进电机，3-15.小带轮，3-16.机架，4.超声动力部件，4-1.碳刷套筒，4-2.碳刷，4-3.压簧，4-4.空心螺杆，4-5.滑环，4-6.碳刷绝缘套头，4-7.绝缘套头支架，4-8.换能器，4-9.轴承内套，4-10.调心球轴承，4-11.支架底座，4-12.紧定螺钉，4-13.导电铜环，4-14.铜棒电极，5.夹具部件，5-1.夹具，5-2.试件，6.保持环，6-1.外环，6-2.支架环，6-3.内环，7.研磨盘或抛光垫，8.超声波数字电源，9.水平台，10.转盘，11.研抛液滴管，12.摇臂。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1，所述的常规研磨抛光装置的动力部件包括配重块A-1、1号保持环A-3、1号研磨盘或抛光垫A-4；1号试件A-2放置在配重块A-1与1号研磨盘或抛光垫A-4之间，配重块A-1、1号试件A-2与1号研磨盘或抛光垫A-4由上至下叠置放置，相互之间接触连接，配重块A-1为1号试件A-2提供研抛压力，1号试件A-2在1号研磨盘或抛光垫A-4的摩擦力作用下转动(转速为ω)，1号保持环A-3与配重块A-1之间保持间隙配合限制1号试件A-2的水平运动(转速为v_s)而不阻碍转动。

本发明所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置在常规研磨抛光装置的动力部件的基础上增加了提供垂直方向的超声振动(速度为v_u)的2号超声动力部件B-1，相连接的2号超声动力部件B-1与2号夹具B-3共同为2号试件B-4提供研抛压力，2号试件B-4在2号研磨盘或抛光垫B-6的摩擦力作用下转动(转速为ω)，为保证2号试件B-4与2号研磨盘或抛光垫B-6有正确的位置关系，在超声动力部件B-1的节点处安装球面副轴承B-2可对2号试件B-4进行微调，2号保持环B-5与夹具B-3之间保持间隙配合限制2号试件B-4的摆动ω_s而不阻碍转动。所述的超声辅助研磨抛光装置还克服了常规研磨抛光装置因配重块A-1的质量固定而不能根据2号试件实际受力情况实现连续的压力调节。

参见图2，根据图1-2所述的超声辅助研磨抛光的动力学原理设计了一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置，所述的超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置包括机床1、多自由度定位平台2、负载调节部件3、超声动力部件4、夹具部件5、保持环6、研磨盘或抛光垫7与超声波数字电源8。

所述的能够实现常规研磨抛光的机床1为商业研抛机，其包括水平台9、转盘10、研抛液滴管11、摇臂12。多自由度定位平台2位于水平台9的左前方，研抛液通过滴管11分布在研磨盘或抛光垫7上，滴管11位于水平台9的右侧，保持环6位于摇臂12中保持转动，摇臂12安装在水平台9的后侧，研磨盘或抛光垫7位于转盘10上。

参阅图3-1，所述的多自由度定位平台2包括单杆球头关节轴承2-1、4个结构相同的关节轴承2-2、动平台2-3、4个结构相同的定位支撑螺钉2-4与机座2-5。

所述的单杆球头关节轴承2-1为标准件，型号为SQD12，由三段结构组成，下段为螺纹杆，中段为安装时便于旋紧的六棱柱体或八棱柱体，顶端为构成球面副的球头与球窝柱体。

参阅图3-2，所述的关节轴承2-2是在标准件(型号为SA12T/K)基础上增加其螺纹杆的长度；即关节轴承2-2由加长螺杆与球头组成，球头自里向外包括内球体、衬套与外球体；内球体为空心结构，中心为圆柱形通孔，内球体的外部为球面,衬套的中心为球面孔,外部为圆柱面，外球体为空心结构，中心为圆柱形通孔，外部为球面。内球体的中心圆柱通孔通过销轴连接在基座2-5上，内球体外球面与衬套的中心球面孔间隙配合，衬套的外圆柱面与外球体的中心圆柱通孔过盈配合。内球体、衬套与外球体的左右两侧均为两对称平行平面，衬套与外球体的两对称平面间的宽度相等，内球体的两对称平面间的宽度大于衬套与外球体的两对称平面间的宽度。

参阅图3-3，所述的动平台2-3为正/长方形板类结构件，动平台2-3的中心处设置有用于安装单杆球头关节轴承2-1顶端的球面副的阶梯式圆通孔，沿动平台2-3的长宽方向分别设置有与动平台2-3对称中心呈对称分布的4个结构相同的长方形通孔和4个结构相同的螺纹通孔，4个结构相同的长方形通孔用于安装关节轴承2-2的加长螺杆端，4个结构相同的螺纹通孔和负载调节部件3中机架3-16的4个底座螺栓孔对正并通过螺栓连接。

所述的定位支撑螺钉2-4包括杆端、六角螺母与顶端，杆端为加工有螺纹的螺杆段，顶端为圆球体，六角螺母放置在螺杆段与圆球体之间，三部分通过焊接方式连接在一起，螺杆段的回转中心线、六角螺母的对称中心线与圆球体的回转中心线共线。支撑螺钉2-4螺杆段的下端安装在机座2-5上并采用六角螺母调节锁紧。

参阅图3-4，所述的机座2-5为正/长方形的板类结构件，在机座2-5的对称中心处设置有贯通的凹槽，凹槽沿长度方向的对称中心面与正/长方形的机座2-5的对称中心面共面；凹槽两侧的槽壁的顶端对称地设置有4个结构相同的安装关节轴承2-2的长方体形的槽孔，4个结构相同的长方体形的槽孔和动平台2-3上的4个结构相同的长方形通孔对正，4个结构相同的长方体形的槽孔的两侧孔壁上设置有回转轴线共线的安装销轴的定位通孔，机座2-5中心处或者说机座2-5上的凹槽槽底的中心处设置有圆柱形的凸台，凸台中心处沿竖直方向设置有螺纹孔。

所述的单杆球头关节轴承2-1通过螺纹杆与机座2-5上的凸台的螺纹孔连接并采用六角螺母锁紧，顶端的球窝柱体的外径与动平台2-3中心处的阶梯式圆通孔中的大直径孔以过盈配合关系连接。4个结构相同的关节轴承2-2的底端球头采用销轴安装在机座2-5上的4个结构相同的长方体形的槽孔中，加长螺纹杆的顶端插入动平台2-3上的4个长方形通孔中并采用六角螺母锁紧。支撑螺钉2-4通过螺杆段与机座2-5上的4个螺纹孔连接并采用六角螺母锁紧，球头与动平台2-3的底端面直接接触。动平台2-3通过单杆球头关节轴承2-1的球面副能够万向转动，在4个结构相同的支撑螺钉2-4的高度调节下确定工作位置，然后通过4个关节轴承2-2的加长螺纹杆与六角螺母夹紧。

参阅图4-1与图4-2，所述的负载调节部件3包括大带轮3-1、传动带3-2、移动横梁3-3、丝杠3-4、2个结构相同的光杠3-5、悬臂梁3-6、弹簧测力计3-7、2个结构相同的滑动导轨3-8、2个结构相同的滑块3-9、滑块基板3-10、连接架3-11、轴承基座3-12、吊杆3-13、步进电机3-14、小带轮3-15与机架3-16。

所述的大带轮3-1与小带轮3-15为标准同步带轮，型号分别为60-MXL-25-AF与30-MXL-25-AF。

所述的传动带3-2为标准同步带，型号为85-MXL-25。

所述的移动横梁3-3为台阶式的方块体结构件，二级台阶的方块体上竖直地设置有三个通孔，一级台阶与二级台阶之间的垂直平面上设置有两个螺纹孔。

所述的丝杠3-4为标准结构件，采用型号为THK CNF1530-6的丝杠。

所述的光杠3-5为标准直线光轴，采用型号为NB SNW12的光轴。

所述的悬臂梁3-6是由双L形的直角杆件所组成的杆类结构件，双L形的直角杆件的竖直臂的一端连成一体，两个直角杆件所处的平面相互垂直，两个直角杆件的水平臂为垂直交叉，顶端水平臂的右侧的顶端设置有安装弹簧测力计3-7的半圆槽，底端水平臂上沿水平方向均匀地设置有2个安装螺栓的螺栓通孔；所述的悬臂梁3-6底端水平臂通过螺栓安装在移动横梁3-3的一级台阶与二级台阶之间的垂直平面上。

所述的弹簧测力计3-7为标准结构件，采用型号为NK LTZ的弹簧测力计。

所述的滑动导轨3-8与滑块3-9为标准结构件，采用型号为THK SR25M1V的直线导轨与滑块，导轨横截面为燕尾形状，滑块与燕尾形导轨配合并在导轨上可以往复直线滑动。方轨与滑块数量均为2个，平行安装在负载调节部件3中机架3-16的右侧面上。

所述的滑块基板3-10为长方形钢板结构件，滑块基板3-10上均匀地设置有4个结构相同的螺纹通孔，即4个结构相同的螺纹通孔以滑块基板3-10的对称中心对称地布置。

所述的连接架3-11由前后方向2个平行的方形钢板与左右方向2个平行的方形钢板垂直组成，前后方向2个平行的方形钢板的底端设置有方形开口槽，左侧方形钢板上均匀地设置有与滑块基板3-10上的螺纹孔对正的螺栓通孔，连接架3-11通过左侧方形钢板并采用内六角螺钉固定在滑块基板3-10上。

所述的轴承基座3-12为一个由矩形板与半圆形板所构成的板类结构件，轴承基座3-12中半圆形板的一端设置有阶梯孔，阶梯孔的直径由上至下由大到小，阶梯孔的回转中心线与半圆形板的回转中心线共线，阶梯孔中的大直径孔用于作为超声动力部件4中的支架底座4-11的安装定位孔，中间孔与调心球轴承4-10的轴承外环过盈配合，中间孔与小直径孔之间所形成的换下端面作为调心球轴承4-10定位轴肩；轴承基座3-12的矩形板的一端设置有方形槽，轴承基座3-12通过方形槽并采用内六角螺栓与螺母与连接架3-11的一端进行固定连接。

所述的吊杆3-13为圆柱形直杆类结构件，吊杆3-13的两端设置有结构相同的方凹槽，吊杆3-13插入弹簧测力计3-7下端的吊环中，并通过两端的方凹槽和连接架3-11上的方形开口槽配合定位。

所述的机架3-16为长方体形的壳体类结构件，前端与底端均设置长方形凹槽，前端凹槽的上下槽壁上均竖直地设置有3个通孔，上槽壁上的3个通孔与下槽壁上的3个通孔对正，这3对通孔分别用于安装丝杠3-4与2个光杠3-5，丝杠3-4与上下槽壁之间采用轴承成转动连接，2个光杠3-5与上下槽壁之间成固定连接；底端凹槽用于安装传动带3-2、大带轮3-1与小带轮3-15。机架3-16的后侧面开有方孔，方孔便于将步进电机3-14安装在底端长方形凹槽的槽底上；左右侧的底座上均匀地设置有螺栓孔，采用内六角螺栓与螺母将机架3-16固定安装在多自由度定位平台2中的动平台2-3上。

所述的步进电机3-14安装在机架3-16的后侧的方孔里边。

所述的大带轮3-1、传动带3-2与小带轮3-15一起构成带传动副，大带轮3-1与丝杠3-4的下端固定连接，小带轮3-15与步进电机3-14的输出轴端固定连接；移动横梁3-3通过二级台阶上的通孔与丝杠3-4、2个结构相同的光杠3-5连接；2个光杠3-5固定安装在机架3-16前面方形凹槽的上下通孔中并与移动横梁3-3间隙配合，平行分布在丝杠3-4的两侧，与丝杠3-4一起成为移动横梁3-3沿上下方向直线运动的导轨；悬臂梁3-6底端水平臂安装在移动横梁3-3的一级台阶的顶端面上并采用螺钉和二级台阶的垂直平面上的两个螺纹孔固定连接；弹簧测力计3-7通过其顶端吊环悬挂在悬臂梁3-6的顶端水平臂右侧的顶端半圆槽内，弹簧测力计3-7的底端吊环套装在吊杆3-13上，吊杆3-13再安装在连接架3-11下端的方形凹槽上；2个结构相同的滑动导轨3-8采用六角螺钉相互平行对称地固定安装在机架3-16的右侧面上，2个结构相同的滑块3-9安装在2个结构相同的滑动导轨3-8上，滑块3-9与导轨3-8之间为滑动连接；滑块基板3-10通过内六角螺钉固定在2个结构相同的滑块3-9上；连接架3-11采用内六角螺钉固定在滑块基板3-10上；轴承基座3-12的方形凹槽扣装在连接架3-11上，并采用内六角螺栓与螺母连接固定；步进电机3-14通过机架3-16后侧的方孔安装在机架3-16内。

所述的负载调节部件3将步进电机3-14的转动通过带传动副、丝杠3-4、移动横梁3-3、滑动导轨3-8与滑块3-9转化为悬臂梁3-6上、下的直线运动，从而控制安装在悬臂梁3-6顶端水平臂上的弹簧测力计3-7的伸长量，进而控制施加压力的大小。

参阅图5-1与图5-2，所述的超声动力部件4包括4个结构相同的碳刷套筒4-1、4个结构相同的碳刷4-2、4个结构相同的压簧4-3、4个结构相同的空心螺杆4-4、滑环4-5、碳刷绝缘套头4-6、绝缘套头支架4-7、换能器4-8、轴承内套4-9、调心球轴承4-10、支架底座4-11与紧定螺钉4-12。

所述的碳刷套筒4-1为阶梯式空心轴，小直径端用于套装压簧4-3，大直径端与碳刷绝缘套头4-6上的径向孔之间为间隙配合，在压簧4-3的作用下能够在绝缘套头4-6的径向孔中轴向移动。

所述的碳刷4-2为圆柱体与圆锥体所组成的结构件，圆柱体与圆锥体的回转轴线共线，碳刷4-2的圆锥体与滑环4-5接触连接，碳刷4-2的圆柱体部分安装在碳刷套筒4-1中，两者之间为固定连接。

所述的压簧4-3为普通圆柱螺旋弹簧。

所述的空心螺杆4-4为一个三段式中空的阶梯轴，小直径端为光轴段，中直径段为螺杆段，大直径段为六棱柱体；小直径的光轴用于套装压簧4-3，螺杆段与碳刷绝缘套头4-6上的径向螺纹孔进行螺纹连接。

所述的滑环4-5包括滑环主体、2个结构相同的铜棒电极4-14与2个结构相同的导电铜环4-13；滑环主体为圆环体形结构件，滑环主体外圆周上均匀地设置2道结构相同的凹槽，凹槽的直径与导电铜环4-13的内径相同，2个结构相同的导电铜环4-13安装在2道结构相同的凹槽内；2个结构相同的铜棒电极4-14竖直地安装在滑环4-5顶端面上，2个结构相同的铜棒电极4-14分别与2个结构相同的导电铜环4-13相连接，导电铜环4-13与碳刷4-2接触连接；滑环4-5的中心孔为阶梯式结构孔，处于下端的大直径孔与换能器4-8的顶端过盈配合。

所述的碳刷绝缘套头4-6为阶梯式圆柱形结构件，中心处设置有阶梯通孔，且阶梯通孔的上端为小直径孔，外圆周面为阶梯结构且上端为大直径的圆环体，大直径圆环体的上端沿径向对称地设置有的4个结构相同的径向通孔，径向通孔的里端为光孔，径向通孔的外端为螺纹孔。中心通孔用于放置滑环4-5，4个结构相同的圆通孔由里至外分别安装有碳刷套筒4-1、碳刷4-2、压簧4-3、空心螺杆4-4，碳刷绝缘套头4-6通过小直径圆环体安装在绝缘套头支架4-7的顶端。

所述绝缘套头支架4-7为薄壁圆筒形结构件，绝缘套头支架4-7的外径与支架底座4-11顶端内孔直径相等，绝缘套头支架4-7的内径与碳刷绝缘套头4-6的小直径圆环体的外径相等，绝缘套头支架4-7的下端安装在支架底座4-11上。

所述的换能器4-8为夹心式压电陶瓷超声换能器，是商业元件。其振动频率为20KHz，额定功率为2KW,在节点处设置有法兰盘，且法兰盘上设置有2个通孔，法兰盘上面为4段圆柱体，自上而下，第二段圆柱体为压电陶瓷，第三段与第四段圆柱体外圆面均设置有对称长方形凹槽，作为拆装时的定位夹紧面；下端为小直径圆柱体且外圆柱面设置有对称长方形凹槽，作为拆装时的定位夹紧，小直径圆柱体底端中心处设置有螺纹盲孔与紧定螺钉4-12连接；圆柱体之间通过双头螺栓预紧连接。

所述的轴承内套4-9的内孔与外圆柱面均为三段式阶梯结构，自上而下，连接第一段阶梯孔与第二段阶梯孔的环形板上设置有两个螺纹通孔，且环形板的上端面作为换能器4-8法兰盘的定位表面，轴承内套4-9上两螺纹通孔与换能器4-8法兰盘两通孔对正，并采用螺栓螺母将换能器4-8与轴承内套4-9紧固连接；轴承内套4-9的外圆柱面的第三段阶梯轴与调心球轴承4-10内环过盈配合。

所述的调心球轴承4-10为标准件，型号为SKF-2208ETN9，其内环与外环之间为球面接触,因而调心球轴承4-10具有万向调节功能，

所述的支架底座4-11为阶梯套筒，即由大径套筒与小径套筒连成一体，大径套筒与小径套筒的回转轴线共线，大径套筒的内孔与绝缘套头支架4-7底端配装，支架底座4-11的小径套筒与轴承基座3-12的大孔配装。

所述的紧定螺钉4-12为内六角平头结构。

所述的碳刷套筒4-1小径外圆与压簧4-3的一端内径配合，中心通孔安装碳刷4-2；压簧4-3的另一端内径与空心螺杆4-4的小径配合；碳刷4-2与滑环4-5接触；空心螺杆4-4通过中间螺纹与碳刷绝缘套头4-6的大外圆径向螺纹孔连接；滑环4-5底端大孔与换能器4-8顶端紧配，顶端两电极通过底端凹槽与换能器4-8的两电极接通；碳刷绝缘套头4-6小径与绝缘套头支架4-7的顶端配合；支架4-7底端外径与支架底座4-11大孔配合；换能器4-8节点法兰通过轴承内套4-9端面螺纹孔与其连接；轴承内套4-9的最小直径外圆与调心球轴承4-10内径紧配；调心球轴承4-10外径与轴承基座3-12中直径孔紧配；支架底座4-11小直径外圆柱面与轴承基座3-12大孔配合。

参阅图6，所述的夹具5-1为阶梯轴式直杆类结构件，变径轴之间采用等直径的圆环弧面过渡连接，大直径轴端面通过石蜡粘结试件5-2，小直径轴的端面中心处沿轴向设置有螺纹盲孔。夹具5-1需根据波动方程按振幅与实际大端直径需求确定结构尺寸，尺寸确定后的夹具固有频率与超声振动频率相同从而实现超声共振，实际测得频率需要利用阻抗分析仪测定并根据频率方程进行修改。

参阅图6，所述的保持环6包括外环6-1、支架环6-2与内环6-3。

所述的外环6-1为圆环体形结构件，圆环体的底端均匀地设置有10个结构相同的矩形槽。

所述的支架环6-2为圆板形结构件，圆板的中心处设置有与内环6-3相配合的阶梯孔，阶梯孔的结构尺寸与内环6-3的外形尺寸相等，圆板底面的周边设置有与外环6-1顶端的圆环体口配合的矩形凹槽，矩形凹槽的径向尺寸与支架环6-2的径向尺寸相等。

所述的内环6-3为圆筒式结构件，套筒外壁为阶梯结构，套筒外壁的径向尺寸与支架环6-2中心处阶梯孔中的小孔的径向尺寸相等，内环6-3大直径端的厚度与支架环6-2大直径孔的深度相等。

所述的支架环6-2安装在外环6-1的顶端，支架环6-2底面周边的矩形凹槽与外环6-1顶端的圆环体口的内径相配合，两者之间为过盈配合，内环6-3安装在支架环6-2的阶梯孔中；内环6-3的小径外筒壁与支架环6-2中心处的阶梯孔中的小孔相配合，两者之间为过盈配合。外环6-1起到修整环的作用，对研磨盘或抛光垫7进行修整并分布磨料，内环6-3保证夹具5-1在限定位置进行转动。

所述的研磨盘或抛光垫7中的研磨盘为铸铁圆盘，抛光垫为圆形聚氨酯并且表面为XY格子槽形结构。

所述的超声波数字电源8为商业元件，最高输出功率P为2KW，输出功率可调且步长为10％*P,输出信号频率为20KHz，超声波数字电源8的信号输出端与超声动力部件4中的碳刷4-2之间采用信号线连接。

所述的多自由度定位平台2放置在机床1的水平台上，负载调节部件3中机架3-16的底座螺纹孔与多自由度定位平台2中动平台2-3的螺纹孔通过螺栓螺母连接固定，超声动力部件4中调心球轴承4-10与负载调节部件3中轴承基座3-12阶梯孔的中间孔中为过盈配合，夹具部件5中夹具5-1顶端螺纹孔与超声动力部件4中的换能器4-8底端采用紧定螺钉4-12连接，夹具5-1位于保持环6的内环6-3中并保持间隙配合，保持环6放置在研磨盘或抛光垫7上并通过机床1的摇臂限位，研磨盘或抛光垫7位于机床1的转盘10上。

所述的超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置通过多自由度定位平台2与调心球轴承4-10对试件进行定位调节，保证试件在研磨盘或抛光垫7上接触良好；通过负载调节装置3与超声动力部件4一起提供研磨抛光压力并且压力在位可调；超声动力部件4通过夹具5-1使试件5-2在研磨盘或抛光垫7上进行超声振动，超声动力部件4由超声波数字电源8提供超声振动信号。

所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置的工作原理：

夹具5-1大直径端面粘接待研磨的试件5-2，然后夹具5-1的小直径端通过内六角螺钉安装在换能器4-8的底端上。

将保持环6放置在研磨盘或抛光垫7上，通过机床1的摇臂12进行限位；开启机床1，运行研磨盘或抛光垫7，供给研磨浆料，保持环6修整研磨盘或抛光垫7并均匀分布研磨浆料，待研磨浆料分布均匀，停止运行研磨盘或抛光垫7。

参阅图7-1至图7-3，调整换能器4-8与轴承基座3-12之间和夹具部件5与研磨盘或抛光垫7之间的位置关系：

图7-1中是换能器4-8与轴承基座3-12之间和夹具5与研磨盘或抛光垫7之间的初始位置关系：换能器4-8与研磨盘或抛光垫7表面垂直方向存在偏角α，夹具5底端面的试件与研磨盘或抛光垫7表面存在偏角θ。

图7-2中是经过一次调整后换能器4-8与轴承基座3-12之间和夹具5与研磨盘或抛光垫7之间的位置关系：通过调节调心球轴承4-10将夹具5放入保持环6的内环6-1中，消除偏角θ，但偏角α转移到换能器4-8与轴承基座3-12之间；

图7-3中是经过二次调整后换能器4-8与轴承基座3-12之间和夹具部件5与研磨盘或抛光垫7之间的最终位置关系：通过调整多自由度定位平台2，消除换能器4-8与轴承基座3-12之间的偏角α。

超声动力部件4、夹具部件5与试件具备正确位置后，通过负载调节部件3调节并确定弹簧测力计3-7的伸长量来确定研磨压力。

设定其它研磨参数如振动频率、振幅、研磨盘转速与研磨浆料供给速率，设定研磨时间，启动机床1的转盘转动研磨盘。

超声辅助研磨结束后，停止运行研磨盘，调节弹簧测力计3-7的伸长量将试件从保持环6中提取，然后将研磨盘更换为抛光垫。

换好抛光垫后将保持环6放置在抛光垫上，启动机床1的转盘转动抛光垫，供给抛光液，保持环6修整抛光垫并均匀分布抛光液，待抛光液分布均匀，停止运行抛光垫。

将夹具部件5放入保持环6中，设定抛光压力以及其它抛光参数包括振动频率、振幅、抛光垫转速与研磨浆料供给速率，设定抛光时间，启动机床1的转盘转动抛光垫。

抛光结束后，拆下夹具部件5并在加热的有机溶剂中取出试件，然后将抛光后的试件先后在有机溶剂和无机溶剂中进行超声清洗，洁净后烘干。

对超声辅助研磨抛光性能进行表征，光学显微镜与原子力显微镜观测分析加工纹理、缺陷、形貌与表面粗糙度，湿法蚀刻加工前后试件，对比亚表面损伤，精密电子天平称重计算材料去除率。

Claims (10)

1.一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置，其包括机床(1)，其特征在于，所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置还包括多自由度定位平台(2)、负载调节部件(3)、超声动力部件(4)、夹具部件(5)、保持环(6)、研磨盘或抛光垫(7)与超声波数字电源(8)；

所述的多自由度定位平台(2)包括动平台(2-3)与机座(2-5)；

所述的负载调节部件(3)包括机架(3-16)与轴承基座(3-12)；

所述的超声动力部件(4)包括换能器(4-8)、调心球轴承(4-10)；

所述的多自由度定位平台(2)通过机座(2-5)安装在机床(1)中的水平台(9)上，负载调节部件(3)通过机架(3-16)安装在动平台(2-3)上并采用螺栓螺母连接固定，超声动力部件(4)通过调心球轴承(4-10)安装在轴承基座(3-12)上，夹具部件(5)中的夹具(5-1)的顶端与换能器(4-8)的底端采用紧定螺钉(4-12)连接，夹具(5-1)底端安装在保持环(6)中的内环(6-3)中，夹具(5-1)底端与内环(6-3)之间为间隙配合，保持环(6)放置在研磨盘或抛光垫(7)上，研磨盘或抛光垫(7)安装在机床(1)的转盘(10)上，超声动力部件(4)与超声波数字电源(8)之间采用信号线连接。

2.按照权利要求1所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置，其特征在于，所述的多自由度定位平台(2)还包括单杆球头关节轴承(2-1)、4个结构相同的关节轴承(2-2)与4个结构相同的定位支撑螺钉(2-4)；

所述的单杆球头关节轴承(2-1)的螺纹杆与机座(2-5)上的凸台螺纹连接并采用六角螺母锁紧，单杆球头关节轴承(2-1)的顶端的球窝柱体与动平台(2-3)中心处的阶梯式圆通孔中的大直径孔过盈配合连接，4个结构相同的关节轴承(2-2)的底端球头采用销轴安装在机座(2-5)上的4个结构相同的长方体形的槽孔中，加长螺纹杆的顶端插入动平台(2-3)上的4个长方形通孔中并采用六角螺母锁紧，4个结构相同的定位支撑螺钉(2-4)的螺杆段插入机座(2-5)上的4个螺纹孔中并采用六角螺母锁紧，4个结构相同的定位支撑螺钉(2-4)的球头与动平台(2-3)的底端面相接触。

3.按照权利要求1或2所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置，其特征在于，所述的机座(2-5)为正/长方形的板类结构件，在机座(2-5)的对称中心处设置有贯通的凹槽，凹槽沿长度方向的对称中心面与正/长方形的机座(2-5)的对称中心面共面；凹槽两侧槽壁的顶端均匀对称地设置有4个结构相同的安装关节轴承(2-2)的长方体形的槽孔，4个结构相同的长方体形的槽孔和动平台(2-3)上的4个结构相同的长方形通孔对正，4个结构相同的长方体形的槽孔的两侧孔壁上设置有回转轴线共线的安装销轴的定位通孔，机座(2-5)中心处即机座(2-5)上的凹槽槽底的中心处设置有圆柱形的凸台，凸台中心处沿竖直方向设置有螺纹孔，凸台四周的凹槽槽底上均匀地设置有4个用于安装定位支撑螺钉(2-4)的螺纹孔。

4.按照权利要求1所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置，其特征在于，所述的负载调节部件(3)还包括大带轮(3-1)、传动带(3-2)、移动横梁(3-3)、丝杠(3-4)、2个结构相同的光杠(3-5)、悬臂梁(3-6)、弹簧测力计(3-7)、2个结构相同的滑动导轨(3-8)、2个结构相同的滑块(3-9)、滑块基板(3-10)、连接架(3-11)、吊杆(3-13)、步进电机(3-14)与小带轮(3-15)；

所述的2个结构相同的光杠(3-5)竖直地固定安装在机架(3-16)前面的方形凹槽上，丝杠(3-4)位于2个结构相同的光杠(3-5)之间，丝杠(3-4)与2个结构相同的光杠(3-5)的回转轴线平行，丝杠(3-4)的下端从方形凹槽的下槽壁上伸出，移动横梁(3-3)通过二级台阶上的通孔套装在丝杠(3-4)与2个结构相同的光杠(3-5)上，移动横梁(3-3)与2个结构相同的光杠(3-5)之间为间隙配合，移动横梁(3-3)与丝杠(3-4)之间为螺纹连接；步进电机(3-14)安装在机架(3-16)中，步进电机(3-14)输出轴与丝杠(3-4)相互平行，大带轮(3-1)固定安装在丝杠(3-4)的下端，小带轮(3-15)安装在步进电机(3-14)的输出轴端，小带轮(3-15)安装在步进电机的输出轴端，传动带(3-2)套装在大带轮(3-1)与小带轮(3-15)上；

所述的2个结构相同的滑动导轨(3-8)采用螺钉相互平行对称地固定安装在机架(3-16)的右侧面上，2个结构相同的滑块(3-9)安装在2个结构相同的滑动导轨(3-8)上，滑块(3-9)与滑动导轨(3-8)之间为滑动连接；滑块基板(3-10)采用螺钉固定在2个结构相同的滑块(3-9)上，连接架(3-11)采用螺钉固定在滑块基板(3-10)上；轴承基座(3-12)通过其方形凹槽端扣装在连接架(3-11)上，并采用螺栓连接固定；悬臂梁(3-6)底端水平臂固定安装在移动横梁(3-3)上，弹簧测力计(3-7)通过其顶端吊环悬挂在悬臂梁(3-6)的顶端水平臂右侧的顶端半圆槽内，弹簧测力计(3-7)的底端吊环套装在吊杆(3-13)上，吊杆(3-13)再安装在连接架(3-11)下端的方形凹槽上。

5.按照权利要求1或4所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置，其特征在于，所述的轴承基座(3-12)由矩形板与半圆形板所构成的板类结构件，轴承基座(3-12)中半圆形板的一端设置有阶梯孔，阶梯孔的直径由上至下由大到小，阶梯孔的回转中心线与半圆形板的回转中心线共线，阶梯孔中的大直径孔作为超声动力部件(4)中的支架底座(4-11)的安装定位孔，中间孔与调心球轴承(4-10)的轴承外环过盈配合，中间孔与小直径孔之间所形成的环形端面作为调心球轴承(4-10)定位轴肩；轴承基座(3-12)的矩形板的一端设置有采用螺栓与连接架(3-11)的一端进行固定连接的方形槽。

6.按照权利要求1或4所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置，其特征在于，所述的机架(3-16)为长方体形的壳体类结构件，机架(3-16)的前端设置有长方形前端凹槽，机架(3-16)的底端设置有长方形底端凹槽，前端凹槽的上下槽壁上均竖直地设置有3个通孔，上槽壁上的3个通孔与下槽壁上的3个通孔对正，这3对通孔分别用于安装丝杠(3-4)与2个结构相同的光杠(3-5)，丝杠(3-4)与上下槽壁之间采用轴承成转动连接，2个结构相同的光杠(3-5)与上下槽壁之间成固定连接；底端凹槽用于安装传动带(3-2)、大带轮(3-1)与小带轮(3-15)；机架(3-16)的后侧面设置有便于将步进电机(3-14)安装在底端长方形凹槽槽底上的方孔，机架(3-16)左右侧的底端设置有底座，左右侧的底座上均匀地设置有采用螺栓将机架(3-16)安装在多自由度定位平台(2)中的动平台(2-3)上的螺栓孔。

7.按照权利要求1所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置，其特征在于，所述的超声动力部件(4)还包括4个结构相同的碳刷套筒(4-1)、4个结构相同的碳刷(4-2)、4个结构相同的压簧(4-3)、4个结构相同的空心螺杆(4-4)、滑环(4-5)、碳刷绝缘套头(4-6)、绝缘套头支架(4-7)、轴承内套(4-9)、支架底座(4-11)与紧定螺钉(4-12)；

所述的换能器(4-8)装入竖直放置的绝缘套头支架(4-7)内，换能器(4-8)与绝缘套头支架(4-7)的回转轴线共线，碳刷绝缘套头(4-6)通过其小径端装入绝缘套头支架(4-7)的顶端内，滑环(4-5)安装在碳刷绝缘套头(4-6)的中心孔内，滑环(4-5)底端套装在换能器(4-8)的顶端，支架(4-7)底端装入支架底座(4-11)的顶端大孔内，支架底座(4-11)的底端与轴承基座(3-12)上的阶梯孔中的大孔配合连接，换能器(4-8)节点法兰与轴承内套(4-9)的顶端采用螺栓连接，轴承内套(4-9)的最小直径段与调心球轴承(4-10)内轴承环之间采用静配合，调心球轴承(4-10)外轴承环与轴承基座(3-12)中段直径孔静配合；

所述的4个结构相同的碳刷(4-2)、4个结构相同的碳刷套筒(4-1)、4个结构相同的压簧(4-3)与4个结构相同的空心螺杆(4-4)分成4组由里至外地装入碳刷绝缘套头(4-6)上的4个结构相同的径向通孔中，处于里面的4个结构相同的碳刷(4-2)的里端和滑环(4-5)相接触，4个结构相同的碳刷(4-2)的另一端安装在碳刷套筒(4-1)的中心通孔内，压簧(4-3)的一端套装在碳刷套筒(4-1)的小直径端上，压簧(4-3)的另一端套装在空心螺杆(4-4)的小径端，空心螺杆(4-4)通过中间螺纹与碳刷绝缘套头(4-6)上的径向通孔螺纹连接，紧定螺钉(4-12)安装在换能器(4-8)底端的中心孔内。

8.按照权利要求7所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置，其特征在于，所述的碳刷绝缘套头(4-6)为阶梯式圆柱形结构件，碳刷绝缘套头(4-6)的中心处设置有安装滑环(4-5)与换能器(4-8)顶端的阶梯通孔，阶梯通孔的上端为小直径孔，阶梯通孔的下端为大直径孔，碳刷绝缘套头(4-6)的外圆周面为阶梯结构并且上端为大直径的圆环体，下端为小直径的圆环体，大直径圆环体的上端沿径向对称地设置有的4个结构相同的径向通孔，径向通孔的里端为光孔，径向通孔的外端为螺纹孔，径向通孔的直径和碳刷套筒(4-1)、空心螺杆(4-4)的直径相等，碳刷绝缘套头(4-6)的小直径圆环体的直径与绝缘套头支架(4-7)的顶端内孔径相等。

9.按照权利要求1所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置，其特征在于，所述的夹具(5-1)为阶梯轴式直杆类结构件，变径轴之间采用等半径的圆环弧面过渡连接，大直径轴端面为试件(5-2)的安装面，小直径轴的端面中心处沿轴向设置有螺纹盲孔。

10.按照权利要求1所述的一种超声辅助研磨抛光碳化硅晶片的装置，其特征在于，所述的保持环(6)还包括外环(6-1)与支架环(6-2)；

所述的支架环(6-2)安装在外环(6-1)的顶端，支架环(6-2)的小直径外圆柱面与外环(6-1)顶端的圆环体口的内径相配合，两者之间为过盈配合，内环(6-3)安装在支架环(6-2)的阶梯孔中，内环(6-3)的小径外筒壁与支架环(6-2)中心处的阶梯孔中的小孔相配合，两者之间为过盈配合。