CN110125829A - 高精密金刚石砂轮加工方法及与其相适配的专用加工设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种高精密金刚石砂轮加工方法，金刚石砂轮始终保持竖放状态，且围绕着其中心轴线进行旋转。加工电极板布置于金刚石砂轮的正上方，且在其上设置有多条平行布置的电蚀凸起，通过电蚀加工的方式以在金刚石砂轮的周缘形成环形沟槽。在实际成形过程中，沿其深度方向分多次对环形沟槽进行电蚀成形，且每次电蚀完成后，加工电极板均停留一段时间，直至没有电火花产生。这样一来，在金刚石砂轮的实际加工过程中，借助于设置于加工电极板上的电蚀凸起对金刚石砂轮的周缘进行分层加工，以最终形成环形沟槽，从而保证了环形沟槽的成形质量，确保了金刚石砂轮的周向跳动控制在合理值内。
Description
技术领域
本发明涉及高精密砂轮制造技术领域，尤其是一种高精密金刚石砂轮加工方法及与其相适配的专用加工设备。
背景技术
随着IC芯片技术的快速发展，半导体产业界对硅片平面度、表面质量及完整性的要求越来越高。半导体硅片是现代超大规模集成电路的主要衬底材料，一般需经过拉晶、切片、倒角、磨削、研磨、腐蚀、抛光、清洗等工艺过程制造而成。由于，高精密金刚石砂轮由于具有在平面度、材料去除率、低成本等方面具有独特的优势，因此被广泛用于硅片的超精密倒角以及磨削工序中。就目前硅片的加工工艺要求来说，要求金刚石砂轮的圆跳动控制在5μm以下。然而，目前国内企业没有能力生产、制造如此高精度的金刚石砂轮，均由国外进行进口，成为制约IC芯片技术发展的瓶颈。因而，亟待技术人员解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高精密金刚石砂轮加工方法，从而有效地保证了金刚石砂轮成形后的圆跳动量控制在要求范围内。
本发明要解决的技术问题是提供一种与上述高精密金刚石砂轮加工方法相适配的专用加工设备。
为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种高精密金刚石砂轮加工方法，金刚石砂轮始终保持竖放状态，且围绕着其中心轴线进行旋转。加工电极板布置于金刚石砂轮的正上方，且在其上设置有多条平行布置的电蚀凸起，通过电蚀加工的方式以在金刚石砂轮的周缘形成环形沟槽，具体加工步骤如下：
a、加工电极板向着金刚石砂轮进行下移，完成所述环形沟槽的首道加工，直至所述金刚石砂轮与所述加工电极板之间没有电火花产生；在此过程中，所述加工电极板始终保持高度尺寸不变；
b、加工电极板继续下移一端距离D1，对环形沟槽持续进行电蚀，以加深其深度值，直至金刚石砂轮与所述加工电极板之间没有电火花产生，完成环形沟槽的第二道加工；在此过程中，加工电极板亦始终保持高度尺寸不变；
c、加工电极板继续下移一端距离D2，对环形沟槽持续进行电蚀，以继续加深其深度值，直至金刚石砂轮与加工电极板之间没有电火花产生，完成环形沟槽的第三道加工；在此过程中，加工电极板亦始终保持高度尺寸不变；
……
d、加工电极板继续下移一端距离DN，持续进行电蚀，直至环形沟槽的深度满足检测要求，完成环形沟槽的第N+1道加工。
作为上述高精密金刚石砂轮加工方法的进一步改进，电蚀凸起均沿着前后方向进行延伸。在每完成一道电蚀加工工序后，加工电极板均进行前移，直至电蚀凸起的未损耗部分正对于金刚石砂轮的周缘，继续进行电蚀，直至没有电火花产生。
作为上述高精密金刚石砂轮加工方法的更进一步改进，金刚石砂轮的加工步骤还包括步骤e：在步骤d后执行完毕后，加工电极板继续向前进行平移，直至电蚀凸起的未损耗部分正对于金刚石砂轮的周缘，随后，电蚀凸起持续在金刚石砂轮的圆跳动高点位置持续加工，直至没有电火花产生，完成金刚石砂轮的最终成形。
作为上述高精密金刚石砂轮加工方法的更进一步改进，1/2D1＞D2，1/2D2＞D3，1/2D3＞D4……1/2Dn-1＞D4。
作为上述高精密金刚石砂轮加工方法的更进一步改进，电蚀凸起采用慢走丝的方式进行加工成型。
作为上述高精密金刚石砂轮加工方法的更进一步改进，电蚀凸起的表面粒度控制在2000#-3000#。
另外，本发明还公开了一种专用加工设备，其包括夹持装置、电蚀设备以及顶针机构。上述夹持装置对金刚石砂轮进行夹持，且借助于顶针机构进行侧向顶靠，防止其在电蚀加工过程中出现跳动。电蚀设备包括加工电极板、主轴、水平驱动机构。加工电极板固定于主轴的下端，且在水平驱动机构的作用下可沿着前后方向进行平移，在主轴的带动下可沿着上下方向进行移动。加工电极板正对于金刚石砂轮的周缘进行布置，且在其上开设有电蚀凸起。
通过采用上述技术方案进行设置，在金刚石砂轮的实际加工过程中，借助于设置于加工电极板上的电蚀凸起对金刚石砂轮的周缘进行分层加工，以最终形成环形沟槽，从而保证了环形沟槽的成形质量，确保了金刚石砂轮的周向跳动控制在合理值内。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中与上述高精密金刚石砂轮加工方法相适配专用加工设备的立体结构图。
图2是图1的I局部放大图。
1-夹持装置；2-电蚀设备；21-加工电极板；211-电蚀凸起；22-主轴；23-水平驱动机构；3-顶针机构。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明。本发明涉及了一种高精密金刚石砂轮加工方法，金刚石砂轮始终保持竖放状态，且围绕着其中心轴线进行旋转。加工电极板布置于金刚石砂轮的正上方，且在其上设置有多条平行布置的电蚀凸起，通过电蚀加工的方式以在金刚石砂轮的周缘形成环形沟槽，具体加工步骤如下：
a、加工电极板向着金刚石砂轮进行下移，完成所述环形沟槽的首道加工，直至所述金刚石砂轮与所述加工电极板之间没有电火花产生；在此过程中，所述加工电极板始终保持高度尺寸不变；
b、加工电极板继续下移一端距离D1，对环形沟槽持续进行电蚀，以加深其深度值，直至金刚石砂轮与所述加工电极板之间没有电火花产生，完成环形沟槽的第二道加工；在此过程中，加工电极板亦始终保持高度尺寸不变；
c、加工电极板继续下移一端距离D2，对环形沟槽持续进行电蚀，以继续加深其深度值，直至金刚石砂轮与加工电极板之间没有电火花产生，完成环形沟槽的第三道加工；在此过程中，加工电极板亦始终保持高度尺寸不变；
……
d、加工电极板继续下移一端距离DN，持续进行电蚀，直至环形沟槽的深度满足检测要求，完成环形沟槽的第N+1道加工。
如此一来，在金刚石砂轮的实际加工过程中，借助于设置于加工电极板上的电蚀凸起对金刚石砂轮的周缘进行分层加工，以最终形成环形沟槽，从而保证了环形沟槽的成形质量，确保了金刚石砂轮的周向跳动控制在合理值内。
已知，电蚀凸起经过长时间使用后其自身会不可靠避免发生体积损耗现象，从而影响环形沟槽的最终成形质量，因而，将加工电极板作特殊设计，具体可以参照如下进行：电蚀凸起均沿着前后方向进行延伸。且在每完成一道电蚀加工工序后，加工电极板均前移一段距离，直至电蚀凸起的未损耗部分正对于金刚石砂轮的周缘，继续进行电蚀，直至没有电火花产生，从而有效地降低了电极损耗对加工质量的影响。不过在此需要说明的是，每道加工完成后加工电极板的前移距离受到环形沟槽尺寸、放大电流等多因素的影响，因此，针对于某一特定型号的金刚石砂轮来说，需要根据长期试验数据得出。
当然，在步骤d后执行完毕后，加工电极板可以继续向前进行平移一段距离，直至电蚀凸起的未损耗部分正对于金刚石砂轮的周缘，随后，电蚀凸起持续在金刚石砂轮的圆跳动高点位置持续加工，直至没有电火花产生，完成金刚石砂轮的最终成形，从而进一步提高环形沟槽的表面成形质量，尽可能地降低其自身圆跳动量。
已知，加工电极板的位移量对金刚石砂轮的最终成形质量有着至关重要的影响，因此在实际加工过程中需要对其进行控制，具体可以参照如下：加工电极板的位移量随着加工进程的推进逐渐减小，优选为1/2D1＞D2，1/2D2＞D3，1/2D3＞D4……1/2Dn-1＞D4。
已知，由于慢走丝线切割机是采取线电极连续供丝的方式，即线电极在运动过程中完成加工，因此即使线电极发生损耗，也能连续地予以补充，故能提高零件的加工精度。因此，上述电蚀凸起优选采用慢走丝的方式进行加工成型，且需要将电蚀凸起的表面粒度控制在2000#-3000#。
最后，本发明还公开了一种专用加工设备，其主要由夹持装置1、电蚀设备2以及顶针机构3等几部分构成(如图1中所示)，其中，上述夹持装置1对金刚石砂轮进行夹持，且借助于顶针机构3进行侧向顶靠，防止其在电蚀加工过程中出现跳动。电蚀设备2包括加工电极板21、主轴22、水平驱动机构23。加工电极板21固定于主轴22的下端，且在水平驱动机构23的作用下可沿着前后方向进行平移，在主轴22的带动下可沿着上下方向进行移动。加工电极板21正对于金刚石砂轮的周缘进行布置，且在其上开设有电蚀凸起211(如图2中所示)。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种高精密金刚石砂轮加工方法，其特征在于，金刚石砂轮始终保持竖放状态，且围绕着其中心轴线进行旋转；加工电极板布置于金刚石砂轮的正上方，且在其上设置有多条平行布置的电蚀凸起，通过电蚀加工的方式以在所述金刚石砂轮的周缘形成环形沟槽，具体加工步骤如下：
a、所述加工电极板向着金刚石砂轮进行下移，完成所述环形沟槽的首道加工，直至所述金刚石砂轮与所述加工电极板之间没有电火花产生；在此过程中，所述加工电极板始终保持高度尺寸不变；
b、所述加工电极板继续下移一端距离D1，对所述环形沟槽持续进行电蚀，以加深其深度值，直至所述金刚石砂轮与所述加工电极板之间没有电火花产生，完成所述环形沟槽的第二道加工；在此过程中，所述加工电极板亦始终保持高度尺寸不变；
c、所述加工电极板继续下移一端距离D2，对所述环形沟槽持续进行电蚀，以继续加深其深度值，直至所述金刚石砂轮与所述加工电极板之间没有电火花产生，完成所述环形沟槽的第三道加工；在此过程中，所述加工电极板亦始终保持高度尺寸不变；
……
d、所述加工电极板继续下移一端距离DN，持续进行电蚀，直至所述环形沟槽的深度满足检测要求，完成所述环形沟槽的第N+1道加工。
2.根据权利要求1所述的高精密金刚石砂轮加工方法，其特征在于，所述电蚀凸起均沿着前后方向进行延伸；在每完成一道电蚀加工工序后，所述加工电极板均进行前移，直至所述电蚀凸起的未损耗部分正对于所述金刚石砂轮的周缘，继续进行电蚀，直至没有电火花产生。
3.根据权利要求2所述的高精密金刚石砂轮加工方法，其特征在于，所述金刚石砂轮的加工步骤还包括步骤e：在步骤d后执行完毕后，所述加工电极板继续向前进行平移，直至所述电蚀凸起的未损耗部分正对于所述金刚石砂轮的周缘，随后，所述电蚀凸起持续在所述金刚石砂轮的圆跳动高点位置持续加工，直至没有电火花产生，完成所述金刚石砂轮的最终成形。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的高精密金刚石砂轮加工方法，其特征在于，1/2D1＞D2，1/2D2＞D3，1/2D3＞D4……1/2Dn-1＞D4。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的高精密金刚石砂轮加工方法，其特征在于，所述电蚀凸起采用慢走丝的方式进行加工成型。
6.根据权利要求5所述的高精密金刚石砂轮加工方法，其特征在于，所述电蚀凸起的表面粒度控制在2000#-3000#。
7.一种专用加工设备，其特征在于，包括夹持装置、电蚀设备以及顶针机构；所述夹持装置对所述金刚石砂轮进行夹持，且借助于所述顶针机构进行侧向顶靠，防止其在电蚀加工过程中出现跳动；所述电蚀设备包括加工电极板、主轴、水平驱动机构；所述加工电极板固定于所述主轴的下端，在所述水平驱动机构的作用下可沿着前后方向进行平移，且在所述主轴的带动下可沿着上下方向进行移动；所述加工电极板正对于所述金刚石砂轮的周缘进行布置，且在其上开设有电蚀凸起。
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