CN211193496U - 一种化学机械抛光机的抛光压力分区控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种化学机械抛光机的抛光压力分区控制装置，包括工件轴、工件盘、工件保持器，被抛光元件的下端面与抛光盘上端面接触，工件盘上设有抛光压力分区控制机构，抛光压力分区控制机构包括若干个竖直固定在工件盘内的气压缸、固定在气压缸的顶杆末端的压力传感器，压力传感器与被抛光元件的上端面接触，工件轴上轴向由上至下安装有分路器和多通道旋转接头，分路器的进口通过气管与可变起源的相连。与现有技术相比，本实用新型通过压力传感器实时采集抛光压力，再通过分散布置的气压缸对抛光压力进行分区控制，最终实现抛光压力的在线实时控制和分区控制，保证了元件的均匀去除和面形快速收敛，实现更高的加工精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及化学机械抛光设备，特别是一种化学机械抛光机的抛光压力分区控制装置。
背景技术
化学机械抛光技术通过磨粒-工件-加工环境之间的机械、化学作用，实现工件表面材料的微量去除，以获得超光滑，低损伤的加工表面。一般采用Preston公式表示化学机械抛光过程中的材料去除率，MRR＝KPV，其中V代表抛光元件的相对运动速率，P代表抛光压力，K是代表其他存在参数造成影响的一个系数。根据Preston公式，抛光压力P越大，材料去除率越高。
在化学机械抛光中，元件与抛光盘的接触一般是非均匀的，同时由于元件表面面形的起伏，导致抛光压力的不均匀分布，进而导致元件的非均匀去除，影响元件面形的收敛速度和加工精度。因此需要对抛光压力进行分区控制，以保证元件的均匀去除，实现更好的加工精度和更高的面形收敛速度。
目前市场上主流的化学机械抛光设备主要通过弹簧机构和工件轴上下运动控制抛光压力。弹簧机构一般置于工件与工件轴之间，弹簧机构用于压力的开环调节，需根据抛光效果进行人工调节，不能实现实时在线调节和分区调节。通过工件轴上下运动，带动工件，可对抛光压力进行调节，但是只能进行整体压力调节，并不能进行分区域调节。
发明内容
本实用新型的目的是要解决现有化学机械抛光设备的抛光压力分布不均和不易调节的问题，提供一种化学机械抛光机的抛光压力分区控制装置。
为达到上述目的，本实用新型是按照以下技术方案实施的：
一种化学机械抛光机的抛光压力分区控制装置，包括工件轴、固定在工件轴底部的工件盘以及设置于工件盘底部用于夹持被抛光元件的工件保持器，被抛光元件的下端面与抛光盘上端面接触，所述工件盘上设有抛光压力分区控制机构。
具体地，所述抛光压力分区控制机构包括若干个竖直固定在工件盘内的气压缸、固定在气压缸的顶杆末端的用于采集抛光盘对被抛光元件的抛光压力的压力传感器，压力传感器与被抛光元件的上端面接触，工件轴上轴向由上至下安装有分路器和多通道旋转接头，所述分路器的若干个出口分别于多通道旋转接头的若干个进口相连，多通道旋转接头的若干个出口分别通过气管与若干个气压缸的进气口相连，分路器的进口通过气管与可变起源的相连。
本实用新型的技术方案还包括上位机，上位机与可变气源和无线接收器相连，所述压力传感器通过无线接收器与上位机相连，压力传感器将采集的抛光盘对被抛光元件的抛光压力传送至上位机，上位机对采集到的不同位置的抛光压力进行判断，是否等于上位机中预先设定的抛光压力，若不同位置的抛光压力等于上位机中预先设定的抛光压力，上位机不向可变气源发送指令；压力传感器继续采集抛光压力；若其中一个或多个位置的抛光压力大于上位机中预先设定的抛光压力，上位机发送命令至可变气源对相应位置的气压缸进行减压；若其中一个或多个位置的抛光压力小于上位机中预先设定的抛光压力，上位机发送命令至可变气源对相应位置的气压缸进行加压。
优选地，所述上位机设有用于显示不同压力传感器采集的不同位置的抛光压力的显示屏。
优选地，所述气压缸至少设置为12个。
与现有技术相比，本实用新型通过压力传感器实时采集抛光压力，再通过分散布置的气压缸对抛光压力进行分区控制，最终实现抛光压力的在线实时控制和分区控制，保证了元件的均匀去除和面形快速收敛，实现更高的加工精度。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的工件轴的结构的结构示意图。
图3为图2的剖视图。
图4为本实用新型的抛光压力分区控制的流程图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定实用新型。
如图1-图3所示，本实施例的一种化学机械抛光机的抛光压力分区控制装置，包括工件轴1、固定在工件轴1底部的工件盘7以及设置于工件盘7底部用于夹持被抛光元件8的工件保持器14，被抛光元件8的下端面与抛光盘9上端面接触，抛光盘9是安装在抛光机的抛光轴10上的由抛光轴10的旋转带动抛光盘9转动，所述工件盘7上设有抛光压力分区控制机构。
本实施例的抛光压力分区控制机构包括若干个竖直固定在工件盘内的气压缸5、固定在气压缸5的顶杆末端的用于采集抛光盘9对被抛光元件8的抛光压力的压力传感器6，具体地，可以将压力传感器6粘接在气压缸5的顶杆上，使压力传感器6的压力敏感元件与被抛光元件8的上端面接触，工件轴1上轴向由上至下安装有分路器2和多通道旋转接头3，所述分路器2的若干个出口分别于多通道旋转接头3的若干个进口相连，多通道旋转接头3的若干个出口分别通过气管4与若干个气压缸5的进气口相连，分路器2的进口通过气管4与可变起源13的相连。需要说明的是可变起源13可以直接在市面上进行购买，然后按照常规安装即可使用其目的就是对气压缸5进行进行加压或减压。本实施例中气压缸5设置为12个，同样的分路器2是将可变气源13的气路也分为12路；本实施例中的分路器2和多通道旋转接头3也是可以直接市面上购买按照常规安装方法安装后直接使用的，本实施例不再赘述。
进而，将可变气源13与上位机11相连，上位机11与无线接收器12相连，所述压力传感器6通过无线接收器12与上位机11相连，压力传感器6为无线压力传感器，其自带无线发送器从而将抛光盘对被抛光元件8的抛光压力传送至上位机11通过无线传输的方式发送至上位机11，压力传感器6可以直接在市面上购买后直接使用；压力传感器6将采集的抛光盘对被抛光元件8的抛光压力传送至上位机11，上位机11对采集到的不同位置的抛光压力进行判断，是否等于上位机11中预先设定的抛光压力，若不同位置的抛光压力等于上位机11中预先设定的抛光压力，上位机11不向可变气源13发送指令；压力传感器6继续采集抛光压力；若其中一个或多个位置的抛光压力大于上位机中预先设定的抛光压力，上位机11发送命令至可变气源13对相应位置的气压缸5进行减压；若其中一个或多个位置的抛光压力小于上位机11中预先设定的抛光压力，上位机11发送命令至可变气源13对相应位置的气压缸5进行加压。
在实际使用过程中，为了便于实时查看不同位置的抛光压力，所述上位机11设有用于显示不同压力传感器采集的不同位置的抛光压力的显示屏。
使用本实施例的一种化学机械抛光机的抛光压力分区控制装置进行抛光压力分区控制时，其具体步骤如下：
S1、根据被抛光元件和需求进行抛光压力设定即上位机中预先设定的抛光压力P0；
S2、启动化学机械抛光机，开始抛光；
S3、由压力传感器6测量得到不同位置的抛光压力Pi(i＝1,2,3…12)，并传输至上位机11；
S4、上位机11对获得的不同位置的抛光压力Pi(i＝1,2,3…12)进行判断，是否等于上位机中预先设定的抛光压力P0；
S5、若所有位置的压力传感器6测得压力等于上位机中预先设定的抛光压力P0，则继续运行化学机械抛光机，持续抛光；
S6、若其中一个或多个压力传感器5测得压力不等于上位机中预先设定的抛光压力P0，Pi≠P0，则判断是Pi＞P0还是Pi＜P0；若Pi＞P，则上位机11发送命令至可变气源13，对置于i位置的气压缸5进行减压。若Pi＜P0，则上位机11发送命令至可变气源13，对置于i位置的气压缸5进行加压；
S7、压力传感器6继续测量抛光压力，循环步骤S3-S6直至抛光结束。
综上所述，本实用新型通过压力传感器实时采集抛光压力，再通过分散布置的气压缸对抛光压力进行分区控制，最终实现抛光压力的在线实时控制和分区控制，保证了元件的均匀去除和面形快速收敛，实现更高的加工精度。
本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种化学机械抛光机的抛光压力分区控制装置，包括工件轴、固定在工件轴底部的工件盘以及设置于工件盘底部用于夹持被抛光元件的工件保持器，被抛光元件的下端面与抛光盘上端面接触，其特征在于：所述工件盘上设有抛光压力分区控制机构。
2.根据权利要求1所述的化学机械抛光机的抛光压力分区控制装置，其特征在于：所述抛光压力分区控制机构包括若干个竖直固定在工件盘内的气压缸、固定在气压缸的顶杆末端的用于采集抛光盘对被抛光元件的抛光压力的压力传感器，压力传感器与被抛光元件的上端面接触，工件轴上轴向由上至下安装有分路器和多通道旋转接头，所述分路器的若干个出口分别于多通道旋转接头的若干个进口相连，多通道旋转接头的若干个出口分别通过气管与若干个气压缸的进气口相连，分路器的进口通过气管与可变起源的相连。
3.根据权利要求2所述的化学机械抛光机的抛光压力分区控制装置，其特征在于：还包括上位机，上位机与可变气源和无线接收器相连，所述压力传感器通过无线接收器与上位机相连，压力传感器将采集的抛光盘对被抛光元件的抛光压力传送至上位机，上位机对采集到的不同位置的抛光压力进行判断，是否等于上位机中预先设定的抛光压力，若不同位置的抛光压力等于上位机中预先设定的抛光压力，上位机不向可变气源发送指令；压力传感器继续采集抛光压力；若其中一个或多个位置的抛光压力大于上位机中预先设定的抛光压力，上位机发送命令至可变气源对相应位置的气压缸进行减压；若其中一个或多个位置的抛光压力小于上位机中预先设定的抛光压力，上位机发送命令至可变气源对相应位置的气压缸进行加压。
4.根据权利要求3所述的化学机械抛光机的抛光压力分区控制装置，其特征在于：所述上位机设有用于显示不同压力传感器采集的不同位置的抛光压力的显示屏。
5.根据权利要求2所述的化学机械抛光机的抛光压力分区控制装置，其特征在于：所述气压缸至少设置为12个。
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|---|---|---|---|---|
| CN113894680A (zh) * | 2021-09-13 | 2022-01-07 | 莱州市蔚仪试验器械制造有限公司 | 一种加压装置 |
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| CN113894680B (zh) * | 2021-09-13 | 2023-03-31 | 莱州市蔚仪试验器械制造有限公司 | 一种加压装置 |
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