CN100400235C - 研磨机和研磨工件的方法 - Google Patents

Abstract

该研磨机能进给合适的量的研磨料并防止一工件附着在一上研磨板上。该研磨机包括：研磨工件的一上表面的上研磨板，该上研磨板具有多个用于将研磨料进给到工件的研磨料孔；研磨工件的一下表面的一下研磨板；加压并发送研磨料的一研磨料进给单元；将诸研磨料孔分别连接至该研磨料供应单元的多根研磨料通道；分别设置在诸研磨料通道上以对研磨料量流进行控制的多个阀机构；以及用于控制诸所述阀机构的一控制部分。

Description

研磨机和研磨工件的方法

技术领域

本发明涉及研磨器具和研磨工件的方法，更精确地说，是涉及具有用于研磨一工件的两个面的一上研磨板和一下研磨板的研磨机，以及使用所述研磨机研磨一工件的方法。

背景技术

在传统的、具有一上研磨板和一下研磨板的研磨机中，工件被夹在两研磨板之间，并且两研磨板以相反的方向转动且向工件供给研磨料(slurry)，以使工件的两个面都可以被研磨。在图5中示出了传统的研磨机(参见日本专利公告第11-262862号)。该研磨机包括：一上研磨板10和一下研磨板12，它们以相反的方向转动；一中心齿轮14；一内齿轮16；以及多个托架18。诸托架18设置在两研磨板10和12之间，并且沿着各托架18的外边缘形成与中心齿轮14和内齿轮16接合的一齿轮(未示出)。有着这样的结构，诸托架18能绕其自己的轴线旋转并沿着内齿轮16运行。通过转动两研磨板10和12，两研磨板10和12就对分别保持在托架18的通孔中的诸工件20的上表面和下表面进行研磨。

下研磨板12由一下保持件22保持，下保持件22由一基座24可转动地支承。下保持件22由一转动轴22a转动，以使下研磨板12转动。上研磨板10由一传动轴26以及接合件28和29转动。

中心齿轮14由一转动轴30转动。一壳体32支承内齿轮16。

在图5中所示的研磨机中，在上研磨板10的上方设置一板40，并且在板40上设置截面形状是U形的一研磨料圈42，并且多根连接管44和连接管46连接至研磨料圈42，以使研磨料圈42与形成在上研磨板10中的研磨料孔48连通。在诸连接管46上分别设置用于控制流量的阀50。板40沿着一个方向与上研磨板10一起转动，供应到研磨料圈42的研磨料经由连接管44、连接管46以及研磨料孔48被供给到工件20。阀50对供给到研磨料孔48的研磨料加以调节。例如，许多研磨料被进给到上研磨板10中心附近的诸研磨料孔48。

在传统的研磨机中，研磨料是通过调节供应到上研磨板10的诸研磨料孔48的研磨料量来向工件20均匀地进给研磨料的。但，如图5所示，研磨料在重力或其自身重量的作用下从研磨料圈42向下流动。因此，由于必须正确地选择诸研磨料孔48并必须精确地控制研磨料流量，所以难于控制研磨料的量。

在研磨机中，当更换工件20、进行保养等时，上研磨板10向上抬起或移动直至达到一最高的位置。此时，附着在上研磨板10的一研磨面上的一些工件20与上研磨板10一起被抬升。如果工件20与上研磨板10一起抬升，工件20就会从其上落下，并且它们被损坏。目前，工件20大且薄，所以它们易于附着在上研磨板10上。尤其是，在能自动进给和卸下工件的研磨机中，必须防止工件附着到上研磨板上。

为了解决工件附着到上研磨板上的问题，人们已经提出了一些方法。例如，从上研磨板向工件喷射一流体薄雾(参见日本专利公告第11-226864号)；在上研磨板中形成诸喷射孔，并且从诸喷射孔向工件喷射高压空气，以剥离工件(参见日本专利公告第9-66448号)；致动通常位于离开上研磨板的位置的一喷射件，以机械地将工件从上研磨板上喷射下来(参见日本专利公告第6-55436号)；从上研磨板喷出例如压缩空气之类的一压缩流体，以剥离工件(参见日本专利公告第58-171825)。

但是，即使在上研磨板中形成了用于喷射一加压流体的诸喷射孔以剥离工件，喷射孔也是与研磨料孔分开的。因此，如果研磨料孔的布置优先于喷射孔的布置，那么喷射孔的布置受到限制，以致喷射孔不能设置在理想的位置。此外，在能够研磨各种工件的研磨机中，由于诸喷射孔的位置是固定的，所以它们无法总是位于理想的位置。

发明内容

已经发明出本发明来解决传统研磨机的上述问题。

本发明的一个目的是提供一种研磨机，它能够根据工件的布置来进给适当量的研磨料以精确地研磨工件，并且防止工件附着在上研磨板上以便自动地进给和卸下工件。

本发明的另一个目的是提供一种用本发明的研磨机来研磨工件的方法。

为了实现本发明的目的，本发明具有以下的结构。

本发明的研磨机包括：

转动以研磨一工件的一上表面的一上研磨板，它具有多个用于将研磨料进给到工件的研磨料孔；

转动以研磨工件的一下表面的一下研磨板，它与上研磨板一起将工件夹在其间，以研磨工件的两个表面；

加压并发送研磨料的一研磨料进给单元；

将诸研磨料孔分别连接至研磨料供应单元的多根研磨料通道；

分别设置在诸研磨料通道上以对研磨料流量进行控制的多个阀机构；以及

用于控制诸阀机构的一控制部分，所述控制部分经由选择的研磨料孔来进给研磨料，以在所述上研磨板移动离开所述下研磨板时通过液体压力来将工件从所述上研磨板上卸下。

在该研磨机中，控制部分可以控制诸阀机构的打开度，以控制对各研磨料孔的研磨料进给。

在该研磨机中，研磨料进给单元可以是一能以恒定的压力进给研磨料的加压单元，

该加压单元可以通过一分配器连接到诸研磨料孔，以及

诸阀机构可以是电磁阀。

该研磨机还可包括：

一具有一通孔的托架，工件设置在所述通孔中以便研磨工件的两个表面，托架设置在上研磨板和下研磨板之间；

保持托架的一外边缘的一托架保持件；以及

用于沿轨道运行托架保持件的一曲轴机构。

该研磨机还可包括；

连接至上研磨板的一轴；

用于转动该轴的一转动机构；以及

设置在轴中的一研磨料进给管，

其中，诸研磨料通道是将诸研磨料孔分别连接至研磨料进给管的多根连接管。

在该研磨机中，轴可包括用于进给用来冷却上研磨板的水的一水通道。

该研磨机还可包括：

一具有一通孔的托架，工件设置在所述通孔中以便研磨工件的两个表面，托架设置在上研磨板和下研磨板之间；

一与托架的一外边缘啮合的中心齿轮；以及

一与托架的外边缘啮合的内齿轮，

其中，托架沿着内齿轮转动和运行。

该研磨机还可包括：

设置于上研磨板的一支承板，该支承板支承一分配器；以及

分别将诸研磨料孔连接至分配器的多根连接管。

本发明的方法是一种在一机器中研磨工件的方法，该机器包括：

转动以研磨一工件的一上表面的一上研磨板，它具有多个用于将研磨料进给到工件的研磨料孔；

转动以研磨工件的一下表面的一下研磨板，它与上研磨板一起将工件夹在其间，以研磨工件的两个表面；

加压并发送研磨料的一研磨料进给单元；

将诸研磨料孔分别连接至研磨料供应单元的多根研磨料通道；

分别设置在诸研磨料通道上以对研磨料流量进行控制的多个阀机构；以及

用于控制诸阀机构的一控制部分，该控制部分对诸阀机构进行控制，以在研磨机研磨工件的同时控制从研磨料进给单元进给到各研磨料孔的研磨料量，控制部分可经由选择的研磨料孔来进给研磨料，以在上研磨板移动离开下研磨板时通过液体压力来将工件从上研磨板上卸下。

通过采用本发明的研磨机和方法，可以适当地对工件进给研磨料，以能精确地研磨工件。由于控制部分对诸研磨料通道的阀机构加以控制，所以经由各研磨料孔进给的研磨料量可以控制成使各种类型的工件能被适当地研磨。此外，可以从研磨料孔向工件喷射研磨料，以使工件能可靠地从上研磨板上卸下。因此，可以防止上研磨板向上移动时的工件损坏，并改进该研磨机的可靠性。

附图说明

现在将以示例的方式并参照附图对本发明的实施例进行描述，在这些附图中：

图1是根据本发明一第一实施例的研磨机的剖视图；

图2是形成在第一实施例的上研磨板中的诸研磨料孔的一布置的说明图；

图3是一第二实施例的研磨机的剖视图；

图4是示出形成在第二实施例的上研磨板中的诸研磨料孔的一布置的说明图；以及

图5是传统的研磨机的剖视图。

具体实施方式

现在将参照附图对本发明的较佳实施例进行详细描述。

图1是一第一实施例的研磨机的主要部分的剖视图。标号10代表一上研磨板；标号12代表一下研磨板；标号18代表一托架；以及标号20代表诸工件。诸工件20分别设置在托架18的诸通孔18a中。

托架18的一外边缘由一保持件19支承，并且托架保持件19与多个曲轴21啮合，一基座100可转动地保持这些曲轴21。这些曲轴21以规则的间距沿着基座100的一外边缘周向地设置。诸曲轴21利用多个链齿轮104与一电动机102相连，以使诸曲轴21能同步转动。

当电动机102同步地转动诸曲轴21时，诸托架18不绕其自身轴线自转地沿着其轨道运行。因此，托架18所保持的工件20也与托架18一起沿其轨道运行，以使夹持或夹紧在两研磨板10和12之间的诸工件20的上表面和下表面能同时地进行研磨。

一电动机106转动下研磨板12。花键轴108连接至上研磨板10的中心。轴108由一驱动机构(电动机)108a转动，以转动上研磨板10。电动机106和驱动机构108a以相反的方向转动上研磨板10和下研磨板12。

诸研磨料孔48是在上研磨板10中竖向延伸的诸通孔。在轴108中形成用于进给研磨料的一管道110和穿过其供应用于冷却上研磨板10的水的一水通道108b。管道110分别通过多根连接管112连通到诸研磨料孔48。使用这样的结构，供应到管道110的研磨料就可以经由连接管112进给到每一研磨料孔48。

第一实施例的研磨机的一个特征是，当研磨料被供应到工件20时，它被加压。一加压单元(研磨料进给单元)60对研磨料加压，并将其送至管道110。在轴108的上端设置一分配器61，它与管道110连通，并由一转动密封单元(未示出)流体密封。研磨料进给单元60经由分配器61与管道110连通。通过经由分配器61将研磨料进给单元60连通至管道110，就可以在上研磨板10转动的同时始终供应研磨料。可注意到，冷却水也经由分配器61来供应和排出。

在第一实施例中，多个用作阀机构的调节阀70分别与上研磨板10的诸研磨料孔48向对应。从研磨料进给单元60至研磨料孔48的研磨料的流量分别由各阀70来控制。

阀70例如是电磁阀，并且由一控制部分71来分别地控制诸阀70的打开度。通过控制阀70的打开度，可以对研磨料的进给量加以控制；通过关闭阀70，可以停止研磨料的供应。可以在两研磨板10和12研磨工件20的同时选择地控制阀70。

在图2中示出了上研磨板10、托架18以及诸工件20的平面布置。在本实施例中，诸工件20是半导体晶片，并且在周向布置八片晶片20。如以上所述，诸工件20设置在托架18的诸通孔18a中。诸工件20随着托架18沿其轨道的运行而被运行和研磨。

如图2所示，在上研磨板10中形成有多个研磨料孔48。分别通过诸研磨孔48将研磨料供给诸工件20。

诸研磨孔48在上研磨板10中的位置是固定的；诸研磨料孔48相对于工件20的相对位置在工件20被研磨时随着托架18的沿轨道运动而变化。在图2中，托架18位于一初始位置。

在第一实施例中，研磨料进给单元60对研磨料进行加压并发送研磨料，以使穿过各研磨料孔48进给的研磨料量可以通过控制各阀70来进行正确地调节。

例如，如果进给到上研磨板10的一内侧部分的研磨料量和进给到其一外侧部分的研磨料量是不同的，那么就对与内侧部分中的研磨料孔48相对应的阀70和与外侧部分中的研磨料孔48相对应的阀70进行不同的控制，以均匀地向整个研磨板10进给研磨料。

此外，可以仅向所选的研磨料孔48进给研磨料，并且不向其余的研磨料孔48进给研磨料。也就是说，可以对上研磨板10中的研磨料进给位置加以控制。

在研磨料是通过其自身重量的作用而向下流动的传统的研磨机的情况中，研磨料的流量是变化的，所以难于精确地控制研磨料的进给量。另一方面，在第一实施例的研磨机中，研磨料进给单元60发送带有规定压力的研磨料。因此，可以通过控制阀70来精确地控制研磨料的进给量。这样第一实施例的一个独特的优点。

可以在每一研磨料孔48处对研磨料的进给量进行调节，此外，分别对应于诸研磨料孔48的诸电磁阀70可以单独地打开或关闭，以能根据工件20的类型等对进给研磨料的方法加以精确地控制。因此，可以执行精确的研磨。

在第一实施例中，可以在操作研磨机的同时对阀70进行控制，以可随着研磨的过程控制研磨料的进给量。例如，可以随着研磨的过程逐渐增加和减少研磨料的进给量。在这种情况下，可以高效率地使用研磨料。此外，可以根据工件20、两研磨板10和12等的状况来调节研磨料的进给量。

在第一实施例中，可以通过研磨料的压力来控制上研磨板10的一研磨表面的形状。例如，如果上研磨板10的温度上升，并且其研磨表面的形状偏离其所规定的形状，就可以通过调节研磨料的压力来纠正研磨表面的形状。由于研磨单元60发送具有恒定压力的研磨料，所以从研磨料孔80喷射出并工作到研磨板10的研磨表面上的研磨料的压力是通过阀70来调节的。

当研磨完成时，上研磨板10向上抬起或移动，以更换掉研磨好的工件20。那时，向工件20喷射研磨料，以便保证把工件从上研磨板10的研磨表面上推出。

如果在研磨完成时托架18回到初始位置，那么可以在上研磨板10向上移动时从预先选择好的特定的研磨料孔48喷出研磨料。

在传统的研磨机中，工件是由例如压缩空气的加压流体来推出的。另一方面，在本实施例中，用来将工件20从上研磨板10推出的研磨料和用于研磨工件20的研磨料是相同的研磨料。因此，工件20不会受到用于推出的研磨料的不利影响。

现将参照图3和4来对本发明的研磨机的一第二实施例进行说明。

在图3中，标号10代表一上研磨板；标号12代表一下研磨板；以及标号18代表诸托架，诸托架18由一中心齿轮14和一内齿轮16来转动和运行。诸工件20被保持在各托架18中，并夹持或夹紧在两研磨板10和12之间。工件20的一上表面和下表面随着诸托架18的转动和沿轨道运行而被两研磨板10和12同时研磨。

如图5所示的传统研磨机一样，该研磨机也具有一下保持件22、一基座24、下保持件22的一转动轴22a、用于转动上研磨板10的一传动轴26、用于转动中心齿轮14的一轴30等等。因此，这些零件被标以相同的标号，并省略对其的说明。

一研磨料进给单元60加压并发送研磨料。一分配器62与研磨料进给单元60连通，并且上研磨板10的诸研磨料孔48经由多根连接管64分别与分配器62连通。一支承板68设置到上研磨板10，诸阀70就设置在支承板68上。诸阀70分别与连接管64对应，以控制进给到各研磨料孔48的量。

在第二实施例中，诸阀70设置在上研磨板10的支承板68上，但用于保持阀70的装置并不局限于本方式。

图4中示出了诸研磨料孔48的一平面布置。在图4中，诸托架18处于初始的位置。

在第二实施例中，也可以由诸阀70来精确地调节向上研磨板10的每一研磨料孔48的研磨料进给量，诸阀70如同第一实施例一样，也是由一控制部分来控制的。因此，可以精确地研磨工件20。通过调节向每一研磨料孔48的研磨料进给量，该研磨机就可以正确地研磨许多类型的工件。向每一研磨料孔48的研磨料进给量可以根据工件的类型等来确定。

如果进给到上研磨板10的一内侧部分的研磨料量和进给到其一外侧部分的研磨料量是不同的，在第二实施例中也可以对与内侧部分中的研磨料孔48相对应的诸阀70和与外侧部分中的研磨料孔48相对应的诸阀70进行不同的控制，以均匀地向整个研磨板10进给研磨料。可以在操作研磨机的同时对诸阀70进行控制，以可随着研磨的过程控制研磨料的进给量。可以通过调节研磨料的压力来纠正研磨板10的一研磨表面的形状。当研磨完成且上研磨板10向上移动时，可以向工件20喷射研磨料，以使保证把工件从上研磨板10的研磨表面上推出。

可以不超出本发明的原理或其主要特征地以其它特殊的形式来实现本发明。因此，这里所述的实施例无论从哪方面来看都应被看待为是说明性和非限制性的，本发明的保护范围由所附的权利要求书、而非前面的描述来表述，因此，所有落入诸权利要求的含义及其等效的范围内的修改都将被涵盖于其中。

Claims (9)

1.一种研磨机，它包括：

转动以研磨一工件的一上表面的一上研磨板，所述上研磨板具有多个用于将研磨料进给到工件的研磨料孔；

转动以研磨工件的一下表面的一下研磨板，所述下研磨板与所述上研磨板一起将工件夹在其间，以研磨工件的两个表面；

加压并发送研磨料的一研磨料进给单元；

将诸研磨料孔分别连接至所述研磨料供应单元的多根研磨料通道；

分别设置在诸所述研磨料通道上以对研磨料流量进行控制的多个阀机构；以及

用于控制诸所述阀机构的一控制部分，所述控制部分经由选择的研磨料孔来进给研磨料，以在所述上研磨板移动离开所述下研磨板时通过液体压力来将工件从所述上研磨板上卸下。

2.如权利要求1所述的研磨机，其特征在于，所述控制部分控制诸所述阀机构的打开度，以控制对各研磨料孔的研磨料进给。

3.如权利要求1所述的研磨机，其特征在于，

所述研磨料进给单元是能以恒定的压力进给研磨料的一加压单元，

所述加压单元通过一分配器连接到诸研磨料孔，以及

诸所述阀机构是电磁阀。

4.如权利要1所述的研磨机，其特征在于，还包括：

一具有一通孔的托架，工件设置在所述通孔中以研磨工件的两个表面，所述托架设置在所述上研磨板和所述下研磨板之间；

保持所述托架的一外边缘的一托架保持件；以及

用于沿轨道运行所述托架保持件的一曲轴机构。

5.如权利要求4所述的研磨机，其特征在于，还包括；

连接至所述上研磨板的一轴；

用于转动所述轴的一转动机构；以及

设置在所述轴中的一研磨料进给管，

其中，诸所述研磨料通道是将诸研磨料孔分别连接至所述研磨料进给管的多根连接管。

6.如权利要求5所述的研磨机，其特征在于，所述轴包括用于进给用来冷却所述上研磨板的水的一水通道。

7.如权利要求1所述的研磨机，其特征在于，还包括：

一具有一通孔的托架，工件设置在所述通孔中以研磨工件的两个表面，所述托架设置在所述上研磨板和所述下研磨板之间；

一与所述托架的一外边缘啮合的中心齿轮；以及

一与所述托架的外边缘啮合的内齿轮，

其中，所述托架沿着所述内齿轮转动和运行。

8.如权利要求7所述的研磨机，其特征在于，还包括：

设置于所述上研磨板的一支承板，所述支承板支承一分配器；以及

分别将诸研磨料孔连接至所述分配器的多根连接管。

9.一种在一机器中研磨工件的方法，该机器包括：

转动以研磨一工件的一上表面的一上研磨板，所述上研磨板具有多个用于将研磨料进给到工件的研磨料孔；

转动以研磨工件的一下表面的一下研磨板，所述研磨板与上研磨板一起将工件夹在其间，以研磨工件的两个表面；

加压并发送研磨料的一研磨料进给单元；

将诸研磨料孔分别连接至所述研磨料供应单元的多根研磨料通道；

分别设置在诸所述研磨料通道上以对研磨料流量进行控制的多个阀机构；以及

用于控制诸所述阀机构的一控制部分，所述控制部分对诸所述阀机构进行控制，以在研磨机研磨工件的同时控制从研磨料进给单元进给到各研磨料孔的研磨料量，并且，所述控制部分经由选择的研磨料孔来进给研磨料，以在所述上研磨板移动离开所述下研磨板时通过液体压力来将工件从所述上研磨板上卸下。

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