CN102398213A - 蓝宝石led衬底抛光超薄型不锈钢载体盘及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于LED部件，属于精密仪器及晶体制造加工领域。解决用于蓝宝石LED衬底抛光专用超薄载体盘的强度、及防腐问题，为解决上述技术问题：一种用于蓝宝石LED衬底抛光专用超薄型不锈钢载体盘，它采用进口耐腐蚀316L不锈钢薄板制成。外型圆盘状、圆周边为齿形，一是为了限止磨面板和载体盘的转速，二是为载体盘转动中心定位，与双面研磨抛光机、底座周边内齿轮啮合运行。圆盘面上设有均匀分布的若干载体加工件磨面圆位，蓝宝石LED基板放入载体盘磨面圆位内，经研磨抛光加工制成。为了适应不同规格加工件需要，开发研制了各种规格不锈钢研磨抛光载体盘，以满足加工件需要。

Description

蓝宝石LED衬底抛光超薄型不锈钢载体盘及设备

技术领域

本发明涉及用于LED部件，氮化镓GAN生长用蓝宝石外延基片加工过程中，使用的专用超薄型不锈钢载体盘，属于精密仪器及晶体制造加工领域。

本发明还涉及一种反压式双面研磨抛光机，属于高精密度机械设备制造加工领域，尤其是超薄体晶体的加工，及带有缓冲装置的抛光机。

背景技术

随着光电技术的飞速发展，作为蓝光光源的氮化镓巳成为目前高亮度LED产品的主要技术部件。作为与其配套进行生长的蓝宝石，已经成为最重要的衬底材料之一，具有极大的国内外市场需求。国家在十二五发展规划中，已明确制订了节能减排、低碳经济的方针，高亮度LED节能灯已成为一种发展趋势。2012年前我国许多公共照明以及景观灯光都会向LED灯过渡。所以蓝宝石衬底这一重要的基础部件也就显得尤为重要。在双面抛光的过程中采用行星式研磨抛光机进行研磨抛光，通常在加工过程中使用蓝钢带作为载体盘。由于其金属特性，无法避免的造成腐蚀及生锈，容易在抛光过程中形成划伤、破损，同时不便于储存。特别在加工过程中，因抛光液具有一定的腐蚀性 ，蓝钢带载体盘因腐蚀原因，边缘变得更易磨损。而蓝宝石材质的高成本更加突出了加工过程中低不良率的重要性。LED蓝宝石衬底要求往往比较簿，一般在0.33毫米以下，用环氧板载体盘，强度不够、用金属蓝光带载体盘强度可以，但易腐蚀、磨损、影响产品质量，为此解决载体盘使用材质成为首要问题。在实践中我们选用进口耐腐蚀316L不锈钢薄板作为载体盘，解决了上述问题。

现有的双面研磨抛光机械设备，对加工0.3毫米厚度以下的晶体片，效率低、损耗大、较难滿足客户要求。为此、对双面研磨抛光机加装缓冲装置，可以提高加工能力、降低损耗、改善成品质量。

发明内容

本发明的第一发明目的是：为了加快我国制造业的发展，尤其是提高精密仪器制造加工领域的加工水平，解决用于蓝宝石LED衬底抛光专用超薄载体盘的强度、及防腐问题。提高产品加工质量与效率，降低生产成本、为高科技的发展，提供可靠的基础保障，为国家经济建设服务。

为解决上述技术问题，本发明首先是这样解决的，一种用于蓝宝石LED衬底抛光专用超薄型不锈钢载体盘，它采用进口耐腐蚀316L不锈钢薄板制成。外型圆盘状、圆周边为齿形，一是为了限止磨面板和载体盘的转速，二是为载体盘转动中心定位，与双面研磨抛光机、底座周边内齿轮啮合运行。圆盘面上设有均匀分布的若干载体加工件磨面圆位，蓝宝石LED基板放入载体盘磨面圆位内，经研磨抛光加工制成。为了适应不同规格加工件需要，开发研制了各种规格不锈钢研磨抛光载体盘，以滿足加工件需要。

对上述技术方案作进一步的改进，所述进口耐腐蚀316L不锈钢薄板，机械抗压、防变形性能远好于环氧树脂板载体盘，且投资成本不大，使用寿命延长，既解决了因生锈而划伤基板晶面，又解决了环氧板载体盘粉沬污染的问题。

对上述作进一步的修改，所述载体为圆盘状，圆周边为齿轮。一则是通过齿轮将载体盘的转速，限止在基本转速之内，二是为载体盘旋转中心定位。由于研磨抛光机下磨盘底座圆盘周边设有内齿，当载体盘放入下磨盘面时，载体盘周边的外齿与底座圆盘周边的内齿啮合运行，起到定位作用。

      对上述作进一步的修改，所述的载体盘圆盘面上，设有均匀分布的若干载体加工件磨面圆位。由于加工件型号规格不同，在载体盘面设计有不同规格的磨面加工件位，以适应各种规格加工件的需要。

     所述载体盘厚度一般为0.1mm一0.3mm之间，是因为LED蓝宝石衬底要求往往比较薄，一般都在0.3mm以下。

本发明的第二发明目的是：为了解决反压式双面研磨抛光机在研磨抛光过程中，因外部因素造成及微小的震动，和加工初始阶段，上磨盘下降至下磨盘结合处时产生的瞬间震动给予缓冲，以达到提高产品加工精度，降低损耗、提高生产效率之目的。

一种反压式双面研磨抛光机，它包括压缩空气机、汽缸、活塞、连杆、上磨盘、连接体、连接螺栓，下磨盘。汽缸安装于抛光机中心的顶端，缸体内有活塞，活塞处设有连杆，连杆与上磨盘中心轴连接，为同轴状态然而带动上磨盘中心轴，在上磨盘背面内圈处，设有六个均匀分布的螺栓孔，连接体安装于上磨盘上方，为圆盘体、盘面上设有六个与上磨盘孔洞位置对应的孔洞，六根连接螺栓两头设有外丝，一头拧入上磨盘背面的螺栓孔，另一头穿过与连接体对应的孔洞，用螺帽固定，下磨盘安装于上磨盘对应位的下方，通过中心轴齿轮与机座连为一体。正常运行时，由压缩空气机产生空气动力，加压后的气体进入汽缸，推动活塞、带动连杆、连杆再带动上磨盘中心轴，加工件置于载体盘内，进入上下磨盘之间通过旋转研磨之外，还要在上磨盘上加压，以达到研磨抛光效果，并且以控制压力的大小来实现加工精度的要求。

    所述汽缸为双进气、双气室结构，活塞体在汽缸中间，下部连杆直接与上磨盘中心轴连接，成同轴状态。运行操作时，可根据加工件的厚薄程度，选择不同进气方式进行研磨抛光。当选择正压研磨抛光时，压缩空气从上进气口进入汽缸上气室，活塞在缸体内向下运行，活塞体正好挡住了下气室的进气口，维持正压运行。当选择反压运行时，压缩空气从下进气口进入下气室，推动活塞体向上运行，活塞体正好挡住了上气室的进气口，此时维持反压运行。

所述连杆上端连接活塞，下端与上磨盘中心轴连接为同轴状态，由此可见、选择正压运行时，活塞体受到上进气口压力的推动，活塞体向下运行，由于连杆与上磨盘中心轴为同轴状态，所以上磨盘受到压力会逐渐加大。这一般用于加工较厚的工件，初道工艺加工时用。当用以加工晶体片及精密工件时，一般都釆用反压方式研磨抛光，对压力控制在粗调的基础上，再进行细调控制，整个上磨盘处于悬浮研磨抛光状态。由于上磨盘与连接体自身重量达570公斤，为此、在加工精密薄体工件时，上磨盘的自重足以将加工件损坏，所以在加工过程中，任何细微的外因震动，或初始加工开始时，上磨盘下降速度的快与慢，完全靠调控反压的压力微调来实现，试想、在上磨盘下降过程中，将要接触加工件时，由于某种外因或压力微调量级精度有限时，加有缓冲装置的重要就显现而出了。

所述缓冲装置：是对反压式空气压力调控结果的补充，它包括上磨盘、连接体、连接螺栓。上磨盘背面内圈处，均匀分布六个带有内丝的螺孔，其螺孔的位置与连接体螺孔的位置相对应，通过螺栓将其连为一体。由于空气压力对上磨盘的作用是点压形式，上磨盘本身直径就有100厘米以上，考虑到压力分布均匀的因素，必须在上磨盘内圈处增加连接体的重量，以达到压力的均匀分布效果，防止出现因压力不匀而造成加工件磨面的倾斜或滩榻。这仅是对平均压力分布效果的分析，而连接螺栓的作用，不仅是将上磨盘与连接体连为一体，而更重要的是在上磨盘下降过程中、或正常研磨抛光中的自动减震缓冲作用。

所述连接螺栓长30厘米、直径2.5厘米，一端加外丝、直接拧入上磨盘螺孔内，另一端从端部向下10厘米处、直径变细为2厘米、在4厘米向上至端部设有外丝，4厘米至10厘米处为光滑表面，穿过连接体对应孔洞，此孔洞直径为2.5厘米 ，用螺帽固定，4一10厘米处直径2厘米的光滑表面，正好穿入在连接体孔直径2.5厘米内，自然行程有6厘米，就此构成了缓冲条件。在外加压力分布不匀，磨面与工件面相对不平的情况下，工件的表面及本身极易被损坏，在压力分布均匀，磨面与工件表面也相对平整的情况下，损坏工件的机率会大大降低。但这只是对一般工件及较薄工件加工而巳，对0.3毫米以下特薄精密工件的加工，由于加工精度高，对各道工序之间的连接，配合提出了更高的要求。尤其是将重达570公斤的上磨盘，通过对压力的调控到达极限量级，本身就是精度要求很高的事，此时、缓冲装置的介入其更显优势所在。在加工超薄精密工件时，一般都是反压控制，随着压力不断降低，磨盘不断下降，当上下磨盘与工件之间只有1厘米以内的空间时，由于地球的引力作用，气流的调速、压力的控制都巳到达极限值时，最后、总有这一瞬间，570公斤重的上磨盘会全身压在工件上。但是、由于缓冲装置利用了力的反弹原理，在力的下降过程中，产生的反弹力抵消了一部分正在下降的重力，这种反弹力的抵消，洽好为巳经将要处于，失重状态的反压控制系统，建立和稳定了反压悬浮研磨抛光的工艺原理。

附图说明

图1为蓝宝石LED衬底抛光超薄型不锈钢载体盘。

图2为反压式双面研磨抛光机缓冲装置剖面图。

图3缓冲装置连接螺栓正视图。

具体实施方式

    为进一步理解反压式双面研磨抛光机缓冲装置，下面结合附图分析如图所设：反压式双面研磨抛光机，包括压缩空气机、汽缸1、活塞2、连杆3、中心轴4、上磨盘5、连接体6、连接螺栓7、下磨盘8。由压缩空气机产生的空气动力，通过管道传输给汽缸1、反压运行时进入下汽室，活塞2、受压后向上运动，带动连杆3、跟随上移，连杆3、与中心轴4、同轴运行，随之上磨盘5、也上移，如果此时继续加大反压，上磨盘会不断升高。连接体6、置于上磨盘上方，中间用连接螺栓7连接固定，71、为固定螺帽。连接螺栓7、端部向下10厘米处，直径变细2厘米，正好穿入在连接体6的2.5厘米的孔内，为反弹能量的释放，留有了足够的空间。当加工初始阶段，磨具和工件都巳就位时，需要不断地降低反压，使上磨盘5、逐渐下移。由于反压降低，活塞2、在缸体内下移，使得连杆3、中心轴4、上磨盘5、同步下移。当下移到一定程度，上下磨盘与磨具、工件、的空间小于1厘米时，此时对气流或压力的调控量级巳处极限状态，随时都会失重。假设现在失重，整个重力全部压在磨具和工件表面，在重力下降的一瞬间，反弹力的产生、正好抵消了一部分正在下降的力，由于此时反压系统仍然处于正常运行状态，反弹的产生、有助于反压系统由失控转变为可控状态。在整个反压式双面研磨抛光的过程中，这种瞬间的失控、而在受到反弹力时的瞬间的可控，正是反压式双面悬浮研磨抛光技术的核心所在，而缓冲装置的作用功不可没。

一种用于蓝宝石LED衬底抛光专用超薄型不锈钢载体盘9，它应用于上述设备中，它采用进口耐腐蚀316L不锈钢薄板制成。外形圆盘状、圆周边为齿轮、与双面研磨抛光机、底座周边内齿轮啮合运行。圆盘面上设有均匀分布的，若干载体加工件磨面圆位91，蓝宝石LED基板放入载体盘磨面圆位91内，经研磨抛光加工制成。

      所述进口耐腐蚀316L不锈钢薄板，机械抗压、防变形性能远好于环氧树脂板载体盘，且投资成本不大，使用寿命延长，既解决了因生锈而划伤基板晶面，又解决了环氧板载体盘粉沬污染的问题。

     所述载体为圆盘状，圆周边为齿轮。一则是通过齿轮将载体盘9的转速，限止在基本转速之内，二是为载体盘9旋转中心定位。由于研磨抛光机下磨盘8底座圆盘周边设有内齿，当载体盘9放入下磨盘8的盘面时，载体盘9周边的外齿与底座圆盘周边的内齿啮合运行，起到定位作用。

      所述的载体盘9圆盘面上，设有均匀分布的若干载体加工件磨面圆位91。由于加工件型号规格不同，在载体盘面设计有不同规格的磨面加工件位91，以适应各种规格加工件的需要。

     所述载体盘9厚度一般为0.1mm一0.3mm之间，是因为LED蓝宝石衬底要求往往比较薄，一般都在0.3mm以下。

   所述不锈钢载体盘9、圆盘面上均匀分布，若干载体加工件磨面圆位91，在研磨抛光时，将其不锈钢载体盘9置于上磨盘5与下磨盘8之间，在载体盘面分布的加工件磨面圆位91内，置入蓝宝石或晶体片进行研磨和抛光。

在使用时间，将蓝宝石LED衬底抛光专用超薄型不锈钢载体盘，对应与下磨盘上的相应位置；通过向磨盘内填加磨光剂；磨光剂是有一定的腐蚀性，如采用一般的材料，那么使用时间长了，会在盘体上产生锈迹，进而会影响抛光效果，因此，我们采用了不锈钢为原材料，一方面，方便制用，二是降低成本，三保证强度，当然最大的优点还是不生锈。

对于上述设备来说，因为在上磨盘刚开始向下降的那一刹那间，对于惯性的作用和设备的反应速度问题，会对不锈钢载体盘内的玻璃产生冲压，从而会使玻璃产生内伤，从而给后期加工带来困难。因此，本专利的第二发明便解决了这一难题；在下盘瞬间下滑时，由缓冲装置对其进行缓压；进而达到不伤害被磨玻璃的作用。

Claims (9)

1.一种用于蓝宝石LED衬底抛光专用超薄型不锈钢载体盘，其特征是：它采用进口耐腐蚀316L不锈钢薄板制成；外形圆盘状、圆周边为齿轮、与双面研磨抛光机、底座周边内齿轮啮合运行，圆盘面上设有均匀分布的若干载体加工件磨面圆位，蓝宝石LED基板放入载体盘磨面圆位内，经研磨抛光加工制成。

2.根据权利要求1、所述一种用于蓝宝石LED衬底抛光专用超薄型不锈钢载体盘，其特征是进口耐腐蚀316L不锈钢薄板制成。

3.根据权利要求2所述一种用于蓝宝石LED衬底抛光专用超薄型不锈钢载体盘，其特征是外形圆盘状齿轮盘。

4.根据权利要求2或3所述一种用于蓝宝石LED衬底抛光专用超薄型不锈钢载体盘，其特征是圆盘面上设有若干载体加工件磨面圆形体位。

5.根据权利要求2或3或4所述一种用于蓝宝石LED衬底抛光专用超薄型不锈钢载体盘其特征是厚度0.1mm一0.3mm之间。

6.一种配合权利要求1的反压式双面研磨抛光机，它包括压缩空气机、汽缸、活塞、连杆、上磨盘、连接体、连接螺栓、下磨盘，汽缸安装于抛光机中心的顶端，缸体内有活塞，活塞处设有连杆，连杆与上磨盘中心轴连接，为同轴状态然而带动上磨盘中心轴，在上磨盘背面内圈处，设有六个均匀分布的螺栓孔，连接体安装于上磨盘上方，为圆盘体、盘面上设有六个与上磨盘孔洞位置对应的孔洞，六根连接螺栓两头设有外丝，一头拧入上磨盘背面的螺栓孔，另一头穿过与连接体对应的孔洞，用螺帽固定，下磨盘安装于上磨盘对应位的下方，通过中心轴齿轮与机座连为一体，正常运行时，由压缩空气机产生空气动力，加压后的气体进入汽缸，推动活塞、带动连杆、连杆再带动上磨盘中心轴，加工件置于载体盘内，进入上下磨盘之间通过旋转研磨之外，还要在上磨盘上加压，以达到研磨抛光效果，并且以控制压力的大小来实现加工精度的要求。

7.根据权利要求6所述一种用于反压式双面研磨抛光机的缓冲装置，其特征是汽缸体内的双气室结构，活塞在汽缸中间，作上下运动。

8.根据权利要求6所述一种用于反压式双面研磨抛光机的缓冲装置，其特征是连接体为圆盘体，周边均匀分布六个对应于上磨盘的连接孔，用连接螺栓连接。

9.根据权利要求6所述一种用于反压式双面研磨抛光机的缓冲装置，其特征是连接螺栓，直径2.5厘米、两端设有外丝、一端拧入上磨盘连接孔内、另一端从端部向下10厘米处、直径变细为2厘米、在4厘米向上至端部设有外丝，4厘米至10厘米处为光滑表面，穿过连接体对应孔洞，此孔洞直径为2.5厘米 ，用螺帽固定，4一10厘米处直径2厘米的光滑表面，正好穿入在连接体孔直径2.5厘米内，自然行程有6厘米，就此构成了缓冲条件。

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