CN105014536A - 一种晶棒滚磨前对中装置 - Google Patents

Abstract

一种晶棒滚磨前对中装置，包括下定位机构、卡紧晶棒的中间卡盘机构、上定位机构和立柱，立柱下端固定在下定位机构的一侧，上定位机构通过吸盘底座与立柱的上部固定连接，立柱的中部滑动套设有滑套和控制滑套在立柱上滑动的滑套刹车组件，中间卡盘机构通过卡盘固定板与滑套固定。本发明通过中间卡盘机构卡紧晶棒，然后使用上定位机构和下定位机构对晶棒进行定位，并将定心对中块粘接在晶棒的两端，解决了晶棒定心并粘接对中块对操作员工经验技术要求高的问题，并有效避免了由于员工主观失误造成的晶棒与对中块的不良对中问题，大大提高了产品生产效率，保证了产品加工质量和品质，降低了生产成本。

Description

一种晶棒滚磨前对中装置

技术领域

本发明涉及到单晶硅片生产领域，具体的说是一种晶棒滚磨前对中装置，用于晶棒定心并粘接两端的对中块。

背景技术

单晶硅片是IC行业和太阳能行业的基础材料。目前生产单晶硅片主要是靠切克劳斯基法（直拉法）拉制硅单晶棒，然后切断、滚磨、切片、倒角、磨片、腐蚀、清洗和抛光等一系列工艺步骤完成。硅单晶棒在切断后要进行两端粘接对中块，以利于进行滚磨时X光机准确定位单晶硅晶体的晶向，从而对晶棒滚磨时根据工艺要求磨出与晶体晶向成一定夹角的平面（参考面）或V型槽。

目前滚磨工艺主要靠人工将切断后的晶棒夹持在滚磨机液压顶杆之间，利用百分表测量晶棒两端与磨头之间平行度，然后用橡皮锤校准。此种方法除精度差之外，也容易对晶棒内部造成损伤，甚至由于失误将晶棒从液压顶杆之间敲落。另外一种方法是对分段后的晶棒进行两端粘接对中块，主要是利用外径和晶棒直径相近、内径与对中块一致的圆环，依靠操作工眼力和经验，将圆环放于晶棒切断断面，使圆环外径尽量和晶棒直径一致，从而确定圆环和晶棒同心。继而将对中块放入圆环内部的方法进行晶棒与对中块的粘接。由于晶棒在拉制过程中受拉速和温度影响，成型晶棒直径会出现波动，即成型晶棒直径与工艺要求直径存在偏差且晶棒并非标准圆柱体，因此仅依靠操作工用外径和晶棒直径相近的圆环去确定对中块与晶棒对中，主观因素影响过大，且容易造成晶棒与对中块偏心粘接。以上两种方法都不利于准确找出硅单晶体的正确晶向，不利于硅单晶片的进一步加工，影响产片质量，容易出错。

发明内容

为解决现有技术中不能准确的将晶棒与对中块粘接的问题，本发明提供了一种晶棒滚磨前对中装置，该装置可以避免由于人工主观因素和客观经验技术所造成了晶棒与对中块的不良对中粘接，能够保证产品质量，同时提高了生产效率。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种晶棒滚磨前对中装置，包括下定位机构、卡紧晶棒的中间卡盘机构、上定位机构和立柱，其中，立柱下端固定在下定位机构的一侧，上定位机构通过吸盘底座与立柱的上部固定连接，立柱的中部滑动套设有滑套和控制滑套在立柱上滑动的滑套刹车组件，中间卡盘机构通过卡盘固定板与滑套固定；

所述下定位机构包括基板、设置在基板上的下顶锥套和设置在下顶锥套上的下定心顶锥；

所述中间卡盘机构包括卡盘、凸轮盘和设置在凸轮盘下部的卡爪，其中，中心位置具有对中通道的卡盘固定在凸轮盘的中部，凸轮盘的一侧固定在卡盘固定板上，另一侧设置有卡盘手柄，通过转动卡盘手柄实现收紧或放松卡爪；

所述上定位机构包括吸盘轴杆、吸盘气缸、吸盘座、吸盘导杆、磁性盘和永磁块，其中，吸盘气缸和吸盘座分别设置在吸盘底座的上部和下部，吸盘轴杆的上端与吸盘气缸的活塞杆接头连接，下端穿过吸盘底座和吸盘座上开设的通道后与上定心顶锥连接，且上定心顶锥的锥顶、对中通道的中心线和下定心顶锥的锥顶位于同一竖直线上；所述吸盘导杆设置在吸盘座的两侧，其下端穿过磁性盘后与永磁块固定连接；在吸盘导杆上套设有拉伸弹簧，且拉伸弹簧的上端固定在吸盘座下表面上，下端与磁性盘的边部固定；所述磁性盘的中心位置设置有供定心对中块穿过的通孔，以使定心对中块穿过该通孔后其上的定心孔与上定心顶锥的锥顶配合，并由永磁块吸紧固定后与上定心顶锥同步运动。

所述下定位机构的下顶锥套设置在下支撑台的圆柱通道内，在下支撑台的上表面设置有支撑模板，支撑模板上刻有环形刻线以进行初步定心。

所述下支撑台下部设置有滚珠，以使其带动下顶锥套在基板上移动，下支撑台下部的外侧环套有保护环。

所述中间卡盘机构上设置有升降把手，且升降把手通过升降把手座控制中间卡盘机构和滑套在立柱上的升降。

所述中间卡盘机构的对中通道环套有保护衬套，凸轮盘的外部设有卡盘盖，卡盘盖与卡盘之间设置有卡环，且卡环的上部设置有保护盖。

所述上定位机构中吸盘底座上开设的通道内套设有吸盘法兰，吸盘法兰内嵌套有吸盘轴衬套，吸盘轴杆从吸盘轴衬套中部的通孔中穿出。

所述吸盘底座的上表面设置有由支杆支撑的气缸固定板，吸盘气缸固定在气缸固定板上。

所述立柱的顶端和底端分别由上固定块和下固定块固定，在立柱的上部设置有滑轮，滑轮的轮槽内设置有软钢丝，软钢丝的一端与中间卡盘机构的凸轮盘连接，另一端与一配重块连接，以使滑套刹车组件松开后，中间卡盘机构处于平衡静止状态。

所述吸盘底座下表面和中间卡盘机构上表面之间设置有防护罩，防护罩将上定位机构中的吸盘座、磁性盘和与上定心顶锥配合的定心对中块封闭在其内部。

有益效果：本发明通过中间卡盘机构卡紧晶棒，然后使用上定位机构和下定位机构对晶棒进行定位，并将定心对中块粘接在晶棒的两端，实现了晶棒定位和粘接的机械化，安全高效，精确度高，解决了晶棒定心并粘接对中块对操作员工经验技术要求高的问题，并有效避免了由于员工主观失误造成的晶棒与对中块的不良对中问题，大大提高了产品生产效率，保证了产品加工质量和品质，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中气压系统原理图；

图3为本发明中电气系统原理图；

附图标记：1、基板，2、下固定块，3、上固定块，4、立柱，5、下顶锥套，6、下定心顶锥，7、下支撑台，8、支撑模板，9、保护环，10、滑套，11、卡盘，12、凸轮盘，13、卡盘盖，14、上定心顶锥，15、卡爪，16、卡盘固定板，17、保护盖，18、卡环，19、保护衬套，20、吸盘底座，21、吸盘轴杆，22、支杆，23、活塞杆接头，24、气缸固定板，25、吸盘气缸，26、吸盘法兰，27、吸盘轴衬套，28、吸盘座，29、升降把手座，30、吸盘导杆，31、拉伸弹簧，32、磁性盘，33、永磁块，34、防护罩，35、滑轮，36、滑套刹车组件，37、对中通道，38、定心对中块，39、升降把手，40、卡盘手柄，41、汽滤，42、减压阀，43、吸盘换向阀，44、制动换向阀，45、制动气缸，46、制动开关，47、微动开关，48、4位接线端子排，49、时间继电器，50、常闭开关，51、电源。

具体实施方式

    如图1所示，一种晶棒滚磨前对中装置，包括下定位机构、卡紧晶棒的中间卡盘机构、上定位机构和立柱4，其中，立柱4下端固定在下定位机构的一侧，上定位机构通过吸盘底座20与立柱4的上部固定连接，立柱4的中部滑动套设有滑套10和控制滑套10在立柱4上滑动的滑套刹车组件36，中间卡盘机构通过卡盘固定板16与滑套10固定；

所述下定位机构包括基板1、设置在基板1上的下顶锥套5和设置在下顶锥套5上的下定心顶锥6；

所述中间卡盘机构包括卡盘11、凸轮盘12和设置在凸轮盘12下部的卡爪15，其中，中心位置具有对中通道37的卡盘11固定在凸轮盘12的中部，凸轮盘12的一侧固定在卡盘固定板16上，另一侧设置有卡盘手柄40，通过转动卡盘手柄40实现收紧或放松卡爪15；

所述上定位机构包括吸盘轴杆21、吸盘气缸25、吸盘座28、吸盘导杆30、磁性盘32和永磁块33，其中，吸盘气缸25和吸盘座28分别设置在吸盘底座20的上部和下部，吸盘轴杆21的上端与吸盘气缸25的活塞杆接头23连接，下端穿过吸盘底座20和吸盘座28上开设的通道后与上定心顶锥14连接，且上定心顶锥14的锥顶、对中通道37的中心线和下定心顶锥6的锥顶位于同一竖直线上；所述吸盘导杆30设置在吸盘座28的两侧，其下端穿过磁性盘32后与永磁块33固定连接；在吸盘导杆30上套设有拉伸弹簧31，且拉伸弹簧31的上端固定在吸盘座28下表面上，下端与磁性盘32的边部固定；所述磁性盘32的中心位置设置有供定心对中块38穿过的通孔，以使定心对中块38穿过该通孔后其上的定心孔与上定心顶锥14的锥顶配合，并由永磁块33吸紧固定后与上定心顶锥14同步运动。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进或限定：

如，所述下定位机构的下顶锥套5设置在下支撑台7的圆柱通道内，在下支撑台7的上表面设置有支撑模板8，支撑模板8上刻有环形刻线以进行初步定心；

进一步的，所述下支撑台7下部设置有滚珠，以使其带动下顶锥套5在基板1上移动，下支撑台7下部的外侧环套有保护环9；

又如，所述中间卡盘机构上设置有升降把手39，且升降把手39通过升降把手座29控制中间卡盘机构和滑套10在立柱4上的升降；

又如，所述中间卡盘机构的对中通道37环套有保护衬套19，凸轮盘12的外部设有卡盘盖13，卡盘盖13与卡盘11之间设置有卡环18，且卡环18的上部设置有保护盖17；

进一步的，本发明中的卡爪15有6个，在凸轮盘12上设有6条发散型旋转状弧形槽，在卡盘盖13下表面设有6条用于卡爪15前后移动的直线槽，6个卡爪15沿六条直线槽运动，卡爪15的上部通过滚子设置在发散型旋转状弧形槽内，当扳动安装于凸轮盘12上的卡盘手柄40时，凸轮盘12带动滚子14沿弧形槽转动，从而带动卡爪15沿卡盘盖13下方的直线槽移动；

又如，所述上定位机构中吸盘底座20上开设的通道内套设有吸盘法兰26，吸盘法兰26内嵌套有吸盘轴衬套27，吸盘轴杆21从吸盘轴衬套27中部的通孔中穿出；

又如，所述吸盘底座20的上表面设置有由支杆22支撑的气缸固定板24，吸盘气缸25固定在气缸固定板24上；

又如，所述立柱4的顶端和底端分别由上固定块3和下固定块2固定，在立柱4的上部设置有滑轮35，滑轮35的轮槽内设置有软钢丝，软钢丝的一端与中间卡盘机构的凸轮盘12连接，另一端与一配重块连接，以使滑套刹车组件36松开后，中间卡盘机构处于平衡静止状态；

再如，所述吸盘底座20下表面和中间卡盘机构上表面之间设置有防护罩34，防护罩34将上定位机构中的吸盘座28、磁性盘32和与上定心顶锥14配合的定心对中块38封闭在其内部。

如图2所示为本发明的气压系统，高压气体依次经过汽滤41和减压阀42后分成两路，一路经过吸盘换向阀43后通入吸盘气缸25，从而控制吸盘气缸25工作，另一路经过制动换向阀44后通入制动气缸45，通过制动气缸45控制滑套刹车组件36工作，在气压系统中设置消音装置，用于消除换向阀排气时压缩空气的刺耳声响；

如图3所示为本发明的电气系统图，4位接线端子排48的1号端子与时间继电器49的针脚1连接，接线端子排48的2号端子与电源51的负极连接，接线端子排48的3号端子与时间继电器49的针脚2连接，接线端子排48的4号端子与时间继电器49的针脚6连接，时间继电器49的针脚8与电源51的正极连接，且针脚6和针脚8之间设置有常闭开关50；图2中的吸盘换向阀43一端与接线端子排48的4号端子连接，另一端接线端子排48的3号端子连接；图2中的制动换向阀44一端与接线端子排48的1号端子连接，另一端通过一微动开关47与接线端子排48的3号端子连接，且这一端另外引出一条线，通过一制动开关46与接线端子排48的2号端子连接。

下面结合附图1-3对本发明的工作过程作简要描述：先通气源再通电源，关闭防护罩34，微动开关动作，此时吸盘气缸阀得电，吸盘轴杆21向下运动，若干秒钟后，时间继电器常闭点断开，吸盘气缸25电磁阀断电，吸盘自动提起。闭合制动开关，制动气缸电磁阀得电，滑套刹车组件36处于刹车位置，此时装置已做好工作准备。此时将制动开关断开制动气缸阀断电，滑套刹车组件36松开，然后握住升降手柄39把卡盘11抬起到适当高度；将晶棒的上端面清洁后，竖在支撑模板08上，以支撑模板08上刻有的环形刻线为参考初步定心；顺时针方向转动卡盘手柄40，使卡爪15张开，然后用升降手柄39向下拉动卡盘11，当卡盘11下平面接触晶棒端面后，闭合制动开关闭合，将滑套刹车组件36处于制动位置，然后逆时针方向转动卡盘手柄40，将晶棒卡紧；清洁定心对中块38的胶合面，喷胶，打开保护罩门34，将喷胶后的定心对中块38胶合面向下穿过磁性盘32，定心对中块38上的定心孔对准上定心顶锥14并用永磁块33吸住（注意避免胶液粘在卡盘上），闭合保护罩门34，此时微动开关闭合，吸盘气缸阀得电，上定心顶锥14即带着定心对中块38向下运动，将定心对中块38压紧并胶接在晶棒端面；若干秒钟（0-30秒可调）后，时间继电器常闭点断开，吸盘气缸阀断电，吸盘自动提起，第一个端面的对中块胶接工作完成；松开卡爪15，断开制动开关，松开滑套刹车组件36，抬起卡盘11（此时，由于用软钢丝绳穿过滑轮35与凸轮盘12相连的配重块的存在，卡盘11将处于平衡静止状态，不会降落），倒转晶棒，将已经胶住的定心对中块38的定心孔套入下顶锥6，降下卡盘11，重复相应各步进行第二端面的定心块胶接工作。使用完毕后，闭合保护罩门34，断开气源和电源。

Claims (9)

1.一种晶棒滚磨前对中装置，其特征在于：包括下定位机构、卡紧晶棒的中间卡盘机构、上定位机构和立柱（4），其中，立柱（4）下端固定在下定位机构的一侧，上定位机构通过吸盘底座（20）与立柱（4）的上部固定连接，立柱（4）的中部滑动套设有滑套（10）和控制滑套（10）在立柱（4）上滑动的滑套刹车组件（36），中间卡盘机构通过卡盘固定板（16）与滑套（10）固定；

所述下定位机构包括基板（1）、设置在基板（1）上的下顶锥套（5）和设置在下顶锥套（5）上的下定心顶锥（6）；

所述中间卡盘机构包括卡盘（11）、凸轮盘（12）和设置在凸轮盘（12）下部的卡爪（15），其中，中心位置具有对中通道（37）的卡盘（11）固定在凸轮盘（12）的中部，凸轮盘（12）的一侧固定在卡盘固定板（16）上，另一侧设置有卡盘手柄（40），通过转动卡盘手柄（40）实现收紧或放松卡爪（15）；

所述上定位机构包括吸盘轴杆（21）、吸盘气缸（25）、吸盘座（28）、吸盘导杆（30）、磁性盘（32）和永磁块（33），其中，吸盘气缸（25）和吸盘座（28）分别设置在吸盘底座（20）的上部和下部，吸盘轴杆（21）的上端与吸盘气缸（25）的活塞杆接头（23）连接，下端穿过吸盘底座（20）和吸盘座（28）上开设的通道后与上定心顶锥（14）连接，且上定心顶锥（14）的锥顶、对中通道（37）的中心线和下定心顶锥（6）的锥顶位于同一竖直线上；所述吸盘导杆（30）设置在吸盘座（28）的两侧，其下端穿过磁性盘（32）后与永磁块（33）固定连接；在吸盘导杆（30）上套设有拉伸弹簧（31），且拉伸弹簧（31）的上端固定在吸盘座（28）下表面上，下端与磁性盘（32）的边部固定；所述磁性盘（32）的中心位置设置有供定心对中块（38）穿过的通孔，以使定心对中块（38）穿过该通孔后其上的定心孔与上定心顶锥（14）的锥顶配合，并由永磁块（33）吸紧固定后与上定心顶锥（14）同步运动。

2.根据权利要求1所述的一种晶棒滚磨前对中装置，其特征在于：所述下定位机构的下顶锥套（5）设置在下支撑台（7）的圆柱通道内，在下支撑台（7）的上表面设置有支撑模板（8），支撑模板（8）上刻有环形刻线以进行初步定心。

3.根据权利要求2所述的一种晶棒滚磨前对中装置，其特征在于：所述下支撑台（7）下部设置有滚珠，以使其带动下顶锥套（5）在基板（1）上移动，下支撑台（7）下部的外侧环套有保护环（9）。

4.根据权利要求1所述的一种晶棒滚磨前对中装置，其特征在于：所述中间卡盘机构上设置有升降把手（39），且升降把手（39）通过升降把手座（29）控制中间卡盘机构和滑套（10）在立柱（4）上的升降。

5.根据权利要求1所述的一种晶棒滚磨前对中装置，其特征在于：所述中间卡盘机构的对中通道（37）环套有保护衬套（19），凸轮盘（12）的外部设有卡盘盖（13），卡盘盖（13）与卡盘（11）之间设置有卡环（18），且卡环（18）的上部设置有保护盖（17）。

6.根据权利要求1所述的一种晶棒滚磨前对中装置，其特征在于：所述上定位机构中吸盘底座（20）上开设的通道内套设有吸盘法兰（26），吸盘法兰（26）内嵌套有吸盘轴衬套（27），吸盘轴杆（21）从吸盘轴衬套（27）中部的通孔中穿出。

7.根据权利要求1所述的一种晶棒滚磨前对中装置，其特征在于：所述吸盘底座（20）的上表面设置有由支杆（22）支撑的气缸固定板（24），吸盘气缸（25）固定在气缸固定板（24）上。

8.根据权利要求1所述的一种晶棒滚磨前对中装置，其特征在于：所述立柱（4）的顶端和底端分别由上固定块（3）和下固定块（2）固定，在立柱（4）的上部设置有滑轮（35），滑轮（35）的轮槽内设置有软钢丝，软钢丝的一端与中间卡盘机构的凸轮盘（12）连接，另一端与一配重块连接，以使滑套刹车组件（36）松开后，中间卡盘机构处于平衡静止状态。

9.根据权利要求1所述的一种晶棒滚磨前对中装置，其特征在于：所述吸盘底座（20）下表面和中间卡盘机构上表面之间设置有防护罩（34），防护罩（34）将上定位机构中的吸盘座（28）、磁性盘（32）和与上定心顶锥（14）配合的定心对中块（38）封闭在其内部。