CN106514917A - 用于将环形塑料框架浇注到双面加工机的转子盘空隙内的设备和方法 - Google Patents

用于将环形塑料框架浇注到双面加工机的转子盘空隙内的设备和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于向双面加工机的转子盘空隙内浇注环形塑料框架的设备，空隙用于在双面加工期间在双面加工机中保持工件，设备包括两个浇注模具部件和一个浇注芯，两个浇注模具部件在它们之间容纳转子盘，浇注芯在转子盘容纳在浇注模具部件之间时部分填充空隙，浇注芯具有至少一个浇注通道，它以其一端通入用于塑料框架的模具容积并且以其另一端能与用于塑化的塑料的供给装置连接，至少一个所述浇注模具部件具有至少一个环形容纳部，至少一个环形浇注模具嵌件能松脱地嵌入所述至少一个环形容纳部中，从而所述至少一个环形浇注模具嵌件与浇注芯和空隙边缘共同界定所述模具容积。本发明还涉及一种相应的方法以及一种相应制造的转子盘。

Description

用于将环形塑料框架浇注到双面加工机的转子盘空隙内的设 备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于向双面加工机的转子盘空隙内浇注环形塑料框架的设备，其中，空隙用于在双面加工期间在双面加工机中保持工件，所述设备包括两个浇注模具部件和一个浇注芯，所述两个浇注模具部件在它们之间容纳转子盘，所述浇注芯在转子盘容纳在浇注模具部件之间的情况下部分填充空隙，其中，浇注芯具有至少一个浇注通道，该浇注通道以其一端通入设置用于塑料框架的模具容积，并且该浇注通道以其另一端能与用于塑化的塑料的供给装置连接。本发明此外涉及一种相应的方法。最后，本发明涉及一种双面加工机的转子盘。
背景技术
具有转子盘的双面加工机例如由DE10228441B4公开。转子盘一般具有多个空隙，工件、特别是半导体片在双面加工机中加工期间浮动保持在这些空隙内。通过合适的运动学实现：转子盘运动穿过在加工圆盘之间形成的工作间隙，从而保持在转子盘空隙内的半导体片描述穿过工作间隙的摆线轨迹。转子盘一般由耐磨损的材料、例如金属制成。为避免半导体片的损坏，转子盘空隙的边缘通常设有塑料框架，该塑料框架以浇注方法、例如塑料浇注方法浇注到转子盘的制出轮廓的边缘内。
此外，对半导体片、例如硅晶片所要产生的几何结构存在着高要求。这种几何结构取决于在加工时使用的耗材被影响。例如在双面抛光时，在磨削抛光或无雾抛光(Haze-Free-Polieren)时，在半导体片边缘(ZDD)上的整体平行度(GBIR)公差、局部平整度(SFQR)公差、边缘平整度(ESQFR)公差和晶片上侧与下侧的曲率公差不断变小。转子盘和特别是塑料框架在此方面起到特殊的作用，因为它们影响放置在工作盘上的抛光布与晶片边缘的相互作用。塑料框架与抛光布依赖于其与半导体片厚度相关的厚度地相互作用，由此又影响晶片边缘上的抛光压力。因此，由通过塑料框架导致的抛光布剧烈压缩来使得抛光布对晶片边缘的压力很弱，并且反之亦然。
因此，对于(特别是也在工件边缘上的)限定的工件几何结构来说，塑料框架的精确的布置结构和几何结构具有重要意义。利用所公开的方法不能以所希望的方式控制临界参数，如塑料框架相对于转子盘基体的定向和因此在转子盘与塑料框架之间的限定的阶梯高度。由此会出现(参照转子盘)轴向不对称设置的塑料框架。这又导致加工之后半导体片边缘不均匀的曲率并且因此也损害局部的平整度。在用于制造塑料框架所公开的方法中出现的框架几何结构、特别是框架厚度的偏差也导致在机器上加工的半导体片的不希望的几何结构偏差。在所公开的浇注方法的过程中，例如由于所使用的材料的收缩性质和在浇注方法中所使用的参数也造成几何结构偏差。
发明内容
从所介绍的现有技术出发，本发明的目的在于，提供开头所述类型的一种方法和一种转子盘，其中，塑料框架的几何结构和塑料框架在转子盘内的布置结构并且因此利用转子盘加工的工件的加工效果能够以灵活的方式得到精确控制。
本发明的目的通过独立权利要求1、7和14的技术方案得以实现。有利的设计方案参考从属权利要求以及说明书和附图。
对于开头所述类型的设备而言，本发明的目的通过如下方式得以实现，即，至少一个所述浇注模具部件具有至少一个环形的容纳部，至少一个环形的浇注模具嵌件能松脱地嵌入所述至少一个环形的容纳部中，从而所述至少一个环形的浇注模具嵌件与浇注芯和空隙边缘共同界定设置用于塑料框架的模具容积。
本发明的目的此外通过一种用于向双面加工机的转子盘空隙内浇注环形塑料框架的方法，其中，空隙用于在双面加工期间在双面加工机中保持工件，其特征在于，该方法包括如下步骤：
-将转子盘容纳在两个浇注模具部件之间并利用一个浇注芯在转子盘容纳在浇注模具部件之间的情况下部分填充空隙，其中，浇注芯具有至少一个浇注通道，该浇注通道以其一端通入设置用于塑料框架的模具容积，并且该浇注通道以其另一端能与用于塑化的塑料的供给装置连接，
-将至少一个环形的浇注模具嵌件能松脱地嵌入至少一个所述浇注模具部件的至少一个环形容纳部中，从而所述至少一个环形的浇注模具嵌件与浇注芯和空隙边缘共同界定设置用于塑料框架的模具容积，
-随后将塑化的塑料从供给装置通过浇注芯的所述至少一个浇注通道浇注到设置用于塑料框架的模具容积内，
-在所浇注的塑料达到足够的形状稳定性后，将转子盘连同浇注到空隙内的塑料框架取出。
转子盘例如可以由金属材料制成。但也可以想到塑料材料。转子盘具有至少一个、通常多个空隙，在所述空隙中在双面加工、例如双面抛光期间浮动保持工件、例如半导体片(晶片)。正如开头介绍的那样，转子盘在双面加工期间转动地穿过在双面加工机工作盘之间的工作间隙，从而所要加工的工件描述穿过工作间隙的摆线轨迹。工件、例如半导体片和转子盘的设置用于所述工件的空隙例如可以是圆形的。相应地，浇注到空隙内的塑料框架可以是圆环形的。所述塑料框架以浇注方法、例如塑料浇注方法浇注到转子盘的界定空隙的内表面上。这是本身公知的。但利用本发明也可以想到其他的浇注方法、例如离心浇注方法。
根据本发明，转子盘特别是夹紧在浇注模具部件之间。浇注模具部件可以是浇注模具板。浇注模具部件尤其可以是浇注模具半部。也可以设有两个以上的浇注模具部件。转子盘的限制空隙的内表面、浇注模具部件或其环形的浇注模具嵌件和浇注芯界定仿形塑料框架的模具空腔。塑化的塑料浇注、例如注塑到该模具空腔内。为此，浇注芯具有至少一个浇注通道，该浇注通道的一端与例如挤出机中的用于塑料熔体的供给装置连接并且另一端与模具空腔连接。浇注芯特别是可以具有多个这种类型的浇注通道。当然也可以设有多个这种类型的浇注芯。
至少一个所述浇注模具部件具有至少一个环形的容纳部，至少一个环形的浇注模具嵌件能松脱地嵌入所述至少一个环形的容纳部中。所述至少一个环形的浇注模具嵌件与浇注芯和空隙的边缘共同界定设置用于塑料框架的模具容积。所述至少一个浇注模具嵌件例如可以螺栓连接在所述至少一个浇注模具部件上。但也可以想到其他的固定方式。浇注模具嵌件同样可以如浇注模具部件那样例如由金属材料制成。所述浇注模具嵌件可以具有专门的与所要浇注的塑料材料相配的表面粗糙度，以避免熔体材料的附着。
根据本发明的在铸造工具内的浇注模具嵌件允许以灵活的方式精确控制所浇注的塑料框架相对于转子盘基体的布置结构和几何结构、特别是厚度。通过根据本发明的浇注模具嵌件，塑料框架相对于转子盘上侧或下侧的位置可以在例如+/-20μm的范围内进行调整。由此在塑料框架与转子盘基体之间产生例如-40μm至+40μm的可能的厚度差。通过根据本发明的环形浇注模具嵌件可以使所浇注的塑料框架厚度值的波动最小化。可以以灵活的方式可靠地调整有针对性的塑料框架厚度。相同内容适用于在塑料框架与转子盘基体之间的阶梯尺寸。通过根据本发明有针对性地调整塑料框架的几何结构和布置结构、在塑料浇注方法中低的注入压力和塑料的均匀晶体结构，塑料框架几何结构可以最佳地根据双面加工过程、特别是双面抛光过程的要求来确定。通过使用具有根据本发明来制造的塑料框架的转子盘，可以制造具有优化的几何结构的工件、特别是半导体片，这特别是也适用于工件的边缘。因此，利用根据本发明的方法或根据本发明的设备，可以将塑料框架的厚度的偏差限制在例如+/-5μm、优选+/-2μm、进一步优选+/-1μm。
按照一种设计方案可以规定，浇注模具部件分别具有至少一个环形的容纳部，分别至少一个环形的浇注模具嵌件能松脱地嵌入所述至少一个环形的容纳部中，从而所述环形的浇注模具嵌件与浇注芯和空隙边缘共同界定设置用于塑料框架的模具容积。在这种设计方案中，为了提高灵活性和精确度，通过可松脱地固定在浇注模具部件内的浇注模具嵌件来在两侧仿形塑料框架。
按照另一种设计方案，该设备具有多个不同尺寸的环形浇注模具嵌件，它们有选择地能松脱地能嵌入所述至少一个环形的容纳部中，从而通过嵌入不同尺寸的环形浇注模具嵌件能够为塑料框架产生不同尺寸的模具容积。由此进一步提高灵活性。利用仅一个浇注工具就可以通过以简单且灵活的方式更换环形浇注模具嵌件来实现不同的塑料框架几何结构。
按照另一种设计方案可以规定，通过所述至少一个环形的浇注模具嵌件与浇注芯和空隙边缘共同界定的、设置用于塑料框架的模具容积在空隙的轴向上具有大于转子盘的延伸尺寸。通过这种设计方案，尽管在塑料的冷却和硬化过程中出现不可避免的收缩，但仍构成具有与转子盘相同厚度的塑料框架。
按照另一种设计方案，设置用于塑料框架的模具容积可以具有一个或多个用于冒口的空腔。然后在制成的塑料框架内构成冒口或者说出气口，它们抵抗在硬化过程中的缩孔形成。
按照另一种设计方案可以设有加热装置，利用该加热装置加热所述至少一个浇注通道。这种加热通道的使用使得塑料熔体温度均匀并可以将流道保持为短。此外，由此可以降低浇注压力，从而保证精确的工具几何结构的优化的成型和特别是热塑性材料的均匀结晶。均匀的结晶使得所制造的塑料框架的更大的尺寸稳定性。
通过优化的浇口几何结构(其具有用于对浇注模具排气的足够区域和排气口的均匀布置结构)，进一步简化了将浇注和保持压力保持在低水平上。
根据本发明的方法可以利用根据本发明的设备实施。相应地，根据本发明的设备能够适于实施根据本发明的方法。
本发明还涉及一种双面加工机的转子盘，其具有至少一个空隙和至少一个环形塑料框架，所述至少一个环形塑料框架利用根据本发明的方法浇注到所述至少一个空隙中。转子盘尤其可以是用于双面加工机的转子盘。
根据本发明，作为用于塑料框架的材料例如考虑在下面的表格内列出的热塑性材料，其中，左栏内列出未填充的材料，右栏内列出例如以纤维部分填充或设有纤维部分的材料：
附图说明
下面借助附图对本发明进行详细说明。其中示意示出：
图1示出用于向双面加工机的转子盘空隙内浇注环形塑料框架的设备的剖视图；
图2示出根据本发明的设备在第一运行状态下的在图1中在A处示出的区域的局部放大图；
图3示出图2中的在第二运行状态下的视图；
图4示出图2中的在第三运行状态下的视图；
图5示出图4中的按照另一实施例的视图；
图6示出多个转子盘的局部剖视图，这些转子盘具有利用根据本发明的方法制造的不同塑料框架；以及
图7示出利用根据本发明的方法或根据本发明的设备生产的塑料框架。
具体实施方式
只要没有其他说明，附图中相同的附图标记表示相同的物体。图1所示的设备具有第一浇注模具部件10(特别是第一浇注模具半部)和第二浇注模具部件12(特别是第二浇注模具半部)。在浇注模具部件10、12之间夹紧双面加工机(特别是双面抛光机)的转子盘14并因此将其保持。转子盘14具有多个例如圆形的空隙16，在图1中只能看到这些圆形的空隙之中的一个。为了在双面加工机中进行加工，在运行中将例如圆形的半导体片(例如硅晶片)浮动地保持在各空隙16内。图1中所示的设备此外具有一个浇注芯18，该浇注芯嵌入空隙16内并将该空隙一直填充到环形的模具空腔20。在附图标记22、24处，在图1中示意示出浇注芯18内构成的浇注通道。中央的浇注通道22在其在图1中的上端上与未进一步示出的塑料熔体供给装置(例如挤出机)连接。与中央浇注通道22连接的浇注通道24通入模具空腔20内。在运行中，塑料熔体从供给装置通过浇注通道22、24导入模具空腔20内，正如通过图1中的箭头所示那样。
从图2可以看出，在根据本发明的设备中，浇注模具部件10、12分别具有一个环形的、例如圆环形的容纳部，其中，分别一个环形的、例如圆环形的浇注模具嵌件26、28可松脱地嵌入环形的容纳部中。浇注模具嵌件26、28例如可与浇注模具部件10、12螺栓连接。正如可从图2中所看到的那样，同样圆形的、例如圆环形的模具空腔20通过浇注芯18、转子盘14的形成空隙16的内部边缘和环形浇注模具嵌件26、28的内侧界定。该模具空腔20形成了设置用于要浇注到转子盘14内的塑料框架的模具容积。
图3中示出还是熔体状的塑料30经由浇注通道22、24浇注到模具空腔20内之后不久的运行状态。在图2和3中可以清楚看出，设置用于塑料框架的模具空腔20在空隙16的轴向上(在图2和3中亦即从下向上)具有比转子盘14大的延伸尺寸。相应地，在图3中，尚能流动的塑料材料略微超出转子盘14的上侧和下侧。通过这种设计方案，在塑料材料的冷却和干燥过程中产生的收缩得到补偿。图4示出形成塑料框架的塑料材料30的硬化状态。正如在图4中可清楚看出的那样，在这种硬化状态下，塑料材料30与转子盘14的上侧和下侧齐平地结束。仅是出于完整性的原因需要指出的是，例如在图3中可看出的在转子盘14的上侧或下侧和浇注模具嵌件26、28的所分配的内表面之间的间隙如此小，以至于塑化的塑料材料30由于其粘性不能进入该空隙内。
图5的设计方案与图2至4的所示设计方案的区别在于，嵌入上浇注模具部件10内的环形浇注模具嵌件26′比在图2至4中所示的环形浇注模具嵌件26厚。图5在此又示出塑料材料30的冷却和硬化状态。在图5中可以看出，由于浇注模具嵌件26′的更大厚度，硬化的塑料30没有完全到达转子盘14的上侧。
因此，利用根据本发明的设备或根据本发明的方法，通过适当选择各个浇注模具嵌件，能够以灵活的方式产生通过塑料材料30形成的塑料框架的精确的所希望的几何结构。例如在图6中示出利用本发明可能产生的不同的框架几何结构。
图7中示出利用根据本发明的方法或根据本发明的设备产生的塑料框架32，出于图解说明的原因没有示出转子盘。可以看出，塑料框架32在其外圆周上具有燕尾形几何结构34，该燕尾形几何结构与转子盘14的空隙16内表面上相应的燕尾形几何结构相对应。此外在附图标记36、38处可以看出以均匀的距离在塑料框架32的内侧上分布的冒口或者说出气口，它们在塑料浇注过程中产生。所述冒口在塑料框架32的成品加工过程中还要被去除。所述冒口特别是用于避免在塑料浇注过程期间的缩孔形成并且能够实现较小的注射和保持压力。这又导致塑料材料30更加均匀的结晶并因此导致塑料框架32更好的形状保持性。
利用本发明可以制造在转子盘空隙的轴向上精确居中配合的塑料框架。在该轴向上的厚度偏差例如可以限制在例如+/-5μm、优选+/-2μm、进一步优选+/-1μm。这特别适于塑料框架的任何如下位置，该位置与塑料框架的内棱边相距至少0.5mm并且最高1mm。例如对于塑料框架的在距塑料框架内棱边的0.5mm至1mm的范围内的侧向延伸尺寸的至少90％来说，塑料框架的厚度偏差例如可以处于在额定值附近的10μm、优选4μm、进一步优选2μm的带宽内。
所介绍的全部数值涉及室温和干燥的转子盘，所述转子盘的塑料框架仅通过正常的外界空气吸收水分。

Claims (14)

1.用于向双面加工机的转子盘(14)空隙(16)内浇注环形塑料框架(32)的设备，其中，空隙(16)用于在双面加工期间在双面加工机中保持工件，所述设备包括两个浇注模具部件(10、12)和一个浇注芯(18)，所述两个浇注模具部件在它们之间容纳转子盘(14)，所述浇注芯在转子盘(14)容纳在浇注模具部件(10、12)之间的情况下部分填充空隙(16)，其中，浇注芯(18)具有至少一个浇注通道(22、24)，该浇注通道以其一端通入设置用于塑料框架(32)的模具容积，并且该浇注通道以其另一端能与用于塑化的塑料(30)的供给装置连接，其特征在于，至少一个所述浇注模具部件(10、12)具有至少一个环形的容纳部，至少一个环形的浇注模具嵌件(26、26′、28)能松脱地嵌入所述至少一个环形的容纳部中，从而所述至少一个环形的浇注模具嵌件(26、26′、28)与浇注芯(18)和空隙(16)边缘共同界定设置用于塑料框架(32)的模具容积。
2.按权利要求1所述的设备，其特征在于，浇注模具部件(10、12)分别具有至少一个环形的容纳部，分别至少一个环形的浇注模具嵌件(26、26′、28)能松脱地嵌入所述至少一个环形的容纳部中，从而所述环形的浇注模具嵌件(26、26′、28)与浇注芯(18)和空隙(16)边缘共同界定设置用于塑料框架(32)的模具容积。
3.按前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，该设备具有多个不同尺寸的环形的浇注模具嵌件(26、26′、28)，它们有选择地能松脱地能嵌入所述至少一个环形的容纳部中，从而通过嵌入不同尺寸的环形的浇注模具嵌件(26、26′、28)能够为塑料框架(32)产生不同尺寸的模具容积。
4.按前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，通过所述至少一个环形的浇注模具嵌件(26、26′、28)与浇注芯(18)和空隙(16)边缘共同界定的设置用于塑料框架(32)的模具容积在空隙(16)的轴向上具有大于转子盘(14)的延伸尺寸。
5.按前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，设置用于塑料框架(32)的模具容积具有一个或多个用于冒口(36、38)的空腔。
6.按前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，设有加热装置，利用该加热装置加热所述至少一个浇注通道(22、24)。
7.用于向双面加工机的转子盘(14)空隙(16)内浇注环形塑料框架(32)的方法，其中，空隙(16)用于在双面加工期间在双面加工机中保持工件，其特征在于，该方法包括如下步骤：
-将转子盘(14)容纳在两个浇注模具部件(10、12)之间并利用一个浇注芯(18)在转子盘(14)容纳在浇注模具部件(10、12)之间的情况下部分填充空隙(16)，其中，浇注芯(18)具有至少一个浇注通道(22、24)，该浇注通道以其一端通入设置用于塑料框架(32)的模具容积，并且该浇注通道以其另一端能与用于塑化的塑料(30)的供给装置连接，
-将至少一个环形的浇注模具嵌件(26、26′、28)能松脱地嵌入至少一个所述浇注模具部件(10、12)的至少一个环形容纳部中，从而所述至少一个环形的浇注模具嵌件(26、26′、28)与浇注芯(18)和空隙(16)边缘共同界定设置用于塑料框架(32)的模具容积，
-随后将塑化的塑料(30)从供给装置通过浇注芯(18)的所述至少一个浇注通道(22、24)浇注到设置用于塑料框架(32)的模具容积内，
-在所浇注的塑料(30)达到足够的形状稳定性后，将转子盘(14)连同浇注到空隙(16)内的塑料框架(32)取出。
8.按权利要求7所述的方法，其特征在于，分别将至少一个环形的浇注模具嵌件(26、26′、28)能松脱地嵌入各浇注模具部件(10、12)的各至少一个环形容纳部中，从而环形的浇注模具嵌件(26、26′、28)与浇注芯(18)和空隙(16)边缘共同界定设置用于塑料框架(32)的模具容积。
9.按权利要求7或8所述的方法，其特征在于，为了向不同的转子盘(14)内浇注不同尺寸的塑料框架(32)，将不同尺寸的环形浇注模具嵌件(26、26′、28)嵌入所述至少一个环形容纳部中。
10.按权利要求7至9之一所述的方法，其特征在于，通过所述至少一个环形的浇注模具嵌件(26、26′、28)与浇注芯(18)和空隙(16)边缘共同界定的、设置用于塑料框架(32)的模具容积在空隙(16)的轴向上具有大于转子盘(14)的延伸尺寸。
11.按权利要求7至10之一所述的方法，其特征在于，在塑料框架(32)上构成一个或多个冒口(36、38)。
12.按权利要求7至11之一所述的方法，其特征在于，将所述至少一个浇注通道(22、24)至少在浇注塑化的塑料(30)期间加热。
13.按权利要求7至12之一所述的方法，其特征在于，该方法利用按权利要求1至6之一所述的设备实施。
14.双面加工机的转子盘(14)，具有至少一个空隙(16)和至少一个环形塑料框架(32)，所述至少一个环形塑料框架利用按权利要求7至13之一所述的方法浇注到所述至少一个空隙(16)中。
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