CN107225112A - 一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机 - Google Patents

一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，包括机壳和PLC控制器，机壳一侧设有提升机构，机壳内设有若干槽体，若干槽体依次为上料槽、第一清洗槽、第一碱洗槽、第一溢流槽、第二碱洗槽、第一喷淋槽、第二溢流槽、酸洗槽、第二喷淋槽、第二清洗槽和下料槽，酸洗槽连接有硫酸储蓄槽和过氧化氢储蓄槽，硫酸储蓄槽和过氧化氢储蓄槽外分别设有第一液位控制器支架和第二液位控制器支架，第一液位控制器支架和第二液位控制器支架上设有若干液位传感器；本发明可自动化控制同机进行碱洗和酸洗，避免周转沾污，降低液耗，一次成品率高，利于提高加工效率和产品质量。

Description

一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机
技术领域
本发明涉及一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，属于蓝宝石衬底片生产设备技术领域。
背景技术
蓝宝石晶体具有优良的光学性能、物理性能和稳定的化学性能，广泛应用于高亮度LED衬底材料、各种光学元器件、扫描仪窗口材料。蓝宝石衬底片由长晶、掏棒、切片、退火、研磨、抛光等工序制得，加工过程中的清洗，特别是化学机械抛光后的清洗则是决定下道工序产品质量的重要步骤和指标，目前利用很多包括超声波、兆声波在内的清洗方法和技术上，结合目前化学活性剂的加入，从而达到最佳的清洗效果。
蓝宝石衬底片清洗主要分为碱洗和酸洗两部分，现有的碱洗和酸洗两部分是分开的，所以蓝宝石衬底片清洗需要采用周转箱在碱洗和酸洗两道工序间周转，这种分开的清洗方式不可避免的会引入外部脏污，从而影响晶片的洁净度，一次成品率低，同时会大量清洗剂和水资源浪费，特别是酸洗过程中，酸洗液由硫酸和过氧化氢组成，但过氧化氢容易分解，当酸洗液中成分仅剩余硫酸时，清洗能力大大下降，造成生产周期和效率下降。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，可自动化控制同机进行碱洗和酸洗，避免周转沾污，降低液耗，一次成品率高，利于提高加工效率和产品质量。
本发明是通过如下的技术方案予以实现的：
一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，包括机壳和PLC控制器，其中，所述机壳一侧设有提升机构，所述机壳内设有若干槽体，由机壳一端至另一端，若干槽体依次为上料槽、第一清洗槽、第一碱洗槽、第一溢流槽、第二碱洗槽、第一喷淋槽、第二溢流槽、酸洗槽、第二喷淋槽、第二清洗槽和下料槽，所述酸洗槽连接有硫酸储蓄槽和过氧化氢储蓄槽，所述硫酸储蓄槽和过氧化氢储蓄槽与酸洗槽之间均设有补液泵；
所述硫酸储蓄槽和过氧化氢储蓄槽外分别设有第一液位控制器支架和第二液位控制器支架，所述第一液位控制器支架和第二液位控制器支架上设有若干液位传感器，所述硫酸储蓄槽连接有硫酸罐，所述过氧化氢储蓄槽连接有过氧化氢罐，所述硫酸储蓄槽与硫酸罐之间，过氧化氢储蓄槽与过氧化氢罐之间均设有气压泵，所述补液泵、液位传感器和气压泵均与PLC控制器电连接。
上述一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，其中，所述提升机构包括传动架、支臂、提升架和夹板，所述传动架上设有传动丝杆和丝杆电机，所述支臂底部与传动丝杆配合，所述提升架位于槽体顶部，且包括支撑架和套管，所述支撑架内设有第一气缸，所述第一气缸底部与套管相连，所述夹板顶部与套管相连，且底部两侧分别设有第一夹片和第二夹片，所述第二夹片上设有第二气缸，所述第一夹片和第二夹片上均设有吊孔，所述第一气缸和第二气缸均与PLC控制器电连接。
上述一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，其中，所述槽体内设有槽盒，所述槽盒两侧设有限位板，所述限位板截面呈L形，且与槽体端面配合，所述槽盒边缘设有若干凹口，所述槽盒内设有载板和吊篮，所述载板两端与限位板配合，表面设有凸块，所述凸块内设有插孔，所述吊篮底部设有插头，两侧设有吊耳，且内部设有若干载片架，所述插头与插孔配合，所述吊篮和载板表面均设有若干腰型孔。
上述一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，其中，所述上料槽、下料槽、第一碱洗槽、酸洗槽和提升机构均有若干个。
上述一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，其中，所述第一碱洗槽、第二碱洗槽、第一溢流槽和第二溢流槽外均设有超声振荡器。
上述一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，其中，所述第一溢流槽和第二溢流槽外均设有溢流槽体。
上述一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，其中，所述第一液位控制器支架上若干液位传感器的位置由顶部至底部依次为第一过满点、第一控制点和第一最低液位点，所述硫酸储蓄槽、第一过满点、第一控制点和第一最低液位点的高度依次为h1、h2、h3和h4，h1：h2：h3：h4=9:8:6:1。
上述一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，其中，所述第二液位控制器支架上若干液位传感器的位置由顶部至底部依次为第二过满点、第二控制点、第三控制点和第二最低液位点，所述过氧化氢储蓄槽、第二过满点、第二控制点、第三控制点和第二最低液位点的高度依次为h5、h6、h7、h8和h9，h5：h6：h7：h8：h9=37:35:30:2:1。
本发明的有益效果为：
本发明结构设计合理，PLC控制器自动化操作省时省力，通过设置若干槽体，并将槽体依次设置为上料槽、第一清洗槽、第一碱洗槽、第一溢流槽、第二碱洗槽、第一喷淋槽、第二溢流槽、酸洗槽、第二喷淋槽、第二清洗槽和下料槽，直接以提升机构实现蓝宝石衬底片转移从而实现碱洗和酸洗两部分同机操作，避免因中转而降低蓝宝石衬底片的洁净度，一次成品率高，又大大提高了作业的安全性，同时也提高了蓝宝石衬底片清洗的效率和产品质量，同时通过液位传感器设置定时定量向槽体自动补充过氧化氢，避免酸洗过程中过氧化氢分解后仅剩余硫酸造成清洗能力大大降低的问题，延长了酸洗液寿命，使得酸洗液耗用量降低了4/5。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明槽体结构示意图。
图3为本发明硫酸储蓄槽结构示意图。
图4为本发明过氧化氢储蓄槽结构示意图。
图5为本发明清洗能力检测图。
(图中，机壳1和PLC控制器2，提升机构3，传动架4、支臂5、提升架6和夹板7，传动丝杆8和丝杆电机9，支撑架10和套管11，第一气缸12，第一夹片13和第二夹片14,第二气缸15，吊孔16，槽体17，槽盒18，限位板19，凹口20，载板21和吊篮22，凸块23，插孔24，插头25，吊耳26，载片架27，腰型孔28,上料槽29、第一清洗槽30、第一碱洗槽31、第一溢流槽32、第二碱洗槽33、第一喷淋槽34、第二溢流槽35、酸洗槽36、第二喷淋槽37、第二清洗槽38和下料槽39，超声振荡器40，溢流槽体41，硫酸储蓄槽42和过氧化氢储蓄槽43，补液泵44,第一液位控制器支架45和第二液位控制器支架46，液位传感器47，第一过满点48、第一控制点49和第一最低液位点50，第二过满点51、第二控制点52、第三控制点53和第二最低液位点54，硫酸罐55，过氧化氢罐56，气压泵57)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，包括机壳和PLC控制器，其中，所述机壳一侧设有提升机构，所述提升机构包括传动架、支臂、提升架和夹板，所述传动架上设有传动丝杆和丝杆电机，所述支臂底部与传动丝杆配合，所述提升架位于槽体顶部，且包括支撑架和套管，所述支撑架内设有第一气缸，所述第一气缸底部与套管相连，所述夹板顶部与套管相连，且底部两侧分别设有第一夹片和第二夹片，所述第二夹片上设有第二气缸，所述第一夹片和第二夹片上均设有吊孔，所述第一气缸和第二气缸均与PLC控制器电连接；
所述机壳内设有若干槽体，所述槽体内设有槽盒，所述槽盒两侧设有限位板，所述限位板截面呈L形，且与槽体端面配合，所述槽盒边缘设有若干凹口，所述槽盒内设有载板和吊篮，所述载板两端与限位板配合，表面设有凸块，所述凸块内设有插孔，所述吊篮底部设有插头，两侧设有吊耳，且内部设有若干载片架，所述插头与插孔配合，所述吊耳与吊孔配合使用，所述吊篮和载板表面均设有若干腰型孔；
由机壳一端至另一端，若干槽体依次为上料槽、第一清洗槽、第一碱洗槽、第一溢流槽、第二碱洗槽、第一喷淋槽、第二溢流槽、酸洗槽、第二喷淋槽、第二清洗槽和下料槽，所述上料槽、下料槽、第一碱洗槽、酸洗槽和提升机构均有两个，所述第一碱洗槽、第二碱洗槽、第一溢流槽和第二溢流槽外均设有超声振荡器，所述第一溢流槽和第二溢流槽外均设有溢流槽体，所述酸洗槽连接有硫酸储蓄槽和过氧化氢储蓄槽，所述硫酸储蓄槽和过氧化氢储蓄槽与酸洗槽之间均设有补液泵；
所述硫酸储蓄槽和过氧化氢储蓄槽外分别设有第一液位控制器支架和第二液位控制器支架，所述第一液位控制器支架和第二液位控制器支架上设有若干液位传感器，所述第一液位控制器支架上若干液位传感器的位置由顶部至底部依次为第一过满点、第一控制点和第一最低液位点，所述硫酸储蓄槽、第一过满点、第一控制点和第一最低液位点的高度依次为h1、h2、h3和h4，h1：h2：h3：h4=9:8:6:1；
所述第二液位控制器支架上若干液位传感器的位置由顶部至底部依次为第二过满点、第二控制点、第三控制点和第二最低液位点，所述过氧化氢储蓄槽、第二过满点、第二控制点、第三控制点和第二最低液位点的高度依次为h5、h6、h7、h8和h9，h5：h6：h7：h8：h9=37:35:30:2:1；
所述硫酸储蓄槽连接有硫酸罐，所述过氧化氢储蓄槽连接有过氧化氢罐，所述硫酸储蓄槽与硫酸罐之间，过氧化氢储蓄槽与过氧化氢罐之间均设有气压泵，所述补液泵、液位传感器和气压泵均与PLC控制器电连接。
本发明的工作方式为：
将蓝宝石衬底片置于吊篮的载片架内，通过PLC控制器提升机构的吊孔与吊耳配合，第二气缸伸缩使夹片夹紧，第一气缸伸缩带动套管升降，传动气缸带动支臂整体移动，实现吊篮在相邻的槽体间转移，并通过载板和吊篮的插头与插孔配合精确定位，边缘凹口利于减少张力，方便流体与污染物溢出，使从蓝宝石衬底片上料槽，经过第一清洗槽纯水粗细，去除大颗粒污染物，在经过若干碱洗槽超声等作用粗洗去表面附着力较强的离子、原子型污染物，进入第一溢流槽洗去表面附着的碱洗剂和碱洗后产生的颗粒污染物，并在第二碱洗槽精洗，再进入第二溢流槽和喷淋槽去除表面附着碱洗剂，顺次进入酸洗槽酸洗、喷淋槽喷淋和清洗槽表面附着的酸洗剂，至下料槽清洗完成。
PLC控制器依过满点和最低液位点液位传感器传感，控制硫酸罐和过氧化氢罐的气压泵液位停止与补充，依据第一控制点、第二控制点、第三控制点分别控制补液泵对槽体内进行洗液补充。
酸洗槽内酸洗液有过氧化氢和硫酸组成，按此装置实现的新工艺操作方法较传统操作：
由此可见，通过液位传感器设置定时定量向槽体自动补充过氧化氢，避免酸洗过程中过氧化氢分解后仅剩余硫酸造成清洗能力大大降低的问题，延长了酸洗液寿命，使得酸洗液耗用量降低了4/5。
对清洗后的蓝宝石衬底片进行检测，检测结果见附图5,可见微粒（particle）=387＜3000、划伤（scratch）=4、凹点（Pit）=6、凸点（Bump）=14、污点（Stain）=0。
由此可见，本发明可自动化控制同机进行碱洗和酸洗，避免周转沾污，降低液耗，一次成品率高，利于提高加工效率和产品质量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，包括机壳和PLC控制器，其中，所述机壳一侧设有提升机构，所述机壳内设有若干槽体，由机壳一端至另一端，若干槽体依次为上料槽、第一清洗槽、第一碱洗槽、第一溢流槽、第二碱洗槽、第一喷淋槽、第二溢流槽、酸洗槽、第二喷淋槽、第二清洗槽和下料槽，所述酸洗槽连接有硫酸储蓄槽和过氧化氢储蓄槽，所述硫酸储蓄槽和过氧化氢储蓄槽与酸洗槽之间均设有补液泵；
所述硫酸储蓄槽和过氧化氢储蓄槽外分别设有第一液位控制器支架和第二液位控制器支架，所述第一液位控制器支架和第二液位控制器支架上设有若干液位传感器，所述硫酸储蓄槽连接有硫酸罐，所述过氧化氢储蓄槽连接有过氧化氢罐，所述硫酸储蓄槽与硫酸罐之间，过氧化氢储蓄槽与过氧化氢罐之间均设有气压泵，所述补液泵、液位传感器和气压泵均与PLC控制器电连接。
2.如权利要求1所述的一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，其特征为，所述提升机构包括传动架、支臂、提升架和夹板，所述传动架上设有传动丝杆和丝杆电机，所述支臂底部与传动丝杆配合，所述提升架位于槽体顶部，且包括支撑架和套管，所述支撑架内设有第一气缸，所述第一气缸底部与套管相连，所述夹板顶部与套管相连，且底部两侧分别设有第一夹片和第二夹片，所述第二夹片上设有第二气缸，所述第一夹片和第二夹片上均设有吊孔，所述第一气缸和第二气缸均与PLC控制器电连接。
3.如权利要求1所述的一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，其特征为，所述槽体内设有槽盒，所述槽盒两侧设有限位板，所述限位板截面呈L形，且与槽体端面配合，所述槽盒边缘设有若干凹口，所述槽盒内设有载板和吊篮，所述载板两端与限位板配合，表面设有凸块，所述凸块内设有插孔，所述吊篮底部设有插头，两侧设有吊耳，且内部设有若干载片架，所述插头与插孔配合，所述吊篮和载板表面均设有若干腰型孔。
4.如权利要求1所述的一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，其特征为，所述上料槽、下料槽、第一碱洗槽、酸洗槽和提升机构均有若干个。
5.如权利要求1所述的一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，其特征为，所述第一碱洗槽、第二碱洗槽、第一溢流槽和第二溢流槽外均设有超声振荡器。
6.如权利要求1所述的一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，其特征为，所述第一溢流槽和第二溢流槽外均设有溢流槽体。
7.如权利要求1所述的一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，其特征为，所述第一液位控制器支架上若干液位传感器的位置由顶部至底部依次为第一过满点、第一控制点和第一最低液位点，所述硫酸储蓄槽、第一过满点、第一控制点和第一最低液位点的高度依次为h1、h2、h3和h4，h1：h2：h3：h4=9:8:6:1。
8.如权利要求1所述的一种高效自动化蓝宝石衬底片碱酸清洗一体机，其特征为，所述第二液位控制器支架上若干液位传感器的位置由顶部至底部依次为第二过满点、第二控制点、第三控制点和第二最低液位点，所述过氧化氢储蓄槽、第二过满点、第二控制点、第三控制点和第二最低液位点的高度依次为h5、h6、h7、h8和h9，h5：h6：h7：h8：h9=37:35:30:2:1。
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