CN110815070B - 一种研磨砂轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种研磨砂轮，包括：环形基体；位于所述环形基体一端面的至少两圈砂轮齿，所述砂轮齿的底端通过粘接剂与所述环形基体固定连接，位于外圈的所述砂轮齿开设有贯穿其底端和顶端的排水孔，所述排水孔与所述环形基体内的排水通道相连通。根据本发明实施例的研磨砂轮，通过将砂轮齿直接固定在所述环形基体端面，无需在环形基体端面上开设沟槽，从而避免了砂轮齿嵌入沟槽部分无法使用的情况的发生，提高了砂轮齿的利用率，降低了生产加工成本；而且，由于在部分砂轮齿内开设了排水孔，增强了环形基体端面的冷却效果，使得设置两圈或多圈砂轮齿时同样满足冷却需求。

Description

一种研磨砂轮

技术领域

本发明涉及硅片加工技术领域，具体涉及一种研磨砂轮。

背景技术

目前，砂轮被广泛应用在硅片成型加工中的研磨工艺和减薄制程中，其主要由台金和研磨齿组成，台金表面开设有沟槽，用于安装研磨齿，研磨齿的高度一般为4mm、5mm以及7mm，由于研磨齿部分嵌在沟槽中，沟槽的深度通常为1mm，这将导致研磨齿最终实际利用部分的高度减少。而在硅片的沿磨加工过程中，砂轮是主要的消耗品，主要体现在研磨齿的磨损消耗，但研磨齿价格昂贵，造价成本高，由此，将导致硅片的加工成本增加。此外现有的砂轮受限于其冷却和排屑能力，其上的研磨齿通常只有一圈，加工效率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种研磨砂轮，用以解决研磨齿利用率不高而导致生产加工成本增加以及砂轮加工效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明实施例提供了一种研磨砂轮，包括：

环形基体；

位于所述环形基体一端面的至少两圈砂轮齿，所述砂轮齿的底端通过粘接剂与所述环形基体端面固定连接，位于外圈的所述砂轮齿开设有贯穿其底端和顶端的排水孔，所述排水孔与所述环形基体内的排水通道相连通。

可选的，所述砂轮齿所在的所述环形基体端面的粗糙度范围为1.6～800μm。

可选的，所述砂轮齿的横截面面积自所述砂轮齿的底端向所述砂轮齿的顶端逐渐减小。

可选的，位于外圈的所述砂轮齿的横截面形状可以为任意平面封闭图形和位于所述平面封闭图形内部的圆形所形成的组合图形。

可选的，所述平面封闭图形包括：圆形、椭圆形和多边形。

可选的，同一圈中的各所述砂轮齿呈间隔设置，且相邻两个所述砂轮齿的形状互不相同。

可选的，所述平面封闭图形为椭圆形或多边形，所述砂轮齿的底端端面轮廓线中与所述砂轮齿所在圆圈的圆心距离最近和最远的两点之间的连线和所述砂轮齿所在圆圈的圆心与距所述砂轮齿所在圆圈的圆心距离最近的点之间的连线所成的夹角范围为0～90°。

可选的，所述研磨砂轮还包括：

位于所述砂轮齿所在的所述环形基体端面的至少两圈排水外孔，所述排水外孔与所述砂轮齿沿所述环形基体的半径方向交替布设。

可选的，同一圈中的每一所述砂轮齿的质量相同。

可选的，所述环形基体采用铝合金材料制成，所述砂轮齿采用金刚石材料制成。

本发明上述技术方案的有益效果如下：

根据本发明实施例的研磨砂轮，通过将砂轮齿直接固定在所述环形基体端面，无需在环形基体端面上开设沟槽，从而避免了砂轮齿嵌入沟槽部分无法使用的情况的发生，提高了砂轮齿的利用率，降低了生产加工成本；而且，由于在部分砂轮齿内开设了排水孔，增强了环形基体端面的冷却效果，使得设置两圈或多圈砂轮齿时同样满足冷却需求。

附图说明

图1为现有技术中研磨轮的结构示意图；

图2为本发明实施例中硅片减薄砂轮的结构示意图；

图3为本发明实施例中硅片减薄砂轮的砂轮齿与环形基体的位置示意图；

图4为本发明实施例中砂轮齿的截面形状示意图之一；

图5为本发明实施例中砂轮齿的截面形状示意图之二；

图6为本发明实施例中砂轮齿的截面形状示意图之三；

图7为本发明实施例中砂轮齿的截面形状示意图之四；

图8为本发明实施例中砂轮齿的截面形状示意图之五；

图9为本发明实施例中砂轮齿的截面形状示意图之六；

图10为本发明实施例中砂轮齿的截面形状示意图之七；

图11为本发明实施例中砂轮齿的截面形状示意图之八；

图12为本发明实施例中砂轮齿的截面形状示意图之九。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为现有技术中研磨轮的结构示意图。如图1所示，现有技术中的研磨轮包括台金11和研磨齿12，其中，台金11的安装面上开设了若干沟槽，沟槽的形状与研磨齿12的形状一致，以便将研磨齿12嵌装在沟槽中；由于研磨轮在主轴的带动下高速旋转，与硅片表面发生摩擦，为了确保研磨齿12在台金11上牢固稳定，沟槽需要具备一定的深度，但研磨齿12本身其长度有限，在部分长度嵌入了沟槽之中后，剩余的可用长度被减少，由此造成研磨齿12的使用率降低。而在硅片的研削加工过程中，研磨轮是主要的消耗品，主要体现在研磨齿12的磨损消耗，但是研磨轮的造价昂贵，在沟槽内部分长度不能使用的情况下，增加了研磨轮的消耗，从而增加了硅片研削加工的成本；而且，每个研磨齿12均为人工粘接在台金11上，相邻的研磨齿12之间的间距存在一定差异，这将造成研磨轮运转使产生振动，影响研削效果；此外，由于现有的研磨齿12形状单一，通常只有圆环形或者圆弧形，其形状直接影响了研磨时产生的粉末的排出效果，由此导致硅片研磨后表面质量下降，存在表面粗糙度高、损伤层深、留有研磨印记等不良现象，并且由于研磨粉末排出不及时、冷却水分布不均，将进一步导致研磨齿12的异常消耗。另一方面，现有技术中的研磨轮的排水孔少，受限于其冷却效率以及排水排屑效率，一般只能设置一圈研磨齿12，这将导致研磨轮的加工效率受限，影响了产量的提高。

由此，本发明实施例提供一种研磨砂轮，以解决现有研磨轮存在的上述诸多缺陷。

如图2、3所示，本发明实施例中的研磨砂轮包括环形基体21和至少两圈砂轮齿22，其中环形基体21呈圆环状并具有一定厚度，两圈砂轮齿22位于环形基体21的一端面上，也就是与环形基体21的中心轴垂直的一端面，每圈砂轮齿22中的各砂轮齿22间隔排布，该圈的中心与该端面的中心重合，并且两圈砂轮齿22呈同圆心设置。与现有技术不同的是，本发明实施例中的砂轮齿22直接通过粘接剂与环形基体21的一端面固定，无需在环形基体21的端面上开设沟槽，由此避免了砂轮齿22部分要嵌入沟槽的情况的发生，从而提高了砂轮齿22的利用率，极大地降低了砂轮的消耗，降低了生产加工成本。

本发明实施例中，由于砂轮齿22直接通过粘接剂与环形基体21的一端面固定，为了提高两者之间连接的牢固和稳定，所述环形基体21的用于设置砂轮齿22的该端面的粗糙度范围为1.6～800μm，也就是说，将环形基体21的该端面的粗糙度增大，使得环形基体21与砂轮齿22之间的阻力增大，从而使砂轮齿22在环形基体21上粘接固定得更为牢固，避免了使用过程中发生砂轮齿22掉落的情况，上述端面的粗糙度范围可以根据砂轮的实际转速和用途进行调整。在本发明一些具体实施例中，环形基体21端面的粗糙度可以采用砂轮打磨或印压花纹等方式进行加工控制。

在本发明实施例中，为了进一步提高砂轮齿22的结构强度和粘接强度，还可以使砂轮齿22的截面面积自与环形基体21连接的一端向另一端逐渐减小，也就是说，与环形基体21接触的一端面较大，而远离环形基体21的一端较小，通过将砂轮齿22设置成这样的形状，可以实现增强砂轮齿22的结构强度和粘接强度的目的。

如图4-10所示，在本发明一些具体实施例中，砂轮齿22的横截面形状可以为任意的平面封闭图形形状，例如圆形、椭圆形、多边形等规则形状图形，也可以是一些不规则的平面封闭图形，例如月牙形，其中，多边形又可以是三角形、四边形、五边形、六边形等等，砂轮齿22的形状可以根据实际的用途需求进行选择。进一步地，还可在砂轮齿22的上端加工倒角等等，通过改变牙齿的形状，以使其更加符合流体力学的原理，便于研磨粉末和冷却水的排出，以增强冷却效果和排屑效果。其中，同一圈的砂轮齿22可以由单一形状的砂轮齿22间隔排布形成，也可以是两种形状的砂轮齿22间隔排布形成，还可以是多种不同形状的砂轮齿22间隔排布形成，而不同圈的砂轮齿22的形状可以相同也可以不同。

由于本发明实施例中的研磨砂轮设置了至少两圈砂轮齿22，因此，其研磨加工效率更高，有助于提高产量。当然，相对应的，单位时间内研磨砂轮的产热速率以及研磨粉末的产生速率也将提高，由此将会带来异常升温和粉末无法及时排出，从而影响研磨加工质量。因此，在本发明另一些实施例中，研磨砂轮还包括至少两圈排水外孔23，同一圈中的各排水外孔23呈间隔设置，并且每圈排水外孔23的圆心与砂轮齿22所在圆圈的圆心位置相同，排水外孔23和砂轮齿22沿环形基体21的端面半径方向呈间隔排布，例如，最内圈为一圈排水外孔23，接着在该圈排水外孔23外设置一圈砂轮齿22，再在该圈砂轮齿22外设置第二圈排水外孔23，最后在第二圈排水外孔23外设置第二圈砂轮齿22，通过这样的排布方式，可以增强冷却效果和排水排屑效果。进一步地，各排水外孔23与环形基体21内部连接的注水通道相连通，用于通过各排水外孔23向研磨面注入冷却水，冷却水在砂轮高速旋转下受离心作用甩出，从而作用在砂轮齿22上，一则可以对砂轮齿22进行冷却，二则可以将研磨产生的粉末快速冲走，避免影响散热或者造成硅片研磨面受损。当然，排水外孔23的圈数可以做调整，例如，可以是一圈，也可以是两圈或者多圈，在砂轮齿22具有两圈或多圈的情况下，可以适当增加排水孔23的圈数，以满足冷却和排屑的需求。

如图11、12所示，本发明实施例中，为了进一步增强冷却效果和排水排屑效果，使得同时设置两排砂轮齿22成为可能，位于外圈的砂轮齿22开设有贯穿其底端和顶端的排水孔221，排水孔221与环形基体21内的排水通道相连通，以通过排水孔221向研磨部位输送冷却水。也就是说，外圈的砂轮齿22的横截面形状可以为任意平面封闭图形和位于所述平面封闭图形内部的圆形所形成的组合图形，例如，圆形及其围合区域内的圆形所组成的形状、椭圆形及其围合区域内的圆形所组成的形状、圆角矩形及其围合区域内的圆形所组成的形状等等，当然，实际上排水孔221的形状不限于圆形，也可以是椭圆形、正方形等等。通过这样的设计，在不额外占用环形基体21端面面积的情况下，增加了一圈排水孔221，从而确保了其冷却效果和排水排屑效果。

在本发明的一些具体实施例中，外圈砂轮齿22的截面形状为圆角矩形及其内部的圆形形成的组合图形，而内圈砂轮齿22的截面形状均为椭圆形，这两种形状的排水排屑效果较好；进一步地，砂轮齿22的底端端面轮廓线中与其所在圆圈的圆心距离最近和距离最远的两点之间的连线和该砂轮齿22所在圆圈的圆心与距该圆心最近的点之间的连线所成的夹角范围为0～90°。也就是说，砂轮齿22的端面端面为一平面封闭图形，其轮廓线中与该砂轮齿22所在圆圈的圆心距离最近和距离最远的两点之间的连线称为第一直线，而该砂轮齿22所在圆圈的圆心与端面轮廓线中距该圆心最近的点之间的连线称为第二直线，则第一直线和第二之间所成夹角范围在0～90°。简而言之，与现有技术中研磨齿呈封闭式设置不同的是，本案中的砂轮齿22呈开式设置，也就是说，砂轮齿22与其所在圆圈呈一定倾斜角度，也即，其倾斜方向和以该圆圈的圆心做离心运动的轨迹方向基本相同；采用这样的倾斜设置方式，当研磨砂轮做高速旋转时，从排水孔23和排水外孔221流出的冷却水以及加工产生的研磨粉末等将沿着砂轮齿22的倾斜方向快速地甩出，从而进一步提高了排水排屑效果。

在本发明的一些具体实施例中，砂轮齿22的形状虽然可以各不相同，但是，每个砂轮齿22的质量可以控制几乎相同，相同质量的砂轮齿22在间隔分布于环形基体21的端面上时，可以使得砂轮在高速转动时保持平稳，而不至于因质量分布不均衡而产生一定的偏差，从而确保了研磨加工的质量。

本发明的另一些具体实施例中，环形基体21可以采用铝合金材料制成，而砂轮齿22则可以采用金刚石材料制成，从而使形成的砂轮齿22结构强度满足要求。

根据本发明实施例的研磨砂轮，通过将砂轮齿直接固定在所述环形基体端面，无需在环形基体端面上开设沟槽，从而避免了砂轮齿嵌入沟槽部分无法使用的情况的发生，提高了砂轮齿的利用率，降低了生产加工成本；而且，由于在部分砂轮齿内开设了排水孔，增强了环形基体端面的冷却效果，使得设置两圈或多圈砂轮齿时同样满足冷却需求。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种研磨砂轮，其特征在于，包括：

环形基体；

位于所述环形基体一端面的至少两圈砂轮齿，所述砂轮齿的底端通过粘接剂与所述环形基体端面固定连接，位于外圈的所述砂轮齿开设有贯穿其底端和顶端的排水孔，所述排水孔与所述环形基体内的排水通道相连通；

位于所述砂轮齿所在的所述环形基体端面的至少两圈排水外孔，所述排水外孔与所述砂轮齿沿所述环形基体的半径方向交替布设。

2.根据权利要求1所述的研磨砂轮，其特征在于，所述砂轮齿所在的所述环形基体端面的粗糙度范围为1.6～800μm。

3.根据权利要求1所述的研磨砂轮，其特征在于，所述砂轮齿的横截面面积自所述砂轮齿的底端向所述砂轮齿的顶端逐渐减小。

4.根据权利要求3所述的研磨砂轮，其特征在于，位于外圈的所述砂轮齿的横截面形状可以为任意平面封闭图形和位于所述平面封闭图形内部的圆形所形成的组合图形。

5.根据权利要求4所述的研磨砂轮，其特征在于，所述平面封闭图形为圆形、椭圆形或多边形。

6.根据权利要求4所述的研磨砂轮，其特征在于，同一圈中的各所述砂轮齿呈间隔设置，且相邻两个所述砂轮齿的形状互不相同。

7.根据权利要求5所述的研磨砂轮，其特征在于，所述平面封闭图形为椭圆形或多边形，所述砂轮齿的底端端面轮廓线中与所述砂轮齿所在圆圈的圆心距离最近和最远的两点之间的连线和所述砂轮齿所在圆圈的圆心与距所述砂轮齿所在圆圈的圆心距离最近的点之间的连线所成的夹角范围为0～90°。

8.根据权利要求1所述的研磨砂轮，其特征在于，同一圈中的每一所述砂轮齿的质量相同。

9.根据权利要求1所述的研磨砂轮，其特征在于，所述环形基体采用铝合金材料制成，所述砂轮齿采用金刚石材料制成。

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