CN112917108B - 一种冷却盘体及其加工方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷却托盘及其加工方法和用途，所述冷却托盘为仿水滴形，包括内圆盘和环绕在内圆盘外的仿水滴外环，仿水滴外环设置有环绕内圆盘的圆心均匀分布的钻孔，钻孔从上到下依次设置有方形通孔、第一圆形通孔和第二圆形通孔，仿水滴外环的尖端设置有圆形铣槽，圆形铣槽设置在冷却托盘的反面，圆形铣槽上设置有环绕圆形铣槽的圆心均匀分布的第三圆形通孔，圆形铣槽上设置有环绕圆形铣槽的圆心均匀分布的螺孔，所述冷却托盘用来与其他组合件配合，形成一个平台，在半导体芯片制造过程中起到冷却作用，所述冷却托盘通过计算机数字控制机床加工分步骤进行制备，满足对冷却托盘的外形尺寸和平面度的严格要求，能够保证方法要求。

Description

一种冷却盘体及其加工方法和用途

技术领域

本发明涉及零部件技术领域，尤其涉及一种冷却盘体及其加工方法和用途。

背景技术

在半导体的制造过程中，需要有零部件作为冷却盘体，起到冷却作用。冷却盘体需要与其它装配件进行组合，组合件从而形成一个平台，冷却盘体的尺寸最终会影响到组合件的装配效果，所以对于冷却盘体的外形尺寸、平面度和平行度有严格的要求，另外冷却盘体表面的一些装配位置会涉及到其他零部件的装配位置，所以对于冷却盘体的位置精度要求也相对较高。

CN104576466A公开了一种晶片冷却盘体，包括盘体本体和设置于该盘体本体上的多个晶片冷却台，所述晶片冷却台凸起设置于所述盘体本体上，所述晶片冷却台由三片弧形片环形拼接组成，所述晶片冷却台呈倒置型圆台体，所述弧形片底部固定于所述盘体本体上，所述弧形片之间留有间隔空隙缝，所述弧形片外侧面上设有透气孔，但该冷却盘体结构复杂。

CN104167377B公开了一种盘体冷却装置、方法、装载腔和半导体设备，一种用于装载腔的盘体冷却装置，所述装载腔包括：片盒，连接于所述片盒的升降机构，所述片盒包括镂空的底板和两个相对的侧板，所述片盒的两个侧板上设置有多层盘体平台，所述盘体冷却装置包括：设置于所述装载腔底部的液体冷却平台，用于接触所述片盒中的盘体，但该盘体冷却装置结构复杂。

CN104362113A公开了一种半导体晶片冷却装置，所述半导体晶片冷却装置具备：盘体，其具有载置半导体晶片的载置面；冷却管道，配置在盘体内，流过对在载置面上载置的半导体晶片进行冷却的冷却介质；以及真空管道，在载置面具有开口并设置在盘体，对在载置面上载置的半导体晶片进行吸附，但该盘体冷却装置结构复杂。

因此，有必要开发一种结构简单，能够与其它组件进行装配的冷却盘体，在半导体制造过程中其中起到冷却的作用。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种冷却托盘，所述冷却托盘包括内圆盘和环绕在内圆盘外的仿水滴外环，环绕内圆盘的圆心在仿水滴外环设置有钻孔，用来与其他组合件配合，形成一个平台，在半导体芯片制造过程中起到冷却作用，所述冷却托盘通过计算机数字控制机床加工分步骤进行制备，满足对冷却托盘的外形尺寸和平面度的严格要求，能够保证方法要求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面提供一种冷却托盘，所述冷却托盘为仿水滴形，包括内圆盘和环绕在内圆盘外的仿水滴外环；所述仿水滴外环设置有环绕内圆盘的圆心均匀分布的钻孔；所述钻孔从冷却托盘的正面到冷却托盘的反面依次包括方形通孔、第一圆形通孔和第二圆形通孔；所述仿水滴外环的尖端设置有圆形铣槽；所述圆形铣槽设置在冷却托盘的反面；所述圆形铣槽上设置有环绕圆形铣槽的圆心均匀分布的第三圆形通孔；所述圆形铣槽上设置有环绕圆形铣槽的圆心均匀分布的螺孔。

在半导体芯片制造过程中，冷却托盘上有三个钻孔与其他组合件配合，形成一个平台，它的尺寸会影响到与其它组合件的装配效果，钻孔从上到下依次设置有方形通孔、第一圆形通孔和第二圆形通孔，且圆形铣槽上设置有环绕圆形铣槽的圆心均匀分布的第三圆形通孔和环绕圆形铣槽的圆心均匀分布的螺孔，便于与其他组合件相配合。

优选地，所述冷却托盘的材质包括SUS304。

优选地，所述冷却托盘的厚度为7.5～8.5mm，例如可以是7.5mm、7.6mm、7.7mm、7.8mm、7.9mm、8mm、8.1mm、8.2mm、8.3mm、8.4mm或8.5mm等。

优选地，所述钻孔的数量为3个。

优选地，所述方形通孔的两个外侧直角处设置有圆弧形通孔。

优选地，所述仿水滴外环的尖端为圆弧状。

优选地，所述冷却托盘设置有对称的中轴线。

优选地，所述内圆盘的圆心设置在中轴线上。

优选地，所述圆形铣槽的圆心设置在中轴线上。

优选地，所述仿水滴外环的圆弧状尖端的圆心设置在中轴线上。

优选地，所述第三圆形通孔的数量为4个。

优选地，所述螺孔的数量为4个。

优选地，所述螺孔中螺纹的规格包括M3。

第二方面，本发明根据第一方面所述的冷却托盘的加工方法，所述加工方法包括以下步骤：

(1)对毛胚粗铣，形成内圆盘和环绕在内圆盘外的仿水滴外环，得到粗铣外形；

(2)依次对粗铣外形进行热处理和精铣，得到精铣外形；

(3)第一处理精铣外形的正面，得到钻孔中的方形通孔和第一圆形通孔，第二处理精铣外形的反面，得到圆形铣槽和钻孔中的第二圆形通孔，其中形成圆形铣槽中的第三圆形通孔和螺孔，得到初成品冷却托盘；

(4)依次对冷却托盘进行表面全抛光、尺寸检测、清洗和干燥，得到成品冷却托盘。

本发明采用计算机数字控制机床加工，冷却托盘的尺寸精度高，要求复杂，在确定冷却托盘的外形和结构尺寸的基础上，采用分步骤加工冷却托盘的外形与内部结构，依次处理得到粗铣外形、精铣外形，随后依次对冷却托盘的正面和反面进行处理，得到钻孔中的方形通孔和第一圆形通孔以及圆形铣槽和钻孔中的第二圆形通孔，其中形成圆形铣槽中的第三圆形通孔和螺孔，分步骤制备细节结构的优势在于：一是分步骤加工可以针对每一步特定的尺寸进行加工，二是有利于确认每一步加工的加工情况和加工精度，保证冷却托盘的加工精度，同时重点保证两面平面度，计算机数字控制机床加工精度高，同时结合采用自主设计制作夹具工装，可以保证冷却托盘的两面平面度≤0.05mm的加工要求，能够稳定地生产出满足使用要求的冷却托盘。

优选地，步骤(2)所述热处理包括退火。

本发明中退火能够去除材料内部应力，保证冷却托盘的使用效果。

优选地，所述退火包括升温、保温和空冷。

优选地，所述升温的最终温度为1010～1090℃，例如可以是1010℃、1020℃、1030℃、1040℃、1050℃、1060℃、1070℃、1080℃或1090℃等。

优选地，所述升温的时间为2～3h，例如可以是2h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h、2.5h、2.6h、2.7h、2.8h、2.9h或3h等。

优选地，所述保温的时间为60～80min，例如可以是60min、62min、64min、66min、68min、70min、72min、74min、76min、78min或80min等。

优选地，步骤(2)所述精铣包括计算机数字控制机床加工。

优选地，步骤(3)所述第一处理包括采用计算机数字控制机床进行方形通孔和第一圆形通孔加工。

所述第二处理包括采用计算机数字控制机床进行圆形铣槽和第二圆形通孔加工。

优选地，步骤(4)所述表面全抛光包括砂纸抛光。

本发明全抛光要求表面没有机加工的刀纹。

优选地，所述砂纸抛光包括依次经320#和600#砂纸抛光。

本发明依次经320#和600#砂纸抛光，即采取先粗抛后精抛的方式，目的是不锈钢材料的机加工后会因为加工刀具的原因表面产生刀纹，不锈钢材料硬度较高，只能先采用较粗的砂纸处理表面刀纹，去除后刀纹不明显后，在使用较细的砂纸处理，使表面纹理较一致。

优选地，所述表面全抛光后的冷却托盘表面的平面度为≤0.05mm，例如可以是0.05mm、0.04mm、0.03mm或0.02mm等。

优选地，所述表面全抛光的装置包括气动抛光机。

第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的冷却托盘在半导体芯片制造过程中的用途。

本发明中的冷却托盘能够满足与其它组合件的装配，满足严格的尺寸要求，装配效果良好，能够适应在半导体芯片制造过程中的应用。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明提供的冷却托盘，能够与其他组合件保持良好的装配效果，满足对位置精度的严格要求；

(2)本发明提供的冷却托盘，结构简单，易于生产；

(3)本发明提供的冷却托盘的制备方法，采用分步骤加工冷却托盘的外形与内部结构，计算机数字控制机床加工精度高，同时结合采用自主设计制作夹具工装，能够稳定地生产出满足使用要求的冷却托盘。

附图说明

图1是本发明实施例1中冷却托盘的示意图。

图2是图1中A-A剖视图。

图3是图2中A部的放大图。

图4是图2中B部的放大图。

图5是本发明实施例1制备方法中粗铣外形的示意图。

图6是图5中A-A剖视图。

图7是本发明实施例1制备方法中精铣外形的示意图。

图8是本发明实施例1制备方法中第一处理后的示意图。

图9是图8中A-A剖视图。

图10是图9中B部的放大图。

图中：1-内圆盘；2-仿水滴外环；3-钻孔；4-方形通孔；5-第一圆形通孔；6-第二圆形通孔；7-圆弧形通孔；8-圆形铣槽；9-第三圆形通孔；10-螺孔。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

附图中的阴影部分未特殊说明时，均代表剖视图中的断面。

一、实施例

实施例1

本实施例提供一种冷却托盘，如图1和图2所示，所述冷却托盘为仿水滴形，材质为SUS304，厚度为8mm，包括内圆盘1和环绕在内圆盘1外的仿水滴外环2，在仿水滴外环2设置有环绕内圆盘1的圆心均匀分布的3个钻孔3，如图4所示，钻孔3从冷却托盘的正面到冷却托盘的反面依次包括方形通孔4、第一圆形通孔5和第二圆形通孔6，方形通孔4的两个外侧直角处设置有圆弧形通孔7，仿水滴外环5的圆弧形尖端设置有圆形铣槽8，圆形铣槽8设置在冷却托盘的反面，如图3所示，内圆盘1的圆心、圆形铣槽8的圆心和仿水滴外环2的圆弧状尖端的圆心均设置在中轴线上，圆形铣槽8上设置有环绕圆形铣槽8的圆心均匀分布的4个第三圆形通孔9，圆形铣槽8上设置有环绕圆形铣槽8的圆心均匀分布的4个螺孔10，螺孔10内设置有规格为M3的螺纹。

本实施例还提供所述冷却托盘的加工方法，所述加工方法包括以下步骤：

(1)对毛胚粗铣，形成内圆盘1和环绕在内圆盘1外的仿水滴外环2，得到粗铣外形，如图5和图6所示，其中图5中的阴影部分代表仿水滴外环2还需精铣；

(2)对粗铣外形进行退火热处理，2.5h内升温至1050℃，保温70min后空冷，计算机数字控制机床加工进行精铣，得到精铣外形，如图7所示；

(3)计算机数字控制机床加工第一处理精铣外形的正面，得到钻孔3中的方形通孔4和第一圆形通孔5，方形通孔4中包括圆弧形通孔7，如图8、图9和图10所示，计算机数字控制机床加工第二处理精铣外形的反面，得到圆形铣槽8和钻孔3中的第二圆形通孔6，其中形成圆形铣槽8中的第三圆形通孔9和螺孔10，得到初成品冷却托盘；

(4)使用型号为UL-C1025标准版的气动抛光机对冷却托盘依次经320#和600#砂纸抛光的表面全抛光，随后进行尺寸检测、清洗和干燥，得到成品冷却托盘。

实施例2

本实施例提供一种冷却托盘，所述冷却托盘的厚度为7.5mm，其余均与实施例1相同。

本实施例还提供所述冷却托盘的加工方法，所述加工方法包括以下步骤：

(1)对毛胚粗铣，形成内圆盘和环绕在内圆盘外的仿水滴外环，得到粗铣外形；

(2)对粗铣外形进行退火热处理，2h内升温至1010℃，保温80min后空冷，计算机数字控制机床加工进行精铣，得到精铣外形；

(3)计算机数字控制机床加工第一处理精铣外形的正面，得到钻孔中的方形通孔和第一圆形通孔，方形通孔中包括圆弧形通孔，计算机数字控制机床加工第二处理精铣外形的反面，得到圆形铣槽和钻孔中的第二圆形通孔，其中形成圆形铣槽中的第三圆形通孔和螺孔，得到初成品冷却托盘；

(4)使用型号为UL-C1025标准版的气动抛光机对冷却托盘依次经320#和600#砂纸抛光的表面全抛光，随后进行尺寸检测、清洗和干燥，得到成品冷却托盘。

实施例3

本实施例提供一种冷却托盘，所述冷却托盘的厚度为8.5mm，其余均与实施例1相同。

本实施例还提供所述冷却托盘的加工方法，所述加工方法包括以下步骤：

(1)对毛胚粗铣，形成内圆盘和环绕在内圆盘外的仿水滴外环，得到粗铣外形；

(2)对粗铣外形进行退火热处理，3h内升温至1090℃，保温60min后空冷，计算机数字控制机床加工进行精铣，得到精铣外形；

(3)计算机数字控制机床加工第一处理精铣外形的正面，得到钻孔中的方形通孔和第一圆形通孔，方形通孔中包括圆弧形通孔，计算机数字控制机床加工第二处理精铣外形的反面，得到圆形铣槽和钻孔中的第二圆形通孔，其中形成圆形铣槽中的第三圆形通孔和螺孔，得到初成品冷却托盘；

(4)使用型号为UL-C1025标准版的气动抛光机对冷却托盘依次经320#和600#砂纸抛光的表面全抛光，随后进行尺寸检测、清洗和干燥，得到成品冷却托盘。

实施例4

本实施例提供一种冷却托盘，所述冷却托盘的加工方法中步骤(2)升温至1000℃，其余均与实施例1相同。

实施例5

本实施例提供一种冷却托盘，所述冷却托盘的加工方法中步骤(2)升温至1100℃，其余均与实施例1相同。

实施例1～3中得到的成品冷却托盘位置和尺寸的加工精度均在±0.01mm范围内，应用于半导体芯片的制备过程中，使用寿命延长。

实施例4～5中得到的成品冷却托盘位置和尺寸的加工精度均在±0.05mm范围内，应用于半导体芯片的制备过程中，使用寿命延长。

二、对比例

对比例1

本对比例提供一种冷却托盘，所述冷却托盘的加工方法中步骤(2)不进行退火热处理，其余均与实施例1相同。

对比例1中得到的成品冷却托盘位置和尺寸的加工精度均在±0.1mm范围内，应用于半导体芯片的制备过程中，使用寿命缩短。

通过对比上述实施例和对比例的结果可知，本发明中提供的冷却托盘，包括内圆盘和环绕在内圆盘外的仿水滴外环，环绕内圆盘的圆心在仿水滴外环设置有钻孔，用来与其他组合件配合，形成一个平台，在半导体芯片制造过程中起到冷却作用，所述冷却托盘通过计算机数字控制机床加工分步骤进行制备，满足对冷却托盘的外形尺寸和平面度的严格要求，能够保证使用要求。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (26)

1.一种冷却托盘，其特征在于，所述冷却托盘为仿水滴形，包括内圆盘和环绕在内圆盘外的仿水滴外环；

所述仿水滴外环设置有环绕内圆盘的圆心均匀分布的钻孔；

所述钻孔从冷却托盘的正面到冷却托盘的反面依次包括方形通孔、第一圆形通孔和第二圆形通孔；

所述仿水滴外环的尖端设置有圆形铣槽；

所述圆形铣槽设置在冷却托盘的反面；

所述圆形铣槽上设置有环绕圆形铣槽的圆心均匀分布的第三圆形通孔；

所述圆形铣槽上设置有环绕圆形铣槽的圆心均匀分布的螺孔。

2.根据权利要求1所述的冷却托盘，其特征在于，所述冷却托盘的材质包括SUS304。

3.根据权利要求1所述的冷却托盘，其特征在于，所述冷却托盘的厚度为7.5～8.5mm。

4.根据权利要求1所述的冷却托盘，其特征在于，所述钻孔的数量为3个。

5.根据权利要求1所述的冷却托盘，其特征在于，所述方形通孔的两个外侧直角处设置有圆弧形通孔。

6.根据权利要求1所述的冷却托盘，其特征在于，所述仿水滴外环的尖端为圆弧状。

7.根据权利要求1所述的冷却托盘，其特征在于，所述冷却托盘设置有对称的中轴线。

8.根据权利要求7所述的冷却托盘，其特征在于，所述内圆盘的圆心设置在中轴线上。

9.根据权利要求7所述的冷却托盘，其特征在于，所述圆形铣槽的圆心设置在中轴线上。

10.根据权利要求7所述的冷却托盘，其特征在于，所述仿水滴外环的圆弧状尖端的圆心设置在中轴线上。

11.根据权利要求1所述的冷却托盘，其特征在于，所述第三圆形通孔的数量为4个。

12.根据权利要求1所述的冷却托盘，其特征在于，所述螺孔的数量为4个。

13.根据权利要求1所述的冷却托盘，其特征在于，所述螺孔中螺纹的规格均为M3。

14.根据权利要求1～13任一项所述的冷却托盘的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括以下步骤：

(1)对毛胚粗铣，形成内圆盘和环绕在内圆盘外的仿水滴外环，得到粗铣外形；

(2)依次对粗铣外形进行热处理和精铣，得到精铣外形；

(3)第一处理精铣外形的正面，得到钻孔中的方形通孔和第一圆形通孔，第二处理精铣外形的反面，得到圆形铣槽和钻孔中的第二圆形通孔，其中形成圆形铣槽中的第三圆形通孔和螺孔，得到初成品冷却托盘；

(4)依次对冷却托盘进行表面全抛光、尺寸检测、清洗和干燥，得到成品冷却托盘。

15.根据权利要求14所述的加工方法，其特征在于，步骤(2)所述热处理包括退火。

16.根据权利要求15所述的加工方法，其特征在于，所述退火包括升温、保温和空冷。

17.根据权利要求16所述的加工方法，其特征在于，所述升温的最终温度为1010～1090℃。

18.根据权利要求16所述的加工方法，其特征在于，所述升温的时间为2～3h。

19.根据权利要求16所述的加工方法，其特征在于，所述保温的时间为60～80min。

20.根据权利要求14所述的加工方法，其特征在于，步骤(2)所述精铣包括计算机数字控制机床加工。

21.根据权利要求14所述的加工方法，其特征在于，步骤(3)所述第一处理包括采用计算机数字控制机床进行方形通孔和第一圆形通孔加工；

所述第二处理包括采用计算机数字控制机床进行圆形铣槽和第二圆形通孔加工。

22.根据权利要求14所述的加工方法，其特征在于，步骤(4)所述表面全抛光包括砂纸抛光。

23.根据权利要求22所述的加工方法，其特征在于，所述砂纸抛光包括依次经320#和600#砂纸抛光。

24.根据权利要求14所述的加工方法，其特征在于，所述表面全抛光后的冷却托盘表面的平面度为≤0.05mm。

25.根据权利要求14所述的加工方法，其特征在于，所述表面全抛光的装置包括气动抛光机。

26.一种如权利要求1～13任一项所述的冷却托盘在半导体芯片制造过程中的用途。

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