CN113231948A - 一种sc切型晶片圆周面抛光设备及工艺方法 - Google Patents

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孙双
王伟
宋建华
王华恩
张贤领
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Abstract

一种SC切晶片圆周面抛光设备及工艺方法，在抛光设备中设置工作台、驱动电机、传动机构、抛光上盘、抛光下盘和行星轮系；所述工作台的台面上方布置抛光下盘及抛光上盘，在工作台的台面下方布置驱动电机；所述驱动电机通过传动机构带动抛光下盘和抛光上盘反向旋转，抛光下盘和抛光上盘相对布置，并在抛光下盘和抛光上盘之间布置行星轮系；所述行星轮系设有齿圈、游轮和太阳轮，所述齿圈固定在工作台台面上，所述太阳轮与抛光下盘同轴装配，所述游轮与齿圈及太阳轮外啮合传动，在游轮上设置矩形长孔，并在游轮的矩形长孔中以间隙配合方式装配晶坨工件。本发明通过对石英晶片的加工工艺及加工设备的改进，达到了改善晶片边缘及侧壁质量的目的。

Description

一种SC切型晶片圆周面抛光设备及工艺方法
技术领域
本发明涉及石英晶片加工技术领域，具体是一种适用于SC切型石英晶片圆周面抛光的设备及工艺方法。
背景技术
SC切型的石英晶体在瞬时热补偿、短稳、长期老化、抗辐射等方面具有其它切型晶体无法比拟的优势，尤其是在恒温晶体振荡器（OCXO）中有着重要的应用。
为了提高SC切晶片的稳定性，通常采用大蚀刻系数，而这种深蚀刻工艺会造成水晶内部缺陷的凸显，出现碎边、月牙形状的缺陷，致使晶片生产线良品率大幅度降低。目前SC切晶片成型加工的工艺流程为：粘坨→切坨→滚圆→磨坨，其中磨坨工序选用3um研磨砂对晶坨侧壁圆周面进行研磨，经过上述工艺过程的晶片蚀刻后侧壁出现蚀刻缺陷比例较大。为解决这一问题，一种方法是采用高品质的水晶原料，但此方法的缺点是成本会成倍增加；另一种方法是通过改进成型加工工艺使晶坨侧壁圆周边光洁度提高，改善晶片的边缘及侧壁质量，为此不仅需要对石英晶片的加工过程进行改进，还需对与之匹配的加工设备进行优化设计。
发明内容
本发明提供一种SC切晶片圆周面抛光设备及工艺方法，旨在通过对石英晶片的加工工艺及加工设备的改进，达到改善晶片的边缘及侧壁质量的目的。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种SC切晶片圆周面抛光设备，包括工作台、驱动电机、传动机构、抛光上盘、抛光下盘和行星轮系；所述工作台布置在水平地面上，在工作台台面的上方布置抛光下盘及抛光上盘，在工作台台面的下方布置驱动电机；所述驱动电机通过传动机构带动抛光下盘及抛光上盘旋转，抛光下盘和抛光上盘相对布置，两者旋转方向相反，并在抛光下盘和抛光上盘之间布置行星轮系；所述行星轮系设有齿圈、游轮和太阳轮，所述齿圈固定在工作台台面上，所述太阳轮与抛光下盘同轴装配，所述游轮与齿圈内啮合传动，与太阳轮外啮合传动，在游轮上设置矩形长孔，在游轮的矩形长孔中以间隙配合方式装配晶坨工件。
上述SC切晶片圆周面抛光设备，所述传动结构采用齿轮传动方式，包括第一齿轮传动组件和第二齿轮传动组件，在第二齿轮传动组件中设有换向轮，通过第一齿轮传动组件和第二齿轮传动组件配合实现抛光下盘和抛光上盘的同步反向旋转。
上述SC切晶片圆周面抛光设备，所述抛光下盘采用球墨铸铁材质；所述抛光上盘采用铝合金材质；所述游轮采用酚醛树脂材质。
上述SC切晶片圆周面抛光设备，所述游轮的数量为六组，它们在齿圈与太阳轮之间的环状空间均匀布置。
上述SC切晶片圆周面抛光设备，在每一组游轮上设置四组矩形长孔。
一种SC切晶片圆周面抛光工艺方法，采用上述抛光设备完成SC切型晶坨的侧壁抛光处理，包括粗拋和精抛两道工序，其控制过程如下：
a、粗拋工序，将经过研磨加工的晶坨工件置于游轮的矩形长孔中，再将抛光上盘调整至工作位置，调试抛光设备，保证行星轮系个部件运行平稳，注入粗抛光液，启动驱动电机，控制抛光下盘转速≤25转/分，抛光时间控制在25分钟之内，然后将晶坨工件取出，清洗去除残留的抛光液；
b、精抛工序，将经过粗拋加工的晶坨工件置于游轮的矩形长孔中，再将抛光上盘调整至工作位置，调试抛光设备，保证行星轮系个部件运行平稳，注入精抛光液，启动驱动电机，控制抛光下盘转速≤25转/分，抛光时间控制在18分钟之内，然后将晶坨工件取出，清洗去除残留的抛光液，完成晶坨工件侧壁抛光作业。
上述SC切晶片圆周面抛光工艺方法，在所述步骤a中，在注入的粗抛光液中，颗粒直径为2.3μm（标识粒径）。
上述SC切晶片圆周面抛光工艺方法，在所述步骤b中，在注入的精抛光液中，颗粒直径为1μm（标识粒径）。
上述SC切晶片圆周面抛光工艺方法，在所述步骤a和步骤b中，精抛光液或粗抛光液的供给速度为25～30ml/min。
上述SC切晶片圆周面抛光工艺方法，在所述步骤a中，粗抛量控制在5μm；在所述步骤b中，精抛量控制在3μm。
本发明提供一种SC切晶片圆周面抛光设备及工艺方法，可通过抛光设备完成SC切型晶坨的侧壁的粗拋和精抛处理，在粗拋和精抛处理过程中，对抛光盘转速和抛光液供给速度进行控制，使粗抛量控制在5μm，精抛量控制在3μm，提高了SC切型晶坨侧壁光洁度。经试验证明：采用本发明所述的抛光设备及工艺方法，在SC切晶片经刻蚀工序后，侧壁缺陷的比例降低了16%。由此看见，本发明通过对石英晶片的加工工艺及加工设备的改进，达到改善晶片的边缘及侧壁质量的目的。
附图说明
图1是本发明所述SC切晶片圆周面抛光设备结构示意图；
图2是抛光设备中抛光上盘、抛光下盘和行星轮系装配结构图；
图3是图2中A-A剖面结构示意图；
图4是行星轮系中游轮结构示意图；
图5是图4中B-B剖面结构示意图。
图中各标号清单为：
1、抛光上盘；2、游轮，2-1、矩形长孔；3、抛光下盘；4、齿圈； 5、工作台； 6、驱动电机； 7、传动机构，7-1、第一齿轮传动组件，7-2、第二齿轮传动组件； 8、晶坨工件；9、太阳轮。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
参看图 1、图2、图3，本发明所述的SC切晶片圆周面抛光设备，包括工作台5、驱动电机6、传动机构7、抛光上盘1、抛光下盘3和行星轮系；所述工作台5布置在水平地面上，在工作台5的台面上方布置抛光下盘3及抛光上盘1，在工作台5的台面下方布置驱动电机6；所述驱动电机6通过传动机构7带动抛光下盘3及抛光上盘1旋转，抛光下盘3和抛光上盘1相对布置，两者旋转方向相反，并在抛光下盘3和抛光上盘1之间布置行星轮系.
参看图2、图3，本发明所述的SC切晶片圆周面抛光设备，所述行星轮系设有齿圈4、游轮2和太阳轮9，所述齿圈4固定在工作台5的台面上，所述太阳轮9与抛光下盘3同轴装配，所述游轮2与齿圈4内啮合传动，游轮2与太阳轮9外啮合传动，游轮2数量优选6组。
参看图3、图4、图5，本发明所述的SC切晶片圆周面抛光设备，在其每一游轮2上设置矩形长孔2-1，所述矩形长孔2-1数量优选4组，沿游轮2圆周方向均匀布置，在其中每一组游轮2的矩形长孔2-1中以间隙配合方式装配晶坨工件8，晶坨工件8可在矩形长孔中绕中心轴线转动。
参看图1、图2，本发明所述的SC切晶片圆周面抛光设备，所述传动结构7采用齿轮传动方式，包括第一齿轮传动组件7-1和第二齿轮传动组件7-2，在第二齿轮传动组件7-2中设有换向轮，通过第一齿轮传动组件7-1和第二齿轮传动组件7-2配合实现抛光下盘3和抛光上盘1的同步反向旋转。
参看图1至图5，本发明还提供一种SC切晶片圆周面抛光工艺方法，该工艺方法通过上述抛光设备完成SC切型晶坨的侧壁抛光处理，包括粗拋和精抛两道工序，其控制过程如下：
a、粗拋工序，将经过研磨加工的晶坨工件8置于游轮2的矩形长孔2-1中，再将抛光上盘1调整至工作位置，调试抛光设备，保证行星轮系个部件运行平稳，以25～30ml/min的速度注入粗抛光液，粗抛光液中的颗粒直径为2.3um(标识粒径)，启动驱动电机6，控制抛光下盘3转速≤25转/分，抛光时间控制在25分钟之内，然后将晶坨工件8取出，清洗去除残留的抛光液；
b、精抛工序，将经过粗拋加工的晶坨工件8置于游轮2的矩形长孔2-1中，再将抛光上盘1调整至工作位置，调试抛光设备，保证行星轮系个部件运行平稳，以25～30ml/min的速度注入精抛光液，精抛光液中的颗粒直径为1um（标识粒径），启动驱动电机6，控制抛光下盘3转速≤25转/分，抛光时间控制在18分钟之内，然后将晶坨工件8取出，清洗去除残留的抛光液，完成晶坨工件侧壁抛光作业。
在上述步骤a中，粗抛量控制在5μm；在上述步骤b中，精抛量控制在3μm。

Claims (10)

1.一种SC切晶片圆周面抛光设备，其特征是，所述抛光设备包括工作台（5）、驱动电机（6）、传动机构（7）、抛光上盘（1）、抛光下盘（3）和行星轮系；所述工作台（5）布置在水平地面上，在工作台（5）的台面上方布置抛光下盘（3）及抛光上盘（1），在工作台（5）的台面下方布置驱动电机（6）；所述驱动电机（6）通过传动机构（7）带动抛光下盘（3）和抛光上盘（1）旋转，抛光下盘（3）和抛光上盘（1）相对布置，两者旋转方向相反，并在抛光下盘（3）和抛光上盘（1）之间布置行星轮系；所述行星轮系设有齿圈（4）、游轮（2）和太阳轮（9），所述齿圈（4）固定在工作台（5）的台面上，所述太阳轮（9）与抛光下盘（3）同轴装配，所述游轮（2）与齿圈（4）内啮合传动，游轮（2）与太阳轮（9）外啮合传动，在游轮（2）上设置矩形长孔（2-1），在游轮（2）的矩形长孔（2-1）中以间隙配合方式装配晶坨工件（8）。
2.根据权利要求1所述的SC切晶片圆周面抛光设备，其特征是，所述传动结构（7）采用齿轮传动方式，包括第一齿轮传动组件（7-1）和第二齿轮传动组件（7-2），在第二齿轮传动组件（7-2）中设有换向轮，通过第一齿轮传动组件（7-1）和第二齿轮传动组件（7-2）配合实现抛光下盘（3）和抛光上盘（1）的同步反向旋转。
3.根据权利要求2所述的SC切晶片圆周面抛光设备，其特征是，所述抛光下盘（3）采用球墨铸铁材质；所述抛光上盘（1）采用铝合金材质；所述游轮（2）采用酚醛树脂材质。
4.根据权利要求3所述的SC切晶片圆周面抛光设备，其特征是，所述游轮（2）的数量为六组，它们在齿圈（4）与太阳轮（9）之间的环状空间均匀布置。
5.根据权利要求4所述的SC切晶片圆周面抛光设备，其特征是，在每一组游轮（2）上设置四组矩形长孔。
6.一种SC切晶片圆周面抛光工艺方法，其特征是，它采用如权利要求1至5中任一项所述的抛光设备完成SC切型晶坨的侧壁抛光处理，包括粗拋和精抛两道工序，其控制过程如下：
a、粗拋工序，将经过研磨加工的晶坨工件（8）置于游轮（2）的矩形长孔（2-1）中，再将抛光上盘（1）调整至工作位置，调试抛光设备，保证行星轮系个部件运行平稳，注入粗抛光液，启动驱动电机（6），控制抛光下盘（3）转速≤25转/分，抛光时间控制在25分钟之内，然后将晶坨工件（8）取出，清洗去除残留的抛光液；
b、精抛工序，将经过粗拋加工的晶坨工件（8）置于游轮（2）的矩形长孔（2-1）中，再将抛光上盘（1）调整至工作位置，调试抛光设备，保证行星轮系个部件运行平稳，注入精抛光液，启动驱动电机（6），控制抛光下盘（3）转速≤25转/分，抛光时间控制在18分钟之内，然后将晶坨工件（8）取出，清洗去除残留的抛光液，完成晶坨工件侧壁抛光作业。
7.根据权利要求6所述的SC切晶片圆周面抛光工艺方法，其特征是，在所述步骤a中，注入的粗抛光液中的颗粒直径为2.3um（标识粒径）。
8.根据权利要求6所述的SC切晶片圆周面抛光工艺方法，其特征是，在所述步骤b中，注入的精抛光液中的颗粒直径为1um（标识粒径）。
9.根据权利要求6或7或8所述的SC切晶片圆周面抛光工艺方法，其特征是，在所述步骤a和步骤b中，精抛光液或粗抛光液的供给速度为25～30ml/min。
10.根据权利要求9所述的SC切晶片圆周面抛光工艺方法，其特征是，在所述步骤a中，粗抛量控制在5μm；在所述步骤b中，精抛量控制在3μm。
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