CN113927512B - 一种半导体聚焦环件加工夹具及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种半导体聚焦环件加工夹具及其制备方法，所述加工夹具通过弹性撑紧、防脱开装置，压板以及侧面固定装置的设置，有效解决了200mm系列环件在铣加工过程中易断裂的问题，保证了加工过程中的安全性，加工成品率可达100％，有利于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于半导体聚焦环件加工技术领域，具体涉及一种半导体聚焦环件加工夹具及其制备方法。
背景技术
在半导体制造中常用到溅射沉积(Sputtering Deposition，SD)工艺，用于将金属溅射到衬底上以形成薄膜。这种工艺是物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)中的一种，其原理是通过高能量粒子轰击溅射靶材，使被轰击的靶材原子或分子离开固体进入气体，并沉淀积累在待沉积的基底表面上形成薄膜，该工艺是通过专门的溅射设备来完成的。
在溅射过程中，溅射设备中通常会安置环件结构，以约束溅射粒子的运动轨迹，也就是说，环件结构在溅射过程中起到聚焦高能量粒子的作用。而环件在应用前会经过多次加工，其中进行铣孔切断加工时需用专门的夹具对环件进行夹持，以保证加工的稳定性。目前，300mm系列环件在铣孔过程中，由于环件铆接部分较厚，加工过程中端口不易脱开。而相同方法运用到200mm系列环件之后，极易在加工过程中造成端口脱开，轻则加工刀具断裂，重则导致环件异常报废。
因此，设计一款适用于小尺寸环件铣孔加工的夹具，保证加工过程中的稳定性，提高成品率至关重要。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种半导体聚焦环件加工夹具及其制备方法，所述加工夹具通过多种固定结构的设计，有效解决了200mm系列环件在铣加工过程中易断裂的问题，保证了加工过程中的安全性以及成品率，有利于工业化生产。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种半导体聚焦环件加工夹具，所述半导体聚焦环件加工夹具包括夹具主体、防脱开装置、压板以及侧面固定装置；
所述夹具主体包括第一环体以及同轴设置于所述第一环体外侧底端的第二环体；所述第一环体设置有第一断开口；所述第二环体在所述第一断开口的同一位置处，设置有第二断开口；
所述防脱开装置包括2个连接端，且对称设置于所述第一断开口的两侧；
所述压板设置于所述第一环体远离所述第二环体的台面上；所述压板横向凸出于所述第一环体；
所述侧面固定装置包括固定端以及侧板；所述固定端设置于所述第一环体远离所述第二环体的台面上；所述侧板贯穿所述第二环体固定于所述第一环体的侧面上。
本发明中，所述加工夹具通过在第一环体和第二环体设置断开口，使夹具主体具备一定的弹性，使其可适用于200mm系列全尺寸范围；然后通过压板以及侧面固定装置的设置，避免环件在加工过程中发生轴向和径向的移动；再通过在断开口处设置防脱开装置，可有效防止环件在进行铣断时端口受力过大而脱开；所述加工夹具提高了200mm系列环件进行铣孔切断加工时的安全性，同时提高产品成品率，有利于规模化生产。
本发明中，所述加工夹具是根据现有技术的限制，针对200mm系列环件进行设计，但不代表仅适用于200mm系列环件，其他尺寸的环件即可使用，根据环件尺寸改变夹具尺寸即可。
本发明中，第二环体起到承托环件的作用，其根据需要还设置有多出断开，但并不影响其功能。
本发明中，所述加工夹具的内腔在使用时与四轴液压卡盘进行适配撑紧。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述夹具主体的材质包括铝合金。
作为本发明优选的技术方案，所述第一环体的宽度为30-40mm，例如30mm、32mm、34mm、36mm、38mm或40mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二环体的宽度为8-9mm，例如8mm、8.2mm、8.4mm、8.6mm、8.8mm或9mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述防脱开装置设置于第一环体远离所述第二环体的台面上。
优选地，所述防脱开装置的两个连接端通过螺栓连接。
作为本发明优选的技术方案，所述第一环体远离所述第二环体的台面上设置有压板定位孔。
优选地，所述压板定位孔不少于3个，例如3个、4个、5个、6个、7个或8个等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，压板定位孔用于限定压板位置，分散较为均匀即可。
作为本发明优选的技术方案，所述第一环体的侧面还设置有切断槽。
优选地，所述侧面固定装置不少于2个，例如2个、3个、4个、5个、6个或7个等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述切断槽位于2个相邻的侧面固定装置之间。
作为本发明优选的技术方案，所述侧面固定装置的固定端侧面以及第一环体的侧面底部分别独立地设置有限位孔；所述限位孔用于固定所述侧板。
第二方面，本发明还提供了一种第一方面所述半导体聚焦环件加工夹具的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)依次对毛坯进行热处理、粗车、精车以及钻孔，得到夹具主体；
(2)制作防脱开装置、压板以及侧面固定装置；
(3)将步骤(1)和步骤(2)的零件进行组装，得到半导体聚焦环件加工夹具。
本发明中，粗车和精车即是根据需求对夹具主体的尺寸进行加工；钻孔即是加工出安装所需的各种孔。这些均为本领域的常规操作，这里不再赘述。
本发明中，防脱开装置的材质包括304不锈钢，压板的材质包括紫铜，侧板的材质包括6061铝合。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述热处理包括第一热处理和第二热处理；
优选地，所述第一热处理的温度为500-550℃，例如500℃、510℃、520℃、530℃、540℃或550℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一热处理的时间为160-200min，例如160min、170min、180min、190min或200min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一热处理与所述第二热处理之间进行水冷。
优选地，所述第二热处理的温度为170-180℃，例如170℃、172℃174℃、176℃、178℃或180℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二热处理的时间为450-520min，例如450min、470min、490min、510min或520min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二热处理后进行水冷。
本发明中，经过热处理后得到的夹具主体的硬度在100-110Hv。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述加工夹具通过弹性撑紧、防脱开装置，压板以及侧面固定装置的设置，有效解决了200mm系列环件在铣加工过程中易断裂的问题，保证了加工过程中的安全性，成品率可达100％，有利于工业化生产。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的半导体聚焦环件加工夹具的俯视结构示意图。
图2是本发明实施例1提供的防脱开装置的结构示意图。
其中，1-第一环体，2-第二环体，3-第一断开口，4-第二断开口，5-连接端，6-压板，7-固定端，8-侧板，9-切断槽。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例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，本发明保护范围以权利要求书为准。
下列各实施例和对比例中半导体聚焦环件加工夹具的防脱开装置为不锈钢材质，压板为紫铜材质，侧板为6061铝合金材质。
所述半导体聚焦环件加工夹具的使用方法包括如下步骤：
将待加工半导体聚焦环件的铆接部分与所述第一环体1的切断槽9对准，套于第一环体1的外侧，然后将防脱开装置的2个连接端5通过螺栓连接，再将压板6固定，接着将侧面固定装置的侧板8进行固定，安装完毕后，进行铣孔切断加工。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种半导体聚焦环件加工夹具及其制备方法，所述加工夹具的俯视结构示意图如图1所示。
所述加工夹具包括夹具主体、防脱开装置，压板6以及侧面固定装置；
所述夹具主体包括第一环体1以及同轴设置于所述第一环体1外侧底端的第二环体2；所述第一环体1的设置有第一断开口3；所述第二环体2在所述第一断开口的同一位置处，设置有第二断开口4；
所述防脱开装置设置于第一环体1远离所述第二环体2的台面上；所述防脱开装置包括2个连接端5，且对称设置于所述第一断开口3的两侧，2个连接端5通过螺栓连接。所述防脱开装置的结构示意图如图2所示。
所述第一环体1远离所述第二环体2的台面上设置有3个压板定位孔7；所述压板6通过所述压板定位孔7连接固定于所述第一环体1远离所述第二环体2的台面上；所述压板6横向向外凸出于所述第一环体1；
所述侧面固定装置包括固定端7以及侧板8；所述固定端7设置于所述第一环体1远离所述第二环体2的台面上；所述固定端7侧面以及第一环体1的侧面底部分别对应、独立地设置有限位孔；所述侧板8贯穿所述第二环体2通过限位孔连接固定于所述第一环体1的侧面上。所述侧面固定装置为2个。
所述第一环体1的侧面还设置有切断槽9；所述切断槽9位于2个相邻的侧面固定装置之间。
夹具主体的材质为6061铝合金。
所述第一环体1的宽度为40mm；所述第二环体2的宽度为8mm。
所述第二环体2和所述侧板8上独立地粘贴有特氟龙胶带。
上述加工夹具的制备方法包括以下步骤：
(1)将6061铝合金毛坯在500℃的条件下保温180min，然后水冷；再在180℃的条件下保温480min，再次水冷；接着进行粗车、精车以及钻孔，得到夹具主体；
(2)制作防脱开装置、压板以及侧面固定装置；
(3)将步骤(1)和步骤(2)的零件进行组装，得到半导体聚焦环件加工夹具。
实施例2：
本实施例提供了一种半导体聚焦环件加工夹具及其制备方法，所述加工夹具包括夹具主体、防脱开装置，压板6以及侧面固定装置；
所述夹具主体包括第一环体1以及同轴设置于所述第一环体1外侧底端的第二环体2；所述第一环体1的设置有第一断开口3；所述第二环体2在所述第一断开口的同一位置处，设置有第二断开口4；
所述防脱开装置设置于第一环体1远离所述第二环体2的台面上；所述防脱开装置包括2个连接端5，且对称设置于所述第一断开口3的两侧，2个连接端5通过螺栓连接。
所述第一环体1远离所述第二环体2的台面上设置有4个压板定位孔7；所述压板6通过所述压板定位孔7连接固定于所述第一环体1远离所述第二环体2的台面上；所述压板6横向向外凸出于所述第一环体1；
所述侧面固定装置包括固定端7以及侧板8；所述固定端7设置于所述第一环体1远离所述第二环体2的台面上；所述固定端7侧面以及第一环体1的侧面底部分别对应、独立地设置有限位孔；所述侧板8贯穿所述第二环体2通过限位孔连接固定于所述第一环体1的侧面上。所述侧面固定装置为2个。
所述第一环体1的侧面还设置有切断槽9；所述切断槽9位于2个相邻的侧面固定装置之间。
夹具主体的材质为6061铝合金。
所述第一环体1的宽度为30mm；所述第二环体2的宽度为9mm。
所述第二环体2和所述侧板8上独立地粘贴有特氟龙胶带。
上述加工夹具的制备方法包括以下步骤：
(1)将6061铝合金毛坯在550℃的条件下保温200min，然后水冷；再在170℃的条件下保温500min，再次水冷；接着进行粗车、精车以及钻孔，得到夹具主体；
(2)制作防脱开装置、压板以及侧面固定装置；
(3)将步骤(1)和步骤(2)的零件进行组装，得到半导体聚焦环件加工夹具。
对比例1：
本对比例提供了一种半导体聚焦环件加工夹具及其制备方法，所述加工夹具参照实施例1中的加工夹具，区别仅在于：所述夹具主体的材质为不锈钢。
所述制备方法与实施例1中的制备方法相同。
对比例2：
本对比例提供了一种半导体聚焦环件加工夹具及其制备方法，所述加工夹具参照实施例1中的加工夹具，区别仅在于：不设置防脱开装置。
所述制备方法参照实施例1中的制备方法。
对比例3：
本对比例提供了一种半导体聚焦环件加工夹具及其制备方法，所述加工夹具参照实施例1中的加工夹具，区别仅在于：不设置压板6定位孔以及压板定位孔7。
所述制备方法参照实施例1中的制备方法。
对比例4：
本对比例提供了一种半导体聚焦环件加工夹具及其制备方法，所述加工夹具参照实施例1中的加工夹具，区别仅在于：不设置侧面固定装置，同样也就无需设置限位孔。
所述制备方法参照实施例1中的制备方法。
分别采用实施例1-2和对比例1-4的半导体聚焦环件加工夹具对100枚(直径为200mm，厚度为3.18mm)环件进行加工，观察加工过程中的现象，并统计加工成品率，结果如表1所示。
表1
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述加工夹具通过弹性撑紧、防脱开装置，压板以及侧面固定装置的设置，有效解决了200mm系列环件在铣加工过程中易断裂的问题，保证了加工过程中的安全性以，成品率可达100％，有利于工业化生产。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的装置和详细方法，但本发明并不局限于上述装置和详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述装置和详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明操作的等效替换及辅助操作的添加、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 (22)
1.一种半导体聚焦环件加工夹具，其特征在于，所述半导体聚焦环件加工夹具包括夹具主体、防脱开装置、压板以及侧面固定装置；
所述夹具主体包括第一环体以及同轴设置于所述第一环体外侧底端的第二环体；所述第一环体设置有第一断开口；所述第二环体在所述第一断开口的同一位置处，设置有第二断开口；
所述防脱开装置包括2个连接端，且对称设置于所述第一断开口的两侧；
所述压板设置于所述第一环体远离所述第二环体的台面上；所述压板横向凸出于所述第一环体；
所述侧面固定装置包括固定端以及侧板；所述固定端设置于所述第一环体远离所述第二环体的台面上；所述侧板贯穿所述第二环体，固定于所述第一环体的侧面上。
2.根据权利要求1所述的半导体聚焦环件加工夹具，其特征在于，所述夹具主体的材质包括铝合金。
3.根据权利要求1或2所述的半导体聚焦环件加工夹具，其特征在于，所述第一环体的宽度为30-40mm。
4.根据权利要求1所述的半导体聚焦环件加工夹具，其特征在于，所述第二环体的宽度为8-9mm。
5.根据权利要求1所述的半导体聚焦环件加工夹具，其特征在于，所述防脱开装置设置于第一环体远离所述第二环体的台面上。
6.根据权利要求1所述的半导体聚焦环件加工夹具，其特征在于，所述防脱开装置的两个连接端通过螺栓连接。
7.根据权利要求1所述的半导体聚焦环件加工夹具，其特征在于，所述第一环体远离所述第二环体的台面上设置有压板定位孔。
8.根据权利要求7所述的半导体聚焦环件加工夹具，其特征在于，所述压板定位孔不少于3个。
9.根据权利要求1所述的半导体聚焦环件加工夹具，其特征在于，所述第一环体的侧面还设置有切断槽。
10.根据权利要求9所述的半导体聚焦环件加工夹具，其特征在于，所述侧面固定装置不少于2个。
11.根据权利要求10所述的半导体聚焦环件加工夹具，其特征在于，所述切断槽位于2个相邻的侧面固定装置之间。
12.根据权利要求1所述的半导体聚焦环件加工夹具，其特征在于，所述侧面固定装置的固定端侧面以及第一环体的侧面底部分别独立地设置有限位孔；所述限位孔用于固定所述侧板。
13.根据权利要求1所述的半导体聚焦环件加工夹具，其特征在于，所述第二环体和所述侧板上分别独立地粘贴有保护层。
14.根据权利要求13所述的半导体聚焦环件加工夹具，其特征在于，所述保护层包括特氟龙胶带。
15.根据权利要求1-14任一项所述的半导体聚焦环件加工夹具的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)依次对毛坯进行热处理、粗车、精车以及钻孔，得到夹具主体；
(2)制作防脱开装置、压板以及侧面固定装置；
(3)将步骤(1)和步骤(2)的零件进行组装，得到半导体聚焦环件加工夹具。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述热处理包括第一热处理和第二热处理。
17.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述第一热处理的温度为500-550℃。
18.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述第一热处理的时间为160-200min。
19.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述第一热处理与所述第二热处理之间进行水冷。
20.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述第二热处理的温度为170-180℃。
21.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述第二热处理的时间为450-520min。
22.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述第二热处理后进行水冷。
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