CN114523433B - 一种凸点式吸盘的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种凸点式吸盘的加工方法，旨在解决陶瓷吸盘凸点加工不便、耗时长、工作效率低的不足。该发明陶瓷吸盘表面上的凸点采用喷砂的方式进行加工，喷砂时将与凸点大小和位置对应的胶膜贴在陶瓷吸盘表面上，然后对陶瓷吸盘表面进行喷砂加工，没有贴胶膜的位置喷砂过程去除一定的厚度，而贴有胶膜的位置不会去除表面厚度，因此在贴有胶膜的位置形成凸点。退火处理去除应力，细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。而且在退火的过程中施加均衡的外力纠正陶瓷吸盘的变形。这种凸点式吸盘的加工方法方便了陶瓷吸盘的加工，提高了合格率，降低了成本，缩短了加工时间，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种精密陶瓷加工领域，更具体地说，它涉及一种凸点式吸盘的加工方法。
背景技术
在半导体、光电产业里，通常晶圆会被放置在陶瓷透气吸盘（CHUCK）上，吸盘接上真空产生器，利用真空吸力固定晶圆，陶瓷吸盘方便对晶圆进行上蜡、减薄、除蜡、清洗及切割等制程。
目前，CHUCK种类主要有，多孔CHUCK，环槽式CHUCK，多凸点支撑式CHUCK，从目前晶圆加工情况来看，多凸点支撑式CHUCK使用效果最佳，现有晶圆加工厂商也更倾向于选择多凸点支撑式CHUCK。现有的多凸点支撑式CHUCK上表面具有2800多个φ1±0.05圆形凸点，高度0.2±0.05mm，表面平面度要求0.003mm，平行度0.006mm。产品凸点特征数量密集，传统机加工的方式加工时间需要350H左右，且由于特征尺寸较小，机加工的刀具磨损及震动导致加工出的凸台外观尺寸一致性较差，凸台边缘极易产生崩边，经常导致加工接近完成时产品报废，产品合格率低于30%。又因为凸台密集导致加工时刀具走刀困难，机加工2800个凸点需消耗10把以上金刚石刀具，现有的加工工艺合格率低，成本极高，耗时极长。
发明内容
为了克服上述不足，本发明提供了一种凸点式吸盘的加工方法，它方便了陶瓷吸盘的加工，提高了合格率，降低了成本，缩短了加工时间，提高了工作效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种凸点式吸盘的加工方法，包括以下步骤：
a、粗加工，磨削加工陶瓷吸盘下表面，在陶瓷吸盘下表面加工出支撑凸环；
b、烧结，将完成步骤a的陶瓷吸盘放入烧结炉中进行烧结；
c、精加工，磨削加工陶瓷吸盘的上表面和下表面，使表面平面度、平行度达到后续加工要求，并加工陶瓷吸盘的孔位特征；
d、凸点加工，根据陶瓷吸盘表面凸点的形状和位置特征，选择与之适配的胶膜贴到陶瓷吸盘表面上，并将陶瓷吸盘安装到喷砂治具上，对贴有胶膜的陶瓷吸盘表面进行喷砂，喷砂完成后贴有胶膜的位置形成凸点；
e、退火，将完成步骤d的陶瓷吸盘放入退火炉进行退火处理，同时施加均衡的外力纠正陶瓷吸盘的变形；
f、抛光，对陶瓷吸盘表面进行研磨加工，进一步提高陶瓷吸盘表面的平面度和平行度。
陶瓷吸盘表面上的凸点采用喷砂的方式进行加工，喷砂时将与凸点大小和位置对应的胶膜贴在陶瓷吸盘表面上，然后对陶瓷吸盘表面进行喷砂加工，没有贴胶膜的位置喷砂过程去除一定的厚度，而贴有胶膜的位置不会去除表面厚度，因此在贴有胶膜的位置形成凸点。通过对喷砂的时间、沙粒直径、喷砂角度等参数的设置，加工出符合形状和尺寸要求的凸点，加工便捷，即使加工再多的凸点也能在喷砂过程中完成。退火处理去除应力，细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。而且在退火的过程中施加均衡的外力纠正陶瓷吸盘的变形。这种凸点式吸盘的加工方法方便了陶瓷吸盘的加工，提高了合格率，降低了成本，缩短了加工时间，提高了工作效率。
作为优选，步骤c中，陶瓷吸盘表面加工至平面度0.01mm、平行度0.01mm。
作为优选，步骤f抛光后陶瓷吸盘表面的平面度0.003mm，平行度0.006mm。
作为优选，步骤d加工出凸点的直径φ1±0.05mm，高度0.2±0.05mm。
作为优选，步骤d中根据陶瓷吸盘表面凸点的形状和位置特征设计胶膜打印图纸，按照图纸对胶膜进行切割，在胶膜上切割出易撕痕，保留需要切除的部分，形成整张完整样子的胶膜，然后将整张胶膜贴到陶瓷吸盘上，然后撕下胶膜需要切除的部分。
胶膜整张贴合到陶瓷吸盘表面后再撕下胶膜需要切除的部分，方便了胶膜的粘贴，有利于提高工作效率。
作为优选，步骤e中，将陶瓷吸盘装夹到定型夹具上进行退火，定型夹具包括前侧板、后侧板，陶瓷吸盘装夹在前侧板和后侧板之间，前侧板和后侧板上均密布若干通孔，退火炉内安装顶板、抵接柱，顶板连接推杆，定型夹具和退火炉之间安装回位弹簧；退火过程中推杆推动顶板移动，顶板推动定型夹具移动，使前侧板抵接到抵接柱上对陶瓷吸盘施加均衡的外力，推杆带动定型夹具回位，在回位弹簧作用下定型夹具回位；退火过程中间隔一段时间推杆推动定型夹具移动一次。
退火过程中陶瓷吸盘装夹在前侧板和后侧板之间，不易变形。退火过程中间隔一段时间推杆推动定型夹具移动一次，使前侧板抵接到抵接柱上对陶瓷吸盘施加均衡的外力，从而对陶瓷吸盘纠正变形。使退火过程中陶瓷吸盘不发生变形。
作为优选，前侧板和后侧板之间连接若干均布设置的连接杆，连接杆两端均连接螺母，一螺母和前侧板之间以及另一螺母和后侧板之间均安装有缓冲弹簧。
通过这种结构设置使前侧板和后侧板之间的间距有缓冲余量，陶瓷吸盘热胀冷缩过程中不会出现挤压变形。
作为优选，退火炉内安装可移动的安装环，安装环内安装可转动的安装套，后侧板紧固安装在安装套后端，前侧板安装在安装套内且可轴向移动，安装套前部延伸出安装环，安装套外壁上设有导槽，退火炉内安装导杆，导杆端部插装在导槽中；导槽包括若干交替连接的倾斜段和直线段，倾斜段和直线段沿安装套周向连接一周，安装套上直线段和倾斜段连接位置均安装铰接有定位条，定位条和安装套之间连接定位扭簧；相邻两定位条中一定位条抵接在倾斜段内壁上，另一定位条抵接在直线段内壁上；直线段后端向后延伸形成移动段，移动段超出倾斜段的后端；顶板推动定型夹具移动的同时，在导杆和导槽的配合作用下安装套转动。
顶板推动定型夹具时，安装环和定型夹具一起移动，而退火炉内的导杆端部插装在安装套外壁上的导槽中，因此在安装套对安装环一起移动的同时，安装套转动，导杆与移动段配合后，安装套不再转动，安装套随安装环一起向抵接柱方向移动，前侧板与抵接柱贴合受力后，推杆停止对定型夹具的推动，停留一会后，推杆回位，在回位弹簧作用下，定型夹具回位，此时导杆在导槽的直线段滑动。推杆推动一次定型夹具，定型夹具转动一定角度，从而实现陶瓷吸盘角度的调整，使陶瓷吸盘各个位置的温度更加均匀一致，提高陶瓷吸盘的退火效果。而且调整角度后，顶板推动定型夹具抵接到抵接柱后对陶瓷吸盘各个位置的受力更加均匀，即使在某一次抵接时，陶瓷吸盘的某一个位置没有受力，当调整角度后，抵接时该位置就能够受力。特别是当陶瓷吸盘有形变后，在抵接的过程中不可能每个位置都能受力，通过角度调整，在不同角度位置对陶瓷吸盘施加压力，更加容易纠正陶瓷吸盘，纠正效果好。
作为优选，安装套内设有若干滑槽，前侧板边缘和滑槽对应设有内滑块，内滑块适配安装在滑槽内，内滑块可在滑槽内滑动；安装环外壁上设有若干外滑块，退火炉内和外滑块对应设有滑轨，外滑块与滑轨适配连接，外滑块可沿滑轨滑动。
前侧板通过内滑块在滑槽内滑动，平稳可靠。安装套上的外滑块在退火炉内的滑轨上滑动，平稳可靠。
作为优选，后侧板上均布安装若干可径向滑动的缓冲柱，缓冲柱径向外端和后侧板之间安装缓冲弹簧，缓冲柱贴合在陶瓷吸盘外壁上。
缓冲柱对陶瓷吸盘边缘起到了很好的定位作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）凸点式吸盘的加工方法方便了陶瓷吸盘的加工，提高了合格率，降低了成本，缩短了加工时间，提高了工作效率；（2）陶瓷吸盘退火过程中纠正效果好，不易变形。
附图说明
图1是本发明的陶瓷吸盘的俯视图；
图2是本发明的陶瓷吸盘的剖视图；
图3是本发明的陶瓷吸盘的仰视图；
图4是本发明的退火炉的结构示意图；
图5是本发明的图4的局部放大示意图；
图6是本发明的安装套外壁上导槽的局部示意图；
图中：1、陶瓷吸盘，2、支撑凸环，3、凸点，4、前侧板，5、后侧板，6、通孔，7、顶板，8、抵接柱，9、推杆，10、回位弹簧，11、连接杆，12、缓冲弹簧，13、安装环，14、安装套，15、倾斜段，16、直线段，17、定位条，18、移动段，19、滑槽，20、内滑块，21、外滑块，22、滑轨，23、缓冲柱，24、定位块，25、导杆，26、退火炉，27、缓冲块。
实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例：一种凸点式吸盘的加工方法，包括以下步骤：
a、粗加工，磨削加工陶瓷吸盘1下表面，在陶瓷吸盘下表面加工出支撑凸环2；
b、烧结，将完成步骤a的陶瓷吸盘放入烧结炉中进行烧结；
c、精加工，磨削加工陶瓷吸盘的上表面和下表面，使表面平面度、平行度达到后续加工要求，并加工陶瓷吸盘的孔位特征；
d、凸点加工，根据陶瓷吸盘表面凸点的形状和位置特征，选择与之适配的胶膜贴到陶瓷吸盘表面上，并将陶瓷吸盘安装到喷砂治具上，对贴有胶膜的陶瓷吸盘表面进行喷砂，喷砂完成后贴有胶膜的位置形成凸点3；
e、退火，将完成步骤d的陶瓷吸盘放入退火炉26进行退火处理，同时施加均衡的外力纠正陶瓷吸盘的变形；
f、抛光，对陶瓷吸盘表面进行研磨加工，进一步提高陶瓷吸盘表面的平面度和平行度。加工好的陶瓷吸盘如图1至图3所示。
步骤c中，陶瓷吸盘表面加工至平面度0.01mm、平行度0.01mm。步骤f抛光后陶瓷吸盘表面的平面度0.003mm，平行度0.006mm。步骤d加工出凸点的直径φ1±0.05mm，高度0.2±0.05mm。步骤d中根据陶瓷吸盘表面凸点的形状和位置特征设计胶膜打印图纸，按照图纸对胶膜进行切割，在胶膜上切割出易撕痕，保留需要切除的部分，形成整张完整样子的胶膜，然后将整张胶膜贴到陶瓷吸盘上，然后撕下胶膜需要切除的部分。
步骤e中，将陶瓷吸盘装夹到定型夹具上进行退火，如图4至图6所示，定型夹具包括前侧板4、后侧板5，陶瓷吸盘装夹在前侧板和后侧板之间，前侧板和后侧板上均密布若干通孔6，退火炉内安装顶板7、抵接柱8，顶板连接推杆9，定型夹具和退火炉之间安装回位弹簧10；退火过程中推杆推动顶板移动，顶板推动定型夹具移动，使前侧板抵接到抵接柱上对陶瓷吸盘施加均衡的外力，推杆带动定型夹具回位，在回位弹簧作用下定型夹具回位；退火过程中间隔一段时间推杆推动定型夹具移动一次。前侧板和后侧板之间连接若干均布设置的连接杆11，连接杆两端均连接螺母，一螺母和前侧板之间以及另一螺母和后侧板之间均安装有缓冲弹簧12。退火炉内安装可移动的安装环13，安装环内安装可转动的安装套14，后侧板紧固安装在安装套后端，前侧板安装在安装套内且可轴向移动，安装套前部延伸出安装环，安装套外壁上设有导槽，退火炉内安装导杆25，导杆端部插装在导槽中；导槽包括若干交替连接的倾斜段15和直线段16，倾斜段和直线段沿安装套周向连接一周，安装套上直线段和倾斜段连接位置均安装铰接有定位条17，定位条和安装套之间连接定位扭簧；相邻两定位条中一定位条抵接在倾斜段内壁上，另一定位条抵接在直线段内壁上；直线段后端向后延伸形成移动段18，移动段超出倾斜段的后端；顶板推动定型夹具移动的同时，在导杆和导槽的配合作用下安装套转动。
安装套内设有若干滑槽19，前侧板边缘和滑槽对应设有内滑块20，内滑块适配安装在滑槽内，内滑块可在滑槽内滑动；安装环外壁上设有若干外滑块21，退火炉内和外滑块对应设有滑轨22，外滑块与滑轨适配连接，外滑块可沿滑轨滑动。后侧板上均布安装若干可径向滑动的缓冲柱23，缓冲柱径向外端和后侧板之间安装缓冲弹簧，缓冲柱贴合在陶瓷吸盘外壁上。
定型夹具立式安装，抵接柱和顶板设置在定型夹具的两侧，推杆延伸到退火炉外，推杆连接活塞缸伸缩杆，活塞缸带动推杆往返移动。均布设置的若干个回位弹簧抵接在安装环和退火炉之间。滑轨上安装定位块24，外滑块与定位块抵接在一起。安装套和安装环之间安装轴承。顶板中部安装缓冲块27，缓冲块和推杆之间安装弹簧，缓冲块凸出顶板表面，缓冲块可插入支撑凸环中。
陶瓷吸盘表面上的凸点采用喷砂的方式进行加工，喷砂时将与凸点大小和位置对应的胶膜贴在陶瓷吸盘表面上，然后对陶瓷吸盘表面进行喷砂加工，没有贴胶膜的位置喷砂过程去除一定的厚度，而贴有胶膜的位置不会去除表面厚度，因此在贴有胶膜的位置形成凸点。通过对喷砂的时间、沙粒直径、喷砂角度等参数的设置，加工出符合形状和尺寸要求的凸点，加工便捷，即使加工再多的凸点也能在喷砂过程中完成。退火处理去除应力，细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。而且在退火的过程中施加均衡的外力纠正陶瓷吸盘的变形。
退火过程中陶瓷吸盘装夹在前侧板和后侧板之间，不易变形。退火过程中间隔一段时间推杆推动定型夹具移动一次，使前侧板抵接到抵接柱上对陶瓷吸盘施加均衡的外力，从而对陶瓷吸盘纠正变形。使退火过程中陶瓷吸盘不发生变形。推杆推动一次定型夹具，定型夹具转动一定角度，从而实现陶瓷吸盘角度的调整，使陶瓷吸盘各个位置的温度更加均匀一致，提高陶瓷吸盘的退火效果。而且调整角度后，顶板推动定型夹具抵接到抵接柱后对陶瓷吸盘各个位置的受力更加均匀，即使在某一次抵接时，陶瓷吸盘的某一个位置没有受力，当调整角度后，抵接时该位置就能够受力。特别是当陶瓷吸盘有形变后，在抵接的过程中不可能每个位置都能受力，通过角度调整，在不同角度位置对陶瓷吸盘施加压力，更加容易纠正陶瓷吸盘，纠正效果好。
以上所述的实施例只是本发明较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (8)
1.一种凸点式吸盘的加工方法，其特征是，包括以下步骤：
a、粗加工，磨削加工陶瓷吸盘下表面，在陶瓷吸盘下表面加工出支撑凸环；
b、烧结，将完成步骤a的陶瓷吸盘放入烧结炉中进行烧结；
c、精加工，磨削加工陶瓷吸盘的上表面和下表面，使表面平面度、平行度达到后续加工要求，并加工陶瓷吸盘的孔位特征；
d、凸点加工，根据陶瓷吸盘表面凸点的形状和位置特征，选择与之适配的胶膜贴到陶瓷吸盘表面上，并将陶瓷吸盘安装到喷砂治具上，对贴有胶膜的陶瓷吸盘表面进行喷砂，喷砂完成后贴有胶膜的位置形成凸点；
e、退火，将完成步骤d的陶瓷吸盘放入退火炉进行退火处理，同时施加均衡的外力纠正陶瓷吸盘的变形；
f、抛光，对陶瓷吸盘表面进行研磨加工，进一步提高陶瓷吸盘表面的平面度和平行度；
步骤e中，将陶瓷吸盘装夹到定型夹具上进行退火，定型夹具包括前侧板、后侧板，陶瓷吸盘装夹在前侧板和后侧板之间，前侧板和后侧板上均密布若干通孔，退火炉内安装顶板、抵接柱，顶板连接推杆，定型夹具和退火炉之间安装回位弹簧；退火过程中推杆推动顶板移动，顶板推动定型夹具移动，使前侧板抵接到抵接柱上对陶瓷吸盘施加均衡的外力，推杆带动定型夹具回位，在回位弹簧作用下定型夹具回位；退火过程中间隔一段时间推杆推动定型夹具移动一次；退火炉内安装可移动的安装环，安装环内安装可转动的安装套，后侧板紧固安装在安装套后端，前侧板安装在安装套内且可轴向移动，安装套前部延伸出安装环，安装套外壁上设有导槽，退火炉内安装导杆，导杆端部插装在导槽中；导槽包括若干交替连接的倾斜段和直线段，倾斜段和直线段沿安装套周向连接一周，安装套上直线段和倾斜段连接位置均安装铰接有定位条，定位条和安装套之间连接定位扭簧；相邻两定位条中一定位条抵接在倾斜段内壁上，另一定位条抵接在直线段内壁上；直线段后端向后延伸形成移动段，移动段超出倾斜段的后端；顶板推动定型夹具移动的同时，在导杆和导槽的配合作用下安装套转动。
2.根据权利要求1所述的一种凸点式吸盘的加工方法，其特征是，步骤c中，陶瓷吸盘表面加工至平面度0.01mm、平行度0.01mm。
3.根据权利要求1所述的一种凸点式吸盘的加工方法，其特征是，步骤f抛光后陶瓷吸盘表面的平面度0.003mm，平行度0.006mm。
4.根据权利要求1所述的一种凸点式吸盘的加工方法，其特征是，步骤d加工出凸点的直径φ1±0.05mm，高度0.2±0.05mm。
5.根据权利要求1所述的一种凸点式吸盘的加工方法，其特征是，步骤d中根据陶瓷吸盘表面凸点的形状和位置特征设计胶膜打印图纸，按照图纸对胶膜进行切割，在胶膜上切割出易撕痕，保留需要切除的部分，形成整张完整样子的胶膜，然后将整张胶膜贴到陶瓷吸盘上，然后撕下胶膜需要切除的部分。
6.根据权利要求1所述的一种凸点式吸盘的加工方法，其特征是，前侧板和后侧板之间连接若干均布设置的连接杆，连接杆两端均连接螺母，一螺母和前侧板之间以及另一螺母和后侧板之间均安装有缓冲弹簧。
7.根据权利要求1所述的一种凸点式吸盘的加工方法，其特征是，安装套内设有若干滑槽，前侧板边缘和滑槽对应设有内滑块，内滑块适配安装在滑槽内，内滑块可在滑槽内滑动；安装环外壁上设有若干外滑块，退火炉内和外滑块对应设有滑轨，外滑块与滑轨适配连接，外滑块可沿滑轨滑动。
8.根据权利要求1所述的一种凸点式吸盘的加工方法，其特征是，后侧板上均布安装若干可径向滑动的缓冲柱，缓冲柱径向外端和后侧板之间安装缓冲弹簧，缓冲柱贴合在陶瓷吸盘外壁上。
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