CN115401343A - 一种用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装，包括：底座；旋转组件，安装在底座上，旋转组件用于调整晶锭的水平位置；角度控制组件，设置在旋转组件上，角度控制组件用于调整晶锭的俯仰角度；翻转组件，设置在角度控制组件上，翻转组件用于在切割过程中实现晶锭翻转；晶锭夹持组件，与翻转组件连接，晶锭夹持组件用于夹持晶锭。本发明的用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装，利用晶锭夹持组件和翻转组件，在加工过程中实现晶锭加持和手动翻面结合，能够有效克服晶锭表面不平整带来的不利影响，一方面提高切割精度和切割速度，另一方面有效降低了手工对准引起的加工误差。

Description

一种用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装
技术领域
本发明属于半导体材料的加工技术领域，具体涉及一种用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装。
背景技术
SiC作为一种典型的硬脆材料，莫氏硬度为9.2～9.5仅次于金刚石，使得其加工制造过程十分困难。滚圆工艺作为制造SiC单晶衬底首要关键的工序，其加工质量直接影响到材料滚圆损失、后续工序的材料去除量、最终加工质量（表面粗糙度和平整度）、产品出品率及加工成本等。随着晶体生长技术的发展和市场的需求持续增加，大直径SiC单晶衬底的需求量越来越大。目前SiC单晶衬底正由6英寸向8英寸过渡，对传统的晶片滚圆技术带来了严峻的挑战，如何高效率、高质量、低成本、低损伤、高出品率滚圆SiC单晶，已成为当前SiC单晶衬底加工领域重要的研究方向。
现有技术中采用微射流激光对SiC晶锭进行滚圆时，采用的是将晶锭加持在固定基座上，微射流激光头沿加工方向移动的加工方法。在现有的滚圆加工工艺中，由于晶锭表面并非平整，会导致在滚圆工艺时加工路径上不同位置切割深度不一致，会影响加工精度降低加工效率，如果采用双面切割，在手动翻面时容易出现手动对准困难的问题，也会影响加工精度降低加工效率。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装，包括：
底座；
旋转组件，安装在所述底座上，所述旋转组件用于调整晶锭的水平位置；
角度控制组件，设置在所述旋转组件上，所述角度控制组件用于调整所述晶锭的俯仰角度；
翻转组件，设置在所述角度控制组件上，所述翻转组件用于在切割过程中实现晶锭翻转；
晶锭夹持组件，与所述翻转组件连接，所述晶锭夹持组件用于夹持所述晶锭。
在本发明的一个实施例中，所述旋转组件包括平台转接板和滑块，其中，
所述平台转接板固定在所述底座上；
所述滑块与所述平台转接板可转动连接，实现所述滑块在所述平台转接板所在平面内旋转。
在本发明的一个实施例中，所述角度控制组件为角向滑台，包括螺旋锁扣、滑台本体和角向滑块，其中，
所述滑台本体与所述滑块固定连接，所述滑台本体上设置有圆弧状滑轨；
所述角向滑块位于所述滑台本体上，所述螺旋锁扣的一端穿过所述滑台本体与所述角向滑块连接；
通过旋转所述螺旋锁扣控制所述角向滑块在所述滑台本体上沿圆弧状滑轨滑动，用于调整所述晶锭的俯仰角度。
在本发明的一个实施例中，所述翻转组件包括轴承座、两个自润滑轴承、翻面转轴和翻转限位组件，其中，
所述轴承座与所述角向滑块固定连接，所述轴承座上对称设置有两个安装孔；
两个所述自润滑轴承固定安装在对应的安装孔内；
所述翻面转轴依次穿过两个所述自润滑轴承，并与所述自润滑轴承连接；
所述翻面转轴的第一端连接所述晶锭夹持组件，第二端连接所述翻转限位组件。
在本发明的一个实施例中，所述轴承座上设置有限位挡件，所述限位挡件位于所述翻转限位组件所在一侧的安装孔的下方。
在本发明的一个实施例中，所述翻转限位组件包括连接件，其中，
所述连接件中部设置有连接孔，所述连接件通过所述连接孔与所述翻面转轴的第二端固定连接，通过转动所述连接件实现所述翻面转轴转动；
所述连接件上对称设置有两个凸出部，在所述翻面转轴转动时，所述凸出部与所述限位挡件配合实现对所述翻面转轴的限位。
在本发明的一个实施例中，位于所述翻转限位组件所在一侧的安装孔的两侧设置有第一定位孔和第二定位孔；
所述第一定位孔和所述第二定位孔对称设置，所述安装孔的轴线、所述第一定位孔的轴线以及所述第二定位孔的轴线位于同一水平面上；
所述连接件上设置有定位销孔，在所述连接件转动180°时，所述定位销孔与所述第一定位孔或所述第二定位孔重合。
在本发明的一个实施例中，所述翻转限位组件还包括定位销，所述定位销穿过所述定位销孔以及与所述定位销孔重合的定位孔，用于固定所述连接件。
在本发明的一个实施例中，所述晶锭夹持组件包括转接板、第一夹持组件和第二夹持组件，其中，所述转接板的第一侧与所述翻面转轴的第一端连接；
所述转接板的第二侧的两端对称设置有所述第一夹持组件和所述第二夹持组件。
在本发明的一个实施例中，所述用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装还包括升降台，用于在加工过程中承托所述晶锭。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1. 本发明的用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装，利用晶锭夹持组件和翻转组件，在加工过程中实现晶锭加持和手动翻面结合，能够有效克服晶锭表面不平整带来的不利影响，一方面提高切割精度和切割速度，另一方面有效降低了手工对准引起的加工误差。
2. 本发明的用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装，利用旋转组件和角度控制组件，可实现对晶锭的水平位置以及俯仰角度的调整，适用于多种加工场景。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装的正视图；
图3是本发明实施例提供的一种用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装的侧视图；
图4a是本发明实施例提供的一种旋转组件的正面示意图；
图4b是本发明实施例提供的一种旋转组件的侧视图和背面示意图；
图5是本发明实施例提供的一种角度控制组件的示意图；
图6是本发明实施例提供的一种晶锭夹持组件的示意图。
图标：1-底座；2-旋转组件；21-平台转接板；22-滑块；23-旋紧螺丝；3-角度控制组件；31-螺旋锁扣；32-滑台本体；321-圆弧状滑轨；33-角向滑块；4-翻转组件；41-轴承座；411-安装孔；412-限位挡件；413-第一定位孔；414-第二定位孔；42-自润滑轴承；43-翻面转轴；44-翻转限位组件；441-连接件；a1-凸出部；b1-定位销孔；442-定位销；443-旋转把手；5-晶锭夹持组件；51-转接板；52-第一夹持组件；53-第二夹持组件；5a-挂耳；5b-爪板；6-升降台；7-晶锭。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本发明提出的一种用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装进行详细说明。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明的技术方案加以限制。
实施例一
请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装的结构示意图，如图所示，本实施例的用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装包括：底座1、旋转组件2、角度控制组件3、翻转组件4和晶锭夹持组件5。其中，旋转组件2安装在底座1上，旋转组件2用于调整晶锭7的水平位置；角度控制组件3设置在旋转组件2上，角度控制组件3用于调整晶锭7的俯仰角度；翻转组件4设置在角度控制组件3上，翻转组件4用于在切割过程中实现晶锭7翻转；晶锭夹持组件5与翻转组件4连接，晶锭夹持组件5用于夹持晶锭7。
在一个可选地实施方式中，底座1为T型台，T型台作为总体基座放置在水射流激光加工室中，固定在水射流激光加工室的底板上。
在一个可选地实施方式中，旋转组件2包括平台转接板21和滑块22，其中，平台转接板21固定在底座1上；滑块22与平台转接板21可转动连接，实现滑块22在平台转接板21所在平面内旋转。
可选地，滑块22在平台转接板21所在平面内旋转角度范围为±30°。
请结合参见图4a和图4b，图4a是本发明实施例提供的一种旋转组件的正面示意图，图4b是本发明实施例提供的一种旋转组件的侧视图和背面示意图，可选地，该旋转组件2为中空旋转平台，其中，平台转接板21的一侧设置有旋紧螺丝23，滑块22通过齿轮结构与平台转接板21上的旋紧螺丝23连接，通过转动旋紧螺丝23带动滑块22转动。
需要说明的是，在切割晶锭7过程中，利用翻转组件4对晶锭7进行翻面之后，由于晶锭7左右对调，会不可避免的产生一定角度的偏移，通过旋转组件2，可以在一定程度上调整晶锭7的水平位置，便于对准新的起始位置。
另外，利用旋转组件2使晶锭7可以在以旋转台中心为圆心，旋转台中心到晶锭7中心的距离为半径的圆弧上小幅度移动，拓展了加工人员的观察视野，也增加了弧形切割、曲线切割的实现途径。
在一个可选地实施方式中，角度控制组件3为角向滑台，如图5所示的角度控制组件的示意图，该角向滑台包括螺旋锁扣31、滑台本体32和角向滑块33，其中，滑台本体32与滑块22固定连接，滑台本体32上设置有圆弧状滑轨321；角向滑块33位于滑台本体32上，螺旋锁扣31的一端穿过滑台本体32与角向滑块33连接；通过旋转螺旋锁扣31控制角向滑块33在滑台本体32上沿圆弧状滑轨321滑动，用于调整晶锭7的俯仰角度。
可选地，晶锭7的俯仰角度的调整范围为±10°。
其中，角向滑台也可称为角度滑台，当螺旋锁扣31锁紧时，角向滑块33不能滑动为固定角度，通常默认为水平状态。当螺旋锁扣31逆时针旋转时，角向滑块33可以在滑台本体32上沿圆弧状滑轨321弧形移动，滑台本体32和角向滑块33上有刻度线，方便确认滑动后的角向滑块33与水平面的夹角。
需要说明的是，一般地，在切割晶锭7过程中，加工激光与待切割晶锭7表面呈垂直关系，但当需要加工具有一定倾角的结构时，则需要将晶锭7倾斜一定角度，此时，可通过调整角度控制组件3的角向滑块33实现对晶锭7的俯仰角度的调节。
请结合参见图2和图3，图2是本发明实施例提供的一种用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装的正视图；图3是本发明实施例提供的一种用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装的侧视图。在一个可选地实施方式中，翻转组件4包括轴承座41、两个自润滑轴承42、翻面转轴43和翻转限位组件44，其中，轴承座41与角向滑块33固定连接，轴承座41上对称设置有两个安装孔411；两个自润滑轴承42固定安装在对应的安装孔411内；翻面转轴43依次穿过两个自润滑轴承42，并与自润滑轴承42连接；翻面转轴43的第一端连接晶锭夹持组件5，第二端连接翻转限位组件44。
在一个可选地实施方式中，轴承座41上设置有限位挡件412，限位挡件412位于翻转限位组件44所在一侧的安装孔411的下方。可选地，限位挡件412为圆柱状结构的挡件。
在一个可选地实施方式中，翻转限位组件44包括连接件441，其中，连接件441中部设置有连接孔，连接件441通过连接孔与翻面转轴43的第二端固定连接，通过转动连接件441实现翻面转轴43的转动；连接件441上对称设置有两个凸出部a1，在翻面转轴43转动时，凸出部a1与限位挡件412配合实现对翻面转轴43的限位。
值得注意的是，凸出部a1在连接件441上呈180°对称设置，与限位挡件412配合实现翻面转轴43转动角度限位，即，翻面转轴43转动角度为180°，从而实现晶锭7翻面。
在一个可选地实施方式中，位于翻转限位组件44所在一侧的安装孔411的两侧设置有第一定位孔413和第二定位孔414；其中，第一定位孔413和第二定位孔414对称设置，安装孔411的轴线、第一定位孔413的轴线以及第二定位孔414的轴线位于同一水平面上。
在一个可选地实施方式中，连接件441上设置有定位销孔b1，在连接件441转动180°时，定位销孔b1与第一定位孔413或第二定位孔414重合。
在一个可选地实施方式中，翻转限位组件44还包括定位销442，定位销442穿过定位销孔b1以及与定位销孔b1重合的定位孔（413或414），用于固定连接件441。
在一个可选地实施方式中，翻转限位组件44还包括旋转把手443，旋转把手443设置在连接件441上，方便加工人员手动转动连接件441。
本实施例的翻转限位组件44的具体实现方式如下，当定位销442插入定位销孔b1以及轴承座41上的第一定位孔413中时，翻面转轴43无法转动，拔出定位销442并通过旋转把手443转动连接件441，可以带动翻面转轴43旋转，实现与翻面转轴43连接的晶锭夹持组件5转动180°，完成晶锭7翻面，此时定位销孔b1与第二定位孔414重合，将定位销442插入定位销孔b1和第二定位孔414中时，翻面转轴43不可转动，晶锭7翻面过程结束。
在一个可选地实施方式中，晶锭夹持组件5包括转接板51、第一夹持组件52和第二夹持组件53，其中，转接板51的第一侧与翻面转轴43的第一端连接；转接板51的第二侧的两端对称设置有第一夹持组件52和第二夹持组件53。
如图6所示的晶锭夹持组件的示意图，可选地，第一夹持组件52和第二夹持组件53包括挂耳5a和爪板5b，其中，爪板5b与转接板51连接，挂耳5a与爪板5b连接。在使用过程中，将晶锭7通过专用胶水粘在挂耳5a上，在加工完成之后通过丙酮清洗脱胶取下晶锭7。
进一步地，本实施例的用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装还包括升降台6，用于在加工过程中承托晶锭7。
可选地，升降台6与水射流激光加工室内的电动台架连接，可通过电脑程序控制升降台6移动，升降台6上放置有托板，在加工过程中，将升降台6移动到晶锭7下方并升起，通过托板顶住晶锭7，避免晶锭7因为自身重量导致的倾斜甚至掉落，另外，还可以减小加工过程中震动引起的精度下降。当手动翻面时，将升降台6先下降并抽离，待翻面完成，再将升降台6回归原位。
示例性地，对本实施例的用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装的使用加工过程进行说明，首先，将定位销442插入定位销孔b1以及轴承座41上的第一定位孔413中，将晶锭7通过专用胶水粘在挂耳5a上。然后，在升降台6上放置托板，通过电脑程序控制升降台6移动，将升降台6移动到晶锭7下方并升起，通过托板顶住晶锭7，利用水射流激光对晶锭7的正面进行切割，在切割完成后，控制升降台6先下降后抽离。其次，将定位销442取出，通过旋转把手443手动转动连接件441，从而带动翻面转轴43旋转，实现与翻面转轴43连接的晶锭夹持组件5转动180°，此时，定位销孔b1与第二定位孔414重合，将定位销442插入定位销孔b1和第二定位孔414中，完成晶锭7翻面。晶锭7翻面完成后，将升降台6移动到晶锭7下方并升起，通过托板顶住晶锭7，利用水射流激光对晶锭7的反面进行切割，切割完成后，控制升降台6先下降后抽离。最后通过丙酮清洗脱胶从挂耳5a上取下切割后的晶锭7。
需要说明的是，在对晶锭7进行翻面之后，若晶锭7产生一定角度的偏移，通过旋转组件2调整晶锭7的水平位置，对准新的起始位置。若需要加工具有一定倾角的结构时，可通过调整角度控制组件3的角向滑块33对晶锭7的俯仰角度进行调节。
本实施例的用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装，利用晶锭夹持组件和翻转组件，在加工过程中实现晶锭加持和手动翻面结合，能够有效克服晶锭表面不平整带来的不利影响，一方面提高切割精度和切割速度，另一方面有效降低了手工对准引起的加工误差。另外，利用旋转组件和角度控制组件，可实现对晶锭的水平位置以及俯仰角度的调整，适用于多种加工场景。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装，其特征在于，包括：
底座；
旋转组件，安装在所述底座上，所述旋转组件用于调整晶锭的水平位置；
角度控制组件，设置在所述旋转组件上，所述角度控制组件用于调整所述晶锭的俯仰角度；
翻转组件，设置在所述角度控制组件上，所述翻转组件用于在切割过程中实现晶锭翻转；
晶锭夹持组件，与所述翻转组件连接，所述晶锭夹持组件用于夹持所述晶锭。
2.根据权利要求1所述的用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装，其特征在于，所述旋转组件包括平台转接板和滑块，其中，
所述平台转接板固定在所述底座上；
所述滑块与所述平台转接板可转动连接，实现所述滑块在所述平台转接板所在平面内旋转。
3.根据权利要求2所述的用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装，其特征在于，所述角度控制组件为角向滑台，包括螺旋锁扣、滑台本体和角向滑块，其中，
所述滑台本体与所述滑块固定连接，所述滑台本体上设置有圆弧状滑轨；
所述角向滑块位于所述滑台本体上，所述螺旋锁扣的一端穿过所述滑台本体与所述角向滑块连接；
通过旋转所述螺旋锁扣控制所述角向滑块在所述滑台本体上沿圆弧状滑轨滑动，用于调整所述晶锭的俯仰角度。
4.根据权利要求3所述的用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装，其特征在于，所述翻转组件包括轴承座、两个自润滑轴承、翻面转轴和翻转限位组件，其中，
所述轴承座与所述角向滑块固定连接，所述轴承座上对称设置有两个安装孔；
两个所述自润滑轴承固定安装在对应的安装孔内；
所述翻面转轴依次穿过两个所述自润滑轴承，并与所述自润滑轴承连接；
所述翻面转轴的第一端连接所述晶锭夹持组件，第二端连接所述翻转限位组件。
5.根据权利要求4所述的用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装，其特征在于，所述轴承座上设置有限位挡件，所述限位挡件位于所述翻转限位组件所在一侧的安装孔的下方。
6.根据权利要求5所述的用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装，其特征在于，所述翻转限位组件包括连接件，其中，
所述连接件中部设置有连接孔，所述连接件通过所述连接孔与所述翻面转轴的第二端固定连接，通过转动所述连接件实现所述翻面转轴转动；
所述连接件上对称设置有两个凸出部，在所述翻面转轴转动时，所述凸出部与所述限位挡件配合实现对所述翻面转轴的限位。
7.根据权利要求6所述的用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装，其特征在于，位于所述翻转限位组件所在一侧的安装孔的两侧设置有第一定位孔和第二定位孔；
所述第一定位孔和所述第二定位孔对称设置，所述安装孔的轴线、所述第一定位孔的轴线以及所述第二定位孔的轴线位于同一水平面上；
所述连接件上设置有定位销孔，在所述连接件转动180°时，所述定位销孔与所述第一定位孔或所述第二定位孔重合。
8.根据权利要求7所述的用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装，其特征在于，所述翻转限位组件还包括定位销，所述定位销穿过所述定位销孔以及与所述定位销孔重合的定位孔，用于固定所述连接件。
9.根据权利要求4所述的用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装，其特征在于，所述晶锭夹持组件包括转接板、第一夹持组件和第二夹持组件，其中，所述转接板的第一侧与所述翻面转轴的第一端连接；
所述转接板的第二侧的两端对称设置有所述第一夹持组件和所述第二夹持组件。
10.根据权利要求1所述的用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装，其特征在于，所述用于水射流激光的手动双面切割晶锭的工装还包括升降台，用于在加工过程中承托所述晶锭。
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