CN115635410A - 一种碳化硅晶片精细磨抛设备及磨抛工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳化硅晶片精细磨抛设备及磨抛工艺，属于碳化硅晶片加工领域，一种碳化硅晶片精细磨抛设备，包括磁力抛光机构和晶片运输机构，晶片运输机构包括有运输带组件和装配在运输带组件上的多个夹持机构，夹持机构包括有夹具座，夹具座通过连接支架连接在运输带组件上，夹具座上固定连接有多个夹具和用于依次对多个夹具进行开启和关闭的启停组件，夹具包括有定位杆，定位杆靠近夹具座的杆体水平固定连接在夹具座的外侧，定位杆远离夹具座的杆体朝下侧弯曲，它可以实现，连续性的完成对晶片的进料、打磨抛光和出料工作，在提升打磨抛光效率的同时实现无死角精细打磨。

Description

一种碳化硅晶片精细磨抛设备及磨抛工艺

技术领域

本发明涉及碳化硅晶片加工领域，更具体地说，涉及一种碳化硅晶片精细磨抛设备及磨抛工艺。

背景技术

单晶碳化硅(SiC)作为第三代宽禁带半导体材料具有一些优越的性能，如高电子饱和迁移率和优良的热学特性，在制造耐高温、抗辐射的高频大功率器件方面具有广阔的应用前景，已成为国际关注的焦点，因为SiC衬底的表面质量参数将直接影响到器件的使用性能，因此加工中获得原子级平整、无损伤、无缺陷的SiC衬底是至关重要的，由此，碳化硅晶片的打磨抛光工序是碳化硅晶片加工中的一个重要工序

经专利检索发现，公开号为CN102825540B的中国专利公开了磁力抛光加工中心机床，该装置用于复杂曲面的自动数字化扫描、数控加工程序自动编制、磁性磨料的自动更换和复杂曲面的自动抛光，抛光精细度较好；

但其在使用时，为了保证其内部的磨料能够对工件的所有位置进行无死角精细打磨，通常不使用任何夹具对工件进行夹持，避免对工件的夹持部位出现夹持死角，由此，对工件进行打磨时通常将工件直接放置进入抛光装置内部，需要分批次进行工件的进料、打磨抛光和出料工作，导致打磨抛光的效率较差，为此我们提出一种碳化硅晶片精细磨抛设备及磨抛工艺。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种碳化硅晶片精细磨抛设备及磨抛工艺，它可以实现，连续性的完成对晶片的进料、打磨抛光和出料工作，在提升打磨抛光效率的同时实现无死角精细打磨。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种碳化硅晶片精细磨抛设备，包括磁力抛光机构和晶片运输机构，所述晶片运输机构包括有运输带组件和装配在运输带组件上的多个夹持机构；

所述夹持机构包括有夹具座，所述夹具座通过连接支架连接在运输带组件上，所述夹具座上固定连接有多个夹具和用于依次对多个夹具进行开启和关闭的启停组件；

所述夹具包括有定位杆，所述定位杆靠近夹具座的杆体水平固定连接在夹具座的外侧，所述定位杆远离夹具座的杆体朝下侧弯曲，所述定位杆的下部转动连接有两个转动板，两个所述转动板上均固定连接有夹板，所述转动板上且位于定位杆远离夹板一侧的板体上开设有沿转动板长边方向设置的传导轨，两个所述传导轨内部均滑动连接有调节圆杆，两个所述调节圆杆上固定连接有连接件；

所述启停组件包括有固定连接在连接件上的辅助臂，所述辅助臂的上部弯折成与夹具座平行的平直段，所述平直段上固定连接有推杆，所述夹具座的上侧转动连接有C形定位架，所述C形定位架朝向其转动方向的一端固定连接有导向板，所述导向板远离C形定位架的一端朝内侧倾斜，所述夹具座上设置有与C形定位架相连的驱动组件。

进一步的，所述定位杆的下部的中间位置和连接件之间还装配有回力弹簧。

进一步的，所述运输带组件包括有位于磁力抛光机构外侧的两个机架侧板，两个所述机架侧板靠近磁力抛光机构的一端向下侧弯曲成L形，其延伸至磁力抛光机构的内部，两个所述机架侧板的两端和弯折处均转动连接有转动辊，三个所述转动辊的外侧装配有传送带，多个所述夹持机构均匀的固定连接在传送带的外侧。

进一步的，所述机架侧板弯折处的阴角区域转动连接有位于传送带外侧的张紧辊。

进一步的，所述传送带的外侧固定连接有多个辅助架，所述辅助架上滑动连接有滑动杆，所述滑动杆远离传送带的一端延伸至辅助架的外侧和夹持机构固定连接，所述滑动杆延伸至辅助架外侧的杆体上还固定连接有传导圆杆，所述机架侧板上还固定连接有围绕在传送带外侧一圈的导向轨，所述传导圆杆滑动连接在导向轨的内部；

所述导向轨包括有浸入部和回收部，所述浸入部为导向轨位于传送带竖直段下部的轨体，所述回收部为位于传送带水平段外侧和竖直段两侧的轨体，所述回收部和传送带之间的间距小于浸入部和传送带之间的间距。

进一步的，所述磁力抛光机构包括有抛光罐，所述抛光罐为上侧开口的圆筒状结构，其内部储存有磁力磨料，所述抛光罐的下侧转动连接有电磁铁，所述抛光罐外侧的上部固定连接有多个罐腿。

进一步的，述电磁铁同样为上侧开口的圆筒状结构，所述抛光罐的下部转动连接在电磁铁的内部。

一种碳化硅晶片精细磨抛工艺，所述工艺包括有以下步骤：

S1、将晶片放置在多个夹具之间，将晶片固定连接在夹具上，完成进料；

S2、启动第一传动电机，带动晶片进行移动，将晶片移动进入磁力抛光机构内部；

S3、启动磁力抛光机构，利用运动的磁力磨料和晶片之间的摩擦力对晶片进行打磨；

S4、依次启动多个夹具对晶片进行夹持，调节夹持晶片的位置；

S5、再次启动第一传动电机，带动夹持机构进行移动，将晶片从磁力抛光机构内部取出；

S6、将晶片从夹具上取出。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案通过设置运输带组件带动晶片进行移动，能够连续性的将晶片送入磁力抛光机构内部进行精细打磨抛光，完成进料和打磨，然后在打磨抛光完成后连续性的将晶片从磁力抛光机构内部取出，完成出料，同时通过夹持机构不断的调节夹持晶片的位置，能够减少晶片打磨时出行的死角，完成无死角的精细打磨。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明晶片运输机构的结构示意图；

图3为本发明晶片运输机构的局部结构示意图；

图4为本发明晶片运输机构的局部剖切结构示意图；

图5为本发明夹持机构的结构示意图；

图6为本发明夹具的结构示意图；

图7为本发明磁力抛光机构的结构示意图。

图中标号说明：

1、机架侧板；2、转动辊；3、传送带；4、张紧辊；5、第一传动电机；6、辅助架；7、滑动杆；8、导向轨；9、传导圆杆；10、夹具座；11、定位杆；12、夹板；13、转动板；14、传导轨；15、调节圆杆；16、连接件；17、回力弹簧；18、辅助臂；19、推杆；20、C形定位架；21、导向板；22、第二传动电机；23、多臂支架；24、抛光罐；25、罐腿；26、电磁铁；27、保护壳；28、电机支架；29、第三传动电机；30、啮齿圈；31、啮齿轮；32、连接支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1-7所示，一种碳化硅晶片精细磨抛设备，包括磁力抛光机构和晶片运输机构；

其中，磁力抛光机构用于利用磁力带动磁力磨料进行运动，利用磁力磨料运动时产生的摩擦力对晶片进行打磨抛光；

请参阅图1和图7所示，磁力抛光机构包括有抛光罐24，抛光罐24为上侧开口的圆筒状结构，其内部储存有磁力磨料，抛光罐24的下侧转动连接有电磁铁26，当电磁铁26转动时会利用磁力带动抛光罐24内部的磁力磨料一起进行转动，当磁力磨料在转动的过程中与晶片接触时，会利用摩擦力对晶片进行打磨抛光，抛光的过程中，磁力磨料会均匀的与晶片的各个位置进行打磨，减小打磨抛光时出现的死角，从而提升打磨抛光的精细度，且打磨的效率较高。

抛光罐24外侧的上部固定连接有多个罐腿25，用于对张紧辊4进行固定，通过将罐腿25设置在抛光罐24外侧的上部，能够防止电磁铁26转动时受到罐腿25的影响。

在此，为了能够提升电磁铁26和磁力磨料的接触面积，电磁铁26同样为上侧开口的圆筒状结构，抛光罐24的下部转动连接在电磁铁26的内部，此时，当电磁铁26转动时，会利用其侧壁和下部同时对磁力磨料进行吸附，增加对磁力磨料的吸附力。

为了能够带动电磁铁26进行转动，磁力抛光机构还包括有与电磁铁26相适配的磁铁传动组件，磁铁传动组件包括有保护壳27和电机支架28，保护壳27固定连接在电磁铁26的外侧，用于对电磁铁26进行保护，避免电磁铁26因为磕碰而损坏，保护壳27的外侧固定连接有啮齿轮31，电机支架28固定连接在罐腿25上，电机支架28上固定连接有第三传动电机29，第三传动电机29的输出端固定连接有与啮齿轮31啮合连接的啮齿圈30，当第三传动电机29启动后会带动啮齿圈30进行转动，啮齿圈30转动时会通过与其啮合的啮齿轮31带动保护壳27和电磁铁26进行转动，从而能够有效的带动电磁铁26进行转动。

请参阅图1-4所示，晶片运输机构用于连续性的对晶片进行进料和出料，其包括有运输带组件和装配在运输带组件上的多个夹持机构；

其中，请参阅图3和5-6所示，夹持机构包括有夹具座10，夹具座10通过连接支架32连接在运输带组件上，夹具座10上固定连接有多个夹具和用于依次对多个夹具进行开启和关闭的启停组件；

请参阅图5-6所示，夹具包括有定位杆11，定位杆11靠近夹具座10的杆体水平固定连接在夹具座10的外侧，定位杆11远离夹具座10的杆体朝下侧弯曲，定位杆11的下部转动连接有两个转动板13，两个转动板13上均固定连接有夹板12，转动板13上且位于定位杆11远离夹板12一侧的板体上开设有沿转动板13长边方向设置的传导轨14，两个传导轨14内部均滑动连接有调节圆杆15，两个调节圆杆15上固定连接有连接件16，连接件16呈开口朝向夹板12一侧的C形结构，通过其开口设置，能够有效的减小其使用时受到的定位杆11影响；

此时，通过对连接件16进行推动，让传导轨14朝靠近夹板12的一端进行移动，即可通过调节圆杆15对转动板13进行推动，扩大两个转动板13的交叉角度，从而使两个夹板12展开，通过对连接件16进行拉动，让传导轨14朝远离夹板12的一端进行移动，即可通过调节圆杆15对转动板13进行推动，减小两个转动板13的交叉角度，从而使两个夹板12闭合对晶片进行夹持，通过选用夹持式的夹具，能够快速稳定的对夹具进行夹持固定，具有较好的工作效率和夹持效果。

请参阅图5所示，启停组件包括有固定连接在连接件16上的辅助臂18，辅助臂18的上部弯折成与夹具座10平行的平直段，平直段上固定连接有推杆19，夹具座10的上侧转动连接有C形定位架20，C形定位架20呈C形，其能够对大多数的推杆19相抵，对C形定位架20进行推动并锁定，相应的夹具会对晶片进行夹持，当其开口处与推杆19相对时，C形定位架20相应的推杆19会自由移动，不对其进行锁定，相应的夹具可以展开不再对晶片进行夹持，通过依次使用不同的夹具对晶片进行夹持，能够不断调节夹持晶片的位置，让磁力磨料对晶片被夹持的位置进行打磨，从而进一步的减少打磨死角。

为了使C形定位架20能够对推杆19进行拨动，C形定位架20朝向其转动方向的一端固定连接有导向板21，导向板21远离C形定位架20的一端朝内侧倾斜，此时，当C形定位架20转动时会通过该导向板21对推杆19进行拨动，让推杆19朝外侧进行移动，避免推杆19出现未与C形定位架20接触的现象。

同时，为了能够为C形定位架20的转动提供动能，夹具座10上设置有与C形定位架20相连的驱动组件，驱动组件包括有固定连接在夹具座10上的第二传动电机22，第二传动电机22的输出端固定连接有与C形定位架20相连的多臂支架23，当第二传动电机22转动时会带动多臂支架23进行转动，多臂支架23转动时会带动C形定位架20进行转动。

同时，为了能够让夹板12不锁定时能够自动展开，定位杆11的下部的中间位置和连接件16之间还装配有回力弹簧17，通过回力弹簧17自身的弹性即可带动夹板12进行自动展开复位。

其中，运输带组件呈横向设置的L形，其竖向设置的下部为打磨工位，打磨工位延伸至磁力抛光机构的内部，用于带动晶片进行移动；

在此，运输带组件包括有位于磁力抛光机构外侧的两个机架侧板1，两个机架侧板1靠近磁力抛光机构的一端向下侧弯曲成L形，其延伸至磁力抛光机构的内部，两个机架侧板1的两端和弯折处均转动连接有转动辊2，三个转动辊2的外侧装配有传送带3，多个夹持机构均匀的固定连接在传送带3的外侧。

此时，当第一传动电机5启动后会通过转动辊2带动传送带3进行移动，传送带3移动时会通过夹持机构带动晶片进行移动，当夹持机构在传送带3的平直段进行移动时，可完成晶片的进料和出料，当夹持机构在传送带3的竖直段进行移动时，可进入磁力抛光机构内部进行打磨，从而利用其结构设计能够自动完成晶片在磁力抛光机构内部的进出工作，且有较多的进料区域和出料区域，能够较为方便的对晶片进行进料和出料。

同时，为了对传送带3进行收紧，使传送带3同样呈L形设置，使传送带3的竖直段能够更好的抽入磁力抛光机构的内部，机架侧板1弯折处的阴角区域转动连接有位于传送带3外侧的张紧辊4，通过张紧辊4对传送带3进行限位。

请参阅图3-4所示，为了能够避免运输带组件进入磁力抛光机构的内部，减少运输带组件受到的打磨损坏，传送带3的外侧固定连接有多个辅助架6，辅助架6上滑动连接有滑动杆7，滑动杆7远离传送带3的一端延伸至辅助架6的外侧和夹持机构固定连接，滑动杆7延伸至辅助架6外侧的杆体上还固定连接有传导圆杆9，机架侧板1上还固定连接有围绕在传送带3外侧一圈的导向轨8，传导圆杆9滑动连接在导向轨8的内部；

同时，导向轨8包括有浸入部和回收部，浸入部为导向轨8位于传送带3竖直段下部的轨体，回收部为位于传送带3水平段外侧和竖直段两侧的轨体，回收部和传送带3之间的间距小于浸入部和传送带3之间的间距；

当传送带3移动时会带动辅助架6、滑动杆7和传导圆杆9一起进行移动，当传导圆杆9移动时会在导向轨8的内部进行滑动，当传导圆杆9在回收部的内部进行滑动时，滑动杆7会位于辅助架6的内部，当辅助架6、滑动杆7和传导圆杆9移动至传送带3竖直段的下部时，传导圆杆9进入浸入部的内部，会受到导向轨8的推动带动滑动杆7向下进行移动，带动夹具浸入磁力抛光机构的内部，当传导圆杆9再次移动至回收部时，传导圆杆9会带动滑动杆7回收至辅助架6的内部，对夹具进行复位。

综上，本发明通过设置运输带组件带动晶片进行移动，能够连续性的将晶片送入磁力抛光机构内部进行精细打磨抛光，完成进料和打磨，然后在打磨抛光完成后连续性的将晶片从磁力抛光机构内部取出，完成出料，同时通过夹持机构不断的调节夹持晶片的位置，能够减少晶片打磨时出行的死角，完成无死角的精细打磨。

实施例2：

在实施例1的基础上公开一种碳化硅晶片精细磨抛设备的使用方法，即为一种碳化硅晶片精细磨抛工艺，工艺包括有以下步骤：

第一步、将晶片放置在多个夹具之间，然后启动第二传动电机22，第二传动电机22启动后会通过多臂支架23带动C形定位架20进行转动，C形定位架20转动时会逐个对多个夹具进行展开，在夹具时将晶片的边缘位置放置进入相应的夹具内部，从而将晶片固定连接在夹具上，完成进料；

第二步、启动第一传动电机5，当第一传动电机5启动后会通过转动辊2带动传送带3进行移动，传送带3移动时会通过夹持机构带动晶片进行移动，当夹持机构在传送带3的竖直段进行移动时，可进入磁力抛光机构内部；

第三步、启动第三传动电机29，当第三传动电机29启动后会带动啮齿圈30进行转动，啮齿圈30转动时会通过与其啮合的啮齿轮31带动保护壳27和电磁铁26进行转动，当电磁铁26转动时会利用磁力带动抛光罐24内部的磁力磨料一起进行转动，当磁力磨料在转动的过程中与晶片接触时，会利用摩擦力对晶片进行打磨抛光；

第四步、再次启动第二传动电机22，第二传动电机22启动后会通过多臂支架23带动C形定位架20进行转动，C形定位架20转动时会依次对多个推杆19进行推动，让推杆19通过辅助臂18对连接件16朝外侧进行拉动，让连接件16带动传导轨14朝远离夹板12的一端进行移动，即可通过调节圆杆15对转动板13进行推动，减小两个转动板13的交叉角度，从而使两个夹板12闭合对晶片进行夹持；

当推杆19与C形定位架20分离后，通过回力弹簧17自身的弹性即可带动夹板12进行自动展开复位，不再对晶片进行夹持，从而能够依次启动多个夹具对晶片进行夹持，不断调节夹持晶片的位置，让磁力磨料对晶片被夹持的位置进行打磨，从而进一步的减少打磨死角；

第五步、再次启动第一传动电机5，带动夹持机构进行移动，将晶片从磁力抛光机构内部取出；

第六步、启动第二传动电机22，第二传动电机22启动后会通过多臂支架23带动C形定位架20进行转动，C形定位架20转动时会逐个对多个夹具进行展开，在夹具展开时将晶片从夹具上取出。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种碳化硅晶片精细磨抛设备，包括磁力抛光机构和晶片运输机构，其特征在于：所述晶片运输机构包括有运输带组件和装配在运输带组件上的多个夹持机构；

所述夹持机构包括有夹具座(10)，所述夹具座(10)通过连接支架(32)连接在运输带组件上，所述夹具座(10)上固定连接有多个夹具和用于依次对多个夹具进行开启和关闭的启停组件；

所述夹具包括有定位杆(11)，所述定位杆(11)靠近夹具座(10)的杆体水平固定连接在夹具座(10)的外侧，所述定位杆(11)远离夹具座(10)的杆体朝下侧弯曲，所述定位杆(11)的下部转动连接有两个转动板(13)，两个所述转动板(13)上均固定连接有夹板(12)，所述转动板(13)上且位于定位杆(11)远离夹板(12)一侧的板体上开设有沿转动板(13)长边方向设置的传导轨(14)，两个所述传导轨(14)内部均滑动连接有调节圆杆(15)，两个所述调节圆杆(15)上固定连接有连接件(16)；

所述启停组件包括有固定连接在连接件(16)上的辅助臂(18)，所述辅助臂(18)的上部弯折成与夹具座(10)平行的平直段，所述平直段上固定连接有推杆(19)，所述夹具座(10)的上侧转动连接有C形定位架(20)，所述C形定位架(20)朝向其转动方向的一端固定连接有导向板(21)，所述导向板(21)远离C形定位架(20)的一端朝内侧倾斜，所述夹具座(10)上设置有与C形定位架(20)相连的驱动组件。

2.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶片精细磨抛设备，其特征在于：所述定位杆(11)的下部的中间位置和连接件(16)之间还装配有回力弹簧(17)。

3.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶片精细磨抛设备，其特征在于：所述运输带组件包括有位于磁力抛光机构外侧的两个机架侧板(1)，两个所述机架侧板(1)靠近磁力抛光机构的一端向下侧弯曲成L形，其延伸至磁力抛光机构的内部，两个所述机架侧板(1)的两端和弯折处均转动连接有转动辊(2)，三个所述转动辊(2)的外侧装配有传送带(3)，多个所述夹持机构均匀的固定连接在传送带(3)的外侧。

4.根据权利要求3所述的一种碳化硅晶片精细磨抛设备，其特征在于：所述机架侧板(1)弯折处的阴角区域转动连接有位于传送带(3)外侧的张紧辊(4)。

5.根据权利要求3所述的一种碳化硅晶片精细磨抛设备，其特征在于：所述传送带(3)的外侧固定连接有多个辅助架(6)，所述辅助架(6)上滑动连接有滑动杆(7)，所述滑动杆(7)远离传送带(3)的一端延伸至辅助架(6)的外侧和夹持机构固定连接，所述滑动杆(7)延伸至辅助架(6)外侧的杆体上还固定连接有传导圆杆(9)，所述机架侧板(1)上还固定连接有围绕在传送带(3)外侧一圈的导向轨(8)，所述传导圆杆(9)滑动连接在导向轨(8)的内部；

所述导向轨(8)包括有浸入部和回收部，所述浸入部为导向轨(8)位于传送带(3)竖直段下部的轨体，所述回收部为位于传送带(3)水平段外侧和竖直段两侧的轨体，所述回收部和传送带(3)之间的间距小于浸入部和传送带(3)之间的间距。

6.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶片精细磨抛设备，其特征在于：所述磁力抛光机构包括有抛光罐(24)，所述抛光罐(24)为上侧开口的圆筒状结构，其内部储存有磁力磨料，所述抛光罐(24)的下侧转动连接有电磁铁(26)，所述抛光罐(24)外侧的上部固定连接有多个罐腿(25)。

7.根据权利要求6所述的一种碳化硅晶片精细磨抛设备，其特征在于：述电磁铁(26)同样为上侧开口的圆筒状结构，所述抛光罐(24)的下部转动连接在电磁铁(26)的内部。

8.一种碳化硅晶片精细磨抛工艺，其特征在于：采用如权利要求1-7任意一项所述的一种碳化硅晶片精细磨抛设备，所述工艺包括有以下步骤：

S1、将晶片放置在多个夹具之间，将晶片固定连接在夹具上，完成进料；

S2、启动第一传动电机(5)，带动晶片进行移动，将晶片移动进入磁力抛光机构内部；

S3、启动磁力抛光机构，利用运动的磁力磨料和晶片之间的摩擦力对晶片进行打磨；

S4、依次启动多个夹具对晶片进行夹持，调节夹持晶片的位置；

S5、再次启动第一传动电机(5)，带动夹持机构进行移动，将晶片从磁力抛光机构内部取出；

S6、将晶片从夹具上取出。

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