CN115742046A - 一种晶棒切磨系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶棒切磨系统，用于对晶棒进行切割与磨削处理包括：底座；旋转台，设于底座上，旋转台包括旋转轴，旋转轴基本沿上下方向延伸，旋转台能够围绕旋转轴旋转，旋转台的侧面设有基本沿上下方向延伸的夹具；输料装置，至少部分连接至底座的一侧；切割装置，至少部分连接至底座上，磨削装置，至少部分连接至底座上，磨削装置包括沿第一方向延伸的平面磨削机构及沿第二方向延伸的倒角磨削机构，第一方向与第二方向之间的夹角大于等于0且小于等于90°。本申请提供的晶棒切磨系统可以实现晶棒的开方切割及研磨多工序的一体化作业，并且，磨削装置可以同时进行平面研磨和倒角，从而可以提高生产效率，提升产品加工作业的品质。

Description

一种晶棒切磨系统

技术领域

本申请属于硅棒加工技术领域，尤其涉及一种晶棒切磨系统。

背景技术

目前国内外对硅棒加工的开方、磨削工序分为两种，传统的加工方式分为开方、磨面、滚圆、毛刷抛光等工序。

在相关技术中，对硅棒的开方、磨削工序都存在硅棒频繁上料、下料、转运、重复装夹等问题，增加了人工，并且增加了物料转运的成本，导致硅棒加工的工序繁杂，效率低下，并且，硅棒重复装夹又造成新的装夹误差，易影响硅棒加工作业的品质。

发明内容

本申请的目的在于提供一种技术方案，解决相关技术中存在的晶棒加工工序繁杂，生产效率低下，加工作业品质难以把控的问题。

基于上述问题，本申请提供一种晶棒切磨系统，用于对晶棒进行切割与磨削处理，包括：底座；旋转台，设于所述底座上，所述旋转台包括旋转轴，所述旋转轴基本沿上下方向延伸，所述旋转台能够围绕所述旋转轴旋转，所述旋转台的侧面设有基本沿上下方向延伸的夹具；

输料装置，至少部分连接至所述底座的一侧；

切割装置，至少部分连接至所述底座上，

磨削装置，至少部分连接至所述底座上，所述磨削装置包括沿第一方向延伸的平面磨削机构及沿所述第二方向延伸的倒角磨削机构，所述第一方向与所述第二方向之间的夹角大于等于0且小于等于90°。

进一步的，所述第一方向与所述第二方向的夹角大于等于40°且小于等于50°。

进一步的，所述平面磨削机构包括同轴设置的粗磨组件和精磨组件，所述精磨组件套设在所述粗磨组件的外侧，所述粗磨组件能够沿第一方向运动，所述粗磨组件包括伸出至所述精磨组件外的第一状态和缩回至所述精磨组件内的第二状态。

进一步的，在上下方向上，所述倒角磨削机构设于所述平面磨削机构的下方。

进一步的，所述倒角磨削机构的端部设有砂轮，所述砂轮为外圆周成型砂轮。

进一步的，所述磨削装置还包括基本沿上下方向延伸的导轨及驱动平面磨削机构和倒角磨削机构沿所述导轨运动的第一驱动机构。

进一步的，所述磨削装置包括驱动所述平面磨削机构沿所述第一方向移动的第二驱动机构及驱动所述倒角磨削机构沿所述第二方向移动的第三驱动机构。

进一步的，所述输料装置、切割装置和磨削装置均匀地围绕所述旋转台设置，所述旋转台上设有三个所述夹具，三个所述加具均匀地设置在旋转台的侧面。

进一步的，所述输料装置包括翻转机构，所述翻转机构包括使所述晶棒处于水平状态的第三状态及使所述晶棒处于竖直状态的第四状态，所述翻转机构能够在所述第三状态与所述第四状态之间转换。

进一步的，所述输料装置包括机械手，所述机械手能够从处于所述第四状态的翻转机构中抓取所述晶棒并将所述晶棒输送至所述旋转台中的所述夹具中。

综上，本申请提供一种晶棒切磨系统，可令晶棒在各个加工装置之间有序且无缝地进行转移，可以实现晶棒的开方切割及研磨多工序的一体化作业，并且，磨削装置可以同时进行平面研磨和倒角，减少了定位次数，降低重复装夹造成装夹误差的可能，从而可以提高生产效率，提升产品加工作业的品质。

附图说明

图1为本申请实施例提供的晶棒切磨系统示意图；

图2为本申请实施例提供的晶棒切磨系统俯视图；

图3为本申请实施例提供的磨削装置示意图；

图4为本申请实施例提供的平面磨削机构和倒角磨削机构示意图；

图5为本申请实施例提供的输料装置示意图。

附图标记说明：晶棒切磨系统100、底座11、旋转台12、旋转轴121、夹具122、输料装置13、翻转机构131、机械手132、切割装置14、磨削装置15、平面磨削机构151、粗磨组件1511、精磨组件1512、倒角磨削机构152、砂轮1521、导轨153、第一驱动机构154、第二驱动机构155、第三驱动机构156。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，本申请实施例提供一种晶棒切磨系统100，用于对晶棒进行切割与磨削处理。本申请实施例提供的晶棒切磨系统100包括底座11、旋转台12、输料装置13、切割装置14以及磨削装置15。

结合图1和图2，旋转台12设置于底座11上，旋转台12包括旋转轴121，旋转轴121基本沿上下方向延伸，旋转台12能够围绕旋转轴121旋转，旋转台12的侧面设有基本沿上下方向延伸的夹具122。输料装置13至少部分连接至底座11的一侧。切割装置14至少部分连接至底座11上，用于对晶棒进行切割处理。

一般的，未加工晶棒大多为圆柱形结构，通过切割装置14对晶棒进行开方切割，使得晶棒在开方切割后截面呈类矩形(包括类正方形)，完成开方切割的晶棒整体呈类长方体形(包括类立方体形)。

作为一种可选的实现方式，磨削装置15至少部分连接至底座11上，磨削装置15包括沿第一方向延伸的平面磨削机构151及沿第二方向延伸的倒角磨削机构152，第一方向与第二方向之间的夹角大于等于0且小于等于90°。其中，第一方向基本垂直于晶棒的切割面。

根据以上说明，本申请实施例提供的晶棒切磨系统100可以令待加工的晶棒在各个加工装置之间有序转移，从而按照加工顺序，晶棒可以依次经历切割装置14的切割处理和磨削装置15的磨削处理。其中，磨削装置15可以在利用平面磨削机构151对晶棒的切割面进行研磨的同时，还可以利用倒角磨削机构152对晶棒进行倒角处理，可以有效提高生产效率和产品加工作业的品质。

如图3所示，其示出了本申请实施例提供的磨削装置15的示意图。作为一种可选的实现方式，第一方向与第二方向之间的夹角大于等于40°且小于或等于50°。

通过调节第一方向与第二方向之间的夹角，可以调整对晶棒的倒角角度。晶棒的倒角角度可以根据实际需求进行设置，作为一种可选的实现方式，本申请实施例提供的磨削装置15中，第一方向与第二方向之间的夹角可以设置为45°，从而可以对上截面为正方形的晶棒进行倒角，确保晶棒的各个侧棱边的倒角方向保持一致，提高加工作业的品质。

利用本申请实施例提供的磨削装置15可以实现同时对晶棒进行平面磨削和倒角磨削，无需等待晶棒完成平面磨削后再将晶棒移送进行倒角处理，从而可以提高加工效率。并且，在本申请实施例中，平面磨削机构151与倒角磨削机构152之间的夹角固定为预设值，无需再在倒角时校准倒角磨削机构152与晶棒切削面的角度关系，避免重复夹装造成装夹误差，可以有效提高对晶棒加工作业的品质。

作为一种可选的实现方式，磨削装置15还包括基本沿上下方向延伸的导轨153及驱动平面磨削机构151和倒角磨削机构152沿导轨153运动的第一驱动机构154。

例如，第一驱动机构154可以是步进电机，利用第一驱动机构154驱动平面磨削机构151和倒角磨削机构152沿导轨153运动，从而可以自上而下或自下而上地对晶棒进行研磨和倒角。

作为一种可选的实现方式，磨削装置15还包括驱动平面磨削机构151沿第一方向移动的第二驱动机构155及驱动倒角磨削机构152沿第二方向移动的第三驱动机构156。其中，第二驱动机构155控制平面磨削机构151沿第一方向移动，从而可以使平面磨削机构151的工作面与晶棒的切割面抵接，通过控制平面磨削机构151沿第一方向的位移量，可以控制对晶棒的研磨量。第三驱动机构156驱动倒角磨削机构152沿第二方向移动，使得倒角磨削机构152的工作面与晶棒的棱边抵接，通过控制倒角磨削机构152沿第二方向的位移量，可以控制对晶棒的倒角程度。

如图4所示，作为一种可选的实现方式，本申请实施例提供的平面磨削机构151包括同轴设置的粗磨组件1511和精磨组件1512。其中，精磨组件1512套设在粗磨组件1511的外侧，并且，粗磨组件1511可以沿第一方向运动，粗磨组件1511包括伸出至精磨组件1512外的第一状态和缩回至精磨组件1512内的第二状态。

当平面磨削机构151需要对晶棒的切割面进行研磨时，可以先控制粗磨组件1511沿第一方向运动，使得粗磨组件1511伸出至精磨组件1512外，此时平面磨削机构151处于第一状态。控制平面磨削机构151沿第一方向移动，使得粗磨组件1511可以与晶棒的切割面抵接。此时，由于粗磨组件1511伸出至精磨组件1512外，因此精磨组件1512不与晶棒的切割面接触。启动粗磨组件1511，以使粗磨组件1511对晶棒的切割面进行粗磨。

当完成粗磨后，可以将粗磨组件1511缩回至精磨组件1512内，此时平面磨削机构151处于第二状态。控制平面磨削机构151进一步沿第一方向移动，使得精磨组件1512与晶棒的切割面抵接。由于粗磨组件1511缩回至精磨组件1512内，因此在第二状态下，粗磨组件1511不与晶棒切割面接触。启动精磨组件1512，以使精磨组件1512对晶棒进行精磨抛光。

根据以上说明，利用本申请实施例提供的平面磨削机构151，无需重新装夹即可实现对晶棒表面的粗磨和精磨。可以有效避免重复装夹造成装夹误差。并且，在本申请实施例提供的平面切削装置中，粗磨组件1511与精磨组件1512同轴设置，使用控制粗磨机构伸缩的方式进行粗磨与精磨之间的切换，可以确保经过粗磨组件1511研磨后的晶棒切割面与精磨组件1512的工作面平行，保证加工精度。在使用精磨组件1512对晶棒表面进行研磨时，无需调整晶棒切割面与精磨组件1512工作面之间的相对位置关系，精简了加工工序，可以有效提高加工效率，降低了重复装夹造成装夹误差的可能。

本申请实施例提供的平面磨削机构151中，精磨组件1512套设在粗磨组件1511之外。在利用平面磨削机构151对晶棒切割面进行研磨加工时，首先利用粗磨组件1511进行粗磨。在进行粗磨时，精磨组件1512不与晶棒切割面接触，粗磨过程中产生的较粗碎屑可以掉落在平面磨削机构151外，避免碎屑对精磨组件1512的研磨效果造成影响。

作为一种可选的实现方式，磨削装置15可以包括至少两个平面磨削机构151。两个平面磨削机构151对称设置在晶棒的两侧。在利用平面磨削机构151对晶棒进行研磨时，可以使两个平面磨削机构151一同工作，分别对晶棒相对的两个切割面进行研磨，从而可以提高研磨效率。

每当需要更换研磨面时，均需要先对晶棒进行调整，使得调整后的晶棒的切割面基本与平面磨削机构151的工作面平行。相较于依次对晶棒的各个切割面进行研磨的方式，本申请使用的研磨方式，同时对晶棒的相对的两个切割面进行研磨，可以减少对晶棒的调整次数，使得加工工序更为简洁，并可以降低重复装夹造成装夹误差的可能。并且，两个平面磨削机构151对称设置，同时对晶棒相对的两个切割面进行研磨，可以使研磨后晶棒相对的两个切割面基本平行，可以有效提高对晶棒加工作业的品质。

作为一种可选的实现方式，倒角磨削机构152设置在平面磨削机构151的下方。

作为一种可选的实现方式，倒角磨削机构152的端部设置有砂轮1521。例如，倒角磨削机构152的端部可以设置外圆周成型砂轮。利用外圆周成型砂轮，可以实现对晶棒的棱边进行倒角和圆角处理，提高倒角效率。

作为一种可选的实现方式，磨削装置15可以包括至少两个倒角磨削机构152。两个倒角磨削机构152对称设置，可以同时对晶棒的两个对角的棱边进行倒角。两个倒角磨削机构152均在第二方向上，分别对晶棒的两个对角的棱边进行倒角，可以使两棱边的倒角程度更为一致，从而提高加工作业的品质。

作为一种可选的实现方式，本申请实施例提供的底座11用于安装旋转台12、输料装置13、切割装置14和磨削装置15，并且，在底座11的内部设置有排水通道，以便于排水。

如图5所示，作为一种可选的实现方式，输料装置13至少部分连接至底座11的一侧。输料装置13可以将晶棒传送至旋转台12，并由旋转台12将晶棒依次送至开方工位和磨削工位。其中，在开方工位上，由切割装置14对晶棒进行切割开放，在磨削工位上，由磨削装置15对晶棒进行平面研磨和倒角。

作为一种可选的实现方式，输料装置13包括翻转机构131和机械手132。其中，翻转机构131包括使晶棒处于水平状态的第三状态和使晶棒处于竖直状态的第四状态，翻转机构131可以在第三状态和第四状态之间进行转换。例如，为了便于晶棒的运输，一般的，使晶棒以水平状态进入翻转机构131，此时翻转机构131处于第三状态。使翻转机构131由第三状态转换为第四状态，以使晶棒竖直放置，以便于后续切割装置14和磨削装置15对晶棒进行加工。

作为一种可选的实现方式，本申请实施例提供的翻转机构131还包括机械手132，机械手132能够从处于第四状态的翻转机构131中抓取晶棒，并且，机械手132还能够将晶棒输送至旋转台12的夹具122中。

作为一种可选的实现方式，输料装置13还可以用于对完成研磨和倒角的晶棒进行下料处理。例如，旋转台12转动，使完成研磨和倒角的晶棒移动到便于机械手132抓取的位置，机械手132抓取晶棒并将晶棒放置到处于第四状态下的翻转机构131，翻转机构131由第四状态转换为第三状态，以使晶棒水平放置，便于晶棒下料运输。

作为一种可选的实现方式，旋转台12安装在底座11上，输料装置13、切割装置14和磨削装置15均匀地围绕旋转台12设置。当输料装置13将晶棒输送至旋转台12时，利用旋转台12的夹具122装夹晶棒，使旋转台12围绕旋转轴121进行旋转，以将晶棒依次送至切割装置14和磨削装置15。

作为一种可选的实现方式，本申请实施例提供的旋转台12包括至少三个夹具122，三个夹具122围绕旋转台12均匀设置，旋转台12按照顺时针方向或逆时针方向进行旋转。三个夹具122均装夹有晶棒，按照旋转方向，当任一晶棒完成当前加工工序进入下一加工工序时，下一晶棒可以衔接进入，从而可以提高加工效率。

例如，按照旋转方向，依次将夹具122命名为第一夹具122、第二夹具122和第三夹具122，当第一夹具122装夹晶棒后使旋转台12旋转，此时第一夹具122所装夹的晶棒被送至切割装置14，进行开放切割，第二夹具122装夹晶棒。当第一夹具122装夹的晶棒完成切割后，旋转台12旋转以使第一夹具122装夹的晶棒送至磨削装置15进行平面研磨和倒角，此时第二夹具122装夹的晶棒可以衔接进入切割装置14进行开方切割，第三夹具122装夹另一晶棒。

作为一种可选的实现方式，设置再旋转台12上的夹具122可以进行旋转，以便于调整晶棒的位姿。例如，当对晶棒的一面完成研磨后，旋转夹具122，以使晶棒的另一切割面面向磨削装置15的工作面。

为了更进一步说明本申请实施例提供的晶棒切磨系统100，以下将结合具体的使用方式进行说明。

S1、输料装置13将晶棒传输至旋转台12，由旋转台12的夹具122进行装夹。

S2、旋转台12旋转一预设角度，使得装夹的晶棒转送至切割装置14，切割装置14对晶棒进行开方切割。

S3、待晶棒完成开方切割后，转动旋转台12，以将完成切割的晶棒转送至磨削装置15，磨削装置15对晶棒进行平面研磨和倒角。

S4、对完成研磨和倒角的晶棒进行清洗并吹干，再由输料装置13进行下料。

其中，步骤S3中包括：

S301、粗磨组件1511沿第一方向移动，使粗磨组件1511伸出精磨组件1512。

S302、平面磨削机构151沿第一方向移动，以使粗磨组件1511的工作面与晶棒的切割面抵接。

S303、第一驱动机构154驱动平面磨削机构151沿导轨153上下运动，粗磨组件1511工作，对晶棒沿上下方向的各个部分进行粗磨。

S304、粗磨组件1511沿第一方向移动，使粗磨组件1511缩回至精磨组件1512内。

S305、平面磨削机构151沿第一方向移动，以使精磨组件1512的工作面与晶棒的切割面抵接。

S306、倒角磨削机构152沿第二方向移动，以使倒角磨削机构152的工作面与

S307、第一驱动机构154驱动平面磨削机构151和倒角磨削机构152沿导轨153上下运动，精磨组件1512和倒角磨削机构152工作，对晶棒沿上下方向的各个部分进行精磨，并对晶棒的侧棱进行倒角和圆角处理。

综上，本申请实施例提供一种晶棒切磨系统100，可令晶棒在各个加工装置之间有序且无缝地进行转移，可以实现晶棒的开方切割及研磨多工序的一体化作业，并且，磨削装置15可以同时进行平面研磨和倒角，减少了定位次数，降低重复装夹造成装夹误差的可能，从而可以提高生产效率，提升产品加工作业的品质。

应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶棒切磨系统，用于对晶棒进行切割与磨削处理，其特征在于，包括：

底座；

旋转台，设于所述底座上，所述旋转台包括旋转轴，所述旋转轴基本沿上下方向延伸，所述旋转台能够围绕所述旋转轴旋转，所述旋转台的侧面设有基本沿上下方向延伸的夹具；

输料装置，至少部分连接至所述底座的一侧；

切割装置，至少部分连接至所述底座上，

磨削装置，至少部分连接至所述底座上，所述磨削装置包括沿第一方向延伸的平面磨削机构及沿所述第二方向延伸的倒角磨削机构，所述第一方向与所述第二方向之间的夹角大于等于0且小于等于90°。

2.根据权利要求1所述的晶棒切磨系统，其特征在于：

所述第一方向与所述第二方向的夹角大于等于40°且小于等于50°。

3.根据权利要求1所述的晶棒切磨系统，其特征在于：

所述平面磨削机构包括同轴设置的粗磨组件和精磨组件，所述精磨组件套设在所述粗磨组件的外侧，所述粗磨组件能够沿第一方向运动，所述粗磨组件包括伸出至所述精磨组件外的第一状态和缩回至所述精磨组件内的第二状态。

4.根据权利要求1所述的晶棒切磨系统，其特征在于：

在上下方向上，所述倒角磨削机构设于所述平面磨削机构的下方。

5.根据权利要求1所述的晶棒切磨系统，其特征在于：

所述倒角磨削机构的端部设有砂轮，所述砂轮为外圆周成型砂轮。

6.根据权利要求1所述的晶棒切磨系统，其特征在于：

所述磨削装置还包括基本沿上下方向延伸的导轨及驱动平面磨削机构和倒角磨削机构沿所述导轨运动的第一驱动机构。

7.根据权利要求1所述的晶棒切磨系统，其特征在于：

所述磨削装置包括驱动所述平面磨削机构沿所述第一方向移动的第二驱动机构及驱动所述倒角磨削机构沿所述第二方向移动的第三驱动机构。

8.根据权利要求1所述的晶棒切磨系统，其特征在于：

所述输料装置、切割装置和磨削装置均匀地围绕所述旋转台设置，所述旋转台上设有三个所述夹具，三个所述加具均匀地设置在旋转台的侧面。

9.根据权利要求1所述的晶棒切磨系统，其特征在于：

所述输料装置包括翻转机构，所述翻转机构包括使所述晶棒处于水平状态的第三状态及使所述晶棒处于竖直状态的第四状态，所述翻转机构能够在所述第三状态与所述第四状态之间转换。

10.根据权利要求9所述的晶棒切磨系统，其特征在于：

所述输料装置包括机械手，所述机械手能够从处于所述第四状态的翻转机构中抓取所述晶棒并将所述晶棒输送至所述旋转台中的所述夹具中。

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