CN116494055A - 一种具有损伤检测功能的锗单晶片生产用磨削处理设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有损伤检测功能的锗单晶片生产用磨削处理设备，涉及磨削技术领域，包括磨削组件、检测组件、上料单元、主机台，磨削组件、检测组件都设置在主机台上方，磨削组件设置在主机台一侧，检测组件设置在主机台另一侧，上料单元一侧设置在主机台上，上料单元另一侧和地面紧固连接。本发明的磨头部件通过单组电机输出不同转速，使得整个打磨面各处的线速度趋于接近，在进行速度调节时，各处线速度仍能维持该状态，极大程度的提升了磨削过程中速度的控制精度，提升了打磨效果。另一方面，各层引导槽在转动的过程中会经过打磨面位置，被夹在打磨面和锗单晶片之间的碎屑能够就近被吸出，降低了锗单晶片二次损伤的概率。
Description
技术领域
本发明涉及磨削技术领域，具体为一种具有损伤检测功能的锗单晶片生产用磨削处理设备。
背景技术
锗单晶是不含大角晶界或孪晶的锗晶体，是重要的半导体材料，在进行锗单晶片加工时，需要对锗单晶片表面的损伤进行打磨，但现有的磨削处理设备存在较多的缺陷，无法满足使用需求。
由于锗单晶片的打磨精度较高，需要精确的控制打磨速度，但常规的打磨设备多数为圆盘打磨面，其在打磨的过程中打磨中心和外侧会产生较大的线速度差异，不利于精确打磨速度的调整，另一方面，打磨过程中的碎屑也容易被夹在锗单晶片和打磨面之间，造成锗单晶片的二次损伤。
常规的损伤检测设备在针对锗单晶片表面损伤检测时，只能判断损伤的有无，在损伤位置即将被打磨完毕时，不能相应的缩短单次打磨厚度，容易造成锗单晶片的浪费。对于部分位置倾斜的损伤，常规的损伤检测设备还容易出现误判的情况，进而导致产出的锗单晶片质量不合格。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有损伤检测功能的锗单晶片生产用磨削处理设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种具有损伤检测功能的锗单晶片生产用磨削处理设备，包括磨削组件、检测组件、上料单元、主机台，磨削组件、检测组件都设置在主机台上方，磨削组件设置在主机台一侧，检测组件设置在主机台另一侧，上料单元一侧设置在主机台上，上料单元另一侧和地面紧固连接；
磨削组件包括位移单元、磨削单元，位移单元包括支撑台、第一模组、第一滑动导轨组、第二模组、第二滑动导轨组、升降模组、升降台、第三滑动导轨组，支撑台和主机台紧固连接，支撑台设置有两组，一组支撑台顶部和第一模组紧固连接，另一组支撑台顶部和第一滑动导轨组紧固连接，第二模组和第一模组、第一滑动导轨组的活动端紧固连接，第二滑动导轨组和第二模组紧固连接，升降模组和第二滑动导轨组、第二模组的活动端紧固连接，第三滑动导轨组和升降模组紧固连接，升降台和升降模组、第三滑动导轨组的活动端紧固连接，磨削单元和升降台紧固连接。上料单元将锗单晶片搬运到主机台上，检测组件对锗单晶片表面损伤进行检测，检测后送到磨削组件位置，进行打磨处理，打磨后在送回检测组件检测，重复该过程，在即将打磨完毕时增加检测频率。在进行打磨时，第一模组带动第二模组移动，第一滑动导轨组起到导向作用，第二模组带动升降模组移动，第二滑动导轨组起到导向作用，升降模组带动升降台移动，第三滑动导轨组起到导向作用，磨削单元实现了自由移动。本发明的磨头部件通过单组电机输出不同转速，使得整个打磨面各处的线速度趋于接近，在进行速度调节时，各处线速度仍能维持该状态，极大程度的提升了磨削过程中速度的控制精度，提升了打磨效果。另一方面，各层引导槽在转动的过程中会经过打磨面位置，被夹在打磨面和锗单晶片之间的碎屑能够就近被吸出，降低了锗单晶片二次损伤的概率。
进一步的，磨削单元包括外箱体、驱动电机、磨头部件、回收部件，外箱体和升降台紧固连接，驱动电机、回收部件设置在外箱体内部，磨头部件设置在外箱体外部，驱动电机的输出轴和磨头部件相连，回收部件和磨头部件连通。驱动电机驱动磨头部件运转，对锗单晶片表面进行打磨，回收部件对打磨碎屑进行回收。
进一步的，磨头部件包括分级齿轮、分级齿圈、中心打磨柱、分级打磨套、环形套、引气泵、集中管，分级齿轮设置有多组，多组分级齿轮都和驱动电机的输出轴紧固连接，分级齿轮自上而下齿数递减，分级齿圈也设置有多组，分级齿圈和分级齿轮一一对应，分级齿圈自上而下齿数递增，中心打磨柱和外箱体转动连接，最上侧的分级齿圈和中心打磨柱紧固连接，分级打磨套数目比分级齿圈少一组，多组分级打磨套相互嵌套，相邻的分级打磨套转动连接，最内侧的分级打磨套和中心打磨柱转动连接，分级打磨套、中心打磨柱最底端平齐，分级打磨套从外向内高度递增，最上侧分级齿圈以下的分级齿圈分别和不同的分级打磨套紧固连接，分级齿轮、分级齿圈自上而下成对啮合，环形套和分级打磨套数目相同，环形套和分级打磨套转动连接，引气泵一端和环形套紧固连接，引气泵另一端和集中管紧固连接，分级打磨套底部设置有引导槽，引导槽设置有多组，多组引导槽围绕分级打磨套中心均匀分布，中心打磨柱内部设置有进气孔，引导槽处设置有引气孔，引气孔和环形套连通，环形套和引气泵连通，引气泵和集中管连通，集中管和回收部件连通。在进行锗单晶片打磨时，中心打磨柱和多个分级打磨套组合成打磨面，分级打磨套表面设置的引导槽两侧设置有过渡弧面，不会对打磨过程造成影响，驱动电机带动多个分级齿轮转动，分级齿轮和分级齿圈的传动比自上而下逐级递减，分级齿轮、分级齿圈的传动比和所连接的对应打磨位置外沿相乘为常数，在转动的过程中，中心打磨柱的转速最快，最外侧的分级打磨套转速最慢，整体线速度趋于接近，由于转速差异，各个分级打磨套上的引导槽和打磨面会出现交错过程，引气泵向外抽气，气流一部分从中心打磨柱的进气孔进入，一部分从外部环境沿着最外侧分级打磨套的缝隙进入，打磨碎屑随着气流一起被输送向回收部件。本发明的磨头部件通过单组电机输出不同转速，使得整个打磨面各处的线速度趋于接近，在进行速度调节时，各处线速度仍能维持该状态，极大程度的提升了磨削过程中速度的控制精度，提升了打磨效果。另一方面，各层引导槽在转动的过程中会经过打磨面位置，被夹在打磨面和锗单晶片之间的碎屑能够就近被吸出，降低了锗单晶片二次损伤的概率。
进一步的，回收部件包括第一连接架、第二连接架、连接杆、吸引球、分隔板、震动弹簧、回收箱、第一升降电缸、第二升降电缸，连接杆设置有两组，两组连接杆交错设置，一组连接杆和第一连接架紧固连接，另一组连接杆和第二连接架紧固连接，回收箱通过支架和外箱体紧固连接，第一升降电缸、第二升降电缸和回收箱外壁紧固连接，第一升降电缸的输出轴和第一连接架紧固连接，第二升降电缸的输出轴和第二连接架紧固连接，第一连接架、第二连接架侧边设置有触点排，触点排上端和外部静电极板连接，触点排下端和外部地线连接，震动弹簧一端和连接杆紧固连接，震动弹簧远离连接杆的一端设置有吸引球，连接杆内部设置有导线，导线一端和吸引球连接，导线另一端和触点排接触，分隔板设置在回收箱内部中间位置，分隔板表面设置有下漏孔，下漏孔位置和连接杆对应，回收箱上部一侧和集中管连通，回收箱上部另一侧设置有漏气网。打磨碎屑在气流的带动下被输入到回收箱上部，气流从漏气网处排出，碎屑被漏气网挡住，在碎屑经过回收箱上部时，第一连接架、第二连接架在第一升降电缸、第二升降电缸的带动下交替上下移动，连接杆密布在回收箱内，在第一连接架、第二连接架的带动下，一组连接杆位于回收箱上侧，一组连接柱穿过分隔板插入回收箱下侧，位于上侧的连接杆上的吸引球和外部静电极板连通，吸引球表面被赋电荷，会对打磨的碎屑进行吸附，在连接杆上下移动的过程中，震动弹簧会发生震动，吸引球随着震动弹簧一起震动，位于回收箱上侧的吸引球震动增大了和碎屑的接触范围，提升了碎屑吸附效率。位于回收箱下侧的吸引球和外部地线连通，电荷被传走，在吸引球震动的过程中，碎屑被抖落，落在回收箱底部，分隔板阻隔了回收箱上下层之间大部分的气流影响，各个吸引球下落位置对应下漏孔，下漏孔向下倾斜，能够辅助自然沉降的碎屑滑落到回收箱下部，漏气网对少部分未被吸附的碎屑进行阻挡。本发明的回收部件通过吸引球上下交替移动，对气流中混合的碎屑进行吸附收集，再将吸附收集的碎屑转移到回收箱底部，极大程度的提升了漏气网处排出气流的洁净程度，气流洁净保证了漏气网处不会被过多的碎屑堵塞，维持了气流的通畅性，另一方面对于碎屑的集中收集也便于对锗碎屑的二次利用。
进一步的，检测组件包括覆盖盒、升降架、检测相机、光圈、转向盘，升降架和主机台紧固连接，升降架上设置有升降电缸，升降电缸的输出端和覆盖盒紧固连接，转向盘和检测相机连接，转向盘固定在覆盖盒内部顶侧，光圈设置在检测相机拍摄端。在进行锗单晶片检测时，升降架上的升降电缸带动覆盖盒下移，将锗单镜片罩住，光圈提供照明，检测相机对锗单镜片进行表面拍照，本发明的检测相机上设置有电控转向架，可自动调整拍摄角度，转向盘配合调整拍照位置，拍摄的照片输入数据中心进行对比处理，通过照片比对确定损伤情况。
进一步的，转向盘包括环形齿圈、环形导轨、环移条、调节齿轮、调节电机、调节电缸，环形齿圈、环形导轨和覆盖盒内壁上侧紧固连接，环移条一端和覆盖盒内壁转动连接，环移条转动连接位置和环形齿圈中心对应，环移条另一端和环形导轨滑动连接，调节电机和环移条紧固连接，调节电机的输出轴和调节齿轮紧固连接，调节齿轮和环形齿圈啮合，检测相机和环移条滑动连接，调节电缸和环移条紧固连接，调节电缸的输出轴和检测相机紧固连接。调节电机带动调节齿轮转动，调节齿轮和环形齿圈啮合，带动环移条沿着环形导轨转动，调节电缸控制检测相机的相对位置。在检测过程中，检测相机先在中心处拍摄竖直状态俯视照片，调节电缸紧接着带动检测相机向回收缩，检测相机的角度向中心偏移，沿着环形导轨拍摄一周，检测相机的角度再向外侧偏移，沿着环形导轨拍摄一周。对于最后即将打磨完毕的损伤，损伤深度较小，竖直拍摄和倾斜拍摄的区别较小，此时降低单次打磨厚度，以减少最后一次打磨的损失量，对于一些倾斜的损失，从竖直方向拍摄可能会被覆盖，而侧向拍摄则将这些损伤暴露了出来。本发明的检测组件通过多角度的组合拍摄对比，极大程度的提升了检测精度，对比结果一方面可以降低最后一次打磨的损失量，另一方面还能规避倾斜损伤引起的误判。
进一步的，上料单元包括上料输送带、吸附机械手、转运部件，上料输送带设置在主机台一侧，上料输送带和地面紧固连接，吸附机械手设置在上料输送带和吸附机械手之间，吸附机械手和地面紧固连接，转运部件和主机台紧固连接。上料输送带将锗单晶片输送到主机台旁，吸附机械手将锗单晶片吸附提起，放置到转运部件中，转运部件将锗单晶片在磨削组件、检测组件之间进行位置移动。
进一步的，转运部件包括滑动台、吸附盘、滑道、控制模组，滑道和主机台紧固连接，滑动台和滑道滑动连接，吸附盘设置在滑动台表面，控制模组和主机台紧固连接，控制模组的活动平台和滑动台紧固连接。控制模组带动滑动台在磨削组件、检测组件之间往复移动，吸附盘将锗单晶片固定在滑动台中。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明的磨头部件通过单组电机输出不同转速，使得整个打磨面各处的线速度趋于接近，在进行速度调节时，各处线速度仍能维持该状态，极大程度的提升了磨削过程中速度的控制精度，提升了打磨效果。另一方面，各层引导槽在转动的过程中会经过打磨面位置，被夹在打磨面和锗单晶片之间的碎屑能够就近被吸出，降低了锗单晶片二次损伤的概率。本发明的回收部件通过吸引球上下交替移动，对气流中混合的碎屑进行吸附收集，再将吸附收集的碎屑转移到回收箱底部，极大程度的提升了漏气网处排出气流的洁净程度，气流洁净保证了漏气网处不会被过多的碎屑堵塞，维持了气流的通畅性，另一方面对于碎屑的集中收集也便于对锗碎屑的二次利用。本发明的检测组件通过多角度的组合拍摄对比，极大程度的提升了检测精度，对比结果一方面可以降低最后一次打磨的损失量，另一方面还能规避倾斜损伤引起的误判。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的外箱内部结构示意图；
图3是图2的A处局部放大图；
图4是本发明的分级打磨套、中心打磨柱打磨端面示意图；
图5是本发明的回收部件整体结构示意图；
图6是本发明的转运部件整体结构示意图；
图7是本发明的检测组件示意图；
图8是本发明的转向盘整体结构示意图；
图中：1-磨削组件、11-位移单元、111-支撑台、112-第一模组、113-第一滑动导轨组、114-第二模组、115-第二滑动导轨组、116-升降模组、117-升降台、118-第三滑动导轨组、12-外箱体、13-驱动电机、14-磨头部件、141-分级齿轮、142-分级齿圈、143-中心打磨柱、144-分级打磨套、145-环形套、146-引气泵、147-集中管、148-引导槽、149-引气孔、15-回收部件、151-第一连接架、152-第二连接架、153-连接杆、154-吸引球、155-分隔板、156-震动弹簧、157-回收箱、158-触点排、2-检测组件、21-覆盖盒、22-升降架、23-检测相机、24-光圈、25-转向盘、251-环形齿圈、252-环形导轨、253-环移条、254-调节齿轮、255-调节电缸、3-上料单元、31-上料输送带、32-吸附机械手、33-转运部件、331-滑动台、332-吸附盘、333-滑道、334-控制模组、4-主机台。
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。
如图1所示，一种具有损伤检测功能的锗单晶片生产用磨削处理设备，包括磨削组件1、检测组件2、上料单元3、主机台4，磨削组件1、检测组件2都设置在主机台4上方，磨削组件1设置在主机台4一侧，检测组件2设置在主机台4另一侧，上料单元3一侧设置在主机台4上，上料单元3另一侧和地面紧固连接；
磨削组件1包括位移单元11、磨削单元，位移单元11包括支撑台111、第一模组112、第一滑动导轨组113、第二模组114、第二滑动导轨组115、升降模组116、升降台117、第三滑动导轨组118，支撑台111和主机台4紧固连接，支撑台111设置有两组，一组支撑台111顶部和第一模组112紧固连接，另一组支撑台111顶部和第一滑动导轨组113紧固连接，第二模组114和第一模组112、第一滑动导轨组113的活动端紧固连接，第二滑动导轨组115和第二模组114紧固连接，升降模组116和第二滑动导轨组115、第二模组114的活动端紧固连接，第三滑动导轨组118和升降模组116紧固连接，升降台117和升降模组116、第三滑动导轨组118的活动端紧固连接，磨削单元和升降台117紧固连接。上料单元3将锗单晶片搬运到主机台4上，检测组件2对锗单晶片表面损伤进行检测，检测后送到磨削组件1位置，进行打磨处理，打磨后在送回检测组件2检测，重复该过程，在即将打磨完毕时增加检测频率。在进行打磨时，第一模组112带动第二模组114移动，第一滑动导轨组113起到导向作用，第二模组114带动升降模组116移动，第二滑动导轨组115起到导向作用，升降模组116带动升降台117移动，第三滑动导轨组118起到导向作用，磨削单元实现了自由移动。本发明的磨头部件14通过单组电机输出不同转速，使得整个打磨面各处的线速度趋于接近，在进行速度调节时，各处线速度仍能维持该状态，极大程度的提升了磨削过程中速度的控制精度，提升了打磨效果。另一方面，各层引导槽148在转动的过程中会经过打磨面位置，被夹在打磨面和锗单晶片之间的碎屑能够就近被吸出，降低了锗单晶片二次损伤的概率。
如图2、图3所示，磨削单元包括外箱体12、驱动电机13、磨头部件14、回收部件15，外箱体12和升降台117紧固连接，驱动电机13、回收部件15设置在外箱体12内部，磨头部件14设置在外箱体12外部，驱动电机13的输出轴和磨头部件14相连，回收部件15和磨头部件14连通。驱动电机13驱动磨头部件14运转，对锗单晶片表面进行打磨，回收部件15对打磨碎屑进行回收。
如图2、图3、图4所示，磨头部件14包括分级齿轮141、分级齿圈142、中心打磨柱143、分级打磨套144、环形套145、引气泵146、集中管147，分级齿轮141设置有多组，多组分级齿轮141都和驱动电机13的输出轴紧固连接，分级齿轮141自上而下齿数递减，分级齿圈142也设置有多组，分级齿圈142和分级齿轮141一一对应，分级齿圈142自上而下齿数递增，中心打磨柱143和外箱体12转动连接，最上侧的分级齿圈142和中心打磨柱143紧固连接，分级打磨套144数目比分级齿圈142少一组，多组分级打磨套144相互嵌套，相邻的分级打磨套144转动连接，最内侧的分级打磨套144和中心打磨柱143转动连接，分级打磨套144、中心打磨柱143最底端平齐，分级打磨套144从外向内高度递增，最上侧分级齿圈142以下的分级齿圈142分别和不同的分级打磨套144紧固连接，分级齿轮141、分级齿圈142自上而下成对啮合，环形套145和分级打磨套144数目相同，环形套145和分级打磨套144转动连接，引气泵146一端和环形套145紧固连接，引气泵146另一端和集中管147紧固连接，分级打磨套144底部设置有引导槽148，引导槽148设置有多组，多组引导槽148围绕分级打磨套144中心均匀分布，中心打磨柱143内部设置有进气孔，引导槽148处设置有引气孔149，引气孔149和环形套145连通，环形套145和引气泵146连通，引气泵146和集中管147连通，集中管147和回收部件15连通。在进行锗单晶片打磨时，中心打磨柱143和多个分级打磨套144组合成打磨面，分级打磨套144表面设置的引导槽两侧设置有过渡弧面，不会对打磨过程造成影响，驱动电机13带动多个分级齿轮141转动，分级齿轮141和分级齿圈142的传动比自上而下逐级递减，分级齿轮141、分级齿圈142的传动比和所连接的对应打磨位置外沿相乘为常数，在转动的过程中，中心打磨柱143的转速最快，最外侧的分级打磨套144转速最慢，整体线速度趋于接近，由于转速差异，各个分级打磨套144上的引导槽和打磨面会出现交错过程，引气泵146向外抽气，气流一部分从中心打磨柱143的进气孔进入，一部分从外部环境沿着最外侧分级打磨套144的缝隙进入，打磨碎屑随着气流一起被输送向回收部件15。本发明的磨头部件14通过单组电机输出不同转速，使得整个打磨面各处的线速度趋于接近，在进行速度调节时，各处线速度仍能维持该状态，极大程度的提升了磨削过程中速度的控制精度，提升了打磨效果。另一方面，各层引导槽148在转动的过程中会经过打磨面位置，被夹在打磨面和锗单晶片之间的碎屑能够就近被吸出，降低了锗单晶片二次损伤的概率。
如图5所示，回收部件15包括第一连接架151、第二连接架152、连接杆153、吸引球154、分隔板155、震动弹簧156、回收箱157、第一升降电缸、第二升降电缸，连接杆153设置有两组，两组连接杆153交错设置，一组连接杆153和第一连接架151紧固连接，另一组连接杆153和第二连接架152紧固连接，回收箱157通过支架和外箱体12紧固连接，第一升降电缸、第二升降电缸和回收箱157外壁紧固连接，第一升降电缸的输出轴和第一连接架151紧固连接，第二升降电缸的输出轴和第二连接架152紧固连接，第一连接架151、第二连接架152侧边设置有触点排158，触点排158上端和外部静电极板连接，触点排下端和外部地线连接，震动弹簧156一端和连接杆153紧固连接，震动弹簧156远离连接杆153的一端设置有吸引球154，连接杆153内部设置有导线，导线一端和吸引球154连接，导线另一端和触点排158接触，分隔板155设置在回收箱157内部中间位置，分隔板155表面设置有下漏孔，下漏孔位置和连接杆153对应，回收箱157上部一侧和集中管147连通，回收箱157上部另一侧设置有漏气网。打磨碎屑在气流的带动下被输入到回收箱157上部，气流从漏气网处排出，碎屑被漏气网挡住，在碎屑经过回收箱157上部时，第一连接架151、第二连接架152在第一升降电缸、第二升降电缸的带动下交替上下移动，连接杆153密布在回收箱157内，在第一连接架151、第二连接架152的带动下，一组连接杆53位于回收箱157上侧，一组连接柱153穿过分隔板155插入回收箱157下侧，位于上侧的连接杆153上的吸引球154和外部静电极板连通，吸引球154表面被赋电荷，会对打磨的碎屑进行吸附，在连接杆153上下移动的过程中，震动弹簧156会发生震动，吸引球154随着震动弹簧156一起震动，位于回收箱157上侧的吸引球154震动增大了和碎屑的接触范围，提升了碎屑吸附效率。位于回收箱157下侧的吸引球154和外部地线连通，电荷被传走，在吸引球154震动的过程中，碎屑被抖落，落在回收箱157底部，分隔板155阻隔了回收箱157上下层之间大部分的气流影响，各个吸引球154下落位置对应下漏孔，下漏孔向下倾斜，能够辅助自然沉降的碎屑滑落到回收箱下部，漏气网对少部分未被吸附的碎屑进行阻挡。本发明的回收部件15通过吸引球154上下交替移动，对气流中混合的碎屑进行吸附收集，再将吸附收集的碎屑转移到回收箱157底部，极大程度的提升了漏气网处排出气流的洁净程度，气流洁净保证了漏气网处不会被过多的碎屑堵塞，维持了气流的通畅性，另一方面对于碎屑的集中收集也便于对锗碎屑的二次利用。
如图7所示，检测组件2包括覆盖盒21、升降架22、检测相机23、光圈24、转向盘25，升降架22和主机台4紧固连接，升降架22上设置有升降电缸，升降电缸的输出端和覆盖盒21紧固连接，转向盘25和检测相机23连接，转向盘25固定在覆盖盒21内部顶侧，光圈24设置在检测相机23拍摄端。在进行锗单晶片检测时，升降架22上的升降电缸带动覆盖盒21下移，将锗单镜片罩住，光圈24提供照明，检测相机23对锗单镜片进行表面拍照，本发明的检测相机23上设置有电控转向架，可自动调整拍摄角度，转向盘配合调整拍照位置，拍摄的照片输入数据中心进行对比处理，通过照片比对确定损伤情况。
如图8所示，转向盘25包括环形齿圈251、环形导轨252、环移条253、调节齿轮254、调节电机、调节电缸255，环形齿圈251、环形导轨252和覆盖盒21内壁上侧紧固连接，环移条253一端和覆盖盒21内壁转动连接，环移条253转动连接位置和环形齿圈251中心对应，环移条253另一端和环形导轨252滑动连接，调节电机和环移条253紧固连接，调节电机的输出轴和调节齿轮254紧固连接，调节齿轮254和环形齿圈251啮合，检测相机23和环移条253滑动连接，调节电缸255和环移条253紧固连接，调节电缸255的输出轴和检测相机23紧固连接。调节电机带动调节齿轮254转动，调节齿轮254和环形齿圈251啮合，带动环移条253沿着环形导轨252转动，调节电缸255控制检测相机23的相对位置。在检测过程中，检测相机23先在中心处拍摄竖直状态俯视照片，调节电缸255紧接着带动检测相机23向回收缩，检测相机23的角度向中心偏移，沿着环形导轨252拍摄一周，检测相机23的角度再向外侧偏移，沿着环形导轨252拍摄一周。对于最后即将打磨完毕的损伤，损伤深度较小，竖直拍摄和倾斜拍摄的区别较小，此时降低单次打磨厚度，以减少最后一次打磨的损失量，对于一些倾斜的损失，从竖直方向拍摄可能会被覆盖，而侧向拍摄则将这些损伤暴露了出来。本发明的检测组件2通过多角度的组合拍摄对比，极大程度的提升了检测精度，对比结果一方面可以降低最后一次打磨的损失量，另一方面还能规避倾斜损伤引起的误判。
如图1、图6所示，上料单元3包括上料输送带31、吸附机械手32、转运部件33，上料输送带31设置在主机台4一侧，上料输送带31和地面紧固连接，吸附机械手32设置在上料输送带31和吸附机械手32之间，吸附机械手32和地面紧固连接，转运部件33和主机台4紧固连接。上料输送带31将锗单晶片输送到主机台4旁，吸附机械手32将锗单晶片吸附提起，放置到转运部件33中，转运部件33将锗单晶片在磨削组件1、检测组件2之间进行位置移动。
如图6所示，转运部件33包括滑动台331、吸附盘332、滑道333、控制模组334，滑道333和主机台4紧固连接，滑动台331和滑道333滑动连接，吸附盘332设置在滑动台331表面，控制模组334和主机台4紧固连接，控制模组334的活动平台和滑动台331紧固连接。控制模组334带动滑动台331在磨削组件1、检测组件2之间往复移动，吸附盘332将锗单晶片固定在滑动台331中。
本发明的工作原理：上料输送带31将锗单晶片输送到主机台4旁，吸附机械手32将锗单晶片吸附提起，放置到转运部件33中，控制模组334带动滑动台331在磨削组件1、检测组件2之间往复移动，吸附盘332将锗单晶片固定在滑动台331中。在进行打磨时，第一模组112带动第二模组114移动，第一滑动导轨组113起到导向作用，第二模组114带动升降模组116移动，第二滑动导轨组115起到导向作用，升降模组116带动升降台117移动，第三滑动导轨组118起到导向作用，磨削单元实现了自由移动。中心打磨柱143和多个分级打磨套144组合成打磨面，驱动电机13带动多个分级齿轮141转动，分级齿轮141和分级齿圈142的传动比自上而下逐级递减，在转动的过程中，中心打磨柱143的转速最快，最外侧的分级打磨套144转速最慢，整体线速度趋于接近，由于转速差异，各个分级打磨套144上的引导槽和打磨面会出现交错过程，引气泵146向外抽气，气流一部分从中心打磨柱143的进气孔进入，一部分从外部环境沿着最外侧分级打磨套144的缝隙进入，打磨碎屑随着气流一起被输送向回收部件15。打磨碎屑在气流的带动下被输入到回收箱157上部，气流从漏气网处排出，碎屑被漏气网挡住，在碎屑经过回收箱157上部时，第一连接架151、第二连接架152在第一升降电缸、第二升降电缸的带动下交替上下移动，位于上侧的连接杆153上的吸引球154和外部静电极板连通，吸引球154表面被赋电荷，会对打磨的碎屑进行吸附，在连接杆153上下移动的过程中，震动弹簧156会发生震动，吸引球154随着震动弹簧156一起震动，位于回收箱157上侧的吸引球154震动增大了和碎屑的接触范围。位于回收箱157下侧的吸引球154和外部地线连通，电荷被传走，在吸引球154震动的过程中，碎屑被抖落，落在回收箱157底部。在进行锗单晶片检测时，升降架22上的升降电缸带动覆盖盒21下移，将锗单镜片罩住，光圈24提供照明，检测相机23对锗单镜片进行表面拍照，本发明的检测相机23上设置有电控转向架，可自动调整拍摄角度，转向盘配合调整拍照位置，拍摄的照片输入数据中心进行对比处理，通过照片比对确定损伤情况。
需要说明的是，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”或者其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过程、方法、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，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种具有损伤检测功能的锗单晶片生产用磨削处理设备，其特征在于：所述设备包括磨削组件（1）、检测组件（2）、上料单元（3）、主机台（4），所述磨削组件（1）、检测组件（2）都设置在主机台（4）上方，磨削组件（1）设置在主机台（4）一侧，检测组件（2）设置在主机台（4）另一侧，所述上料单元（3）一侧设置在主机台（4）上，上料单元（3）另一侧和地面紧固连接；
所述磨削组件（1）包括位移单元（11）、磨削单元，所述位移单元（11）包括支撑台（111）、第一模组（112）、第一滑动导轨组（113）、第二模组（114）、第二滑动导轨组（115）、升降模组（116）、升降台（117）、第三滑动导轨组（118），所述支撑台（111）和主机台（4）紧固连接，所述支撑台（111）设置有两组，一组支撑台（111）顶部和第一模组（112）紧固连接，另一组支撑台（111）顶部和第一滑动导轨组（113）紧固连接，所述第二模组（114）和第一模组（112）、第一滑动导轨组（113）的活动端紧固连接，所述第二滑动导轨组（115）和第二模组（114）紧固连接，所述升降模组（116）和第二滑动导轨组（115）、第二模组（114）的活动端紧固连接，所述第三滑动导轨组（118）和升降模组（116）紧固连接，所述升降台（117）和升降模组（116）、第三滑动导轨组（118）的活动端紧固连接，所述磨削单元和升降台（117）紧固连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有损伤检测功能的锗单晶片生产用磨削处理设备，其特征在于：所述磨削单元包括外箱体（12）、驱动电机（13）、磨头部件（14）、回收部件（15），所述外箱体（12）和升降台（117）紧固连接，所述驱动电机（13）、回收部件（15）设置在外箱体（12）内部，所述磨头部件（14）设置在外箱体（12）外部，所述驱动电机（13）的输出轴和磨头部件（14）相连，所述回收部件（15）和磨头部件（14）连通。
3.根据权利要求2所述的一种具有损伤检测功能的锗单晶片生产用磨削处理设备，其特征在于：所述磨头部件（14）包括分级齿轮（141）、分级齿圈（142）、中心打磨柱（143）、分级打磨套（144）、环形套（145）、引气泵（146）、集中管（147），所述分级齿轮（141）设置有多组，多组分级齿轮（141）都和驱动电机（13）的输出轴紧固连接，所述分级齿轮（141）自上而下齿数递减，所述分级齿圈（142）也设置有多组，所述分级齿圈（142）和分级齿轮（141）一一对应，分级齿圈（142）自上而下齿数递增，所述中心打磨柱（143）和外箱体（12）转动连接，最上侧的分级齿圈（142）和中心打磨柱（143）紧固连接，所述分级打磨套（144）数目比分级齿圈（142）少一组，多组分级打磨套（144）相互嵌套，相邻的分级打磨套（144）转动连接，最内侧的分级打磨套（144）和中心打磨柱（143）转动连接，所述分级打磨套（144）、中心打磨柱（143）最底端平齐，分级打磨套（144）从外向内高度递增，最上侧分级齿圈（142）以下的分级齿圈（142）分别和不同的分级打磨套（144）紧固连接，所述分级齿轮（141）、分级齿圈（142）自上而下成对啮合，所述环形套（145）和分级打磨套（144）数目相同，环形套（145）和分级打磨套（144）转动连接，所述引气泵（146）一端和环形套（145）紧固连接，所述引气泵（146）另一端和集中管（147）紧固连接，所述分级打磨套（144）底部设置有引导槽（148），所述引导槽（148）设置有多组，多组引导槽（148）围绕分级打磨套（144）中心均匀分布，所述中心打磨柱（143）内部设置有进气孔，所述引导槽（148）处设置有引气孔（149），所述引气孔（149）和环形套（145）连通，所述环形套（145）和引气泵（146）连通，所述引气泵（146）和集中管（147）连通，所述集中管（147）和回收部件（15）连通。
4.根据权利要求3所述的一种具有损伤检测功能的锗单晶片生产用磨削处理设备，其特征在于：所述回收部件（15）包括第一连接架（151）、第二连接架（152）、连接杆（153）、吸引球（154）、分隔板（155）、震动弹簧（156）、回收箱（157）、第一升降电缸、第二升降电缸，所述连接杆（153）设置有两组，两组连接杆（153）交错设置，一组连接杆（153）和第一连接架（151）紧固连接，另一组连接杆（153）和第二连接架（152）紧固连接，所述回收箱（157）通过支架和外箱体（12）紧固连接，所述第一升降电缸、第二升降电缸和回收箱（157）外壁紧固连接，所述第一升降电缸的输出轴和第一连接架（151）紧固连接，第二升降电缸的输出轴和第二连接架（152）紧固连接，所述第一连接架（151）、第二连接架（152）侧边设置有触点排（158），所述触点排（158）上端和外部静电极板连接，所述触点排（158）下端和外部地线连接，所述震动弹簧（156）一端和连接杆（153）紧固连接，震动弹簧（156）远离连接杆（153）的一端设置有吸引球（154），所述连接杆（153）内部设置有导线，所述导线一端和吸引球（154）连接，导线另一端和触点排（158）接触，所述分隔板（155）设置在回收箱（157）内部中间位置，所述分隔板（155）表面设置有下漏孔，所述下漏孔位置和连接杆（153）对应，所述回收箱（157）上部一侧和集中管（147）连通，回收箱（157）上部另一侧设置有漏气网。
5.根据权利要求4所述的一种具有损伤检测功能的锗单晶片生产用磨削处理设备，其特征在于：所述检测组件（2）包括覆盖盒（21）、升降架（22）、检测相机（23）、光圈（24）、转向盘（25），所述升降架（22）和主机台（4）紧固连接，所述升降架（22）上设置有升降电缸，所述升降电缸的输出端和覆盖盒（21）紧固连接，所述转向盘（25）和检测相机（23）连接，所述转向盘（25）固定在覆盖盒（21）内部顶侧，所述光圈（24）设置在检测相机（23）拍摄端。
6.根据权利要求5所述的一种具有损伤检测功能的锗单晶片生产用磨削处理设备，其特征在于：所述转向盘（25）包括环形齿圈（251）、环形导轨（252）、环移条（253）、调节齿轮（254）、调节电机、调节电缸（255），所述环形齿圈（251）、环形导轨（252）和覆盖盒（21）内壁上侧紧固连接，所述环移条（253）一端和覆盖盒（21）内壁转动连接，所述环移条（253）转动连接位置和环形齿圈（251）中心对应，所述环移条（253）另一端和环形导轨（252）滑动连接，所述调节电机和环移条（253）紧固连接，所述调节电机的输出轴和调节齿轮（254）紧固连接，所述调节齿轮（254）和环形齿圈（251）啮合，所述检测相机（23）和环移条（253）滑动连接，所述调节电缸（255）和环移条（253）紧固连接，所述调节电缸（255）的输出轴和检测相机（23）紧固连接。
7.根据权利要求6所述的一种具有损伤检测功能的锗单晶片生产用磨削处理设备，其特征在于：所述上料单元（3）包括上料输送带（31）、吸附机械手（32）、转运部件（33），所述上料输送带（31）设置在主机台（4）一侧，所述上料输送带（31）和地面紧固连接，所述吸附机械手（32）设置在上料输送带（31）和吸附机械手（32）之间，所述吸附机械手（32）和地面紧固连接，所述转运部件（33）和主机台（4）紧固连接。
8.根据权利要求7所述的一种具有损伤检测功能的锗单晶片生产用磨削处理设备，其特征在于：所述转运部件（33）包括滑动台（331）、吸附盘（332）、滑道（333）、控制模组（334），所述滑道（333）和主机台（4）紧固连接，所述滑动台（331）和滑道（333）滑动连接，所述吸附盘（332）设置在滑动台（331）表面，所述控制模组（334）和主机台（4）紧固连接，控制模组（334）的活动平台和滑动台（331）紧固连接。
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2023
- 2023-06-29 CN CN202310779141.7A patent/CN116494055B/zh active Active
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