CN116766418A - 一种蓝宝石定向加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于蓝宝石加工技术领域，具体涉及一种蓝宝石定向加工装置，包括固定座、调节组件以及移动组件；调节组件包括支撑座，调节座以及多个定位柱；支撑座成型有导向孔；导向孔内设置有球窝以及多个定位滚轮；调节座包括球形头、定位孔；调节座设置有定位组件；定位组件包括至少两层的调心滚轮以及调心旋钮；调节座还设置有定位面；支撑座的外周固定连接有球面标尺；球面标尺的球心与球形头的球心重合；调节座固定连接有指针盘；指针盘上沿周向设置有多个指针；本发明通过对晶棒进行重新定向从而获得切割平面、定向方向、晶棒轴线之间的角度差值，确保切割平面与定向方向的垂直关系，从而避免多种误差的累积，减小研磨所需的预留量。

Description

一种蓝宝石定向加工装置

技术领域

本发明属于蓝宝石加工技术领域，具体涉及一种蓝宝石定向加工装置。

背景技术

蓝宝石材料具有良好的光学性能、物理性能，且熔点高。在极端环境条件下表现出良好的稳定性。随着蓝宝石材料长晶技术的发展与成熟，蓝宝石材料在半导体、光学窗口等领域应用愈加广泛。由于蓝宝石的特殊性，蓝宝石切割时需要切割成特定方向的薄片，如A向晶片、C向晶片。

授权公告号为CN102785298B的中国发明专利公开了一种蓝宝石工件粘胶台，包含操作台面，包含一个垂直台柱 ；定位装置，用于调整工件装置位置的装置 ；定向装置，用于晶棒晶向角度测向的装置 ；工件装置，用于固定蓝宝石晶棒的装置 ；所述定向装置包括固定在三维笛卡尔坐标系主轴上的三个千分表。实现了蓝宝石晶棒的定向，同时结构简单方便，成本低廉，可以同时进行多个方向的晶棒定向，省时省力的技术效果。而该方案并不能在晶棒定向完成后不拆卸的情况下进行切片工序，造成误差的积累，同时，由于晶棒在进行切片的过程中，会存在钻取晶棒时的误差、晶棒进给过程的误差、滚圆过程的误差以及切割平面与进给方向的误差等存在，使得误差积累，使研磨过程中需要预留更大的余量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蓝宝石定向加工装置，解决晶棒定向完成后可进行切片工序，且同时避免其他多个误差造成误差积累的技术效果。

一种蓝宝石定向加工装置，包括固定座、安装在固定座上的调节组件以及用于推动晶棒移动的移动组件；

所述调节组件包括固定连接在固定座上的支撑座，所述支撑座球头连接有调节座以及多个用于固定调节座的定位柱；所述支撑座成型有用于供晶棒穿过的导向孔；所述导向孔内设置有用于安装调节座的球窝以及多个沿周向等距设置的定位滚轮；

所述调节座包括与球窝球头连接的球形头、用于供晶棒穿过的定位孔；所述调节座位于定位柱的一端设置有定位组件；所述定位组件包括至少两层的调心滚轮以及用于同步调节各个调心滚轮的调心旋钮；同一层的所述调心滚轮沿周向等角度设置；

所述调节座的末端还设置有呈球形的定位面；所述定位面的球心与球形头的球心重合；所述定位柱朝向定位面的球心；所述定位柱可调节与定位面之间的距离。

作为本技术方案的进一步优选，所述支撑座的外周固定连接有球面标尺；所述球面标尺的球心与球形头的球心重合；所述调节座固定连接有指针盘；所述指针盘上沿周向以特定角度等角度设置有多个指针。

作为本技术方案的进一步优选，所述定位滚轮沿晶棒的长度方向滚动；所述支撑座对应各个定位滚轮还设置有用于安装定位滚轮的保持架以及用于调节保持架位置的调节螺母；所述调节螺母与支撑座螺纹连接；所述支撑座上还成型有用于限制所述保持架转动范围的限位槽。

作为本技术方案的进一步优选，所述保持架的转动轴轴线与所述导向孔的轴线相交，且所述保持架的转动范围为0-10°。

作为本技术方案的进一步优选，所述移动组件包括固定连接在固定座上的进给螺纹座；所述进给螺纹座螺纹连接有进给螺杆；所述进给螺杆朝向支撑座一端设有进给连接座；所述进给连接座球头连接有连接杆；所述连接杆远离所述进给连接座的一端球头连接有用于连接晶棒端部的夹座。

作为本技术方案的进一步优选，所述指针与所述球面标尺的外表面相贴合；所述球面标尺的外周设有多圈刻度线；各个刻度线之间所处的平面之间相互平行，且上述平面与导向孔的轴线垂直；所述调节座的轴线与导向孔的轴线重合时，各个所述指针指向同一刻度线；在一个经过导向孔轴线的平面内，相邻的两个刻度线与球窝的球心连线所成的圆心角相等。

作为本技术方案的进一步优选，所述指针盘朝向所述球面标尺一侧等角度均匀设置有多个弹性柱。

作为本技术方案的进一步优选，各个所述指针的上方安装有用于放大所述指针以及所述刻度线的放大镜。

作为本技术方案的进一步优选，所述刻度线以相同或不同颜色区分。

作为本技术方案的进一步优选，所述调节座位于所述定位面的端部沿所述定位孔的轴线方向还安装有用于测量移动长度的直尺。

本发明达成以下显著效果：

（1）本发明通过对晶棒进行重新定向从而获得切割平面、定向方向、晶棒轴线之间的角度差值，通过调节座实现调节确保切割平面与定向方向的垂直关系，从而避免了切割过程中存在的钻取晶棒的误差、晶棒滚圆的误差、切割设备的误差、进给方向的误差，减小研磨所需的预留量；

（2）晶棒定向与切割可在一个工序内完成；

（3）多个安装在一个切割设备处进行切割能够实现多个晶棒的同时切割又能保证切割精度；

（4）通过所述球面标尺、所述指针之间的角度调节，并通过所述定位柱定位调节座使得晶棒的移动方向固定，通过所述移动组件实现非平行轴向的进给移动，即保证了切割的精度又实现了精确方向的进给。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例的分解结构示意图。

图3、图4为本发明实施例中调节组件的结构示意图。

图5为本发明实施例中定位组件的结构示意图。

图6为本发明实施例中定位滚轮的安装结构示意图。

图7为本发明实施例中刻度线对应角度关系的结构示意图。

图8为本发明实施例中切割平面、定向方向、晶棒轴线的关系示意图。

其中，附图标记为： 1、固定座；2、调节组件；3、移动组件；31、进给螺纹座；32、进给螺杆；33、连接座；34、连接杆；35、夹座；4、定位柱；5、支撑座；51、导向孔；52、球窝；53、定位滚轮；54、保持架；55、调节螺母；56、限位槽；6、调节座；61、球形头；62、定位孔；63、定位组件；64、调心滚轮；65、调心旋钮；66、定位面；67、指针盘；68、指针；69、弹性柱；7、球面标尺；71、刻度线；10、晶棒。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，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

参见图1-图8，本实施例公开一种蓝宝石定向加工装置，包括固定座1、安装在所述固定座1上的调节组件2以及用于推动晶棒10移动的移动组件3；所述调节组件2包括固定连接在所述固定座1上的支撑座5，所述支撑座5球头连接有调节座6以及多个用于固定所述调节座6的定位柱4；所述支撑座5成型有用于供晶棒10穿过的导向孔51；所述导向孔51内设置有用于安装所述调节座6的球窝52以及多个沿所述导向孔51周向等距设置的定位滚轮53。

所述调节座6包括与所述球窝52球头连接的球形头61、用于供晶棒10穿过的定位孔62；所述调节座6位于所述定位柱4的一端设置有定位组件63；所述定位组件63包括至少两层的调心滚轮64以及用于同步调节各个所述调心滚轮64的调心旋钮65；同一层的所述调心滚轮64沿所述定位孔62的周向等角度设置。由于所述调心旋钮65对各个所述调心滚轮64同步调心，则各层的所述调心滚轮64同时向所述定位孔62的轴心接近或远离，各层的所述调心滚轮64距离所述定位孔62的轴心的距离均相等，使得不同轴径的晶棒10在安装在所述调节座6时，同一层的各个所述调心滚轮64与晶棒10接触处为均在同一个圆上，且上述圆的圆心均在晶棒10的轴线上，此时，晶棒10的轴线与所述定位孔62的轴线重合；多层的所述调心滚轮64能够限制晶棒10上的多个位置的外圆，防止晶棒10发生扭转。

如图5所示，所述调心旋钮65内设置有弧形槽，所述调心滚轮64沿所述调节座6的轴心方向向心移动，通过弧形槽实现同步调节各个所述调心滚轮64距离所述调节座6的轴心的距离；调节所述调心旋钮65的机构还可采用如三爪卡盘、智能垃圾桶的开合机构等形式的调节方式实现。

所述调节座6的末端还设置有呈球形的定位面66；所述定位面66的球心与所述球形头61的球心重合；所述定位柱4朝向所述定位面66的球心；所述定位柱4可调节与所述定位面66之间的距离。由于所述定位柱4朝向所述定位面66的球心，多个作用力的合力的作用点作用在球心上，使得所述定位柱4的作用力作用在所述定位面66上时，能够使所述调节座6保持固定；所述定位柱4的调节形式可采用旋钮的形式调节；进一步的，为增加所述调节座6固定时的保持力，所述定位柱4的端部为柔性材料或与所述定位面66相同的弧面，且所述定位面66为非光滑面。

所述支撑座5的外周固定连接有球面标尺7；所述球面标尺7的球心与所述球形头61的球心重合；所述调节座6固定连接有所述指针盘67；所述指针盘67上沿周向以特定角度等角度设置有多个指针68。当晶棒10的定向方向（A向或C向等）与切割面之间的垂直度不足时，即晶棒10需要重新定位进行角度的调整以达到定向方向与切割面的垂直，通过所述球面标尺7以及对应的所述指针68的数值计算所调节的角度，以确定是否达到需要调节的角度；而当定向方向与晶棒10的轴线不平行时，这通过定向的过程中确定定向方向与晶棒10轴线的角度关系，通过换算得出晶棒10轴线与切割平面的角度关系。

所述定位滚轮53沿晶棒10的长度方向滚动；所述支撑座5对应各个所述定位滚轮53还设置有用于安装所述定位滚轮53的保持架54以及用于调节所述保持架54位置的调节螺母55；所述调节螺母55与所述保持架54之间相对转动且无相对移动；所述调节螺母55与所述支撑座5螺纹连接；所述支撑座5上还成型有用于限制所述保持架54转动范围的限位槽56。当所述调节座6调节某一个角度后，通过各个所述定位滚轮53与晶棒10外表面相抵，从而使晶棒10在移动和切割的过程中减少振动而保证精度。

实施例2

基于上述实施例1，实施例2公开进一步的细节。所述保持架54的转动轴轴线与所述导向孔51的轴线相交，且所述保持架54的转动范围为0-10°；当晶棒10的轴线与所述导向孔51的轴线不重合时，即晶棒10的轴线与导向孔51的轴线之间具有一定的倾斜角度，此时使所述保持架54能够自由转动使其沿着晶棒10母线的方向转动，由于所述保持架54的转动轴不变，因此，所述定位滚轮53不会脱离晶棒10表面；通过所述限位槽56能够避免所述保持架54发生扭转，从而保证结构强度。

所述移动组件3包括固定连接在所述固定座1上的进给螺纹座31；所述进给螺纹座31螺纹连接有进给螺杆32；所述进给螺杆32朝向所述支撑座5的一端设有进给连接座33；所述进给连接座33球头连接有连接杆34；所述连接杆34远离所述进给连接座33的一端球头连接有用于连接晶棒10端部的夹座35。所述夹座35与晶棒10之间可采用黏胶、卡箍等能够稳定传递推力的连接形式；通过设置所述连接杆34以及球头连接的所述进给连接座33和所述夹座35，使所述进给螺杆32对晶棒10进给时，能够以不平行的轴线方向进行进给。

所述指针68与所述球面标尺7的外表面相贴合；所述球面标尺7的外周设有多圈刻度线71；各个所述刻度线71之间所处的平面之间相互平行，且上述平面与所述导向孔51的轴线垂直；所述调节座6的轴线与所述导向孔51的轴线重合时，各个所述指针68指向同一所述刻度线71；在一个经过所述导向孔51轴线的平面内，相邻的两个所述刻度线71与所述球形头61的球心连线所成的圆心角相等，如图7所示，相邻两个所述刻度线71之间分别有圆心角a和圆心角b，圆心角a和圆心角b的角度相等。所述调节座6的偏转的角度可通过方向向量表示，通过所述指针68所指的所述刻度线71可计算偏转的量，通过偏转量最大的一个或两个所述指针68可计算对应的角度，从而获得最后的角度及偏转值从而获得偏转的方向向量；相对应的，当确定需要进行调节的角度后，通过反向计算需要偏转的方向向量对应的角度值和刻度值后，将所述调节座6调节到对应角度后并通过所述定位柱4固定即可。

实施例3

基于上述两个实施例，本实施例进一步公开细节。所述指针盘67朝向所述球面标尺7一侧等角度均匀设置有多个弹性柱69。通过均匀设置的多个所述弹性柱69便于所述指针68回复到指向同一所述刻度线71处，即等同于回零位的作用，便于回复至所述调节座6的轴线与所述导向孔51的轴线重合的位置；具体的，当各个所述弹性柱69均处于无外力作用下时，各个所述弹性柱69相对于所述球面标尺7之间的作用力相等，则使各个所述弹性柱69处于相等的长度，使得所述指针盘67的盘面与所述球面标尺7朝向所述指针盘67的端面之间平行，则各个所述指针68指向同一所述刻度线71。

为增加可操作性及读数的精确度，各个所述指针68的上方安装有用于放大所述指针68以及所述刻度线71的放大镜；同时，所述刻度线71按特定规律以相同或不同颜色区分，该特定规律可以为如下几种方式：每到第五条线标成红色；或者通过不同颜色的线条标记第1根、第2根、第3根线等，若干根为一组，按组别进行划分；或者在靠近放大镜的位置处在各个线上错落点有标记点。

所述调节座6位于所述定位面66的端部沿所述定位孔62的轴线方向还安装有用于测量移动长度的直尺。当晶棒10进行切割时，在晶棒10上做上标记点，在通过所述进给螺杆32带动晶棒10移动的过程中，能够得到晶棒10移动距离从而确定切割端的移动长度。

在本发明的实施例中，涉及到旋钮的调节形式、所述调心旋钮65的调节形式、所述调节螺母55与所述支撑座5螺纹连接等均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对于内部结构和方法的改进，需要说明的是，本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，发明人在此不再详述。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

实施例4

在上述实施例1至实施例3的基础之上，实施例4公开本蓝宝石定向加工装置的使用步骤，如下：

（1）、晶棒10通过所述调心滚轮64、所述夹座35等初步安装在所述调节座6后，将所述指针68对齐同一条所述刻度线71；

（2）、通过重新定向晶棒10确定定向方向并确定切割平面的与晶棒10定向方向的角度差值、晶棒10轴线与晶棒10定向方向的角度差值，确定晶棒10轴线与切割平面之间的角度差值；切割平面可由切割设备的切割方向和进给方向获得；晶棒10轴线方向可通过外圆面测得；定向方向可通过专用仪器检测，如晶棒定向仪；

（3）、计算所述指针68对应的角度以及需要进行调节的刻度值，并转动所述调节座6使其达到对应的位置后通过所述定位柱4固定；

（4）、转动所述进给螺杆32对晶棒10进行进给，通过切割设备对晶棒10进行切割。

本发明通过对晶棒10进行重新定向从而获得切割平面、定向方向、晶棒10轴线之间的角度差值，通过所述调节座6实现调节确保切割平面与定向方向的垂直关系，从而避免了切割过程中存在的钻取晶棒10的误差、晶棒10滚圆的误差、切割设备的误差、进给方向的误差，减小研磨所需的预留量；晶棒10定向与切割可在一个工序内完成；多个安装在一个切割设备处进行切割能够实现多个晶棒10的同时切割又能保证切割精度；通过所述球面标尺7、所述指针68之间的角度调节，并通过所述定位柱4定位所述调节座6使得晶棒10的移动方向固定，通过所述移动组件3实现非平行轴向的进给移动，即保证了切割的精度又实现了精确方向的进给。

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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种蓝宝石定向加工装置，其特征在于，包括固定座（1）、安装在所述固定座（1）上的调节组件（2）以及用于推动晶棒（10）移动的移动组件（3）；

所述调节组件（2）包括固定连接在所述固定座（1）上的支撑座（5），所述支撑座（5）球头连接有调节座（6）以及多个用于固定所述调节座（6）的定位柱（4）；所述支撑座（5）成型有用于供晶棒（10）穿过的导向孔（51）；所述导向孔（51）内设置有用于安装所述调节座（6）的球窝（52）以及多个沿所述导向孔（51）周向等距设置的定位滚轮（53）；

所述调节座（6）包括与所述球窝（52）球头连接的球形头（61）、用于供晶棒（10）穿过的定位孔（62）；所述调节座（6）位于所述定位柱（4）的一端设置有定位组件（63）；所述定位组件（63）包括至少两层的调心滚轮（64）以及用于同步调节各个所述调心滚轮（64）的调心旋钮（65）；同一层的所述调心滚轮（64）沿周向等角度设置；

所述调节座（6）的末端还设置有呈球形的定位面（66）；所述定位面（66）的球心与所述球形头（61）的球心重合；所述定位柱（4）朝向所述定位面（66）的球心；所述定位柱（4）可调节与所述定位面（66）之间的距离。

2.根据权利要求1所述的一种蓝宝石定向加工装置，其特征在于，所述支撑座（5）的外周固定连接有球面标尺（7）；所述球面标尺（7）的球心与所述球形头（61）的球心重合；所述调节座（6）固定连接有指针盘（67）；所述指针盘（67）上沿周向以特定角度等角度设置有多个指针（68）。

3.根据权利要求2所述的一种蓝宝石定向加工装置，其特征在于，所述定位滚轮（53）沿晶棒（10）的长度方向滚动；所述支撑座（5）对应各个所述定位滚轮（53）还设置有用于安装所述定位滚轮（53）的保持架（54）以及用于调节所述保持架（54）位置的调节螺母（55）；所述调节螺母（55）与所述支撑座（5）螺纹连接；所述支撑座（5）上还成型有用于限制所述保持架（54）转动范围的限位槽（56）。

4.根据权利要求2所述的一种蓝宝石定向加工装置，其特征在于，所述移动组件（3）包括固定连接在所述固定座（1）上的进给螺纹座（31）；所述进给螺纹座（31）螺纹连接有进给螺杆（32）；所述进给螺杆（32）朝向所述支撑座（5）一端设有进给连接座（33）；所述进给连接座（33）球头连接有连接杆（34）；所述连接杆（34）远离所述进给连接座（33）的一端球头连接有用于连接晶棒（10）端部的夹座（35）。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的一种蓝宝石定向加工装置，其特征在于，所述指针（68）与所述球面标尺（7）的外表面相贴合；所述球面标尺（7）的外周设有多圈刻度线（71）；各个所述刻度线（71）之间所处的平面之间相互平行，且上述平面与导向孔（51）的轴线垂直；所述调节座（6）的轴线与所述导向孔（51）的轴线重合时，各个所述指针（68）指向同一刻度线（71）；在一个经过所述导向孔（51）轴线的平面内，相邻的两个所述刻度线（71）与所述球窝（52）的球心连线所成的圆心角相等。

6.根据权利要求3所述的一种蓝宝石定向加工装置，其特征在于，所述保持架（54）的转动轴轴线与所述导向孔（51）的轴线相交，且所述保持架（54）的转动范围为0-10°。

7.根据权利要求5所述的一种蓝宝石定向加工装置，其特征在于，所述指针盘（67）朝向所述球面标尺（7）一侧等角度均匀设置有多个弹性柱（69）。

8.根据权利要求5所述的一种蓝宝石定向加工装置，其特征在于，各个所述指针（68）的上方安装有用于放大所述指针（68）以及所述刻度线（71）的放大镜。

9.根据权利要求8所述的一种蓝宝石定向加工装置，其特征在于，所述刻度线（71）以相同或不同颜色区分。

10.根据权利要求5所述的一种蓝宝石定向加工装置，其特征在于，所述调节座（6）位于所述定位面（66）的端部沿所述定位孔（62）的轴线方向还安装有用于测量移动长度的直尺。