CN116899438A - 一种用于化学机械抛光的抛光液自动配制及均匀施液装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于化学机械抛光的抛光液自动配制及均匀施液装置。属于半导体加工用抛光液供给技术领域；包括基座、锁紧阀、气动撑杆、支承板、支承架、环形测力传感器、物料缸、料缸盖、增压泵、触控板、轴承盖、大齿轮、压力杆、抛光头、抛光头下盘、控流盘、小齿轮、电机、电磁阀、搅拌缸、搅缸盖、弹簧、大键、小键、密封圈、动环座、压力簧、压力环、转动环、静止环、轴承座、滚珠、静管、油腔盖、搅拌器及垫片等设备；此装置可解决在化学机械抛光工艺过程中的抛光液配制、搅拌、输送、精准施液等涉及化学机械抛光工艺过程中抛光液供给的问题，以简化人工操作程序，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明属于半导体加工用抛光液供给技术领域，涉及了一种晶圆抛光液自动配制及均匀施液装置；具体的是，涉及了一种用于化学机械抛光的抛光液自动配制及均匀施液装置。
背景技术
在国内，晶圆用合成石英玻璃基片及相关半导体材料如氮化镓、硅片等的制备技术和加工手段相对于科技发达、技术先进的国家而言比较落后，从而导致高端半导体产品不能得到规模化、持续稳定地供应；尤其是当晶圆尺寸增大后，石英玻璃基片的弯曲度、平行度、平面度和光洁度等相关技术指标难以达到使用要求。
近年来，随着国内技术的发展进步，化学机械抛光也成为了国内半导体加工领域的一种常用有效技术手段。化学机械抛光是目前能提供超大规模集成电路制造过程中全面平坦化的一种新技术，利用这种方法可以真正使整个硅片、氮化镓晶片等半导体晶片表面平坦化，而且该方法具有加工过程简单、加工成本低廉等优点。
其中在该技术的实际使用过程中，抛光液的供给是必不可少的一个关键技术环节，抛光液的流量也是大多数实验及生产过程中需要严格控制的参数。大量实验结果表明，抛光液自身的均匀性及施液时的流速、流量及实际利用率等参数对加工表面的粗糙度及抛光速率等技术指标有着至关重要的影响。所以一款功能完备的抛光液供给设备对晶圆的化学机械抛光工艺发展的促进作用是不容小觑的。
就目前市面上现存的抛光液搅拌装置而言，例如：中国发明专利CN106422923A公开了一种溶液配制系统及配制方法，其通过计量泵来量取液体的方式进行部分自动化溶液配制，其只能量取液体溶剂或者添加剂，而对于固体颗粒及粉末的添加还需人工定量。中国发明专利CN214051340U公开了一种抛光液搅拌桶，其搅拌机构及采用简单的T字型设计，如此简单的搅拌机构显然是不能够满足一些难溶物以及高液面时的搅拌工作需求。中国发明专利CN113442058A公开了抛光液输送装置和化学机械抛光设备，该设备只能将抛光液输送到抛光盘上，而不能输送至抛光头正下方距离工件更近的位置，这势必会造成更多的抛光液损失，而使得抛光液的实际作用不能达到最大化。以上装置虽然在实际工作中能够起到一定的作用，但其结构及功能仍然具有很大的改良空间。而对于集自动配制、充分搅拌、调压输送、精准施液、按需调流的抛光液供给机构市面上暂未出现，在专利系统中也查询无果。因此，基于实践过程中的现实需求以及现有设备的不足之处，本专利设计出一种集自动配制、充分搅拌、调压输送、精准施液、按需调流为一体的自动化抛光液供给装置。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供了一种集自动配制、充分搅拌、调压输送、精准施液、按需调流为一体的自动化抛光液供给装置；即一种用于化学机械抛光的抛光液自动配制及均匀施液装置。
技术方案：本发明所述的一种用于化学机械抛光的抛光液自动配制及均匀施液装置，位于机体最下方的基座(0)，在所述基座(0)上壁的一侧安置有气动撑杆(2)，在所述气动撑杆(2)的上端安置有支承板(3)；
在所述气动撑杆(2)上安置有锁紧阀(1)；
所述支承板(3)通过带有锁紧阀(1)的气动撑杆(2)连接安装在基座(0)的正上方。
进一步的，在所述支承板(3)的上壁上安置有支承架(4)，在所述支承架(4)的下壁的四角分别安置有一条腿，在所述支承板(3)上壁的外围处开设有四个限制孔一，
所述支承架(4)的四条腿的底端插设在所述支承板(3)上端面上开设的四个限制孔一内。
进一步的，在所述支承架(4)的上壁上安置有若干个环形测力传感器(5)，
在所述支承架(4)上开设有至少四个螺纹孔，所述环形测力传感器(5)与支承架(4)通过穿设在螺纹孔中的四个螺栓一(6)固定连接；
在所述环形测力传感器(5)中心位置的受力感应区处对应的套装有若干个物料缸(7)，在所述物料缸(7)圆筒部分的最下方外表面安设有一圈突出的、起到支承物料缸(7)作用的支承环；
在所述物料缸(7)的顶部安置有料缸盖(8)，在所述物料缸(7)与料缸盖(8)上均开设有相应的通孔。
进一步的，所述物料缸(7)的底部采用斜坡设计、且开设有出料口，
在各个所述物料缸(7)的下端均开设有出料管处，在所述出料管处均安置有电磁阀二(24)；
在所述搅缸盖(23)上对应出料管处开设有四个周向均匀分布大小相同的进料通孔，所述出料管插设在进料通孔中、且进料通孔的内径大于出料管的内径；
所述物料缸(7)的出料管的下端面还低于搅缸盖(23)的上端面；
在所述搅缸盖(23)的下端边缘处安置有八个向下凸起的固定块，在所述搅拌缸(22)的上端边缘处开设有八个固定槽口；
在所述搅缸盖(23)的下端安置有搅拌缸(22)，所述搅缸盖(23)盖设在搅拌缸(22)的上端，
所述搅缸盖(23)下端边缘处安置的八个固定块与搅拌缸(22)上端边缘处安设的八个固定槽口相吻合。
进一步的，在所述搅缸盖(23)的上壁表面内安置有电机二(46)，在所述搅缸盖(23)上开设有至少四个螺纹孔，所述电机二(46)通过安置的四个螺栓八(45)与搅缸盖(23)上端的四个螺纹孔相互配合、且固定安装在搅缸盖(23)上端的中心孔处，
在所述搅拌缸(22)内还安置有搅拌器(44)，所述搅拌器(44)安装在电机二(46)中连接的输出轴的下端；
所述搅拌器(44)的叶片采用与水平方向呈一定角度的多层多个斜叶片设计；
在所述搅拌缸(22)的底端安置有三条腿，在所述支承板(3)的上端面上的内围处开设有三个限制孔二，所述搅拌缸(22)的三条腿的底端插设在支承板(3)上端面上对应的三个限制孔二内；
在所述搅拌缸(22)的下端开设有出液管，在所述出液管的出口处安置有电磁阀一(21)。
进一步的，在所述支承板(3)的上壁上安置有增压泵(9)，所述增压泵(9)由穿设的四颗螺栓七(43)与支承板(3)上端面上的四个对应的螺纹孔相互配合、且固定在支承板(3)的上端面上；
在所述增压泵(9)上开设有进液口与出液口，
在所述出液口的下端连接有贯穿支承板(3)的静管(41)，
所述出液管的出液口与增压泵(9)的进液口相连接；
所述增压泵(9)的出液口与静管(41)的进液口相连接；
在所述支承板(3)上、所述静管(41)的的外壁上套设有相适配的圆环，所述静管(41)由安置的八个螺栓三(20)固定在支承板(3)上端面相应凸起的带有八个周向均匀分布通孔的圆环中。
进一步的，在所述静管(41)下端的外壁上安置有轴承盖(11)，
所述轴承盖(11)的底端与静管(41)之间通过安置的螺栓五(29)活动连接；
在所述轴承盖(11)的内部安置有轴承座(39)，所述轴承座(39)由下端面安置的八个销钉与静管(41)的静管轴肩上端面上的八个槽口对应配合连接，
在所述轴承座(39)的上端面开设有截面为半圆形的环形槽，在所述环形槽中安置有若干个滚珠(40)，若干个所述的滚珠(40)均匀分布在所述的环形槽内；
在所述静管(41)的下端还安置有静止环(36)，所述静止环(36)由安设的八个螺栓六(37)与静管(41)的静管轴肩下端面的相应螺纹孔配合连接且固定到静管(41)上；
在所述静管(41)与静止环(36)之间安设有密封圈三(38)，所述密封圈三(38)安置在静管(41)与静止环(36)的接触面之间；
还包括抛光头(14)、密封圈一(30)、动环座(31)、至少八个压力簧(32)、压力环(33)、两个密封圈二(34)、转动环(35)及油腔盖(42)；
所述动环座(31)由八个螺栓九(47)与抛光头(14)上部的轴肩上表面对应的八个螺纹孔配合连接固定在抛光头(14)的上部；
八个得到压力簧(32)套在动环座(31)上表面上八个周向均匀分布的限位中空立柱上，压力环(33)下表面八个周向均匀分布的限位通孔立柱插入相应的压力簧(32)中；
所述转动环(35)下表面的八个限位立柱插入相应的压力环(33)上的限位立柱通孔、压力簧(32)、动环座(31)上相应的限位中空立柱的孔中；
两个大小不同的密封圈二(34)挤压在压力环(33)与转动环(35)之间；
所述抛光头(14)由八个周向均匀分布的螺栓五(29)与轴承盖(11)外壁下端面的八个相应螺纹孔配合连接固定到轴承盖(11)上；
所述抛光头(14)的中心为空心轴，其中空部分为抛光液流动的管道，在所述抛光头(14)底部安置有四个周向均匀分布的管状导流槽，所述管状导流槽与中空部分相连通，在所述抛光头(14)的底部还安置有四个周向均匀分布的用以放置工件的通孔立柱；
所述密封圈一(30)挤压在轴承盖(11)外壁与抛光头(14)的轴肩之间；
所述油腔盖(42)安装在轴承盖(11)的侧壁的斜向螺纹孔上。
进一步的，在所述轴承盖(11)与抛光头(14)之间安置有大齿轮(12)，
在所述支承板(3)的下壁上安置有电机一(18)，在所述电机一(18)的下端安置有小齿轮(17)；
所述大齿轮(12)通过安置的大键(27)安装在抛光头(14)的主轴上，所述小齿轮(17)通过安置的小键(28)安装在电机一(18)的输出轴上；
所述电机一(18)由四颗螺栓二(19)将其固定在支承板(3)的下表面；所述小齿轮(17)与大齿轮(12)啮合配合在电机一(18)的带动下小齿轮(17)带动大齿轮(12)转动。
进一步的，在所述抛光头(14)的外壁上均布安置有四个支臂，在四个所述支臂上分别安置有压力杆(13)，四个所述的压力杆(13)安装在抛光头(14)上相应的四个支臂上；
在所述抛光头(14)的下壁安置有抛光头下盘(15)，所述抛光头下盘(15)与抛光头(14)之间采用粘结或焊接的方式连为一体；
在所述抛光头下盘(15)上对应抛光头(14)上开设的四个导流槽的正下方各开设有三个出液通孔；
还包括控流盘(16)，所述控流盘(16)由四个螺栓四(26)与抛光头下盘(15)的下表面上四个周向均匀分布的螺纹孔配合连接在抛光头下盘(15)上；在所述控流盘(16)上开设有三组类似于抛光头下盘(15)上的孔；
在所述控流盘(16)的上表面还安置有凸起的挡水圈；
在四个螺栓四(26)上套设有四个弹簧(25)，四个所述的弹簧(25)套设在四个螺栓四(26)上且被挤压在相应的螺栓四(26)与抛光头下盘(15)之间，在所述弹簧(25)与抛光头下盘(15)之间还垫有垫片(48)。
进一步的，在所述支承板(3)的上壁的一侧还安置有触控板(10)；
在所述基座(0)上还开设有大孔。
本发明装置主要包括以多个配有电磁阀及压力传感器的物料缸为主要特征的抛光液配制部分、以带有电磁阀的搅拌缸为主要特征的抛光液搅拌部分、以带有压力泵及控流盘的抛光头为主要特征的抛光液施液部分、此外三部分功能可利用现有的控制技术精准配合协同使用。此装置可解决在化学机械抛光工艺过程中的抛光液配制、搅拌、输送、精准施液等涉及化学机械抛光工艺过程中抛光液供给的问题，以简化人工操作程序，提高工作效率。
有益效果：本发明与现有技术相比，本发明的特点是：1、本施液装置改变目前设备的单一输送抛光液功能，能实现抛光液各成分的精确量取添加配制、搅拌功能与量取配制功能无缝衔接可自动化进行、能够完成抛光液配制完成后的精确按需输送，改变了现有设备功能单一的现状；2、本装置使用环形测力传感器与电磁阀协同使用的方式可结合现有的自动化控制技术对抛光液各流动性固态粉末及液体成分进行精确自动量取，对于量取工作使用设备代替了人工，缩减了出现误差的可能性，同时简化了工艺的人工工作量；3、将输液管道融合入抛光头之中，直接利用抛光头上的内部槽孔进行液体输送，可直接将液体输送至抛光头正下方，相比于传统的施液方式本装置使得抛光液的施液点距离工件的加工面更进一步，提升了抛光液的实际利用率；4、在抛光头的出液口处增加了一个可调节流速的的控流盘，可根据现实加工效果对抛光液流量进行机械调流；同时，使用弹簧施压的方式使得控流盘能够与抛光头下盘紧密接触，避免了抛光液的侧向泄露；5、对于给工件施加压力的压力杆与工件接触的施压面进行了扩大化设计，使得压力杆底端的施压面积与工件的受压面总面积一致，避免了对工件施压集中与中心而不均匀的问题，使得工件的加工面加工更加均匀；6、对于输液管道在与抛光头进液口的接口处采用了滑动密封设计，使得抛光头即能够正常转动而其内部施液管道的施液功能又不受影响，同时实现了中心施液的功能，使施液更精准；7、搅拌模块中的搅拌器采用类似于风轮的结构设计，使得其对缸内液体进行搅拌的同时可以对搅拌缸上方的物体产生一定的“抽吸”作用以促进上方物料缸内流动性不是特别好的固体粉末在相应电磁阀打开时能够顺利下流，而且搅拌器布满整个搅拌缸从上至下，使得搅拌更加均匀充分；8、使用增压泵参与抛光液的输送过程，使得抛光液的输送更加充分，还可以根据现有的增压泵技术对压力大小流量等进行调节；9、搅拌缸盖与搅拌缸之间、支撑架与支撑板之间、搅拌缸与支承板之间等，均采用无紧固件利用重力作用进行连接，使得该部分结构更加简洁而又不对功能造成影响；10、在搅拌缸与搅缸盖相关位置处设计了气压平衡孔，在缸内溶液需要下放时可将所述平衡孔“打开”，以免缸内物料下流时缸内形成负压而影响物料下流其他状态下则可以“关闭”所诉平衡孔对缸内物料起到密封保存作用。
本装置零部件较多关于更多增益有些在发明内容中做了叙述，结合附图或能挖掘更多潜在增益，尤其在滑动密封连接部分处做了详细而具体的设计
附图说明
图1是本发明的总体结构图；
图2是图1的剖视图；
图3是图2中A处的放大图；
图4是图3的立体爆炸图；
图5是图2中B处的放大图；
图6是图5的立体爆炸图；
图7是图1中图标4、5、6、7、8、24的部分爆炸图；
图中：0是基座，1是锁紧阀，2是气动撑杆，3是支承板，4是支承架，5是环形测力传感器，6是螺栓一、7是物料缸，8是料缸盖，9是增压泵，10是触控板，11是轴承盖，12是大齿轮，13是压力杆，14是抛光头，15是抛光头下盘，16是控流盘，17是小齿轮，18是电机一，19是螺栓二，20是螺栓三，21是电磁阀一，22是搅拌缸，23是搅缸盖，24是电磁阀二，25是弹簧，26是螺栓四，27是大键，28是小键，29是螺栓五，30是密封圈一，31是动环座，32是压力簧，33是压力环，34是密封圈二，35是转动环，36是静止环，37是螺栓六，38是密封圈三，39是轴承座，40是滚珠，41是静管，42是油腔盖，43是螺栓七，44是搅拌器，45是螺栓八，46是电机二，47是螺栓九，48是垫片。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图所示，本发明所述的一种用于化学机械抛光的抛光液自动配制及均匀施液装置；包括基座0、锁紧阀1、气动撑杆2、支承板3、支承架4、环形测力传感器5、螺栓一6、物料缸7、料缸盖8、增压泵9、触控板10、轴承盖11、大齿轮12、压力杆13、抛光头14、抛光头下盘15、控流盘16、小齿轮17、电机一18、螺栓二19、螺栓三20、电磁阀一21、搅拌缸22、搅缸盖23、电磁阀二24、弹簧25、螺栓四26、大键27、小键28、螺栓五29、密封圈一30、动环座31、压力簧32、压力环33、密封圈二34、转动环35、静止环36、螺栓六37、密封圈三38、轴承座39、滚珠40、静管41、油腔盖42、螺栓七43、搅拌器44、螺栓八45、电机二46、螺栓九47、垫片48。
进一步的，所述基座0位于机体最下方，所述支承板3通过带有锁紧阀1的气动撑杆2连接安装在基座0的正上方，通过气动撑杆2的伸缩与锁定以实现支承板3相对于基座0在竖直方向上的升降与锁定；
所述支承架4的四条腿底端插在支承板3上端面上相应的四个限制孔内，以在重力的作用下达到使支承架4固定在支撑板3上的效果；
所述环形测力传感器5由四个螺栓一6固定在支承架4上表面上相应的四个螺纹孔上，以使得环形测力传感器5的孔位与支承架4上面相应的通孔同轴心；
所述物料缸7圆筒部分的最下方外表面有一圈突出的起到支承物料缸7作用的支承环，其所述物料缸7带有的支承环刚好压在环形测力传感器5的受力感应区；
所述物料缸7底部采用斜坡设计且设有出料口，以便于物料在重力作用下流出；
所述料缸盖8盖在物料缸7上端，其物料缸7与料缸盖8上有相应的通孔，配液前旋转料缸盖8使所述通孔与物料缸7上相应的通孔对齐透气以防止物料下流时物料缸内形成负压影响物料进一步流出，一般情况下则可使两孔偏移出对齐位置以起到物料密封保存的作用；
所述电磁阀24二安装在物料缸7下端出料管处，配合环形测力传感器5的使用以达到对物料流出量的管控作用；
此外，所述支承架4上共装有四个类似于由环形测力传感器5-螺栓一6-物料缸7-料缸盖8-电磁阀二24所组成的这种单元以构成的溶液配制模块，前述四个单元根据各种物料在实际使用中的用量不同而设计为存储量大小不同的四个单元；另外，对于较大的物料缸7的底部出料口采用偏心设计，以免占用搅缸盖23上方其他物料缸7的安装空间。
进一步的，所述搅拌缸22的三条腿底端插在支承板3上端面上相应的三个限制孔内，以在重力的作用下达到使搅拌缸22固定在支撑板3上的效果，以避免其内壁受到周向摩擦力时使得搅拌缸22晃动；
所述搅缸盖23盖在搅拌缸22上端，搅缸盖23下端边缘有八个向下凸起的固定块，所述八个固定块与搅拌缸22上端边缘八个固定槽口相吻合，以防止搅缸盖23在受到液体通过搅拌器44传递的周向反作用力时发生转动；
所述电机二46由四个螺栓八45与搅缸盖23上端的四个螺纹孔配合安装固定在搅缸盖23上端中心孔处，为搅拌器44提供动力，搅拌器44安装在电机二46的输出轴的下端；
在所述搅缸盖23上端还设有四个周向均匀分布大小相同的进料通孔，所述通孔与略大于物料缸7的出料管外径，使得所述进料通孔与出料管同轴心但不接触，另出料管下端面还低于搅缸盖23的上断面，以此可以达到物料缸7中流出的物料能够无损流入搅拌缸22内，而搅缸盖23还不会对物料缸7起到支承作用，使得物料缸22的压力全部作用到环形测力传感器5上达到准确测量的效果；因前述通孔与出料管之间有缝隙，此缝隙还能起到平衡搅拌缸22内与空气中大气压的作用；
所述搅拌器44的叶片采用与水平方向呈一定角度的多层多个斜叶片设计，使得最上方叶片在搅拌的同时推动搅缸盖23下端附近的空气流动而使得搅缸盖23上的进料口下端产生一定的负压从而在一定程度上起到“吸入”物料的效果以促进一些流动性相对较差的固体粉末或者其他物料流入搅拌缸22；
所述电磁阀21安装在搅拌缸22下端的出液管上。
进一步的，所述增压泵9由四颗螺栓七43与支承板3上端面上的四个相应螺纹孔配合固定在支承板3的上端面；所述增压泵9的溶液输入端与输出端分别与搅拌缸22的出液管及静管41的入口端相连接；
所述静管41由八个螺栓三20固定在支承板3上端面相应凸起的带有八个周向均匀分布通孔的安装环中；
所述轴承座39由下端面的八个销钉与静管41轴肩上端面上的八个槽口对应配合连接，所述轴承座39上端面有截面为半圆形的环形槽；若干滚珠40均匀分布在前述槽内；
所述轴承盖41压在滚珠40上其相应位置也有限制滚珠40运动轨迹的槽口，轴承盖41与轴承座之间有一定缝隙在滚珠的支承作用下可以进行无接触的相对运动；
所述静止环36由八个螺栓六37与静管轴肩下端面的相应螺纹孔配合连接而固定到静管41上；
所述密封圈三38被挤压在静管41与静止环36的接触面之间；以防止润滑油向管道内以及管道内的液体向润滑油腔内泄露；
所述动环座31由八个螺栓九47与抛光头14上部的轴肩上表面对应的八个螺纹孔配合连接固定在抛光头14上部；
八个压力簧32套在动环座31上表面上八个周向均匀分布的限位中空立柱上，压力环33下表面八个周向均匀分布的限位通孔立柱插入相应的压力簧32中；
转动环35下表面的八个限位立柱插入相应的压力环33上的限位立柱通孔、压力簧32、动环座31上相应的限位中空立柱的孔中；
静管41下端临近转动环35处外壁做了一部分切除使得转动环35与静管41无接触，避免不必要摩擦；
两个大小不同的密封圈二34被挤压在压力环33与转动环35之间，与密封圈三38的作用大体相同；
抛光头14由八个周向均匀分布的螺栓五29与轴承盖11外壁下端面的八个相应螺纹孔配合连接固定到轴承盖11上；所述抛光头14中心为空心轴，中空部分为抛光液流动的管道，在抛光头14底部也有四个周向均匀分布的管状导流槽，所述导流槽与所述中空部分相连通；此外抛光头14底部还有四个周向均匀分布的用以放置工件的通孔立柱；
所述密封圈一30被挤压在轴承盖11外壁与抛光头14的轴肩之间；
油腔盖42安装在轴承盖11的侧壁的斜向螺纹孔上；
上述连接完成后转动环36将与静止环35在压力环33的强力挤压下紧密接触并可以产生同轴心周向相对转动的、端面可相对滑动的滑动密封效果；
静管41的出口端与抛光头14的进液口之间有细微的缝隙且同轴心，以至于液体可以顺利从上至下而流且不会造成管口磨损；
轴承盖11与转动环35静止环36等之间形成一个润滑油腔，可通过油腔盖42安装处的孔向腔内添加润滑油；在转动环36靠近环内壁处设有凸起的薄壁，相应的静止环处有内凹的槽口，且薄壁与槽口不接触不会产生摩擦；
由于润滑油口高度的限制使得腔内润滑油液面始终低于转动环36上的凸起薄壁，这使得即便润滑油在滑动密封连接处向内部管道渗漏也不会渗入管内；
两个密封圈二34相对于压力簧32的中心呈对称布置使得压力簧32给予压力环33的压力能够竖直向上，从而使得滑动密封接触面受力更加均匀密封性更好；
静管41下端内部在临近抛光头14进液口处采用先收后放的设计，收口使得液体在流经两管相邻处流速更快，而放口则在一定程度上使得更少的液体流向衔接处的缝隙进一步避免管内液体向润滑油腔内泄露；
再者，静管41与抛光头14的临近处采用斜口相邻使得缝隙为斜口，且静管41有一部分伸入抛光头14内，使得抛光液泄露的难度更大。
进一步的，所述触控板10装在支承板3的左端。；
进一步的，所述大齿轮12通过大键27安装在抛光头14的主轴上，小齿轮17通过小键28安装在电机一18的输出轴上；电机一18由四颗螺栓二19将其固定在支承板3的下表面。小齿轮17与大齿轮12啮合配合在电机18的带动下小齿轮带动大齿轮转动；
四个压力杆13安装在抛光头14上相应的四个支臂上，使得压力杆13刚好能压到抛光头14上的四个样件通孔孔的位置，同时压力杆13底端进行了优化设计；
为了便于制造将抛光头下盘15与抛光头14设计为分体式，使用中将抛光头下盘15与抛光头14采用粘结或焊接等方式连为一体避免连接缝隙致使抛光液泄露；
抛光头下盘15上对应抛光头14上的四个导流槽正下方各有三个出液通孔，且孔经采用上大下小的设计以增加液体流速；
控流盘16由四个螺栓四26与抛光头下盘15的下表面上四个周向均匀分布的螺纹孔配合连接在抛光头下盘14上；在所述控流盘16上有三组类似于抛光头下盘15上的孔，且控流盘16下表面孔的位置处做了相应的切除以避免控流盘16与下方其他表面接触时孔被堵塞以影响抛光液流出；控流盘16上表面还有凸起的挡水圈，相应的抛光头下盘15的位置有槽口与之配合，在一定程度上起到防止液体沿配合缝隙泄露的作用；
四个弹簧25套在四个螺栓四26上且被挤压在相应的螺栓四26与抛光头下盘15之间，在弹簧25与抛光头下盘15之间还垫有垫片48；
在控流盘16下表面螺栓四26安装处对应有四个环状阶梯孔，阶梯孔使得螺栓四26安装后下表面不超出控流盘16的下表面，而环状使得控流盘16可相对于抛光头下盘15进行一定周向转动；在控流盘16与抛光头14上的样件孔柱下方对应区域也采用了类似的设计，使得螺栓四26与抛光头14上的样件孔柱都不影响控流盘16在一定程度上的周向转动；
在控流盘16上端边缘有十二个凸起的防转块，每三个一组，四组防转块周向均匀分布在控流盘16上表面上；相应的抛光头下盘15下表面有二十个槽口，每五个一组，四组槽口周向均匀分布在抛光盘下盘15的下表面；
控流盘16侧面还有四个周向均匀分布可供人工施力的外延块，通过人工向外延块施力将控流盘16按压并转动使得十二个防转块与对应的二十个槽口之中的十二个相吻合，调至不同的槽口吻合时对应的控流盘16上的三组出液孔就有一组与抛光头下盘15上的出液孔相对应，由于控流盘16上三组出液孔口径不同，因而可以达到调节不同流速的效果。
以上所诉连接中的所有静态可根据实际使用需求选择使用相应的防水粘结剂进行密封加固，所有在使用中与液体接触的内壁均做耐腐处理，滑动接触面使用摩擦系数低耐磨性好的如碳化硅等材料制作。
实施例：
如图1示出，本发明涉及一种化学机械抛光液配制及施液装置，包括基座0、锁紧阀1、气动撑杆2、支承板3、支承架4、环形测力传感器5、螺栓一6、物料缸7、料缸盖8、增压泵9、触控板10、轴承盖11、大齿轮12、压力杆13、抛光头14、抛光头下盘15、控流盘16、小齿轮17、电机一18、螺栓二19、螺栓三20、电磁阀一1、搅拌缸22、搅缸盖23、电磁阀二24。
如图2所示，包括大键27、小键28、螺栓七43、搅拌器44、螺栓八45、电机二46。
如图3所示，包括弹簧25、螺栓四26。
如图4所示，包括垫片48。
如图5所示，包括螺五栓29、密封圈一30、动环座31、压力簧32、压力环33、密封圈二34、转动环35、静止环36、螺栓六37、密封圈三38、轴承座39、滚珠40、静管41、油腔盖42。
如图6所示，包括螺栓九47。
在工作开始前打开料缸盖8将相应物料存放至物料缸7及其他几个没有具体描述但结构相似的物料缸中并盖上料缸盖8并将物料缸7及料缸盖8的透气孔“打开”；手动向下按压控流盘16上突出的按压块并将控流盘16扭转至其相应施液孔组与抛光头下盘15的出液孔组相吻合，此过程中在按压时弹簧25将被压缩待所诉孔组吻合完成解除按压后弹簧25将反弹并将控流盘16紧压在抛光头下盘15下方；将被加工工件放入抛光头14上的工件放置处。
待工作开始时在触控板10上设置相应的物料质量及其他加工工艺用量参数，则触控板将施令关闭电磁阀一21使得搅拌缸22下端封闭；同时，施令电机二46工作并带动搅拌器44旋转；再者，将施令打开物料缸出口处的电磁阀二24使物料流入搅拌缸22，同时保持环形测力传感器5一直处于工作状态并将实时检测数据反馈给触控板10；待触控板10接受到来自环形测力传感器5反馈的实时压力数据与初始压力数据的差值与所设物料所受重力相等时施令电磁阀24关闭；就此，一种物料添加完成；其他物料的添加与此相同；
待物料添加完毕后则可静待搅拌单元将溶液搅拌完成，充分搅拌完毕后触控板10将施令关闭电机二46并弹窗提示确认工艺参数及是否开始抛光工作或根据此前设置直接开始抛光工作；
抛光工作开始时触控板10施令打开电磁阀一21、增压泵9按照相应参数运行、电机一18按照相应参数运行并通过小齿轮17大齿轮18使得抛光头14旋转、压力杆13下压使得工件与抛光垫紧密接触并在抛光头14的旋转下与抛光垫产生相对运动并摩擦抛光。
抛光液由搅拌缸22流出在增压泵9及重力作用下流经电磁阀21、增压泵9、静管41、抛光头14内部的槽管、抛光头下盘15的液流孔，最终由控流盘16的施液孔流出流至抛光垫上距离工件底部最近的位置。
其中在静管41出液口与抛光头14内部槽管进液口的接口处滑动密封连接部分结构比较复杂在图6上做了详细展示，在此不一一赘述。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于化学机械抛光的抛光液自动配制及均匀施液装置，其特征在于：位于机体最下方的基座(0)，在所述基座(0)上壁的一侧安置有气动撑杆(2)，在所述气动撑杆(2)的上端安置有支承板(3)；
在所述气动撑杆(2)上安置有锁紧阀(1)；
所述支承板(3)通过带有锁紧阀(1)的气动撑杆(2)连接安装在基座(0)的正上方。
2.根据权利要求1所述的一种用于化学机械抛光的抛光液自动配制及均匀施液装置，其特征在于：
在所述支承板(3)的上壁上安置有支承架(4)，在所述支承架(4)的下壁的四角分别安置有一条腿，在所述支承板(3)上壁的外围处开设有四个限制孔一，
所述支承架(4)的四条腿的底端插设在所述支承板(3)上端面上开设的四个限制孔一内。
3.根据权利要求2所述的一种用于化学机械抛光的抛光液自动配制及均匀施液装置，其特征在于：
在所述支承架(4)的上壁上安置有若干个环形测力传感器(5)，
在所述支承架(4)上开设有至少四个螺纹孔，所述环形测力传感器(5)与支承架(4)通过穿设在螺纹孔中的四个螺栓一(6)固定连接；
在所述环形测力传感器(5)中心位置的受力感应区处对应的套装有若干个物料缸(7)，在所述物料缸(7)圆筒部分的最下方外表面安设有一圈突出的、起到支承物料缸(7)作用的支承环；
在所述物料缸(7)的顶部安置有料缸盖(8)，在所述物料缸(7)与料缸盖(8)上均开设有相应的通孔。
4.根据权利要求3所述的一种用于化学机械抛光的抛光液自动配制及均匀施液装置，其特征在于：
所述物料缸(7)的底部采用斜坡设计、且开设有出料口，
在各个所述物料缸(7)的下端均开设有出料管处，在所述出料管处均安置有电磁阀二(24)；
在所述搅缸盖(23)上对应出料管处开设有四个周向均匀分布大小相同的进料通孔，所述出料管插设在进料通孔中、且进料通孔的内径大于出料管的内径；
所述物料缸(7)的出料管的下端面还低于搅缸盖(23)的上端面；
在所述搅缸盖(23)的下端边缘处安置有八个向下凸起的固定块，在所述搅拌缸(22)的上端边缘处开设有八个固定槽口；
在所述搅缸盖(23)的下端安置有搅拌缸(22)，所述搅缸盖(23)盖设在搅拌缸(22)的上端，
所述搅缸盖(23)下端边缘处安置的八个固定块与搅拌缸(22)上端边缘处安设的八个固定槽口相吻合。
5.根据权利要求4所述的一种用于化学机械抛光的抛光液自动配制及均匀施液装置，其特征在于：
在所述搅缸盖(23)的上壁表面内安置有电机二(46)，在所述搅缸盖(23)上开设有至少四个螺纹孔，所述电机二(46)通过安置的四个螺栓八(45)与搅缸盖(23)上端的四个螺纹孔相互配合、且固定安装在搅缸盖(23)上端的中心孔处，
在所述搅拌缸(22)内还安置有搅拌器(44)，所述搅拌器(44)安装在电机二(46)中连接的输出轴的下端；
所述搅拌器(44)的叶片采用与水平方向呈一定角度的多层多个斜叶片设计；
在所述搅拌缸(22)的底端安置有三条腿，在所述支承板(3)的上端面上的内围处开设有三个限制孔二，所述搅拌缸(22)的三条腿的底端插设在支承板(3)上端面上对应的三个限制孔二内；
在所述搅拌缸(22)的下端开设有出液管，在所述出液管的出口处安置有电磁阀一(21)。
6.根据权利要求4所述的一种用于化学机械抛光的抛光液自动配制及均匀施液装置，其特征在于：
在所述支承板(3)的上壁上安置有增压泵(9)，所述增压泵(9)由穿设的四颗螺栓七(43)与支承板(3)上端面上的四个对应的螺纹孔相互配合、且固定在支承板(3)的上端面上；
在所述增压泵(9)上开设有进液口与出液口，
在所述出液口的下端连接有贯穿支承板(3)的静管(41)，
所述出液管的出液口与增压泵(9)的进液口相连接；
所述增压泵(9)的出液口与静管(41)的进液口相连接；
在所述支承板(3)上、所述静管(41)的的外壁上套设有相适配的圆环，所述静管(41)由安置的八个螺栓三(20)固定在支承板(3)上端面相应凸起的带有八个周向均匀分布通孔的圆环中。
7.根据权利要求6所述的一种用于化学机械抛光的抛光液自动配制及均匀施液装置，其特征在于：
在所述静管(41)下端的外壁上安置有轴承盖(11)，
所述轴承盖(11)的底端与静管(41)之间通过安置的螺栓五(29)活动连接；
在所述轴承盖(11)的内部安置有轴承座(39)，所述轴承座(39)由下端面安置的八个销钉与静管(41)的静管轴肩上端面上的八个槽口对应配合连接，
在所述轴承座(39)的上端面开设有截面为半圆形的环形槽，在所述环形槽中安置有若干个滚珠(40)，若干个所述的滚珠(40)均匀分布在所述的环形槽内；
在所述静管(41)的下端还安置有静止环(36)，所述静止环(36)由安设的八个螺栓六(37)与静管(41)的静管轴肩下端面的相应螺纹孔配合连接且固定到静管(41)上；
在所述静管(41)与静止环(36)之间安设有密封圈三(38)，所述密封圈三(38)安置在静管(41)与静止环(36)的接触面之间；
还包括抛光头(14)、密封圈一(30)、动环座(31)、至少八个压力簧(32)、压力环(33)、两个密封圈二(34)、转动环(35)及油腔盖(42)；
所述动环座(31)由八个螺栓九(47)与抛光头(14)上部的轴肩上表面对应的八个螺纹孔配合连接固定在抛光头(14)的上部；
八个得到压力簧(32)套在动环座(31)上表面上八个周向均匀分布的限位中空立柱上，压力环(33)下表面八个周向均匀分布的限位通孔立柱插入相应的压力簧(32)中；
所述转动环(35)下表面的八个限位立柱插入相应的压力环(33)上的限位立柱通孔、压力簧(32)、动环座(31)上相应的限位中空立柱的孔中；
两个大小不同的密封圈二(34)挤压在压力环(33)与转动环(35)之间；
所述抛光头(14)由八个周向均匀分布的螺栓五(29)与轴承盖(11)外壁下端面的八个相应螺纹孔配合连接固定到轴承盖(11)上；
所述抛光头(14)的中心为空心轴，其中空部分为抛光液流动的管道，在所述抛光头(14)底部安置有四个周向均匀分布的管状导流槽，所述管状导流槽与中空部分相连通，在所述抛光头(14)的底部还安置有四个周向均匀分布的用以放置工件的通孔立柱；
所述密封圈一(30)挤压在轴承盖(11)外壁与抛光头(14)的轴肩之间；
所述油腔盖(42)安装在轴承盖(11)的侧壁的斜向螺纹孔上。
8.根据权利要求7所述的一种用于化学机械抛光的抛光液自动配制及均匀施液装置，其特征在于：
在所述轴承盖(11)与抛光头(14)之间安置有大齿轮(12)，
在所述支承板(3)的下壁上安置有电机一(18)，在所述电机一(18)的下端安置有小齿轮(17)；
所述大齿轮(12)通过安置的大键(27)安装在抛光头(14)的主轴上，所述小齿轮(17)通过安置的小键(28)安装在电机一(18)的输出轴上；
所述电机一(18)由四颗螺栓二(19)将其固定在支承板(3)的下表面；所述小齿轮(17)与大齿轮(12)啮合配合在电机一(18)的带动下小齿轮(17)带动大齿轮(12)转动。
9.根据权利要求7所述的一种用于化学机械抛光的抛光液自动配制及均匀施液装置，其特征在于：
在所述抛光头(14)的外壁上均布安置有四个支臂，在四个所述支臂上分别安置有压力杆(13)，四个所述的压力杆(13)安装在抛光头(14)上相应的四个支臂上；
在所述抛光头(14)的下壁安置有抛光头下盘(15)，所述抛光头下盘(15)与抛光头(14)之间采用粘结或焊接的方式连为一体；
在所述抛光头下盘(15)上对应抛光头(14)上开设的四个导流槽的正下方各开设有三个出液通孔；
还包括控流盘(16)，所述控流盘(16)由四个螺栓四(26)与抛光头下盘(15)的下表面上四个周向均匀分布的螺纹孔配合连接在抛光头下盘(15)上；在所述控流盘(16)上开设有三组类似于抛光头下盘(15)上的孔；
在所述控流盘(16)的上表面还安置有凸起的挡水圈；
在四个螺栓四(26)上套设有四个弹簧(25)，四个所述的弹簧(25)套设在四个螺栓四(26)上且被挤压在相应的螺栓四(26)与抛光头下盘(15)之间，在所述弹簧(25)与抛光头下盘(15)之间还垫有垫片(48)。
10.根据权利要求1所述的一种用于化学机械抛光的抛光液自动配制及均匀施液装置，其特征在于：
在所述支承板(3)的上壁的一侧还安置有触控板(10)；
在所述基座(0)上还开设有大孔。
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| CN202310748594.3A CN116899438A (zh) | 2023-06-25 | 2023-06-25 | 一种用于化学机械抛光的抛光液自动配制及均匀施液装置 |
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| CN202310748594.3A CN116899438A (zh) | 2023-06-25 | 2023-06-25 | 一种用于化学机械抛光的抛光液自动配制及均匀施液装置 |
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| CN117620872A (zh) * | 2024-01-23 | 2024-03-01 | 河北慧之源科技服务有限公司 | 一种机械零部件加工用的抛光装置 |
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2023
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