CN117583982A - 一种专用的碳化硅衬底晶片倒角装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种专用的碳化硅衬底晶片倒角装置，涉及碳化硅等超硬脆性材料加工技术领域，包括底座、砂轮和晶片驱动组件，还包括砂轮驱动组件和检测组件，砂轮驱动组件位于晶片驱动组件的后侧，其包括主砂轮电机、主旋转轴、整体旋转电机、安装座、X轴移动件和Y轴移动件；砂轮安装在主砂轮电机的输出轴上，主砂轮电机通过连接板与主旋转轴相连，二者垂直设置；主旋转轴纵向设置，整体旋转电机安装在安装座上，其输出轴与主旋转轴传动连接；安装座通过X轴移动件和Y轴移动件移动；本装置通过砂轮驱动组件可实现自由设计倒角形状，可完成所需磨角动作；本装置可实现动态在线检测、动态调整，连续修磨倒角至完全达到设计形状的技术要求。
Description
技术领域
本发明涉及碳化硅等超硬脆性材料加工技术领域，具体涉及一种专用的碳化硅衬底晶片倒角装置。
背景技术
传统倒角形式如图1-3所示，砂轮在砂轮轴带动下高速旋转，晶片旋转轴带动晶片吸盘、晶片（晶片组件）低速旋转靠近高速旋转砂轮，晶片厚度中心对准砂轮槽101中心向砂轮靠近发生磨削，晶片组件经数次靠近、返回磨削至预定尺寸后，完成倒角。
传统倒角形式存在以下问题：
倒角外形单一，无法直接调整到倒角曲线要求，需设计新砂轮形状，然后订购新砂轮才可改变，周期长效率低；
倒角形状如同砂轮槽101形状，砂轮磨损变形快，产品就随其变形，为避免变形就要更换新砂轮（一般每个砂轮仅可倒角200片左右），造成砂轮寿命短，产品倒角成本高；
现用倒角机完成倒角后倒角形状及数据需脱机检测，倒角精度和形状不能在工作态动态检测和调整，造成倒角晶片中隐存不良品，需倒角完成后靠人为再去目测，人为再去用“轮廓仪”抽测，造成效率低且存在不良品隐存现象；
倒角精度和形状不能在工作中动态检测和动态调整，需线下用“轮廓仪”抽测和人为“显微镜”检测，缺乏智能化检测，因此该机无法直接连接到自动化产线中。
因此，急需开发一种倒角成本低、可实现在线智能化全检测的碳化硅衬底晶片专用倒角装置。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供了一种专用的碳化硅衬底晶片倒角装置。
本发明的技术方案是：一种专用的碳化硅衬底晶片倒角装置，包括底座、砂轮和晶片驱动组件，晶片驱动组件包括晶片吸盘、吸盘旋转轴和晶片旋转电机，晶片旋转电机与吸盘旋转轴传动连接，且吸盘旋转轴竖向设置；所述晶片驱动组件还包括安装在底座上的晶片上下移动件，所述晶片旋转电机安装在晶片上下移动件的输出端上；
还包括砂轮驱动组件和检测组件，所述砂轮驱动组件位于晶片驱动组件的后侧，其包括主砂轮电机、主旋转轴、整体旋转电机、安装座、X轴移动件和Y轴移动件；所述砂轮安装在主砂轮电机的输出轴上，所述主砂轮电机通过连接板与主旋转轴相连，二者垂直设置；所述主旋转轴纵向设置，所述整体旋转电机安装在安装座上，其输出轴与主旋转轴传动连接；所述安装座安装在X轴移动件的输出端上，所述X轴移动件安装在Y轴移动件的输出端上，所述Y轴移动件安装在底座上；
所述检测组件位于晶片驱动组件的上方，其包括支架、Z向移动件、第一安装板、Z向检测相机和X向检测相机；所述支架竖向安装在底座上，所述Z向移动件安装在支架上，所述第一安装板安装在Z向移动件的输出端上，所述Z向检测相机和X向检测相机均安装在第一安装板上。
优选的，所述砂轮为碗形砂轮。
优选的，所述晶片驱动组件还包括第二安装板和晶片旋转轴承座，所述晶片旋转电机通过第二安装板安装在晶片上下移动件的输出端上，所述晶片旋转轴承座安装在第二安装板上，其与晶片旋转电机平行设置；所述吸盘旋转轴安装在晶片旋转轴承座内，其通过同步带与晶片旋转电机的输出轴传动连接。
优选的，所述砂轮驱动组件还包括整体旋转轴承座，所述整体旋转轴承座安装在安装座上，其与整体旋转电机平行设置；所述主旋转轴安装在整体旋转轴承座内，其通过同步带与整体旋转电机的输出轴传动连接。
优选的，所述砂轮和主砂轮电机的摆动角度为±90°。
优选的，所述晶片上下移动件、X轴移动件和Y轴移动件均为高精电缸或高精移动台，所述Z向移动件为移动电缸。
优选的，还包括集水槽、水气联接支架、冷却水管和吹气管，所述集水槽固定在底座上，其底部设有出水管；所述晶片吸盘位于集水槽内，所述吸盘旋转轴上套装有防水环，所述水气联接支架位于集水槽的一侧，所述冷却水管和吹气管通过夹块安装在水气联接支架上。
本发明与现有技术相比较，具有以下优点：
本装置用碗形砂轮和专用微量调整技术可使碗型砂轮均衡磨损，替代现用砂轮，提高砂轮使用寿命，降低晶片倒角成本；本装置通过砂轮驱动组件可实现自由设计倒角形状（没必要修改设计倒角形状后，再去订购新砂轮），可随时完成所需修改倒角形状的设计且可完成所需磨角动作；本装置可实现动态在线检测、动态调整，连续修磨倒角至完全达到设计形状的技术要求；本装置通过检测组件对符合设计要求和不符合设计要求的晶片具有在线分辨能力，提供记录便于后续分别存放，具备可智能化处理的基础；本装置装机后可联机至自动化产线中，为今后自动化智能化产线的实现打下基础。
附图说明
图1为传统倒角形式的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为图1中B处的局部放大图；
图4为晶片的结构示意图；
图5为本发明的整体结构示意图；
图6为本发明后侧的结构示意图；
图7为本发明检测时的状态示意图；
图8为砂轮和主砂轮电机的摆动示意图。
图中：1、砂轮，101、砂轮槽，2、晶片，201、主参考边，3、底座，4、支架，5、Z向移动件，6、第一安装板，7、Z向检测相机，8、X向检测相机，9、晶片吸盘，10、吸盘旋转轴，11、晶片旋转电机，12、晶片上下移动件，13、第二安装板，14、晶片旋转轴承座，15、主砂轮电机，16、连接板，17、主旋转轴，18、整体旋转轴承座，19、整体旋转电机，20、安装座，21、X轴移动件，22、Y轴移动件，23、集水槽，24、出水管，25、防水环，26、水气联接支架，27、冷却水管，28、吹气管，29、夹块。
具体实施方式
下面是结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例一
参照图5-7所示，一种专用的碳化硅衬底晶片倒角装置，包括底座3、砂轮1和晶片2驱动组件，晶片2驱动组件包括晶片吸盘9、吸盘旋转轴10和晶片旋转电机11，晶片旋转电机11与吸盘旋转轴10传动连接，并且吸盘旋转轴10竖向设置；晶片2驱动组件还包括与底座3固定连接的晶片上下移动件12，晶片旋转电机11安装在晶片上下移动件12的输出端上。
还包括砂轮1驱动组件和检测组件，砂轮1驱动组件位于晶片2驱动组件的后侧，其包括主砂轮电机15、主旋转轴17、整体旋转电机19、安装座20、X轴移动件21和Y轴移动件22；砂轮1安装在主砂轮电机15的输出轴上，主砂轮电机15通过连接板16与主旋转轴17相连，二者垂直设置；主旋转轴17纵向设置，整体旋转电机19安装在安装座20上，其输出轴与主旋转轴17传动连接；安装座20安装在X轴移动件21的输出端上，X轴移动件21安装在Y轴移动件22的输出端上，Y轴移动件22安装在底座3上。
检测组件位于晶片2驱动组件的上方，其包括支架4、Z向移动件5、第一安装板6、Z向检测相机7和X向检测相机8；支架4竖向安装在底座3上，Z向移动件5安装在支架4上，第一安装板6安装在Z向移动件5的输出端上，Z向检测相机7和X向检测相机8均安装在第一安装板6上。
更为详细的，砂轮1为碗形砂轮1，其与主砂轮电机15的摆动角度为±90°（见图8）。
本装置的工作过程：
（1）将晶片2放在晶片吸盘9上（本装置外系统已将晶片2圆心与晶片吸盘9圆心校正好，放到晶片吸盘9上圆心可重合，并且晶片2主参考边201位置（见图4）也已测定计算好，可按要求停在平行Y轴移动件22位置），晶片吸盘9将晶片2吸住，晶片旋转电机11驱动吸盘旋转轴10，使晶片吸盘9和晶片2旋转起来；
（2）主砂轮电机15带动碗形砂轮1高速旋转，整体旋转电机19驱动主旋转轴17转动，通过连接板16带动碗形砂轮1和主砂轮电机15可±90°旋转（见图8），再通过与X轴移动件21的直线运动轨迹的组合，可实现现有各种倒角形状的需求；碗形砂轮1进刀倒磨晶片2角部，经过按预先设定的轨迹程序进退刀数次后，碗形砂轮1退回初始位置，此时晶片2主参考边201停在平行于Y轴移动件22的位置，随后在Y轴移动件22的带动下，碗形砂轮1沿Y向慢速直线往复运动，碗形砂轮1按进刀程序往复进刀数次，使“主参考边201”完成倒磨角的形状；
（3）Z向移动件5通过第一安装板6带动Z向检测相机7和X向检测相机8移动到检测位置（见图7），晶片上下移动件12带动晶片旋转电机11、吸盘旋转轴10、晶片吸盘9和晶片2等上升至测量位置，Z向检测相机7和X向检测相机8对晶片2边沿进行水平、垂直二维检测，此时，晶片旋转电机11带动晶片2慢速旋转，实现在线全周边检测倒角的面幅、夹角、形状和缺陷，如未达到技术要求重复上述（2）；
（4）在每倒角一片晶片2后，晶片上下移动件12带动晶片吸盘9微上升，上升量为晶片2厚度的1/3-2/3，至砂轮1的使用上限后，再微循序降至砂轮1的使用下限，以保持碗形砂轮1均衡磨损，这样微循往复尽可能保持砂轮1平整，延长使用寿命。
本装置用碗形砂轮1和专用微量调整技术可使碗型砂轮1均衡磨损，替代现用砂轮1（见图1、图2），提高砂轮1使用寿命，降低晶片2倒角成本；本装置通过砂轮1驱动组件可实现自由设计倒角形状（没必要修改设计倒角形状后，再去订购新砂轮1），可随时完成所需修改倒角形状的设计且可完成所需磨角动作；本装置可实现动态在线检测、动态调整，连续修磨倒角至完全达到设计形状的技术要求；本装置通过检测组件对符合设计要求和不符合设计要求的晶片2具有在线分辨能力，提供记录便于后续分别存放，具备可智能化处理的基础；本装置装机后可联机至自动化产线中，为今后自动化智能化产线的实现打下基础。
实施例二
作为本发明的一项优选实施例，本实施例在实施例一的基础上对晶片2驱动组件的结构进行了优化，具体为：
在本实施例中，晶片2驱动组件还包括第二安装板13和晶片旋转轴承座14，晶片旋转电机11通过第二安装板13安装在晶片上下移动件12的输出端上，晶片旋转轴承座14安装在第二安装板13上，其与晶片旋转电机11平行设置；吸盘旋转轴10转动安装在晶片旋转轴承座14内，其通过同步带与晶片旋转电机11的输出轴传动连接。
工作时，晶片旋转电机11通过同步带驱动吸盘旋转轴10转动，进而带动晶片吸盘9和晶片2转动。
实施例三
作为本发明的一项优选实施例，本实施例在实施例二的基础上对砂轮1驱动组件的结构进行了优化，具体为：
砂轮1驱动组件还包括整体旋转轴承座18，整体旋转轴承座18安装在安装座20上，其与整体旋转电机19平行设置；主旋转轴17转动安装在整体旋转轴承座18内，其通过同步带与整体旋转电机19的输出轴传动连接。
工作时，整体旋转电机19通过同步带驱动主旋转轴17转动，进而带动碗形砂轮1和主砂轮电机15±90°旋转。
实施例四
作为本发明的一项优选实施例，本实施例在实施例一的基础上对装置内的若干移动件进行了选型，具体为：
为了保证本倒角装置加工的精密性，晶片上下移动件12、X轴移动件21和Y轴移动件22均采用高精电缸或高精移动台，Z向移动件5为移动电缸。
实施例五
作为本发明的一项优选实施例，本实施例在实施例一的基础上增设了集水槽23和冷却系统，具体为：
本实施例还包括集水槽23、水气联接支架26、冷却水管27和吹气管28，集水槽23固定在底座3上，其底部设有出水管24；晶片吸盘9位于集水槽23内，吸盘旋转轴10上套装有防水环25，水气联接支架26位于集水槽23的一侧，冷却水管27和吹气管28通过夹块29安装在水气联接支架26上。
在倒角的同时，冷却水管27浇冷却水于晶片2上；晶片2全部倒磨完成后，晶片2略提高转速，冷却水管27加大出水量对晶片2进行冲洗，停水后晶片2高速旋转甩干水分后晶片2转慢速旋转，此时吹气管28吹出适量压缩空气吹干晶片2，晶片2停止旋转，随后再通过检测组件对晶片2进行检测。
本发明并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种专用的碳化硅衬底晶片倒角装置，包括底座、砂轮和晶片驱动组件，晶片驱动组件包括晶片吸盘、吸盘旋转轴和晶片旋转电机，晶片旋转电机与吸盘旋转轴传动连接，且吸盘旋转轴竖向设置；其特征在于：所述晶片驱动组件还包括安装在底座上的晶片上下移动件，所述晶片旋转电机安装在晶片上下移动件的输出端上；
还包括砂轮驱动组件和检测组件，所述砂轮驱动组件位于晶片驱动组件的后侧，其包括主砂轮电机、主旋转轴、整体旋转电机、安装座、X轴移动件和Y轴移动件；所述砂轮安装在主砂轮电机的输出轴上，所述主砂轮电机通过连接板与主旋转轴相连，二者垂直设置；所述主旋转轴纵向设置，所述整体旋转电机安装在安装座上，其输出轴与主旋转轴传动连接；所述安装座安装在X轴移动件的输出端上，所述X轴移动件安装在Y轴移动件的输出端上，所述Y轴移动件安装在底座上；
所述检测组件位于晶片驱动组件的上方，其包括支架、Z向移动件、第一安装板、Z向检测相机和X向检测相机；所述支架竖向安装在底座上，所述Z向移动件安装在支架上，所述第一安装板安装在Z向移动件的输出端上，所述Z向检测相机和X向检测相机均安装在第一安装板上。
2.根据权利要求1所述的一种专用的碳化硅衬底晶片倒角装置，其特征在于：所述砂轮为碗形砂轮。
3.根据权利要求1所述的一种专用的碳化硅衬底晶片倒角装置，其特征在于：所述晶片驱动组件还包括第二安装板和晶片旋转轴承座，所述晶片旋转电机通过第二安装板安装在晶片上下移动件的输出端上，所述晶片旋转轴承座安装在第二安装板上，其与晶片旋转电机平行设置；所述吸盘旋转轴安装在晶片旋转轴承座内，其通过同步带与晶片旋转电机的输出轴传动连接。
4.根据权利要求1所述的一种专用的碳化硅衬底晶片倒角装置，其特征在于：所述砂轮驱动组件还包括整体旋转轴承座，所述整体旋转轴承座安装在安装座上，其与整体旋转电机平行设置；所述主旋转轴安装在整体旋转轴承座内，其通过同步带与整体旋转电机的输出轴传动连接。
5.根据权利要求1所述的一种专用的碳化硅衬底晶片倒角装置，其特征在于：所述砂轮和主砂轮电机的摆动角度为±90°。
6.根据权利要求1所述的一种专用的碳化硅衬底晶片倒角装置，其特征在于：所述晶片上下移动件、X轴移动件和Y轴移动件均为高精电缸或高精移动台，所述Z向移动件为移动电缸。
7.根据权利要求1所述的一种专用的碳化硅衬底晶片倒角装置，其特征在于：还包括集水槽、水气联接支架、冷却水管和吹气管，所述集水槽固定在底座上，其底部设有出水管；所述晶片吸盘位于集水槽内，所述吸盘旋转轴上套装有防水环，所述水气联接支架位于集水槽的一侧，所述冷却水管和吹气管通过夹块安装在水气联接支架上。
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