CN117655823B - 一种opa芯片端面超声波抛光系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种OPA芯片端面超声波抛光系统，涉及芯片加工技术领域；包括底座，底座上设置有超声波抛光箱和清洁箱；在底座上设置有定位工装件，用于定位安装工件；定位工装件包括滑动安装在底座上的滑座，滑座上固定连接有安装架，安装架上旋转安装有转盘，转盘上升降滑动设置有定位架，定位架上开设有呈圆形阵列布置的定位通孔；在定位架的上下端面上分别设置有点位支撑件，点位支撑件呈圆形阵列布置在定位架上；通过定位架上下端面对应的点位支撑件对工件进行支撑定位；在底座的一侧设置有转移件，用于对工件进行夹持转移；本发明能在一次加工处理作业中，对晶圆进行全区域抛光处理，省去多次安装操作，提高抛光作业效率。

Description

一种OPA芯片端面超声波抛光系统

技术领域

本发明涉及芯片加工技术领域，特别涉及一种OPA芯片端面超声波抛光系统。

背景技术

抛光是完成诸如切割或磨削以提供光滑表面的预处理的过程。可以提高诸如表面纹理，尺寸精度，平面度和圆度之类的几何形状的精度；抛光的方法大致分为两类：一种是通过将硬而细的砂轮固定到金属上的“固定磨粒加工方法”，另一种是“自由磨粒加工方法”，其中将砂粒与液体混合；其中包括电解抛光、超精加工、流体抛光以及振动抛光，振动抛光和原理和超声波抛光类似，是将工件放入磨料悬浮液中并一起置于超声波场中，依靠超声波的振荡作用，使磨料在工件表面磨削抛光；对于芯片这种超精密的电子元件，其抛光处理是非常麻烦的，芯片的原材料晶圆在生产加工过程中，是需要进行抛光处理的，但目前利用超声波对晶圆抛光时，其定位工装是个较为麻烦的技术问题，一般对晶圆进行定位安装后，不能保证在一次加工处理作业中，对晶圆进行全区域抛光，使得抛光作业效率低下；基于此，本发明提出一种超声波抛光系统，能在一次加工处理作业中，对晶圆进行全区域抛光处理，省去多次安装操作，提高抛光作业效率；公告号为CN105856052B的中国专利公开一种超声波抛光设备，其技术方案为：包括抛光槽和至少一个震动机构，震动机构包括超声波单元、震板和多束弹性丝，多束所述弹性丝连接在震板上；从记载的内容上看，该专利只是记载了关于超声波抛光的技术方案，没有记载进行抛光处理时，对晶圆定位安装问题，没有解决上述技术问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明能在一次加工处理作业中，对晶圆进行全区域抛光处理，省去多次安装操作，提高抛光作业效率。

本发明所使用的技术方案为：一种OPA芯片端面超声波抛光系统，包括底座，底座上设置有用于抛光处理的超声波抛光箱，以及用于清洁处理的清洁箱；在底座上设置有定位工装件，用于定位安装工件；定位工装件包括滑动安装在底座上的滑座，滑座上固定连接有安装架，安装架上旋转安装有转盘，转盘上升降滑动设置有定位架，定位架上开设有呈圆形阵列布置的定位通孔；在定位架的上下端面上分别设置有点位支撑件，点位支撑件呈圆形阵列布置在定位架上；通过定位架上下端面对应的点位支撑件对工件进行支撑定位；点位支撑件包括滑动安装在定位架上的支撑滑座，支撑滑座上固定连接有支撑安装架，支撑安装架上旋转安装有支撑转盘，支撑转盘的端面上固定连接有支撑球杆；支撑转盘在支撑安装架上呈线性排列，且两个支撑转盘之间旋转安装有联动齿轮，联动齿轮分别与相邻的支撑转盘构成齿轮副；在呈圆形排布布置的支撑滑座上旋转安装有控制齿环，控制齿环与支撑转盘构成齿轮副；在定位架的上下端面分别设置有辅助支撑件，辅助支撑件包括滑动安装在定位架上的辅助连接架，辅助连接架的一端设置有辅助支撑球杆，辅助支撑球杆位于支撑转盘、支撑球杆的内侧；在底座的一侧设置有转移件，用于对工件进行夹持转移；转移件包括滑动安装在底座侧面的转移座，转移座上滑动设置有夹持杆，通过夹持杆对工件进行夹持转移。

进一步地，所述底座的顶部固定设置有电机一，以及旋转设置有丝杆一，电机一用于驱动丝杆一，丝杆一用于驱动定位工装件。

进一步地，所述定位工装件包括固定设置在滑座上的换位电机，换位电机的输出轴上连接有换位齿轮，换位齿轮与转盘构成齿轮副，转盘上设置有升降电机，升降电机的输出轴上连接有皮带结构，升降电机用于驱动定位架。

进一步地，所述定位架上固定设置有升降导杆和升降丝杆，升降导杆和升降丝杆滑动设置有转盘上，升降电机输出轴上皮带结构的一端与升降丝杆构成螺旋副。

进一步地，所述定位架的上下端面上分别连接有安装筒，安装筒的内部固定设置有控制电机，控制电机的输出轴上连接有控制转轴，控制转轴的一端连接有驱动齿轮；在安装筒的端面上旋转设置有啮合齿轮，啮合齿轮上设置有电磁夹筒，且啮合齿轮呈圆形阵列布置在安装筒的端面上，啮合齿轮与驱动齿轮构成齿轮副。

进一步地，所述安装筒的外侧旋转安装有调节丝杆，以及固定安装有调节导杆，调节导杆和调节丝杆呈圆形阵列布置在安装筒的外侧，且调节丝杆朝向啮合齿轮的一端位于电磁夹筒的内侧，通过电磁夹筒夹持调节丝杆的端部，以使啮合齿轮和调节丝杆同步转动，调节丝杆用于驱动点位支撑件。

进一步地，所述点位支撑件上的支撑滑座滑动设置在调节导杆和调节丝杆上，且支撑滑座与调节丝杆构成螺旋副；在支撑滑座上设置有限位轮，控制齿环旋转设置在限位轮上，限位轮用于限位控制齿环；在呈圆形阵列布置的支撑滑座中，其中一个支撑滑座上设置有防护密封电机，防护密封电机的输出轴上连接有控制齿轮，控制齿轮与控制齿环构成齿轮副。

进一步地，所述辅助支撑件包括设置在定位架上的辅助安装箱，辅助安装箱的内部设置有辅助控制电缸，辅助控制电缸的伸缩杆与辅助连接架固定连接。

进一步地，所述转移件包括设置在底座侧面的转移电机，转移电机的输出轴上连接有皮带结构，在转移座的端面上固定连接有转移丝杆和转移导杆，转移丝杆和转移导杆滑动设置在底座的侧面，且转移丝杆与转移电机输出轴上皮带结构的一端构成螺旋副；在转移座上设置有夹持电缸，夹持电缸用于控制电磁夹筒移动。

本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明中，工件位于超声波抛光箱中时，在超声波抛光箱中形成超声波场，通过超声波与磨料悬浮液对工件（晶圆）进行抛光处理；抛光完毕后，转移工件至清洁箱中，以进行后续的清洁处理；（2）本发明中，工件通过位于定位架上下两端的支撑球杆进行夹持固定，且支撑球杆与工件表面位点接触，不仅能起到定位固定的作用，还减少与工件的接触面积，在进行抛光处理时，能对工件表面进行充分抛光；（3）本发明中，通过调节支撑球杆的角度，进行支撑点位调整变换操作，即使得初始支撑位就暴露在外，可完成对工件的全区域抛光处理；（4）本发明中，在完成抛光处理后，将工件转移至清洁箱中，以进行清洁处理；为节省人工卸下工件的时间，通过转移件对工件进行拆除转移。

附图说明

图1为本发明整体结构的示意图。

图2为本发明定位工装件的示意图。

图3为本发明定位工装件的正投影示意图。

图4为本发明定位工装件上定位架的示意图。

图5为本发明辅助支撑件的安装示意图。

图6为本发明点位支撑件的安装示意图。

图7为本发明图6中A标记处放大图。

图8为本发明控制齿环的安装示意图。

图9为本发明支撑转盘和支撑球杆的示意图。

图10为本发明转移件的示意图。

附图标记：1-底座；2-电机一；3-丝杆一；4-滑座；5-超声波抛光箱；6-清洁箱；7-安装架；8-转盘；9-升降电机；10-升降导杆；11-升降丝杆；12-换位齿轮；13-换位电机；14-定位架；15-辅助安装箱；16-辅助控制电缸；17-辅助连接架；18-辅助支撑球杆；19-控制齿环；20-安装筒；21-驱动齿轮；22-调节导杆；23-调节丝杆；24-支撑滑座；25-限位轮；26-支撑安装架；27-联动齿轮；28-支撑转盘；29-支撑球杆；30-啮合齿轮；31-电磁夹筒；32-控制电机；33-控制转轴；34-防护密封电机；35-控制齿轮；36-转移电机；37-转移丝杆；38-转移导杆；39-转移座；40-夹持电缸；41-夹持杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体说明：如图1至图10所示，底座1上设置有用于抛光处理的超声波抛光箱5，以及用于清洁处理的清洁箱6；在底座1上设置有定位工装件，用于定位安装工件；定位工装件包括滑动安装在底座1上的滑座4，滑座4上固定连接有安装架7，安装架7上旋转安装有转盘8，转盘8上升降滑动设置有定位架14，定位架14上开设有呈圆形阵列布置的定位通孔；在定位架14的上下端面上分别设置有点位支撑件，点位支撑件呈圆形阵列布置在定位架14上；通过定位架14上下端面对应的点位支撑件对工件进行支撑定位；点位支撑件包括滑动安装在定位架14上的支撑滑座24，支撑滑座24上固定连接有支撑安装架26，支撑安装架26上旋转安装有支撑转盘28，支撑转盘28的端面上固定连接有支撑球杆29；支撑转盘28在支撑安装架26上呈线性排列，且两个支撑转盘28之间旋转安装有联动齿轮27，联动齿轮27分别与相邻的支撑转盘28构成齿轮副；在呈圆形排布布置的支撑滑座24上旋转安装有控制齿环19，控制齿环19与支撑转盘28构成齿轮副；在定位架14的上下端面分别设置有辅助支撑件，辅助支撑件包括滑动安装在定位架14上的辅助连接架17，辅助连接架17的一端设置有辅助支撑球杆18，辅助支撑球杆18位于支撑转盘28、支撑球杆29的内侧；底座1的顶部固定设置有电机一2，以及旋转设置有丝杆一3，电机一2用于驱动丝杆一3，丝杆一3用于驱动定位工装件。

定位工装件包括固定设置在滑座4上的换位电机13，换位电机13的输出轴上连接有换位齿轮12，换位齿轮12与转盘8构成齿轮副，转盘8上设置有升降电机9，升降电机9的输出轴上连接有皮带结构，升降电机9用于驱动定位架14；定位架14上固定设置有升降导杆10和升降丝杆11，升降导杆10和升降丝杆11滑动设置有转盘8上，升降电机9输出轴上皮带结构的一端与升降丝杆11构成螺旋副；定位架14的上下端面上分别连接有安装筒20，安装筒20的内部固定设置有控制电机32，控制电机32的输出轴上连接有控制转轴33，控制转轴33的一端连接有驱动齿轮21；在安装筒20的端面上旋转设置有啮合齿轮30，啮合齿轮30上设置有电磁夹筒31，且啮合齿轮30呈圆形阵列布置在安装筒20的端面上，啮合齿轮30与驱动齿轮21构成齿轮副；安装筒20的外侧旋转安装有调节丝杆23，以及固定安装有调节导杆22，调节导杆22和调节丝杆23呈圆形阵列布置在安装筒20的外侧，且调节丝杆23朝向啮合齿轮30的一端位于电磁夹筒31的内侧，通过电磁夹筒31夹持调节丝杆23的端部，以使啮合齿轮30和调节丝杆23同步转动，调节丝杆23用于驱动点位支撑件。

点位支撑件上的支撑滑座24滑动设置在调节导杆22和调节丝杆23上，且支撑滑座24与调节丝杆23构成螺旋副；在支撑滑座24上设置有限位轮25，控制齿环19旋转设置在限位轮25上，限位轮25用于限位控制齿环19；在呈圆形阵列布置的支撑滑座24中，其中一个支撑滑座24上设置有防护密封电机34，防护密封电机34的输出轴上连接有控制齿轮35，控制齿轮35与控制齿环19构成齿轮副；辅助支撑件包括设置在定位架14上的辅助安装箱15，辅助安装箱15的内部设置有辅助控制电缸16，辅助控制电缸16的伸缩杆与辅助连接架17固定连接。

在底座1的一侧设置有转移件，用于对工件进行夹持转移；转移件包括滑动安装在底座1侧面的转移座39，转移座39上滑动设置有夹持杆41，通过夹持杆41对工件进行夹持转移；转移件还包括设置在底座1侧面的转移电机36，转移电机36的输出轴上连接有皮带结构，在转移座39的端面上固定连接有转移丝杆37和转移导杆38，转移丝杆37和转移导杆38滑动设置在底座1的侧面，且转移丝杆37与转移电机36输出轴上皮带结构的一端构成螺旋副；在转移座39上设置有夹持电缸40，夹持电缸40用于控制电磁夹筒31移动。

工作原理：底座1上设置有用于抛光处理的超声波抛光箱5，以及用于清洁处理的清洁箱6，工件位于超声波抛光箱5中时，在超声波抛光箱5中形成超声波场，通过超声波与磨料悬浮液对工件（晶圆）进行抛光处理；抛光完毕后，转移工件至清洁箱6中，以进行后续的清洁处理。

具体地，电机一2工作，丝杆一3转动，以使滑座4移动，人工将工件安装在定位架14上，具体地，以定位架14上的定位通孔作为定位基准，位于定位架14上下端面的支撑球杆29作为支撑，位于下方的支撑球杆29位于定位通孔的内侧，将工件置于定位通孔中，并通过支撑球杆29进行支撑；进一步地，通过换位电机13工作，在齿轮传动下，转盘8转动，以是定位架14转动，以在定位架14的不同方位安装工件；然后通过升降电机9工作，使升降导杆10和升降丝杆11下降，进而使定位架14移动至超声波抛光箱5内部，进行超声波抛光处理。

具体地，工件通过位于定位架14上下两端的支撑球杆29进行夹持固定，且支撑球杆29与工件表面位点接触，不仅能起到定位固定的作用，还减少与工件的接触面积，在进行抛光处理时，能对工件表面进行充分抛光；具体地，对于支撑球杆29的移动，其通过控制电机32工作，驱动齿轮21转动，在齿轮传动下，啮合齿轮30转动，当电磁夹筒31夹持调节丝杆23端部时，使的调节丝杆23转动，进而支撑滑座24移动，通过定位架14上下端面的支撑球杆29的协调运动，以达到对工件的定位安装目的。

进一步地，为完成对工件的充分抛光，需要对工件的换位夹持，即需要转动支撑球杆29，将支撑球杆29的支撑点位调整转换至工件的其他位置，具体地，先通过辅助控制电缸16工作，使辅助连接架17和辅助支撑球杆18移动，通过辅助支撑球杆18对工件的中心区域进行支撑，对应的支撑球杆29脱离工件表面，然后通过防护密封电机34工作，在齿轮传动下，控制齿环19转动，进而支撑转盘28转动，通过齿轮传动，呈线性排列布置的支撑转盘28均转动，即调整变换支撑球杆29的角度，然后支撑球杆29重新支撑在工件上；根据上述流程，在工件的另一端面上，进行相同的支撑点位调整变换操作，即初始支撑位就暴露在外，即可完成对工件的全区域抛光处理。

在完成抛光处理后，将工件转移至清洁箱6中，以进行清洁处理；为节省人工卸下工件的时间，通过转移件对工件进行拆除转移，具体地，通过转移电机36工作，使转移丝杆37和转移导杆38移动，进而转移座39移动，夹持杆41穿过对应的两个支撑球杆29，对工件的端面进行夹持（夹持电缸40控制夹持杆41移动），然后完成转移；进一步地，在进行拆除时，进行的是但单方位拆除，因此其他方位需要对工件继续夹持；此时可通过电磁夹筒31对调节丝杆23的夹持进行变换，即在进行但方位拆除时，驱动齿轮21转动，对应方位的电磁夹筒31夹持调节丝杆23，使调节丝杆23转动，进而支撑滑座24移动，解除对工件的支撑定位；定位架14转动，调转其他方位的工件至拆除位置，继续进行但方位拆除。

Claims (9)

1.一种OPA芯片端面超声波抛光系统，包括底座（1），底座（1）上设置有用于抛光处理的超声波抛光箱（5），以及用于清洁处理的清洁箱（6）；其特征在于：在底座（1）上设置有定位工装件，用于定位安装工件；定位工装件包括滑动安装在底座（1）上的滑座（4），滑座（4）上固定连接有安装架（7），安装架（7）上旋转安装有转盘（8），转盘（8）上升降滑动设置有定位架（14），定位架（14）上开设有呈圆形阵列布置的定位通孔；在定位架（14）的上下端面上分别设置有点位支撑件，点位支撑件呈圆形阵列布置在定位架（14）上；通过定位架（14）上下端面对应的点位支撑件对工件进行支撑定位；点位支撑件包括滑动安装在定位架（14）上的支撑滑座（24），支撑滑座（24）上固定连接有支撑安装架（26），支撑安装架（26）上旋转安装有支撑转盘（28），支撑转盘（28）的端面上固定连接有支撑球杆（29）；支撑转盘（28）在支撑安装架（26）上呈线性排列，且两个支撑转盘（28）之间旋转安装有联动齿轮（27），联动齿轮（27）分别与相邻的支撑转盘（28）构成齿轮副；在呈圆形排布布置的支撑滑座（24）上旋转安装有控制齿环（19），控制齿环（19）与位于内侧的支撑转盘（28）构成齿轮副；在定位架（14）的上下端面分别设置有辅助支撑件，辅助支撑件包括滑动安装在定位架（14）上的辅助连接架（17），辅助连接架（17）的一端设置有辅助支撑球杆（18），辅助支撑球杆（18）位于支撑转盘（28）、支撑球杆（29）的内侧；在底座（1）的一侧设置有转移件，用于对工件进行夹持转移；转移件包括滑动安装在底座（1）侧面的转移座（39），转移座（39）上滑动设置有夹持杆（41），通过夹持杆（41）对工件进行夹持转移；

所述定位架（14）的上下端面上分别连接有安装筒（20），安装筒（20）顶部旋转设置有驱动齿轮（21）；在安装筒（20）的端面上还旋转设置有啮合齿轮（30），啮合齿轮（30）上设置有电磁夹筒（31），且啮合齿轮（30）呈圆形阵列布置在安装筒（20）的端面上，啮合齿轮（30）与驱动齿轮（21）构成齿轮副；

所述安装筒（20）的外侧旋转安装有调节丝杆（23），且调节丝杆（23）朝向啮合齿轮（30）的一端位于电磁夹筒（31）的内侧，通过电磁夹筒（31）夹持调节丝杆（23）的端部，以使啮合齿轮（30）和调节丝杆（23）同步转动；

在呈圆形阵列布置的支撑滑座（24）中，其中一个支撑滑座（24）上设置有防护密封电机（34），防护密封电机（34）的输出轴上连接有控制齿轮（35），控制齿轮（35）与控制齿环（19）构成齿轮副。

2.根据权利要求1所述的一种OPA芯片端面超声波抛光系统，其特征在于：所述底座（1）的顶部固定设置有电机一（2），以及旋转设置有丝杆一（3），电机一（2）用于驱动丝杆一（3），丝杆一（3）用于驱动定位工装件。

3.根据权利要求2所述的一种OPA芯片端面超声波抛光系统，其特征在于：所述定位工装件包括固定设置在滑座（4）上的换位电机（13），换位电机（13）的输出轴上连接有换位齿轮（12），换位齿轮（12）与转盘（8）构成齿轮副，转盘（8）上设置有升降电机（9），升降电机（9）的输出轴上连接有皮带结构，升降电机（9）用于驱动定位架（14）。

4.根据权利要求3所述的一种OPA芯片端面超声波抛光系统，其特征在于：所述定位架（14）上固定设置有升降导杆（10）和升降丝杆（11），升降导杆（10）和升降丝杆（11）滑动设置在转盘（8）上，升降电机（9）输出轴上皮带结构的一端与升降丝杆（11）构成螺旋副。

5.根据权利要求1所述的一种OPA芯片端面超声波抛光系统，其特征在于：所述安装筒（20）的内部固定设置有控制电机（32），控制电机（32）的输出轴上连接有控制转轴（33），控制转轴（33）的一端与驱动齿轮（21）固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种OPA芯片端面超声波抛光系统，其特征在于：所述安装筒（20）的外侧固定安装有调节导杆（22），调节导杆（22）和调节丝杆（23）呈圆形阵列布置在安装筒（20）的外侧，调节丝杆（23）用于驱动点位支撑件。

7.根据权利要求6所述的一种OPA芯片端面超声波抛光系统，其特征在于：所述点位支撑件上的支撑滑座（24）滑动设置在调节导杆（22）和调节丝杆（23）上，且支撑滑座（24）与调节丝杆（23）构成螺旋副；在支撑滑座（24）上设置有限位轮（25），控制齿环（19）旋转设置在限位轮（25）上，限位轮（25）用于限位控制齿环（19）。

8.根据权利要求1所述的一种OPA芯片端面超声波抛光系统，其特征在于：所述辅助支撑件包括设置在定位架（14）上的辅助安装箱（15），辅助安装箱（15）的内部设置有辅助控制电缸（16），辅助控制电缸（16）的伸缩杆与辅助连接架（17）固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种OPA芯片端面超声波抛光系统，其特征在于：所述转移件包括设置在底座（1）侧面的转移电机（36），转移电机（36）的输出轴上连接有皮带结构，在转移座（39）的端面上固定连接有转移丝杆（37）和转移导杆（38），转移丝杆（37）和转移导杆（38）滑动设置在底座（1）的侧面，且转移丝杆（37）与转移电机（36）输出轴上皮带结构的一端构成螺旋副；在转移座（39）上设置有夹持电缸（40），夹持电缸（40）用于控制电磁夹筒（31）移动。