CN208713674U - 磨削装置及磨削系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及磨削加工领域，公开了一种磨削装置及磨削系统。一种磨削装置，包括主轴、抛光头和紫外线灯，所述抛光头安装在主轴上，所述抛光头沿轴向开设有缝隙，所述缝隙贯穿所述抛光头；所述紫外线灯安装在所述主轴上，所述紫外线灯设置为所发出的光束从所述抛光头靠近所述主轴的一侧经所述缝隙照射到所述抛光头另一侧。实现了在广电化学磨削中快速磨削带走反应氧化产物的效果，进而实现了提高对晶片磨削加工的速度。

Description

磨削装置及磨削系统

技术领域

本发明涉及磨削加工，具体地涉及一种磨削装置及磨削系统。

背景技术

第三代半导体材料如氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)，具有优异的电学和热学性能，包括宽禁带、高击穿电场、高饱和漂移速度、高热导率，这些特性可以使得GaN、SiC器件工作在高温、高功率的特殊条件。当GaN、SiC材料作为器件使用时，要求材料具有高的表面完整性(如低的表面粗糙度，无划痕、微裂纹、位错与残余应力等表面/亚表面损伤)，因此在GaN、SiC材料制备过程中，需要经历表面研磨和抛光过程，在晶片的研磨过程中会产生材料的表面/亚表面损伤，需要对晶片进行化学机械抛光加工来去除晶片的表面/亚表面损伤和获得超平滑的表面。GaN、SiC晶体材料键能大，常温下几乎不与任何酸碱试剂发生化学反应，属于典型的硬脆难加工材料，在化学机械抛光加工过程中两种材料都存在加工去除率低，进而导致加工时间长，成本高的一系列问题。

GaN晶片的化学机械抛光过程中，认为晶片的氧化效率是晶片化学机械抛光去除率的决速步，因此可通过提高晶片在抛光过程中的氧化效率来提高抛光过程中的去除速率。GaN、SiC晶体作为半导体材料，可以采用紫外光直接辐照到晶片表面的方式促进晶体内电子空穴的分离，利用分离的空穴可以有效提高晶片表面氧化效率。

现有的化学机械抛光装置一般采用外部固定光源照射工件，但是磨头本身为不透明材料会对光线产生遮挡，而磨头遮挡的部分正是正在被加工的部分；半导体工件的氧化反应在工件表面进行，反应的氧化物不能被及时去除从而阻止反应的继续进行，进而限制对晶片工件的磨削加工速率。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的氧化物不能及时去除影响磨削速度的问题，提供了一种磨削装置及磨削系统，以提高晶片磨削加工速度。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种磨削装置包括主轴、抛光头和紫外线灯，所述抛光头安装在主轴上，其特征在于，所述抛光头沿轴向开设有缝隙，所述缝隙贯穿所述抛光头；所述紫外线灯安装在所述主轴上，所述紫外线灯设置为所发出的光束从所述抛光头靠近所述主轴的一侧经所述缝隙照射到所述抛光头另一侧。

优选地，所述抛光头上设置有多个所述缝隙，多个所述缝隙的个数为大于1的奇数。

进一步优选的，多个所述缝隙沿所述抛光头的中心轴线旋转对称布置。

优选的，所述紫外线灯包括灯罩，所述灯罩设置为能够遮挡所述紫外线灯发出的光束，以使所述光束经所述缝隙通过。

优选的，所述磨削装置还包括主轴安装座，所述主轴安装座上设有电刷，所述主轴上设有滑环，所述滑环与电刷接触配合，所述滑环与所述紫外线灯电连接。

优选的，所述抛光头磨削端面上安装有抛光垫，所述抛光垫的外型与所述抛光头磨削端面吻合。

优选的，所述磨削装置还包括密封罩，所述密封罩包括内部限定有空腔且具有顶部开口的壳体和盖设于所述顶部开口的封盖，所述抛光头位于所述空腔内，所述壳体为刚性件，所述封盖为柔性件，所述封盖装在所述主轴安装座上。

进一步优选的，所述密封罩上开设有工件进出口，所述工件进出口设有与之配套的密封门。

本发明第二方面提供一种磨削系统，所述磨削系统包括磨削装置、雾化器、抛光液罐、进液口、出液口、废液池和喷嘴，所述雾化器与所述抛光液罐和所述进液口通过管道相连，所述进液口上安装有所述喷嘴，所述废液池与所述出液口通过管道连接，所述进液口和出液口位于所述磨削装置上；其中所述磨削装置为根据本实用新型所述的磨削装置。

优选地，所述磨削系统还包括工作台，所述磨削装置安装在所述工作台上。

通过上述技术方案，在抛光头上开缝隙，光线透过缝隙照射到晶片工件上，利用磨削加工中抛光头高速转动的特点，实现了快速磨削带走反应氧化产物的效果，进而实现了提高对晶片磨削加工的速度。

附图说明

图1是磨削系统立体图；

图2是磨削装置局部图。

附图标记说明

1-主轴安装座 2-密封罩

3-主轴 4-紫外线灯

5-抛光头 6-缝隙

7-废液池 8-工作台

9-喷嘴 10-雾化器

11-抛光液罐 12-抛光垫

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、”通常是指机床在正常安装实用时的方向“内、外”是指机床本身轮廓的内外。

在本实用新型中，提供了一种磨削装置如图1至图2所示。该磨削装置

包括主轴3、抛光头5和紫外线灯4，所述抛光头5安装在主轴3上，所述抛光头5沿轴向开设有缝隙6，所述缝隙6贯穿所述抛光头5；所述紫外线灯4安装在所述主轴3上，所述紫外线灯4设置为所发出的光束从所述抛光头5靠近所述主轴3的一侧经所述缝隙6照射到所述抛光头5另一侧。

通过在抛光头5上开设缝隙6，同时将紫外线灯4安装在主轴3上，并且紫外线灯4发出的光束经过所述抛光头5上的缝隙6照射到待磨削晶片工件上，利用主轴3高转速的特点，实现了及时去除晶片工件表面反应生成的氧化物，提高晶片的氧化速度，从而达到提高晶片磨削加工速度的效果。

根据本实用新型的磨削装置在实施过程中，所述抛光头5通过法兰安装在所述主轴3上，安装完成后抛光头5与主轴3相对位置固定；所述紫外线灯4固定安装在所述主轴3上。所述抛光头5上开有缝隙6，缝隙6从抛光头5靠近主轴3的一侧延抛光头5中心轴线贯穿抛光头5，优选的紫外线灯4位于所述缝隙6的正上方。当主轴3旋转时同时带动紫外线灯4和抛光头5旋转，抛光头5上的缝隙6与紫外线灯4的相对位置不变，使得紫外线灯4所发出的光束始终能够通过缝隙6照射到待磨晶片工件上。

根据本实用新型的磨削装置，所述抛光头5上设置有多个所述缝隙6，多个所述缝隙6的个数为大于1的奇数。优选的数目不超过11个，进一步优选的数目为3或5个降低抛光头加工难度。

通过设置大于1的奇数个所述缝隙6能够降低抛光头5在旋转过程中的共振的效果，奇数中排除一个缝隙6是避免偏心的问题出现。

上述中多个所述缝隙6沿所述抛光头5的中心轴线旋转对称布置。在工作过程中中心轴线旋转轴重合。

通过将多个所述缝隙6延抛光头5中心轴线旋转对称布置，使抛光头质心与中心轴线重合，实现了在旋转过程中不会偏心的效果。

根据本实用新型的磨削装置所述紫外线灯4包括灯罩，所述灯罩设置为能够聚集和遮挡所述紫外线灯4发出的光束，以使所述光束经所述缝隙6通过。所述灯罩包括聚光杯、遮光片和镜片，聚光杯将光线聚集到一个方向，+

通过设置灯罩，利用灯罩上的聚光杯聚集光线，提高紫外线灯4利用率，通过遮光片的遮挡实现了发出的光束与缝隙外型吻合的效果，同时镜片实现阻挡抛光液保护紫外线灯4的效果。

根据本实用新型的磨削装置所述磨削装置还包括主轴安装座1，所述主轴安装座1上设有电刷，所述主轴3上设有滑环，所述滑环与电刷接触配合，所述滑环与所述紫外线灯(4)电连接。滑环与与主轴3相互绝缘，主轴3上对称位置开有线槽，滑环与紫外线灯4之间的连接线设置在线槽中。

通过设置电刷与滑环实现不影响主轴3正常工作的同时为主轴3上的紫外线4灯供电。

根据本使用新型的磨削装置，所述抛光头5的磨削端面上安装有抛光垫12，应当理解磨床的抛光头5通常只有一个面参与磨削工作，端磨法是为一个平面，周磨法为一个闭合曲面，在本实用新型中采用的是端磨法，磨削端面为一个固定的面。所述抛光垫12的外型与所述抛光头5磨削端面吻合。使所述紫外线灯4的光线不受阻碍的穿过抛光头5上的缝隙6和抛光垫12照射到晶片工件上，同时不影响抛光垫12正常抛光作业。

根据本实用新型的磨削装置，所述所述磨削装置还包括和密封罩2，所述密封罩2包括内部限定有空腔且具有顶部开口的壳体和盖设于所述顶部开口的封盖，所述抛光头5位于所述空腔内，所述壳体为刚性件，所述封盖为柔性件，所述封盖装在所述主轴安装座1上。

通过设置密封罩2，将抛光头5和待磨削的工件设置在密封罩腔体里面实现约束抛光液防止其飞溅到密封罩2外，将封盖设置为柔性体实现在密封的同时不会妨碍主轴3安装座的运动。

根据本实用新型的磨削装置，密封罩2上开设有工件进出口，所述工件进出口设有与之配套的密封门。实现密封的同时实现工件进出的效果。

同时，在本实用新型中，还提供了一种磨削系统，所述磨削系统包括雾化器10、抛光液罐11、进液口、出液口、废液池7和喷嘴9，所述雾化器10与所述抛光液罐11和所述进液口通过管道相连，所述进液口上安装有所述喷嘴9，所述废液池7与所述出液口通过管道连接，所述进液口和出液口位于所述磨削装置上。

通过将抛光液雾化，使其弥漫在工件和抛光头5所处的密封罩2腔体空间内，实现了在切削过程中，抛光液能够接触到缝隙6所对应的工件的表面，对工件进行氧化。

雾化器10从抛光液罐11中抽取抛光液，将抛光液雾化由进液口上的喷嘴9喷出，进液口位于所述切削装置的密封罩2上，喷嘴9将雾化的抛光液直接释放到所述密封罩2的空腔之中。出液口位于密封罩2底部，废弃液体受重力流到密封罩2底部经由出液口流向废液池7。

根据本实用新型的磨削系统，所述磨削系统还包括工作台8，所述磨削装置安装在所述工作台8上。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种磨削装置，包括主轴(3)、抛光头(5)和紫外线灯(4)，所述抛光头(5)安装在主轴(3)上，

其特征在于，所述抛光头(5)沿轴向开设有缝隙(6)，所述缝隙(6)贯穿所述抛光头(5)；

所述紫外线灯(4)安装在所述主轴(3)上，所述紫外线灯(4)设置为所发出的光束从所述抛光头(5)靠近所述主轴(3)的一侧经所述缝隙(6)照射到所述抛光头(5)另一侧。

2.根据权利要求1所述的磨削装置，其特征在于，所述抛光头(5)上设置有多个所述缝隙(6)，多个所述缝隙(6)的个数为大于1的奇数。

3.根据权利要求2所述的磨削装置，其特征在于，多个所述缝隙(6)沿所述抛光头(5)的中心轴线旋转对称布置。

4.根据权利要求1所述的磨削装置，其特征在于，所述紫外线灯(4)包括灯罩，所述灯罩设置为能够遮挡所述紫外线灯(4)发出的光束，以使所述光束经所述缝隙通过。

5.根据权利要求1所述的磨削装置，其特征在于，所述磨削装置还包括主轴安装座(1)，所述主轴安装座(1)上设有电刷，所述主轴(3)上设有滑环，所述滑环与电刷接触配合，所述滑环与所述紫外线灯(4)电连接。

6.根据权利要求1所述的磨削装置，其特征在于，所述抛光头(5)的磨削端面上安装有抛光垫(12)，所述抛光垫(12)的外型与所述抛光头(5)磨削端面吻合。

7.根据权利要求1所述的磨削装置，其特征在于，所述磨削装置还包括密封罩(2)，所述密封罩(2)包括内部限定有空腔且具有顶部开口的壳体和盖设于所述顶部开口的封盖，所述抛光头(5)位于所述空腔内，所述壳体为刚性件，所述封盖为柔性件，所述封盖装在所述主轴安装座(1)上。

8.根据权利要求7所述的磨削装置，其特征在于，所述密封罩上开设有工件进出口，所述工件进出口设有与之配套的密封门。

9.一种磨削系统，其特征在于，所述磨削系统包括权利要求1-8中任意一项所述的磨削装置，所述磨削系统包括雾化器(10)、抛光液罐(11)、进液口、出液口、废液池(7)和喷嘴(9)，所述雾化器(10)与所述抛光液罐(11)和所述进液口通过管道相连，所述进液口上安装有所述喷嘴(9)，所述废液池(7)与所述出液口通过管道连接，所述进液口和出液口位于所述磨削装置上。

10.根据权利要求9所述的磨削系统，其特征在于，所述磨削系统还包括工作台(8)，所述磨削装置安装在所述工作台(8)上。