CN210498510U - 覆铜陶瓷基片减薄装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到一种覆铜陶瓷基片减薄装置，包括机架和工作平面，工作平面上设有轨道，轨道上设有第一滑块，第一滑块上安装有覆铜陶瓷基片承台，轨道一端设有立架，立架上设有立轨，立轨上滑动连接有第二滑块，第二滑块与一个刀架固接，刀架内转动连接有刀轴，刀架上端连接有驱动电机，下端连接有刀座，刀座内连接有刀具，两立轨之间的立架上设置有两个轴座和一根丝杆，丝杆上端与固定连接在立架上的升降电机传动连接，刀架上连接有与丝杆螺纹连接的螺母，刀架两侧分别通过液压推杆与工作平面连接，液压推杆通过比例阀连通到液压站，机架上设置有驱动第一滑块的进给直线驱动装置。本实用新型能够精确控制刀架进给量，提高覆铜陶瓷基片减薄精度。

Description

覆铜陶瓷基片减薄装置

技术领域：

本实用新型属于覆铜陶瓷基片加工技术领域，具体涉及一种覆铜陶瓷基片减薄装置。

背景技术：

在集成电路制造过程中，需要在覆铜陶瓷基片上进行数百道工艺，因此，必须采用具有一定厚度的覆铜陶瓷基片。而在完成集成电路制作之后，需要对集成电路进行封装。在集成电路封装前，需要对覆铜陶瓷基片的进行减薄，一方面改善芯片的散热效果，另一方面有利于减小封装尺寸，目前对覆铜陶瓷基片进行减薄通常采用研磨的方式进行，这种方式虽然精度高但是效率太低，企业生产效率难以大幅提升。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种覆铜陶瓷基片减薄装置，该覆铜陶瓷基片减薄装置能够利用刀具对覆铜陶瓷基片表面进行高精度铣削，以提高覆铜陶瓷基片减薄的生产效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：覆铜陶瓷基片减薄装置，包括机架，其特征在于，所述机架上设置有一个工作平面，工作平面上平行设置有两条轨道，两轨道上滑动设置有第一滑块，第一滑块上可拆卸地安装有覆铜陶瓷基片承台，位于轨道一端或两轨道同一侧的机架上设置有一个立架，立架上竖向设置有两条横向平行排列的立轨，两条立轨上分别滑动连接有两个第二滑块，两立轨上的共四个第二滑块共同与一个正对着两立轨设置的刀架固定连接，刀架内转动连接有竖向设置的刀轴，刀架上端固定连接有驱动刀轴转动的驱动电机，下端连接有刀座，刀座内可拆卸地连接有刀具，位于两立轨之间的立架上竖向排列设置有两个轴座和一根丝杆，丝杆与刀架正对，丝杆的两端分别转动连接在一个轴座上，丝杆上端向上伸出上方的轴座并与固定连接在立架上的升降电机传动连接，所述刀架朝向丝杆的一侧固定连接有一个与丝杆螺纹连接的螺母，所述刀架两侧分别通过一个液压推杆与工作平面连接，液压推杆平行于立轨，任一液压推杆通过比例阀连通到液压站，所述刀具位于两轨道之间，与覆铜陶瓷基片承台的运动路径相对，所述机架上设置有驱动第一滑块沿轨道来回移动的进给直线驱动装置，所述覆铜陶瓷基片减薄装置还包括一套用于检测刀架位移数据的位移检测机构。

作为一种优选方案，所述刀架背对丝杆的一侧连接有一个向下延伸的弧形限位板，限位板的内弧面与刀具相对，限位板外弧面上垂直连接有加强筋，加强筋的上端与刀架固定连接，下端连接有一块平行于工作平面的安装板，安装板上竖向固定连接有距离探测器，所述限位板的下端低于加强筋下端且低于距离探测器。

作为一种优选方案，所述位移检测机构包括设置在两立轨一侧立架上的光栅尺、设置在螺母上或者刀架上或者与光栅尺接近的任一第二滑块上的读数头，读数头与光栅尺配合工作，利用读数头读取刀架的位移数据。

作为一种优选方案，所述覆铜陶瓷基片承台包括与第一滑块可拆卸地连接的底板，底板朝向刀具的面上设置有一个负压槽，负压槽内底面上均布有大量顶柱，顶柱的顶面齐平且所有顶柱的顶面处于同一平面，进而组成支撑面，负压槽内底面上开设有多个向下贯穿底板的负压孔，所述第一滑块上设置有一个与所有负压孔连通的集气槽，集气槽底面或侧壁上开设有吸气孔，集气槽通过吸气孔以及连接在吸气孔上的柔性吸气管与负压泵连通。

作为一种优选方案，所述负压槽的中心区设置有一个内环，内环的上端面与顶柱的顶面齐平，内环将部分顶柱和部分负压孔围绕其中。

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用丝杆螺母的传动方式来控制刀架的进给量，确保进给精度，同时通过液压推杆对刀架提供支撑力，通过比例阀控制液压推杆的推力，使刀架在移动过程中受到持续稳定的支撑力，消除刀架自重对进给量的影响，从而进一步提高刀具的进给精度，从而实现采用刀具对覆铜陶瓷基片表面进行高精度铣削减薄的技术目标，以提高生产效率。

附图说明：

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中的A部放大图；

图3是图1的右视图；

图4是覆铜陶瓷基片承台和第一滑块的连接结构俯视图；

图5是图4中的B-B剖视图。

图1～图5中：1、机架，2、工作平面，3、轨道，4、第一滑块，5、覆铜陶瓷基片承台， 5-1、底板，5-2、负压槽，5-3、顶柱，5-4、负压孔，5-5、内环，6、立架，7、立轨，8、第二滑块，9、刀架，10、刀轴，11、驱动电机，12、刀座，13、刀具，14、轴座，15、丝杆， 16、升降电机，17、螺母，18、液压推杆，19、比例阀，20、液压站，21、进给直线驱动装置，22、限位板，23、加强筋，24、安装板，25、距离探测器，26、集气槽，27、吸气孔， 28、吸气管，29、负压泵，30、覆铜陶瓷基片，31、控制器，32、光栅尺，33、读数头，34、报警装置。

具体实施方式：

下面结合附图，详细描述本实用新型的具体实施方案。

如图1～图5所示，覆铜陶瓷基片减薄装置，包括机架1，所述机架1上设置有一个工作平面2，工作平面2上平行设置有两条轨道3，两轨道3上滑动设置有第一滑块4，第一滑块4上可拆卸地安装有覆铜陶瓷基片承台5，位于轨道3一端的机架1上设置有一个立架6，立架6上竖向设置有两条横向平行排列的立轨7，两条立轨7上分别滑动连接有两个第二滑块8，两立轨7上的共四个第二滑块8共同与一个正对着两立轨7设置的刀架9固定连接，刀架9 内转动连接有竖向设置的刀轴10，刀架9上端固定连接有驱动刀轴10转动的驱动电机11，下端连接有刀座12，刀座12内可拆卸地连接有刀具13，位于两立轨7之间的立架6上竖向排列设置有两个轴座14和一根丝杆15，丝杆15与刀架9正对，丝杆15的两端分别转动连接在一个轴座14上，丝杆15上端向上伸出上方的轴座14并与固定连接在立架6上的升降电机16传动连接，所述刀架9朝向丝杆15的一侧固定连接有一个与丝杆15螺纹连接的螺母 17，所述升降电机16为伺服电机或者步进电机，通过一个控制器31来控制升降电机16的旋转角度，以精确控制刀架9的进给量。所述刀架9两侧分别通过一个液压推杆18与工作平面 2连接，液压推杆18平行于立轨7，任一液压推杆18通过比例阀19连通到液压站20，所述刀具13位于两轨道3之间，与覆铜陶瓷基片承台5的运动路径相对，所述机架1上设置有驱动第一滑块4沿轨道3来回移动的进给直线驱动装置21，本实施例中的进给直线驱动装置21 为直线电机或液压推杆或气缸或气动滑台或丝杆传动机构。

本实施例中，立架6设置在轨道3的一端，当然也可以设置在两轨道3的同一侧，只要刀具13与覆铜陶瓷基片承台5的运动路径相对，使刀具13能够对覆铜陶瓷基片承台15上的覆铜陶瓷基片30进行铣削即可。

本实用新型利用丝杆15、螺母17的传动方式来控制刀架9、刀具13的进给量，确保进给精度，同时通过液压推杆18对刀架9提供支撑力，通过比例阀19控制液压推杆18的推力，使刀架9在移动过程中受到持续稳定的支撑力，消除刀架9自重对进给量的影响，从而进一步提高刀具13的进给精度，从而实现采用刀具13对覆铜陶瓷基片30表面进行高精度铣削减薄的技术目标，以提高生产效率。

在生产中，刀具13采用铣刀，刀具13安装到刀座12上后，在刀架9处于基准位置时，对刀具13的刀刃到覆铜陶瓷基片承台5的顶柱5-3上端面的距离进行测量并记录为L，然后根据覆铜陶瓷基片铣削后的厚度d计算刀具13的进给量s＝L-d，并控制升降电机16转动，驱动刀架9从基准位置向下移动，为了提高加工效率，可预先对待加工覆铜陶瓷基片30的厚度进行一次测定并记录为D，然后计算刀具13到待加工覆铜陶瓷基片30上表面的距离l＝L-D，通过控制器31直接控制升降电机16驱动刀架9下降l，使刀具13下降至覆铜陶瓷基片30 上表面所在的高度，此时进给直线驱动装置21处于初始状态，覆铜陶瓷基片30位于刀具13 的一侧，然后启动驱动电机11，驱动电机11带动刀具高速旋转，控制器31控制升降电机16 驱动刀架9逐步进给，每进给一次，进给直线驱动装置21驱动第一滑块单向移动一次，第一滑块4带动覆铜陶瓷基片30通过刀具13一次，使刀具13对覆铜陶瓷基片30上表面进行一次铣削。

为了提高控制自动化，驱动电机11、进给直线驱动装置21均由控制器31控制。

在本实施例中，覆铜陶瓷基片减薄装置还包括一套用于检测刀架9位移数据的位移检测机构，如图2所示，该位移检测机构包括在两立轨7的一侧竖向设置固定连接在立架6上的一个光栅尺32，一个设置在螺母17上或者刀架9上或者与光栅尺32接近的立轨7上的一个第二滑块8上的读数头33，读数头33与光栅尺32配合工作，从而利用读数头33读取刀架9的位移数据，

利用该位移数据可校验升降电机16驱动刀架9位移的距离，并将该数据反馈给控制器 31，控制器31根据反馈数据与升降电机16所转动的角度转换得到的刀架9位移的理论数值进行比较，当误差大于操作人员预先向控制器31输入的误差范围时，控制器31停止升降电机16，并通过报警装置34报警，提示操作人员对设备进行检查。上述报警装置34包括但不限于声光报警器、警示灯、蜂鸣器、显示于显示器的警报标识。

在本实施例中，利用读数头33读取的刀架9的位移数据还可用于对比例阀19的控制，当刀架9基准位置时，两个比例阀19控制各自对应的液压推杆18提供与刀架9的重力相平衡的推力，使丝杆15与螺母17之间的传动关系不受刀架9的重力影响，当控制器31控制升降电机16转动时，同时根据升降电机16带动刀架9位移的理论数据来控制比例阀19进行调节，使两液压推杆18的活塞杆在伸缩过程中，始终保持推力不变，而读数头33读取的刀架 9的位移数据作为实测数据，对控制器31调节比例阀19的刀架9位移理论数据进行检验，当实测数据与理论数据有偏差时，控制器31根据实测数据对比例阀19进行修正调节，确保两液压推杆18提供的推力稳定。

所述升降电机16带动刀架9位移的理论数据是指根据升降电机16转动角度，丝杆15和螺母17传动比计算得到的刀架9的位移距离。

所述刀架9背对丝杆15的一侧连接有一个向下延伸的弧形限位板22，限位板22的内弧面与刀具13相对，限位板22外弧面上垂直连接有加强筋23，加强筋23的上端与刀架9固定连接，下端连接有一块平行于工作平面2的安装板24，安装板24上竖向固定连接有距离探测器25，在距离探测器25安装完成后，在刀架9处于基准位置时，测量距离探测器25到覆铜陶瓷基片承台5的顶柱5-3上端面的距离，记为M，所述限位板22的下端低于加强筋23 下端且低于距离探测器25，所述距离探测器25在进给直线驱动装置21驱动第一滑块4移动的过程中，能够与覆铜陶瓷基片30上表面正对，以测量距离探测器25到覆铜陶瓷基片30上表面的距离，记为n,从而计算出待加工覆铜陶瓷基片30的厚度D＝M-n，然后根据上述控制过程对覆铜陶瓷基片30进行加工。

设置了距离探测器25后，方便了对待加工覆铜陶瓷基片30的厚度测定，工作人员不用拿着千分尺逐个测量待加工覆铜陶瓷基片30，也不用逐个向控制器31输入待加工覆铜陶瓷基片30的数据，距离探测器25能够直接将检测到的数据n发送到控制器31，而数据M则首次测定后由控制器31保留并作为基准参数保留，在控制器31获取到数据n后，则进行M-n的计算获得D的数值，然后根据D的数值对升降电机16进行控制。

所述覆铜陶瓷基片承台5包括与第一滑块4可拆卸地连接的底板5-1，底板5-1朝向刀具13的面上设置有一个负压槽5-2，负压槽5-2内底面上均布有大量顶柱5-3，顶柱5-3的顶面齐平且所有顶柱5-3的顶面处于同一平面，进而组成支撑面，负压槽5-2内底面上开设有多个向下贯穿底板5-1的负压孔5-4，所述第一滑块4上设置有一个与所有负压孔5-4连通的集气槽26，集气槽26底面或侧壁上开设有吸气孔27，集气槽26通过吸气孔27以及连接在吸气孔27上的柔性吸气管28与负压泵29连通。

利用大量顶柱5-3来支撑覆铜陶瓷基片30，减小了覆铜陶瓷基片30的受支撑面积，同时采用负压吸附方式固定覆铜陶瓷基片30，使覆铜陶瓷基片30受力均衡，从而弱化支撑面平面度对覆铜陶瓷基片30加工时被加工面平面度的影响，以此提高覆铜陶瓷基片30加工面的加工精度。

所述负压槽5-2的中心区设置有一个内环5-5，内环5-5的上端面与顶柱5-3的顶面齐平，内环5-5将部分顶柱5-3和部分负压孔5-4围绕其中，内环5-5使覆铜陶瓷基片30和内环5-5内部的负压槽5-2形成一个相对密封的空间，对该空间抽真空能都对覆铜陶瓷基片30形成更大的吸附力，使覆铜陶瓷基片30在加工过程中能够稳定地固定连接在覆铜陶瓷基片承台5上，覆铜陶瓷基片30的稳定进一步提高加工精度。

本实用新型的工作过程是：如图1所示的覆铜陶瓷基片减薄装置，在使用的时候，首先确定刀架9的基准位置，可通过机械限位、传感器限位等多种方式实现，在不采用控制器31 进行集中控制时，选用机械限位的方式来实现，比如在立架6上连接阻挡在刀架9上行路径上的挡块(附图中未示出)，当刀架9与挡块抵接即处于基准位置。

当刀架9处于基准位置时，安装好刀具13，并测量出刀具13的刀刃到覆铜陶瓷基片承台5的顶柱5-3上端面的距离，将该距离记为为L，在对覆铜陶瓷基片30进行减薄加工之前，对覆铜陶瓷基片30进行一次测量，测量出覆铜陶瓷基片30的初始厚度D，为了提高加工效率，操作人员可直接控制升降电机16驱动刀架9下降L-D的距离，使刀具13刚好位于覆铜陶瓷基片30的上表面，然后启动刀具13，对刀架9进行一次表面加工的进给量后，使刀具 13定位高速旋转，然后控制进给直线驱动装置21驱动第一滑块4滑动，第一滑块4带动覆铜陶瓷基片承台5以及固定吸附在覆铜陶瓷基片承台5上的覆铜陶瓷基片30单向通过刀具 13，使刀具13对覆铜陶瓷基片30上表面进行一次铣削，然后再次控制升降电机16驱动刀架 9进行一次表面加工的进给量，再控制进给直线驱动装置21驱动第一滑块4逆向滑动，第一滑块4带动覆铜陶瓷基片承台5以及固定吸附在覆铜陶瓷基片承台5上的覆铜陶瓷基片30反向通过刀具13，进行第二次铣削，如此反复上述过程直至被加工覆铜陶瓷基片30的厚度达到要求，一片覆铜陶瓷基片加工完成。

在上述操作过程中，操作人员可通过光栅尺32和读数头33实时读取刀架9的位移数据，以提高进给精度。

当给覆铜陶瓷基片减薄装置配置了控制器31，同时采用步进电机或伺服电机作为升降电机16后，操作人员的很多操作可以有控制器31来实现，将控制器31与读数头33电性连接，将升降电机16、驱动电机11、以及进给直线驱动装置21分别电性连接到控制器31上，使之受控于控制器31，这样，控制器31可通过控制升降电机16的转动角度，结合丝杆15和螺母17的传动比，来精确控制刀架9的进给量，再利用读数头33读取的刀架9的实际位移量作为校验值，对升降电机16的旋转角度做微量补偿调整，使刀架9的进给量精度进一步提高，从而提高刀具13的加工精度。

在控制器31能够精确控制升降电机16的转动角度以精确控制刀架9进给量的同时，控制器31通过程序的预设，分别对驱动电机11和进给直线驱动装置21进行控制，使驱动电机 11、进给直线驱动装置21和升降电机16联动工作。具体工作流程与上述操作人员手动操作的工作流程类似。

当在刀架9上设置了距离探测器25，利用距离探测器25测量待加工覆铜陶瓷基片30上表面到距离探测器25的距离时，原本由操作人员对待加工覆铜陶瓷基片30进行测量的工作便可由距离探测器25来实现，将距离探测器25与控制器31电性连接，距离探测器25检测到的待加工覆铜陶瓷基片30上表面到距离探测器25的距离可直接发送给控制器31，控制器31通过计算获得待加工覆铜陶瓷基片的厚度，然后根据待加工覆铜陶瓷基片30的厚度控制升降电机16驱动刀架9的下降距离，待刀架9下降到覆铜陶瓷基片5上表面高度时，控制器31再次控制升降电机16驱动刀架9的下降一次表面加工的进给量，然后控制驱动电机11启动，控制进给直线驱动装置21启动以带动覆铜陶瓷基片30通过刀具13，受刀具13进行一次铣削，具体的工作流程与人工操作类似，此处不再赘述。

采用距离探测器25的优点还在于可以在加工过程中对覆铜陶瓷基片30做多次厚度检测，以及时调整一次表面加工的进给量。

在本实施例中所述的“一次表面加工的进给量”是指在对覆铜陶瓷基片30上表面进行铣削时，可能会因需要铣削的厚度较大而分多次铣削，每次铣削都会使覆铜陶瓷基片30的厚度减小一定的数值p，那么在每次对覆铜陶瓷基片30进行铣削前，刀具13需要下降该数值p，该数值p即“一次表面加工的进给量”。

上述实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.覆铜陶瓷基片减薄装置，包括机架(1)，其特征在于，所述机架(1)上设置有一个工作平面(2)，工作平面(2)上平行设置有两条轨道(3)，两轨道(3)上滑动设置有第一滑块(4)，第一滑块(4)上可拆卸地安装有覆铜陶瓷基片承台(5)，位于轨道(3)一端或两轨道(3)同一侧的机架(1)上设置有一个立架(6)，立架(6)上竖向设置有两条横向平行排列的立轨(7)，两条立轨(7)上分别滑动连接有两个第二滑块(8)，两立轨(7)上的共四个第二滑块(8)共同与一个正对着两立轨(7)设置的刀架(9)固定连接，刀架(9)内转动连接有竖向设置的刀轴(10)，刀架(9)上端固定连接有驱动刀轴(10)转动的驱动电机(11)，下端连接有刀座(12)，刀座(12)内可拆卸地连接有刀具(13)，位于两立轨(7)之间的立架(6)上竖向排列设置有两个轴座(14)和一根丝杆(15)，丝杆(15)与刀架(9)正对，丝杆(15)的两端分别转动连接在一个轴座(14)上，丝杆(15)上端向上伸出上方的轴座(14)并与固定连接在立架(6)上的升降电机(16)传动连接，所述刀架(9)朝向丝杆(15)的一侧固定连接有一个与丝杆(15)螺纹连接的螺母(17)，所述刀架(9)两侧分别通过一个液压推杆(18)与工作平面(2)连接，液压推杆(18)平行于立轨(7)，任一液压推杆(18)通过比例阀(19)连通到液压站(20)，所述刀具(13)位于两轨道(3)之间，与覆铜陶瓷基片承台(5)的运动路径相对，所述机架(1)上设置有驱动第一滑块(4)沿轨道(3)来回移动的进给直线驱动装置(21)，所述覆铜陶瓷基片减薄装置还包括一套用于检测刀架(9)位移数据的位移检测机构。

2.根据权利要求1所述的覆铜陶瓷基片减薄装置，其特征在于，所述刀架(9)背对丝杆(15)的一侧连接有一个向下延伸的弧形限位板(22)，限位板(22)的内弧面与刀具相对，限位板(22)外弧面上垂直连接有加强筋(23)，加强筋(23)的上端与刀架(9)固定连接，下端连接有一块平行于工作平面(2)的安装板(24)，安装板(24)上竖向固定连接有距离探测器(25)，所述限位板(22)的下端低于加强筋(23)下端且低于距离探测器(25)。

3.根据权利要求1所述的覆铜陶瓷基片减薄装置，其特征在于，所述位移检测机构包括设置在两立轨(7)一侧立架(6)上的光栅尺(32)、设置在螺母(17)上或者刀架(9)上或者与光栅尺(32)接近的任一第二滑块(8)上的读数头(33)，读数头(33)与光栅尺(32)配合工作，利用读数头(33)读取刀架(9)的位移数据。

4.根据权利要求1所述的覆铜陶瓷基片减薄装置，其特征在于，所述覆铜陶瓷基片承台(5)包括与第一滑块(4)可拆卸地连接的底板(5-1)，底板(5-1)朝向刀具(13)的面上设置有一个负压槽(5-2)，负压槽(5-2)内底面上均布有大量顶柱(5-3)，顶柱(5-3)的顶面齐平且所有顶柱(5-3)的顶面处于同一平面，进而组成支撑面，负压槽(5-2)内底面上开设有多个向下贯穿底板(5-1)的负压孔(5-4)，所述第一滑块(4)上设置有一个与所有负压孔(5-4)连通的集气槽(26)，集气槽(26)底面或侧壁上开设有吸气孔(27)，集气槽(26)通过吸气孔(27)以及连接在吸气孔(27)上的柔性吸气管(28)与负压泵(29)连通。

5.根据权利要求4所述的覆铜陶瓷基片减薄装置，其特征在于，所述负压槽(5-2)的中心区设置有一个内环(5-5)，内环(5-5)的上端面与顶柱(5-3)的顶面齐平，内环(5-5)将部分顶柱(5-3)和部分负压孔(5-4)围绕其中。

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