CN213498537U - 一种半导体锗单晶参考面磨削夹具及包含它的磨削装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半导体锗单晶参考面磨削夹具及包含它的磨削装置，夹具包括长方体夹块；夹块上设有贯穿其长度方向的柱状空腔，柱状空腔的一侧设有沿夹块长度方向设置的缺口、使得柱状空腔的纵截面形成“C”形结构；夹块的底部设有两个以上的连接孔，连接孔由同轴心的一级孔和二级孔拼接而成，一级孔的孔径小于二级孔的孔径，一级孔内侧设有内螺纹；连接孔内均设有螺栓，螺栓的螺杆螺纹连接在一级孔内，螺栓的头部位于二级孔内，螺栓的总长度不大于连接孔的总长度，螺栓的螺杆长度大于一级孔的长度；夹块的底部所用材料包括铁质材料。本实用新型提高了晶体参考面加工的精度及效率，方便拆装、方便测量，大大提高了加工效率，减少了人力物力的浪费。

Description

一种半导体锗单晶参考面磨削夹具及包含它的磨削装置

技术领域

本实用新型涉及一种半导体锗单晶参考面磨削夹具及包含它的磨削装置，属于锗单晶参考面磨边领域。

背景技术

对于半导体锗单晶棒而言，参考面是一项重要的外观指标，现有技术中，半导体单晶棒的加工是在外圆滚磨机上磨好外延后，然后在外圆滚磨机自带的参考边磨轮上磨参考面，这样单晶无法取下对其进行测量和定向，磨出的参考面晶向误差比较大，一般在0.5-0.8°之间，无法进行二次修复，不能满足当前市场上对参考面偏离度要求比较高的客户需求。且由于参考面磨好后需要测量的面是想着外圆滚磨机内侧，在测量参考面宽度时比较麻烦，一段单晶从毛坯加工到成品耗时较长，造成人力物力的浪费。

实用新型内容

本实用新型提供一种半导体锗单晶参考面磨削夹具及包含它的磨削装置，提高了晶体参考面加工的精度及效率，方便拆装、方便测量，大大提高了加工效率，减少了人力物力的浪费。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种半导体锗单晶参考面磨削夹具，包括夹块，夹块为长方体结构；夹块上设有贯穿其长度方向的柱状空腔，柱状空腔的一侧设有沿夹块长度方向设置的缺口、使得柱状空腔的纵截面形成“C”形结构；将夹块上设有缺口的一侧定义为夹块的顶部，反之为底部(也即缺口正对的一侧)；夹块的底部设有两个以上的连接孔，连接孔由同轴心的一级孔和二级孔拼接而成，一级孔在上、二级孔在下，一级孔的孔径小于二级孔的孔径，一级孔内侧设有内螺纹；每个连接孔内均设有螺栓，螺栓的螺杆螺纹连接在一级孔内，螺栓的头部位于二级孔内，螺栓的总长度不大于连接孔的总长度，螺栓的螺杆长度大于一级孔的长度；夹块的底部所用材料包括铁质材料。

本申请上下为缺口在上时的相对位置，也即夹具正常使用时的相对位置。

使用时，将磨好外延的半导体锗单晶棒从夹块的侧面插入柱状空腔内，利用起子扳手等工具在夹块底部调整螺栓的伸入柱状空腔内的长度，使得螺栓顶紧半导体锗单晶棒，即完成半导体锗单晶棒的装载；拆卸半导体锗单晶棒时，利用工具松开螺栓，将螺栓半导体锗单晶棒脱出即可。

上述缺口的宽度小于半导体锗单晶棒的直径、大于参考面的宽度，这样可以防止半导体锗单晶棒的脱出，同时便于参考面的磨削。

连接孔的设置，用于连接螺栓，半导体锗单晶棒从夹块的侧面插入柱状空腔内后，调整螺栓的伸入柱状空腔内的长度，使得螺栓顶紧半导体锗单晶棒；半导体锗单晶棒装载前，要确保螺栓的螺杆不高出柱状空腔，以避免刮伤半导体锗单晶棒；一级孔用于螺栓螺杆的螺纹连接，二级孔用于螺栓头部的存放，半导体锗单晶棒装载完成后，螺栓头部不超出夹块的底部，便于夹块的底部能平整地与磁吸盘贴合，确保稳定性；螺栓的总长度不大于连接孔的总长度，以确保半导体锗单晶棒装载前，要确保螺栓的螺杆不高出柱状空腔，半导体锗单晶棒装载后，螺栓头部不超出夹块的底部；螺栓的螺杆长度大于一级孔的长度，便于螺栓的螺杆能高出柱状空腔、与柱状空腔内的半导体锗单晶棒相抵，进而确保半导体锗单晶棒的装载稳定性。夹块的底部所用材料包括铁质材料，以确保夹块能稳定地吸附在磁吸盘上。

上述夹具可根据半导体锗单晶棒不同的直径制备为系列不同型号的产品。

为了兼顾夹具轻质和使用稳定性的要求，夹块的底部两侧所用材料为铁质材料，夹块的其余部分所用材料为铝合金。这样可利用夹块底部两侧的铁质材料稳定地吸附在磁吸盘上。

为了便于制备，夹块的底部两侧设有沿长度方向设置的直角缺口，每个直角缺口内均填充有铁质条。优选，铁质条通过螺栓连接在夹块上。

为了确保半导体锗单晶装载的一致性，连接孔沿夹块的长度方向呈“一”字排列。优选，连接孔正对缺口的中线。也即连接孔过缺口中线的垂直向下的投影。

一种半导体锗单晶参考面磨削装置，包括机床和上述半导体锗单晶参考面磨削夹具，机床上设有操作台和驱动臂，驱动臂位于操作台的上方，还包括磁吸盘和磨轮，磁吸盘连接在操作台上，夹块设置在磁吸盘上、且缺口在上，磨轮连接在驱动臂上，磨轮位于夹块的上方。

上述装置可由现有的数控钻铣床改造形成，将数控钻铣床驱动臂上的钻头拆除，装上磨轮，将磁吸盘连接在操作台上，即可。驱动臂作为现有数控钻铣床的现有部件，可驱动磨轮进行上下、水平等的移动，本申请直接使用现有机床的驱动臂，对其结构等无改进，因此，不再赘述。本申请对数控钻铣床的控制程序及其他结构并无任何改进，因此，不再赘述。

使用时，将磨好外延的半导体锗单晶棒从夹块的侧面插入柱状空腔内，利用起子扳手等工具在夹块底部调整螺栓的伸入柱状空腔内的长度，使得螺栓顶紧半导体锗单晶棒，即完成半导体锗单晶棒的装载，然后将夹块置于操作台上的磁吸盘上，利用磨轮对从缺口露出的半导体锗单晶棒进行磨削，可先磨0.2mm左右取下产品对晶向进行二次复检，无误后装上直接加工到产品所需尺寸即可，操作简单方便，拆卸灵活方便2次修复，降低了晶向误差，参考面宽度测量方便，效率提升。

为了方便组装，同时确保工作的稳定性，磁吸盘通过螺栓连接在操作台上。

本实用新型未提及的技术均参照现有技术。

本实用新型半导体锗单晶参考面磨削夹具，可稳定装载磨好外延的半导体锗，便于参考面的磨削和测量，且方便拆装；本实用新型半导体锗单晶参考面磨削装置，提高了晶体参考面加工的精度及效率，方便拆装、方便测量，大大提高了加工效率，减少了人力物力的浪费。

附图说明

图1为本实用新型半导体锗单晶参考面磨削夹具的结构示意图；

图2为本实用新型半导体锗单晶参考面磨削夹具装载有半导体锗单晶的结构示意图；

图3为本实用新型半导体锗单晶参考面磨削夹具、磁吸盘和磨轮组装示意图；

图4为本实用新型半导体锗单晶参考面磨削装置的结构示意图；

图中，1为夹块，11为铁质条，12为连接孔，13为螺栓，14为柱状空腔，141为缺口，2为半导体锗单晶，21为参考面，3为磁吸盘，4为磨轮，5为操作台，6为驱动臂。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。

本申请“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等方位词为基于附图所示或使用状态时的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

实施例1

如图1-2所示，一种半导体锗单晶参考面磨削夹具，包括夹块，夹块为长方体结构；夹块上设有贯穿其长度方向的柱状空腔，柱状空腔的一侧设有沿夹块长度方向设置的缺口、使得柱状空腔的纵截面形成“C”形结构；将夹块上设有缺口的一侧定义为夹块的顶部，反之为底部(也即缺口正对的一侧)；夹块的底部设有两个以上的连接孔，连接孔由同轴心的一级孔和二级孔拼接而成，一级孔在上、二级孔在下，一级孔的孔径小于二级孔的孔径，一级孔内侧设有内螺纹；每个连接孔内均设有螺栓，螺栓的螺杆螺纹连接在一级孔内，螺栓的头部位于二级孔内，螺栓的总长度不大于连接孔的总长度，螺栓的螺杆长度大于一级孔的长度；夹块的底部所用材料包括铁质材料。

使用时，将磨好外延的半导体锗单晶棒从夹块的侧面插入柱状空腔内，利用起子扳手等工具在夹块底部调整螺栓的伸入柱状空腔内的长度，使得螺栓顶紧半导体锗单晶棒，即完成半导体锗单晶棒的装载；拆卸半导体锗单晶棒时，利用工具松开螺栓，将螺栓半导体锗单晶棒脱出即可。上述缺口的宽度小于半导体锗单晶棒的直径、大于参考面的宽度，这样可以防止半导体锗单晶棒的脱出，同时便于参考面的磨削。

实施例2

在实施例1的基础上，进一步作了如下改进：为了兼顾夹具轻质和使用稳定性的要求，夹块的底部两侧所用材料为铁质材料，夹块的其余部分所用材料为铝合金。这样可利用夹块底部两侧的铁质材料稳定地吸附在磁吸盘上。

实施例3

在实施例2的基础上，进一步作了如下改进：为了便于制备，夹块的底部两侧设有沿长度方向设置的直角缺口，每个直角缺口内均填充有铁质条，铁质条通过螺栓连接在夹块上。为了确保半导体锗单晶装载的一致性，连接孔沿夹块的长度方向呈“一”字排列。优选，连接孔正对缺口的中线。

实施例4

如图3-4所示，一种半导体锗单晶参考面磨削装置，包括机床和实施例3中的半导体锗单晶参考面磨削夹具，机床上设有操作台和驱动臂，驱动臂位于操作台的上方，还包括磁吸盘和磨轮，磁吸盘通过螺栓连接在操作台上，夹块设置在磁吸盘上、且缺口在上，磨轮连接在驱动臂上，磨轮位于夹块的上方。图

上述装置可由现有的数控钻铣床改造形成，将数控钻铣床驱动臂上的钻头拆除，装上磨轮，将磁吸盘连接在操作台上，即可。驱动臂作为现有数控钻铣床的现有部件，可驱动磨轮进行上下、水平等的移动，本申请直接使用现有的驱动臂，对其结构等无改进，因此，不再赘述。本申请对数控钻铣床的控制程序及其他结构并无任何改进，因此，不再赘述。

磨削直径为4寸的锗单晶的参考面，把加工参数设定好，将磨好外延的半导体锗单晶棒定好晶向后，从夹块的侧面插入柱状空腔内，利用起子扳手等工具在夹块底部调整螺栓的伸入柱状空腔内的长度，使得螺栓顶紧半导体锗单晶棒，即完成半导体锗单晶棒的装载，然后将夹块置于操作台上的磁吸盘上，利用磨轮对从缺口露出的半导体锗单晶棒进行磨削，先磨0.2mm左右取下产品对晶向进行二次复检，无误后装上直接加工到产品所需尺寸即可，操作简单方便，拆卸灵活方便2次修复，降低了晶向误差，参考面宽度测量方便，效率提升。

上述半导体锗单晶参考面磨削装置，在产品加工中很大的提高了生产效率，没改进之前一段毛呸单晶加工成成品需要2.5-3小时才能完成，每天只能加工3到4段单晶，改进后加工一段单晶可以将时间控制在1小时以内；所述装置未改进之前晶向定向只能定一次，加工完成晶向偏差在0.5-0.8°左右，改进后可进行多次定向进行调整，加工完晶向可以控制在0.2°左右；所述装置未改进前在对所磨参考面宽度测量时很不方便，因为所磨是面朝设备内侧背向操作人员，不但测量极为不便且测量准确性误差较大，改进装置后所磨参考面朝上，测量方便能更直观准确的看到测量数据；所述装置对所加工产品的拆装也极为方便，只需释放磁吸盘的磁力就可取下。

Claims (8)

1.一种半导体锗单晶参考面磨削夹具，其特征在于：包括夹块，夹块为长方体结构；夹块上设有贯穿其长度方向的柱状空腔，柱状空腔的一侧设有沿夹块长度方向设置的缺口、使得柱状空腔的纵截面形成“C”形结构；将夹块上设有缺口的一侧定义为夹块的顶部，反之为底部；夹块的底部设有两个以上的连接孔，连接孔由同轴心的一级孔和二级孔拼接而成，一级孔在上、二级孔在下，一级孔的孔径小于二级孔的孔径，一级孔内侧设有内螺纹；每个连接孔内均设有螺栓，螺栓的螺杆螺纹连接在一级孔内，螺栓的头部位于二级孔内，螺栓的总长度不大于连接孔的总长度，螺栓的螺杆长度大于一级孔的长度；夹块的底部所用材料包括铁质材料。

2.如权利要求1所述的半导体锗单晶参考面磨削夹具，其特征在于：夹块的底部两侧所用材料为铁质材料，夹块的其余部分所用材料为铝合金。

3.如权利要求2所述的半导体锗单晶参考面磨削夹具，其特征在于：夹块的底部两侧设有沿长度方向设置的直角缺口，每个直角缺口内均填充有铁质条。

4.如权利要求3所述的半导体锗单晶参考面磨削夹具，其特征在于：铁质条通过螺栓连接在夹块上。

5.如权利要求1-4任意一项所述的半导体锗单晶参考面磨削夹具，其特征在于：连接孔沿夹块的长度方向呈“一”字排列。

6.如权利要求5所述的半导体锗单晶参考面磨削夹具，其特征在于：连接孔正对缺口的中线。

7.一种半导体锗单晶参考面磨削装置，包括机床和权利要求1-6任意一项所述的半导体锗单晶参考面磨削夹具，机床上设有操作台和驱动臂，驱动臂位于操作台的上方，其特征在于：还包括磁吸盘和磨轮，磁吸盘连接在操作台上，夹块设置在磁吸盘上、且缺口在上，磨轮连接在驱动臂上，磨轮位于夹块的上方。

8.如权利要求7所述的半导体锗单晶参考面磨削装置，其特征在于：磁吸盘通过螺栓连接在操作台上。

Images