CN215547627U - 一种硅棒粗磨精磨设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及单晶硅加工技术领域，具体涉及一种硅棒粗磨精磨设备，包括底座、第一台体和第二台体，还包括控制器、固定机构和打磨机构，固定机构设在第一台体的顶部以用来固定硅棒，固定机构包括夹持组件和两个搭接块，打磨机构设在第二台体的顶部以用来打磨硅棒，打磨机构包括砂轮、角度调节组件、高度调节组件和滑动组件，夹持组件、角度调节组件、高度调节组件和滑动组件与控制器均为电性连接，本实用新型的一种硅棒粗磨精磨设备，能够精确调节砂轮的打磨高度和角度，从而满足精磨和粗磨的要求，同时能够在固定硅棒的同时，对其进行保护，防止造成硅棒的损坏，有效降低损失。
Description
技术领域
本实用新型涉及单晶硅加工技术领域，具体涉及一种硅棒粗磨精磨设备。
背景技术
单晶硅棒是通过区熔或直拉工艺在炉膛中整形或提拉形成的硅单晶体棒。
硅单晶作为一种重要的半导体材料，具有良好的电学性能和热稳定性，自上世纪六十年代被人们所发现和利用后，就迅速替代锗单晶成为半导体的主要材料。硅材料因其具有耐高温和抗辐射性能较好，特别适宜制作大功率器件的特性而成为应用最多的一种半导体材料，集成电路半导体器件大多数是用硅材料制造的。制备性能良好的硅单晶方法中，直拉法生长硅单晶具有设备和工艺相对简单、容易实现自动控制。直拉单晶硅棒从单晶炉中拉制出来以后需要继续进行一系列工序，前期包括有截断、开方、圆角研磨和平面研磨等机械加工；后续还需将硅棒粘胶后进行切片、清洗、倒角、研磨、腐蚀和再清洗等；最后将硅片进行制绒、扩散、制结、镀膜和烧结等工序后才能制造半导体器件或者用于光伏发电的太阳能电池片。
现有技术存在以下不足：
1.现有的砂轮无法精确调节自身的打磨角度，因而无法实现不同角度的打磨要求，即无法打磨硅棒表面的各个位置，例如硅棒两端的倒角，不利于实现精磨。
2.现有的砂轮无法精确调节自身的打磨高度，即与硅棒表面的接触距离无法有效调节，磨面效果有待提升。
3.单晶硅质地较脆，直接通过气缸或者夹爪夹持，夹持速度较快，没有设计缓冲结构，容易致其损伤，从而造成损失。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种硅棒粗磨精磨设备。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
提供一种硅棒粗磨精磨设备，包括底座、第一台体和第二台体，还包括控制器、固定机构和打磨机构，固定机构设在第一台体的顶部以用来固定硅棒，固定机构包括夹持组件和两个搭接块，打磨机构设在第二台体的顶部以用来打磨硅棒，打磨机构包括砂轮、角度调节组件、高度调节组件和滑动组件，滑动组件设在第二台体的顶部，滑动组件的顶部呈竖直设有立板，高度调节组件设在立板的顶部，角度调节组件设在高度调节组件上，砂轮固定设在角度调节组件上，夹持组件、角度调节组件、高度调节组件和滑动组件与控制器均为电性连接。
优选的，高度调节组件包括伺服电机、第一连杆、第二连杆和升降板，伺服电机固定设在立板的外壁上，第一连杆套设在其输出端上，第二连杆铰接设置在第一连杆远离第二伺服电机一端，升降板滑动设置在立板的顶部，第二连杆远离第一连杆的一端与升降板的底部铰接，伺服电机与控制器电连接。
优选的，升降板的一端外壁上固定设有锥形指示条，立板的顶部外壁上设有刻度值，锥形指示条朝向刻度值。
优选的，角度调节组件包括步进电机、第一转盘、第二转盘和第三连杆，步进电机呈竖直设在升降板的顶部，其输出端穿过升降板，第一转盘套设在其输出端上，第二转盘铰接设置在升降板远离第一转盘的底部一端，且第一转盘小于第二转盘，第三连杆铰接设置在第一转盘和第二转盘之间，步进电机与控制器电连接。
优选的，夹持组件包括双轴气缸、两个推板和两个压块，双轴气缸固定设在第一台体的顶部，两个推板分别固定设在双轴气缸的两个输出端上，每个压块均固定设在一个推板上，第一台体的顶部呈对称设置有两个立块，每个立块的外壁上均固定设有导杆，每个导杆的外壁上均套设有缓冲弹簧，且每个导杆均与一个推板插接，立块和推板分别与缓冲弹簧的两端抵触，双轴气缸与控制器电连接。
优选的，滑动组件包括电动推杆和滑板，第二台体的顶部固定设有滑轨，滑板滑动设置在滑轨的顶部，滑板的顶部与立板的底部固定连接，电动推杆固定设在第二台体的顶部，其输出端与立板的底部固定连接，立板的底部另一端套设有限位杆，电动推杆与控制器电连接。
优选的，第二转盘的底部固定设有安装壳，安装壳的外壁上固定设有微电机，砂轮位于安装壳的内部，且砂轮与微电机的输出端套接，微电机与控制器电连接。
优选的，每个搭接块的顶部均呈一体成型设置有V型槽。
本实用新型的有益效果：当进行硅棒的打磨时，首先将其放到两个搭接块的顶部，V型槽上大下小的开口设计，从而可满足不同大小的硅棒的放置，进而方便加工不同大小的硅棒，实用性更强。
当硅棒放到两个搭接块的顶部后，然后通过控制器启动双轴气缸，从而使其两个输出端伸出，由于每个输出端均与一个推板固定连接，每个推板均与一个压块固定连接，进而带动两个压块对硅棒的两端夹紧，，两个缓冲弹簧可在夹紧时提供一定缓冲，从而防止夹紧速度过快而损伤硅棒，起到保护硅棒的作用，进而有利于提升硅棒的加工质量。
当硅棒被固定后，通过控制器启动微电机，由于其输出端与砂轮插接，进而带动砂轮旋转，再通过控制器启动伺服电机，由于其输出端与第一连杆套接，第二连杆与第一连杆远离伺服电机的一端铰接，又因为第二连杆远离第一连杆的一端与升降板的底部铰接，升降板与立板滑动连接，进而带动升降板于立板的外壁上下降，进一步带动升降板上的砂轮对硅棒表面进行粗磨。
当升降板下降时，由于升降板与锥形指示条固定连接，立板的顶部外壁上设计有刻度值，又因为锥形指示条朝向刻度值，进而精确调节砂轮的下降距离，以对硅棒表面进行精磨。
在硅棒的圆周外壁上的一处位置打磨完毕，通过控制器启动电动推板，由于其输出端与立板的底部固定连接，滑块与滑轨滑动连接，又因为滑块的顶部与立板的底部固定连接，进而带动立板及其上的砂轮水平滑动，以对硅棒圆周方向上的其他位置进行打磨，当硅棒的一面打磨完毕，通过人工将硅棒进行翻转，以对其另一面进行打磨。
当硅棒的整个表面打磨结束，通过控制器启动步进电机，从而带动第一转盘旋转，由于连杆铰接设置在第一转盘和第二转盘之间，第二转盘与升降板铰接，加之，第一转盘小于第二转盘，进而带动第二转盘及其上的砂轮旋转，然后对硅棒两端进行倒角，以方便下一道工序的进行。
1.本实用新型通过设计打磨机构，即砂轮、角度调节组件、高度调节组件和滑动组件，不仅能够实现对硅棒的表面打磨，同时能够对其两端进行倒角，即能同时满足硅棒的磨面和倒角加工要求，同时通过谁锥形指示条和刻度值，能够精确调节砂轮的下降距离，进而对硅棒表面进行精磨，且通过角度调节组件能够快速调节砂轮的打磨角度，满足粗磨和精磨的加工要求的同时，提升了加工效率。
2.本实用新型通过设计固定机构，即夹持组件和两个搭接块，在加工时，首先将硅棒水平放到两个搭接块的顶部，然后通过夹持组件夹紧硅棒的两端进行固定，同时通过设计两个缓冲弹簧，可在夹紧时提供一定缓冲，从而防止夹紧速度过快而损伤硅棒，避免损失，起到保护硅棒的作用，进而有利于提升硅棒的加工质量。
3.本实用新型通过在每个搭接块的顶部设计V型槽，V型槽呈上大下小的开口设计，从而可满足不同大小的硅棒的放置，进而方便加工不同大小的硅棒，进而提升了设备的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对本发明实施例中的附图作简单地介绍。
图1为本实用新型的立体结构示意图；
图2为图1中的A处放大图；
图3为本实用新型打磨机构的立体结构示意图；
图4为图3中的B处放大图；
图5为本实用新型固定机构的立体结构示意图；
图6为图5中的C处放大图；
图中：底座1，固定机构2，打磨机构3，夹持组件4，搭接块5，砂轮6，角度调节组件7，高度调节组件8，滑动组件9，伺服电机10，第一连杆11，第二连杆12，升降板13，锥形指示条14，刻度值15，步进电机16，第一转盘17，第二转盘18，第三连杆19，双轴气缸20，推板21，压块22，缓冲弹簧23，电动推杆24，滑板25，微电机26。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。
参照图1至图6所示的一种硅棒粗磨精磨设备，包括底座1、第一台体和第二台体，还包括控制器、固定机构2和打磨机构3，固定机构2设在第一台体的顶部以用来固定硅棒，固定机构2包括夹持组件4和两个搭接块5，打磨机构3设在第二台体的顶部以用来打磨硅棒，打磨机构3包括砂轮6、角度调节组件7、高度调节组件8和滑动组件9，滑动组件9设在第二台体的顶部，滑动组件9的顶部呈竖直设有立板，高度调节组件8设在立板的顶部，角度调节组件7设在高度调节组件8上，砂轮6固定设在角度调节组件7上，夹持组件4、角度调节组件7、高度调节组件8和滑动组件9与控制器均为电性连接。
高度调节组件8包括伺服电机10、第一连杆11、第二连杆12和升降板13，伺服电机10固定设在立板的外壁上，第一连杆11套设在其输出端上，第二连杆12铰接设置在第一连杆11远离第二伺服电机10一端，升降板13滑动设置在立板的顶部，第二连杆12远离第一连杆11的一端与升降板13的底部铰接，伺服电机10与控制器电连接，当砂轮6旋转时，通过控制器启动伺服电机10，由于其输出端与第一连杆11套接，第二连杆12与第一连杆11远离伺服电机10的一端铰接，又因为第二连杆12远离第一连杆11的一端与升降板13的底部铰接，升降板13与立板滑动连接，进而带动升降板13于立板的外壁上下降，进一步带动升降板13上的砂轮6对硅棒表面进行粗磨。
升降板13的一端外壁上固定设有锥形指示条14，立板的顶部外壁上设有刻度值15，锥形指示条14朝向刻度值15，当升降板13下降时，由于升降板13与锥形指示条14固定连接，立板的顶部外壁上设计有刻度值15，又因为锥形指示条14朝向刻度值15，进而精确调节砂轮6的下降距离，以对硅棒表面进行精磨。
角度调节组件7包括步进电机16、第一转盘17、第二转盘18和第三连杆19，步进电机16呈竖直设在升降板13的顶部，其输出端穿过升降板13，第一转盘17套设在其输出端上，第二转盘18铰接设置在升降板13远离第一转盘17的底部一端，且第一转盘17小于第二转盘18，第三连杆19铰接设置在第一转盘17和第二转盘18之间，步进电机16与控制器电连接，当硅棒的整个表面打磨结束，通过控制器启动步进电机16，从而带动第一转盘17旋转，由于第三连杆19铰接设置在第一转盘17和第二转盘18之间，第二转盘18与升降板13铰接，加之，第一转盘17小于第二转盘18，进而带动第二转盘18及其上的砂轮6旋转，然后对硅棒两端进行倒角，以方便下一道工序的进行。
夹持组件4包括双轴气缸20、两个推板21和两个压块22，双轴气缸20固定设在第一台体的顶部，两个推板21分别固定设在双轴气缸20的两个输出端上，每个压块22均固定设在一个推板21上，第一台体的顶部呈对称设置有两个立块，每个立块的外壁上均固定设有导杆，每个导杆的外壁上均套设有缓冲弹簧23，且每个导杆均与一个推板21插接，立块和推板21分别与缓冲弹簧23的两端抵触，双轴气缸20与控制器电连接，当硅棒放到两个搭接块5的顶部后，然后通过控制器启动双轴气缸20，从而使其两个输出端伸出，由于每个输出端均与一个推板21固定连接，每个推板21均与一个压块22固定连接，进而带动两个压块22对硅棒的两端夹紧，两个缓冲弹簧23可在夹紧时提供一定缓冲，从而防止夹紧速度过快而损伤硅棒，起到保护硅棒的作用，进而有利于提升硅棒的加工质量。
滑动组件9包括电动推杆24和滑板25，第二台体的顶部固定设有滑轨，滑板25滑动设置在滑轨的顶部，滑板25的顶部与立板的底部固定连接，电动推杆24固定设在第二台体的顶部，其输出端与立板的底部固定连接，立板的底部另一端套设有限位杆，电动推杆24与控制器电连接，在硅棒的圆周外壁上的一处位置打磨完毕，通过控制器启动电动推板21，由于其输出端与立板的底部固定连接，滑板25与滑轨滑动连接，又因为滑板25的顶部与立板的底部固定连接，进而带动立板及其上的砂轮6水平滑动，以对硅棒圆周方向上的其他位置进行打磨，当硅棒的一面打磨完毕，通过人工将硅棒进行翻转，以对其另一面进行打磨。
第二转盘18的底部固定设有安装壳，安装壳的外壁上固定设有微电机26，砂轮6位于安装壳的内部，且砂轮6与微电机26的输出端套接，微电机26与控制器电连接，当硅棒被固定后，通过控制器启动微电机26，由于其输出端与砂轮6插接，进而带动砂轮6旋转。
每个搭接块5的顶部均呈一体成型设置有V型槽28，当进行硅棒的打磨时，首先将其放到两个搭接块5的顶部，V型槽28上大下小的开口设计，从而可满足不同大小的硅棒的放置，进而方便加工不同大小的硅棒，实用性更强。
本实用新型的工作原理：当进行硅棒的打磨时，首先将其放到两个搭接块5的顶部，V型槽28上大下小的开口设计，从而可满足不同大小的硅棒的放置，进而方便加工不同大小的硅棒，实用性更强。
当硅棒放到两个搭接块5的顶部后，然后通过控制器启动双轴气缸20，从而使其两个输出端伸出，由于每个输出端均与一个推板21固定连接，每个推板21均与一个压块22固定连接，进而带动两个压块22对硅棒的两端夹紧，两个缓冲弹簧23可在夹紧时提供一定缓冲，从而防止夹紧速度过快而损伤硅棒，起到保护硅棒的作用，进而有利于提升硅棒的加工质量。
当硅棒被固定后，通过控制器启动微电机26，由于其输出端与砂轮6插接，进而带动砂轮6旋转，再通过控制器启动伺服电机10，由于其输出端与第一连杆11套接，第二连杆12与第一连杆11远离伺服电机10的一端铰接，又因为第二连杆12远离第一连杆11的一端与升降板13的底部铰接，升降板13与立板滑动连接，进而带动升降板13于立板的外壁上下降，进一步带动升降板13上的砂轮6对硅棒表面进行粗磨。
当升降板13下降时，由于升降板13与锥形指示条14固定连接，立板的顶部外壁上设计有刻度值15，又因为锥形指示条14朝向刻度值15，进而精确调节砂轮6的下降距离，以对硅棒表面进行精磨。
在硅棒的圆周外壁上的一处位置打磨完毕，通过控制器启动电动推板21，由于其输出端与立板的底部固定连接，滑板25与滑轨滑动连接，又因为滑板25的顶部与立板的底部固定连接，进而带动立板及其上的砂轮6水平滑动，以对硅棒圆周方向上的其他位置进行打磨，当硅棒的一面打磨完毕，通过人工将硅棒进行翻转，以对其另一面进行打磨。
当硅棒的整个表面打磨结束，通过控制器启动步进电机16，从而带动第一转盘17旋转，由于第三连杆19铰接设置在第一转盘17和第二转盘18之间，第二转盘18与升降板13铰接，加之，第一转盘17小于第二转盘18，进而带动第二转盘18及其上的砂轮6旋转，然后对硅棒两端进行倒角，以方便下一道工序的进行。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (8)
1.一种硅棒粗磨精磨设备，包括底座(1)、第一台体和第二台体，其特征在于：还包括控制器、固定机构(2)和打磨机构(3)，固定机构(2)设在第一台体的顶部以用来固定硅棒，固定机构(2)包括夹持组件(4)和两个搭接块(5)，打磨机构(3)设在第二台体的顶部以用来打磨硅棒，打磨机构(3)包括砂轮(6)、角度调节组件(7)、高度调节组件(8)和滑动组件(9)，滑动组件(9)设在第二台体的顶部，滑动组件(9)的顶部呈竖直设有立板，高度调节组件(8)设在立板的顶部，角度调节组件(7)设在高度调节组件(8)上，砂轮(6)固定设在角度调节组件(7)上，夹持组件(4)、角度调节组件(7)、高度调节组件(8)和滑动组件(9)与控制器均为电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种硅棒粗磨精磨设备，其特征在于：高度调节组件(8)包括伺服电机(10)、第一连杆(11)、第二连杆(12)和升降板(13)，伺服电机(10)固定设在立板的外壁上，第一连杆(11)套设在其输出端上，第二连杆(12)铰接设置在第一连杆(11)远离第二伺服电机(10)一端，升降板(13)滑动设置在立板的顶部，第二连杆(12)远离第一连杆(11)的一端与升降板(13)的底部铰接，伺服电机(10)与控制器电连接。
3.根据权利要求2所述的一种硅棒粗磨精磨设备，其特征在于：升降板(13)的一端外壁上固定设有锥形指示条(14)，立板的顶部外壁上设有刻度值(15)，锥形指示条(14)朝向刻度值(15)。
4.根据权利要求3所述的一种硅棒粗磨精磨设备，其特征在于：角度调节组件(7)包括步进电机(16)、第一转盘(17)、第二转盘(18)和第三连杆(19)，步进电机(16)呈竖直设在升降板(13)的顶部，其输出端穿过升降板(13)，第一转盘(17)套设在其输出端上，第二转盘(18)铰接设置在升降板(13)远离第一转盘(17)的底部一端，且第一转盘(17)小于第二转盘(18)，第三连杆(19)铰接设置在第一转盘(17)和第二转盘(18)之间，步进电机(16)与控制器电连接。
5.根据权利要求4所述的一种硅棒粗磨精磨设备，其特征在于：夹持组件(4)包括双轴气缸(20)、两个推板(21)和两个压块(22)，双轴气缸(20)固定设在第一台体的顶部，两个推板(21)分别固定设在双轴气缸(20)的两个输出端上，每个压块(22)均固定设在一个推板(21)上，第一台体的顶部呈对称设置有两个立块，每个立块的外壁上均固定设有导杆，每个导杆的外壁上均套设有缓冲弹簧(23)，且每个导杆均与一个推板(21)插接，立块和推板(21)分别与缓冲弹簧(23)的两端抵触，双轴气缸(20)与控制器电连接。
6.根据权利要求5所述的一种硅棒粗磨精磨设备，其特征在于：滑动组件(9)包括电动推杆(24)和滑板(25)，第二台体的顶部固定设有滑轨，滑板(25)滑动设置在滑轨的顶部，滑板(25)的顶部与立板的底部固定连接，电动推杆(24)固定设在第二台体的顶部，其输出端与立板的底部固定连接，立板的底部另一端套设有限位杆，电动推杆(24)与控制器电连接。
7.根据权利要求6所述的一种硅棒粗磨精磨设备，其特征在于：第二转盘(18)的底部固定设有安装壳，安装壳的外壁上固定设有微电机(26)，砂轮(6)位于安装壳的内部，且砂轮(6)与微电机(26)的输出端套接，微电机(26)与控制器电连接。
8.根据权利要求7所述的一种硅棒粗磨精磨设备，其特征在于：每个搭接块(5)的顶部均呈一体成型设置有V型槽(28)。
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| CN115319635A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-11-11 | 浙江睿兆芯半导体科技有限公司 | 一种晶圆研磨设备及其工艺 |
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| CN116968198A (zh) * | 2023-09-08 | 2023-10-31 | 东莞市鼎力自动化科技有限公司 | 一种可移动的机械硅棒粘胶设备 |
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2021
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