KR890003776B1 - 평면 연마장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

평면 연마장치

제1도는 본 발명에 관한 평면 연마장치의 1실시예를 표시하는 부분 종단면도.

제2도는 그 평면도.

제3도는 제1도의 부분확대도.

제4도는 그 평면도.

제5도는 구속수단을 갖춘 캐리어의 1예를 표시하는 평면도.

제6도는 그 캐리어의 사용 상태를 표시하는 요부 평면도.

제7도는 구속수단을 갖춘 캐리어의 별개의 예를 표시하는 평면.

제8도는 그 캐리어의 사용상태를 표시하는 요부평면도.

제9도는 구속수단을 갖춘 캐리어의 또 다른 별개예를 표시하는 평면도.

제10도는 평면 연마장치의 별개 실시예를 표시하는 부분평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2, 3 : 고정판 4: 중심치차

9, 19, 20, 29 : 캐리어 10, 40 : 지지치차기구

11~14, 41, 42 : 적은치차 15 : 공작물

20, 23, 31 : 공작물 지지구멍 20a : 테이퍼부

본 발명은 랩핑머선(Lapping machine)이나 폴리싱머신(Polishing machine), 그라인딩머신(Grinding machine)등과같이 공작물의 표면·이면의 양면을 동시에 정밀 연마하기 위한 평면 연마장치에 관한 것이다. 반도체 웨이퍼나 컴퓨터의 메모리디시크기판등의 공작물을 연마하는 이러한 종류의 연마장치로서 종래부터 공지의 것에 회전하는 태양치차와 내치치차와의 사이에 다수의 캐리어를 맞물리게하고, 이들 캐리어를 유성운동시키면서 하나의캐리어로 복수개를 보전유지시킨 공작물을 상하의 고정판에 의하여 연마하도록한것이 있었다.

그러나 이러한 종래의 연마장치는 그 구성에 기인하여 다음에 열거하는것과같은 결점을 가지고 있었다.

a) 태양치차와 내치치차와의 양쪽에 의하여 캐리어를 구동하는 구성이기 때문에 큰지름의 내치치파를 필요로 할뿐만아니라 구동기구도 복잡화하며, 또한 연마할때에 캐리어를 회전방향을 바꾸는 경우에는 중심치차와 내치치차의 양쪽을 컨트롤하지 않으면 안되어서 그 제어가 까다롭다.

b) 캐리어 및 공작물의 반입 및 반출을 자동화하는 것이 곤란하다. 즉 그 자동화에 대해서는 각 캐리어가 항상 일정한 위치관계로 배치되어있으며 또한 연마가 종료할때에는 각 캐리어가 반출, 반입을 행하기위한 특정된 위치로 정확하게 정지하고 또한 그 캐리어에 보전유지된 공작물이 일정한 위치에 있는것이 필요하다.

그런데 상기한 종래의 평면 연마장치는 각 캐리어를 큰지름의 내치치차에 공통되게 맞물리도록 하고 있기 때문에 그것들을 항상 일정한 위치로 맞물리도록 하는 것이 비교적 곤란하다. 또한 각 캐리어가 태양치차의 주위를 유성운동하고 있기 때문에 각 캐리어를 연마가 종료할때에 특정된 위치로 정지시키고 또한 전부의 캐리어를 복수의 공작물이 일정한 위치에 오도록 그 방향을 나란히 맞추게 하는것은 극히 곤란하다.

c) 연마가 종료된후에 상부고정판을 상승시킬때에 공작물이 그 상부고정판에 부착한 그대로 함께 상승하거나 상승하는 도중에서 낙하하여 파손이 생기거나 하기가 쉽다. 전자의 문제는 연마가 종료하였을때에 어떠한 수단에 의해서 공작물을 캐리어에 구속시키는 것으로서 해결할 수가 있으며, 또 후자의 문제는 공작물을 캐리어에 보전지지시킨 상태로서 단시간 연마를 행하는 것으로 해결할 수가 있으나 이와같이 각 캐리어에 보전유지된 공작물을 일제히 구속시키기 위해서는 위에서 설명한것과같이 가공이 종료할때에 각 캐리어 및 공작물을 일정한 방향으로 나란히 맞추어서 정지시키는 것이 필요하게된다.

본 발명의 과제는 각 캐리어에 공통으로 서로 맞물리는 큰지름의 내치치차를 사용하진 않고 단일한 구동용의 치차에 의해서 각 캐리어를 구동할수가 있으며 또한 연마가 종료된때에는 각 캐리어를 용이하게 일정한 위치 및 방향으로 나란히 맞추어서 정지시킬수가 있는 평면 연마장치를 제공함에 있다. 상기한 과제를 해결하기위하여 본 발명의 평면 연마장치는 구동원에 연결된 중심치차의 둘레에, 이 중심치차에 의해서 구동되는 다수의 캐리어를 나누어 설치하고 이들의 캐리어에 보전유지시킨 공작물을 상하의 고정판에 의하여 연마하도록 한것에 있어서, 상기한 중심치차의 둘레에 복수의 적은치차에 의해서 구성된 다수의 지지치차기구를 일정한 간격으로서 나누어 설치하고, 그 지지치차기구에 의하여 상기한 캐리어를 정위치에 있어서 회전가능하게 지지시킨것을 특징으로하는 것이다.

본 발명의 평면 연마장치에 의하여 공작물의 연마를 행하는 경우에는 먼저 각 지지치차기구에 있어서의 적은 치차에 캐리어를 지지시킴과 아울러 그 캐리어에 공작물을 보전유지시킨다. 그리고 계속하여 중심치차를 일정한 속도로서 한쪽방향으로 회전시킴과 아울러 상하의 고정판을 동일한 속도로서 서로 반대방향으로 회전시킨다. 이것에 의해서 캐리어는 지지치차기구에 의하여 정위치에서 지지되어서 회전하고 거기에 보전지지된 공작물이 고정판에 의하여 연마된다. 중심치차의 회전방향을 적당하게 역전시키서 캐리어의 회전방향을 바꾸는 것에 의해서 공작물에 방향성이 없는 균일한 질의 연마를 실시할수 있을 뿐만아니라 공작물을 한쪽방향으로만 서서히 미끄럼 이동시켰을 경우에 생기기 쉬운 고정판의 안쪽둘레부분과 바깥둘레부분과의 속도차에 기인하는 편향마모를 없게하며, 그 고정판의 평면도를 양호하게 유지할수가 있다.

공작물의 연마가 완료하면 중심치차 및 상하의 고정판의 회전이 정지되는 바 일정한 위치에 있어서 각 캐리어를 공통의 중심치차에 의하여 구동하도록 하고있기 때문에 이들의 캐리어를 특정한 방향으로 나란히 맞추어서 정지시키는 것이 용이하다. 따라서 캐리어 및 공작물의 반입 및 반출을 자동화하는 것이 용이하게 된다.

이하 본 발명의 실시예를 도면에 따라서 상세하게 설명하면, 제1도 및 제2도에 있어서 (1)은 평면 연마 장치의 기대(機台), (2)(3)은 원으로 돌아가는 모양을 이루는 상하의 고정판, (4)는 중심치차를 표시하고 있다.

이들의 고정판(2)(3) 및 중심치차(4)는 동축상으로 위치하는 구동축(5)(6)(7)의 아래쪽끝에 부착된 스프라켓(5a)(6a)(7a)을 개재하여 각각 도면표시하지 않은 구동원에 접속되며 그 구동원에 의하여 임의의 속도 및 방향으로 구동회전되도록 구성되어있다. 또 윗부분 고정판(2)은 제1도에 쇄선으로서 표시한바와같이 구동축(5)에 의하여 상하작동이 자유자재롭게 지지되어있다. 상기한 기대(1)위에는 중심치차(4)의 둘레에 일정 간격을 두고 다수의 캐리어 지지용의 지지치차기구(10)가 나누어 설치되고 있다. 이 지지치차기구(10)는 캐리어(9)를 정위치에 놓고 회전이 자유자재롭게 지지하는것으로서 제3도 및 제4도에서도 명백한바와같이 캐리어(9)가 빠져나가지 않을정도의 간격을두고 원주형상으로 나누어 설치된 복수의 적은치차(11~(14)에 의하여 구성되어 있다.

이들의 적은치차(11)~(14)중의 하나의 적은치차(11)는 상기한 중심치차(4)에도 서로 맞물려서 구동용 적은치차를 구성하고, 이 구동용 적은치차(11)를 개재하여 캐리어(9)가 중심치차(4)에 의해서 구동되도록 되어 있다. 또, 나머지의 종속(從屬)구동용 적은치차(12)~(14)중에서 중심치차(4)쪽에 위치하는 적은치차(14)는 그 중심치차(4)와의 접촉을 방지하기 위하여 한쪽 둘레가 적은 지름으로 형성되어있다.

상기한 지지치차기구(10)에 의하여 지지되는 캐리어(9)는 고정판(2)(3)에 의해서 연마되는 공작물(15)을 보전유지하는것으로서 하나의 공작물을 보전유지될수 있도록 단일한 공작물의 보전유지용 구멍(16)에 지지된 공작물(15)을 연마할때에는 그 편심거리를 반지름으로 하는 회전용동을 발생하게된다.

상기한 구성을 보유하는 평면 연마장치에 의하여 공작물(15)의 연마를 행하는 경우에는 먼저 제2도에 표시한 바와같이 각 지지치차기구(10)에 있어서의 적은치차(11)~(14)에 서로 맞물림시킨 캐리어(9)에 공작물(15)을 보전유지시킨다. 이때 각 캐리어(9)는 편심되는 공작물 보전유지구멍(16)이 중심치차(4)의 중심에 대하여 동일한쪽에 위치하도록 방향을 나란히 맞추어서 정지된다. 계속하여 윗부분 고정판(2)을 제1도의 실선위치까지 하강시킨 상태로서 중심치차(4)를 일정한 속도로서 한족방향으로 회전시킴과 아울러 상하의 고정판(2)(3)을 등속(等速)으로서 서로 반대방향으로 회전시킨다.

이것에 의하여 캐리어(9)는 구동용 적은치차(11)에 의해서 정위치에서 지지도어서 회전하여 편심하는 공작물 보전유지용 구멍(16)에 지지된 공작물(15)은 그 편심거리를 반지름으로 하는 회전운동을 행하면서 고정판(2)(3)에 의하여 연마된다. 일정한 시간 연마한 후 중심치차(4)를 역회전시키면 캐리어(9)의 회전방향이 역전하여 이것에 의해서 공작물(15)의 회전방향 즉 고정판(2)(3)과 미끄럼작동하여 맞추어지는 방향도 역회전하기 때문에 공작물을 한쪽방향으로만 미끄럼작동하여 맞추었을 경우에 생기기 쉬운 고정판(2)(3)의 안쪽 둘레부분과 바깥둘레부분과의 속도차에 기인하는 편심된 마모가 없게되어서 그 평면도가 양호하게 유지되는 것으로 된다.

따라서 그 고정판(2)(3)의 관리를 대단히 용이하게 행할수가 있다. 공작물(15)의 연마가 완료하면 중심치차(4) 및 상하의 고정판(2)(3)의 회전이 정지된 후 윗부분 고정판(2)이 제1도의 쇄선위치로 상승시켜져서 각 캐리어(9)에 보전유지된 공작물(15)의 반출이 행해진다.

이 공작물(15)의 반출은 공작물에 대해서만 행하거나 혹은 캐리어(9)와 함께 행하여도 좋으나 각 캐리어(9)가 중심치차(4)의 둘레를 공전하는 일 없이 항상 정위치로 보전유지되어있으며 또한 각 캐리어(9)가 항상 중심치차(4)의 중심에 대하여 동일한 방향을 향하고 있기 때문에 적당한 검출수단에 의해서 중심치차(4)의 회전위치를 검출하여 그것을 정지시키도록하면 각 캐리어(9)를 일정한 방향으로 나란히 맞추어서 간단하게 정지시킬수가 있으면 따라서 캐리어(9) 및 공작물(15)의 반입 및 반출이 대단히 용이하게 된다. 특히 이와같은 공작물의 반입 및 반출을 자동화하는 경우에 캐리어의 위치 및 방향을 그때마다 검출해서 조정할 필요가 없으므로 그 자동화가 용이하다.

상기한 중심치차(4)의 회전위치를 검출하여 그것을 정위치로 정지시키는 수단으로서는 다음과 같은것이 바람직하게 채용된다. 즉 중심치차(4)의 치수를 캐리어(9)에 있어서의 기어(9a)의 치수의 n(정수)배로 형성해 놓고 이 중심치차(4) 또는 그 구동축(7)에 n개의 도그(dog)(도면표시하지않았음.)를 등간격으로서 부착하고 이것에 의하여 기대(1)의 적당한 위치에는 상기한 도그의 검출수단을 부설한다. 그리고 이 검출수단에 의한 도그의 검출에 의해서 중심치차(4)를 정지시키도록 하면 각 캐리어(9)를 소정된 방향으로 향하여 정지시킬수가 있다.

상기한 실시예에서는 원형의 공작물 보전지지용 구멍을 갖춘 캐리어를 사용하였으나, 윗부분 고정판(2)이 상승할때에 공작물(15)이 그 윗부분 고정판에 부착하여 함께 상승하는 것을 확실하게 방지함에는 이와같은 캐리어에 대해서 제5도 및 제6도에 표시한 바와같은 공작물의 구속수단을 갖춘 캐리어를 사용하는것이 바람직하다.

제5도에 표시하는 캐리어(19)는 기어(19b)를 바깥둘레에 갖춘 캐리어본체(19a)에 단일한 공작물 보전지지용 구멍(20)을 편심상태로 설치한것이며 그 공작물 보전지지용 구멍(20)의 일부에는 공작물(15)을 구성상태로 보전유지할수있는 테이퍼부(20a)(20a)가 형성되고 이 테이퍼부(20a)(20a)에 의하여 상기한 구속수단이 구성되어있다. 상기한 캐리어(19)를 사용하였을 경우의 공작물(15)의 구속은 다음과 같이하여서 행하여진다.

즉 연마가 종료하면 제6도에 표시한바와같이 상하의 고정판(2)(3)및 중심치차(4)가 정지되고 이때에 각 캐리어(19)는 공작물 보전유지용 구멍(20)의 테어퍼부(20a)(20a)가 고정판(2)(3)의 원주방향을 향하도록 정지한다. 이 상태로서 중심치차(4)를 제동한 그대로 상하의 고정판(2)(3)을 테이퍼부(20a)(20a)에 밀어넣어져서 구속상태로 보전유지됨과 아울러 그 표면에 일정방향의 연마무늬가 나타난다. 이 연마무늬의 형성은 제품으로서 외관을 양호하게하며, 제품가치를 현저하게 향상시킨다는 잇점을 가지고 있다.

다음에 공작물(15)을 꺼내기 위하여 윗부분 고정판(2)을 상승시키는 바, 그 공작물이 테이퍼부(20a)(20a)사이에 끼워 맞추어져서 구속상태로 보전유지되어있기 때문에 윗부분 고정판(2)에 부착하여 함께 상승하는 일이 없다. 또 제7도에 표시하는 캐리어(22)는 기어(22b)를 바깥둘레에 갖춘 캐리어본체(22a)에 단일 공작물 보전유지용 구멍(23)을 편심상태로 설치하고 그 캐리어본체(22a)의 한쪽에 상기한 공작물 보전유지용 구멍(23)에 통하는 절결홈(24)을 설치하는 것에 의하여 절반 분할된 모양으로 형성한 것이다.

상기한 그 절결홈(24)의 대향하는 가장자리에는 서로 이어서 합쳐지는 도브테일홈(dovetail-groove)모양의 걸어고정하는 오목한부분(25)과 도브테일조인트(dovetail-joint)모양의 걸어고정하는 볼록한 부분(26)이 각각 형성되어 걸어고정하는 오목한부분(25)은 걸어고정하는볼록한부분(26)보다 약간 큰 정도로 형성되어 있으며 이 걸어고정하는 오목한 부분(25)내에 있어서 걸어고정하는 볼록한부분(26)이 이동할수 있는 범위내에서 캐리어본체(22a)가 탄성변형하는 것에 의하여, 상기한 공작물 보전지지용 구멍(23)이 확대 또는 축소하여 공작물(15)을 구속 또는 개방하도록 되어있다.

이때 공작물 보전지지용 구멍(23)에 있어서의 상기한 절결홈(24)과는 반대쪽의 위치에는 캐리어본체(22a)의 탄성변형에 수반하는 응력집중에 의해서 구열(龜裂)이 생기는 것을 방지하기 위하여 원형의 절결(27)이 형성되어있다. 상기한 캐리어(22)를 사용하였을 경우의 연마는 다음과 같이해서 행하여진다. 즉 제8도에 표시한바와같이 지지치차기구(10)에 모든 캐리어(22)가 동일한 방향을 향하도록 지지시키며, 중심치차(4)를 화살표(a)방향으로 회전시켜서 각 캐리어(22)에 보전유지된 공작물(15)을 연마한다.

이때 캐리어(22)는 절결홈(24)에 의하여 절반 분할된 형상으로 형성되어있으나 걸어고정하는 오목한부분(25)과, 걸어고정하는 볼록한부분(26)과의 걸어맞추는 것에 의해서 불필요한 확개(擴開)가 방지되도록 되어 있으며 또한 그 확개된 폭은 대단히 적기때문에 연마에 지장을 초래하는 일은 없다.

연마가 종료하면 상하의 고정판(2)(3) 및 중심치차(4)가 정지되고 각 캐리어(22)는 제8도에 표시한바와같이 절결홈(24)이 고정판(2)(3)의 원주방향을 향하는 위치에 정지된다. 이 상태에서 적은치차(12)~(13)중 최소한 하나를 제동한 그대로 중심치차(4)를 화살표(b)방향으로 역회전시키면 캐리어(22)는 절결홈(24)이 좁혀지는 방향으로 탄성변형하고 공작물 보전지지용 구멍(23)의 축소에 의해서 공작물(15)은 구속된다. 따라서 상기한 캐리어(22)를 사용하는 경우에는 지지치차기구(10)에 있어서의 적은치차(12)~(13)중 최소한 하나를 역회전방향으로 제동가능하게 구성할 필요가 있다.

이렇게하여 공작물(15)을 구속하는것에 의하여 상기한 실시예의 경우와 동일하게 그 공작물(15)의 표면에 연마무늬를 부착하는 작업을 행할수 있을뿐만 아니라 윗부분 고정판(2)이 상승할때에 공작물(15)이 그 윗부분 고정판(2)에 부착해서 함께 상승하는 것을 방지할수가 있다.

또한 공작물(15)의 구속을 해제하는 경우에는 중심치차(4)를 약간 화살표(a)방향으로 회전시키면 좋다. 제9도에 표시하는 캐리어(29)는 캐리어본체(30)에 복수의 공작물 보전유지용 구멍(31)을 형성하고, 이들의 공작물 보전유지용 구멍(31)을 슬리트형상의 절결홈(32)으로서 순차로 연결하여, 그 절결홈의 하나에서 캐리어 본체(30)의 바깥쪽 가장자리에 이르는 반지름 방향의 절결홈(33)을 설치한것으로서 이 절결홈(33)의 대향하는 가장자리에 걸어고정하는 오목한부분(34)과 걸어고정하는 볼록한 부분(35)을 설치하고 그 절결홈(33)과는 반대쪽에 위치하는 절결홈(32)에 각 공작물 보전유지용 구멍(31) 및 절결홈(32)으로서 구분형성되는 안쪽부분(30a)과 바같쪽부분(30b)을 연결하는 연결부(36)를 설치하고 있다.

이 캐리어(29)를 사용한 공작물(15)의 연마방법은 상기한 캐리어(22)의 경우와 동일하므로 중복을 피하는 의미에서 재차 설명은 생략한다. 제10도는 상기한 연마장치의 별개의 실시예를 표시하는 것이다. 이 실시예에 있어서는 지지치차기구(40)가 2개의 적은치차(41)(42)에 의하여 구성되어있으며 또한 각 캐리어(9)가 직접 중신치차(4)와 맞물리고 있다. 그외의 구성을 실질적으로 제1도의 것과 동일하다. 그리고 이 실시예에 있어서도 제1도에 표시하는것과 동일하게 하여서 공작물의 연마를 행할수가 있다. 상기 구성을 보유하는 본 발명의 평면 연마장치에 의하면 다음에 열거하는 것과 같은 효과를 기대할수가 있다 .

(A) 중심치차만에 의해서 캐리어를 구동하고 있기때문에 종래와 같은 큰 지름의 내치치차가 불필요함과 아울러, 구동계통도 간단하게 되며 또한 연마할때에 캐리어의 회전방향을 변화하는 경우에는 중심치차와 내치치차의 양쪽을 조정할 필요하 없으므로 조작이 간단하다.

(B) 캐리어를 정위치에 놓고 공통의 중심치차로서 구동하도록 하고있기 때문에 각 캐리어를 항상 일정한 위치관계로 배치할수 있을뿐만아니라 연마가 종료할때에는 각 캐리어를 특정의 방향으로 나란히 맞추어서 정지시키는 것이 대단히 용이하여 공작물 및 캐리어의 반입 및 반출을 용이하게 자동화할수있다.

(C) 가공이 완료할때에 각 캐리어 및 공작물을 일정한 방향으로 나란히 맞추어서 정지시키는것이 용이하기 때문에 구속수단을 갖춘 캐리어를 사용하는것에 의해서 각 캐리어에 공작물을 일제히 구속시킬수가 있어서 이것에 의해서 윗부분 고정판이 상승할때에 공작물이 그 고정판에 부착하여 함께 상승하는 것을 방지하거나, 공작물에 일정방향의 연마무늬를 부착하거나하는 작업을 대단히 간단히게 행할수가 있다.

Claims (10)

1. 구동원에 연결된 중심치차(4)의 둘레에 이 중심치차에 의하여 구동되는 다수의 캐리어(9)를 나누어 설치하며, 이들 캐리어에 보전유지시킨 공작물(15)을 상하의 고정판(2)(3)에 의해서 연마하도록한것에 있어서, 상기한 중심치차(4)의 둘레에 복수의 적은 치차(11)~(14)에 의하여 구성된 다수의 지지치차기구(10)를 일정한 간격으로서 나누어 설치하고 그 지지치차기구(10)에 의해서 상기한 캐리어(9)를 정위치에 있어서 회전가능하게 지지시킨것을 특징으로 하는 평면 연마장치.
2. 제1항에 있어서, 상기한 중심치차(4)와 캐리어(9)를 직접 맞물리게 한것을 특징으로 하는 평면 연마장치.
3. 제1항에 있어서, 상기한 중심치차(4)와 캐리어를 지지치차기구(10)에 있어서의 적은치차(11)~(14)를 개재하여 맞물리도록한것을 특징으로 하는 평면 연마장치.
4. 제1항에 있어서, 중심치차(4)의 치수가 캐리어(9)에 있어서의 기어의 치수의 정수배로 형성되어있는 것을 특징으로 하는 평면 연마장치.
5. 제1항에 있어서, 지지치차기구(10)에 있어서의 적은치치장 최소한 하나가 제동가능한것을 특징으로 하는 평면 연마장치.
6. 제3항에 있어서, 지지치차기구(10)에 있어서의 적은치차(11)~(14)중에서 중심치차(4)와 맞물리는 것이 그 중심치차쪽에 위치하고 그것과 맞물리지 않는것보다도 큰 지름으로 형성되어있는 것을 특징으로하는 평면 연마장치.
7. 제1항에 있어서, 상기한 캐리어(19)가 단일한 공작물 보전유지용구멍(20)을 편심위치에 갖추고있는 것을 특징으로 하는 평면 연마장치.
8. 제 1항에 있어서, 상기한 캐리어(19)가 공작물 보전유지용 구멍(20)내에 끼워맞추어진 공작물을 구속상태로 보전지지하는 구속수단을 보유하고 있는 것을 특징으로 하는 평면 연마장치.
9. 제8항에 있어서, 상기한 구속수단이 공작물 보전지지용 구멍(20)의 일부에 설치된 테이퍼부(20a)(20a)인것을 특징으로하는 평면 연마장치.
10. 제8항에 있어서, 상기한 구속수단이 공작물 보전지지용 구멍(23)에 연결되는 절결홈(24)으로서 캐리어(22)를 절반 분할형상으로 형성하는 것에 의하여 구성되어있는것을 특징으로 하는 평면 연마장치.

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