TWM516481U - 並聯式平面研磨設備 - Google Patents

Description

並聯式平面研磨設備

本創作係關於一種研磨設備，特別有關一種多軸研磨單元、多加工台面的並聯式平面研磨設備。

傳統的平面研磨設備只有單一個加工台面，利用磨輪或研磨頭對該加工台面上的載板或工件進行研磨作業，在完成一個載板的研磨後，才能進行下一個載板的研磨作業，加工效率相當低，而且需要人工手動搬運載板至加工台面或手動將載板從加工台面搬離，對人力的依賴度非常高。一般來說，在研磨過程中，磨輪會產生磨粒脫落而逐漸耗損，磨輪也會逐漸鈍化，傳統上在磨輪作業一段時間後需為其進行修銳，此亦仰賴人力手動進行，不僅如此，人工手動修銳容易影響加工生產線的順暢度，使得整體加工效率無法提升。

本創作之一目的在於提供一種並聯式平面研磨設備，以增進研磨設備的自動化，減少人工支出，同時提升加工效率。

為達成上述目的，本創作提供一種並聯式平面研磨設備，其包含：一床台；複數個加工台面，設置在該床台上，每 個加工台面對應設置一承載台，該承載台用以固定要進行研磨的載板，各個加工台面對應的承載台可於研磨時在該床台上移動，每個承載台之移動通道相互平行，該載板在該承載台移動時隨著移動；以及複數個研磨單元，設置於該等加工台面上側，配置在橫跨該等加工台面對應之承載台的移動通道的軌道上，該等研磨單元與該等加工台面相互對應，每一研磨單元在該軌道上移動，其移動方向垂直於該等承載台之移動通道的方向，該等研磨單元用以同時對該等加工台面對應之承載台上的載板進行研磨。

本創作另一方面提供一種並聯式平面研磨設備，其包含：複數個加工台面，每個加工台面對應設置一承載台，該承載台用以固定要進行研磨的載板，每個承載台可在研磨時進行移動，其移動通道相互平行；複數個研磨單元，設置於該等加工台面上側，配置在橫跨該等加工台面對應之承載台的移動通道的軌道上，每一研磨單元在該軌道上移動，其中每一研磨單元包含：一磨輪，用以研磨該加工台面上之載板，其中該磨輪沿著與該等承載台之移動通道之平面垂直的方向作升降運動，並沿著橫跨該等承載台之移動通道之該軌道作水平移動。

本創作之並聯式平面研磨設備具有複數個彼此並排的研磨單元及加工台面，為多加工台面、多單元的研磨設備，每個加工台面上的載板由所對應之研磨單元進行研磨作業，並可自動對載板進行載入與載出，同時進行多載板的研磨加工，提升加工效率。另外，本創作之研磨設備整合了載板自動搬運系統，可 自動將載板運送到各個加工台面進行研磨並自動將研磨完成的載板搬離加工台面，無須以人工上下料(載板)，減少人工支出。而且，本創作之研磨設備可自動為磨輪進行修銳，修銳完成後透過感測器感應磨輪位置，系統計算磨輪之耗損磨耗量，從而在下次進行研磨時，調整磨輪之高度位置，自動補償磨輪磨耗量，因而增加生產效率，減少手動進行磨輪校準之人工支出。

12‧‧‧加工台面

14‧‧‧床台

22‧‧‧研磨單元

24‧‧‧龍門立柱

26‧‧‧軌道

32‧‧‧支架

34‧‧‧導軌架

36‧‧‧導軌

40‧‧‧載板搬運手臂

42‧‧‧真空吸盤

52‧‧‧修銳工具

54‧‧‧位置感測器

120‧‧‧載板

122‧‧‧承載台

222‧‧‧移動底盤

224‧‧‧主軸馬達

226‧‧‧磨輪

228‧‧‧主軸

第1圖顯示本創作之並聯式平面研磨設備的立體示意圖。

第2圖顯示本創作之並聯式平面研磨設備的上側視圖。

第3圖顯示本創作之並聯式平面研磨設備的正面視圖。

第4圖顯示本創作之並聯式平面研磨設備的載板自動搬運系統的配置示意圖。

第5圖顯示本創作之並聯式平面研磨設備的側面剖視圖。

第6圖顯示本創作中修銳工具與位置感測器的配置示意圖。

第7圖顯示本創作中修銳工具及位置感測器與磨輪的相對位置圖。

第8圖顯示本創作中磨輪的磨耗量的計算示意圖。

在如下實施方式的詳細描述中，請一併參閱作為其一部分的圖式，其例示說明了本創作可用以實現的特定實施例。可以理解的是，亦可採用其他的實施例，在不脫離本創作的精神 下對其結構進行任何修飾、修改和變化。

本創作提供一種並聯式平面研磨設備，其增進了研磨設備的自動化，大大減少人工支出。本發明之並聯式平面研磨設備為具有多個並排的研磨單元的研磨設備，其並整合了載板自動搬運系統，可自動將載板運送到各個加工台面進行研磨並自動將研磨完成的載板搬離加工台面。另一方面，本創作之研磨設備可對磨輪自動修銳，並自動補償磨輪之磨耗的耗損量。

請參閱第1圖至第3圖，第1圖顯示本創作之並聯式平面研磨設備的立體示意圖，第2圖顯示本創作之並聯式平面研磨設備的上側視圖，第3圖顯示本創作之並聯式平面研磨設備的正面視圖。需注意的是，為清楚簡潔起見，第1圖並未顯示出自動搬運載板的結構(容後詳述)。

本創作之研磨設備為多加工台面、多研磨單元的並聯式平面研磨設備。如第1圖至第3圖所示，本創作之研磨設備包含複數個載板加工台面12，這些加工台面12設置在床台14上，每個加工台面12對應設置一承載台122，其具體例如為永電磁盤，載板120搬運到加工台面12上後，固定在承載台122上，例如磁吸固定(亦可參圖式第5圖)。各個載板加工台面12可獨立地在床台14上移動，即沿著Y方向移動，特別是，當對加工台面12上的載板120進行研磨時，承載台122可沿著Y方向往復運動。如第1~3圖所示，其包含了五個載板加工台面12，其對應設置了五個載板120的承載台122及其相應的移動通道，此僅作為舉例說明，本創作不限於 此。相應地，本創作之研磨設備亦配置了五個研磨單元22，每個研磨單元22對應一個載板加工台面12進行操作。也就是說，每個加工台面12上的載板120由所對應之研磨單元22進行研磨作業。

如前所述，每個加工台面12對應的承載台122可沿著Y方向往復運動。如圖中所示，每個承載台122對應的移動通道係相互平行地配置，每條移動通道相互平行沿著Y方向延伸，相鄰的移動通道以適當的預定距離隔開。

在載板加工台面12方面，承載台122用來承載固定一個要被研磨的載板120，載板120固定在承載台122上，並隨著承載台122移動而移動，載板120例如為玻璃基板、IC載板等薄型載板。

該研磨設備具有至少兩個或兩個以上之支撐用的龍門立柱24(龍門立柱24之數目不特別限制，可達穩固支撐之目的即可)，其固定設置在床台14上。這些龍門立柱24沿著與加工台面12或承載台122之移動通道垂直的方向排列，即沿著X方向，在每兩個加工台面12的移動通道之間設置一個龍門立柱24。這些龍門立柱24之間上下橫跨設置有兩條軌道26(軌道26之數目不特別限制)，軌道26之延伸方向垂直於加工台面12的移動通道方向，即沿X方向延伸，研磨單元22即在此軌道26上移動。

於一實施例中，軌道26可為一條跨越所有移動通道的軌道，此條軌道上每個研磨單元22的移動範圍由系統控制，使每個研磨單元22的可移動範圍對應於其所對應的移動通道。於另一實施例中，軌道26被分切為許多段軌道，這些軌道以實體的間 隔件隔開，研磨單元22只能在其所在的該段軌道上在對應之移動通道的範圍內移動。在其他具體實施例中，軌道26可為在對應一定數目之移動通道的範圍內為連續軌道，而其他部分為分段軌道。

每個研磨單元22包含一移動底盤222、一主軸馬達224以及一磨輪226。移動底盤222的一個側面耦合在軌道26上，故移動底盤222可沿著X方向在軌道26上移動。移動底盤222的另一個側面與主軸馬達224之封裝體接合，主軸馬達224可沿著移動底盤222之該另一個側面作上下移動，即沿著圖中Z軸移動。磨輪226與主軸馬達224之主軸228接合，故磨輪226可隨著主軸馬達224作升降移動，磨輪226之中心軸平行於X方向，在透過軌道26而主軸馬達224沿著X方向移動時，磨輪226沿著X方向對載板120進行研磨。

在研磨過程中，搬運手臂將載板120搬運到加工台面12而承載台122將載板120固定後，磨輪226隨著主軸馬達224往下移動(Z方向)，至固定尺寸後載板120表面開始進行研磨，此過程中，承載台122往復移動(Y方向)，從而進行載板120之縱向方向(Y方向)上的研磨，而後移動底盤222沿軌道26移動，磨輪226隨即沿X方向移動，進行下一個縱向研磨。當此載板120研磨完成後，磨輪226隨主軸馬達224升起，搬運手臂將完成研磨的載板120搬離加工台面12，待下一個要被研磨的載板120移動至定位後，進行如上動作。

請參閱第4圖和第5圖，第4圖顯示本創作之並聯式平 面研磨設備的載板自動搬運系統的配置示意圖，第5圖顯示本創作之並聯式平面研磨設備的側面剖視圖。

如第4圖所示，本創作之研磨設備還包含載板自動搬運系統，其包含一導軌架34、複數個支架32以及兩個載板搬運手臂40。載板自動搬運系統設置在各個研磨單元22後方，跨越所有加工台面12的移動通道(一併參閱第1圖，見第2圖和第3圖)。

具體來說，該等支架32較佳為ㄇ字形支架，其設置在兩兩加工台面12的移動通道之間，由床台14所支撐，導軌架34安置在ㄇ字形支架32的框架內側，與ㄇ字形支架32的上側橫樑固定在一起，導軌架34沿著橫跨加工台面12之移動通道的方向(即X方向)延伸，在導軌架34的至少一側邊設置有導軌36，其即亦沿著X方向延伸，跨越所有加工台面12，是以載板搬運手臂40可沿著此導軌36移動，將載板120搬運至加工台面12的承載台122或將載板120搬離加工台面12。

如第5圖所示，這兩個載板搬運手臂40分別為用於將載板120搬至加工台面12的搬運手臂(如右側的手臂)和用於將載板120搬離加工台面12的搬運手臂(如左側的手臂)。每個載板搬運手臂40包含真空吸盤42，其透過調節吸盤氣壓將載板120吸附或脫離。當欲進行載板研磨時，右側的搬運手臂40將其真空吸盤42吸附的載板120放置到加工台面12定位，吸盤氣壓升高以脫離載板120。當完成載板載板研磨後，左側的搬運手臂40移動至加工台面12上方，真空吸盤42接觸載板120後，吸盤氣壓降低以吸附載板 120，而後將載板120搬離加工台面12。

本創作之載板搬運手臂40可自動在各個加工台面12搬運載板120，其搬運流程受系統管控，系統可監控每個加工台面12上對載板搬運的需求，並自動排定一搬運流程，據此來控制載板搬運手臂40。舉例來說，系統在收到某一加工台面12進行的研磨作業完成的通知後，為其排定下料和上料(載板120)流程。在一個簡單的例子中，載板搬運手臂40會依序為各個各個加工台面12進行上下料。

請參閱第6圖至第8圖，第6圖顯示本創作中修銳工具與位置感測器的配置示意圖，第7圖顯示本創作中修銳工具及位置感測器與磨輪的相對位置圖，第8圖顯示本創作中磨輪的磨耗量的計算示意圖。

在研磨過程中，磨輪226會產生磨粒脫落而逐漸耗損，磨輪226也會鈍化。本創作能夠對磨輪226進行自動修銳，並且自動補償磨輪226研磨耗損和修銳耗損的磨耗量，從而補償此誤差，維持載板120厚度之精度。

具體來說，本創作之研磨設備包含一修銳工具52，其固定設置在磨輪226之活動範圍的下側，此修銳工具52例如為一鑽石筆，修銳工具52用以與磨輪226之表面接觸以對磨輪226進行修整。在本創作中，當磨輪226已完成一預定數量之載板120的研磨時，系統即啟動磨輪修銳程序(或研磨完成一片載板120時即進行)，以進行對磨輪226的自動修銳作業。

再者，本創作之研磨設備還包含一位置感測器54，其設置在修銳工具之旁側，同樣固定設置在磨輪226之活動範圍的下側，位置感測器54用以在磨輪226修銳後，感測磨輪226之輪面的位置，從而計算出磨輪226的直徑並推算出其磨耗量，系統並進而補償此磨耗量，例如將磨輪226往載板120方向下降一段與此磨耗量相應或相等的距離。

詳細來說，於一實施例中，位置感測器54為一接觸式感測器，當一物體對此接觸式感測器施加一定的壓力與位移量時，此接觸式感測器發出一電子訊號。參見第8圖，在磨輪226進行修銳前，磨輪226於一預定位置下降至與位置感測器54，系統透過接收位置感測器54發出的訊號而停止磨輪226之移動，並得知此時磨輪226從該預定位置移動至位置感測器54的距離D1。在磨輪226完成修銳後，磨輪226從該預定位置向位置感測器54移動，再次與位置感測器54接觸，此時磨輪226從該預定位置移動至位置感測器54的距離D2，系統透過將D2減去D1即得出磨輪226的磨耗量，而後進行研磨時，系統會自動補償此磨耗量，將磨輪226往加工台面12或載板120靠近。

本創作之並聯式平面研磨設備具有複數個彼此並排的研磨單元及加工台面，為多加工台面、多單元的研磨設備，每個加工台面上的載板由所對應之研磨單元進行研磨作業，並可自動對載板進行載入與載出，同時進行多載板的研磨加工，提升加工效率。另外，本創作之研磨設備整合了載板自動搬運系統，可 自動將載板運送到各個加工台面進行研磨並自動將研磨完成的載板搬離加工台面，無須以人工上下料(載板)，減少人工支出。而且，本創作之研磨設備可自動為磨輪進行修銳，修銳完成後透過感測器感應磨輪位置，系統計算磨輪之耗損磨耗量，從而在下次進行研磨時，調整磨輪之高度位置，自動補償磨輪磨耗量，因而增加生產效率，減少手動進行磨輪校準之人工支出。

本創作已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，本創作所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

12‧‧‧加工台面

14‧‧‧床台

22‧‧‧研磨單元

24‧‧‧龍門立柱.

26‧‧‧軌道

120‧‧‧載板

122‧‧‧承載台

222‧‧‧移動底盤

224‧‧‧主軸馬達

226‧‧‧磨輪

228‧‧‧主軸

Claims (10)

1. 一種並聯式平面研磨設備，其包含：一床台；複數個加工台面，設置在該床台上，每個加工台面對應設置一承載台，該承載台用以固定要進行研磨的載板，各個加工台面對應的承載台可於研磨時在該床台上移動，每個承載台之移動通道相互平行，該載板在該承載台移動時隨著移動；以及複數個研磨單元，設置於該等加工台面上側，配置在橫跨該等加工台面對應之承載台的移動通道的軌道上，該等研磨單元與該等加工台面相互對應，每一研磨單元在該軌道上移動，其移動方向垂直於該等承載台之移動通道的方向，該等研磨單元用以同時對該等加工台面對應之承載台上的載板進行研磨。
2. 如申請專利範圍第1項所述之並聯式平面研磨設備，更包含：至少一龍門立柱，其固定設置在該床台上，橫跨該等加工台面對應之承載台的移動通道的軌道設置在該龍門立柱上，垂直該於龍門立柱。
3. 如申請專利範圍第1項所述之並聯式平面研磨設備，其中每一研磨單元包含：一移動底盤，其一個側面與橫跨該等承載台之移動通道的該軌道耦合； 一主軸馬達，其封裝體與該移動底盤的另一個側面耦合，該主軸馬達沿著該移動底盤之該另一個側面於一垂直方向上作上下移動；以及一磨輪，與該主軸馬達之主軸接合，該磨輪隨著該主軸馬達作上下移動，該磨輪和該主軸馬達隨著該移動底盤在該軌道上之移動而沿著與該等承載台之移動通道之方向垂直的方向移動。
4. 如申請專利範圍第3項所述之並聯式平面研磨設備，其中該磨輪隨著該主軸馬達往下移動，以致抵靠該載板表面開始進行研磨，此時該等承載台往復移動，從而進行該載板之縱向方向上的研磨，而後該移動底盤沿該軌道移動，進行下一個縱向研磨。
5. 如申請專利範圍第3項所述之並聯式平面研磨設備，更包含：一修銳工具，其固定設置在該磨輪之活動範圍的下側，該修銳工具用以與該磨輪之表面接觸以對該磨輪進行修整，當該磨輪已完成一預定數量之載板的研磨時，即自動啟動磨輪修銳程序，以對該磨輪進行自動修銳。
6. 如申請專利範圍第5項所述之並聯式平面研磨設備，更包含：一位置感測器，其設置在該修銳工具之旁側，並固定設置在該磨輪之活動範圍的下側，該位置感測器用以在該磨輪修銳前後，感測該磨輪之輪面的位置，從而系統感測出該磨輪的直徑與磨耗量，並進而補償此一磨耗量。
7. 如申請專利範圍第1項所述之並聯式平面研磨設備，更包含：至少一支架及一導軌架，該導軌架安置於該支架上，沿著橫跨該等承載台之移動通道的方向延伸，該導軌架於其延伸方向上具有至少一導軌；以及兩個載板搬運手臂，其沿著該導軌移動，用以自動將該載板運送到各個加工台面進行研磨並自動將研磨完成的載板搬離加工台面，此兩個載板搬運手臂分別為用於將該載板搬至各個加工台面的搬運手臂和用於將該載板搬離各個加工台面的搬運手臂。
8. 一種並聯式平面研磨設備，其包含：複數個加工台面，每個加工台面對應設置一承載台，該承載台用以固定要進行研磨的載板，每個承載台可在研磨時進行移動，其移動通道相互平行；複數個研磨單元，設置於該等加工台面上側，配置在橫跨該等加工台面對應之承載台的移動通道的軌道上，每一研磨單元在該軌道上移動，其中每一研磨單元包含：一磨輪，用以研磨該加工台面上之載板，其中該磨輪沿著與該等承載台之移動通道之平面垂直的方向作升降運動，並沿著橫跨該等承載台之移動通道之該軌道作水平移動。
9. 如申請專利範圍第8項所述之並聯式平面研磨設備，更包含： 一修銳工具，其固定設置在該磨輪之活動範圍的下側，該修銳工具用以與該磨輪之表面接觸以對該磨輪進行修整，當該磨輪已完成一預定數量之載板的研磨時，即自動啟動磨輪修銳程序，以對該磨輪進行自動修銳。
10. 如申請專利範圍第9項所述之並聯式平面研磨設備，更包含：一位置感測器，其設置在該修銳工具之旁側，並固定設置在該磨輪之活動範圍的下側，該位置感測器用以在該磨輪修銳後，感測該磨輪之輪面的位置，從而系統感測出該磨輪的磨耗量，並進而補償此一磨耗量。