專利名稱：一種藍(lán)寶石晶片倒角設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種藍(lán)寶石晶片倒角設(shè)備。
背景技術(shù)：
藍(lán)寶石硬度高、熔點(diǎn)高、透光性好，化學(xué)性能穩(wěn)定，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、光學(xué)、信息等高技術(shù)領(lǐng)域。人工生長的藍(lán)寶石具有很好的耐磨性，硬度僅次于金剛石達(dá)到莫氏9級。由于藍(lán)寶石硬度高而且脆性大，故對其進(jìn)行機(jī)械加工非常困難，尤其是GaN生長的藍(lán)寶石襯底片，其精密加工技術(shù)更是復(fù)雜，是當(dāng)今重點(diǎn)研究的課題之一。藍(lán)寶石襯底晶片是LED產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，以往這種產(chǎn)品的制造技術(shù)都被國外公司壟斷，其關(guān)鍵技術(shù)和專利多掌握在美、日大廠手中，為迅速切入該領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)大多只能以“加工模式”與外資合作，購買外資提供的技術(shù)和設(shè)備后組織生產(chǎn)?！つ壳皣鴥?nèi)藍(lán)寶石襯底的加工工藝在批量生產(chǎn)中出現(xiàn)這樣的不足之處加工過程中藍(lán)寶石片崩邊、缺口比例較高，占總數(shù)的5°/Γ8%，這樣就影響整個藍(lán)寶石襯底加工流水線的成品率。藍(lán)寶石晶片加工工藝中含有倒角工序，倒角的目的是①避免邊緣崩裂防止晶格缺陷的產(chǎn)生增加外延層及光阻層的平坦度。I、避免邊緣崩裂藍(lán)寶石晶片在加工和使用過程中會受到片盒或機(jī)械等工具的撞擊，藍(lán)寶石晶片邊緣會產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致破裂，破裂的顆粒會形成污染。2、防止晶格缺陷的產(chǎn)生藍(lán)寶石晶片在進(jìn)入元器件的制造過程中會有較多的熱周期，這些加熱或冷卻的過程非常迅速，在某些區(qū)域會產(chǎn)生熱應(yīng)力，一旦熱應(yīng)力超過晶體的彈性強(qiáng)度，會產(chǎn)生差排及位錯，而藍(lán)寶石晶片的邊緣正是熱應(yīng)力易于集中的區(qū)域。3、增加外延層及光阻層的平坦度外延生長過程中銳角區(qū)域的生長速率會比平面高，因此使用未經(jīng)倒角的藍(lán)寶石晶片容易在邊緣區(qū)域產(chǎn)生突起。目前現(xiàn)有技術(shù)倒角工序存在以下缺陷a.倒角殘留b.寬幅不均c.倒角崩邊d.裂紋。產(chǎn)生缺陷原因①倒角殘留中心定位裝置故障或中心定位不到位； 寬幅不均藍(lán)寶石片厚度不良、晶片翹曲、金剛石砂輪精度不良；@倒角崩邊I、晶片厚度(薄片容易產(chǎn)生崩邊)；2、金剛石研磨砂輪不均勻；[0019]3、冷卻水流量不足或位置偏離；④裂紋I、倒角機(jī)吸附部件上有異物；2、研削臺上有毛刺。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型根據(jù)現(xiàn)在國內(nèi)藍(lán)寶石襯底加工工藝的不足，提供了一臺藍(lán)寶石襯底精密磨削設(shè)備，具有經(jīng)濟(jì)實(shí)惠耐用，操作簡單，加工時間短的特點(diǎn)，磨削效果，即提高了產(chǎn)品成品率，又降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種藍(lán)寶石晶片倒角設(shè)備，其特征在于所述倒角設(shè)備包括金剛石砂輪系統(tǒng)，由位置固定的主軸帶動旋轉(zhuǎn)的金剛石砂輪，用于藍(lán)寶石晶片的倒角磨削，真空承片臺，通過吸盤吸附規(guī)律排列的藍(lán)寶石晶片，并通過電缸滑座帶動移動至金剛石砂輪系統(tǒng)進(jìn)行倒角磨削。進(jìn)一步地，所述倒角設(shè)備還包括冷卻系統(tǒng)，含有自動檢測水箱水位高低的智能感應(yīng)器，用于冷卻金剛石砂輪系統(tǒng)，安全保護(hù)系統(tǒng)，包含一道氣缸帶動的自動門，其控制電磁閥與電缸成互鎖狀態(tài)，當(dāng)工件在切削時，自動門被鎖定，處于保護(hù)狀態(tài)。進(jìn)一步地，所述真空承片臺包含一個排片裝置，通過擺動氣缸的旋轉(zhuǎn)控制吸盤蓋張開和加緊藍(lán)寶石晶片，其中，擺動氣缸的控制電磁閥與安全保護(hù)系統(tǒng)的自動門氣缸呈互鎖狀態(tài)。一種藍(lán)寶石晶片倒角方法，其特征在于該倒角方法包括以下步驟排片步驟，通過真空承片臺的吸盤吸取固定藍(lán)寶石晶片；對刀步驟，擺動氣缸帶動吸盤向上擺動，通過電缸滑座移動至砂輪上方，再調(diào)節(jié)擺動氣缸使吸盤向下擺動與砂輪接觸，形成切割角度與砂輪對齊，再通過電缸滑座使吸盤移至原點(diǎn)處；倒角步驟，通過真空承片臺的水平移動，調(diào)整真空承片臺與固定金剛石砂輪系統(tǒng)之間的位置關(guān)系進(jìn)行倒角磨削。在藍(lán)寶石晶片加工前期工程中，由于切割成型的晶片存在著邊緣崩邊、裂紋、應(yīng)力集中等物理特性差的現(xiàn)象，需要倒角機(jī)對藍(lán)寶石襯底晶片進(jìn)行邊緣磨削加工，以改善晶片的物理性能。倒角是將晶片邊緣修整成圓弧狀，改善晶片邊緣的機(jī)械強(qiáng)度，避免應(yīng)力集中造成的缺陷。本發(fā)明使用成型電鍍金剛石砂輪，裝砂輪主軸固定不動，砂輪高速旋轉(zhuǎn)，真空承片臺吸附晶片，真空承片臺移動到砂輪處使晶片與金剛石砂輪進(jìn)行高速磨削，此方法通過改變真空承片臺前后移動位置來調(diào)節(jié)施加在晶片上給進(jìn)力的大小。由于該法磨削阻力小，磨削時進(jìn)給力均勻，對晶片不會造成破損，這樣就明顯減小了成品的細(xì)小缺口和崩邊比例，同時通過更換真空承片臺尺寸可精確加工各種非圓形寶石片。[0039]主要技術(shù)參數(shù)I.磨削范圍工件直徑尺寸為5(Tl50mm，厚度為O. 5mm。2.機(jī)床外廓尺寸(長*寬*高)1340mm*1240mm*2150mm(不包括電器懸掛系統(tǒng)尺寸)。3.機(jī)床重量總重不超過I. 5噸。4.砂輪架砂輪直徑160mm,分上下兩層砂輪,砂輪主軸轉(zhuǎn)速5000r/min,最大砂輪處直徑的砂輪線速度6. 7m/s ο5.電缸系統(tǒng)電缸的移動行程650mm,滑座的移動速度65mm/s,倒角一個產(chǎn)品時不超過20s。 6.冷卻系統(tǒng)采用智能感應(yīng)裝置，自動檢測水箱水位高低。7.安全保護(hù)門自動門用控制電磁閥與電缸成互鎖狀態(tài)，當(dāng)工件在切削時，自動門被鎖定，處于保護(hù)狀態(tài)，安全可靠。8.對刀模式擺動氣缸帶動真空吸盤向上擺動，通過電缸滑座移動至砂輪上方，再調(diào)節(jié)擺動氣缸使真空吸盤向下擺動與砂輪接觸，成一定角度與砂輪對齊，再通過電缸滑座使真空吸盤移至原點(diǎn)處。通過對刀，能保證吸盤抓取的藍(lán)寶石晶片保持正確的角度和姿態(tài)去和砂輪接觸。主要運(yùn)動部件介紹I.主軸旋轉(zhuǎn)主電機(jī)把轉(zhuǎn)速和扭矩通過多楔帶傳遞給主軸，主軸帶動砂輪一起旋轉(zhuǎn)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速可通過變頻器頻率來調(diào)節(jié)。2.電缸滑座往復(fù)運(yùn)動，帶動吸盤也做往復(fù)運(yùn)動，真空吸盤吸附工件、再磨削工件。3.吸盤在90度內(nèi)做上下擺動，主要是受伺服電機(jī)控制，分為上工位和下工位，運(yùn)動的最大位置處相對于水平成45度稱之上工位，運(yùn)動到最大位置處相對于水平成負(fù)45度角稱之下工位。4.旋轉(zhuǎn)擺動氣缸，通過氣缸軸連接吸盤蓋，擺動吸盤蓋分為張開和夾緊兩個工位，吸盤蓋張開時取、放工件，吸盤蓋夾緊時加工工件，擺動氣缸控制電磁閥與門氣缸成互鎖狀態(tài)。

圖I為本實(shí)用新型藍(lán)寶石晶片倒角設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型倒角設(shè)備主機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。其中，夕卜罩I，透明視窗2,主機(jī)3,懸掛系統(tǒng)4,自動移門5,產(chǎn)品放置盒6,電氣控制柜7，冷卻系統(tǒng)8，主電機(jī)30，電缸31，給進(jìn)電機(jī)32，擺動電缸33，吸盤34，多楔帶35。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對本實(shí)用新型明做進(jìn)一步的描述。如圖I和圖2所示，本方案使用成型電鍍金剛石砂輪，裝砂輪主軸固定不動，砂輪高速旋轉(zhuǎn)，真空承片臺吸附晶片，真空承片臺移動到砂輪處使晶片與金剛石砂輪進(jìn)行高速磨削，此方法通過改變真空承片臺前后移動位置來調(diào)節(jié)施加在晶片上給進(jìn)力的大小。由于該法磨削阻力小，磨削時進(jìn)給力均勻，對晶片不會造成破損，這樣就明顯減小了成品的細(xì)小缺口和崩邊比例，同時通過更換真空承片臺尺寸可精確加工各種非圓形寶石片。主要技術(shù)參數(shù)I.磨削范圍工件直徑尺寸為5(Tl50mm，厚度為O. 5mm。2.機(jī)床外廓尺寸(長*寬*高)1340mm*1240mm*2150mm(不包括電器懸掛系統(tǒng)尺寸)。3.機(jī)床重量總重不超過I. 5噸。4.砂輪架砂輪直徑160mm,分上下兩層砂輪,砂輪主軸轉(zhuǎn)速5000r/min,最大砂輪處直徑的砂輪線速度6. 7m/s ο5.電缸系統(tǒng)電缸的移動行程650mm,滑座的移動速度65mm/s,倒角一個產(chǎn)品時不超過20s。6.冷卻系統(tǒng)采用智能感應(yīng)裝置，自動檢測水箱水位高低。7.安全保護(hù)門自動門用控制電磁閥與電缸成互鎖狀態(tài)，當(dāng)工件在切削時，自動門被鎖定，處于保護(hù)狀態(tài)，安全可靠。主要運(yùn)動部件介紹I.主軸旋轉(zhuǎn)主電機(jī)把轉(zhuǎn)速和扭矩通過多楔帶傳遞給主軸,主軸帶動砂輪一起旋轉(zhuǎn)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速可通過變頻器頻率來調(diào)節(jié)。2.電缸滑座往復(fù)運(yùn)動，帶動吸盤也做往復(fù)運(yùn)動，真空吸盤吸附工件、再磨削工件。3.吸盤在90度內(nèi)做上下擺動，主要是受伺服電機(jī)控制，分為上工位和下工位，運(yùn)動的最大位置處相對于水平成45度稱之上工位，運(yùn)動到最大位置處相對于水平成負(fù)45度角稱之下工位。4.旋轉(zhuǎn)擺動氣缸，通過氣缸軸連接吸盤蓋，擺動吸盤蓋分為張開和夾緊兩個工位，吸盤蓋張開時取、放工件，吸盤蓋夾緊時加工工件，擺動氣缸控制電磁閥與門氣缸成互鎖狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種藍(lán)寶石晶片倒角設(shè)備，其特征在于所述倒角設(shè)備包括 金剛石砂輪系統(tǒng)，由位置固定的主軸帶動旋轉(zhuǎn)的金剛石砂輪，用于藍(lán)寶石晶片的倒角磨削， 真空承片臺，通過吸盤吸附規(guī)律排列的藍(lán)寶石晶片，并通過電缸滑座帶動移動至金剛石砂輪系統(tǒng)進(jìn)行倒角磨削。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的藍(lán)寶石晶片倒角設(shè)備，其特征在于所述倒角設(shè)備還包括 冷卻系統(tǒng)，含有自動檢測水箱水位高低的智能感應(yīng)器，用于冷卻金剛石砂輪系統(tǒng)， 安全保護(hù)系統(tǒng)，包含一道氣缸帶動的自動門，其控制電磁閥與電缸成互鎖狀態(tài)，當(dāng)工件在切削時，自動門被鎖定，處于保護(hù)狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的藍(lán)寶石晶片倒角設(shè)備，其特征在于所述真空承片臺包含一個排片裝置，通過擺動氣缸的旋轉(zhuǎn)控制吸盤蓋張開和加緊藍(lán)寶石晶片，其中，擺動氣缸的控制電磁閥與安全保護(hù)系統(tǒng)的自動門氣缸呈互鎖狀態(tài)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種藍(lán)寶石晶片倒角設(shè)備。包括金剛石砂輪系統(tǒng)，由位置固定的主軸帶動旋轉(zhuǎn)的金剛石砂輪，用于藍(lán)寶石晶片的倒角磨削，真空承片臺，通過吸盤吸附規(guī)律排列的藍(lán)寶石晶片，并通過電缸滑座帶動移動至金剛石砂輪系統(tǒng)進(jìn)行倒角磨削。具有經(jīng)濟(jì)實(shí)惠耐用，操作簡單，加工時間短的特點(diǎn)，磨削效果，即提高了產(chǎn)品成品率，又降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
文檔編號B24B9/16GK202684689SQ20122032752
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者徐潔, 孫勤, 吳云才, 陳益軍 申請人:浙江上城科技有限公司