一种硬脆性材料边缘离心旋转抛光机构的制作方法

本实用新型属于硬脆性材料的抛光设备领域，具体涉及一种硬脆性材料边缘离心旋转抛光机构。

背景技术：

硬脆性材料在各个领域应用非常广，其中以晶片为代表的硬脆性材料是制造超大规模集成电路的主要衬底材料，随着半导体产业的飞速发展，对衬底材料的精度要求也越来越高，特别是对晶片的外圆表面状态越来越严格。目前硬脆性材料边缘大都采用机械化学抛光的方法，使用抛光液和抛光布，在特定的工艺条件下实现化学机械抛光的过程。传统的边缘抛光方法类似于砂轮机构，砂轮形状是固定的，抛光时通过电机和气缸实现进给，这种边缘抛光的缺点在于力不均匀，由于电机和气缸在启动和停止时存在波动，有惯性，从而边缘抛光时表面质量会有影响。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种硬脆性材料边缘离心旋转抛光机构。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的解决方案是：

一种硬脆性材料边缘离心旋转抛光机构，包括抛头，还包括旋转机构、旋转升降机构和摆动铰链机构；

摆动铰链机构包括圆形的上安装板和摆臂，圆环形的下安装板通过均布于周向外缘的四根竖向转轴与上方的上安装板相连，每根转轴上均设有抛头安装座；抛头为弧形结构，抛头一端通过抛头固定板与抛头安装座相连，另一端为自由端；摆臂有四个设于上安装板顶面上，摆臂一端与转轴顶端相连，另一端通过竖向的离心臂与配重块相连；上安装板顶面每根转轴的旁侧均设有一弹簧固定杆，弹簧固定杆通过弹簧与邻近的摆臂相连，每根弹簧的拉伸量相同；

旋转机构通过旋转驱动轴与上安装板相连；

硬脆性材料载盘设于下安装板正下方，并与旋转升降机构相连，旋转升降机构可驱动硬脆性材料载盘升降与旋转，实现硬脆性材料穿过下安装板与抛头接触抛光。作为一种改进，转轴通过轴承与上安装板和下安装板相连。

作为一种改进，摆臂通过紧定螺钉和内六角圆柱头螺钉与转轴相连。

作为一种改进，每个抛头安装座与上安装板间均设有一个塑料等高块。

作为一种改进，硬脆性材料载盘端部设有吸盘，内有真空管道，下端部设有真空旋转接头。

作为一种改进，抛头内侧壁上粘设有抛光布。上安装板和旋转驱动轴相连，旋转驱动轴固定在上机架上，旋转驱动轴的末端通过张紧套固定一同步带轮，同步带轮通过皮带和电机输出轴上的同步带相连，通过电机来驱动整个抛头的旋转。

硬脆性材料和抛头相对旋转运动，抛头位置不是固定不动的，特殊的摆动铰链机构，可以让抛头实现展开和闭合动作，具体原理如下：当抛头静止不动的时候，在弹簧的拉力下，抛头是向外远离硬脆性材料边缘的；当抛头以一定角速度开始旋转时，在摆臂和配重块的作用下，当转速逐渐增加，离心力大于弹簧的拉力时，抛头开始向硬脆性材料边缘靠近直至贴合边缘，抛头上贴有抛光垫，通过抛光垫和硬脆性材料的相对旋转运动就可以实现边缘抛光的目的。

与现有技术相比，本实用新型的技术效果是：

1、本实用新型提出的一种硬脆性材料边缘离心旋转抛光机构，抛光过程的抛光作用力可以通过转速和配重块进行调节，适用不同的工艺需求。

2、本实用新型采用离心式旋转抛光的方式，对硬脆性材料边缘的冲击力比较小，没有惯性冲击，加工出来的表面质量更好。

附图说明

图1为一种硬脆性材料边缘离心旋转抛光机构俯视图；

图2为一种硬脆性材料边缘离心旋转抛光机构正视图；

图3为一种硬脆性材料边缘离心旋转抛光机构局部剖视图；

图4为一种硬脆性材料边缘离心旋转抛光机构a-a剖视图；

图5为一种硬脆性材料边缘离心旋转抛光机构b-b剖视图；

图6为一种硬脆性材料边缘离心旋转抛光机构的驱动示意图；

图7为一种硬脆性材料边缘离心旋转抛光机构中的旋转提升机构示意图。

附图标记：1-摆臂，2-上安装板，3-转轴，4-弹簧，5-弹簧固定杆，6-内六角圆柱头螺钉，7-紧定螺钉，8-离心臂，9-配重块，10-下安装板，11-沉头螺钉，12-支撑住，13-抛头固定板，14-抛头，15-抛光布，16-抛头安装座，17-硬脆性材料，18-轴承，19-等高块，20-紧定螺钉，21-抛头旋转电机，22-同步带，23-同步带轮，24-调节螺钉，25-上机架，26-旋转驱动轴，27-硬脆性材料吸盘，28-传动齿轮，29-载盘旋转电机，30-下机架，31-直线运动组件，32-丝杆组件，33-固定板，34-升降齿轮传动组件，35-升降电机，36-真空旋转接头。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。

一种硬脆性材料边缘离心旋转抛光机构，包括抛头，其特征在于，还包括旋转机构、旋转升降机构和摆动铰链机构；

如图1所示，摆动铰链机构包括圆形的上安装板2和摆臂1，圆环形的下安装板10通过均布于周向外缘的四根竖向转轴3与上方的上安装板2相连，每根转轴3上均设有抛头安装座16。抛头14一端通过抛头固定板13与抛头安装座16相连，另一端为自由端；摆臂1有四个，通过紧定螺钉7和内六角圆柱头螺钉6固定在转轴3上，转轴3固定在上安装板2上。摆臂1上连接一弹簧4，弹簧4固定在弹簧固定杆5上，弹簧4在自由状态下是拉伸状态的，因此弹簧4会拉着摆臂1向靠近轴心方向运动。

如图2所示，摆臂1端部连接有一悬臂8，悬臂8下方固定一个配重块9。悬臂8，配重块9以及摆臂1连接成一个整体，同时运动，当整个机构旋转时，在离心力作用下就可以带动摆臂1脱离弹簧的作用力向远离轴心的方向旋转。

如图3、图4所示局部剖视图和a-a剖视图，抛头安装座16和转轴3通过紧定螺钉20固定在一起，转轴3上铣了两个平面，平面的位置用来锁紧定螺钉20的，这样转轴3和抛头安装座16就能一起转动了。抛头14为弧形结构，抛头14内测圆弧出贴有抛光布15，抛头14一端安装在抛头安装座16上，再通过一块抛头固定板13进行固定。当摆臂1向外侧转动时，带动转轴3会连带抛头14一起向内侧转动。当摆臂1转动角度够大，抛头14就能无限往内侧靠近，直至最后靠住旋转中心的硬脆性材料17。抛头14、转轴3与摆臂1三者组成近似呈z形。

如图5所示的b-b剖视图，转轴3和上安装板2，下安装板10连接的地方都有一个轴承18，每个抛头安装座16与上安装板2之间都有一个塑料等高块19，目的就是为了调节抛头的位置，控制住抛头安装座上下运动的间隙。

如图6，7所示的驱动及升降示意图，上安装板2和旋转驱动轴26相连，驱动轴26固定在上机架25上，抛头旋转电机21通过同步带22驱动同步带轮23进行旋转，同步带23通过一个张紧套固定在旋转驱动轴26的末端。硬脆性材料载盘端部设有吸盘27，内有真空管道，下端部设有真空旋转接头36，吸盘可以进行旋转运动，吸盘旋转电机29驱动传动齿轮28，带动吸盘主轴进行旋转；

旋转提升机构包括下机架30，硬脆性材料载盘设于下机架30顶部，用于放置硬脆性材料；硬脆性材料载盘下方设有传动轴，下机架30内设有载盘旋转电机29，载盘旋转电机29与传动轴通过传动齿轮28相连；

直线运动组件31包括导向轴与轴承座，竖向导向轴顶端通过轴承座设于下机架30下端面上，导向轴中部设有固定板33，固定板33与导向轴通过轴承相连，固定板33与下机架30下端面间设有若干等高柱；固定板33与下机架30下底面间还设有丝杆，丝杆螺母固设于固定板上，升降电机35设于固定板33上，并通过升降齿轮传动组件34驱动丝杠螺母；导向轴与丝杆底端固设于底板上。固定板33与其他组件固定，使得升降电机驱动丝杠螺母转动从而驱动直线运动组件31中轴承座与导向轴的相对运动，进而带动下机架30的竖向运动。

本实用新型的工作原理为：当本机构静止的时候，摆臂1在弹簧4的拉力作用下会顺时针(图3所示视角)转动，带动抛头14同样顺时针转动，此时抛头是远离中心区域的，这样做的目的是为了给硬脆性材料留足够的上料空间，硬脆性材料可以顺畅的通过4个抛头14到指定的位置。当本机构在旋转机构驱动下抛头以一定角速度旋转时，摆臂1在离心力的作用下开始逆时针转动(如图3所示)，当离心力大于弹簧4的拉力后，摆臂1会带动抛头14逆时针转动，此时抛头14是朝着中心区域靠近的，直至4个抛头14全部贴住硬脆性材料，抱住整个外圆。根据工艺参数通过旋转提升机构可以让硬脆性材料升降并以一定角速度和抛头机构相反的方向进行旋转，利用相对运动产生的摩擦力进行边缘的抛光，摩擦力大小可以通过改变抛头14转速或者配重块9来实现。

最后需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。