晶棒加工设备及用于该设备的晶棒定位机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种晶棒加工设备及用于该设备的晶棒定位机构，其中所述晶棒定位机构包括：第一轴承座，用于承托待加工的晶棒工件；相对设置于所述第一轴承座上方的第二轴承座，用于压紧待加工的晶棒工件，所述第二轴承座的底部设有与待加工的晶棒工件的顶面相适配的压紧块；第一驱动装置，用于驱动所述第二轴承座沿竖直方向做可升降运动；第二驱动装置，用于驱动所述压紧块绕竖直方向做旋转运动。本实用新型用于晶棒加工设备的晶棒定位机构，既可以对待加工的晶棒工件进行定位，又可以对待加工的晶棒工件进行旋转，以供对待加工的晶棒工件的全部待加工部位进行全方位的加工。
【专利说明】
晶棒加工设备及用于该设备的晶棒定位机构
技术领域
[0001]本实用新型涉及晶棒加工技术领域，特别是涉及晶棒加工设备及用于该设备的晶棒定位机构。
【背景技术】
[0002]现有的晶棒工件加工过程中，例如切割、表面研磨、抛光等工序均需要一一应有加工设备，则在此过程中晶棒需运送到不同地点的设备上进行加工，效率极为低下。
【实用新型内容】
[0003]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供晶棒加工设备及用于该设备的晶棒定位机构，用于解决现有技术中的问题。
[0004]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供了一种用于晶棒加工设备的晶棒定位机构，包括:
[0005]第一轴承座，用于承托待加工的晶棒工件；
[0006]相对设置于所述第一轴承座上方的第二轴承座，用于压紧待加工的晶棒工件，所述第二轴承座的底部设有与待加工的晶棒工件的顶面相适配的压紧块；
[0007]第一驱动装置，用于驱动所述第二轴承座沿竖直方向做可升降运动；
[0008]第二驱动装置，用于驱动所述压紧块绕竖直方向做旋转运动。
[0009]本实用新型用于晶棒加工设备的晶棒定位机构，通过第一驱动装置驱动第二轴承座下降，通过第二轴承座带动压紧块下降，使压紧块压紧待加工的晶棒工件的顶面，以供对待加工的晶棒工件的待加工部位进行加工(例如切割、表面研磨或抛光等)；通过第二驱动装置驱动压紧块旋转一设定角度，通过压紧块带动待加工的晶棒工件旋转该设定角度，以供对待加工的晶棒工件的其他加工部位进行加工;待晶棒工件的待加工部位全部完成加工后，通过第一驱动装置驱动第二轴承座上升，通过第二轴承座带动压紧块上升，使压紧块脱离完成加工的晶棒工件的顶面，便可将完成加工的晶棒工件从第一轴承座上取出。既可以对待加工的晶棒工件进行定位，又可以对待加工的晶棒工件进行旋转，以供对待加工的晶棒工件的全部待加工部位进行全方位的加工。
[0010]本实用新型用于晶棒加工设备的晶棒定位机构的进一步改进在于，所述第一驱动装置包括:
[0011]活塞杆，通过中间连接件而固定连接于所述第二轴承座；
[0012]连接于所述活塞杆的驱动气缸，用于驱动所述活塞杆沿竖直方向做可升降运动。
[0013]本实用新型用于晶棒加工设备的晶棒定位机构的进一步改进在于，所述中间连接件包括:
[0014]套筒，套设于所述第二轴承座的外部；
[0015]连接耳板，所述连接耳板的第一端固接于所述套筒；
[0016]水平连接杆，所述水平连接杆的第一端固接于所述连接耳板，所述水平连接杆的第二端固接于所述活塞杆。
[0017]本实用新型用于晶棒加工设备的晶棒定位机构的进一步改进在于，所述连接耳板的数量为两个，分别位于所述水平连接杆的两侧;两个所述连接耳板上均形成有沿竖直方向布置的两个轴套，且两个所述轴套中穿设有一直线导轨。
[0018]本实用新型用于晶棒加工设备的晶棒定位机构的进一步改进在于:
[0019]所述第二轴承座的中部形成有容置通道；
[0020]所述第二驱动装置为伺服电机，所述伺服电机的转动轴穿过所述容置通道而连接于所述压紧块。
[0021]本实用新型用于晶棒加工设备的晶棒定位机构的进一步改进在于，所述压紧块为万向调节座。
[0022]本实用新型还提供了一种晶棒加工设备，包括:上述的晶棒定位机构，既可以对待加工的晶棒工件进行定位，又可以对待加工的晶棒工件进行旋转，以供对待加工的晶棒工件的全部待加工部位进行全方位的加工；晶棒切割单元，用于将晶棒工件切割为第一预设形状，所述第一预设形状包括:截面为具有倒角的多边形的棒体；晶棒输送单元，呈圆盘形或圆环形且能旋转运动以输送晶棒工件;设置于所述晶棒输送单元的输送行程上的至少第一工位及第二工位，所述第一工位设置有表面研磨单元，所述第二工位设置有滚圆/倒角研磨单元；晶棒移送单元，用于将通过所述晶棒切割单元切割后的所述晶棒工件移送至所述晶棒输送单元以及将随所述晶棒输送单元运动而经所述第一工位及所述第二工位进行加工后的所述晶棒工件移出所述晶棒输送单元。
[0023]本实用新型晶棒加工设备的进一步改进在于，所述晶棒输送单元的输送行程上还设置有空位，其中，所述晶棒工件在所述空位内获得定位；
[0024]所述空位，用于作为所述输送行程的起点而接纳晶棒移送单元所移送来的进行切割后的晶棒工件，以供所述晶棒输送单元将其向下一工位输送；
[0025]所述空位，还用于作为所述输送行程的终点而接纳经历所述各工位的加工后的晶棒工件，以供所述晶棒移送单元将其移出所述晶棒输送单元。
[0026]本实用新型晶棒加工设备的进一步改进在于:
[0027]所述晶棒输送单元包括:
[0028]圆盘形或圆环形本体，其圆弧形的周侧表面设有齿带；
[0029]驱动电机及连接所述驱动电机而受所述驱动电机驱动的联动结构，所述联动结构包括啮合所述齿轮带的转动齿轮；
[0030]所述表面研磨单元包括:
[0031]第一容纳空间，用于接纳由所述晶棒输送单元输送来的所述晶棒工件；
[0032]至少一砂轮组件，设置于所述第一容纳空间；所述第一容纳空间内设有横向设置的供所述砂轮组件套接的能旋转的单轴或双轴，所述单轴或双轴与所述第一容纳空间的竖侧壁设有的纵向滑动导引结构间能相对滑动地结合以令各砂轮组件能纵向运动，用于研磨所述第一容纳空间中能进行自转运动的所述晶棒工件的各个第一竖侧面，所述第一竖侧面是与所述晶棒工件的多边形截面上倒角以外各边对应的竖侧面；
[0033]所述滚圆/倒角研磨单元包括:
[0034]第二容纳空间，用于接纳输送来的晶棒工件；
[0035]至少一对磨轮，设置于所述第二容纳空间，所述第二容纳空间内设有横向设置的供所述各磨轮套接的能旋转的单轴或双轴，所述单轴或双轴与所述第二容纳空间竖侧壁设有的纵向滑动导引结构间能相对滑动地结合以令各磨轮能纵向运动;且所述一对磨轮在纵向及横向上相互错位地分置于所述第二容纳中间中的晶棒工件两侧，用于以研磨所述第二容纳空间中旋转状态下的晶棒工件上与其多边形截面倒角对应的竖侧面。
[0036]本实用新型晶棒加工设备的进一步改进在于，还包括:设置于所述晶棒输送单元的输送行程上的第三工位，所述第三工位设置有表面抛光单元；
[0037]所述表面抛光单元包括:
[0038]第三容纳空间，用于接纳输送来的晶棒工件；
[0039]至少一环形的毛刷，设置于所述第三容纳空间；所述第三容纳空间内设有横向设置的供所述各毛刷套接的能旋转的单轴或双轴，所述单轴或双轴与所述第三容纳空间竖侧壁设有的纵向滑动导引结构间能相对滑动地结合以令各毛刷能纵向运动，用于抛光所述第三容纳空间中旋转状态下的晶棒工件的各个竖侧面。
[0040]如上所述，本实用新型的晶棒加工设备，包括:上述的晶棒定位机构，既可以对待加工的晶棒工件进行定位，又可以对待加工的晶棒工件进行旋转，以供对待加工的晶棒工件的全部待加工部位进行全方位的加工;晶棒切割单元，用于将晶棒工件切割为第一预设形状，所述第一预设形状包括:截面为具有倒角的多边形的棒体；晶棒输送单元，呈圆盘形或圆环形且能旋转运动以输送晶棒工件;设置于所述晶棒输送单元的输送行程上的至少第一工位及第二工位，所述第一工位设置有表面研磨单元，所述第二工位设置有滚圆/倒角研磨单元；晶棒移送单元，用于将通过所述晶棒切割单元切割后的所述晶棒工件移送至所述晶棒输送单元以及将随所述晶棒输送单元运动而经所述第一工位及所述第二工位进行加工后的所述晶棒工件移出所述晶棒输送单元;本实用新型的设备组合了各种晶棒加工的单元，可大大提升晶棒加工的效率。
【附图说明】
[0041 ]图1显不为本实用新型用于晶棒加工设备的晶棒定位机构的立体不意图。
[0042]图2显示为本实用新型用于晶棒加工设备的晶棒定位机构的压紧块与待加工的晶棒工件处于未接触状态的示意图。
[0043]图3显示为本实用新型用于晶棒加工设备的晶棒定位机构的压紧块与待加工的晶棒工件处于压紧状态的示意图。
[0044]图4至图6显示为本实用新型于第一实施方式的多工位组合式晶棒加工设备在不同视角下显示的内部结构示意图。
[0045]图7显示为图4的设备在安装壳体后的外部结构示意图。
[0046]图8至图10显示为本实用新型于第二实施方式中的一实施例的多工位组合式晶棒加工设备在不同视角下显示的内部结构示意图。
[0047]图11至图12显示为本实用新型于第二实施方式中的另一实施例的多工位组合式晶棒加工设备在不同视角下显示的内部结构示意图。
[0048]图13a至13h显示为应用于图8实施例的一个具体应用流程的结构示意图。
[0049]元件标号说明
[0050]100晶棒定位机构
[0051 ]10第一轴承座
[0052]20第二轴承座
[0053]210压紧块
[0054]310活塞杆
[0055]320驱动气缸
[0056]410套筒
[0057]420连接耳板
[0058]421轴套
[0059]422直线轨道
[0060]430水平连接杆[0061 ]50伺服电机
[0062]1,3,4晶棒加工设备
[0063]11,31,41壳体
[0064]12，32晶棒切割单元
[0065]121切割导轮组
[0066]13,33,43晶棒输送单元
[0067]431齿带
[0068]432转动齿轮
[0069]14，34表面研磨单元
[0070]141砂轮组件
[0071]15,35,45滚圆/倒角研磨单元
[0072]151磨轮
[0073]16，36表面抛光单元
[0074]161毛刷
[0075]17晶棒移送单元
[0076]2晶棒工件
[0077]38，48定位单元
[0078]SlOl?S108方法步骤
【具体实施方式】
[0079]以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0080]请参阅图1至图13h。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0081 ]参阅图1所不，图1显不为本实用新型用于晶棒加工设备的晶棒定位机构的立体不意图。本实用新型用于晶棒加工设备的晶棒定位机构100，包括:
[0082]第一轴承座10，用于承托待加工的晶棒工件2;
[0083]相对设置于所述第一轴承座上方的第二轴承座20，用于压紧待加工的晶棒工件20，第二轴承座20的底部设有压紧块210，压紧块210的底面与待加工的晶棒工件2的顶面相适配;优选地，压紧块210为万向调节座；
[0084]第一驱动装置，用于驱动第二轴承座20沿竖直方向做可升降运动；
[0085]第二驱动装置，用于驱动第二轴承座20的压紧块210绕竖直方向做旋转运动。
[0086]具体地，所述第一驱动装置包括:
[0087]活塞杆310，通过中间连接件而固定连接于第二轴承座20;
[0088]连接于活塞杆310的驱动气缸320，用于驱动活塞杆310沿竖直方向做可升降运动，以带动第二轴承座20沿竖直方向做可升降运动。
[0089]通过驱动气缸320驱动活塞杆310下降，可以通过活塞杆310带动第二轴承座20下降，进而带动压紧块210下降，使压紧块210压紧待加工的晶棒工件2的顶面，使待加工的晶棒工件2在加工时的位置可以被固定。
[0090]其中，所述中间连接件又包括:
[0091]套筒410，套设于第二轴承座20的外部；
[0092]连接耳板420，连接耳板420的第一端固接于套筒410;
[0093]水平连接杆430，水平连接杆430的第一端固接于连接耳板420，水平连接杆430的弟—而固接于活塞杆310。
[0094]优选地，连接耳板420的数量为两个，分别位于水平连接杆430的两侧;两个连接耳板420上均形成有沿竖直方向布置的两个轴套421，且两个轴套421中穿设有一直线导轨422。直线导轨422可以起到导向的作用，保证了活塞杆310在进行升降运动时的竖直精度。
[0095]进一步地，第二轴承座20的中部形成有容置通道;所述第二驱动装置为伺服电机50，伺服电机50的转动轴穿过第二轴承座20的所述容置通道而连接于压紧块210。
[0096]本实用新型用于晶棒加工设备的晶棒定位机构，通过驱动气缸驱动活塞杆下降，通过活塞杆带动第二轴承座下降，进而带动压紧块下降，使压紧块压紧待加工的晶棒工件的顶面，以供对待加工的晶棒工件的待加工部位进行加工(例如切割、表面研磨或抛光等)；通过伺服电机驱动压紧块旋转一设定角度，通过压紧块带动待加工的晶棒工件旋转该设定角度(第一轴承座也会随之转动)，以供对待加工的晶棒工件的其他加工部位进行加工;待晶棒工件的待加工部位全部完成加工后，通过驱动气缸驱动活塞杆上升，通过活塞杆带动第二轴承座上升，进而带动压紧块上升，使压紧块脱离完成加工的晶棒工件的顶面，便可将完成加工的晶棒工件从第一轴承座上取出。既可以对待加工的晶棒工件进行定位，又可以对待加工的晶棒工件进行旋转，以供对待加工的晶棒工件的全部待加工部位进行全方位的加工。
[0097]利用本实用新型的晶棒定位机构的晶棒加工方法，包括:
[0098]步骤SlOl:将待加工的晶棒工件2放置在第一轴承座10上，此时压紧块210与待加工的晶棒工件2处于未接触状态，如图2所示；
[0099]步骤S102:通过所述第一驱动装置的驱动气缸320驱动活塞杆310下降，通过活塞杆310带动第二轴承座20下降；
[0100]步骤S103:通过第二轴承座20带动压紧块210下降，使压紧块210压紧待加工的晶棒工件2的顶面，以供对待加工的晶棒工件2的待加工部位进行加工，此时压紧块210与待加工的晶棒工件2处于压紧状态，如图3所示；
[0101]步骤S104:通过所述第二驱动装置(伺服电机50)驱动压紧块210旋转一设定角度;
[0102]步骤S105:通过压紧块210带动待加工的晶棒工件2旋转所述设定角度，以供对待加工的晶棒工件2的其他加工部位进行加工；
[0103]步骤S106:待晶棒工件2的待加工部位全部完成加工后，通过所述第一驱动装置的驱动气缸320驱动活塞杆310上升，通过活塞杆310带动第二轴承座20上升；
[0104]步骤S107:通过第二轴承座20带动压紧块210上升，使压紧块210脱离完成加工的晶棒工件2的顶面，此时压紧块210与待加工的晶棒工件2再次处于未接触状态，如图2所示；
[0105]步骤S108:将完成加工的晶棒工件2从第一轴承座10上取出。
[0106]利用本实用新型的晶棒定位机构的晶棒加工方法，既可以对待加工的晶棒工件进行定位，又可以对待加工的晶棒工件进行旋转，以供对待加工的晶棒工件的全部待加工部位进行全方位的加工(例如切割、表面研磨或抛光等)。
[0107]本实用新型的晶棒加工设备，包括:上述的晶棒定位机构，既可以对待加工的晶棒工件进行定位，又可以对待加工的晶棒工件进行旋转，以供对待加工的晶棒工件的全部待加工部位进行全方位的加工；晶棒切割单元，用于将晶棒工件切割为第一预设形状，所述第一预设形状包括:截面为具有倒角的多边形的棒体;晶棒输送单元，呈圆盘形或圆环形且能旋转运动以输送晶棒工件;设置于所述晶棒输送单元的输送行程上的至少第一工位及第二工位，所述第一工位设置有表面研磨单元，所述第二工位设置有滚圆/倒角研磨单元；晶棒移送单元，用于将通过所述晶棒切割单元切割后的所述晶棒工件移送至所述晶棒输送单元以及将随所述晶棒输送单元运动而经所述第一工位及所述第二工位进行加工后的所述晶棒工件移出所述晶棒输送单元;本实用新型的设备组合了各种晶棒加工的单元，可大大提升晶棒加工的效率。
[0?08]第一实施方式:
[0109]请参阅图4至图6，从各个角度展现本实用新型的晶棒加工设备I，设备I在一实施例中的立体结构，所述设备I优选具有一壳体11，壳体11上设置有晶棒切割单元12、晶棒输送单元13、表面研磨单元14、滚圆/倒角研磨单元15、及晶棒移送单元17等而集成为一体;优选地，还可设有表面抛光单元16。
[0110]由于一般晶棒为圆柱形，所述晶棒切割单元12的作用是将其切割成截面为多边形的形状，所述多边形例如为四边形等，在本实施例中为方形，如果是单晶晶棒，则需要将其各个角切除而形成倒角(多晶晶棒由于所需倒角较小，可不必在晶棒切割单元12中形成倒角)，则所述晶棒工件2对应所述方形横截面四边的竖侧面为第一竖侧面，对应所述方形横截面四个倒角的竖侧面为第二竖侧面，后续各单元将对第一竖侧面和第二竖侧面进行研磨及抛光以保证平整；当然需说明的是，在其他实施例中，所述截面可不必为方形，可以是更多边或更少边的形状，并非以本实施例为限。
[0111]具体地，如图4所示，在整个设备I中，所述晶棒是长度方向沿上下方向地竖立设置的，包括在所述晶棒切割单元12中，所述晶棒切割单元12具有相对设置的一对或多对切割导轮组121，相对设置的切割导轮组121上绕设多根切割线，通过切割导轮的高速滚动来使得切割线随之高速运动而用以横向或纵向切割所述晶棒，优选地，相对设置并绕线的两个切割导轮组121是设置成可相对靠近或远离运动的，从而实现调节线距以适应不同长度待切割部位的需求，而不会造成例如较长的切割线切割较短的待切割部位造成张力不够，而引发例如切割线变松或需加大切割线张力造成的功耗浪费。
[0112]优选地，于本实用新型的一实施例中，为提升切割的精准度，本实用新型可采用图像识别追踪以导引切割作业的方式，举例来说:所述晶棒工件2预先设有棱线，所述多工位组合式晶棒加工设备I还包括:CCD摄像单元及图像识别单元;所述CCD摄像单元，用于采集所述晶棒工件2的图像;所述图像识别单元，用于识别所述采集的图像中的棱线;所述晶棒切割单元12，用于沿所述图像中的棱线切割对述晶棒为所述截面为具有倒角的多边形的形状。具体地，所述图像识别单元可通过例如微处理器系统(如单片机系统等)实现。
[0113]所述晶棒输送单元13，呈圆盘形或圆环形且可旋转以输送晶棒工件2，其优选为环形，可通过驱动机构对其横向的弧形外壁或内壁提供作用力而令其旋转，可参考例如后续第二实施方式的实施例，但需说明的是，当然并非以此为限；所述设备I还包括一晶棒移送单元17，例如通过机械手实现，如图4所示其可通过设于壳体11的滑轨平移且可在水平面内转动，用于将所述切割后的晶棒工件2抓住而移送至所述晶棒输送单元13上。
[0114]所述晶棒工件2在晶棒输送单元13上是至少可自转运动地设置的(当然还可以升降、平移等，此处不作展开)，在本实施例中，所述晶棒输送单元13在其对应晶棒工件2的承载表面(向上表面)设有承载各所述晶棒工件2且与各工位(如第一工位，第二工位，第三工位等)一一对应的多个承载台，即若如图示有四个工位则可有四个承载台，从而同时可进行四个晶棒工件2中的三个的加工，一个待加工，当然，承载台的数量可根据实际需求加以变化并非以此为限；并且，所述承载台可为能自转运动的(例如固定轴接于受驱动电机驱动的转轴等来实现等)，所述承载台与所述晶棒工件2的接触面具有阻尼，以提供带动所述晶棒工件2自转的摩擦力。
[0115]所述晶棒输送单元13的输送行程上设有第一工位和第二工位，优选但非必要的是，还可设有第三工位，即可例如沿圆周方向设置;具体地，所述表面研磨单元14设置于所述第一工位中，所述滚圆/倒角研磨单元15设于所述第二工位中，所述表面抛光单元16设于所述第三工位中。
[0116]优选地，所述晶棒输送单元13的输送行程上还设置有空位，用于作为所述输送行程的起点而接纳晶棒移送单元17所移送来的进行切割后的晶棒工件2，以供所述晶棒输送单元13将其向下一工位(例如第一工位)输送;所述空位，还用于作为所述输送行程的终点而接纳经历所述各工位的加工后(如经第一工位、第二工位、及第三工位加工后输出)的晶棒工件2，以供晶棒移送单元将其移出所述晶棒输送单元13。
[0117]优选地，所述第一工位、第二工位、及第三工位是依次设置，在晶棒切割单元12完成切割后的晶棒依次经过所述表面研磨单元14进行竖侧面的研磨，然后经过滚圆/倒角研磨单元15进行多晶倒角或单晶滚圆，再到第三工位进行表面抛光而完成加工。
[0118]所述表面研磨单元14，具有第一容纳空间，用于接纳输送来的晶棒工件2;还包括至少一砂轮组件141，于所述第一容纳空间中至少可纵向(上、下)运动地设置，且可旋转以研磨所述第一容纳空间中晶棒工件2的各第一竖侧面，所述第一竖侧面是与晶棒工件2的多边形截面上倒角以外各边对应的竖侧面。
[0119]在本实施例中，优选地，所述砂轮组件141为相对设置的至少一对，两者间留有供容纳所述晶棒工件2的第一容纳空间，当晶棒工件2被送至所述第一容纳空间中的一对砂轮组之间后，砂轮组件141即可接触所述晶棒工件2的一对相对竖侧面，然后上、下活动进行研磨。
[0120]具体地，于本实施例中，所述第一容纳空间内设有横向设置的供所述砂轮组件141套接的能旋转的单轴，所述单轴与所述第一容纳空间的竖侧壁设有的纵向滑动导引结构(例如滑轨、滑道等，未图示)间能相对滑动地结合以令各砂轮组件141能纵向运动，优选地，每个砂轮组件141包括:内外套接在所述单轴的粗磨砂轮及精磨砂轮(并不限定哪一者在外或在内)，所述粗磨砂轮和精磨砂轮中的至少一者是可以相对另一者沿轴向运动的;举例来说，在研磨时，先使用粗磨砂轮旋转来进行粗磨，粗磨完成后，再令粗磨砂轮后缩而露出精磨砂轮，令其旋转进行精磨。
[0121]优选地，所述砂轮组件141的可研磨面的宽度至少要大于所述晶棒工件2，则仅需相对晶棒工件2的竖侧面上、下活动(纵向)而无需左、右活动即可完成研磨；如果是单晶晶棒，则研磨其多边形截面除倒角以外各边对应的竖侧面，如果是多晶晶棒，则此时无倒角，研磨其多边形截面各边对应的竖侧面。
[0122]为了可以通过较少的砂轮组件141即可完成较多晶棒工件2竖侧面的研磨，可配合所述晶棒工件2的自转实现，以晶棒工件2—般为长方体形状为例，具有四个竖侧面，在研磨完相对两个竖侧面之后，令所述晶棒工件2自转90度而使得另外两个竖侧面对应于所述一对砂轮组件141，然后再进行研磨，以完成整个表面研磨过程；当然，在其他实施例中，所述砂轮组件141亦可只有一个，而长方体形状的晶棒工件2执行自转90度四次即可研磨各个竖侧面，也是可以实施但相对相率较低，此处加以举例只为了说明砂轮组件141的数量可以根据实际需求设定，而非以本实施例为限。
[0123]所述滚圆/倒角研磨单元15包括:第二容纳空间，用于接纳输送来的晶棒工件2;还包括至少一对磨轮151，设置于所述第二容纳空间中；具体地，所述第二容纳空间内设有横向设置的供所述各磨轮套接的能旋转的单轴，所述单轴与所述第二容纳空间竖侧壁设有的纵向滑动导引结构(例如滑轨、滑道等，未图示)间能相对滑动地结合以令各磨轮15能纵向运动;且在纵向及横向上相互错位(即前后高低错位)地分置于所述第二容纳中间中的晶棒工件2两侧。
[0124]所述滚圆/倒角研磨单元15可用于单晶的晶棒工件2的磨削外圆，具体地，由于单晶晶棒在切割后其倒角处较为锋利，因此通过此磨削外圆将其磨圆;举例来说，如果有一对磨轮151，当单晶晶棒工件2送入第二容纳空间之后，其在所述第二容纳空间中被驱动自转，所述错位的至少一对磨轮151上下移动将所述运动的单晶晶棒工件2截面的一对倒角对应的竖侧面磨成圆弧状;并且，可转动所述单晶晶棒以磨圆另一对倒角;如果有两对这样的磨轮151，则磨的效率大大提升。
[0125]所述滚圆/倒角研磨单元15可用于多晶的晶棒工件2的倒角，具体地，当多晶晶棒工件2送入第二容纳空间之后，其可被驱动而自转例如45度至令截面的一对角对应的一对竖边对位于所述一对磨轮151，然后通过所述磨轮151研磨出倒角对应的竖侧面，之后可转动该晶棒工件2而研磨另外一对竖边，从而整个多晶的晶棒工件2的倒角作业。
[0126]所述表面抛光单元16包括:第三容纳空间，用于接纳输送来的晶棒工件2，且在抛光时，所述晶棒工件2在第三容纳空间内自转;所述面抛光单元16还包括:至少一环形的毛刷161(亦可为多对)，设置于所述第三容纳空间;所述第三容纳空间内设有横向设置的供所述各毛刷套接的能旋转的单轴，所述单轴与所述第三容纳空间竖侧壁设有的纵向滑动导引结构(同前，未图示)间能相对滑动地结合以令各毛刷能纵向运动，且可为环形而通过套设于能旋转的单轴等而可随之旋转，用于抛光所述第三容纳空间中旋转状态下的晶棒工件2的各个竖侧面。
[0127]在上述各单元中，优选可通过例如连接气缸的连接柱从顶部向下压住所述晶棒工件2以定位，进而再利用前述的承载台驱动晶棒工件2活动的实现方式来实现其自转等，或者通过所述连接柱转动来带动晶棒工件转动。
[0128]图4?6中展示的是拆除部分壳体11的设备I以更清楚表达第一实施方式中的设备I构造，图7展示的是安装上壳体11之后的设备1，因此，整个方案是完整的，各部件的设置应当不存在任何疑问。
[0129]第二实施方式:
[0130]与第一实施方式的差别在于，图8至图10展示采用双轴方式连接砂轮的表面研磨单元34、双轴方式连接磨轮的滚圆/倒角研磨单元35、及双轴方式连接毛刷的表面抛光单元36的一设备3实施例在多个角度的结构视图，图中还有用于承载各单元的壳体31，采用双轴方式则能连接更多的部件，且可驱动的操作更为多样。
[0131]并且，如图8所示，所述晶棒输送单元33的空位设置有用于定位工件的定位单元38，所述定位单元38可例如形如一机械手，其一端可相对滑动地连接于设在设备3壳体的纵向延伸的滑移结构(滑轨、滑道等)，所述机械手可包括一对爪部，用于抓握移送过来的晶棒工件2以定位，所述一对爪部可从上至下套在晶棒工件外来定位，往上移动而脱出晶棒工件2即解除定位。
[0132]再如图11至图12，展示第二实施方式的另一个实施例，相对于前一实施例，由于所述表面抛光单元并非必须，故在此实施例中省去了表面抛光单元及第三工位，而具有壳体41、表面研磨单元44、滚圆/倒角研磨单元45、晶棒移送单元47、及定位单元48等，使得整个设备4结构更为简洁。
[0133]关于所述晶棒输送单元的旋转结构，举例来说，如图11所示，所述晶棒输送单元43在其圆盘形或圆环形本体的圆弧形的周侧表面(若为圆环形则可为内表面或外表面，若为圆盘则为外表面)设有齿带431，所述齿带131与联动结构连接;所述联动结构包括啮合所述齿轮带431的转动齿轮432，且还可包括与该转动齿轮432啮合的齿轮组，且所述驱动结构可受例如电机驱动从而带动晶棒输送单元43转动；当然此旋转结构亦可适用于前述第一实施方式的实施例。
[0134]如图13a至13h所示，基于上述第二实施方式中第一个实施例中的设备3，以下提供一具体地晶棒工件2加工过程的实施例来更清晰明了地描述原理，图中仅以部件简化表示一单元，例如通过砂轮组件的图案来表示表面研磨装置34，相信本领域技术人员应当可以理解，过程如下:
[0135]如图13a所示，将所述圆柱形的晶棒工件2送入晶棒切割单元32中进行切割，此实施例中设为单晶的晶棒工件；
[0136]如图13b所示，切割后的晶棒工件2如图所示，其截面为带有倒角的方形；
[0137]如图13c所示，将切割后的晶棒工件2送入晶棒输送单元33的空位并通过定位单元38得到定位；
[0138]如图13d所示，通过晶棒移送单元(例如机械手)将晶棒工件2从空位输送到第一工位，以供表面研磨单元34进行竖侧面的研磨，包括粗磨和精磨;磨完两个相对面后转动90度再磨完另外两个面；
[0139]如图13e所示，将表面研磨完成的晶棒工件2送至第二工位由滚圆/倒角研磨单元35进行磨削外圆，本实施例中滚圆/倒角研磨单元35的四个磨轮间高低且前后错位，四个磨轮中优选3个粗磨I个精磨，研磨过程中，磨轮旋转且上、下运动，工件进行圆周运动；当然，如果是多晶晶棒工件2，则其转动一定角度使四角对应四个磨轮后定位，进行倒角；
[0140]如图13f所示，将经第二工位加工后的晶棒工件2送至第三工位由表面抛光单元36进行抛光加工，即抛光方形表面和外圆倒角，抛光过程中，毛刷转动并上、下移动，晶棒工件2旋转；
[0141]如图13g所示，将经第三工位加工完的晶棒工件2送至空位；
[0142]如图13h所示，通过晶棒移送单元将空位的晶棒工件2移出晶棒输送单元33，至例如设备3出料位置。
[0143]综上所述，本实用新型的晶棒加工设备，设备包括:晶棒切割单元，用于切割单晶的晶棒工件为截面为具有倒角的多边形的形状，或切割多晶的晶棒工件为截面为多边形的形状;晶棒输送单元，呈圆盘形或圆环形且可旋转以输送晶棒工件;设置于所述晶棒输送单元的输送行程上的至少第一工位及第二工位;所述第一工位设置有表面研磨单元，所述第二工位设置有滚圆/倒角研磨单元;晶棒移送单元，用于至少将所述切割后的晶棒工件移送至所述晶棒输送单元，并用于将随所述晶棒输送单元运动而经各所述工位进行加工后的晶棒移出所述晶棒输送单元;本实用新型的设备组合了各种晶棒加工的单元，可大大提升晶棒加工的效率。
[0144]本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0145]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种用于晶棒加工设备的晶棒定位机构，其特征在于，包括: 第一轴承座，用于承托待加工的晶棒工件； 相对设置于所述第一轴承座上方的第二轴承座，用于压紧待加工的晶棒工件，所述第二轴承座的底部设有与待加工的晶棒工件的顶面相适配的压紧块； 第一驱动装置，用于驱动所述第二轴承座沿竖直方向做可升降运动； 第二驱动装置，用于驱动所述压紧块绕竖直方向做旋转运动。2.根据权利要求1所述的用于晶棒加工设备的晶棒定位机构，其特征在于，所述第一驱动装置包括: 活塞杆，通过中间连接件而固定连接于所述第二轴承座； 连接于所述活塞杆的驱动气缸，用于驱动所述活塞杆沿竖直方向做可升降运动。3.根据权利要求2所述的用于晶棒加工设备的晶棒定位机构，其特征在于，所述中间连接件包括: 套筒，套设于所述第二轴承座的外部； 连接耳板，所述连接耳板的第一端固接于所述套筒； 水平连接杆，所述水平连接杆的第一端固接于所述连接耳板，所述水平连接杆的第二端固接于所述活塞杆。4.根据权利要求3所述的用于晶棒加工设备的晶棒定位机构，其特征在于，所述连接耳板的数量为两个，分别位于所述水平连接杆的两侧;两个所述连接耳板上均形成有沿竖直方向布置的两个轴套，且两个所述轴套中穿设有一直线导轨。5.根据权利要求1所述的用于晶棒加工设备的晶棒定位机构，其特征在于: 所述第二轴承座的中部形成有容置通道； 所述第二驱动装置为伺服电机，所述伺服电机的转动轴穿过所述容置通道而连接于所述压紧块。6.根据权利要求1所述的用于晶棒加工设备的晶棒定位机构，其特征在于，所述压紧块为万向调节座。7.一种晶棒加工设备，其特征在于，包括: 根据权利要求1?6中任一项所述的晶棒定位机构； 晶棒切割单元，用于将晶棒工件切割为第一预设形状，所述第一预设形状包括:截面为具有倒角的多边形的棒体； 晶棒输送单元，呈圆盘形或圆环形且能旋转运动以输送晶棒工件； 设置于所述晶棒输送单元的输送行程上的至少第一工位及第二工位，所述第一工位设置有表面研磨单元，所述第二工位设置有滚圆/倒角研磨单元； 晶棒移送单元，用于将通过所述晶棒切割单元切割后的所述晶棒工件移送至所述晶棒输送单元以及将随所述晶棒输送单元运动而经所述第一工位及所述第二工位进行加工后的所述晶棒工件移出所述晶棒输送单元。8.根据权利要求7所述的晶棒加工设备，其特征在于，所述晶棒输送单元的输送行程上还设置有空位，其中，所述晶棒工件在所述空位内获得定位； 所述空位，用于作为所述输送行程的起点而接纳晶棒移送单元所移送来的进行切割后的晶棒工件，以供所述晶棒输送单元将其向下一工位输送； 所述空位，还用于作为所述输送行程的终点而接纳经历所述各工位的加工后的晶棒工件，以供所述晶棒移送单元将其移出所述晶棒输送单元。9.根据权利要求7所述的晶棒加工设备，其特征在于: 所述晶棒输送单元包括: 圆盘形或圆环形本体，其圆弧形的周侧表面设有齿带； 驱动电机及连接所述驱动电机而受所述驱动电机驱动的联动结构，所述联动结构包括啮合所述齿轮带的转动齿轮； 所述表面研磨单元包括: 第一容纳空间，用于接纳由所述晶棒输送单元输送来的所述晶棒工件； 至少一砂轮组件，设置于所述第一容纳空间；所述第一容纳空间内设有横向设置的供所述砂轮组件套接的能旋转的单轴或双轴，所述单轴或双轴与所述第一容纳空间的竖侧壁设有的纵向滑动导引结构间能相对滑动地结合以令各砂轮组件能纵向运动，用于研磨所述第一容纳空间中能进行自转运动的所述晶棒工件的各个第一竖侧面，所述第一竖侧面是与所述晶棒工件的多边形截面上倒角以外各边对应的竖侧面； 所述滚圆/倒角研磨单元包括: 第二容纳空间，用于接纳输送来的晶棒工件； 至少一对磨轮，设置于所述第二容纳空间，所述第二容纳空间内设有横向设置的供所述各磨轮套接的能旋转的单轴或双轴，所述单轴或双轴与所述第二容纳空间竖侧壁设有的纵向滑动导引结构间能相对滑动地结合以令各磨轮能纵向运动;且所述一对磨轮在纵向及横向上相互错位地分置于所述第二容纳中间中的晶棒工件两侧，用于以研磨所述第二容纳空间中旋转状态下的晶棒工件上与其多边形截面倒角对应的竖侧面。10.根据权利要求7所述的晶棒加工设备，其特征在于，还包括:设置于所述晶棒输送单元的输送行程上的第三工位，所述第三工位设置有表面抛光单元； 所述表面抛光单元包括: 第三容纳空间，用于接纳输送来的晶棒工件； 至少一环形的毛刷，设置于所述第三容纳空间；所述第三容纳空间内设有横向设置的供所述各毛刷套接的能旋转的单轴或双轴，所述单轴或双轴与所述第三容纳空间竖侧壁设有的纵向滑动导引结构间能相对滑动地结合以令各毛刷能纵向运动，用于抛光所述第三容纳空间中旋转状态下的晶棒工件的各个竖侧面。
【文档编号】B28D5/04GK205415242SQ201620109474
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】卢建伟
【申请人】上海日进机床有限公司