专利名称：一种圆形晶片斜面研磨和抛光方法
技术领域：
本发明属于光电子和光学行业使用的人工晶片的倒角斜面的研磨、抛光的机械加工技术领域。
背景技术：
人工晶体(如蓝宝石)是现代工业重要的基础材料，各种圆形晶片(如偏振晶片、激光晶片、光学晶片)目前已经广泛应用于光电子、微电子、光学、激光、超导、国防等领域。在晶片的制造过程中，晶片的崩边料会使得晶片的平面研磨和抛光质量变差，为了避免晶片的崩边，通常在晶片平面加工之前，先对晶片进行倒角，并对倒角面进行研磨和抛光。现有晶片倒角设备主要是磨削设备，还没有专用倒角斜面研磨和抛光设备。现有晶片斜面研磨和抛光主要是靠手工方法，在生产过程中普遍存在如下问题1、晶片斜面的研磨、抛光后尺寸误差大；2、晶片斜面的研磨、抛光后的角度一致性差；3、晶片斜面的研磨、抛光效率低。
发明内容
为了提高晶片斜面的研磨、抛光质量，提高研磨、抛光效率。发明了圆形晶片斜面研磨和抛光专用设备和加工工艺。
该圆形晶片斜面研磨和抛光专用设备的工作原理如附图1所示。
下面结合附图1的运动简图对本发明进一步说明如下晶片2通过主轴1由电动机驱动旋转，磨头3通过研磨主轴5由另外一个电动机驱动作反向旋转，磨头3在旋转的同时，通过不完全齿轮9的驱动横板6作水平往复运动，横板6的水平往复运动通过万向节4带动磨头3作左右摆动，从而实现磨头3对晶片2的倒角面研磨或者倒角面抛光，同时使得加工后的晶片侧面接近圆锥面。
通过加平衡力F来调节研磨或者抛光力的大小。
附图2是的晶片斜面研磨抛光机构的一个应用实例，图中晶片2是通过天蜡粘接在支承片14上，支承片14通过真空泵吸在主轴1上，磨头3通过带传动由电动机26驱动，通过不完全齿轮9驱动齿条8，再带动横板6作水平往复运动。通过移动平衡块27的位置来调节研磨或者抛光力的大小，再通过调节电机26的转速来调节晶片斜面研磨和抛光的速度；通过控制研磨和抛光的时间来控制晶片斜面研磨和抛光后的宽度尺寸。
在加工前，先将晶片放置在研磨轴上，利用球面磨头轻轻的与晶片接触，从而将晶片自动定心，再通过真空泵将晶片吸在研磨轴上，从而实现晶片在研磨轴上的定位和夹紧。
对于不同直径(D)的晶片进行斜面研磨和抛光时，只需要选择与之相对应半径(R)的球面研磨头，它们之间的关系是R=D2sinα,]]>其中α是斜面倒角的角度。
本发明既可以用于晶片的斜面研磨，也可以用于晶片的斜面抛光，只是需要更换磨头和辅料。
对于斜面研磨，用球墨铸铁制成的研磨头，在研磨头内涂上研磨膏，研磨膏的配方是90％的钠基润滑脂、9％的粒度是W7的微粉、1％的稳定剂(聚乙二醇)。微粉的材料根据晶片的材料确定，对于蓝宝石晶片，选用金刚石微粉；对于单晶硅、水晶晶片，选用氧化铝微粉。
对于斜面抛光，用环氧树脂抛光头，在抛光头内涂上抛光膏，抛光膏的配方是90％的钠基润滑脂、9％的粒度是W0.5的微粉、1％的稳定剂(聚乙二醇)。微粉的材料根据晶片的材料确定，对于蓝宝石晶片，选用碳化硅微粉；对于单晶硅、水晶晶片，选用氧化铈微粉。
1、图1是圆形晶片斜面研磨和抛光专用设备的运动简图。晶片2通过主轴1由电动机驱动旋转，磨头3通过研磨主轴5由另外一个电动机驱动旋转，不完全齿轮9的旋转驱动横板6作水平往复运动，带动磨头3作左右摆动，使得加工后的晶片侧面接近圆锥面。
2、图2是圆形晶片斜面研磨抛光机的装配图。它是一个缩小的图，图3～图7是该装配图的局部图。
3、图3是该装配图的左上部分的结构图。将晶片2粘在承片板14上，通过真空泵将承片板14固定在接杆16上，主轴1由电动机通过皮带轮20驱动旋转，磨头3通过万向节4与研磨主轴5相连，研磨主轴5通过皮带轮13由电动机26驱动旋转。
4、图4是该装配图的右上部分，不完全齿轮9的旋转驱动横板6在燕尾形滑块上作水平往复移动运动，横板6的水平往复运动通过万向节4带动磨头3作左右摆动。通过移动平衡块27的位置，来调节研磨或者抛光过程中磨头3施加在晶片2上的力的大小。
5、图5是该装配图的下半部分。它是晶片斜面研磨抛光机的俯视图。
6、图6是该装配图的k向图。通过腰形孔和螺栓25来调节研磨主轴5的上下高度，以适应不同直径的晶片在研磨和抛光过程中使用不同球面半径的磨头。
7、图7是该装配图中的A-A局部剖视图。反映横板6的水平移动是在燕尾槽中进行。
8、图8是主轴1的结构图，通过滚动轴承18将主轴1安装在机架上，主轴1中心是空心孔，以便抽真空。
9、图9是研磨主轴5的结构图，通过两个滚动轴承29与研磨轴套31相连。
10、图10是不完全齿轮9的结构图，其模数是2.5毫米，齿数是3个。
11、图11是齿条8的结构图。它与不完全齿轮9相互啮合，驱动横板6作左右水平移动。
12、图12是后支承板28结构图；是焊接件，用于安装电动机26和平衡块27；13、图13是磨头3的结构图。工作部分是内球面，晶片2研磨时，磨头用球墨铸铁制成；晶片2抛光时，磨头用用环氧树脂制成。
14、图14是平衡块27的结构图。当平衡块27调整到某个合适位置时，通过紧定螺钉将平衡块27固定在后支承架28上。
15、图15是万向节头34的结构图。有上下两个，与图16的万向球4配合使用，能够形成在两个垂直方向的自由转动。
16、图17是研磨轴套31的结构图，图18是研磨轴套的A向左视图。它连接研磨主轴5和横板6，通过腰形孔和螺栓25来调节研磨主轴5的上下高度。
17、图19是接杆16的结构图。其上粘有橡胶垫15，用于放置承片板14，其下通过螺纹和密封圈与主轴1相连，接杆16中心是空心孔，以便抽真空。
18、图20是轴承座30的结构图。它用于固定横板6的转动轴35，轴承座30安装在纵支承板31上。实现横板6的自由摆动。
19、图21是纵支承板31的结构图。其上面用于放置轴承座30，下面与燕尾滑架相连，实现横板6的水平移动。
20、图22是横板6的结构图。其左面用于安装研磨主轴套31，上面用于安装后支承板28，下面安装在转动轴35上。
21、图23是横板支承轴35的结构图。其两端通过滚动轴承与轴承座30相连。
具体实施例方式
结合附图2说明本发明的
具体实施例方式1、将人工晶体滚圆，切片；2、将晶片2粘在承片板14上，将承片板14放在接杆16上，通过真空泵将承片板14固定在接杆16上；3、主轴1由电动机通过皮带轮20驱动旋转；4、磨头3通过万向节4与研磨主轴5相连，研磨主轴5由电动机26通过皮带轮13驱动旋转，其旋向与主轴1的旋向相反，从而实现磨头3对晶片2的研磨或者抛光；5、不完全齿轮9的旋转驱动横板6在燕尾形滑块上作水平往复运动，横板6的水平往复运动通过万向节4带动磨头3作左右摆动，从而实现磨头3对晶片2的倒角面研磨或者倒角面抛光；6、通过移动平衡块27的位置，来调节研磨或者抛光过程中磨头3施加在晶片3上的力的大小。
发明效果本发明的有益效果是能够使得人工晶片的倒角斜面的研磨、抛光后宽度尺寸稳定，角度一致，能够使抛光斜面的粗糙度＜0.4微米，能够避免人工晶片在后续的平面研磨和抛光加工过程中产生崩边，从而提高人工晶片的加工质量。同时本发明能够缩短人工晶片的倒角斜面的研磨、抛光时间，降低生产成本。
权利要求
1.圆形晶片斜面研磨和抛光技术由研磨抛光机构、研磨膏和抛光膏的配方等几个部分组成。
2.圆形晶片斜面研磨抛光机构的特征是利用内凹的球面磨头的旋转与摆动作为磨具的进给运动；通过不完全齿轮驱动齿条，实现球面磨头的左右摆动；通过球面磨头将晶片自动定心，再通过真空泵将晶片吸在研磨轴上，实现晶片在研磨轴上的定位和夹紧。
3.对于不同直径(D)的晶片进行斜面研磨和抛光时，只需要选择对应半径(R)的球面研磨头，它们之间的关系是R=D2sinα,]]>其中α是斜面倒角的角度。
4.对于晶片斜面研磨，用球墨铸铁研磨头，在研磨头内涂上研磨膏，研磨膏的配方是90％的钠基润滑脂、9％的粒度是W7的微粉、1％的稳定剂(聚乙二醇)。微粉的材料根据晶片的材料确定，对于蓝宝石晶片，选用金刚石微粉；对于单晶硅、水晶晶片，选用氧化铝微粉。
5.对于晶片斜面抛光，用环氧树脂抛光头，在抛光头内涂上抛光膏，抛光膏的配方是90％的钠基润滑脂、9％的粒度是W0.5的微粉、1％的稳定剂(聚乙二醇)。微粉的材料根据晶片的材料确定，对于蓝宝石晶片，选用碳化硅微粉；对于单晶硅、水晶晶片，选用氧化铈微粉。
全文摘要
本发明属于光电子和光学领域使用的人工晶片的倒角斜面的加工工艺技术领域，该加工工艺在人工晶片的倒角斜面专用研磨抛光设备上，配以相应的研磨膏或者抛光膏，从而实现对人工晶片的倒角斜面的快速稳定的研磨或者抛光。人工晶片的倒角斜面专用研磨抛光设备的特征如附图1所示，在晶片2旋转过程中，通过磨头3的反向独立旋转，以及磨头3的左右摆动，从而实现磨头3对晶片2倒角斜面的研磨或者抛光。利用球面磨头3与晶片2接触，从而将晶片2自动定心，再通过真空泵将晶片2吸在研磨轴1上，从而实现晶片2在研磨轴1上的定位和夹紧。本发明既可以用于晶片的斜面研磨，也可以用于晶片的斜面抛光，只是需要更换磨头和辅料。对于斜面研磨，用球墨铸铁制成的研磨头，在研磨头内涂上研磨膏，研磨膏的配方是90％的钠基润滑脂、9％的粒度是W7的微粉、1％的稳定剂。微粉的材料根据晶片的材料确定。对于斜面抛光，用环氧树脂抛光头，在抛光头内涂上抛光膏，抛光膏的配方是90％的钠基润滑脂、9％的粒度是W0.5的微粉、1％的稳定剂。微粉的材料根据晶片的材料确定。本发明能够使得人工晶片的倒角斜面的研磨、抛光后宽度尺寸稳定，角度一致，能够使抛光斜面的粗糙度＜0.4微米，能够避免人工晶片在后续的平面研磨和抛光加工过程中产生崩边，从而提高人工晶片的加工质量。同时本发明能够缩短人工晶片的倒角斜面的研磨、抛光时间，降低晶片的生产成本。
文档编号C09G1/16GK1931521SQ20061010438
公开日2007年3月21日 申请日期2006年8月11日 优先权日2006年8月11日
发明者周海 申请人:周海