一种半导体专用设备用的工作轴总成的制作方法

本发明涉及半导体加工技术领域，特别是涉及一种半导体专用设备用的工作轴总成。

背景技术：

在半导体专用设备制造发展的过程中，为满足先进封装的工艺研发与应用要求，需要对半导体材料进行减薄，抛光，清洗等工艺，在主要技术指标方面都达到国际同类设备的先进水平的前提下，需要有局部超越。同时，设备的国产化必将大幅降低设备的各项成本，以产生良好的技术和经济效益，更好地支撑我国半导体行业先进封装技术和产业的发展。因此，在各项工艺流程中寻求共性技术的研发是降低成本的关键所在。

目前，在减薄，抛光，清洗等主要封装工艺中都需要在一个工作轴上安装磨轮，抛光头，清洗头等完成加工工艺，不同的工艺对于工作轴的工作角度需求不同。例如，减薄工艺的in-feed技术需要工作轴有X，Y两个方向的角度倾斜，抛光和清洗工艺中需要保证工作轴与工作台的平行度。因此在生产加工前需要对工作轴进行角度调试，调整过程中最终往往需要极其微小的角度变化实现精确的角度控制。

传统的工作轴角度调整，是将工作轴通过轴套固定在针对工作轴角度变化方向而设计的弹性铰链上，用螺钉在对立位置通过，顶，拉的方式，使弹性铰链本身在X，Y方向发生α，β两个角度的微弱形变。但是，弹性铰链的形变会因为零件本身的加工精度极其材料特性而产生不确定性，且角度调整过程中，耗时耗力，一个人很难完成多角度调整。而且为了实现微调变化量，通常使用小导程的螺纹，然而小导程的螺纹加工时难度大，精度低，且螺纹耐磨性差，寿命低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种半导体专用设备用的工作轴总成，用于解决现有技术中半导体在生产加工前工作轴多角度微调较难实现的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的半导体专用设备用的工作轴总成，包括：

轴套座、轴套以及工作轴；

其中，所述轴套包括：

与所述轴套座固定连接的轴套部，所述工作轴位于所述轴套部内；以及，

与所述轴套部、所述工作轴均连接的环形固定部，所述环形固定部上设置有多个通孔；

所述工作轴的侧壁的预设位置上设有第一法兰凸台、第二法兰凸台以及第三法兰凸台；

所述第一法兰凸台内设置有第一差动螺旋机构，包括：第一差动螺杆；套设于所述第一差动螺杆第一端的第一滑动螺母；以及，套设于所述第一差动螺杆第二端的第一固定螺母；所述第一滑动螺母与所述第一法兰凸台固定连接；

所述第二法兰凸台内设置有第二差动螺旋机构，包括：第二差动螺杆；套设于所述第二差动螺杆第一端的第二滑动螺母；以及，套设于所述第二差动螺杆第二端的第二固定螺母；所述第二滑动螺母与所述第二法兰凸台固定连接；

所述第三法兰凸台内设置有辅助定位结构，包括：固定于所述第三法兰凸台内的定位轴座；与所述定位轴座卡接的定位轴；以及，穿过所述通孔与所述定位轴相接触的定位螺钉。

其中，所述第一法兰凸台、所述第二法兰凸台和所述第三法兰凸台绕所述工作轴的径向圆周均匀分布。

其中，所述第一法兰凸台的中部开设有第一沉孔，所述第一沉孔的中心轴线沿与所述工作轴的轴向平行；

位于所述第一法兰凸台的两侧边缘，且关于所述第一沉孔的中心轴线对称设置有第一螺纹孔；

其中，所述第一滑动螺母位于所述第一沉孔内，并与所述第一法兰凸台固定连接。

其中，第一螺钉依次穿过所述环形固定部上与所述第一螺纹孔对应的通孔和所述第一螺纹孔。

其中，第二法兰凸台的中部开设有第二沉孔，所述第二沉孔的中心轴线沿与所述工作轴的轴向平行；

位于所述第二法兰凸台的两侧边缘，且关于所述第二沉孔的中心轴线对称设置有第二螺纹孔；

其中，所述第二滑动螺母位于所述第二沉孔内，并与所述第二法兰凸台固定连接。

其中，第一螺钉依次穿过所述环形固定部上与所述第二螺纹孔对应的通孔和所述第二螺纹孔。

其中，第三法兰凸台的中部开设有第三沉孔，所述第三沉孔的中心轴线沿与所述工作轴的轴向平行；

位于所述第三法兰凸台的两侧边缘，且关于所述第三沉孔的中心轴线对称设置有第三螺纹孔；

其中，所述定位轴座位于所述第三沉孔内，并与所述第三法兰凸台固定连接。

其中，第一螺钉依次穿过所述环形固定部上与所述第三螺纹孔对应的通孔和所述第三螺纹孔。

其中，所述第一螺钉上均套设有碟形弹簧。

其中，所述轴套部的下端开设有与所述第一法兰凸台、第二法兰凸台以及第三法兰凸台相配合的第一凹口、第二凹口以及第三凹口。

其中，所述定位轴的材质为铜。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明实施例的上述方案中，在工作轴上设置三个法兰凸台，通过在其中两个法兰凸台内设置差动螺旋机构，一个法兰凸台内设置辅助定位结构，实现三点定位，并利用差动螺旋传动原理，使工作轴在预定方向上产生微小的角度变化，且该角度变化直接作用在工作轴上，可提高角度调整的效率和精度，同时提高半导体专用设备的稳定性、可靠性以及工作效率，且操作简单，具有广泛的应用性。

附图说明

图1为本发明实施例的半导体专用设备用的工作轴总成的结构示意图之一；

图2为本发明实施例的半导体专用设备用的工作轴总成结构示意图之二；

图3为图2中第一法兰凸台的具体结构示意图之一；

图4为图2中第一法兰凸台的具体结构示意图之二；

图5为图2中第三法兰凸台的具体机构示意图之一；

图6为图2中第三法兰凸台的具体机构示意图之二；

图7为本发明实施例的半导体专用设备用的工作轴总成结构示意图之三；

图8为本发明实施例的半导体专用设备用的工作轴总成除轴套座外的结构示意图；

图9为本发明实施例的半导体专用设备用的工作轴总成中工作轴的结构示意图。

附图标记说明：

1-轴套座；2-工作轴；3-轴套部；4-环形固定部；5-第一差动螺杆；6-第一滑动螺母；7-第一固定螺母；8-定位轴座；9-定位轴；10-定位螺钉；11-第一沉孔；12-第一螺纹孔；13-第一螺钉；14-碟形弹簧；15-第二螺钉；16-第二沉孔；17-第二螺纹孔；18-第三沉孔；19-第三螺纹孔；20-第三螺钉；21-第一法兰凸台；22-第二法兰凸台；23-第三法兰凸台；24-第一紧定螺母；25-第一紧定螺钉；26-第四螺钉；31-第一凹口；32-第二凹口；33-第三凹口。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1、2和7所示，本发明实施例提供一种半导体专用设备用的工作轴总成，包括：轴套座1、轴套以及工作轴2。

其中，轴套包括：与轴套座1固定连接的轴套部3，工作轴2位于轴套部3内；以及，与轴套部3、工作轴2均连接的环形固定部4，环形固定部4上设置有多个通孔。

这里需要说明的是，轴套座1可拆卸地安装于半导体专用设备上，也就是说，本发明的工作轴总成可拆卸地安装于半导体专用设备上，比如，对半导体材料进行减薄的设备、抛光的设备或清洗的设备等。

这里，轴套通过螺钉固定在轴套座1上。

如图9所示，工作轴2的侧壁的预设位置上设有第一法兰凸台21、第二法兰凸台22以及第三法兰凸台23。

这里，优选的，第一法兰凸台21、第二法兰凸台22和第三法兰凸台23绕工作轴2的径向圆周均匀分布。

其中，如图3及图4所示，第一法兰凸台21内设置有第一差动螺旋机构，包括：第一差动螺杆5；套设于第一差动螺杆5第一端的第一滑动螺母6；以及，套设于第一差动螺杆5第二端的第一固定螺母7；第一滑动螺母6与第一法兰凸台21固定连接。

这里，第一差动螺杆5具有两段螺纹，分别位于第一差动螺杆5的第一端及第二端。其中，第一差动螺杆5的第一端具有第一预设导程的螺纹，第一差动螺杆5的第二端具有第二预设导程的螺纹，且第一预设导程小于所述第二预设导程。

优选的，如图9所示，本发明第三法兰凸台23、第二法兰凸台22的自身结构与第一法兰凸台21的自身结构相同，仅设置方位不同。

具体的，第二法兰凸台22内设置有第二差动螺旋机构，包括：第二差动螺杆；套设于第二差动螺杆第一端的第二滑动螺母；以及，套设于第二差动螺杆第二端的第二固定螺母；第二滑动螺母与第二法兰凸台22固定连接。

需说明的是，第二差动螺旋机构与第一差动螺旋机构的结构相同，具体可参见图3及图4。

这里，第二差动螺杆同样具有两段螺纹，分别位于第二差动螺杆的第一端及第二端。其中，第二差动螺杆的第一端具有第一预设导程的螺纹，第二差动螺杆的第二端具有第二预设导程的螺纹，且第一预设导程小于所述第二预设导程。

具体的，如图5及图6所示，第三法兰凸台23内设置有辅助定位结构，包括：固定于第三法兰凸台23内的定位轴座8；与定位轴座8卡接的定位轴9；以及，穿过通孔与定位轴9相接触的定位螺钉10。

这里所述的通孔也就是环形固定部4上设置的通孔。

更具体的，如图9所示，第一法兰凸台21的中部开设有第一沉孔11，第一沉孔11的中心轴线沿与工作轴2的轴向平行；位于第一法兰凸台21的两侧边缘，且关于第一沉孔11的中心轴线对称设置有第一螺纹孔12。

优选的，第一螺纹孔12的个数为两个。

这样，如图3及图4所示，第一滑动螺母6位于第一沉孔11内，并与第一法兰凸台21固定连接。

这里，第一滑动螺母6、第一固定螺母7及第一差动螺杆5组成一整体，第二螺钉15将第一滑动螺母6与第一法兰凸台21固定连接。

优选的，所述第二螺钉15的个数为四个。

具体的，第一螺钉13依次穿过环形固定部4上与第一螺纹孔12对应的通孔和第一螺纹孔12。

需要说明的是，优选的，第一螺钉13为两个。

更具体的，如图9所示，第二法兰凸台22的中部开设有第二沉孔16，第二沉孔16的中心轴线沿与工作轴2的轴向平行；位于第二法兰凸台22的两侧边缘，且关于第二沉孔16的中心轴线对称设置有第二螺纹孔17。

优选的，第二螺纹孔17的个数为两个。

这里，第二差动螺旋机构的安装位置，可具体参考图3及图4，第二滑动螺母位于第二沉孔16内，并与第二法兰凸台22固定连接。

具体的，第二滑动螺母、第二固定螺母及第二差动螺杆组成一整体，第二螺钉15将第二滑动螺母与第二法兰凸台22固定连接。

优选的，所述第二螺钉15的个数为四个。

具体的，第一螺钉13依次穿过环形固定部4上与第二螺纹孔17对应的通孔和第二螺纹孔17。

需要说明的是，第一螺钉13也为两个。

更具体的，如图9所示，第三法兰凸台23的中部开设有第三沉孔18，第三沉孔18的中心轴线沿与工作轴2的轴向平行；位于第三法兰凸台23的两侧边缘，且关于第三沉孔18的中心轴线对称设置有第三螺纹孔19。

优选的，第三螺纹孔19的个数为两个。

这样，如图5及图6所示，定位轴座8位于第三沉孔18内，并与第三法兰凸台23固定连接。

具体的，第一螺钉13依次穿过环形固定部4上与第三螺纹孔19对应的通孔和第三螺纹孔19。

需要说明的是，第一螺钉13也为两个。

这里，本发明实施例中第一螺钉13优选的为六个，且每个第一螺钉13在穿过对应法兰凸台上的螺纹孔以及对应环形固定部4上的通孔之前，均套设有碟形弹簧14。

需进一步说明的是，优选的，碟形弹簧14为两组，每组包括有两片碟形弹簧。

本发明实施例中，利用碟形弹簧14的变刚度特性，能够在工作轴2产生角度变化时，以变形承受载荷，起到变形缓冲和减振作用，且两片碟形弹簧中面积较大的端面相接触连接，组成一组，两组碟形弹簧串联在一起，这样起到的缓冲效果最佳，同时碟形弹簧14还具有高疲劳寿命、承载力高、后期维护简单、经济适用以及安全性高等优点。

具体的，如图8所示，轴套部3的下端开设有与第一法兰凸台21、第二法兰凸台22以及第三法兰凸台23相配合的第一凹口31、第二凹口32(如图1所示)以及第三凹口33。

优选的，本发明实施例中定位轴9的材质为铜。

需说明的是，如图5及图6所示，定位螺钉10顶在定位轴9的下方，当工作轴2产生角度变化时，定位螺钉10可在工作人员的外力的作用下，通过环形固定部4旋进旋出，配合角度调节。这里，定位轴9的材质为铜，可在挤压中产生形变，增加接触面积和摩擦力。

上述说明主要是对半导体专用设备用的工作轴总成结构的描述。下面具体说明一下工作轴总成的安装流程以及工作原理。

工作轴总成的安装流程如下：

轴套部3通过第三螺钉20固定在轴套座1上，如图2所示。

将第一差动螺杆5的第一端旋入第一滑动螺母6，将第一差动螺杆5的第二端旋入第一固定螺母7后，将其整体，也就是第一差动螺旋机构，从下向上插入工作轴2的第一法兰凸台21内的第一沉孔11中，用第二螺钉15固定连接。

第二差动螺旋机构的组成部件连接操作以及其整体安装于第二法兰凸台22内的操作同第一差动螺旋机构的操作。

接着，辅助定位结构中，将定位轴9塞入定位轴座8(也就是，定位轴9与定位轴座8相卡接)后，将其整体，从下向上插入工作轴2的第三法兰凸台23内的第三沉孔18中，用第二螺钉15固定连接。

将环形固定部4从下向上安装，也就是套住工作轴2的下部，然后，第一法兰凸台21内的第一固定螺母7以及第二法兰凸台22内的第二固定螺母分别穿过环形固定部4上对应的通孔，第三法兰凸台23内的定位轴9对应着环形固定部4的螺纹孔。

这里，第一差动螺杆5的第二端以及第二差动螺杆的第二端均部分凸出于环形固定部4，如图2、图3、图4及图8所示。

这里需要说明的是，此时，法兰凸台上的螺纹孔以及环形固定部4上的其他通孔位置相对应。

之后，将两组叠合的碟形弹簧14套设在第一螺钉13后，接着将第一螺钉13从下向上依次穿过环形固定部4上与第一螺纹孔12对应的通孔和该第一螺纹孔12，也就是将第一螺钉13拧入至第一法兰凸台21上的第一螺纹孔12中；并依次穿过环形固定部4上与第二螺纹孔17对应的通孔和该第二螺纹孔17也就是，将第一螺钉13拧入第二法兰凸台22上的第二螺纹孔17中；并将第一螺钉13从下向上依次穿过环形固定部4上第三螺纹孔19对应的通孔和第三螺纹孔19，也就是将第一螺钉13拧入第三法兰凸台23上的第三螺纹孔19中。

这里需说明的是，套设有碟形弹簧14的第一螺钉13，其拧入三个法兰凸台上对应的螺纹孔中的拧紧程度以不使碟形弹簧14承载力，也就是碟形弹簧14没有发生形变为宜，也可以这样理解，第一螺钉13对于环形固定部4来说并未起到连接作用。

举例说明，当转动第一差动螺杆5时，第一法兰凸台21与工作轴2为一体，上下移动，使工作轴2产生角度变化；与此同时，由于第一螺钉13拧入第一法兰凸台21内，故第一螺钉13会被带动，在环形固定部4的通孔内也会有相应的上下移动。而此时，碟形弹簧的作用是自身发生弹性形变，使得第一螺钉13能够在环形固定部4的通孔内上下移动。

此时，在第一法兰凸台21处，将第一紧定螺母24从下方旋入第一固定螺母7(这里，第一固定螺母7具有外螺纹)外，第一紧定螺钉25将其压紧；在第二法兰凸台22处，参考图3及图4，将第二紧定螺母从下方旋入第二固定螺母外，第二紧定螺钉将其压紧；在第三法兰凸台23处，如图5及图6所示，将定位螺钉10从环形固定部4上的螺纹孔旋入，顶在定位轴9的下方。

最后，将工作轴2，包括已经安装到工作轴2上的第一差动螺旋机构、第二差动螺旋机构以及辅助定位结构，与该工作轴2连接好的环形固定部4，一起从轴套部3的下方，从下向上穿入至轴套部3内，并通过第四螺钉26(如图7所示)固定连接。此时，工作轴2上的法兰凸台与轴套部3上的凹口位置相对应。

工作轴总成的工作原理如下：

将已经安装好的工作轴总成安装到半导体专用设备上，工作轴总成整个结构中，环形固定部4固定在轴套部3上，轴套部3固定在轴套座1上；且第一固定螺母7具有外螺纹，通过第一紧定螺母24和第一紧定螺钉25被压紧在环形固定部4上，如图3及图4所示；同时，第二固定螺母也具有外螺纹，通过第二紧定螺母和第二紧定螺钉被压紧在环形固定部4上，参考图3及图4；都是固定不动的，以上组成固定模块。

第一滑动螺母6与工作轴2固定，工作轴2与环形固定部4通过两组叠合的碟形弹簧14，用第一螺钉13连接，如图3及图4所示；同时第二滑动螺母与工作轴2固定，工作轴2与环形固定部4通过两组叠合的碟形弹簧14，用第一螺钉13连接，参考图3及图4；以上组成移动模块。

这里需说明的是，第一差动螺旋机构装配完毕后，第一差动螺杆5的第一端与第一滑动螺母6组成第一螺旋副；第一差动螺杆5的第二端与第一固定螺母7组成第二螺旋副。

其中，第一螺旋副与第二螺旋副为同向，且第一螺旋副的导程小于第二螺旋副的导程，第一差动螺杆5向上旋入或者向下旋入时，两个导程不同的螺旋副形成差动螺旋传动，根据差动螺旋传动原理，第一差动螺杆5每转一转，第一滑动螺母6带动移动模块移动，且实际移动距离为两段螺纹导程之差，因此可产生极小的位移，使工作轴2在第一预定方向产生微小的角度变化，这样则不需要加工小导程螺纹，使得加工较为容易。

同理，第二差动螺旋机构与第一差动螺旋机构安装结构相同，根据差动螺旋传动原理，第二差动螺杆每转一转，第二滑动螺母带动移动模块移动，且实际移动距离为两段螺纹导程之差，因此可产生极小的位移，使工作轴2在第二预定方向产生微小的角度变化。

即，当第一差动螺杆5转动第一预设转数时，第一滑动螺母6带动所述工作轴2沿第一预定方向倾斜第一预设角度；

当第二差动螺杆转动第二预设转数时，第二滑动螺母带动工作轴沿第二预定方向倾斜第二预设角度。

更具体的，如图1所示，工作轴总成安装好后，第一法兰凸台21的所在位置与轴套座1相对，第二法兰凸台22以及第三法兰凸台23则分别位于第一法兰凸台21的两侧，如图9所示，也就是，当第一差动螺杆5转动第一预设转数时，第一滑动螺母6带动所述工作轴2沿X方向倾斜第一预设角度；当第二差动螺杆转动第二预设转数时，第二滑动螺母带动工作轴2沿Y方向倾斜第二预设角度。

这里，设置有第一差动螺旋机构的第一法兰凸台21、设置有第二差动螺旋机构第二法兰凸台22以及设置有辅助定位结构的第三法兰凸台23的安装利用三点定位原理，第三法兰凸台23处，定位螺钉10顶在定位轴9的下方，当工作轴2产生角度变化时，可以通过环形固定部4旋进旋出，配合角度调节，对工作轴2起到辅助定位的作用，也就是，当工作人员通过旋转第一差动螺杆5、第二差动螺杆使工作轴产生角度变化，且角度变化达到预设角度要求时，工作人员可通过向上旋紧定位螺钉10，使得工作轴2位置固定不动，起到辅助定位的作用。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。