专利名称：研磨测厚标准砣的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石英晶体、半导体、光学及高精度研磨等领域使用的自动测厚仪，特别涉及研磨自动测厚仪，具体地说，是研磨自动测厚仪使用的标准砣。
背景技术：
研磨自动测厚仪是一种通过研磨加工，使被加工工件达到设定厚度的仪器。广泛应用在光学、半导体、石英晶体制造等许多工业领域。研磨测厚仪主要由测厚仪主机和计算机组成，并和研磨机配合使用。测厚仪通过对石英晶片的频率进行采样，将石英晶片的频率转换为厚度，从而实现测厚。其工作过程如下被加工工件安放在研磨机的游轮四周的边孔内，将I个石英晶片安放在游轮中心孔内，石英晶片作为振荡器使用。研磨机具有上、下研盘，上研盘表面设置有流砂孔和电极安装孔，电极嵌入在安装孔内。研磨机开启后，上研盘、下研盘、游轮同时旋转，同时砂浆泵将金刚砂浆注入流砂孔中，通过金刚砂对工件进行磨削 加工。上研盘旋转过程中，电极周期性地与石英晶片接触，每次接触时，石英晶片通过电极反馈频率信号给主机。由主机检测到石英晶片的谐振频率，从而获得被加工工件的厚度，也就是边磨削边测定厚度。当研磨机的研盘研磨到石英晶片时，石英晶片反馈的频率信号发生变化，主机通过程序就可以计算出石英晶片当前的厚度，也就是被加工工件当前的厚度。当石英晶片磨削减薄到达设定厚度时，主机就停止研磨机工作，这时，石英晶片的厚度就是指定的被加工工件要求达到的厚度。从上述描述可知，现有的研磨自动测厚仪完全是通过石英晶片的厚度作为测厚标准，局限性较大，因为目前的工艺水平，当石英晶片的厚度在I. 6毫米以内的范围时，其谐振频率可以被主机检测到。当石英晶片的厚度大于I. 6毫米时，其谐振频率不能被主机检测到，就失去工业利用价值。所以现有的研磨自动测厚仪加工工件的厚度范围很小，局限在
I.6毫米以下。超过I. 6毫米的工件加工起来工时较长，工艺繁琐，并且不易保证加工精度。
实用新型内容为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种研磨测厚标准砣，用于研磨自动测厚仪上，可使测厚仪的测试范围不受石英晶片本身厚度的限制，增大了工件的加工范围，降低了成本，提高了加工精度，大大提升了工作效率。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种研磨测厚标准砣，其特征是该标准砣由石英晶片和金属垫块组成，石英晶片与金属垫块固接在一起。所述金属垫块是铜块。所述金属垫块的硬度与石英晶片的硬度相差三个等级以上。本实用新型的创新之处在于巧妙的利用了研磨机是以金刚砂作为磨削手段，被加工工件的硬度都非常高这一特点。将硬度相对较小的金属垫块与较薄的石英晶片粘合在一起构成测厚标准砣，就可以加工I. 6毫米以上的工件。并且可根据被加工工件的目标厚度，改变金属垫块的厚度，而石英晶片的厚度可以选择相对较薄的，这样就大大降低了成本。例如，用研磨自动测厚仪来加工玻璃镜片，使玻璃镜片的厚度达到指定的4. 2毫米，玻璃镜片的原有厚度为5毫米。那么，只需准备0. 3毫米厚的石英晶片和4毫米厚的金属垫块，金属垫块为铜垫块。石英晶片的周边与铜垫块粘接在一起，也就是说测厚标准砣的厚度为4. 3毫米。研磨机开启后，上研盘、下研盘、游轮同时旋转，同时砂浆泵将金刚砂浆注入上研盘的流砂孔中，通过上、下研盘对玻璃镜片进行磨削加工。当玻璃镜片的厚度减少0. 7毫米后，上、下研盘开始对石英晶片和铜垫块进行研磨，由于研磨的介质是金刚砂浆，金刚砂的硬度很大，为莫氏9. 5度，所以它会先磨削硬度大的物体，玻璃的硬度等级是莫氏6. 5度，石英晶片的硬度等级是莫氏7度，铜的硬度等级是莫氏3度。所以金刚砂浆对玻璃镜片和石英晶片的磨削速度远大于对铜垫块的磨削速度。当石英晶片的厚度削减0. I毫米时，主机检测到石英晶片反馈的频率发生变化，主机通过程序就可以计算出石英晶片当前的厚度为0. 2毫米，也就是指定的参考厚度，主机就停止研磨机工作。这时，铜垫块只被磨削了 0. 001毫米左、右，其厚度依然为4毫米，所以测厚标准砣的厚度=石英晶片的厚度+铜垫块的厚度，0. 2+4 = 4. 2毫米，也就 是指定的被加工工件要求达到的厚度。
图I是研磨机的结构示意图。图2是图I的正视图。图3是图I的分解图。图4是图I的俯视图。图5是图4的A-A剖视图。图6是图5的B局部放大图。图7是石英晶片的结构示意图。图8是标准砣的正视图。图9是标准砣的立体图。
具体实施方式
图中标号I上研盘 2下研盘 3内齿圈 4中心齿圈5游轮 6边孔 7工件8中心孔9石英晶片10研磨机11流砂孔 12电极安装孔13电极 14标准砣15石英晶片 16金属垫块请参照图I、图2、图3、图4、图5、图6，研磨自动测厚仪主要由测厚仪主机和计算机组成，与研磨机配合使用。研磨机10包括上研盘I、下研盘2、内齿圈3、中心齿圈4、游轮5，中心齿圈4与内齿圈3同轴心的布置，游轮5有多个，这些游轮5设置在中心齿圈4与内齿圈3之间，每个游轮5同时与中心齿圈4和内齿圈3啮合，在驱动机构的带动下，中心齿圈4和内齿圈3同步旋转，游轮5在围绕中心齿圈4公转的同时也自转。游轮5的外围开有一圈边孔6，边孔6内放有待加工的工件7，工件7可以是玻璃镜片、半导体硅片，游轮5的中心孔8内放有测厚标准件，请参照图7，现有技术中，测厚标准件由石英晶片9构成，石英晶片9最大厚度为I. 6毫米，若石英晶片9的厚度超过I. 6毫米，其谐振频率不能被主机检测到，失去工业利用价值，所以现有的研磨自动测厚仪能够加工工件的厚度范围(测厚量程)很小，局限在I. 6毫米以下。为此，本实用新型提出的技术解决方案是请参照图8、图9，本实用新型提供了一种研磨测厚标准砣14，该标准砣14由石英晶片15和金属垫块16组成，石英晶片15的周边与金属垫块16粘接在一起，金属垫块16具有导电性能，金属垫块16的硬度小于石英晶片的硬度。金属垫块16的硬度与石英晶片15的硬度相差三个等级以上，也就是莫氏硬度相差三度以上，在优选实施方案中，金属垫块16是铜垫块。上研盘I的表面设置有流砂孔11和电极安装孔12，电极13嵌入在安装孔12中，当研磨机开启后，上研盘I、下研盘2、游轮5同时旋转，同时砂浆泵将金刚砂注入流砂孔11中，通过金刚砂对工件7进行磨削加工，上研盘I旋转过程中，电极13周期性的与石英晶片15接触，由于铜垫块具有导电性能，每次接触时，石英晶片15通过电极13反馈频率信号给主机，由主机检测到石英晶片的谐振频率，从而获得被加工工件的厚度，也就是边磨削边测定厚度，当研磨机的研盘研磨到石英晶片时，石英晶片反馈的频率发生变化，主机通过程序就可以计算出石英晶片当前的厚度，也就是被加工工件当前的厚度，当石英晶片磨削减薄到达设定厚度时，主机就停止研磨机工作。这时，石英晶片的厚度就是指定的被加工工件要求达到的厚度。本实用新型的创新之处在于巧妙的利用了研磨机是以金刚砂作为磨削手段，被加工工件的硬度都非常高这一特点。用硬度相对较小的金属垫块来加高石英晶片的厚度，从而可以采用很薄的石英晶片，大大降低了成本。并且可以加工大于I. 6毫米的工件。例如，用研磨自动测厚仪来加工半导体硅片，使半导体硅片的厚度达到指定的5. 35毫米，半导体硅片的原有厚度为6毫米。那么，只需准备0. 3毫米厚的石英晶片15和5. 2毫米厚的金属垫块16，金属垫块16由铜垫块构成，石英晶片15的周边与金属垫块16粘接在一起，也就是说测厚标准砣14的厚度为5. 5毫米，测厚标准砣14放置在游轮5的中心孔8内，研磨机开启后，上研盘I、下研盘2、游轮5同时旋转，同时砂浆泵将金刚砂浆注入上研盘I的流砂孔11中，通过上、下研盘1、2对半导体硅片进行磨削加工，当半导体硅片的厚度减少0. 5毫米后，上、下研盘1、2开始对石英晶片15和铜垫块进行研磨，由于研磨的介质是金刚砂浆，金刚砂的硬度等级很大，为莫氏9. 5度，所以它会先磨削硬度大的物体，半导体硅片的硬度等级是莫氏7. 5度，石英晶片15的硬度等级是莫氏7度，铜的硬度等级是莫氏3度。所以金刚砂浆对半导体硅片以及石英晶片的磨削速度远大于对铜垫块的磨削速度。当石英晶片的厚度削减0. 15毫米时，主机检测到石英晶片反馈的频率发生变化，主机通过程序就可以计算出石英晶片当前的厚度为0. 15毫米，也就是指定的参考厚度，主机就停止研磨机工作。这时，铜垫块只被磨削了 0.001毫米左、右，其厚度依然为5. 2毫米，所以标准砣的厚度=石英晶片的厚度+铜垫块的厚度，0. 15+5. 2 = 5. 35毫米，也就是指定的被加工工件(半导体硅片)要求达到的厚度。
权利要求1.一种研磨测厚标准砣，其特征是该标准砣由石英晶片和金属垫块组成，石英晶片与金属垫块固接在一起。
2.如权利要求I所述的一种研磨测厚标准砣，其特征是所述金属垫块是铜块。
3.如权利要求I所述的一种研磨测厚标准砣，其特征是所述金属垫块的硬度与石英晶片的硬度相差三个等级以上。
专利摘要一种研磨测厚标准砣，由石英晶片和金属垫块组成，石英晶片与金属垫块固接在一起，该标准砣可使研磨自动使测厚仪的测试范围不受石英晶片本身厚度的限制，增大了工件的加工范围，降低了成本，提高了加工精度，大大提升了工作效率。
文档编号B24B37/34GK202572125SQ20122014740
公开日2012年12月5日 申请日期2012年4月9日 优先权日2012年4月9日
发明者杨长瑞 申请人:杨长瑞