一种硅片倒角用砂轮驱动结构的制作方法

1.本实用新型涉及半导体硅片加工技术领域，尤其涉及一种硅片倒角用砂轮驱动结构。


背景技术：

2.在半导体单晶硅片的加工过程中，单晶硅棒在经多线切割成硅片后，需要对硅片边缘进行倒角。硅片倒角是利用专门设备和工艺，使高速转动的金刚石砂轮相对一定转速的硅片作摩擦运动而对硅片边缘进行磨削的过程，其目的是使硅片边缘顿圆光滑，消除锋利区，释放应力，降低在后续加工过程中硅片边缘崩裂的情况发生。
3.申请号为cn200820132834.8的中国实用新型专利公开了数控曲轴磨床高压高精度节能动静压轴承，主要由砂轮架体、主轴、前轴承、后轴承及润滑系统组成；主轴穿装在砂轮架体上，其前端安装由压紧螺母、垫圈、砂轮法兰盘、砂轮压盖和砂轮构成的砂轮组件，其中主轴与砂轮组件的砂轮法兰盘连接。
4.然而现有技术方案中，首先，主轴套筒结构设计复杂，且密封性差，无法有效防水；其次，主轴结构刚性不够，无法同时成周径向和轴向载荷，抗形变能力差；此外，砂轮安装精度差，导致转动时的稳定性和跳动精度差，影响硅片的倒角品质。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种硅片倒角用砂轮驱动结构，通过改进主轴密封方式，在轴套组件顶端安装随转轴组件同步转动的密封端盖，利用离心原理将落水甩走，并配合设置防水层，使得轴套内部防水密封效果佳，此外通过设置一体式主轴体、采用背对背安装的角接触球轴承以及锥面配合安装的砂轮机构，提高动力结构安装和运行的稳定性和强度，从而保障硅片倒角品质，解决了现有技术中存在的密封性差、结构强度和运行稳定性差等技术问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种硅片倒角用砂轮驱动结构，包括主轴机构以及同轴安装于所述主轴机构上并由其驱动进行转动的砂轮机构；所述主轴机构包括：
8.轴套组件以及同轴安装于所述轴套组件内且输出端从轴套组件顶端贯穿以与所述砂轮机构相连的转轴组件，所述转轴组件可相对轴套组件进行转动，
9.所述主轴机构还包括同轴密封盖设于所述轴套组件顶端且由所述转轴组件带动同步转动的密封端盖。
10.作为优选，所述密封端盖的底面同轴凸设有环状的卡销，所述轴套组件的顶面对应凹设有密封卡设所述卡销的环槽。
11.作为优选，所述密封端盖与所述输出端之间螺纹配合连接。
12.作为优选，所述密封端盖的中心同轴开设有供所述输出端贯穿伸出的轴孔，所述轴孔的内壁以及所述输出端对应密封端盖处的外圆周上对应开设有相互配合的精密细牙
螺纹。
13.作为优选，所述密封端盖的外端面与所述输出端的配合处设置有防水层。
14.作为优选，所述转轴组件包括转轴体以及两个对应转动安装于所述输出端以及所述转轴体相对于所述输出端的输入端’上的角接触球轴承。
15.作为优选，所述轴套组件包括中空结构的主轴体以及固定安装于所述主轴体内且对应设置于两个所述角接触球轴承外侧以对所述角接触球轴承进行轴向限位的轴承锁紧套；所述密封端盖盖设于位于所述输出端端的轴承锁紧套上。
16.作为优选，所述主轴体为一体式结构，其底端与用于驱动所述转轴组件转动的驱动机构固定连接。
17.作为优选，所述砂轮机构与所述输出端之间为锥面配合连接。
18.作为优选，所述砂轮机构的轴心贯穿开设有内孔，所述内孔从背离输出端的一端向着正对输出端的一端呈内径逐渐扩大的内锥形结构；所述输出端与所述砂轮机构的配合处设置为与所述内孔的形状相适配的外楔形结构。
19.本实用新型的有益效果在于：
20.(1)本实用新型通过在轴套组件的顶端密封转动安装密封端盖，并将密封端盖与转轴体通过精密螺纹配合连接实现同步旋转，利用离心原理，将落在密封端盖上的水甩走，配合在螺纹连接端面处涂覆防水胶，对轴套组件内的转轴体以及轴承等起到极好的防水密封作用，该密封结构避免了原来复杂的套筒设计，简化结构的同时密封效果良好；
21.(2)本实用新型通过将主轴体设置为一体式结构，其与驱动机构直接连接，从而简化结构的同时提供结构强度，此外在转轴体的两端分别相对转动安装角接触球轴承，替代原来的深沟球轴承，可同时承受径向和轴向载荷，提高了极限转速和抗变形能力，并增加结构刚度；
22.(3)本实用新型利用斜面原理，通过将砂轮机构与转轴体之间采用锥套安装方式，替代原来低精度的螺纹连接方式，提高了砂轮定心安装精度，从而提高硅片倒角后直径和宽幅精度。
23.综上所述，本实用新型具有密封防水效果佳、结构强度和稳定性好、倒角品质佳等优点，尤其适用于半导体硅片加工技术领域。
附图说明
24.图1为现有的砂轮驱动结构示意图；
25.图2为本实用新型整体结构示意图；
26.图3为本实用新型密封端盖处连接结构示意图；
27.图4为图2中a处放大图；
28.图5为本实用新型砂轮机构的结构示意图。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
32.实施例一
33.如图2所示，一种硅片倒角用砂轮驱动结构，包括主轴机构1以及同轴安装于所述主轴机构1上并由其驱动进行转动的砂轮机构2；所述主轴机构1包括：
34.轴套组件3以及同轴安装于所述轴套组件3内且输出端40从轴套组件3顶端贯穿以与所述砂轮机构2相连的转轴组件4，所述转轴组件4可相对轴套组件 3进行转动，
35.所述主轴机构1还包括同轴密封盖设于所述轴套组件3顶端且由所述转轴组件4带动同步转动的密封端盖5。
36.作为优选，如图3所示，所述转轴组件4包括转轴体41。
37.作为优选，所述轴套组件3包括中空结构的主轴体31。
38.在本实施例中，通过在轴套组件3的顶端密封转动安装密封端盖5，并将密封端盖5与转轴体41通过精密螺纹配合连接实现同步旋转，利用离心原理，将落在密封端盖5上的水甩走，对主轴体31内的转轴体41、轴承等起到良好的防水密封作用，该密封结构避免了原来复杂的套筒设计，简化结构的同时密封效果良好。
39.作为优选，如图3所示，所述密封端盖5的底面同轴凸设有环状的卡销50，所述轴套组件3的顶面对应凹设有密封卡设所述卡销50的环槽30。
40.在本实施例中，所述密封端盖5倒扣在所述轴套组件3上，卡销50对应卡设在环槽30内，密封端盖5转动时，卡销50在环槽30内转动。
41.作为优选，所述密封端盖5与所述输出端40之间螺纹配合连接。
42.作为优选，所述密封端盖5的中心同轴开设有供所述输出端40贯穿伸出的轴孔51，所述轴孔51的内壁以及所述输出端40对应密封端盖5处的外圆周上对应开设有相互配合的精密细牙螺纹。
43.作为优选，所述密封端盖5的外端面与所述输出端40的配合处设置有防水层。
44.在本实施例中，配合在螺纹连接端面处设置有防水层，有效防止部件连接间隙的渗水，加强密封效果，
45.需要说明的是，在本实施例中，防水层可采用涂覆防水胶的方式实现。
46.实施例二
47.本实施例中与实施例一中相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点。该实施例二与实施例一的不同之处在于：
48.作为优选，如图4所示，所述主轴体31为一体式结构，其底端与用于驱动所述转轴
组件4转动的驱动机构6固定连接。
49.作为优选，结合图3所示，所述转轴组件4还包括两个对应转动安装于所述输出端40以及所述转轴体41相对于所述输出端40的输入端40’上的角接触球轴承42。
50.作为优选，所述轴套组件3还包括固定安装于所述主轴体31内且对应设置于两个所述角接触球轴承42外侧以对所述角接触球轴承42进行轴向限位的轴承锁紧套32。
51.在本实施例中，通过将主轴体31设置为一体式结构，其与驱动机构6直接连接，从而简化结构的同时提供结构强度，此外在转轴体41的两端分别相对转动安装角接触球轴承42，替代原来的深沟球轴承，可同时承受径向和轴向载荷，提高了极限转速和抗变形能力，并增加结构刚度。
52.在本实施例中，所述轴承锁紧套32通过螺纹方式固定安装于主轴体31上。
53.作为优选，如图3所示，所述密封端盖5盖设于位于所述输出端40端的轴承锁紧套32上。
54.需要补充说明的是，所述驱动机构6包括同轴固定安装于所述主轴体31远离砂轮机构一端的电机61以及联轴器62，所述输入端40’位于所述主轴体31 内部，电机61的输出端伸入所述主轴体31内并通过联轴器62与输入端40’同轴连接。
55.实施例三
56.本实施例中与实施例一或二中相同或相应的部件采用与实施例一或二相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一或二的区别点。该实施例三与实施例一或二的不同之处在于：
57.作为优选，所述砂轮机构2与所述输出端40之间为锥面配合连接。
58.作为优选，如图5所示，所述砂轮机构2的轴心贯穿开设有内孔21，所述内孔21从背离输出端40的一端向着正对输出端40的一端呈内径逐渐扩大的内锥形结构201；结合图3所示，所述输出端40与所述砂轮机构2的配合处设置为与所述内孔21的形状相适配的外楔形结构401。
59.由于驱动砂轮转动的主轴在高速旋转时的稳定性和跳动精度是影响硅片倒角边缘质量的因素之一。砂轮旋转速度一般要求为4000～6000r/min或更高 (6000～8000r/min)，砂轮驱动轴的跳动精度一般要求在5μm以内或更高(1～2 μm)。但目前使用的砂轮驱动轴(如附图1所示)在倒角加工过程中砂轮驱动轴的跳动精度会出现不稳定现象，会超出设定的目标，且对更高砂轮转速的实现有一定的局限性。因此对单晶硅片倒角后边缘的质量管控造成了一定的影响，不利于硅片边缘高品质的提升。
60.在本实施例中，利用斜面原理，通过将砂轮机构2与转轴体41之间采用锥套安装方式，替代原来低精度的螺纹连接方式，提高了砂轮定心安装精度，从而提高硅片倒角后直径和宽幅精度。
61.需要补充说明的是，如图5所示，所述砂轮机构2包括安装架22以及通过砂轮锁紧套23固定安装于所述安装架22上的金刚石砂轮24；所述安装架22通过锁紧螺钉25以及垫片26固定安装于所述输出端40上。其中，所述安装架22 的中心卡设有所述内孔21。
62.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。