本发明属于衬底表面处理,具体的说是一种金刚石衬底表面处理装置及表面处理方法。
背景技术:
1、目前国际汽车系统,散热是车辆运行效率核心问题之一,主要有自然散热、风扇排热、水冷等液态排热等多种散热模式,都是为了提高车辆能源效率。利用金刚石材料做汽车功率芯片的衬底,包括芯片散热、热沉、汽车电子的模组的散热等,是目前散热最新技术方案,金刚石衬底在生产时需要采用表面处理装置进行表面处理。
2、公开号为cn115476215a的一项中国专利公开了一种超薄衬底的制备装置,包括底座和承载板,所述承载板上固定连接有第一吸盘,将晶圆底衬放置在第一吸盘上,通过第一吸盘对晶圆底衬进行吸附固定;打磨块,所述打磨块活动连接在承载板的上方,打磨块与晶圆底衬接触后,打磨块转动实现对晶圆底衬进行打磨;装液箱,所述装液箱固定连接在底座的上方,所述装液箱内连通有喷液管,在打磨块对晶圆底衬进行打磨时,效果是实现对晶圆底衬上下表面进行冷却,使晶圆底衬的上下表面温度保持一致,防止晶圆底衬上表面温度不一样,影响晶圆底衬的性能,同时在晶圆底衬的上下表面都喷冷却液,提高了降温效果。
3、上述技术中,打磨块只可以完成对衬底的一次打磨,若打磨块为粗打磨,磨料颗粒较大,会在衬片表面留下明显的划痕、凹坑等缺陷,导致表面粗糙度较高,平整度和光洁度无法达到要求;若打磨块为细打磨,打磨使用的磨料颗粒较小,每次去除的材料量很少,需要较长的打磨时间才能达到一定的去除量,导致生产效率低下。
4、为此,本发明提供一种金刚石衬底表面处理装置及表面处理方法。
技术实现思路
1、为了弥补现有技术的不足,解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:本发明所述的一种金刚石衬底表面处理装置,包括:
3、工作台;
4、固定架,固接在工作台的顶部;
5、安装座,设在固定架的下方;
6、第一滤板,设在工作台的顶端;
7、转换机构,设在安装座的下方;
8、所述转换机构包括第一打磨轮、第二打磨轮和烘干箱;
9、所述安装座上固接有第二电机,所述第二电机的输出轴贯穿安装座,且固接有转动架,所述转动架上转动连接有转杆,所述转杆的一端固接有第一打磨轮,所述转杆的另一端固接有第二打磨轮,所述转杆上固接有第一齿轮,所述转动架的内壁上固接有第三电机,所述第三电机的输出轴固接有第二齿轮,所述第二齿轮与第一齿轮啮合;所述第一打磨轮和第二打磨轮设在第一滤板的上方;
10、所述转动架的侧壁上均固接有烘干箱,所述烘干箱内均包括电热丝和风扇。
11、优选的,所述固定架的底部固接有两个固定板,两个所述固定板之间通过轴承转动连接有第一丝杆,其中一个所述固定板上固接有第一电机,所述第一电机的输出轴固接在第一丝杆的一端,所述第一丝杆上螺纹连接有移动块,两个所述固定板之间固接有两个导向杆,所述移动块滑动连接在两个导向杆上。
12、优选的,所述移动块的底部固接有电动推杆,所述电动推杆的输出端固接在安装座的顶部;所述电动推杆的侧壁上对称固接有两个侧板,所述安装座的顶部固接有两个滑柱,两个所述侧板分别滑动连接在滑柱上。
13、优选的,所述工作台上开设有加工槽,所述第一滤板通过轴承转动连接在加工槽内;所述加工槽的底部内壁上固接有第五电机,所述第五电机的输出轴固接有u形架,所述u形架的顶部固接在第一滤板的底部;所述u形架的底部内壁上固接有第四电机,所述第四电机的输出轴固接有第二丝杆,所述第二丝杆的顶部通过轴承转动连接在第一滤板的底部;所述第二丝杆上螺纹连接有升降块,所述第一滤板上开设有四个滑动口,所述滑动口内均滑动连接有滑块,所述滑块的底部均通过销轴转动连接有连接杆,所述连接杆的一端均通过销轴转动连接在升降块上,四个所述连接杆圆周排列在第二丝杆的外侧。
14、优选的,所述加工槽的底端内壁上固接有第二滤板,所述工作台的一端开设有收集腔,所述收集腔的一侧安装有封堵板,所述第五电机的输出轴固接有刮板,所述刮板与第二滤板紧密接触,所述收集腔与加工槽配合。
15、优选的,所述工作台的底部固接有底板,所述底板的顶部设有水箱,所述水箱的顶部固接有水泵,所述水泵上安装有出水管,所述出水管的一端连通固接在水箱上;所述工作台的顶部固接有防护框,所述防护框设在第一滤板的外侧;所述出水管的另一端连通固接在防护框上;所述加工槽的底部连通固接有第二排水管,所述第二排水管的一端连通固接在水箱上;所述收集腔的底部固接有漏斗,所述漏斗的一端固接有第一排水管,所述第一排水管的一端连通固接在水箱上,所述收集腔的底部镂空固接有过滤网,所述过滤网与漏斗配合。
16、优选的,所述滑块的顶部均固接有安装架,所述安装架的顶部均固接有笔形气缸,所述笔形气缸的输出端均固接有连接块,所述连接块的底部均固接有第二夹板,所述滑块的顶部均转动连接有第一夹板,所述第一夹板的顶部均固接有竖杆,所述第二夹板均在第一夹板上滑动;所述第一滤板的顶部中心固接有放置台,所述放置台的顶部与第一夹板齐平。
17、优选的,一种金刚石衬底表面处理方法,包括以下步骤:
18、s1:采用高温高压六变形金刚石顶压机,制造单晶金刚石薄片;
19、s2:将金刚石薄片放入盛有有机溶剂如丙酮、乙醇等的超声清洗仪中,超声清洗30分钟,去除表面的油污、灰尘;
20、s3:先使用粒径大的第一打磨轮进行初步打磨,去除表面的大的划痕和凸起,然后再用粒径大的第二打磨轮进行精细打磨,使表面更加光滑平整;
21、s4:按照需求将金刚石薄片切割成设定的形状;
22、s5:表面处理完成后,需要对金刚石薄片的表面质量进行检测,生产出标准的金刚石热沉材料。
23、优选的,所述s1中制造单晶金刚石薄片的方法包括以下步骤:
24、s101:准备原料:选用高纯石墨作为主要原料,加入合适的合金触媒粉;
25、s102:组装合成块:将石墨粉、合金触媒粉和添加剂按照一定比例混合,经过造粒、静压、真空还原、检验、称重等工序制作成石墨芯柱;然后将石墨芯柱与复合块、辅件等密封传压介质组装在一起形成合成块;
26、s103:合成:设置合成条件,启动六面顶压机,加温加压并长时间保持恒定,使石墨在高温高压下逐渐转化为金刚石;
27、s104:处理与加工:晶体生长结束后停热卸压,去除密封传压介质取得合成柱,然后进行提纯处理和分选检测获得金刚石单晶;再通过切割、研磨、抛光将金刚石单晶加工成金刚石薄片。
28、优选的,所述s103中的合成条件包括压力为5.5-6.0gpa;温度为1450-2000℃;所述s104中的金刚石薄片包括圆形薄片、正方形薄片和异形薄片,用于汽车高散热需求。
29、本发明的有益效果如下:
30、1.本发明所述的一种金刚石衬底表面处理装置及表面处理方法,通过第一打磨轮、第二打磨轮和烘干箱的配合,需要打磨时,通过开启第二电机,通过第二电机的输出轴带动转动架转动,通过转动架带动第一打磨轮和第二打磨轮转动,当第一打磨轮转动至最下方时,则进行粗打磨;当第二打磨轮转动至最下方时,则进行细打磨;实现转换粗打磨和细打磨的效果;其中当烘干箱转动至最下方时,则用于烘干打磨后的金刚石薄片;打磨时,需要开启第三电机,通过第三电机的输出轴带动第二齿轮转动,通过第二齿轮带动第一齿轮转动,通过第一齿轮带动转杆转动,通过转杆带动第一打磨轮和第二打磨轮转动,从而实现打磨的效果。
31、2.本发明所述的一种金刚石衬底表面处理装置及表面处理方法,通过滑块、连接杆、升降块、第一夹板和第二夹板,夹持金刚石薄片时,需要开启第四电机,通过第四电机的输出轴带动第二丝杆转动,通过第二丝杆带动升降块上下运动,通过升降块带动连接杆的一端运动,连接杆的一端在竖直方向上运动,则会带动另一端水平滑动,通过连接杆带动滑块水平滑动,通过滑块带动第一夹板和第二夹板水平滑动,直至将金刚石薄片夹持固定;打磨时,需要开启第五电机,通过第五电机的输出轴带动u形架转动,通过u形架带动第一滤板转动,通过第一滤板带动第一夹板和第二夹板转动,从而实现对金刚石薄片大范围的打磨功能。
32、3.本发明所述的一种金刚石衬底表面处理装置及表面处理方法,通过利用金刚石的高散热性能,大幅提高汽车散热和效率提升;通过使用热沉技术,在各种需要高效率散热的地方,尤其是汽车等高散热需求的地方,金刚石具有无可替代的性能优势。