将拉力与扭力集为一体的晶锭剥离设备

本技术属于激光辅助晶圆剥离，涉及一种将拉力与扭力集为一体的晶锭剥离设备。

背景技术：

1、近年来，各种材质的晶圆已广泛应用于家电、通讯、工业制造、航天、航空等领域。针对晶圆的制造，当前工业界主要还是采用传统机械切割的方式如划片切割、受控剥落、线锯切割等方式。然而采用这种机械切割的方式不可避免的会带来晶圆亚表面损伤，整体表面不平度(ttv)高，切缝宽导致材料损耗率达百分之45以上。为了解决机械切割的问题，激光辅助晶圆剥离技术应运而生，激光辅助晶圆剥离技术凭借其非接触式加工、切割缝隙小、切割速度快等优势使其在晶圆切割领域迅速发展。而在激光辅助晶圆剥离技术中激光改性之后的剥离阶段也是非常重要的一个环节，因此急需一种剥离效率高，可集拉力与扭力一体的剥离设备。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种将拉力与扭力集为一体的晶锭剥离设备，采用该设备可进行激光对晶锭改性之后的剥离处理，并可对剥离所需的拉伸力或扭转力进行测量。

2、本实用新型所采用的技术方案是，将拉力与扭力集为一体的晶锭剥离设备，包括从上至下依次设置的顶部固定平台、中空的移动平台及中空的支撑机构，移动平台通过滚珠丝杠驱动机构分别与顶部固定平台和支撑机构连接，移动平台的底部设有有上夹具组件，移动平台的内部连接有拉力测量机构，上夹具组件与拉力测量机构连接；支撑机构的顶部设有下夹具组件，支撑机构内部设有扭力测量机构，下夹具组件与扭力测量机构连接。

3、本实用新型的特点还在于：

4、滚珠丝杠驱动机构包括两根沿竖直方向平行设置的丝杠，每根丝杠的上端通过轴承座a与顶部固定平台连接，每根丝杠的下端通过轴承座b与支撑机构连接；每根丝杠上配套安装有丝杠螺母，每根丝杠的底部安装有伺服电机。

5、每根丝杠的相对两侧分别沿竖直方向设有光轴滑轨。

6、下夹具组件包括可旋转夹具支座，可旋转夹具支座的中心处通过中心轴a安装有齿轮a，齿轮a的周围均匀分布有三组齿条移动机构a。

7、每组所述齿条移动机构a包括丝杠螺杆a，丝杠螺杆a与轴承支座a通过轴承连接，丝杠螺杆a与齿条a啮合连接，齿条a的上方设有钳块a，齿条a的上侧设有斜齿i，钳块a的下侧设有斜齿ii；齿条a通过斜齿i与钳块a下侧的斜齿ii进行连接，齿条a的底部与可旋转夹具支座滑动连接。

8、上夹具组件包括上夹具固定支座，上夹具固定支座的中心处通过中心轴b连接有齿轮b，齿轮b的周围均匀分布有三组齿条移动机构b。

9、每组齿条移动机构b包括丝杠螺杆b，丝杠螺杆b与轴承支座b通过轴承连接，丝杠螺杆b与齿条b啮合连接，齿条b的上方设有钳块b，齿条b上侧有斜齿iii，钳块b下侧设有斜齿iv，齿条b通过斜齿iii与钳块b下侧的斜齿iv进行连接。

10、拉力测量机构包括拉力传感器，拉力传感器的上端通过螺栓与移动平台的连接；拉力传感器的下端连接索链的上端，索链的下端设有挂钩，索链的下端通过挂钩连接有连接块，连接块通过螺栓与上夹具组件连接。

11、扭力测量机构包括减速电机，减速电机安装在电机支撑架上，减速电机的输出轴与扭力传感器的输入轴通过联轴器c相连接，扭力传感器的输出轴与可旋转夹具支座的中心轴a通过联轴器b相连接。

12、本实用新型的有益效果是，本实用新型提供的是集扭力与拉力一体得万能试验机，在晶锭拉伸部分采用电机带动丝杠运动，再通过丝杠螺母带动移动平台上移的结构来实现晶锭的拉伸。晶锭扭转部分通过减速电机输出轴与扭力传感器相连再与可扭转夹具支座的输入轴相连进而带动整个夹具装置一起转动，进而实现晶锭的扭转。本实用新型可直接实现不同尺寸的晶锭进行拉伸、扭转实验，且该设备操作简便、应用面广泛。

技术特征：

1.将拉力与扭力集为一体的晶锭剥离设备，其特征在于：包括从上至下依次设置的顶部固定平台(1)、中空的移动平台(3)及中空的支撑机构(6)，移动平台(3)通过滚珠丝杠驱动机构(2)分别与顶部固定平台(1)和支撑机构(6)连接，移动平台(3)的底部设有有上夹具组件(8)，移动平台(3)的内部连接有拉力测量机构，上夹具组件(8)与所述拉力测量机构连接；支撑机构(6)的顶部设有下夹具组件(7)，支撑机构(6)内部设有扭力测量机构，下夹具组件(7)与所述扭力测量机构连接。

2.根据权利要求1所述的将拉力与扭力集为一体的晶锭剥离设备，其特征在于：所述滚珠丝杠驱动机构(2)包括两根沿竖直方向平行设置的丝杠(2-2)，每根丝杠(2-2)的上端通过轴承座a(2-1)与顶部固定平台(1)连接，每根丝杠(2-2)的下端通过轴承座b(2-6)与支撑机构(6)连接；每根丝杠(2-2)上配套安装有丝杠螺母(2-4)，每根丝杠(2-2)的底部安装有伺服电机(2-8)。

3.根据权利要求2所述的将拉力与扭力集为一体的晶锭剥离设备，其特征在于：每根所述丝杠(2-2)的相对两侧分别沿竖直方向设有光轴滑轨(9)。

4.根据权利要求1所述的将拉力与扭力集为一体的晶锭剥离设备，其特征在于：所述下夹具组件(7)包括可旋转夹具支座(7-6)，可旋转夹具支座(7-6)的中心处通过中心轴a(7-7)安装有齿轮a(7-5)，齿轮a(7-5)的周围均匀分布有三组齿条移动机构a。

5.根据权利要求4所述的将拉力与扭力集为一体的晶锭剥离设备，其特征在于：每组所述齿条移动机构a(7-4)包括丝杠螺杆a(7-1)，丝杠螺杆a(7-1)与轴承支座a(7-2)通过轴承连接，丝杠螺杆a(7-1)与齿条a(7-4)啮合连接，齿条a(7-4)的上方设有钳块a(7-3)，齿条a(7-4)的上侧设有斜齿i，钳块a(7-3)的下侧设有斜齿ii；齿条a(7-4)通过斜齿i与钳块a(7-3)下侧的斜齿ii进行连接，齿条a(7-4)的底部与可旋转夹具支座(7-6)滑动连接。

6.根据权利要求1所述的将拉力与扭力集为一体的晶锭剥离设备，其特征在于：所述上夹具组件(8)包括上夹具固定支座(8-13)，上夹具固定支座(8-13)的中心处通过中心轴b(8-11)连接有齿轮b(8-12)，齿轮b(8-12)的周围均匀分布有三组齿条移动机构b。

7.根据权利要求6所述的将拉力与扭力集为一体的晶锭剥离设备，其特征在于：每组所述齿条移动机构b包括丝杠螺杆b(8-7)，丝杠螺杆b(8-7)与轴承支座b(8-8)通过轴承连接，丝杠螺杆b(8-7)与齿条b(8-10)啮合连接，齿条b(8-10)的上方设有钳块b(8-9)，齿条b(8-10)上侧有斜齿iii，钳块b(8-9)下侧设有斜齿iv，齿条b(8-10)通过斜齿iii与钳块b(8-9)下侧的斜齿iv进行连接。

8.根据权利要求1所述的将拉力与扭力集为一体的晶锭剥离设备，其特征在于：所述拉力测量机构包括拉力传感器(5-2)，拉力传感器(5-2)的上端通过螺栓与移动平台(3)的连接；拉力传感器(5-2)的下端连接索链(5-3)的上端，索链(5-3)的下端设有挂钩，索链(5-3)的下端通过挂钩连接有连接块(5-1)，连接块(5-1)通过螺栓与上夹具组件(8)连接。

9.根据权利要求1所述的将拉力与扭力集为一体的晶锭剥离设备，其特征在于：所述扭力测量机构包括减速电机(4-7)，减速电机(4-7)安装在电机支撑架(4-6)上，减速电机(4-7)的输出轴与扭力传感器(4-4)的输入轴通过联轴器c(4-5)相连接，扭力传感器(4-4)的输出轴与可旋转夹具支座(7-6)的中心轴a(7-7)通过联轴器b(4-3)相连接。

技术总结
本技术公开了一种将拉力与扭力集为一体的晶锭剥离设备，包括从上至下依次设置的顶部固定平台、中空的移动平台及中空的支撑机构，移动平台通过滚珠丝杠驱动机构分别与顶部固定平台和支撑机构连接，移动平台的底部设有有上夹具组件，移动平台的内部连接有拉力测量机构，上夹具组件与拉力测量机构连接；支撑机构的顶部设有下夹具组件，支撑机构内部设有扭力测量机构，下夹具组件与扭力测量机构连接。采用本技术可进行激光对晶锭改性之后的剥离处理，并可对剥离所需的拉伸力或扭转力进行测量。

技术研发人员：汤奥斐,南巨龙
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：20230308
技术公布日：2024/1/13