CN102886716A - 蓝宝石晶棒端面磨床 - Google Patents

蓝宝石晶棒端面磨床 Download PDF

Info

Publication number
CN102886716A
CN102886716A CN2011102017075A CN201110201707A CN102886716A CN 102886716 A CN102886716 A CN 102886716A CN 2011102017075 A CN2011102017075 A CN 2011102017075A CN 201110201707 A CN201110201707 A CN 201110201707A CN 102886716 A CN102886716 A CN 102886716A
Authority
CN
China
Prior art keywords
grinding machine
grinding
face
crystal bar
sapphire crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011102017075A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102886716B (zh
Inventor
唐志强
朱文新
张德安
陈荣清
吴登民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANGHAI HUISHENG RADIO SPECIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
SHANGHAI HUISHENG RADIO SPECIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANGHAI HUISHENG RADIO SPECIAL TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical SHANGHAI HUISHENG RADIO SPECIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201110201707.5A priority Critical patent/CN102886716B/zh
Publication of CN102886716A publication Critical patent/CN102886716A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102886716B publication Critical patent/CN102886716B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)

Abstract

本发明提供了一种蓝宝石晶棒端面磨床，属于加工设备领域，其主要结构包括平面磨床、C向定向仪、转盘、专用夹具、砂轮、X-Y光栅显示***及微调支架，床身上设备有射线仪显示以及光栅尺，X-Y光栅显示***安装于磨床X-Y运动方向的行程之内，转盘上设置有专用夹具，其端面研磨的工艺主要流程包括原料固定、对中心、分子排列定向、磨削，专用夹具在两个互相垂直的方向上都可调整角度，砂轮为金刚石材质，被磨工件表面粗糙度可达Ra＜0.8mm，被磨表面平面度可达±0.01mm/2英寸；本发明省略了复杂的夹具，采用类似在线测量的方法，使加工精度、加工效率较大的提高，同时减轻操作者的劳动强度。

Description

蓝宝石晶棒端面磨床
技术领域
本发明涉及一种加工设备，尤其涉及一种用于对蓝宝石晶棒端面进行加工的磨床，特别地，本发明还提供了利用该磨床进行蓝宝石晶棒端面加工的方法。 
背景技术
蓝宝石晶体是一种优秀的多功能材料，具有硬度高、熔点高、透光性好、电绝缘性优异、化学性能稳定等特点，但是典型的难加工硬脆材料。 
圆柱状蓝宝石材料在切片前必须对其二端面进行精细磨削，使其表面粗糙及轮廓达到如下要求： 
a.表面粗糙度达到Ra0.8； 
b.表面轮廓与蓝宝石的分子排列在C向平行，其不平行允差在5秒以内。 
现有技术是利用专用夹具及X射线仪将蓝宝石晶棒固定并调整到磨削状态，然后连带夹具置于磨床工作台面进行磨削，该工艺有二个缺点：其一是两次装夹后，原先调好的精度可能变动，其二是夹具加上晶棒自重不轻，操作者体力不能适应。 
发明内容
为了解决现有蓝宝石二端面加工中存在的问题及不足，本发明提供了一种蓝宝石晶棒端面磨床，用于对圆柱状蓝宝石晶棒材料端面进行精细磨削，本发明的目的还在于提供一种蓝宝石晶棒材料端面的加工方法。 
本发明所采用的技术方案如下： 
蓝宝石晶棒端面磨床，主要结构包括平面磨床、C向定向仪、专用夹具、转盘、X-Y光栅显示***及微调支架，平面磨床台面上设置有防护罩，平面磨床一侧中部有一立柱，床身上设备有射线仪显示以及光栅尺，C向定向仪、Y光栅显示、微调支架安装于磨床立柱上，X-Y光栅显示***安装于磨床X-Y运动方向的行程之内，砂轮穿过磨头架安装于平面磨床内的电机主轴上，转盘固定于磨床台面上，转盘上设置有专用夹具。 
所述平面磨床，该磨床用的砂轮为金刚石材质。 
所述C向定向仪，包括射线发生器、射线接收器、定向仪以及定向显示器，装于磨床磨头立柱左侧，用来测量蓝宝石晶锭分子排列方向，以调整工件平面与磨床台面之夹角，从而保证磨削平面方向达到所需的要求，利用升降马达实现快速升降，当测量头与工件面接近时，可通过微调手轮手动调节测量头高低。 
上述专用夹具与转盘组合，用来装夹被磨晶锭，利用X射线仪及转盘，可精确调整工件被磨平面之倾角，从而达到磨削要求。 
上述X-Y光栅显示***，X光栅显示安装于床身左侧面，X光栅尺安装于防护罩下部，Y光栅尺安装于床身右侧面，光栅显示***安装于磨床X-Y运动方向的行程之内，用来寻找出圆柱晶锭之圆心位置，以便X射线仪测头置于其中心位置，提高测量精度。 
上述微调支架上端设置有升降马达、微调手轮、X射线仪及测量头，X射线仪及测量头可沿升降轨道上下移动。 
本发明提供的一种利用本发明设备进行蓝宝石端面研磨的工艺，主要流程包括原料固定、对中心、分子排列定向、磨削，具体步骤为： 
1)将蓝宝石晶棒毛坯利用组合专用夹具固定；专用夹具实现二维可调，其角度调整范围为3°～5°，专用夹具固定于转盘上平面上，而转盘固定于磨床工作台上； 
2)对中心：利用定向仪将工件进行对中心，可将排列方向调至与磨床台面运动方向平行，利用砂轮磨削原始端面，经磨削后的端面必定排列方向平行，再以与分子排列平行之端面为基准，切成的晶片将符合其光学质量了； 
3)分子排列定向：利用定向仪与专用夹具则可将排列方向调至与磨床台面运动方向平行，利用砂轮磨削原始端面，经磨削后的端面必定排列方向平行，再以与分子排列平行之端面为基准，切成的晶片将符合其光学质量了；设α1为X射线与分子排列方向形成的夹角，α2为X射线反射后分子排列方向形成的夹角，当α1与α2相等时，即晶棒磨削位置调整完成； 
4)磨削，通过砂轮对原料进行磨削，要求磨削后蓝宝石晶棒端面表面粗糙度应达到0.8，圆柱状蓝宝石晶棒分子排列方向与原始端面不平行，其与原始端面形成一个夹角α，要求夹角α角度误差不大于±5′(与分子排列方向)。 
上述专用夹具在两个互相垂直的方向上都可调整角度。 
上述砂轮为金刚石材质，被磨工件表面粗糙度可达Ra＜0.8mm，被磨表面平面度达±0.01mm/2英寸。 
与现行工艺相比，本发明只需一次装夹，精度高，不但省略了复杂的夹具，且改轻操作工的体力负担。 
本发明将测量仪器与加工机床的有机合理结合，测量仪器与专用夹具协调联合使用，采用类似在线测量的方法，使加工精度比较稳定、加工效率得到了较大的提高，同时极大地减轻了操作者的劳动强度。 
附图说明
图1为本发明一实施例结构示意图； 
图2为图1的侧视图； 
图3为本发明分子排列定向原理示意图。 
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进一步进行说明 
图中：1-床身，2-平面磨床台面，3-转盘，4-专用夹具，5-晶体，6-砂轮，7-立柱，8-防护罩，90-Y光栅显示，91-X光栅显示，92-X向光栅尺，93-Y向光栅尺，100-升降马达，101-微调手轮，102-X射线仪，103-测量头，61-磨头架，11-C向定向仪，110-X射线接收器，111-X 射线发生器，112-定向仪安装板，113-C向定向仪，114-定向显示器，α1为X射线与分子排列方向形成的夹角，α2为X射线反射后分子排列方向形成的夹角。 
如图1、图2所示实施例，蓝宝石晶棒端面磨床，主要结构包括平面磨床、C向定向仪、转盘、X-Y光栅显示***及微调支架，平面磨床台面上设置有防护罩，平面磨床一侧中部有一立柱，床身上设备有射线仪显示以及光栅尺，C向定向仪、Y光栅显示、微调支架安装于磨床立柱上，X-Y光栅显示***安装于磨床X-Y运动方向的行程之内，砂轮穿过磨头架安装于平面磨床内的电机主轴上，转盘固定于磨床台面上，转盘上设置有专用夹具。 
所述平面磨床，该磨床用的砂轮为金刚石材质。 
所述C向定向仪，包括射线发生器、射线接收器、定向仪以及定向显示器，装于磨床磨头立柱左侧，用来测量蓝宝石晶锭分子排列方向，以调整工件平面与磨床台面之夹角，从而保证磨削平面方向达到所需的要求，利用升降马达实现快速升降，当测量头与工件面接近时，可通过微调手轮手动调节测量头高低。 
上述专用夹具与转盘组合，用来装夹被磨晶锭，利用X射线仪及转盘，可精确调整工件被磨平面之倾角，从而达到磨削要求。 
上述X-Y光栅显示***，X光栅显示安装于床身左侧面，X光栅尺安装于防护罩下部，Y光栅尺安装于床身右侧面，光栅显示***安装于磨床X-Y运动方向的行程之内，用来寻找出圆柱晶锭之圆心位置，以便X射线仪测头置于其中心位置，提高测量精度。 
上述微调支架上端设置有升降马达、微调手轮、X射线仪及测量头，X射线仪及测量头可沿升降轨道上下移动。 
本发明提供的一种利用本发明设备进行蓝宝石晶棒端面研磨的工艺，主要流程包括原料固定、对中心、分子排列定向、磨削，具体步骤为： 
1)将蓝宝石晶棒毛坯利用组合专用夹具固定；专用夹具实现二维可调，其角度调整范围为3°～5°，专用夹具固定于转盘上平面上，而转盘固定于磨床工作台上； 
2)对中心：利用C向定向仪将原料进行对中心，可将排列方向调至与磨床台面运动方向平行，利用砂轮磨削原始端面，经磨削后的端面必定排列方向平行，再以与分子排列平行之端面为基准，切成的晶片将符合其光学质量了； 
3)分子排列定向：利用定向仪与专用夹具则可将排列方向调至与磨床台面运动方向平行，利用砂轮磨削原始端面，经磨削后的端面必定排列方向平行，再以与分子排列平行之端面为基准，切成的晶片将符合其光学质量了；如图3所示，当α1与α2相等时，即晶棒磨削位置调整完成，可进入磨削环节； 
4)磨削，通过砂轮对原料进行磨削，要求磨削后蓝宝石晶棒端面表面粗糙度应达到0.8，圆柱状蓝宝石晶棒分子排列方向与原始端面不平行，其与原始端面形成一个夹角α，要求夹角α角度误差不大于±5′(与分子排列方向)。 
上述专用夹具在两个互相垂直的方向上都可调整角度。 
上述砂轮为金刚石材质，被磨工件表面粗糙度可达Ra＜0.8，被磨表面平面度达±0.01mm/2英寸。 
与现行工艺相比，本发明只需一次装夹，精度高，不但省略了复杂的夹具，且改轻操作工的体力负担。 

Claims (9)

1.一种蓝宝石晶棒端面磨床，结构上包括平面磨床、C向定向仪、转盘，平面磨床一侧中部有一立柱，其特征在于，结构上还包括专用夹具、X-Y光栅显示***及微调支架，平面磨床台面上设置有防护罩，床身上设备有射线仪显示以及光栅尺，C向定向仪、Y光栅显示、微调支架安装于磨床立柱上，X-Y光栅显示***安装于磨床X-Y运动方向的行程之内，砂轮穿过磨头架安装于平面磨床内的电机主轴上，转盘固定于磨床台面上，转盘上设置有专用夹具。
2.根据权利要求1所述的蓝宝石晶棒端面磨床，其特征在于，所述平面磨床，该磨床用的砂轮为金刚石材质。
3.根据权利要求1所述的蓝宝石晶棒端面磨床，其特征在于，所述C向定向仪，包括射线发生器、射线接收器、定向仪以及定向显示器，装于磨床磨头立柱左侧，用来测量蓝宝石晶锭分子排列方向，以调整工件平面与磨床台面之夹角，从而保证磨削平面方向达到所需的要求，利用升降马达实现快速升降，当测量头与工件面接近时，可通过微调手轮手动调节测量头高低。
4.据权利要求1所述的蓝宝石晶棒端面磨床，其特征在于，所述专用夹具与转盘组合，用来装夹被磨晶锭，并结合利用X射线仪及转盘，精确调整工件被磨平面之倾角。
5.据权利要求1所述的蓝宝石晶棒端面磨床，其特征在于，X光栅显示安装于床身左侧面，X光栅尺安装于防护罩下部，Y光栅尺安装 于床身右侧面，光栅显示***安装于磨床X-Y运动方向的行程之内，寻找圆柱晶锭之圆心位置，X射线仪及测头置于其中心位置。
6.据权利要求1所述的蓝宝石晶棒端面磨床，其特征在于，所述微调支架上端设置有升降马达、微调手轮、X射线仪及测量头，X射线仪及测量头可沿升降轨道上下移动。
7.利用权利要求1所述的发明设备进行蓝宝石晶棒端面研磨的工艺，其特征在于，主要流程包括原料固定、对中心、分子排列定向、磨削，具体步骤为：
1)将蓝宝石晶棒毛坯利用组合专用夹具固定；专用夹具实现二维可调，其角度调整范围为3°～5°，专用夹具固定于转盘上平面上，而转盘固定于磨床工作台上；
2)对中心：利用定向仪将工件进行对中心，可将排列方向调至与磨床台面运动方向平行，利用砂轮磨削原始端面，经磨削后的端面必定排列方向平行，再以与分子排列平行之端面为基准，切成的晶片将符合其光学质量了；
3)分子排列定向：利用定向仪与专用夹具则可将排列方向调至与磨床台面运动方向平行，利用砂轮磨削原始端面，经磨削后的端面必定排列方向平行，再以与分子排列平行之端面为基准，设α1为X射线与分子排列方向形成的夹角，α2为X射线反射后分子排列方向形成的夹角，当α1与α2相等时，即晶棒磨削位置调整完成；
4)磨削，通过砂轮对原料进行磨削，要求磨削后蓝宝石晶棒端面的表面粗糙度应达到0.8，圆柱状蓝宝石晶棒分子排列方向与原始 端面不平行，其与原始端面形成一个夹角α，要求夹角α角度误差不大于±5′。
8.据权利要求6所述的利用权利要求1所述的发明设备进行蓝宝石晶棒端面研磨的工艺，其特征在于，所述专用夹具在两个互相垂直的方向上都可调整角度。
9.据权利要求6所述的利用权利要求1所述的发明设备进行蓝宝石晶棒端面研磨的工艺，其特征在于，被磨工件表面粗糙度可达Ra＜0.8mm，被磨表面平面度达±0.01mm/2英寸。 
CN201110201707.5A 2011-07-19 2011-07-19 蓝宝石晶棒端面磨床 Active CN102886716B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110201707.5A CN102886716B (zh) 2011-07-19 2011-07-19 蓝宝石晶棒端面磨床

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110201707.5A CN102886716B (zh) 2011-07-19 2011-07-19 蓝宝石晶棒端面磨床

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102886716A true CN102886716A (zh) 2013-01-23
CN102886716B CN102886716B (zh) 2016-02-24

Family

ID=47530500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110201707.5A Active CN102886716B (zh) 2011-07-19 2011-07-19 蓝宝石晶棒端面磨床

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102886716B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109227297A (zh) * 2018-11-19 2019-01-18 洛阳Lyc轴承有限公司 转盘轴承轴向滚道软带区域打低处理装置及其处理方法
CN110405603A (zh) * 2019-08-19 2019-11-05 安吉圆磨机械科技有限公司 一种碳化硅晶体专用整形一体机
CN110587428A (zh) * 2019-10-09 2019-12-20 青岛高测科技股份有限公司 一种半导体晶棒开Notch槽中心校准装置及方法
CN112873583A (zh) * 2021-03-09 2021-06-01 北京理工大学 一种基于蓝宝石晶向与加工方向协同原理的低损伤加工方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4662124A (en) * 1980-11-17 1987-05-05 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Method of grinding a sapphire wafer
EP0802029A2 (fr) * 1996-04-16 1997-10-22 HAUSER, Charles Procédé pour l'orientation de plusieurs monocristaux posés cÔte à cÔte sur un support de découpage en vue d'une découpe simultanée dans une machine de découpage et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé
US6159284A (en) * 1998-06-04 2000-12-12 Wacker Siltronic Gesellschaft Fur Halbleitermaterialien Ag Process and device for producing a cylindrical single crystal and process for cutting semiconductor wafers
RU2284073C1 (ru) * 2005-02-24 2006-09-20 Михаил Викторович Варакин Способ изготовления пластин монокристаллов
CN101036973A (zh) * 2007-03-29 2007-09-19 上海大学 高精度轧辊磨床轧辊圆度及辊形误差在线测量装置及方法
JP2011031387A (ja) * 2009-07-10 2011-02-17 Mitsubishi Chemicals Corp 結晶スライス方法
CN102092004A (zh) * 2010-12-17 2011-06-15 上海机床厂有限公司 一种数控磨床砂轮架进给***

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4662124A (en) * 1980-11-17 1987-05-05 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Method of grinding a sapphire wafer
EP0802029A2 (fr) * 1996-04-16 1997-10-22 HAUSER, Charles Procédé pour l'orientation de plusieurs monocristaux posés cÔte à cÔte sur un support de découpage en vue d'une découpe simultanée dans une machine de découpage et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé
US6159284A (en) * 1998-06-04 2000-12-12 Wacker Siltronic Gesellschaft Fur Halbleitermaterialien Ag Process and device for producing a cylindrical single crystal and process for cutting semiconductor wafers
RU2284073C1 (ru) * 2005-02-24 2006-09-20 Михаил Викторович Варакин Способ изготовления пластин монокристаллов
CN101036973A (zh) * 2007-03-29 2007-09-19 上海大学 高精度轧辊磨床轧辊圆度及辊形误差在线测量装置及方法
JP2011031387A (ja) * 2009-07-10 2011-02-17 Mitsubishi Chemicals Corp 結晶スライス方法
CN102092004A (zh) * 2010-12-17 2011-06-15 上海机床厂有限公司 一种数控磨床砂轮架进给***

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109227297A (zh) * 2018-11-19 2019-01-18 洛阳Lyc轴承有限公司 转盘轴承轴向滚道软带区域打低处理装置及其处理方法
CN110405603A (zh) * 2019-08-19 2019-11-05 安吉圆磨机械科技有限公司 一种碳化硅晶体专用整形一体机
CN110587428A (zh) * 2019-10-09 2019-12-20 青岛高测科技股份有限公司 一种半导体晶棒开Notch槽中心校准装置及方法
CN112873583A (zh) * 2021-03-09 2021-06-01 北京理工大学 一种基于蓝宝石晶向与加工方向协同原理的低损伤加工方法
CN112873583B (zh) * 2021-03-09 2022-03-25 北京理工大学 一种基于蓝宝石晶向与加工方向协同原理的低损伤加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102886716B (zh) 2016-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104084651B (zh) 线性模组的加工方法
CN102248451B (zh) 一种后角可调式圆弧刃金刚石车刀自动研磨装置
CN105033839A (zh) 一种带有研磨压力调整装置的铌酸锂晶片研磨装置及研磨方法
CN102886716B (zh) 蓝宝石晶棒端面磨床
CN103286401B (zh) 线切割定位方法
JP2013141725A (ja) 研削装置
CN204214795U (zh) 一种圆棒晶体自动x光定向粘料机
CN108161645B (zh) 一种低刚度高精度平面镜的工件旋转法磨削装置及方法
CN204221374U (zh) 一种船舶结构件高精度铣磨机床
CN211277376U (zh) 一种舵片基体精加工专用机构
CN105290701B (zh) 基于测量‑加工一体化的高指向精度平面修整方法
CN200981169Y (zh) 取向加工平面磨床
CN217702673U (zh) 一种用于平面磨床的工作台导轨磨削工装
CN203109395U (zh) 线切割定位装置
CN102756335A (zh) 高精高效阶梯砂轮修整器
CN203471577U (zh) 一种内孔磨床拉母线可调v型支架
CN202685122U (zh) 一种蓝宝石工件粘胶台
CN211916356U (zh) 一种棱镜倒边装置
CN203765413U (zh) 一种钻石圆弧面精密加工设备
CN204438992U (zh) 一种高精度垂直度的精密测量装置
CN204471140U (zh) 一种建筑用瓷砖磨角机
CN203843671U (zh) 一种卧轴圆台平面磨床
CN102922374A (zh) 用于研磨长杆状刀具的治具
CN113799013A (zh) 一种机械维修用夹具
CN203221385U (zh) 水晶、玻璃三角条循环磨削机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant