CN103722460A - 一种磨削碳化硅晶体端面的方法及装置 - Google Patents

一种磨削碳化硅晶体端面的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于新材料加工技术领域，具体提供了一种磨削碳化硅晶体端面的方法和装置，该装置包括基座，所述的基座上设置有晶体定位油缸和砂轮修整定位油缸，所述基座两侧还设置有支撑板，所述的支撑板上活动连接有晶体安装定位平板；采用这种结构的装置，可同时磨削多块晶体且自带砂轮修磨装置，在晶体自动磨削过程中随时可以进行砂轮的修整。节省了装夹时间、减轻了操作者的劳动强度、提高了生产效率及设备利用率、降低了加工成本、提升了企业效益。

Description

一种磨削碳化硅晶体端面的方法及装置
技术领域
本发明属于新材料晶体加工领域，具体涉及一种高效磨削碳化硅（SiC）晶体端面的方法和装置。
背景技术
碳化硅（SiC）晶体具有击穿电压高、热导率高、电子饱和电子率高等优良的物理化学性质以及与硅集成电路工艺兼容等特点，成为国际上新材料、微电子和光电子领域的研究热点。
碳化硅生长成型时由于温度及各种因素的影响故长成后的厚度不一凹凸无规律，在加工端面时只能单块晶体磨削，每块晶体独立装夹，辅助加工时间较长，且操作者劳动强度大。又因晶体磨削面较小，机床大部分处于空行程状态，加工效率较低、成本高；而经过一段时间磨削加工后，需要对砂轮进行修整，此时则需要将把晶体卸下，安装砂轮修整器对砂轮进行修整，修整后还需要重新对其进行定位，工艺繁琐且导致后续加工精度降低。
为了克服上述制备工艺和设备存在的不足，需要研发一种新的磨削碳化硅晶体端面的方法和装置。
发明内容
根据现有技术存在的不足和空白，本发明的发明人提供了一种磨削碳化硅晶体端面的方法和装置，该装置包括基座，所述的基座上设置有晶体定位油缸和砂轮修整定位油缸，所述基座两侧还设置有支撑板，所述的支撑板上活动连接有晶体安装定位平板；其中所述的晶体定位油缸并联在同一油路上，所述的砂轮修整定位油缸单独连接在另一油路上，采用这种结构的装置，可同时磨削多块晶体且自带砂轮修磨装置，在晶体自动磨削过程中随时可以进行砂轮的修整，节省了装夹时间、减轻了操作者的劳动强度、提高了生产效率及设备利用率、降低了加工成本、提升了企业效益。
本发明的具体技术方案如下：
发明人首先提供了一种磨削碳化硅晶体端面的方法，该方法采用同一设备将至少两块的待磨削晶体同时定位，同时对砂轮修整装置同步定位，之后即可进行晶体的磨削；
采用这种方式，填补了现有技术中无法同时对两块以上的不同晶体进行磨削的空白，发明人利用专用的设备，使厚度不一凹凸无规律的晶体的端面可以被一次性磨削完成，同时还可以在磨削过程中随时进行砂轮的修整，由于待磨削晶体与砂轮修整装置同步定位，使得砂轮在磨削过程中必然与修整装置接触，从而实现了磨削过程中的砂轮修整，这样不需要单独对砂轮进行修整，也不需要对晶体进行二次装夹定位，提高了端面的磨削效率和精度，同时大大降低了工作强度；
为了实现上述的磨削方法，发明人着重提供了一种磨削碳化硅晶体端面的装置，包括基座，所述的基座上设置有晶体定位油缸和砂轮修整定位油缸，所述基座两侧还设置有支撑板，所述的支撑板上活动连接有晶体安装定位平板。
为了达到最好的效果，发明人发现必须把砂轮修整定位油缸设置在基座的中心位置，将晶体定位油缸均匀的散布于砂轮修整定位油缸周围，这样就可以方便的实现晶体定位油缸与砂轮修整定位油缸的同步定位，同时实现同一个砂轮同时磨削多个晶体的端面，且可以方便的对磨削砂轮进行修整。
一般而言，在晶体的端面磨削时，一般需要将晶体直接粘结在铁垫块上，利用这一原理，发明人在晶体定位油缸顶端设置有磁力吸盘，这样就可以利用磁力吸盘将铁垫块吸住，进而将晶体固定在定位油缸顶端上。
为了达到更好的效果，所述的晶体定位油缸并联在同一油路上，所述的砂轮修整定位油缸单独连接在另一油路上，这样将晶体固定在定位油缸顶端后，可以控制油缸压力将晶体顶升，在顶升前，需要将晶体安装定位平板连接到支撑板上从而提供一个定位的基准面，但是因晶体的凹凸尺寸不一、凹凸无规律，顶升开始后某一晶体的顶端可能率先到达基准面，此时该晶体下部的油缸到位，其他晶体所在的油缸会继续上升，直至所有晶体全部到位，由于油路还在继续供油，油缸压力会继续上升，发明人进一步优化后，为了避免油缸压力过大而损伤晶体，在晶体定位油缸的主油路上安装有压力传感器和电磁阀，当主油路压力达到设定值时，压力传感器送出信号控制电磁阀自动断开，由于每个定位油缸上都安装有液控自锁紧装置，这样油路断开后各个油缸便可自动锁紧；另外，由于砂轮修整定位油缸是单独连接在另一油路上，可以单独的控制其顶升高度，这样可实现晶体加工、砂轮修整同时进行，也可实现对砂轮单独进行修整，既可以与晶体定位油缸同步定位，可在所有的晶体定位油缸定位后再自行定位调整。
当所有的晶体顶端全部到位后，即可利用砂轮对其端面进行磨削实现了一次磨削多块晶体的目标，但由于晶体的凹凸尺寸不一、凹凸无规律，在磨削过程中可以先把磨平的晶体取下来，其余未磨好的继续加工，这样就不需要进行二次定位，提高了工作的效果和所得晶体的品质；磨削过程中，砂轮会被进一步的磨损，此时只需要控制砂轮修整定位油缸升起到指定高度，使砂轮经过油缸顶端设置的砂轮修整装置即可对砂轮进行修整，一般选取的砂轮修整装置选自常规的修整装置；修整后的砂轮即可对晶体继续进行磨削；这样同样不需要对砂轮与晶体进行二次装夹定位，保证了整个加工过程的连续性，除此之外，当所有晶体顶端均被开始磨削之后，砂轮修整定位油缸的高度会高于其他晶体定位油缸，此时可以通过砂轮修整定位油缸单独控制其升降，避免损坏砂轮。
所述的晶体安装定位平板通过快速链接销固定在基座两侧的支撑板上，对碳化硅晶体的上端面进行准确的定位。
最佳的配置方式为基座中心设置砂轮修整定位油缸，用于安装砂轮修整装置，在其周围呈正方形或圆形分布晶体定位油缸，这样可以达到最佳的磨削效果；除了这一最佳配置方案外，其他方案也必须保证砂轮修整定位油缸和晶体定位油缸均位于基座水平面上。
综上所述，采用这种磨削方法和对应的磨削装置，可同时磨削多块晶体且自带砂轮修磨装置，在晶体自动磨削过程中随时可以进行砂轮的修整。节省了装夹时间、减轻了操作者的劳动强度、提高了生产效率及设备利用率、降低了加工成本、提升了企业效益。
附图说明
图1为本发明所述实施例1中磨削装置基座的结构示意图；
图2为本发明所述图1中A-A剖视示意图；
图3为本发明所述磨削装置中晶体安装定位平板的结构示意图；
图4为本发明所述磨削装置中晶体安装定位平板的剖视示意图；
图5为本发明所述磨削装置安装好晶体安装定位平板后内部结构示意图；
图6为本发明所述实施例2中磨削装置基座的结构示意图；
图中1-4和6-9为晶体定位油缸，5为砂轮修整定位油缸，10为支撑板，11为基座，12为晶体安装定位平板，13为磁力吸盘。
具体实施方式
实施例1
一种磨削碳化硅晶体端面的装置，包括基座11，所述的基座11上设置有晶体定位油缸1-4和6-9，和砂轮修整定位油缸5，所述基座11两侧还设置有支撑板10，所述的支撑板10上活动连接有晶体安装定位平板12；
其中所述的晶体定位油缸顶端设置有磁力吸盘13；
所述的晶体安装定位平板12通过快速链接销固定在基座11两侧的支撑板10上；
所述的基座中心设置砂轮修整定位油缸5，在其周围呈正方形均匀分布有晶体定位油缸1-4和6-9；
所述的晶体定位油缸并联在同一油路上，所述的砂轮修整定位油缸单独连接在另一油路上；
所述晶体定位油缸1-4和6-9的主供油管路上设置有压力传感器和电磁阀，每个定位油缸均安装有液控自锁紧装置，这样当主油路压力达到设定值时，压力传感器送出信号控制电磁阀自动断开，断开后由于每个油缸上都安装有液控自锁紧装置，可以使各个油缸便可自动锁紧。
利用该装置磨削晶体端面的两种方法：
1.将待磨削晶体通过磁力吸盘固定在晶体定位油缸顶端，将晶体安装定位平板12通过快速链接销固定在基座11两侧的支撑板10上，之后开始定位，同时对砂轮修整装置所在的砂轮修整定位油缸5同步定位，定位结束后即可进行晶体的磨削，磨削的同时可以对砂轮也进行修整，在磨削过程中可以先把磨平的晶体取下来，其余未磨好的继续加工；
2.在磨削晶体之前先将砂轮修整油缸升起，对砂轮进行修整，修整完后将其落下，再将待磨削晶体通过磁力吸盘固定在晶体定位油缸顶端，将晶体安装定位平板12通过快速链接销固定在基座11两侧的支撑板10上，之后开始定位，定位结束后即可进行晶体的磨削。如要修磨砂轮只需控制砂轮修整油缸升起，将砂轮经过砂轮修整器即可完成砂轮的修磨。在磨削过程中可以先把磨平的晶体取下来，其余未磨好的继续加工。
实施例2
一种磨削碳化硅晶体端面的装置，包括基座，所述的基座上设置有4个晶体定位油缸，和砂轮修整定位油5，所述基座两侧还设置有支撑板，所述的支撑板上活动连接有晶体安装定位平板；
其中所述的晶体定位油缸顶端设置有磁力吸盘；
所述的晶体安装定位平板通过快速链接销固定在基座两侧的支撑板上；
所述的基座中心设置砂轮修整定位油缸5，在其周围呈菱形均匀分布有4个晶体定位油缸；
所述的晶体定位油缸并联在同一油路上，所述的砂轮修整定位油缸单独连接在另一油路上；
所述晶体定位油缸的主供油管路上设置有压力传感器和电磁阀，所有定位油缸的供油管路上均安装有液控自锁紧装置。
利用该装置磨削晶体端面的方法：
在磨削晶体之前先将砂轮修整油缸升起，对砂轮进行修整，修整完后将其落下，再将待磨削晶体通过磁力吸盘固定在晶体定位油缸顶端，将晶体安装定位平板12通过快速链接销固定在基座11两侧的支撑板10上，之后开始定位，定位结束后即可进行晶体的磨削。如要修磨砂轮只需控制砂轮修整油缸升起，将砂轮经过砂轮修整器即可完成砂轮的修磨。在磨削过程中可以先把磨平的晶体取下来，其余未磨好的继续加工。

Claims (7)

1.一种磨削碳化硅晶体端面的方法，其特征在于：采用同一设备将至少两块的待磨削晶体同时定位，同时对砂轮修整装置同步定位，之后即可进行晶体的磨削。
2.一种磨削碳化硅晶体端面的装置，包括基座（11），其特征在于：所述的基座（11）上设置有晶体定位油缸和砂轮修整定位油缸（5），所述基座（11）两侧还设置有支撑板（10），所述的支撑板（10）上活动连接有晶体安装定位平板（12）。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的晶体定位油缸顶端设置有磁力吸盘（13）。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的晶体安装定位平板（12）通过快速链接销固定在基座两侧的支撑板（10）上。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的基座（11）中心设置砂轮修整定位油缸（5），在其周围呈正方形或圆形均匀分布有晶体定位油缸。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的晶体定位油缸并联在同一油路上，所述的砂轮修整定位油缸单独连接在另一油路上。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述晶体定位油缸的主供油管路上设置有压力传感器和电磁阀；每个定位油缸的供油管路上均安装有液控自锁紧装置。
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