CN108394055A - 一种树脂浇注机浇注组分比例的准实时检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种树脂浇注机浇注组分比例的准实时检测装置，包括：样品杯、物料刮刀及用于样品杯和物料刮刀限位的台架；样品杯通过上架板上的限位开孔固定于台架上，其开口端面与上架板的上表面处于同一平面；物料刮刀通过限位挡圈安装于刮刀移动限位沟槽中，且其刀刃与上架板的上表面紧密贴合。此外，还提供了一种使用该装置的检测方法，通过测得定体积下各组份和混合料的重量，利用重量差异计算出准确浇注组分比例。本发明具有不需接入浇注机、独立使用、成本低、易于操作维护、测试时间短的特点，原理和操作方法简单，无需冗长学习即可熟练使用，尤其可以使中低端浇注机也实现浇注组分比例的准实时检测、调节和控制，具备优异的经济推广价值。

Description

一种树脂浇注机浇注组分比例的准实时检测装置和方法

技术领域

本发明涉及浇注设备领域，具体涉及一种树脂浇注机浇注组分比例的准实时检测装置和方法。

背景技术

随着半导体制程工艺的不断升级，光刻技术对圆晶表面的平坦化程度的要求越来越高。化学机械抛光技术，也称作化学机械抛光技术，作为目前机械加工中唯一能够实现表面全局平坦化的技术，在圆晶的表面处理过程中起到了关键性的作用。

化学机械抛光技术综合了化学抛光和机械抛光的优势。单纯的化学抛光，表面精度较高，损伤低，完整性好，不容易出现表面/亚表面损伤，但是抛光速率较慢，材料去除效率较低，不能修正表面型面精度，抛光一致性比较差；单纯的机械抛光，抛光一致性好，表面平整度高，抛光效率高，但是容易出现表面层/亚表面层损伤，表面粗糙度值比较低。化学机械抛光吸收了两者各自的优点，并利用了两种抛光方式的协同效应，不仅可以提高材料去除效率，而且可以同时获得较完美的平坦化表面。

化学机械抛光垫作为化学机械抛光技术中的重要耗材，其作用如下：把抛光液有效均匀地输送到抛光垫的不同区域；将抛光后便化学反应充分进行的反应物、碎屑等顺利排出，达到去除效果；维持抛光垫表面的抛光液薄膜，以便化学反应充分进行；保持抛光过程的平稳、表面不变形，以便获得较好的晶片表面形貌。因此，其密度、硬度、压缩比、涵养量、表面粗糙度、孔洞尺寸大小等直接影响到半导体圆晶的加工成品质量。目前，化学机械抛光垫按材质分，主要分为聚氨酯抛光垫、无纺布抛光垫、复合型抛光垫等。

聚氨酯抛光垫因其优异的性能，被广泛用于化学机械抛光领域。通常，聚氨酯抛光垫可以采用浇注工艺进行制备，即将聚氨酯预聚体和辅料组分通过浇注机浇注至模具中进行成型。这里的浇注机是指树脂浇注机，其为一种广泛应用于二组分或多组分热固型树脂成型生产的浇注设备。

由于采用浇注工艺进行制备，因此浇注中各组分配方比例的检测和控制非常重要，组分比例的精确度直接决定着聚氨酯抛光垫的生产和质量稳定性。目前，高端的浇注机通常采用在各组分流动管路中直接安装质量流量计，从而实现组分真实流量的实时监测，进而实现在浇注过程中对浇注比例的准确控制和精确调节。但因附加有实时流量检测装置，此类浇注机价格和后期维护成本均比较昂贵，故大多数企业仍然采用中低端浇注机进行实际生产。然而，中低端浇注机又因为没有安装质量流量计，无法实时检测浇注中各组分的真实流量和配比。在实际使用中，一般只能采用在浇筑前分别注射单一组分并沉重、计算单位时间流量的方法来检测，调节和控制组分比例。此外，中低端浇注机由于设计及制造成本原因，其浇注头结构设计，溢料、窜料控制也与高端浇注机存在这不小的差距，在浇注过程中，尤其是对浇注条件控制要求稍高的树脂料的浇注过程中，常常发生组分混合浇注时实际流量与浇注前单独测得流量不一致的情况，这就导致浇注组分比例失准、产品性能下降、合格率降低等一系列问题，甚至会造成整批浇注产品的直接报废。

综上所述，一种能够降低使用和维护成本的浇注组分比例检测手段和装置亟待研发与应用。

发明内容

本发明提供了一种树脂浇注机浇注组分比例的准实时检测装置和方法，以解决中低端浇注机无法实现组分混合浇注实际浇注组分比例准确检测的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种树脂浇注机浇注组分比例的准实时检测装置，包括：若干个样品杯、设有限位轴杆和限位挡圈的物料刮刀及用于样品杯和物料刮刀限位的台架；所述台架包括上架板、下架板、左侧立板和右侧立板；所述上架板上间距均匀地设有若干个限位开孔；所述样品杯通过限位开孔固定于台架上，并被下架板托举以使样品杯的开口端面与上架板的上表面处于同一平面；所述左侧立板和右侧立板上对称设有刮刀移动限位沟槽；所述物料刮刀刃侧两端设有限位轴杆，并通过限位挡圈安装于刮刀移动限位沟槽中；所述物料刮刀的刀刃与上架板的上表面紧密贴合。

本技术方案的特点在于，通过与台架紧密贴合且做不沾处理的物料刮刀和经过精确限位的样品杯间的配合，高速而有效地实现了混合料精确重量的准实时称量，操作简单、成本低、测试时间短；采用独立结构设计，可以不接入浇注机而独立使用，适用于任何型号的浇注机，尤其可以辅助未接入质量流量检测设备的中低端浇注机实现浇注过程中对两组分混合料中各组分的实际浇注量和浇注组分比例的准实时检测，提升了浇注工艺的可靠性和稳定性。

进一步地，所述限位开孔边缘设有与样品杯口尺寸匹配的沉陷圆角。通过沉陷圆角，当样品杯被放置于台架上时，圆角下陷的大小和深度匹配杯子口凸缘的高度，不需要过多的人工调整，即能够进行样品杯的快速限位并确保样品杯开口面与上架板上表面处于同一平面，从而保证了装置的快速、精确运行。

优选地，所述限位开孔数量为4个。根据统计学原理，取平均值最少需要3组测量数据，而通过反复的试验论证，当限位开孔为4个时，测量时间和测量精度达到最佳平衡。

进一步地，台架、设有限位轴杆和限位挡圈的物料刮刀均进行过表面不沾处理。通过不沾处理，首先，防止了物料在检测装置各组件上的粘结，保证了检测装置的顺畅运行，提高了操作精确；其次，方便了物料的清理，节省了操作时间；最后，有效地保护了检测装置表面，充分延长了检测装置的使用寿命，减少了其维护次数和成本。

进一步地，所述样品杯的材料可以为金属、陶瓷、塑料、纸等；当材料为金属、陶瓷、塑料时，样品杯做表面不沾处理。上述材料具有刚性强、受力变形小、容积固定的特点，保证了检测过程中样品杯容积不变或变化极小，进而确保了测量数据的准确性。

优选地，所述样品杯为一次性纸杯。经检测，市面上在售的一次性纸杯自重质量波动极小，且满足本检测装置的使用要求。在使用一次性纸杯作为样品杯进行检测时，可以免于样品杯的清洗，随用随取，大幅度节省了检测周期，提高了检测效率。

为解决中低端浇注机无法实现组分混合浇注实际浇注组分比例准确检测的问题，本发明还提供一种使用上述准实时检测装置进行树脂浇注机浇注组分比例准实时检测的方法，包括以下步骤：

(1)浇注组分校准

首先，称取若干个样品杯的空杯重、并将样品杯放置和限位在台架上；然后，在若干个样品杯中浇注入单一的组分A，填满后，推动物料刮刀刮除溢出样品杯的多余物料；最后，从台架上取出盛满单一组分物料的样品杯，称取重量后减去其空杯重，得到每个样品杯中组分A的满杯重量，并根据得到的若干个满杯重量计算出组分A的满杯平均重量、记为W1。同样操作得到单一的组分B的满杯平均重量、记为W2。

(2)混合浇注组分比例的准实时检测

在浇注生产过程中，将从浇注机混合好并流出的由组分A和组分B组成的混合料浇注到若干个样品杯中，推动物料刮刀刮除溢出样品杯的多余物料；从台架上取出盛满混合料的样品杯，称取重量后减去其空杯重，得到每个样品杯中混合料的满杯重量，并根据得到的若干个满杯重量计算出混合料的满杯平均重量、记为W；

(3)混合料中各组分实际浇注量和实际浇注组分比例的计算

按照下列公式计算出混合料中各组分的实际浇注量和实际浇注组分比例。

混合料中组分A的实际浇注量W_A＝W1*(W2-W)/(W2-W1)；

混合料中组分B的实际浇注量W_B＝W-W_A；

混合料中组分A和组分B的实际浇注组分比例＝W_A：W_B。

本技术方案的原理如下：

根据公式：

M＝ρ·V

其中，M-物体质量，ρ-物体密度，V-物体体积。

可知，当两个物体体积相同时，它们的密度差异直接反映为其质量差异。

在本技术方案中，密度为区别组分A、组分B和混合料的特征数值，但密度无法直接进行检测。因此，通过在固定容积的样品杯中进行定体积填充，即技术方案中描述的满杯填充，将三者密度间的差异转化为质量的差异。在此情况下，通过对满杯质量的快速称量，得到带有密度特征的组分A、组分B和混合料的满杯重量。最后通过数学方法将组分A和组分B按比例混合后在固定体积下产生的质量变化还原为混合比例，即浇注组分比例，及其实际浇注量。

所述数学方法如下列公式：

混合料中组分A的实际浇注量W_A＝W1*(W2-W)/(W2-W1)；

混合料中组分B的实际浇注量W_B＝W-W_A；

混合料中组分A和组分B的实际浇注组分比例＝W_A：W_B；

其中，W1为组分A的满杯平均重量；

W2为组分B的满杯平均重量；

W为混合料的满杯平均重量；

W_A为混合料中组分A的实际浇注量；

W_B为混合料中组分B的实际浇注量；

W_A：W_B为混合料中组分A和组分B的实际浇注组分比例。

通过机械结构的精确限位和样品杯的固定容积相配合，即可以实现上述的检测过程，从而在实际浇注过程中快速、准确地得到混合料各组分的实际浇注量和实际浇注组分比例。

上述方法原理简单，不需要经过复杂的操作和换算过程，任何掌握简单浇注手段的人员无需经过冗长的培训过程便能够上手使用；同时采用与浇注机相分离的独立装置，使用过程中无需对浇注机进行改装，因此适用与任一两组分混合浇注场景，具备优异的可推广能力。同时，因为浇注、刮除多余物料和称重操作均耗时较短，故能够实现浇注组分比例的准实时检测。

相较于现有技术，本发明的有益效果是：

(1)结构简单而稳定，成本低，易于维护，适用于任一需要进行浇注组分比例检测的两组分混合浇注场景；

(2)原理简单，操作简便，一般的浇注工艺操作员不需要冗长的培训过程即可熟练使用设备进行检测，具有极高的易用性，避免了因复杂操作可能导致的失误，保证了测量和计算结果的准确性；

(3)从浇注、溢料刮除、称重，最后到计算，步骤简单明了，具有便于理解和操作、耗时短的特点，进而实现了浇注组分的准实时检测；

(4)为独立装置，能够在不对原有浇注机进行改装的情况下实现浇注组分比例检测的附加功能，节约了使用成本；

(5)当应用于中低端浇注机时，使得中低端浇注机在不需更换设备或者进行高额改装也具备高端浇注机中才能够实现的浇注组分比例检测功能，实现了其对浇注组分比例的准实时监测、调节和控制，显著提高了其浇注工艺的可靠性和稳定性，扩大了其应用范围；

(6)通过提高浇注机的生产稳定性、合格率和产品质量，消除了浇注废品的产生，节约了人力、物力资源，为生产到来了优异的经济效益。

附图说明

图1一种树脂浇注机浇注组分比例的准实时检测装置结构示意图；

图2一种树脂浇注机浇注组分比例的准实时检测装置工作示意图；

图中标记为：1、左侧立板；2、限位轴杆；3、刮刀移动限位沟槽；4、上架板；5、下架板；6、物料刮刀；7、限位挡圈；8、右侧立板；9、样品杯；10、限位开孔；11、浇注入样品杯的物料；12、溢出样品杯的多余物料。其中，物料是指单一的组分A，或单一的组分B，或由组分A和组分B经浇注机混合得到的混合料；

具体实时方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1、图2对本发明作详细说明。

实施例1

本实施例中的一种树脂浇注机浇注组分比例的准实时检测装置，包括：4个样品杯(9)、设有限位轴杆2括号去掉和限位挡圈7的物料刮刀6及用于样品杯9和物料刮刀6限位的台架；所述样品被9为一次性纸杯；所述台架包括上架板4、下架板5、左侧立板1和右侧立板8；所述上架板4上间距均匀地设有4个限位开孔10；所述样品杯9通过限位开孔10固定于台架上，并被下架板5托举以使样品杯9的开口端面与上架板4的上表面处于同一平面；所述左侧立板1和右侧立板8上对称设有刮刀移动限位沟槽3；所述物料刮刀6刃侧两端设有限位轴杆2，并通过限位挡圈7安装于刮刀移动限位沟槽3中；所述物料刮刀6的刀刃与上架板4的上表面紧密贴合。上述除样品杯外的所有部件表面均涂覆有四氟乙烯涂层，并在浇注前预先喷涂或擦拭脱模油。

其操作方法和工作过程如下：

因样品杯为一次性纸杯，故每完成一次物料的浇注和称重，均丢弃于废物回收筒中并更换新的一次性纸杯作为样品杯用于下次检测。

(1)浇注组分校准

首先，称取若干个样品杯9的空杯重、并将样品杯(9)放置和限位在台架上；然后，在若干个样品杯9中浇注入单一的组分A，填满后，推动物料刮刀(6)刮除溢出样品杯9的多余物料；最后，从台架上取出盛满单一组分物料的样品杯(9)，称取重量后减去其空杯重，得到每个样品杯中组分A的满杯重量，并根据得到的若干个满杯重量计算出组分A的满杯平均重量、记为W1。同样操作得到单一的组分B的满杯平均重量、记为W2。

(2)混合浇注组分比例的准实时检测

在浇注生产过程中，将从浇注机混合好并流出的由组分A和组分B组成的混合料浇注到若干个样品杯9中，推动物料刮刀6刮除溢出样品杯9的多余物料；从台架上取出盛满混合料的样品杯9，称取重量后减去其空杯重，得到每个样品杯中混合料的满杯重量，并根据得到的若干个满杯重量计算出混合料的满杯平均重量、记为W；

(3)混合料中各组分实际浇注量和实际浇注组分比例的计算

按照下列公式计算出混合料中各组分的实际浇注量和实际浇注组分比例。

混合料中组分A的实际浇注量W_A＝W1*(W2-W)/(W2-W1)

混合料中组分B的实际浇注量W_B＝W-W_A

混合料中组分A和组分B的实际浇注组分比例＝W_A：W_B

实施例2

本实施例中的一种树脂浇注机浇注组分比例的准实时检测装置与实施例1的区别仅在于，限位开孔10边缘设有与样品杯9口尺寸匹配的沉陷圆角。通过沉陷圆角，当样品杯被放置于台架上时，圆角下陷的大小和深度匹配杯子口凸缘的高度，不需要过多的人工调整，即能够进行样品杯的快速限位并确保样品杯开口面与上架板上表面处于同一平面，从而保证了装置的快速、精确运行。

其操作方法和工作过程与实施例1相同。

实施例3

本实施例中的一种树脂浇注机浇注组分比例的准实时检测装置与实施例2的区别在于：所述样品杯9为铝或钢制，其表面表面涂覆四氟乙烯涂层等，并在浇注前预先喷涂或擦拭脱模油。

其操作方法和工作过程与实施例2的区别仅在于：

在进行每次物料浇注操作前，均需要在样品杯9表面喷涂或擦拭脱模油；每次称重操作完成后，需要取出样品杯9内的物料并清洗干净。

采用本实施例所述的样品杯，因其刚性较纸杯大得多，所以在容积上的精确度也大大提高，进而可以进一步提高检测精度，同时可以反复使用。但是，由于加入了喷涂或擦拭脱模油、清洗物料的过程，一定程度上增加了检测周期。综上，可以根据实际检测要求选择性地合理使用本实施例所述方案。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种树脂浇注机浇注组分比例的准实时检测装置，其特征在于，包括：若干个样品杯(9)、设有限位轴杆(2)和限位挡圈(7)的物料刮刀(6)及用于样品杯(9)和物料刮刀(6)限位的台架；所述台架包括上架板(4)、下架板(5)、左侧立板(1)和右侧立板(8)；所述上架板(4)上间距均匀地设有若干个限位开孔(10)；所述样品杯(9)通过限位开孔(10)固定于台架上，并被下架板(5)托举以使样品杯(9)的开口端面与上架板(4)的上表面处于同一平面；所述左侧立板(1)和右侧立板(8)上对称设有刮刀移动限位沟槽(3)；所述物料刮刀(6)刃侧两端设有限位轴杆(2)，并通过限位挡圈(7)安装于刮刀移动限位沟槽(3)中；所述物料刮刀(6)的刀刃与上架板(4)的上表面紧密贴合。

2.根据权利要求1所述的一种树脂浇注机浇注组分比例的准实时检测装置，其特征在于：所述限位开孔(10)边缘设有与样品杯(9)口尺寸匹配的沉陷圆角。

3.根据权利要求2所述的一种树脂浇注机浇注组分比例的准实时检测装置，其特征在于：所述限位开孔(10)数量为4个。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种树脂浇注机浇注组分比例的准实时检测装置，其特征在于：台架、设有限位轴杆(2)和限位挡圈(7)的物料刮刀(6)均进行过表面不沾处理。

5.根据权利要求4所述的一种树脂浇注机浇注组分比例的准实时检测装置，其特征在于：所述样品杯(9)的材质为金属、陶瓷、塑料、纸中的任意一种；当材质为金属、陶瓷、塑料中的任意一种时，样品杯(9)做表面不沾处理。

6.根据权利要求5所述的一种树脂浇注机浇注组分比例的准实时检测装置，其特征在于：所述样品杯(9)为一次性纸杯。

7.一种使用权利要求1～6任一项所述的准实时检测装置进行树脂浇注机浇注组分比例准实时检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)浇注组分校准

首先，称取若干个样品杯(9)的空杯重、并将样品杯(9)放置和限位在台架上；然后，在若干个样品杯(9)中浇注入单一的组分A，填满后，推动物料刮刀(6)刮除溢出样品杯(9)的多余物料；最后，从台架上取出盛满单一组分物料的样品杯(9)，称取重量后减去其空杯重，得到每个样品杯中组分A的满杯重量，并根据得到的若干个满杯重量计算出组分A的满杯平均重量，记为W1，同样操作得到单一的组分B的满杯平均重量，记为W2；

(2)混合浇注组分比例的准实时检测

在浇注生产过程中，将从浇注机混合好并流出的由组分A和组分B组成的混合料浇注到若干个样品杯(9)中，推动物料刮刀(6)刮除溢出样品杯(9)的多余物料；从台架上取出盛满混合料的样品杯(9)，称取重量后减去其空杯重，得到每个样品杯中混合料的满杯重量，并根据得到的若干个满杯重量计算出混合料的满杯平均重量、记为W；

(3)混合料中各组分实际浇注量和实际浇注组分比例的计算

按照下列公式计算出混合料中各组分的实际浇注量和实际浇注组分比例；

混合料中组分A的实际浇注量W_A＝W1*(W2-W)/(W2-W1)；

混合料中组分B的实际浇注量W_B＝W-W_A；

混合料中组分A和组分B的实际浇注组分比例＝W_A∶W_B。