[发明专利]一种多功能的基片磨抛装置及其磨抛方法

说明书

技术领域

本发明属于平面基片的超精密加工技术领域，具体涉及一种用于硅片、蓝宝石基片和玻璃基板等硬脆材料平面基片的磨抛平整化加工及减薄加工，也可用于陶瓷、金属和复合材料等平面薄板的磨削和抛光加工。

背景技术

硅片、蓝宝石基片、玻璃面板和陶瓷片等平面薄片状基片的超精密表面加工及超精密减薄加工，通常经过磨削、研磨和抛光等加工工序，分别由磨削、研磨机床和抛光机床独立完成，磨削、研磨机床用于基片的表面平整化加工，使基片达到预定厚度，获得高平整度高质量的表面，抛光机床用于基片的表面抛光，去除基片的磨削、研磨表面损伤层，使基片达到无损伤超光滑表面。目前，基片的减薄加工通常要求基片减薄厚度达到30～100μm以下使基片重量轻和紧密，。通常此时基片经过磨削减薄到预定厚度时，从磨削机床上卸下，再装夹到抛光机上进行抛光加工，在从磨削到抛光的转换的过程中，由于基片表面磨削应力会造成基片的变形，使基片在磨削和抛光工序间传送以及在抛光机上再装夹过程中非常容易破碎，而且采用两个机床分别进行磨削和抛光加工，设备投资大，生产效率比较低。目前市场上常见的基片磨削和抛磨削光机床通常为专用磨削加工设备，如对于圆片状硅片，主要用硅片超精密磨床进行平整化加工和减薄加工，再用平面抛光机床进行表面抛光；对于方片状的玻璃面板，主要用专用平面研磨机床进行平整化加工和减薄加工，再用平面抛光机床进行表面抛光。这些现有的磨削和抛光机床往往不适用于多种基片的不同使用要求。

发明内容

本发明要解决的技术难题是克服上述现有的磨削和抛光机床及加工方法的不足，发明了一种多功能的基片磨抛装置及其磨抛方法。该多功能基片磨抛装置采用双主轴结构，在一台设备上完成硅片、玻璃面板、陶瓷片、蓝宝石基片等基片的磨削和抛光加工，即经过磨削后，基片不需卸片，从磨削工位直接进入抛光工位进行基片抛光加工，可实现基片的轴向切入式磨抛、径向切入式磨抛、径向往复式磨抛和留边磨抛等多种磨抛方法。磨削主轴单元和抛光主轴单元互为配重，共用一套电机驱动进给机构和气缸进给机构，基片在磨削或抛光过程中可实现定程磨削和控制力磨削两种进给控制方式。

本发明采用的技术方案是一种多功能的基片磨抛装置及其磨抛方法，其磨抛方法采用三种方式：1)当采用轴向切入式磨抛方法加工圆片状基片时，将被加工基片W置于吸盘12上，工作台3在进给机构8的驱动下沿水平方向朝b箭头方向前移至磨削主轴单元18的下方，将圆片状基片W的中心位于磨轮15的外边缘处，保持工作台3在水平方向上位置固定；2)当采用径向切入式磨抛方法加工方片状基片时，磨削主轴单元18的磨轮15转动方向为e向旋转；同时，磨削主轴单元18在电机26正转时沿磨削进给方向的d向下进给，保持磨削主轴单元18在磨削进给方向上位置固定；3)当采用小直径磨轮或抛轮时，采用留边磨抛方法实现留边磨削或留边抛光，小直径磨轮或抛轮的直径略小于被加工基片W的半径，将被加工基片W载置于吸盘12上；

当采用上述方法中任意一种方式磨削时，先将被加工基片W吸附在所述的吸盘(12)上，所述的吸盘12由多孔陶瓷材料制成圆盘状，进给机构8驱动所述的工作台3沿水平方向朝a向移至所述的磨削主轴单元18下方，所述的磨削电机主轴17驱动所述的磨轮15沿磨轮转动方向的e方向转动，所述的电机26或所述的气缸39驱动所述的磨削主轴单元18沿磨削进给方向d向上进给磨削基片W，所述的测力装置10将监测的磨削力传输给控制系统，控制磨削力等于预设值，当所述的测厚装置13检测到基片W达到预设的厚度后，所述的磨削主轴单元18沿所述的磨削垂直导轨23上升退刀，自此完成基片W的磨削；所述的进给机构8驱动所述的工作台3沿水平方向朝a向移至所述的抛光主轴单元35下方，所述的抛光电机主轴36驱动所述的抛轮37沿抛轮转动方向的h方向转动，所述的电机26或所述的气缸39驱动所述的抛光主轴单元35沿抛光进给方向g向上进给磨削基片W，所述的测力装置10将监测的抛光压力传输给控制系统，控制抛光压力等于预设值，抛光结束后，所述的抛光主轴单元35沿所述的抛光垂直导轨30上升退刀，自此完成基片W的抛光，所述的测力装置10分别检测出磨削过程中的磨削力或抛光过程中的抛光压力，并将检测数据向控制系统输送，保证磨削力或抛光压力等于预设压力；所述的工作台3在所述的进给机构8的驱动下沿水平方向朝a向移出抛光加工区进行卸片。