專利名稱：研磨測厚標準砣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及石英晶體、半導(dǎo)體、光學(xué)及高精度研磨等領(lǐng)域使用的自動測厚儀，特別涉及研磨自動測厚儀，具體地說，是研磨自動測厚儀使用的標準砣。
背景技術(shù)：
研磨自動測厚儀是一種通過研磨加工，使被加工工件達到設(shè)定厚度的儀器。廣泛應(yīng)用在光學(xué)、半導(dǎo)體、石英晶體制造等許多工業(yè)領(lǐng)域。研磨測厚儀主要由測厚儀主機和計算機組成，并和研磨機配合使用。測厚儀通過對石英晶片的頻率進行采樣，將石英晶片的頻率轉(zhuǎn)換為厚度，從而實現(xiàn)測厚。其工作過程如下被加工工件安放在研磨機的游輪四周的邊孔內(nèi)，將I個石英晶片安放在游輪中心孔內(nèi)，石英晶片作為振蕩器使用。研磨機具有上、下研盤，上研盤表面設(shè)置有流砂孔和電極安裝孔，電極嵌入在安裝孔內(nèi)。研磨機開啟后，上研盤、下研盤、游輪同時旋轉(zhuǎn)，同時砂漿泵將金剛砂漿注入流砂孔中，通過金剛砂對工件進行磨削 加工。上研盤旋轉(zhuǎn)過程中，電極周期性地與石英晶片接觸，每次接觸時，石英晶片通過電極反饋頻率信號給主機。由主機檢測到石英晶片的諧振頻率，從而獲得被加工工件的厚度，也就是邊磨削邊測定厚度。當(dāng)研磨機的研盤研磨到石英晶片時，石英晶片反饋的頻率信號發(fā)生變化，主機通過程序就可以計算出石英晶片當(dāng)前的厚度，也就是被加工工件當(dāng)前的厚度。當(dāng)石英晶片磨削減薄到達設(shè)定厚度時，主機就停止研磨機工作，這時，石英晶片的厚度就是指定的被加工工件要求達到的厚度。從上述描述可知，現(xiàn)有的研磨自動測厚儀完全是通過石英晶片的厚度作為測厚標準，局限性較大，因為目前的工藝水平，當(dāng)石英晶片的厚度在I. 6毫米以內(nèi)的范圍時，其諧振頻率可以被主機檢測到。當(dāng)石英晶片的厚度大于I. 6毫米時，其諧振頻率不能被主機檢測到，就失去工業(yè)利用價值。所以現(xiàn)有的研磨自動測厚儀加工工件的厚度范圍很小，局限在
I.6毫米以下。超過I. 6毫米的工件加工起來工時較長，工藝繁瑣，并且不易保證加工精度。

實用新型內(nèi)容為解決上述問題，本實用新型的目的是提供一種研磨測厚標準砣，用于研磨自動測厚儀上，可使測厚儀的測試范圍不受石英晶片本身厚度的限制，增大了工件的加工范圍，降低了成本，提高了加工精度，大大提升了工作效率。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案一種研磨測厚標準砣，其特征是該標準砣由石英晶片和金屬墊塊組成，石英晶片與金屬墊塊固接在一起。所述金屬墊塊是銅塊。所述金屬墊塊的硬度與石英晶片的硬度相差三個等級以上。本實用新型的創(chuàng)新之處在于巧妙的利用了研磨機是以金剛砂作為磨削手段，被加工工件的硬度都非常高這一特點。將硬度相對較小的金屬墊塊與較薄的石英晶片粘合在一起構(gòu)成測厚標準砣，就可以加工I. 6毫米以上的工件。并且可根據(jù)被加工工件的目標厚度，改變金屬墊塊的厚度，而石英晶片的厚度可以選擇相對較薄的，這樣就大大降低了成本。例如，用研磨自動測厚儀來加工玻璃鏡片，使玻璃鏡片的厚度達到指定的4. 2毫米，玻璃鏡片的原有厚度為5毫米。那么，只需準備0. 3毫米厚的石英晶片和4毫米厚的金屬墊塊，金屬墊塊為銅墊塊。石英晶片的周邊與銅墊塊粘接在一起，也就是說測厚標準砣的厚度為4. 3毫米。研磨機開啟后，上研盤、下研盤、游輪同時旋轉(zhuǎn)，同時砂漿泵將金剛砂漿注入上研盤的流砂孔中，通過上、下研盤對玻璃鏡片進行磨削加工。當(dāng)玻璃鏡片的厚度減少0. 7毫米后，上、下研盤開始對石英晶片和銅墊塊進行研磨，由于研磨的介質(zhì)是金剛砂漿，金剛砂的硬度很大，為莫氏9. 5度，所以它會先磨削硬度大的物體，玻璃的硬度等級是莫氏6. 5度，石英晶片的硬度等級是莫氏7度，銅的硬度等級是莫氏3度。所以金剛砂漿對玻璃鏡片和石英晶片的磨削速度遠大于對銅墊塊的磨削速度。當(dāng)石英晶片的厚度削減0. I毫米時，主機檢測到石英晶片反饋的頻率發(fā)生變化，主機通過程序就可以計算出石英晶片當(dāng)前的厚度為0. 2毫米，也就是指定的參考厚度，主機就停止研磨機工作。這時，銅墊塊只被磨削了 0. 001毫米左、右，其厚度依然為4毫米，所以測厚標準砣的厚度=石英晶片的厚度+銅墊塊的厚度，0. 2+4 = 4. 2毫米，也就 是指定的被加工工件要求達到的厚度。

圖I是研磨機的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I的正視圖。圖3是圖I的分解圖。圖4是圖I的俯視圖。圖5是圖4的A-A剖視圖。圖6是圖5的B局部放大圖。圖7是石英晶片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是標準砣的正視圖。圖9是標準砣的立體圖。
具體實施方式
圖中標號I上研盤 2下研盤 3內(nèi)齒圈 4中心齒圈5游輪 6邊孔 7工件8中心孔9石英晶片10研磨機11流砂孔 12電極安裝孔13電極 14標準砣15石英晶片 16金屬墊塊請參照圖I、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，研磨自動測厚儀主要由測厚儀主機和計算機組成，與研磨機配合使用。研磨機10包括上研盤I、下研盤2、內(nèi)齒圈3、中心齒圈4、游輪5，中心齒圈4與內(nèi)齒圈3同軸心的布置，游輪5有多個，這些游輪5設(shè)置在中心齒圈4與內(nèi)齒圈3之間，每個游輪5同時與中心齒圈4和內(nèi)齒圈3嚙合，在驅(qū)動機構(gòu)的帶動下，中心齒圈4和內(nèi)齒圈3同步旋轉(zhuǎn)，游輪5在圍繞中心齒圈4公轉(zhuǎn)的同時也自轉(zhuǎn)。游輪5的外圍開有一圈邊孔6，邊孔6內(nèi)放有待加工的工件7，工件7可以是玻璃鏡片、半導(dǎo)體硅片，游輪5的中心孔8內(nèi)放有測厚標準件，請參照圖7，現(xiàn)有技術(shù)中，測厚標準件由石英晶片9構(gòu)成，石英晶片9最大厚度為I. 6毫米，若石英晶片9的厚度超過I. 6毫米，其諧振頻率不能被主機檢測到，失去工業(yè)利用價值，所以現(xiàn)有的研磨自動測厚儀能夠加工工件的厚度范圍(測厚量程)很小，局限在I. 6毫米以下。為此，本實用新型提出的技術(shù)解決方案是請參照圖8、圖9，本實用新型提供了一種研磨測厚標準砣14，該標準砣14由石英晶片15和金屬墊塊16組成，石英晶片15的周邊與金屬墊塊16粘接在一起，金屬墊塊16具有導(dǎo)電性能，金屬墊塊16的硬度小于石英晶片的硬度。金屬墊塊16的硬度與石英晶片15的硬度相差三個等級以上，也就是莫氏硬度相差三度以上，在優(yōu)選實施方案中，金屬墊塊16是銅墊塊。上研盤I的表面設(shè)置有流砂孔11和電極安裝孔12，電極13嵌入在安裝孔12中，當(dāng)研磨機開啟后，上研盤I、下研盤2、游輪5同時旋轉(zhuǎn)，同時砂漿泵將金剛砂注入流砂孔11中，通過金剛砂對工件7進行磨削加工，上研盤I旋轉(zhuǎn)過程中，電極13周期性的與石英晶片15接觸，由于銅墊塊具有導(dǎo)電性能，每次接觸時，石英晶片15通過電極13反饋頻率信號給主機，由主機檢測到石英晶片的諧振頻率，從而獲得被加工工件的厚度，也就是邊磨削邊測定厚度，當(dāng)研磨機的研盤研磨到石英晶片時，石英晶片反饋的頻率發(fā)生變化，主機通過程序就可以計算出石英晶片當(dāng)前的厚度，也就是被加工工件當(dāng)前的厚度，當(dāng)石英晶片磨削減薄到達設(shè)定厚度時，主機就停止研磨機工作。這時，石英晶片的厚度就是指定的被加工工件要求達到的厚度。本實用新型的創(chuàng)新之處在于巧妙的利用了研磨機是以金剛砂作為磨削手段，被加工工件的硬度都非常高這一特點。用硬度相對較小的金屬墊塊來加高石英晶片的厚度，從而可以采用很薄的石英晶片，大大降低了成本。并且可以加工大于I. 6毫米的工件。例如，用研磨自動測厚儀來加工半導(dǎo)體硅片，使半導(dǎo)體硅片的厚度達到指定的5. 35毫米，半導(dǎo)體硅片的原有厚度為6毫米。那么，只需準備0. 3毫米厚的石英晶片15和5. 2毫米厚的金屬墊塊16，金屬墊塊16由銅墊塊構(gòu)成，石英晶片15的周邊與金屬墊塊16粘接在一起，也就是說測厚標準砣14的厚度為5. 5毫米，測厚標準砣14放置在游輪5的中心孔8內(nèi)，研磨機開啟后，上研盤I、下研盤2、游輪5同時旋轉(zhuǎn)，同時砂漿泵將金剛砂漿注入上研盤I的流砂孔11中，通過上、下研盤1、2對半導(dǎo)體硅片進行磨削加工，當(dāng)半導(dǎo)體硅片的厚度減少0. 5毫米后，上、下研盤1、2開始對石英晶片15和銅墊塊進行研磨，由于研磨的介質(zhì)是金剛砂漿，金剛砂的硬度等級很大，為莫氏9. 5度，所以它會先磨削硬度大的物體，半導(dǎo)體硅片的硬度等級是莫氏7. 5度，石英晶片15的硬度等級是莫氏7度，銅的硬度等級是莫氏3度。所以金剛砂漿對半導(dǎo)體硅片以及石英晶片的磨削速度遠大于對銅墊塊的磨削速度。當(dāng)石英晶片的厚度削減0. 15毫米時，主機檢測到石英晶片反饋的頻率發(fā)生變化，主機通過程序就可以計算出石英晶片當(dāng)前的厚度為0. 15毫米，也就是指定的參考厚度，主機就停止研磨機工作。這時，銅墊塊只被磨削了 0.001毫米左、右，其厚度依然為5. 2毫米，所以標準砣的厚度=石英晶片的厚度+銅墊塊的厚度，0. 15+5. 2 = 5. 35毫米，也就是指定的被加工工件(半導(dǎo)體硅片)要求達到的厚度。
權(quán)利要求1.一種研磨測厚標準砣，其特征是該標準砣由石英晶片和金屬墊塊組成，石英晶片與金屬墊塊固接在一起。
2.如權(quán)利要求I所述的一種研磨測厚標準砣，其特征是所述金屬墊塊是銅塊。
3.如權(quán)利要求I所述的一種研磨測厚標準砣，其特征是所述金屬墊塊的硬度與石英晶片的硬度相差三個等級以上。
專利摘要一種研磨測厚標準砣，由石英晶片和金屬墊塊組成，石英晶片與金屬墊塊固接在一起，該標準砣可使研磨自動使測厚儀的測試范圍不受石英晶片本身厚度的限制，增大了工件的加工范圍，降低了成本，提高了加工精度，大大提升了工作效率。
文檔編號B24B37/34GK202572125SQ20122014740
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月9日
發(fā)明者楊長瑞 申請人:楊長瑞