一种单晶硅片倒角加工装置及方法

技术领域

本发明涉及单晶硅片加工技术领域，具体为一种单晶硅片倒角加工装置及方法。

背景技术

单晶硅片，即硅的单晶体，是一种具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料，纯度要求达到99.9999％，甚至达到99.9999999％以上，于制造半导体器件、太阳能电池等，用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成；然而，现有的技术在对单晶硅片进行倒角加工时存在以下问题：

1、现有的技术在对单晶硅片进行倒角加工时，由于单晶硅片生产过程中的产量较大，而现有的技术不便对批量的单晶硅片进行流水线式自动打磨倒角加工，从而导致单晶硅片的倒角加工效率低下；

2、同时，现有的技术在对单晶硅片进行倒角加工时，其倒角设备不便同时对单晶硅片边缘的上下面进行同步打磨倒角，从而影响单晶硅片倒角加工的效率，同时，由于单晶硅片的倒角加工分为两次进行，两次倒角加工无法保证单晶硅片上下面倒角的一致性，从而影响单晶硅片的倒角加工效果，针对上述问题，发明人提出一种单晶硅片倒角加工装置及方法用于解决上述问题。

发明内容

为了解决单晶硅片的加工效率较低以及单晶硅片的倒角加工效果差的问题；本发明的目的在于提供一种单晶硅片倒角加工装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种单晶硅片倒角加工装置，包括加工台，所述加工台的上表面固定安装有空心座，所述空心座远离加工台的一面固定安装有套筒，所述加工台的上表面固定安装有加工座，所述套筒的一侧固定安装有导向通道板，所述加工座远离加工台的一面设有放置盘，所述放置盘和导向通道板之间固定安装有U型连接杆，所述空心座和套筒的内部设有放料组件，所述加工座远离加工台的一面设有倒角组件，所述加工座和倒角组件之间设有旋转机构，所述加工台和空心座及放置盘之间设有上料机构。

优选地，所述加工座的上表面固定安装有L型设备板，所述L型设备板远离加工座的一端固定安装有电动推杆，所述电动推杆的活塞端转动安装有压紧盘，所述压紧盘和放置盘竖直对应，所述加工座远离加工台的一面固定安装有下料斗。

优选地，所述放料组件包括放料座，所述放料座和空心座的内壁固定连接，所述套筒的内壁固定安装有两个弧面限位板，两个所述弧面限位板的一端均设有弧面活动板，两个所述弧面活动板的下表面和放料座的上表面活动接触。

优选地，所述放料座的上表面固定安装有两个固定板，两个所述固定板的相对侧均固定安装有两个第一伸缩杆，相邻两个所述第一伸缩杆的活塞端和一个弧面活动板的一侧固定连接，所述第一伸缩杆的外壁活动套设有第一伸缩弹簧，相邻两个所述第一伸缩弹簧的一端和一个固定板的一侧固定连接，相邻两个所述第一伸缩弹簧的另一端和一个弧面活动板的一侧固定连接。

优选地，所述倒角组件包括L型机架板，所述L型机架板的一侧设有L型活动架，所述L型活动架的一侧设有两个锥面磨砂轮，两个所述锥面磨砂轮呈镜像设置，两个所述锥面磨砂轮之间固定安装有边缘打磨轮。

优选地，所述L型活动架的上端面转动安装有转轴，所述转轴的一端和其中一个锥面磨砂轮的一面固定连接，所述L型活动架的一侧固定安装打磨机，所述打磨机的驱动输出端和另一个锥面磨砂轮的一面固定连接，所述L型机架板的一侧固定安装有均匀分布的四个第二伸缩杆，所述第二伸缩杆的活塞端和L型活动架的另一侧固定连接，所述第二伸缩杆的外壁活动套设有第二伸缩弹簧，所述第二伸缩弹簧的一端和L型机架板的一侧固定连接，所述第二伸缩弹簧的另一端和L型活动架的另一侧固定连接。

优选地，所述旋转机构包括圆形导轨，所述加工座远离加工台的一面和圆形导轨的下表面固定连接，所述圆形导轨远离加工座的一面滑动安装有弧形滑块，所述L型机架板的一侧和弧形滑块的一侧固定连接，所述打磨机的底端和弧形滑块的上表面活动接触，所述加工座靠近圆形导轨的一面转动设有内齿环，所述内齿环的外壁和弧形滑块的另一侧固定连接，所述加工台的一端转动安装有转动轴，所述转动轴的一端固定安装有驱动齿轮，所述驱动齿轮和内齿环啮合连接。

优选地，所述上料机构包括上料板，所述上料板的一端设置有圆弧面，所述空心座的两侧均开设有推出槽，所述上料板的一端和其中一个推出槽的内壁活动接触，所述加工台靠近空心座的一面设有U型移动座，所述U型移动座远离加工台的一面和上料板的下表面固定连接，所述加工台靠近空心座的一面固定安装有两个侧板，两个所述侧板之间固定安装有两个导向杆，两个所述导向杆贯穿U型移动座并和U型移动座滑动连接，所述加工台的另一端转动安装有两个第一转动杆，两个所述第一转动杆的一端均固定安装有传动齿轮，两个所述传动齿轮之间啮合连接有齿带，所述齿带的外壁固定安装有L型驱动杆，所述U型移动座的内壁开设有条形槽，所述L型驱动杆远离齿带的一端和条形槽的内壁活动接触，其中一个所述第一转动杆的另一端固定安装有第一齿轮。

优选地，所述加工台远离空心座的一面固定安装有L型支撑架，所述L型支撑架的内壁固定安装有伺服电机，所述伺服电机的驱动输出端固定安装有第二转动杆，所述第二转动杆远离伺服电机的一端和加工台的下表面转动连接，所述第二转动杆的外壁固定安装有扇形齿轮，所述扇形齿轮和第一齿轮啮合连接，所述加工台的下表面转动安装有传动杆，所述传动杆的外壁固定安装有第二齿轮，所述扇形齿轮和第二齿轮水平对应，所述传动杆远离加工台的一端和转动轴远离驱动齿轮的一端均固定安装有传动轮，两个所述传动轮之间传动连接有传动带。

一种单晶硅片倒角加工装置的方法，包括以下步骤：

S1、堆放单晶硅片

将批量的单晶硅片竖直放置在套筒内，竖直放置的批量单晶硅片堆放在放料座的上表面，并与两个弧面限位板及两个弧面活动板的相对侧接触，两个弧面限位板及两个弧面活动板对竖直堆放的单晶硅片进行限位；

S2、推送单晶硅片

通过驱动U型移动座往复移动一个周期，U型移动座通过上料板推送放料座上表面的单片单晶硅片，被推送的单片单晶硅片通过推出槽及导向通道板，被推送至放置盘的上表面；

S3、单晶硅片的倒角加工

被推送的单晶硅片的上下面与两个锥面磨砂轮接触，通过驱动弧形滑块圆周滑动，两个锥面磨砂轮及边缘打磨轮同步圆周转动，两个锥面磨砂轮对单晶硅片的上下面进行往复打磨，随着单晶硅片上下面的往复打磨，边缘打磨轮逐渐与单晶硅片的外壁接触，对单晶硅片的外壁进行打磨，完成单晶硅片的倒角加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明中，将批量的单晶硅片竖直放置在套筒内，竖直放置的批量单晶硅片堆放在放料座的上表面，并与两个弧面限位板及两个弧面活动板的相对侧接触，两个弧面限位板及两个弧面活动板对竖直堆放的单晶硅片进行限位，从而方便的实现了批量单晶硅片的堆放，进而便于后续逐一推送批量的单晶硅片；

2、本发明中，通过驱动U型移动座往复移动一个周期，U型移动座通过上料板推送放料座上表面的单片单晶硅片，被推送的单片单晶硅片通过推出槽及导向通道板，被推送至放置盘的上表面，从而方便的实现了单片单晶硅片的自动推动，进而有效的提高了单晶硅片倒角加工过程中上料作业的便捷性，同时有效的提高了批量单晶硅片倒角加工的效率；

3、本发明中，被推送的单晶硅片的上下面与两个锥面磨砂轮接触，通过驱动弧形滑块圆周滑动，两个锥面磨砂轮及边缘打磨轮同步圆周转动，两个锥面磨砂轮对单晶硅片的上下面进行往复打磨，随着单晶硅片上下面的往复打磨，边缘打磨轮逐渐与单晶硅片的外壁接触，对单晶硅片的外壁进行打磨，从而方便的实现了单晶硅片上下面的同步倒角加工以及单晶硅片外壁的打磨，进而有效的提高了单晶硅片倒角加工的效率以及加工效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明加工台、空心座、套筒及加工座的剖切结构示意图。

图3为本发明放料组件、倒角组件、旋转机构及上料机构的连接结构示意图。

图4为本发明图3中的A部放大示意图。

图5为本发明图3中的B部放大示意图。

图6为本发明图3中的C部放大示意图。

图7为本发明倒角组件的连接及倒角组件与弧形滑块的连接结构示意图。

图8为本发明上料机构的连接及U型移动座的剖切结构示意图。

图中：1、加工台；11、空心座；12、套筒；13、加工座；14、导向通道板；15、U型连接杆；16、放置盘；17、L型设备板；18、电动推杆；181、压紧盘；19、下料斗；2、放料组件；21、放料座；22、弧面限位板；23、弧面活动板；24、固定板；25、第一伸缩杆；26、第一伸缩弹簧；3、倒角组件；31、L型机架板；32、L型活动架；33、锥面磨砂轮；34、边缘打磨轮；35、转轴；36、打磨机；37、第二伸缩杆；38、第二伸缩弹簧；4、旋转机构；41、圆形导轨；42、弧形滑块；43、内齿环；44、转动轴；45、驱动齿轮；5、上料机构；51、上料板；511、圆弧面；512、推出槽；52、U型移动座；53、侧板；54、导向杆；55、第一转动杆；56、传动齿轮；57、齿带；58、L型驱动杆；59、条形槽；6、第一齿轮；61、L型支撑架；62、伺服电机；63、第二转动杆；64、扇形齿轮；65、传动杆；66、第二齿轮；67、传动轮；68、传动带。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：如图1-8所示，本发明提供了一种单晶硅片倒角加工装置，包括加工台1，加工台1的上表面固定安装有空心座11，空心座11远离加工台1的一面固定安装有套筒12，加工台1的上表面固定安装有加工座13，套筒12的一侧固定安装有导向通道板14，加工座13远离加工台1的一面设有放置盘16，放置盘16和导向通道板14之间固定安装有U型连接杆15，空心座11和套筒12的内部设有放料组件2，加工座13远离加工台1的一面设有倒角组件3，加工座13和倒角组件3之间设有旋转机构4，加工台1和空心座11及放置盘16之间设有上料机构5。

通过采用上述技术方案，通过设置放料组件2，当单晶硅片被堆放在套筒12的内部后，放料组件2使堆放的单晶硅片呈竖直码垛状态，以便于后续逐一推出单片单晶硅片，通过设置倒角组件3，倒角组件3便于实现单晶硅片的双面倒角，通过设置旋转机构4，旋转机构4使倒角组件3以加工座13的轴心为圆心旋转，对单晶硅片进行双面倒角加工，通过设置上料机构5，上料机构5将套筒12内的单片单晶硅片逐一推送至放置盘16的上表面(需要说明的是，单晶硅片的直径大于放置盘16的直径)，从而实现单晶硅片的自动上料，从而提高单晶硅片的倒角加工效率。

加工座13的上表面固定安装有L型设备板17，L型设备板17远离加工座13的一端固定安装有电动推杆18，电动推杆18的活塞端转动安装有压紧盘181，压紧盘181和放置盘16竖直对应，加工座13远离加工台1的一面固定安装有下料斗19。

通过采用上述技术方案，通过设置电动推杆18和压紧盘181，当电动推杆18的活塞端伸展时，电动推杆18的活塞端使压紧盘181竖直下降，压紧盘181将放置盘16上的单晶硅片压紧，从而提高倒角加工过程中的单晶硅片的稳定性。

放料组件2包括放料座21，放料座21和空心座11的内壁固定连接，套筒12的内壁固定安装有两个弧面限位板22，两个弧面限位板22的一端均设有弧面活动板23，两个弧面活动板23的下表面和放料座21的上表面活动接触。

通过采用上述技术方案，通过设置放料座21及弧面限位板22，当多片单晶硅片被堆放在放料座21的上表面后，弧面限位板22对放料座21上的多片单晶硅片进行限位，使多片单晶硅片竖直保持竖直堆放状态，通过设置两个弧面活动板23，当推动放料座21上表面的一片单晶硅片水平移动时，两个弧面活动板23背向分离，避免产生冲突。

放料座21的上表面固定安装有两个固定板24，两个固定板24的相对侧均固定安装有两个第一伸缩杆25，相邻两个第一伸缩杆25的活塞端和一个弧面活动板23的一侧固定连接，第一伸缩杆25的外壁活动套设有第一伸缩弹簧26，相邻两个第一伸缩弹簧26的一端和一个固定板24的一侧固定连接，相邻两个第一伸缩弹簧26的另一端和一个弧面活动板23的一侧固定连接。

通过采用上述技术方案，通过设置第一伸缩杆25及第一伸缩弹簧26，第一伸缩杆25及第一伸缩弹簧26的收缩使弧面活动板23具备一定的水平活动空间。

倒角组件3包括L型机架板31，L型机架板31的一侧设有L型活动架32，L型活动架32的一侧设有两个锥面磨砂轮33，两个锥面磨砂轮33呈镜像设置，两个锥面磨砂轮33之间固定安装有边缘打磨轮34。

通过采用上述技术方案，通过设置两个锥面磨砂轮33及边缘打磨轮34，两个锥面磨砂轮33及边缘打磨轮34对单晶硅片的上下面进行倒角打磨。

L型活动架32的上端面转动安装有转轴35，转轴35的一端和其中一个锥面磨砂轮33的一面固定连接，L型活动架32的一侧固定安装打磨机36，打磨机36的驱动输出端和另一个锥面磨砂轮33的一面固定连接，L型机架板31的一侧固定安装有均匀分布的四个第二伸缩杆37，第二伸缩杆37的活塞端和L型活动架32的另一侧固定连接，第二伸缩杆37的外壁活动套设有第二伸缩弹簧38，第二伸缩弹簧38的一端和L型机架板31的一侧固定连接，第二伸缩弹簧38的另一端和L型活动架32的另一侧固定连接。

通过采用上述技术方案，通过设置打磨机36，打磨机36的驱动轴使两个锥面磨砂轮33及边缘打磨轮34转动，通过设置第二伸缩杆37及第二伸缩弹簧38，当单片单晶硅片被推送至放置盘16的上表面后，单晶硅片(呈圆盘状)首先与两个锥面磨砂轮33及边缘打磨轮34接触，受推送力的影响，第二伸缩杆37及第二伸缩弹簧38收缩，L型活动架32、打磨机36、锥面磨砂轮33及边缘打磨轮34朝着L型机架板31的一侧水平移动，当被推送的单晶硅片处于放置盘16的轴心位置处后，第二伸缩杆37及第二伸缩弹簧38伸展，L型活动架32、打磨机36、锥面磨砂轮33及边缘打磨轮34朝着放置盘16的一侧水平移动，且两个锥面磨砂轮33的锥面与单晶硅片的上下面接触，边缘打磨轮34的外壁和单晶硅片的边缘接触。

旋转机构4包括圆形导轨41，加工座13远离加工台1的一面和圆形导轨41的下表面固定连接，圆形导轨41远离加工座13的一面滑动安装有弧形滑块42，L型机架板31的一侧和弧形滑块42的一侧固定连接，打磨机36的底端和弧形滑块42的上表面活动接触，加工座13靠近圆形导轨41的一面转动设有内齿环43，内齿环43的外壁和弧形滑块42的另一侧固定连接，加工台1的一端转动安装有转动轴44，转动轴44的一端固定安装有驱动齿轮45，驱动齿轮45和内齿环43啮合连接。

通过采用上述技术方案，通过驱动转动轴44转动，转动轴44使驱动齿轮45转动，驱动齿轮45驱动内齿环43转动，内齿环43使弧形滑块42以圆形导轨41的轴心为圆心进行滑动，弧形滑块42使两个锥面磨砂轮33及边缘打磨轮34以加工座13的轴心为圆心进行圆周转动，对单晶硅片的上下面进行往复打磨，从而实现单晶硅片上下面的倒角加工。

上料机构5包括上料板51，上料板51的一端设置有圆弧面511，空心座11的两侧均开设有推出槽512，上料板51的一端和其中一个推出槽512的内壁活动接触，加工台1靠近空心座11的一面设有U型移动座52，U型移动座52远离加工台1的一面和上料板51的下表面固定连接，加工台1靠近空心座11的一面固定安装有两个侧板53，两个侧板53之间固定安装有两个导向杆54，两个导向杆54贯穿U型移动座52并和U型移动座52滑动连接，加工台1的另一端转动安装有两个第一转动杆55，两个第一转动杆55的一端均固定安装有传动齿轮56，两个传动齿轮56之间啮合连接有齿带57，齿带57的外壁固定安装有L型驱动杆58，U型移动座52的内壁开设有条形槽59，L型驱动杆58远离齿带57的一端和条形槽59的内壁活动接触，其中一个第一转动杆55的另一端固定安装有第一齿轮6。

通过采用上述技术方案，通过驱动第一齿轮6转动，第一齿轮6使一个第一转动杆55转动，两个第一转动杆55通过两个传动齿轮56使齿带57呈传输状态，齿带57通过L型驱动杆58及条形槽59使U型移动座52往复水平移动，U型移动座52使上料板51水平移动，上料板51端部的圆弧面511与放料座21上表面的单片单晶硅片接触，并推动单片单晶硅片水平移动，被推动的单晶硅片从推出槽512进入导向通道板14内，被送至放置盘16的上表面，同时，上料板51通过两个推出槽512贯穿套筒12，通过设置导向杆54，导向杆54对U型移动座52进行水平方向的导向。

加工台1远离空心座11的一面固定安装有L型支撑架61，L型支撑架61的内壁固定安装有伺服电机62，伺服电机62的驱动输出端固定安装有第二转动杆63，第二转动杆63远离伺服电机62的一端和加工台1的下表面转动连接，第二转动杆63的外壁固定安装有扇形齿轮64，扇形齿轮64和第一齿轮6啮合连接，加工台1的下表面转动安装有传动杆65，传动杆65的外壁固定安装有第二齿轮66，扇形齿轮64和第二齿轮66水平对应，传动杆65远离加工台1的一端和转动轴44远离驱动齿轮45的一端均固定安装有传动轮67，两个传动轮67之间传动连接有传动带68。

通过采用上述技术方案，通过开启伺服电机62，伺服电机62的驱动轴通过第二转动杆63使扇形齿轮64转动，扇形齿轮64驱动第一齿轮6转动，当扇形齿轮64与第一齿轮6脱离后，扇形齿轮64驱动第二齿轮66转动，第二齿轮66使传动杆65转动，传动杆65通过两个传动轮67及传动带68使转动轴44转动。

一种单晶硅片倒角加工装置的方法，包括以下步骤：

S1、堆放单晶硅片

将批量的单晶硅片竖直放置在套筒12内，竖直放置的批量单晶硅片堆放在放料座21的上表面，并与两个弧面限位板22及两个弧面活动板23的相对侧接触，两个弧面限位板22及两个弧面活动板23对竖直堆放的单晶硅片进行限位；

S2、推送单晶硅片

通过驱动U型移动座52往复移动一个周期，U型移动座52通过上料板51推送放料座21上表面的单片单晶硅片，被推送的单片单晶硅片通过推出槽512及导向通道板14，被推送至放置盘16的上表面；

S3、单晶硅片的倒角加工

被推送的单晶硅片的上下面与两个锥面磨砂轮33接触，通过驱动弧形滑块42圆周滑动，两个锥面磨砂轮33及边缘打磨轮34同步圆周转动，两个锥面磨砂轮33对单晶硅片的上下面进行往复打磨，随着单晶硅片上下面的往复打磨，边缘打磨轮34逐渐与单晶硅片的外壁接触，对单晶硅片的外壁进行打磨，完成单晶硅片的倒角加工。

工作原理：当需要对批量的单晶硅片进行倒角加工时，工作人员首先将批量的单晶硅片竖直放置在套筒12内，竖直放置的批量单晶硅片堆放在放料座21的上表面，并与两个弧面限位板22及两个弧面活动板23的相对侧接触；

随后，同时开启伺服电机62及打磨机36，打磨机36的驱动轴使两个锥面磨砂轮33及边缘打磨轮34自转，伺服电机62的驱动轴通过第二转动杆63使扇形齿轮64转动，扇形齿轮64驱动第一齿轮6转动,第一齿轮6使对应的一个第一转动杆55转动，此时两个第一转动杆55通过两个传动齿轮56使齿带57呈传输状态，齿带57通过L型驱动杆58及条形槽59使U型移动座52往复水平移动，U型移动座52使上料板51水平移动，上料板51端部的圆弧面511与放料座21上表面的单片单晶硅片接触，并推动单片单晶硅片水平移动，被推动的单晶硅片从一个推出槽512进入导向通道板14内，并被推送至放置盘16的上表面，与放置盘16的轴心同轴，同时，单晶硅片的上下面与两个锥面磨砂轮33的锥面接触，在此过程中，两个弧面活动板23相互远离，且上料板51通过两个推出槽512贯穿套筒12，从而方便的实现了单片单晶硅片的自动推动，进而有效的提高了单晶硅片倒角加工过程中上料作业的便捷性，同时有效的提高了批量单晶硅片倒角加工的效率；

需要说明的是，当单晶硅片被推送至放置盘16的上表面后，工作人员开启电动推杆18，电动推杆18的活塞端伸展，并推动压紧盘181竖直下降，压紧盘181将放置盘16上的单晶硅片压紧；

与此同时，随着扇形齿轮64与第一齿轮6脱离与第二齿轮66啮合，U型移动座52及上料板51水平移动至初始位置，扇形齿轮64驱动第二齿轮66转动，第二齿轮66使传动杆65转动，传动杆65通过两个传动轮67及传动带68使转动轴44转动，转动轴44通过驱动齿轮45使内齿环43转动，内齿环43驱动弧形滑块42以圆形导轨41的轴心为圆心滑动，弧形滑块42使两个锥面磨砂轮33及边缘打磨轮34以加工座13的轴心为圆心进行圆周转动，两个锥面磨砂轮33对单晶硅片的上下面进行往复打磨，随着单晶硅片上下面的往复打磨，边缘打磨轮34逐渐与单晶硅片的外壁接触，并对单晶硅片的外壁进行打磨，从而方便的实现了单晶硅片上下面的同步倒角加工以及单晶硅片外壁的打磨，进而有效的提高了单晶硅片倒角加工的效率以及加工效果；

当放置盘16上的单片单晶硅片的倒角加工结束后，倒角组件3回到初始位置，并停止转动，同时，，随着上料板51继续推动放料座21上表面的单片单晶硅片，被推送的单片单晶硅片将倒角加工结束后的单晶硅片推送至下料斗19内，并经下料斗19向下滑动至收集设备内。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。