一种用于晶棒切割的晶棒自动定位系统及方法与流程

1.本发明涉及晶棒切割技术领域，具体领域为一种用于晶棒切割的晶棒自动定位系统及方法。

背景技术：

2.蓝宝石，是刚玉宝石中除红宝石之外，其它颜刚玉宝石的通称，主要成分是氧化铝。它是加工蓝光二极管的重要材料，在半导体领域具有举足轻重的地位。蓝宝石在生产过程中，往往需要对其进行定位切割。而现有的蓝宝石切割装置在夹紧宝石时存在着松动、不牢靠的缺陷，导致无法对蓝宝石进行精确的定位切割，同时不易调节钢线的张紧力，切割质量不好，容易出现崩边等缺陷，影响蓝宝石切割后的质量。
3.而且，近年来随着材料应用领域的扩展，材料的规格不仅局限于圆形晶片，方形或其他异型规格的产品需求逐渐增加。
4.市场上无论是蓝宝石、硅或者碳化硅等晶体都采用多线摇摆式切割方式。但是，这种切割工艺在晶棒上料前必须进行手动晶向校准，同时只能固定切割一个方向的晶棒。
5213660374u公开了一种晶棒与料板料座自动精确定位装置，包括测量机构、压胶机构、待固化机构、定位机构和plc控制器，测量机构由四个测量气缸和四个的距离传感器组成，所述压胶机构由第一升降气缸、夹紧气缸、第一下压气缸、第一阻挡气缸和第一传输滚筒组成，所述待固化机构包括用于放置型材的第二传输滚筒，所述定位机构由顶升气缸、第二升降气缸、长度定位气缸组、长度整形气缸组、独立的宽度定位气缸、宽度定位气缸组、宽度整形气缸组、宽度整形电缸组、第二下压气缸、第二阻挡气缸和第三传输滚筒组成，plc控制器控制上述四个机构的配合和动作的完成。
6.该装置虽然实现了晶棒与料板料座的自动定位，但是当需要切割两个或两个以上方向时，仍然需在一个方向切割后，重新将晶棒取下、粘胶、再次定向后再进行切割，这不仅导致生产效率低，还造成了一定程度的人员和材料的浪费等问题。

技术实现要素：

7.针对上述问题，本发明开发了一种用于晶棒切割的晶棒自动定位系统及方法，同时具备上机后待切晶块的自动旋转定位及晶向自检校准功能。通过自动旋转实现多向灵活高效切割，有效解决了重复粘胶定向问题，提高了生产效率。本发明系统的晶向自检校准功能，可替代现有设备手动晶向校准，也确保了晶块在第二方向加工时晶向的精准度，提高了晶向加工精度及加工效率。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种用于晶棒切割的晶棒自动定位系统，包括自动旋转定位装置、晶向自动检测装置和自动晶向校准装置；
10.自动旋转定位装置包括自上而下依次相连的自动旋转基准块固定架、基准块、树脂片和待切晶块；进一步的，所述自动旋转基准块固定架的下部与基准块的上部相互嵌合
固定，所述基准块的底面设有树脂片，所述树脂片的底面与待切晶块粘接在一起。
11.晶向自动检测装置由连杆、电流表、角度调节器、固定架、接收器和x射线发射管共同组成；自动晶向校准装置由校准装置、电机和连接装置组成。
12.其中，自动旋转基准块固定架的上部设有连接装置，自动旋转基准块固定架上表面的中部延伸至连接装置内部且与连接装置相互嵌合；所述自动旋转基准块固定架可沿着所述连接装置的竖向中心轴线进行360
°
旋转。
13.连接装置的顶部设有校准装置，所述校准装置内部设有电机，所述电机的驱动轴与自动旋转基准块固定架的上部相连。进一步的，电机可带动自动旋转基准块固定架转动，进而带动基准块、树脂片和待切晶块转动。
14.其中，校准装置的左、右两侧各装有一个连杆，两个连杆分别与电流表的左、右两侧相连，两个连杆的下部均向下延伸出一个支架，两个支架上各装有一个角度调节器，两个角度调节器的下部各与一个固定架相连，左侧的固定架中设有x射线发射管，右侧的固定架中设有接收器；
15.其中，所述连接装置的侧壁装有旋转固定销，通过旋紧旋转固定销可将自动旋转基准块固定架和连接装置固定在一起。连接装置的顶部与校准装置固定在一起。
16.其中，所述角度调节器可360
°
旋转。
17.进一步的，x射线发射管的中心轴线及接收器的中心轴线的交点位于待切晶块的表面上。x射线发射管可发射x射线，经待切晶块的表面反射至接收器，经信号转换后电流表显示数值，若数值符合标准数值(0.6-1.5ma)则自检完成；若数值不符合标准数值(0.6-1.5ma)，则通过校准装置进行校准，即校准装置控制电机带动自动旋转定位装置转动，从而微调待切晶块的方向，直至电流表的指针跳动在0.6-1.5ma并稳定。
18.进一步的，晶向自动检测装置可沿着左、右两个连杆与校准装置之间的连接点的中心连线进行向上、向下旋转。
19.本发明所述晶棒自动定位系统的自动定位工作方法，包括如下步骤：
20.(1)将待切晶块粘在树脂片上，再将树脂片装到基准块上；
21.(2)将基准块和自动旋转基准块固定架表面擦干净，然后将基准块安装到固定架上；
22.(3)晶向自动检测装置沿着左右两个连杆与校准装置之间的连接点的中心连线向下旋转落下；通过电机驱动调整自动旋转基准块固定架的方向，根据所需的加工方向将待切晶块的表面旋转，使得x射线发射管的中心轴线及接收器的中心轴线的交点位于待切晶块的表面上；
23.(4)根据检测晶面角度的要求，调整角度调节器，x射线发射管发射x射线后，经待切晶块的表面反射至接收器，经信号转换后电流表显示数值，若数值符合标准数值(0.6-1.5ma)则自检完成；若数值不符合标准数值(0.6-1.5ma)，则通过校准装置进行校准，校准装置控制电机带动自动旋转定位装置转动，从而微调待切晶块的方向，直至电流表的指针跳动在0.6-1.5ma并稳定后拧紧旋转固定销；
24.至此完成待切晶块定位，晶向自动检测装置沿着左右两个连杆与校准装置之间的连接点的中心连线向上旋转抬起；多线切割机开始切割；
25.(5)待一个方向切割完成后，松开旋转固定销，重复步骤(3)-(4)，直至完成整个切
割工作。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
27.(1)本发明系统实现了线切多边形形状晶块及晶向自检校准功能，适用于多向灵活高效的切割方式，无需将晶块或晶棒取下重新粘胶、定向，可以在切割机的原位上直接进行定向。
28.(2)本发明方法不仅便于对任一方向晶块切割，减少了重复粘胶定向过程，还能对待切晶块的晶向进行检测并校准，降低了晶向报废率，提高了生产效率。
29.(3)本发明系统的晶向自动检测装置可对待切晶块的晶向进行检测，确定晶向是否准确。
30.(4)传统工艺在定装前需对晶棒或晶块进行定向，但是该过程存在一定程度的偏差，并且基准块和固定架之间连接也存在一定程度的磨损，因此需要通过人工手动杠杆千分尺校准；而采用本发明系统的自动晶向校准装置可直接对存在晶向偏差的晶块进行校准，省却了人工采用杠杆千分尺校准的环节，节省了人工成本，效率大大提高。
31.(5)本发明系统的角度调节器具备360
°
旋转功能，可实现不同晶块的晶向自检。
附图说明
32.图1为本发明的用于晶棒切割的晶棒自动定位系统的结构示意图；
33.图2为本发明的用于晶棒切割的晶棒自动定位系统的主视剖视图；
34.图3为本发明的用于晶棒切割的晶棒自动定位系统的部分结构示意图(图中未画出连杆、电流表、角度调节器、固定架、接收器和x射线发射管)。
35.其中，1-待切晶块；2-树脂片；3-基准块；4-自动旋转基准块固定架；5-校准装置；6-连杆；7-电流表；8-角度调节器；9-固定架；10-接收器；11-x射线发射管；12-旋转固定销；13-电机；14-连接装置。
具体实施方式
36.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。
37.如图1-3所示，一种用于晶棒切割的晶棒自动定位系统，包括自动旋转定位装置、晶向自动检测装置和自动晶向校准装置；
38.自动旋转定位装置包括自上而下依次相连的自动旋转基准块固定架4、基准块3、树脂片2和待切晶块1；自动旋转基准块固定架4的下部与基准块3的上部相互嵌合固定，所述基准块3的底面设有树脂片2，所述树脂片2的底面与待切晶块1粘接在一起。
39.晶向自动检测装置由连杆6、电流表7、角度调节器8、固定架9、接收器10和x射线发射管11共同组成；自动晶向校准装置由校准装置5、电机13和连接装置14组成。
40.自动旋转基准块固定架4的上部设有连接装置14，自动旋转基准块固定架4上表面的中部延伸至连接装置14内部且与连接装置14相互嵌合；所述自动旋转基准块固定架4可沿着所述连接装置14的竖向中心轴线进行360
°
旋转。
41.如图2所示，连接装置14的顶部设有校准装置5，所述校准装置5内部设有电机13，所述电机13的驱动轴与自动旋转基准块固定架4的上部相连。电机13可带动自动旋转基准块固定架4转动，进而带动基准块3、树脂片2和待切晶块1转动，根据所需方向进行相应角度调整，可用于多向切割。
42.校准装置5的左、右两侧各装有一个连杆6，两个连杆6分别与电流表7的左、右两侧相连，两个连杆6的下部均向下延伸出一个支架，两个支架上各装有一个角度调节器8，两个角度调节器8的下部各与一个固定架9相连，左侧的固定架9中设有x射线发射管11，右侧的固定架9中设有接收器10。
43.连接装置14的侧壁装有旋转固定销12，通过旋紧旋转固定销12可将自动旋转基准块固定架4和连接装置14固定在一起。连接装置14的顶部与校准装置5固定在一起。
44.角度调节器8可360
°
旋转，可实现不同晶向晶块自检。
45.x射线发射管11的中心轴线及接收器10的中心轴线的交点位于待切晶块1的表面上。x射线发射管11可发射x射线，经待切晶块1的表面反射至接收器10，经信号转换后电流表7显示数值，若数值符合标准数值0.6-1.5ma则自检完成；若数值不符合标准数值0.6-1.5ma，则通过校准装置5进行校准，即校准装置5控制电机13带动自动旋转定位装置转动，从而微调待切晶块1的方向，直至电流表的指针跳动在0.6-1.5ma并稳定。
46.晶向自动检测装置可沿着左、右两个连杆6与校准装置5之间的连接点的中心连线进行向上、向下旋转。当需要进行检测时，晶向自动检测装置旋转落下；当完成检测后，晶向自动检测装置旋转抬起，避免在切割过程受损。
47.该晶棒自动定位系统的自动定位工作方法，包括如下步骤：
48.(1)将待切晶块粘在树脂片上，再将树脂片通过定向工序粘到基准块上；
49.(2)将基准块和自动旋转基准块固定架表面擦干净，然后将基准块安装到固定架上；
50.(3)晶向自动检测装置沿着左右两个连杆与校准装置之间的连接点的中心连线向下旋转落下；通过电机驱动调整自动旋转基准块固定架的方向，根据所需的加工方向将待切晶块的表面旋转，使得x射线发射管的中心轴线及接收器的中心轴线的交点位于待切晶块的表面上；
51.(4)根据检测晶面角度的要求，调整角度调节器，x射线发射管发射x射线后，经待切晶块的表面反射至接收器，经信号转换后电流表显示数值，若数值符合标准数值(0.6-1.5ma)则自检完成；若数值不符合标准数值(0.6-1.5ma)，则通过校准装置进行校准，校准装置控制电机带动自动旋转定位装置转动，从而微调待切晶块的方向，直至电流表的指针跳动在0.6-1.5ma并稳定后拧紧旋转固定销；
52.至此完成待切晶块定位，晶向自动检测装置沿着左右两个连杆与校准装置之间的连接点的中心连线向上旋转抬起；多线切割机开始切割；
53.(5)待一个方向切割完成后，松开旋转固定销，重复步骤(3)-(4)，直至完成整个切割工作。
54.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种用于晶棒切割的晶棒自动定位系统，其特征在于：包括自动旋转定位装置、晶向自动检测装置和自动晶向校准装置；所述自动旋转定位装置包括自上而下依次相连的自动旋转基准块固定架(4)、基准块(3)、树脂片(2)和待切晶块(1)；所述自动旋转基准块固定架(4)的上部设有连接装置(14)，所述连接装置(14)的顶部设有校准装置(5)，所述校准装置(5)内部设有电机(13)，所述电机(13)的驱动轴与自动旋转基准块固定架(4)的上部相连；所述校准装置(5)的两侧各装有一个连杆(6)，两个连杆(6)分别与电流表(7)的两侧相连，两个连杆(6)的下部均向下延伸出一个支架，两个支架上各装有一个角度调节器(8)，两个角度调节器(8)的下部各与一个固定架(9)相连，左侧的固定架(9)中设有x射线发射管(11)，右侧的固定架(9)中设有接收器(10)；所述连杆(6)、电流表(7)、角度调节器(8)、固定架(9)、接收器(10)和x射线发射管(11)共同组成晶向自动检测装置；所述校准装置(5)、电机(13)和连接装置(14)组成自动晶向校准装置。2.根据权利要求1所述的晶棒自动定位系统，其特征在于：所述自动旋转基准块固定架(4)的下部与基准块(3)的上部相互嵌合固定，所述基准块(3)的底面设有树脂片(2)，所述树脂片(2)的底面与待切晶块(1)粘接在一起。3.根据权利要求1所述的晶棒自动定位系统，其特征在于：所述自动旋转基准块固定架(4)上表面的中部延伸至连接装置(14)内部且与连接装置(14)相互嵌合；所述自动旋转基准块固定架(4)可沿着所述连接装置(14)的竖向中心轴线进行360
°
旋转。4.根据权利要求1所述的晶棒自动定位系统，其特征在于：所述连接装置(14)的侧壁装有旋转固定销(12)，通过旋紧旋转固定销(12)可将自动旋转基准块固定架(4)和连接装置(14)固定在一起。5.根据权利要求1所述的晶棒自动定位系统，其特征在于：所述连接装置(14)的顶部与校准装置(5)固定在一起。6.根据权利要求1所述的晶棒自动定位系统，其特征在于：所述角度调节器(8)可360
°
旋转。7.根据权利要求1所述的晶棒自动定位系统，其特征在于：所述x射线发射管(11)的中心轴线及接收器(10)的中心轴线的交点位于待切晶块(1)的表面上。8.根据权利要求7所述的晶棒自动定位系统，其特征在于：所述x射线发射管(11)可发射x射线，经待切晶块(1)的表面反射至接收器(10)，经信号转换后电流表(7)显示数值，若数值符合0.6-1.5ma则自检完成；若数值不符合0.6-1.5ma，则通过校准装置(5)进行校准。9.根据权利要求1所述的晶棒自动定位系统，其特征在于：所述电机(13)可带动自动旋转定位装置转动；所述晶向自动检测装置可沿着左、右两个连杆(6)与校准装置(5)之间的连接点的中心连线进行向上、向下旋转。10.采用权利要求1-9任一所述晶棒自动定位系统的自动定位工作方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将待切晶块粘在树脂片上，再将树脂片装到基准块上；(2)将基准块和自动旋转基准块固定架表面擦干净，然后将基准块安装到固定架上；
(3)晶向自动检测装置沿着左右两个连杆与校准装置之间的连接点的中心连线向下旋转落下；通过电机驱动调整自动旋转基准块固定架的方向，根据所需的加工方向将待切晶块的表面旋转，使得x射线发射管的中心轴线及接收器的中心轴线的交点位于待切晶块的表面上；(4)根据检测晶面角度的要求，调整角度调节器，x射线发射管发射x射线后，经待切晶块的表面反射至接收器，经信号转换后电流表显示数值，若数值符合0.6-1.5ma则自检完成；若数值不符合0.6-1.5ma，则通过校准装置进行校准，校准装置控制电机带动自动旋转定位装置转动，从而微调待切晶块的方向，直至电流表的指针跳动在0.6-1.5ma并稳定后拧紧旋转固定销；至此完成待切晶块定位，晶向自动检测装置沿着左右两个连杆与校准装置之间的连接点的中心连线向上旋转抬起；多线切割机开始切割；(5)待一个方向切割完成后，松开旋转固定销，重复步骤(3)-(4)，直至完成整个切割工作。

技术总结

本发明涉及晶棒切割技术领域，尤其是一种用于晶棒切割的晶棒自动定位系统及方法，该系统包括自动旋转定位装置、晶向自动检测装置和自动晶向校准装置；所述自动旋转定位装置包括自上而下依次相连的自动旋转基准块固定架、基准块、树脂片和待切晶块；连杆、电流表、角度调节器、固定架、接收器和X射线发射管共同组成晶向自动检测装置；校准装置、电机和连接装置组成自动晶向校准装置。该系统实现了线切多边形形状晶块及晶向自检校准功能；不仅减少了重复粘胶定向过程，还能对待切晶块的晶向进行检测并校准，降低了晶向报废率，提高了生产效率。提高了生产效率。提高了生产效率。