[实用新型]一种蓝宝石晶片倒角设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种蓝宝石晶片倒角设备。

技术背景

蓝宝石硬度高、熔点高、透光性好，化学性能稳定，广泛应用于机械、光学、信息等高技术领域。人工生长的蓝宝石具有很好的耐磨性，硬度仅次于金刚石达到莫氏9级。由于蓝宝石硬度高而且脆性大，故对其进行机械加工非常困难，尤其是GaN生长的蓝宝石衬底片，其精密加工技术更是复杂，是当今重点研究的课题之一。

蓝宝石衬底晶片是LED产业链的核心环节，以往这种产品的制造技术都被国外公司垄断，其关键技术和专利多掌握在美、日大厂手中，为迅速切入该领域，国内企业大多只能以“加工模式”与外资合作，购买外资提供的技术和设备后组织生产。

目前国内蓝宝石衬底的加工工艺在批量生产中出现这样的不足之处：加工过程中蓝宝石片崩边、缺口比例较高，占总数的5%~8%，这样就影响整个蓝宝石衬底加工流水线的成品率。

蓝宝石晶片加工工艺中含有倒角工序，倒角的目的是：                                                避免边缘崩裂；防止晶格缺陷的产生；增加外延层及光阻层的平坦度。

1、避免边缘崩裂：

蓝宝石晶片在加工和使用过程中会受到片盒或机械等工具的撞击，蓝宝石晶片边缘会产生应力集中而导致破裂，破裂的颗粒会形成污染。

2、防止晶格缺陷的产生：

蓝宝石晶片在进入元器件的制造过程中会有较多的热周期，这些加热或冷却的过程非常迅速，在某些区域会产生热应力，一旦热应力超过晶体的弹性强度，会产生差排及位错，而蓝宝石晶片的边缘正是热应力易于集中的区域。

3、增加外延层及光阻层的平坦度：

外延生长过程中锐角区域的生长速率会比平面高，因此使用未经倒角的蓝宝石晶片容易在边缘区域产生突起。

目前现有技术倒角工序存在以下缺陷：a.倒角残留b.宽幅不均c.倒角崩边d.裂纹。 

产生缺陷原因：                                                                  

倒角残留：中心定位装置故障或中心定位不到位；

宽幅不均 ：蓝宝石片厚度不良、晶片翘曲、金刚石砂轮精度不良；

倒角崩边：

     1、晶片厚度（薄片容易产生崩边）；

     2、金刚石研磨砂轮不均匀；

     3、冷却水流量不足或位置偏离；

裂纹：

    1、倒角机吸附部件上有异物；

    2、研削台上有毛刺。

发明内容

本实用新型根据现在国内蓝宝石衬底加工工艺的不足，提供了一台蓝宝石衬底精密磨削设备，具有经济实惠耐用，操作简单，加工时间短的特点，磨削效果，即提高了产品成品率，又降低了产品的生产成本。

本实用新型的技术方案是：

一种蓝宝石晶片倒角设备，其特征在于所述倒角设备包括

金刚石砂轮系统，由位置固定的主轴带动旋转的金刚石砂轮，用于蓝宝石晶片的倒角磨削，

真空承片台，通过吸盘吸附规律排列的蓝宝石晶片，并通过电缸滑座带动移动至金刚石砂轮系统进行倒角磨削。

进一步地，所述倒角设备还包括

冷却系统，含有自动检测水箱水位高低的智能感应器，用于冷却金刚石砂轮系统， 

安全保护系统， 包含一道气缸带动的自动门，其控制电磁阀与电缸成互锁状态，当工件在切削时，自动门被锁定，处于保护状态。

进一步地，所述真空承片台包含一个排片装置，通过摆动气缸的旋转控制吸盘盖张开和加紧蓝宝石晶片，其中，摆动气缸的控制电磁阀与安全保护系统的自动门气缸呈互锁状态。

一种蓝宝石晶片倒角方法，其特征在于该倒角方法包括以下步骤：

排片步骤，通过真空承片台的吸盘吸取固定蓝宝石晶片；

对刀步骤，摆动气缸带动吸盘向上摆动，通过电缸滑座移动至砂轮上方，再调节摆动气缸使吸盘向下摆动与砂轮接触，形成切割角度与砂轮对齐，再通过电缸滑座使吸盘移至原点处；

倒角步骤，通过真空承片台的水平移动，调整真空承片台与固定金刚石砂轮系统之间的位置关系进行倒角磨削。

在蓝宝石晶片加工前期工程中，由于切割成型的晶片存在着边缘崩边、裂纹、应力集中等物理特性差的现象，需要倒角机对蓝宝石衬底晶片进行边缘磨削加工，以改善晶片的物理性能。