一種水合拋光機，包括機座、主軸電機、主軸、拋光盤、真空吸盤和吸盤電機，主軸電機與主軸傳動連接，主軸安裝在機座內，主軸的上端與拋光盤傳動連接，真空吸盤位于拋光盤的上方，真空吸盤與吸盤電機傳動連接，水合拋光機還包括蒸汽發生器、輸汽管和基盤，蒸汽發生器的出口連接輸汽管，主軸內部設有通孔，輸汽管自下而上貫串通孔，主軸的上端與基盤的中心固接，基盤上部與拋光盤固接，在基盤和拋光盤之間設有過渡空腔，輸氣管穿過基盤與過渡空腔連通，過渡空腔的底部設有排水管，拋光盤開有通孔。本發明專利技術在加工藍寶石晶體時既具有良好的加工質量，又具有高的加工精度、加工效率。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及拋光機領域，尤其是一種用于高亮度LED藍寶石晶體 拋光的拋光機。
技術介紹
拋光加工是獲得優質藍寶石晶體表面的重要方法，制造高亮度LED的半導體材料體系提出的要求比傳統LED更為嚴格。在異質結構中，藍寶石晶圓因研磨、拋光等產生的微小內應力將改變A1N、 AlGaN、GaN薄膜的晶格常數，導致薄膜應力的產生，當薄膜累積了過多的應力時，其表面會產生許多小凸起、裂紋與空隙；此外，襯底表面的劃痕同樣也能發映到外延層表面，良好表面粗糙度是低位錯106-1010cm-3GaN薄膜生長的必要條件；藍寶石晶圓表面晶格完整性直接影響鍍膜厚度均勻性及透光性，這些因素與高亮度LED的發光效率與穩定性密切相關。目前國內高亮度LED所采用的藍寶石襯底全部從日本、俄羅斯、美國等進口，國內尚未見有高亮度LED藍寶石襯底的自主加工技術。國際社會對高亮度LED藍寶石晶圓的加工技術嚴格保密和實施封鎖，關鍵設備實行禁銷，因此該方面的研究是我國實施半導體照明工程上游產業中亟待攻克的重要難題之一。藍寶石是一種相當難加工的材料，熔點高2040° C，硬度高9Mohs，目前主要的加工方法有機械拋光、化學拋光、化學機械拋光、激光冷拋光、機械化學拋光干式、濕式。1、機械拋光采用金剛石、碳化硼、碳化硅等磨料，材料去除機理主要為磨粒磨損，雖然可以得到不錯的表面粗糙度，但容易在工件表 面產生微小劃痕及造成次表面損傷。2、 化學拋光是以合適的介質如KOH、 H3P04、 H2S04、 Cl2/ BC13、硼 酸鈉玻璃液(Na20 - BA)等在高溫下進行腐蝕來實現拋光的效果，化 學拋光產生的破壞層深度較淺，但容易導致拋光霧斑， 一般只用于生 長前超光滑襯底的拋光來去除應力。3、 化學機械拋光一般采用A1A、金剛石微粉為磨料，強堿為拋光液，拋光過程中，強堿的化學液以化學反應使藍寶石晶圓表面原子鍵 結合強度變弱并且形成一層鈍化層，再由磨料強制性機械力的方式將 鈍化層去除。圖3為CMP過程中使用強堿pH10研磨液、lw^剛石微粉 所得到的加工表面，化學機械拋光最大的優點就是能使藍寶石襯底實 現全局平面化，但加工后的藍寶石表面仍然存在細微的劃痕。4、 激光冷拋光表面質量較高，不易產生裂紋，具有廣泛的應用前 景，但激光器設備較昂貴，拋光成本高，冷拋光機理的系統研究還很 缺乏。5、 干式禾口濕式機械化學拋光Mechanical Chemical Polishing ， MCP是目前藍寶石晶圓拋光加工的主要手段。干、濕式機械化學拋光以 軟質粒子Si02為磨粒，利用固相化學反應作為材料去除方式，極大地 改善化學機械拋光對藍寶石晶圓表面引發的次表面損傷。雖然藍寶石 晶圓沒有明顯的磨粒劃傷，但Si02磨料莫式硬度仍然高達7，導致拋 光表面的轉位缺陷十分明顯，此外MCP所需要設備成本與技術要求非常 高。隨著納米時代的來臨，開發符合成本且可以達到亞納米級綠色拋 光技術乃時勢所趨。藍寶石晶圓的機械拋光方法具有較高的加工精度和加工效率，但表面質量不能完全達到要求，化學拋光可以得到無加工變質層的平滑 表面，卻在加工精度和加工效率上存在一些問題。傳統拋光機分為單面拋光機和雙面拋光機，它們在加工過程中都 屬于常溫常壓下的開放式(不用密封)加工，在加工過程中含有磨料 的拋光液從拋光盤上方不斷注入盤面，實際上就是工件、磨料和拋光 盤三者之間的切削。由于拋光頭的運動方式不同單面拋光機又可分為 定偏心式、不定偏心式和擺動式；雙面拋光機具有上拋光盤和下拋光 盤兩個盤面，分別對工件上下面進行拋光，工件由行星輪帶動。前文 所述幾種對藍寶石等難加工材料拋光的方法大多用這兩種拋光機進 行加工。
技術實現思路
為了克服己有的各種拋光機在加工藍寶石晶體時不能兼顧加工質 量和加工精度、加工效率的不足，本專利技術提供一種在加工藍寶石晶體 時既具有良好的加工質量，又具有高的加工精度、加工效率的水合拋本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種水合拋光機，包括機座、主軸電機、主軸、拋光盤、真空吸 盤和吸盤電機，所述主軸電機與主軸傳動連接，所述主軸安裝在機座 內，所述主軸的上端與拋光盤傳動連接，所述真空吸盤位于所述拋光 盤的上方，所述真空吸盤與吸盤電機傳動連接，所述水合拋光機還包 括蒸汽發生器、輸汽管和基盤，所述蒸汽發生器的出口連接所述輸汽 管，所述主軸內部設有通孔，所述輸汽管自下而上貫串所述通孔，所 述主軸的上端與所述基盤的中心固接，所述基盤上部與拋光盤固接， 在所述基盤和拋光盤之間設有過渡空腔，所述輸氣管穿過所述基盤與所述過渡空腔連通，所述過渡空腔的底部設有排水管，所述拋光盤開 有通孔。作為優選的一種方案在所述基盤上安裝用于對水蒸氣進行加熱 的溫控系統。進一步，所述基盤的底部呈傾斜狀，所述排水管安裝在所述基盤 的最低處。更進一步，在所述通孔內設有保溫石棉瓦，所述保溫石棉瓦包覆 在所述輸汽管外。所述蒸汽發生器包括水溶液儲液罐、水蒸氣發生裝置和用于將水 蒸氣輸出的泵，泵的輸出端與所述輸汽管連通。所述主軸電機的輸出軸設有第一帶輪，所述第一皮帶輪通過皮帶 與第二皮帶輪傳動連接，所述第二皮帶輪安裝在主軸的底端。所述水合拋光機還包括機蓋，所述機蓋與機座固定密封連接。本專利技術的技術構思為綜合利用機械拋光方法和化學拋光方法的 優勢，保持機械拋光的形狀精度，求得化學拋光的無損傷加工面，基 于這種思想，提供一種能夠實現高亮度LED藍寶石晶圓的混合汽體化 學液輔助高溫水蒸汽狀態下具有微量加工特性的水合拋光機。蒸汽發生器的輸出端通過輸汽管向拋光盤提供化學輔助高溫水蒸 汽，拋光盤體有很多通孔，使高溫水蒸汽可以從通孔中溢出與工件接 觸，從而提高加工效果，溫控系統對水蒸汽進行加熱，以避免水蒸汽 冷凝成水。本專利技術的有益效果主要表現在1、可以使藍寶石得到不錯的表面 粗糙度，藍寶石表面不會產生微小劃痕或造成次表面損傷，可獲得藍寶石的全局平面化；2、機器設備成本低，加工條件簡單，可以獲得較高的加工精度和加工效率，具有廣泛的應用前景；3、與其他拋光設備相比，本專利技術拋光機工作時不會產生很大的噪音，拋光過程無毒、無害，無粉塵產生，可以達到亞納米級綠色無污染拋光，且拋光狀態穩定，拋光面上不殘留拋光紋路；4、化學液輔助高溫水蒸汽通過蒸汽發生汽輸出，實現水蒸汽的自動、均勻地供給；5、當電機通過皮帶輪和皮帶帶動主軸和拋光盤轉動時，輸汽管可直接通過主軸的中心孔向拋光盤輸送水蒸汽；6、基盤底部設為l: 100的坡度，且在邊緣設有一排水閥，可以使冷凝的水蒸汽從盤的邊緣排出；7、輸汽管上有固定支架，固定支架可支撐輸汽管并對其進行定位。附圖說明圖1是水合拋光機的結構示意圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術作進一步描述。參照圖1, 一種水合拋光機，包括機座3、主軸電機14、主軸12、 拋光盤7、真空吸盤8和吸盤電機9，所述主軸電機14與主軸12傳動 連接，所述主軸12安裝在機座3內，所述主軸12的上端與拋光盤7 傳動連接，所述真空吸盤8位于所述拋光盤7的上方，所述真空吸盤 8與吸盤電機9傳動連接，所述水合拋光機還包括蒸汽發生器1、輸汽 管2和基盤11，所述蒸汽發生器1的出口連接所述輸汽管2，所述主 軸12內部設有通孔，所述輸汽管2自下而上貫串所述通孔，所述主軸 12本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種水合拋光機，包括機座、主軸電機、主軸、拋光盤、真空吸盤和吸盤電機，所述主軸電機與主軸傳動連接，所述主軸安裝在機座內，所述主軸的上端與拋光盤傳動連接，所述真空吸盤位于所述拋光盤的上方，所述真空吸盤與吸盤電機傳動連接，其特征在于：所述水合拋光機還包括蒸汽發生器、輸汽管和基盤，所述蒸汽發生器的出口連接所述輸汽管，所述主軸內部設有通孔，所述輸汽管自下而上貫穿所述通孔，所述主軸的上端與所述基盤的中心固接，所述基盤上部與拋光盤固接，在所述基盤和拋光盤之間設有過渡空腔，所述輸氣管穿過所述基盤與所述過渡空腔連通，所述過渡空腔的底部設有排水管，所述拋光盤開有通孔。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：文東輝，鄧乾發，陶黎，洪滔，
申請(專利權)人：浙江工業大學，
類型：發明
國別省市：86[中國|杭州]
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