一种半导体加热盘端面打磨旋转夹持装置的制作方法

本发明涉及工件端面加工，具体涉及一种半导体加热盘端面打磨旋转夹持装置。

背景技术：

1、半导体加热盘是薄膜沉积、刻蚀、退火等工艺设备中的核心部件，其端面平面度直接影响加热均匀性、温度分布一致性以及工艺质量，广泛应用于半导体设备、led制造、光伏电池生产等需要精密温度控制的场景，半导体加热盘在加工过程中通常需要进行端面打磨，以消除表面不平整、加工纹路或涂层厚度偏差，现有工程实践中，半导体加热盘端面打磨通常在高精度磨削设备上进行，工件被放置在支撑座上，由夹持机构从工件外部施加夹持力，随后驱动机构带动工件旋转，打磨头对工件端面进行磨削加工；

2、现有技术中，半导体加热盘端面打磨夹持装置多采用平面托举座配合刚性夹持爪的结构，托举座通常为整面接触式或中心单点支撑式，夹持爪多为圆弧形或直形刚性构件，从工件外缘径向收拢以夹紧工件，该类装置在工作时，工件置于托举座上，夹持爪同步向工件外缘靠近并施加夹持力，驱动机构带动工件旋转，打磨头对工件端面进行磨削，但托举座采用整面接触时，工件背面若存在局部凸起、凹陷或涂层不均匀，整面接触易形成过约束，使工件在夹持力作用下产生翘曲或端面倾斜，同时，刚性夹持爪与工件外缘之间为刚性点接触或线接触，夹持爪无法根据工件外缘的圆度偏差、棱边或局部凸点产生让位，夹持力集中于接触点，工件外缘易产生局部压痕甚至崩边，影响工件表面质量。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种半导体加热盘端面打磨旋转夹持装置，以解决技术中的上述不足之处。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种半导体加热盘端面打磨旋转夹持装置，包括机架、打磨基座和工件，所述机架的顶端安装有带动工件沿打磨基座底部转动的回转基座，所述机架靠近回转基座的一侧设有将工件打磨过程中灰尘进行吸附的吸尘罩，所述回转基座的顶端设有两组夹持组件，且夹持组件用于将工件在回转基座的顶端保持多点抵触，同时工件在夹持旋转过程中对工件的外部顶部进行导向；

3、每组所述夹持组件均包括固定连接在回转基座顶端的导向柱以及活动套接在导向柱外部的夹持臂，每个所述夹持臂靠近工件的一侧安装有夹持爪，且夹持爪设为齿牙结构，所述回转基座的顶端固定连接对工件底部多点支撑的底托盘，且底托盘设为螺旋盘状，所述回转基座的顶部设有对称的两个摩擦压辊，且摩擦压辊用于对工件外部保持摩擦接触；

4、所述回转基座的顶部设有带动两个夹持臂转动的动力组件，且夹持臂通过动力组件绕导向柱旋转同时与工件的外部保持扇形贴合；

5、所述回转基座的顶部与每个所述摩擦压辊之间共同安装有顶压驱动组件，且顶压驱动组件用于带动摩擦压辊与工件外部稳定贴合，同时使摩擦压辊沿工件的外部以同一方向进行转动；

6、每个所述摩擦压辊的顶端均安装有边缘清理组件，且边缘清理组件用于对工件顶端边缘区域进行清理，有利于吸尘罩对工件打磨过程中产生的灰尘稳定吸附。

7、优选的，所述动力组件包括固定连接在两个夹持臂顶端的传动滑座，所述回转基座的顶端固定连接有环形导轨，所述环形导轨内圈固定连接有导向转盘；

8、每个所述传动滑座的外部均活动套接有从动推杆，所述导向转盘的内部固定连接有与从动推杆相对应的斜槽盘，从动推杆的底部活动嵌入至斜槽盘的内部，且在该内部与斜槽盘形成活动连接；

9、每个所述夹持臂与导向转盘之间共同连接有抵触组件，且抵触组件用于推动夹持爪与工件之间保持稳定接触。

10、优选的，所述回转基座的外部还固定连接有与环形导轨内部相通的回转支座，所述导向转盘通过环形导轨使其部分位置位于回转支座的内部，所述回转支座的内部固定连接有驱动电机，所述驱动电机的输出端固定连接有主动齿轮；

11、所述导向转盘的外部固定连接有从动齿轮，且从动齿轮依次滑入至回转支座的内部并与主动齿轮相啮合。

12、优选的，所述抵触组件均包括开设在夹持臂靠近工件一侧供夹持爪弧线运动的让位槽，所述让位槽的内部固定连接有导向筒，所述导向筒的内部活动连接有导向推杆，所述导向推杆的一端固定连接有预压推块，且预压推块与夹持爪保持稳定抵触；

13、所述导向推杆外部与让位槽的内壁共同连接有夹持弹簧。

14、优选的，所述导向转盘的内圈固定连接有旋转拨动件，所述夹持臂靠近旋转拨动件的一侧活动连接有受力顶块，所述旋转拨动件的一侧固定连接有受力顶块相配合的弧面推块，且弧面推块与受力顶块之间保持倾斜接触状态；

15、所述受力顶块的一端贯穿让位槽，且在该内部与让位槽形成滑动配合，所述受力顶块位于让位槽内部的一端固定连接有限位推块，且限位推块的一端嵌入至夹持弹簧的内部，且在该内部与夹持弹簧形成固定连接；

16、所述限位推块的一端固定连接有限位导杆，且限位导杆位于夹持弹簧的内部并与其之间存在间距，所述导向推杆的一端开设有供限位导杆插入的限位导槽。

17、优选的，每个所述顶压驱动组件均包括固定连接在机架顶端的导向座以及固定连接在摩擦压辊内部的连接销轴，所述导向座的一侧活动套接有摆动臂；

18、所述连接销轴的一端延伸至摩擦压辊的外部并嵌入至摆动臂的内部，且在该内部与摆动臂形成活动连接，所述导向座靠近摆动臂的一侧固定连接有动力电机，且动力电机的输出端与摆动臂底部固定连接，摩擦压辊通过动力电机的驱动沿工件的外部做弧线贴合运动。

19、优选的，所述连接销轴的另外一端延伸至摩擦压辊的外部并固定连接有驱动轮，所述驱动轮的外部固定套接有棘轮，所述摆动臂靠近动力电机的一侧固定连接有支接座，所述支接座的顶端铰接有与棘轮相配合的棘爪；

20、所述支接座的顶部与棘爪的顶部共同连接有弹性顶推件，且棘爪通过弹性顶推件与棘轮的外壁凹槽稳定抵触。

21、优选的，所述边缘清理组件包括活动连接有摆动臂顶端的旋转臂以及安装在工件顶端的清理刮条，且旋转臂的一端延伸至摆动臂的内部并与连接销轴的顶端固定连接，所述清理刮条的一侧固定连接有调节杆，且清理刮条通过调节杆与工件之间贴合角度进行自由调整；

22、所述旋转臂的顶端固定连接有供调节杆插入的调节套座，所述调节套座的内部固定连接有定向套，且定向套套设在调节杆的外部并与其保持浮动间距，所述定向套的一端活动连接有若干个柔性锁紧块，且每个柔性锁紧块均与调节杆的外部紧紧贴合；

23、所述调节套座的外部还固定套接有螺纹座，所述螺纹座的外部螺接有调节螺母环，所述调节螺母环的一端开设有供调节杆插入的锥形锁口，所述锥形锁口设为锥形结构，且锥形锁口通过调节螺母环和螺纹座的旋合配合与若干个柔性锁紧块的外部形成坡度配合。

24、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

25、本发明通过底托盘的螺旋盘状结构对工件背面形成多点离散支撑，工件背面与底托盘之间为非整面接触，同时，夹持爪以夹持臂中段为旋转中心，使夹持臂与夹持爪之间形成轻微弯曲的s形结构，s形凸出部位与工件外部弧线贴合，凹陷部位与工件外部倾斜贴合，夹持爪在接触工件外缘后产生让位与回弹，夹持力在夹持臂和夹持爪之间重新分配，从而兼顾刚性夹持与外缘保护，减少局部应力集中，提高夹持适应性与端面打磨质量；

26、本发明通过摩擦压辊以扇形运动方式向工件外部顶部移动并形成贴合状态，摩擦压辊与工件外部顶部弧线扩展接触，中间状态表现为工件顶部外缘受到摩擦压辊的扇形限位约束，工件在旋转打磨过程中的轴向和径向位置获得限制，从而有效降低工件的轴向窜动和径向偏摆风险，提高端面打磨的平面度，保障半导体加热盘端面打磨的加工质量；

27、本发明通过斜槽盘内部与从动推杆外部抵触，从动推杆推动传动滑座位移，传动滑座带动夹持臂沿圆周导向柱外部圆周运动，夹持臂外部与工件外部形成扇形贴合且保持刚性点状接触，中间状态表现为夹持臂从初始倾斜位置沿圆周轨道逐渐收拢，接触区域由局部接近扩展为扇形弧面贴合，从而有效分散工件外缘的接触应力，降低边缘压痕与崩边风险，提高外缘夹持稳定性，保障半导体加热盘端面打磨时的旋转约束可靠性；

28、本发明通过夹持爪外部齿牙结构与弹性衬层的配合，夹持爪沿让位槽回退时其外部齿牙与弹性衬层产生挤压，弹性衬层变形填充至夹持爪内部齿牙中且另一侧与工件外部贴合，中间状态表现为弹性衬层在夹持爪齿牙间产生局部变形，工件外部圆度偏差或局部凸点被弹性衬层的弹性变形所适配，从而有效分散工件外缘的夹持接触应力，降低局部压痕与崩边风险，提高半导体加热盘在旋转打磨中的外缘夹持稳定性，保障端面打磨加工质量；

29、本发明通过工件旋转时与摩擦压辊外部摩擦贴合，摩擦压辊沿工件外周旋转并带动连接销轴沿摆动臂内部同步转动，中间状态表现为摩擦压辊随工件同步旋转并对工件形成动态导向约束，从而有效维持工件旋转过程中的稳定性，减少端面与打磨基座之间的相对位置波动，提高端面打磨的均匀性；

30、本发明通过工件旋转时对摩擦压辊产生摩擦力，摩擦力与工件轴线平行并分解出沿工件轴向的分力，该分力为摩擦压辊提供辅助轴向驱动力，中间状态表现为摩擦压辊在辅助轴向驱动力和单向锁止机构共同作用下保持稳定位置，从而有效增强工件旋转导向约束的连续性，减少工件在旋转打磨中的轴向位置波动，提高端面打磨的平行度；

31、本发明通过连接销轴旋转带动旋转臂、调节套座、调节杆和清理刮条转动，清理刮条以连接销轴为旋转中心沿工件顶部边缘区域保持弧线清理路径，清理刮条与工件之间交错间歇接触，中间状态表现为工件边缘灰尘被清理刮条清理后由吸尘罩吸附，工件边缘和端面打磨区域保持洁净，从而有效减少灰尘对端面打磨的影响，提高端面表面质量；

32、本发明通过清理刮条对工件边缘灰尘进行清理，吸尘罩对工件周围灰尘进行吸附，清理刮条的弧线清理路径与吸尘罩的吸附范围相互配合，中间状态表现为清理刮条剥离的灰尘在扩散前被吸尘罩捕获，工件端面打磨区域灰尘浓度降低，提高打磨基座与工件端面之间的磨削接触稳定性，保障端面打磨的表面质量；

33、本发明通过调节螺母环、锥形锁口、柔性锁紧块和连接销轴共同构成位置角度调整与稳定接触的力闭环，中间状态表现为清理刮条的位置和角度调整后由柔性锁紧块柔性材质和调节杆螺旋槽锁定，清理刮条的清理路径在旋转打磨过程中保持稳定，从而有效实现清理刮条清理路径的灵活调整与稳定保持，提高工件端面打磨的适应性和稳定性。