Устройство для обработки стержней

Устройство для обработки стержней

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Colo Советсинк

Сея1нвиистнчесиик республик 1 1

К АВТОРСКОМУ СВИДИ ИЗЬСТВУ (Sl ) Дополнительное к авт. свид-ву (51}М. Кл. (22)Заявлено 26.06.80 (21) 2945915/29 33 с присоединением заявки М

В 28 0 5/00

9еудврствевЫ1 кеввтет

ССЕР

«в йвван вэвбретевив и втврыткв (23) Приоритет

Опубликовано15. 04. 82. бюллетень М 14 (53) УДК679.8; ° 056(088.8) Дата опубликования описания 15.04.82 (72) Авторы изобретения

В.И. Ходяк, Г.А. Доброхотов и В.А. Ле

1 фкий- - "- -»-.

;-м .:.-. „.„, .... „г;. ., 1 -" : :.::::). (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ СТЕРЖНЕЙ!

Изобретение относится к обработке полупроводниковых материалов, например, при производстве монокристаллического кремния методом бестигельной зонной плавки и может быть использовано в других областях техники, где требуется производить заточку конусов и фасок на концах стержней из твердых и хрупких кристаллических материалов, имеющих цилиндрическую или близкую к ней форму.

Известно устройство для обработки конусов, содержащее вращающийся корпус и алмазоносные элементы, выпол" ненные в виде шайб, рабочая поверхность которых расположена касательно к конической поверхности обрабатываемой детали (1).

Недостатком этого устройства явля- ется то, что обработка ним возможна только на вертикально-фрезерном или сверлильном станке и требует больших скоростей вращения, что влечет эа собой большие вибрации в системе

СПИД и некачественно обработанную поверхность, при этом обрабатываемое изделие должно быть зафиксировано неподвижно.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство .для обработки стержней,преимущественно иэ твердых и хрупких полупроводниковых. материалов, включающее станину приводной абразивный круг с горизонтально установленной торцовой рабочей поверхностью, механизм фиксации и вращения обрабатываемого стержня с приводом подачи его к абразивному кругу t 2j.

Недостатками такого устройства является то, что при обработке стержней в силу конструктивных особенностей устройства, конус получается без острой вершины, т.е. усеченным,что не дает в отдельных случаях воэможности использовать такой конус на стержнях кремния для дальнейшей переплавки стержней на установках бес3 91989 тигельной зонной плавки. Кроме того, при обработке стержней предварительно не1алиброванных и имеющих эллипсное поперечное сечение, ось изготовленного конуса может не совпадать с осью вращения стержня, что также нежелательно при проведении последующих операций по изготовлению монокристаллических слитков кремния.

В случае производства поликристал- t0 лического кремния в виде единичных загрузок. требуется изготавливать на торце некалиброяанного, имеющего,как правило, оваль о в сечении форму стержня,; фаску риной 4-6 мм, которую на известнок устройстве изготовить практически невозможно,так как разница двух перпендикулярных диаметров в сечении стержня может достигать

30 мм.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для обработки стержней, преимущественно из твердых и хрупких полупроводниковых материалов, включающее станину, приводной абразивный круг с горизонтально установленной торцовой рабочей поверхностью, механизм фиксации и вращения обрабатываемого стержня с приводом подачи его к абразивному кругу, снабжено основанием с установленной на нем кареткой, причем механизм фиксации и вращения обрабатываемого стержня и привод его подачи к абразивному кругу смонтированы на каретке, при этом механизм фиксации и вращения обрабатываемого стержня выполнен в виде по крайней мере трех параллельно расположенных между собой валиков с эластичным покрытием, один из которых - ведущий, а другой подпружинен, причем диаметр ведущего валика на менее, чем в два раза больше остальных, а осйование установлено на станине с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной рабочей поверхности абразивного круга. Кроме того, каретка снабжена противовесом, для регулирования необходимого усилия подачи обрабатываемого стержня.

На фиг. изображена кинетичес- . кая схема устройства; на фиг. 2разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг.4 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 5 - раз1

6 4 рез Г-Г на фиг. 2; на фиг. 6 — разрез Д-Д на фиг. 2; на фиг. 7 - узел

I на фиг. 2.

Устройство состоит из станины 1, на которой смонтирован шлифовальный круг 2 с горизонтально расположенной рабочей поверхностью (планшайба), приводимый во вращение приводом 3.На станине 1 закреплен шарнир 4, на который опирается основание - плита 5, фиксируемая под необходимым углом к плоскости шлифовального круга с помощью регулируемой опоры 6.

На основании - плите 5 с помощью шариков 7 и сепараторов 8 смонтирована промежуточная плита 9, к которой жестко крепится монтажная плита l0.

Эти две жестко скрепленные плиты представляют собой подвижную в осевом направлении платформу, на которой смонтированы остальные механизмы устройства. На опорах 11 смонтированы неподвижные вращающиеся ведущий валик 12 и опорный валик 13, имеющие эластичные покрытия, например из резины. Ведущий валик 12 приводится во вращение с помощью червячного редуктора 14 и электродвигателя 15. На опоре 16 шарнирно закреплен рычаг 17, на противоположном конце которого смонтирован прижимной вращающийся валик 18, который усилием пружин l9 прижимает обрабатываемое изделие - стержень 20 к неподвижным валикам 12 и 13. Для освобождения обрабатываемого стержня 20 от прижимного усилия, на рычаге 17 закреплена рукоятка 21. По трубке

22 подается смазывающе-охлаждающая жидкость на центр шлифовального круга 2.

Для регулирования величины давления обрабатываемым изделием 20 на плоскость шлифовального круга 2 предусмотрена установка противовеса 23, закрепленного посредством каната 24 и блочков 25 к монтажной плите 10.

Устройство работает следующим образом.

С помощью опоры 6 регулируют и фиксируют угол наклона плиты — основания 5, а следовательно, и монтажной плиты 10 к горизонтально расположенной плоскости шлифовального круга 2. Поскольку для производства полупроводниковых материалов угол конуса на стержне обычно требуется в пределах 60-70, регулировка угла наклона плиты - основания производится

919896 один раз на длительный срок эксплуатации устройства. При этом противовес 23 посредством каната 24 и блочка 25 перемещает с помощью шарикоподшипников 7 монтажную плиту 10 со всеми деталями устройства, смонтированными на ней, вверх в исходное фиксируемое положение.

Прикладывая усилие к рукоятке 21, приподнимают подпружиненный рычаг

17, а вместе с ним и валик 18, укла" дывают на ведущий валик 12 и опорный валик 13 полупроводниковый стержень

20, затем опускают подпружиненный валик 18 на стержень 20. Последний оказывается зажатым между тремя валиками усилием пружин 19. Включают привод 3 вращения шлифовального круга 2, отрывают подачу охлаждающей жидкости, включают привод 15 вращения ведущего валика 12. При этом приводится во вращательное движение полупроводниковый стержень 20 и одновременно вращаются опорный. валик .

13 и подпружиненный валик 18.

Снимается фиксация верхнего положения плиты 10, которая за счет добавившегося веса установленного стержня 20 перевешивает противовес и опускается до соприкосновения кром- Зв ки стержня с вращающимся шлифоваль" ным диском 2. Для разных по aecy стержней и с целью регулирования усилия прижатия стержня к плоскости шлифовального круга, предусматривается изменение веса противовеса.

Вращающийся между валиками стержень кромкой среза на его конце взаимодействует с алмазированной поверхностью вращающегося шлифовального круга, в результате чего происхо". дит непрерывающаяся интенсивная сошлифовка материала стержня, который затачивается в результате на конус.

При этом ось вращения стержня является осью образующего конуса.

В связи с тем, что неподвижно закрепленный ведущий валик 12 имеет диаметр не менее чем в два раза больше неподвижно закрепленного опорного валика 13, взаимное расположение их складывается так, что линия контакта по образующей валика 13 с обраба-тываемым стержнем 20 в своем продолжении является одновременно линией контакта по образующей обрабатываемого конуса с плоскостью шлифовального круга 2. Поэтому при заточке конуса или снятии фаски на кромке среза

"эллипсного" стержня происходит обра" ботка строго по конфигурации поперечного сечения стержня, обеспечивая равномерное снятие металла по периметру среза.

По окончании заточки конуса, устройство передвигают в исходное фиксируемое положение, отключают привод вращения ведущего валика 12, освобождают от прижимного усилия и извле", кают из устройства стержень 20. На

его место укладывают следующим стержень и операция повторяется.

Предлагаемое устройство позволяет. производить обработку конусов практически на всей номенклатуре диаметров и длин производимых полупроводниковой промышленностью кремниевых стержней, причем без какой-либо существенной перенастройки. Кроме этого, устройство предусматривает участие рабочего только в операции загрузки и выгрузки обрабатываемых стержней, так как сам процесс заточки конуса происходит в автоматическом режиме. Поэтому имеется возможность одному рабочему обслуживать несколько устройств, установленных над одним и тем же шлифовальным кругом. формула изобретения

Устройство для обработки стержней, преимущественно из твердых и хрупких полупроводниковых материалов, включающее станину, приводной абразивный круг с горизонтально установленной торцовой рабочей поверхностью, механизм фиксации и вращения обрабатываемого стержня с приводом подачи его к абразивному кругу, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, оно снабжено основанием с установленной на нем кареткой, причем механизм фиксации и вращения обрабатываемого стержня и привод его пода- чи к абразивному кругу смонтированы на каретке, при этом. механизм фиксации и вращения обрабатываемого стерж- ня выполнен в виде по крайней мере трех параллельно расположенных между собой валиков с эластичным покрытием, один из которых - ведущий, а другой подпружинен, причем диаметр ведущего валика не менее, чем в два раза больше остальных, а основание установлено на станине с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной рабочей поверхности абразивного круга.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что каретка снабжена противовесом, для регулиро919896 8 вания необходимого усилия подачи обрабатываемого стержня.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 462702, wa. В 24 В 5/14, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Н 508387, кл. В 24 В 5/.14, 1975.

919896

Г- Г

12

Составитель И. Хамидулов

Редактор И. Касарда Техред С.Мигунова Корректор А.Ференц

Заказ 2236/15 Тираж 604 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 1-35, Раушская наб., д. 4!5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4