國產(chǎn)劃片機 2021-11-24
劃片機是以強力磨削為劃切機理，空氣靜壓電主軸為執(zhí)行元件，以每分鐘 3 萬到 6 萬的轉(zhuǎn)速劃切晶圓的劃切區(qū)域，同時承載著晶圓的工作臺以一定的速度沿刀片與晶圓接觸點的劃切線方向呈直線運動，將每一個具有獨立電氣的芯片分裂出來。用外行人話說，類似于切豆腐。
隨著電子產(chǎn)品的發(fā)展，市場對半導(dǎo)體封裝技術(shù)提出了更高的要求。對其更小，更輕，更低功耗，更高可靠性的要求日新月異，并且新興的工藝使得劃切對象不再單一，導(dǎo)致劃切工藝更加復(fù)雜。為了提高劃切品質(zhì)和加工效率，透徹分析影響劃切品質(zhì)的因素成為必須。同行和國產(chǎn)劃片機研發(fā)廠家一起揭秘劃片機劃切工藝：
主 軸：砂輪劃片機主軸采用空氣靜壓支承的電主軸?，F(xiàn)在所使用的主軸有兩類，分別是直流主軸及交流主軸。
直流主軸
①采用軸向強迫通風(fēng)冷卻或熱管冷卻，以改善冷卻效果。
②在基本速度以下為恒轉(zhuǎn)矩范圍，在基本速度以上為恒功率范圍。
③主要采用晶體管脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速。一般會裝有用于反饋的檢測元件。
交流主軸
①經(jīng)過專門設(shè)計的鼠籠三相異步電動機。
②與直流主軸電動機相類似，在基本速度以下為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，在基本速度以上為恒功率區(qū)。當(dāng)速度超過一定值后，功率 - 速度特性曲線會向下傾斜。
③廣泛采用矢量控制調(diào)速方法進(jìn)行速度控制。
由于結(jié)構(gòu)上的差別造成直流主軸的轉(zhuǎn)速控制精度較高（通過反饋補償轉(zhuǎn)速），主軸工作時震動量較小，劃切效果較好，但其扭矩相對同功率交流主軸偏小，對較厚、硬的玻璃、陶瓷和鍵和材料劃切，切削力不足。其劃切領(lǐng)域主要針對硅晶圓，砷化鎵，氧化物晶圓等。交流主軸扭矩較大，震動偏大，主要針對 LED 基板、生陶瓷、新型電子封裝等較硬， 精度要求不高的產(chǎn)品加工。
水 源：劃片機所使用的水源有兩路，主軸冷卻水和切割冷卻水。
主軸冷卻水
主軸冷卻水顧名思義，主要功能是對主軸進(jìn)行冷卻保護(hù)， 在主軸內(nèi)部循環(huán)使用，必須采用去離子水，否則會對主軸內(nèi)部造成堵塞，冷卻水的溫度應(yīng)恒定在室溫，建議配置恒溫水箱，否則劃切過程中刀痕會有偏移?？諝庵鬏S為關(guān)鍵部件，需定期（6 個月） 對主軸水路進(jìn)行檢查，防止水垢堵塞管路，否則會造成主軸電機損壞。
劃切冷卻水
主要采用去離子水，可根據(jù)產(chǎn)品需要增加特殊附件，例如增加二氧化碳?xì)怏w，改變水質(zhì)電阻值等。
承 片 臺：陶瓷微孔吸盤
優(yōu)點：吸力均勻，適合吸附帶膜較薄、較脆的產(chǎn)品，不傷片，減少背崩現(xiàn)象，有較好的劃切效果。
缺點：需要表面全部覆蓋，否則吸力不足，對于較小工件來說，藍(lán)膜浪費嚴(yán)重，微孔容易堵塞，不適合粉塵較多的加工環(huán)境。
刃 具：每一類刃具都有外徑大小、厚度、磨粒尺寸（篩 號）、結(jié)合劑、集中度、刃口形狀等的不同；種類根據(jù)安裝方法分為軟刀和硬刀。
軟刀：軟刀需使用法蘭固定，其優(yōu)點是刀具露出量較大，可加工較厚產(chǎn)品，價格低廉，可根據(jù)更換法蘭持續(xù)使用，性價比較高。但采用這種固定方式后，刀具為達(dá)到真圓效果，需要磨刀，且刀具和法蘭的接觸部分會有微量跳動，劃切效果欠佳。
硬刀：硬刀通過高溫高壓的方式將刃體固定在特制法蘭上，出廠時就可確認(rèn)是真圓，由于刃體和法蘭一體化，可加工高檔產(chǎn)品，但由于其制作方式?jīng)Q定其刀刃露出量不能太大，通常此種刀具露出量為 0.30～1.15 m m 。其不能加工較厚產(chǎn)品，有局限性。
刃具選擇的基本原則：即越硬的材料劃切選取越軟的刀體材料，越軟的材料劃切選取越硬的刀體材料。如果硬脆材料劃切選擇越硬刃具，就會在劃切時出現(xiàn)一些背崩，背裂現(xiàn)象。根據(jù)崩邊要求和材料性質(zhì)選取刀體粘結(jié)、材料軟硬度、集中度，金剛砂顆粒大小等。刃具厚度首先根據(jù)切割槽寬度及材料的物理、化學(xué)性質(zhì)確定，有的硬脆性易崩材料，就根據(jù) 其材料性質(zhì)及崩邊工藝要求選擇。
我們在滿足客戶的劃切要求的前提下，可選擇粒度大且較厚的刃具，提高劃切效率。刃具粒度的選擇是根據(jù)產(chǎn)品的材料，崩邊大小要求及劃切效率等多方面因素決定的。通常情況下，比較硬的材料我們選用金剛砂顆粒大的刃具，可提高劃切能力，在劃切力足夠的情況下，根據(jù)用戶的崩邊要求選刃具粒度大小與其崩邊大小相近的，比如崩邊要求小于10μm ，刃具金剛砂粒度就不能超過W10。
如果加工物較薄，在切割加工后發(fā)生背面崩裂現(xiàn)象，例如劃切工藝參數(shù)一致情況下，采用兩種不同金剛砂顆粒大小的刃具進(jìn)行劃切，左圖采用磨粒大小為 4～6 μm 的切割刀片（#2000）進(jìn)行加工的，背面崩裂的現(xiàn)象比較明顯。而右圖是使用由超微細(xì)磨粒構(gòu)成的刀片進(jìn)行加工。同樣正面崩裂情況也存在刃具磨粒大小的選擇。選擇恰當(dāng)崩邊就減小，也減輕對加工物的沖擊力。以上選擇需綜合考慮。
實際工作中的砂輪劃片機能夠劃切的材料很多，不同性能的材料劃切工藝存在差異，每一個參數(shù)都能關(guān)系到劃切質(zhì)量和效率。因此，和國產(chǎn)劃片機研發(fā)廠家在針對需求需要深入研究不斷試驗之后，研發(fā)了陸芯單軸、雙軸精密劃片機，既保證加工質(zhì)量和加工精度，又大大提高了加工效率。
