CN102615726B - 刀体冷却装置及空气静压电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刀体冷却装置及空气静压电主轴，其中，该刀体冷却装置包括第一进液管、主支座以及至少一个喷管；其中，主支座固定在空气静压电主轴的壳体的外壁，第一进液管和喷管均连接至主支座，第一进液管通过主支座内部形成的通道与喷管连通，喷管向空气静压电主轴的刀体延伸，并且，喷管朝向刀体的位置处设置有至少一个冷却液出口，第一进液管用于将冷却液输入到喷管，喷管用于通过冷却液出口将来自第一进液管的冷却液喷射至刀体。本发明能够在切割机划切晶圆时对刀体进行高效冷却，延长了刀体的使用寿命，保证了加工的质量，节省了生产成本。

Description

刀体冷却装置及空气静压电主轴

技术领域

本发明涉及电子装备制造领域，尤其涉及一种刀体冷却装置及空气静压电主轴。

背景技术

切割机是集成电路封装过程所使用的关键设备，其作用是将晶圆分割成单个的电路单元。切割机通常采用高速空气静压电主轴作为核心执行部件，用于实现高精度的强力磨削加工。安装在电主轴上的金刚石外圆刀片是实现晶圆分割的终端单元，直接影响晶圆划切的质量，而随着集成电路制造业向高精度和高速度方向的快速发展，对晶圆划切品质要求越来越高，相应地，对刀片的精度和耐用程度也提出了更高的要求。

目前，切割机中空气静压电主轴的金刚石外圆刀片通过法兰和锁母进行夹紧固定。在切割机划切晶圆时，安装在电主轴上的刀片高速旋转并对直线运动的晶圆进行强力磨削。由于刀片处于高速转动状态，因此在进行磨削时会产生很高的热量。切割机主轴刀体与晶圆之间强力磨削产生的热量会引起刀体工作不稳定，造成刀体使用寿命严重缩短，降低晶圆划切质量甚至使切划的晶圆报废。

因此，强力磨削产生的热量是造成切割机刀体损坏、以及加工质量下降的主要因素之一，然而，目前尚未提出能够对切割机刀体进行冷却的有效解决方案。

发明内容

针对相关技术中由于无法对空气静压电主轴的刀体进行冷却导致刀体容易受损、降低加工质量的问题，本发明提出一种刀体冷却装置及空气静压电主轴，能够对空气静压电主轴中的刀体进行有效冷却，从而避免了刀体受损的问题，保证了加工的质量。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种刀体冷却装置，该刀体冷却装置包括第一进液管、主支座以及至少一个喷管；其中，主支座固定在空气静压电主轴的壳体的外壁，第一进液管和喷管均连接至主支座，第一进液管通过主支座内部形成的通道与喷管连通，喷管向刀体延伸，并且，喷管朝向刀体的位置处设置有至少一个冷却液出口，第一进液管用于将冷却液输入到喷管，喷管用于通过冷却液出口将来自第一进液管的冷却液喷射至刀体。

该刀体冷却装置进一步包括引流管，并且，主支座包括第一支座和第二支座，至少一个喷管包括第一喷管和第二喷管，其中，第一支座与第二支座沿着主轴的轴向排列，且第一支座和第二支座通过螺钉固定；第一喷管和第一支座连接，第一进液管和第二喷管连接至第二支座，第二喷管通过第二支座内形成的通道和第一进液管连通，并且，引流管用于将第一支座内的通道和第二支座内的通道连通，第一喷管通过第一支座内形成的通道和引流管连通；第一喷管设置在刀体切割平面的一侧，第二喷管设置在刀体切割平面的另一侧，并且在朝向刀体的位置处均分别设置有至少一个冷却液出口。

该刀体冷却装置进一步包括第三支座、第二进液管和第三喷管，第三支座通过螺钉与主支座固定，第二进液管与第三支座连接，第三喷管的一端与第三支座连通，第三喷管的另一端朝向刀体延伸并对准刀体的刀刃，且该端设置有冷却液出口，第三喷管通过第三支座内形成的通道和第二进液管连通，并且第三喷管用于将来自第二进液管的冷却液喷射至刀体的刀刃。

该刀体冷却装置进一步包括连杆、调节螺钉、内管和外管，其中，调节螺钉将连杆与第三支座内形成的通道连通，并且，调节螺钉用于调节连杆与第三支座内通道之间的角度；外管为环形管，与内管连通；内管以过盈的方式固定在连杆上，并与连杆连通；第三喷管与外管连通。

优选地，主支座连接的至少一个喷管的冷却液出口为缝状。优选地，第三喷管的冷却液出口为孔状。

本发明还提供了一种空气静压电主轴，其中包括上述刀体冷却装置。

本发明通过在空气静压电主轴上设置冷却装置，从而将外界输入的冷却液喷洒在刀体上，能够在切割机划切晶圆时对刀体进行高效冷却，从而避免了由于切划操作过程中产生的热量导致刀体受损的问题，能够延长刀体的使用寿命，保证了加工的质量，节省了生产成本。

附图说明

图1是根据本发明实施例的刀体冷却装置及空气静压电主轴的结构图；

图2是图1所示的根据本发明实施例的刀体冷却装置及空气静压电主轴的侧视图。

具体实施方式

针对相关技术中由于无法对空气静压电主轴的刀体进行冷却导致刀体容易受损、降低加工质量的问题，本发明提出在空气静压电主轴上设置冷却装置，从而将外界输入的冷却液通过喷管喷洒在刀体上，能够在切割机划切晶圆时对刀体进行高效冷却，从而避免了由于切划操作过程中产生的热量导致刀体受损的问题。

下面将详细描述本发明的具体实施例。

根据本发明的实施例，提供了一种刀体冷却装置以及采用该冷却装置的空气静压电主轴，下面将详细描述本发明提出的刀体冷却装置和空气静压电主轴。

根据本发明实施例的冷却装置包括第一进液管、主支座以及至少一个喷管；其中，主支座固定在空气静压电主轴的壳体的外壁，第一进液管和喷管均连接至主支座，第一进液管通过主支座内部形成的通道与喷管连通，喷管向刀体延伸，并且，喷管朝向刀体的位置处设置有至少一个冷却液出口，第一进液管用于将冷却液输入到喷管，喷管用于通过冷却液出口将来自第一进液管的冷却液喷射至刀体。

通过本发明提出的刀体冷却装置，能够将外界输入的冷却液喷洒在刀体上，从而在切割机划切晶圆时对刀体进行高效冷却，避免了由于切划操作过程中产生的热量导致刀体受损的问题，能够延长刀体的使用寿命，保证了加工的质量，节省了生产成本。

可选地，该刀体冷却装置可以进一步包括引流管，并且，主支座包括第一支座和第二支座，至少一个喷管包括第一喷管和第二喷管，其中，第一支座与第二支座沿着主轴的轴向排列，且第一支座和第二支座通过螺钉(压紧螺钉)固定；第一喷管和第一支座连接，第一进液管和第二喷管连接至第二支座，第二喷管通过第二支座内形成的通道和第一进液管连通，并且，引流管用于将第一支座内的通道和第二支座内的通道连通，第一喷管通过第一支座内形成的通道和引流管连通；第一喷管设置在刀体切割平面的一侧，第二喷管设置在刀体切割平面的另一侧，并且在朝向刀体的位置处均分别设置有至少一个冷却液出口。也就是说，第一喷管和第二喷管位于刀体所在平面的两侧，通过第一喷管和第二喷管就能够将冷却液喷射到刀体的两侧，提高刀体的冷却效果。

优选地，上述刀体冷却装置可以进一步包括第三支座、第二进液管、和第三喷管，第三支座通过螺钉与主支座固定(例如，可以与第二支座固定)，第二进液管与第三支座连接，第三喷管的一端与第三支座连通，第三喷管的另一端朝向刀体延伸并对准刀体的刀刃，且该端设置有冷却液出口，第三喷管通过第三支座内形成的通道和第二进液管连通，并且第三喷管用于将来自第二进液管的冷却液喷射至刀体的刀刃。这样，就能够通过第三喷管喷出的冷却液对刀刃进行冷却，进一步提高刀体的冷却效果。

进一步地，上述刀体冷却装置可以进一步包括连杆、调节螺钉、内管和外管，其中，调节螺钉将连杆与第三支座内形成的通道连通，并且，调节螺钉用于调节连杆与第三支座内通道之间的角度；外管为环形管，与内管连通；内管以过盈的方式固定在连杆上，并与连杆连通；第三喷管与外管连通。这样，通过对调节螺钉进行调节，就能够改变第三喷管的朝向(第三喷管与第三支座之间的角度)，即使空气静压电主轴采用了其他尺寸的刀体，第三喷管也能够对准刀体的刀刃，对刀刃进行冷却。

由于主支座的喷管(即，上述第一喷管和第二喷管)是从刀体的侧面喷射冷却液，因此，这些喷管的冷却液出口可以呈缝状(可以是狭缝)，这样就不会对高速旋转的刀体产生明显的作用力，并且，两个喷管的冷却液出口可以彼此相对，这样能够使得喷出的冷却液的推力相互抵消，不会影响刀体的正常旋转工作，并且，缝状的出口能够提供更大的液体排出量，增加冷却液与刀体的接触面积，提高冷却效果。另外，第一喷管和第二喷管与刀体重合的部分均可以设置有多个出口。

第三喷管的冷却液出口为孔状，使得喷出的冷却液的方向更加便于控制，从而能够准确地将冷却液通过第三喷管喷到刀刃。

另外，输入至第一和第二进液管的冷却液可以直接由空气静压电主轴之外的设备提供，且冷却液不会流经主轴，能够有效避免因冷却液流量不同引起的主轴温度漂移造成的晶圆划切精度不稳定问题。

此外，为了提高冷却的效果，还可以增加喷管的数量，例如，可以增加与第一喷管和第二喷管平行的其他喷管，也可以增加正对刀刃的喷管，具体方式本文不再一一列举。

下面将结合附图，对本发明的刀体冷却装置及空气静压电主轴进行详细描述。如图1和图2所示，本发明提出的装置包括前喷管(即，上述的第一喷管)1、后喷管(即，上述的第二喷管)22、右喷管(即，上述的第三喷管)13、进液管6(即，上述的第一进液管)、管接头(用于将进液管6和后支座10固定在一起)5、调节螺钉17、连杆21、内管15、外管14、垫片19、右支座(即，上述的第三支座)12、前支座(即，上述的第一支座)3、后支座(即，上述的第二支座)10、用于固定前支座3和后支座10的压紧螺钉9和9′、引流管8、定位柱11、密封圈7、六角螺母2、平垫圈(用于固定右支座的螺钉会穿过平垫圈)18、固定螺钉4(用于将后支座固定在空气静压电主轴外壁上)、密封螺钉16和紧定螺钉23、进液管20(即，上述的第二进液管)。

其中，前喷管1、后喷管22和右喷管13均设置有冷却液出口，其中，前喷管1和后喷管22的冷却液出口分布于通过前法兰d、后法兰b和锁母e安装在切割机主轴a上的刀体c前后两侧，右喷管13的冷却液出口分布于刀体c的右侧。

具体地，冷却液由冷却液提供部(未示出)进入两支进液管6和20，再经各自的管接头分别进入后支座10和右支座12内部形成的冷却水通道；其中，后喷管22的冷却液出口与后支座10的冷却水通道连通，前喷管1的冷却液出口与前支座3、引流管8和后支座10等构成的冷却水通道连通，右喷管13的冷却液出口与内管15、外管14、连杆21、调节螺钉17和右支座12等构成的冷却水通道连通。

前喷管1和后喷管22的冷却液出口采用狭缝形式，右喷管13的冷却液出口采用小孔形式；其中，前喷管1和后喷管22的冷却液出口上下位置可以调节，右喷管13的冷却液出口前后位置和角度可以调节，有效保证了不同工况下切割机主轴刀体的冷却效果。

另外，在前支座3、后支座10和引流管8联接处设置有密封圈7，在内管15和外管14联接处同样可以设置密封圈(未示出)。

可选地，前喷管1、后喷管22、右喷管13、管接头5、调节螺钉17、压紧螺钉9和9′、连杆21、内管15、外管14、右支座12、引流管8、定位柱11、六角螺母2、平垫圈18、固定螺钉4、密封螺钉16和紧定螺钉23采用不锈钢材质，进液管6、前支座3、后支座10、垫片19和密封圈7采用非金属材料，有效避免装置锈蚀等引起的刀体冷却效果不佳以及晶圆污染问题。

优选地，上述引流管和调节螺钉的内部均形成有“L”形通道，两段通道彼此连通，其中，该通道的一段沿着轴向延伸并在引流管或螺钉的端部具有开口，另一段沿着径向延伸，并在引流管或螺钉的外壁具有开口，从而能够起到传输冷却液的作用。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过在空气静压电主轴上设置冷却装置，从而将外界输入的冷却液喷洒在刀体上，能够在切割机划切晶圆时对刀体进行高效冷却，从而避免了由于切划操作过程中产生的热量导致刀体受损的问题，能够延长刀体的使用寿命，保证了加工的质量，节省了生产成本；并且，本发明可以对喷管的开口形状以及数量进行灵活设置，在刀体的两侧以及正对刀刃的位置喷射冷却液，避免对高速旋转的刀体产生明显的作用力，不会影响刀体的正常旋转工作，并且能够提高冷却效果；此外，由于第三喷管的角度可调，因此能够适用于多种尺寸的刀体。另外，由于输入至冷却装置的冷却液可以直接由空气静压电主轴之外的设备提供，且冷却液不会流经主轴，因此能够有效避免因冷却液流量不同引起的主轴温度漂移造成的晶圆划切精度不稳定问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种刀体冷却装置，所述冷却装置包括第一进液管、主支座以及至少一个喷管；其中，所述主支座固定在空气静压电主轴的壳体的外壁，所述喷管向所述空气静压电主轴的刀体延伸，并且，所述喷管朝向所述刀体的位置处设置有至少一个冷却液出口，所述第一进液管用于将冷却液输入到所述喷管，所述喷管用于通过所述冷却液出口将来自所述第一进液管的冷却液喷射至所述刀体；所述主支座包括第一支座和第二支座，所述至少一个喷管包括第一喷管和第二喷管，其中，所述第一支座与所述第二支座沿着所述空气静压电主轴中主轴的轴向排列，且所述第一支座和所述第二支座通过螺钉固定；所述第一喷管设置在所述刀体切割平面的一侧，所述第二喷管设置在所述刀体切割平面的另一侧，并且在朝向所述刀体的位置处均分别设置有至少一个冷却液出口；其特征在于，所述第一进液管和所述喷管均连接至所述主支座，所述第一进液管通过所述主支座内部形成的通道与所述喷管连通，

所述刀体冷却装置进一步包括引流管，所述第一喷管和所述第一支座连接，所述第一进液管和所述第二喷管连接至所述第二支座，所述第二喷管通过所述第二支座内形成的通道和所述第一进液管连通，并且，所述引流管用于将所述第一支座内的通道和所述第二支座内的通道连通，所述第一喷管通过所述第一支座内形成的通道和所述引流管连通；所述第一支座、第二支座和引流管联接处设置有密封圈；所述第一喷管和第二喷管设置有多个彼此相对的冷却液出口，并且，冷却液出口上下位置可以调节；

进一步包括第三支座、第二进液管和第三喷管，所述第三支座通过螺钉与所述主支座固定，所述第二进液管与所述第三支座连接，所述第三喷管的一端与所述第三支座连通，所述第三喷管的另一端朝向所述刀体延伸并对准所述刀体的刀刃，且该端设置有冷却液出口，所述第三喷管通过所述第三支座内形成的通道和所述第二进液管连通，并且所述第三喷管用于将来自所述第二进液管的冷却液喷射至所述刀体的刀刃；

进一步包括连杆、调节螺钉、内管和外管，其中，所述调节螺钉将所述连杆与所述第三支座内形成的通道连通，并且，所述调节螺钉用于调节所述连杆与所述第三支座内通道之间的角度；所述外管为环形管，与所述内管连通；所述内管以过盈的方式固定在所述连杆上，并与所述连杆连通；所述第三喷管与所述外管连通；

所述引流管和调节螺钉的内部均形成有“L”形通道，两段通道彼此连通。

2.根据权利要求1所述的刀体冷却装置，其特征在于，与所述主支座连接的所述至少一个喷管的冷却液出口为缝状。

3.根据权利要求1所述的刀体冷却装置，其特征在于，所述第三喷管的冷却液出口为孔状。

4.一种空气静压电主轴，包括根据权利要求1至3中任一项所述的刀体冷却装置。