CN103128864B - 一种止推轴承及电主轴 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种止推轴承及电主轴，其中，止推轴承包括：前止推轴承和后止推轴承，分别设置于电主轴的转轴的法兰两侧，用于对所述转轴提供轴向气膜支撑。在划片机切割晶圆时，本发明公开的止推轴承提供的高稳定性气膜支撑能够抑制转轴的轴向窜动。

Description

一种止推轴承及电主轴
技术领域
本发明涉及集成电路封装设备领域，特别是指一种止推轴承及电主轴。
背景技术
划片机是集成电路封装过程关键设备，以强力磨削为切割机理，将晶圆分割成单个的电路单元。划片机一般采用空气静压电主轴作为核心执行部件，实现高精度的强力磨削加工手段。空气静压电主轴的轴线旋转精度和运行稳定性直接影响划片机的划切品质。随着集成电路产业的快速发展，晶圆尺寸的持续增大和划切槽宽度的不断减小对划片机及其空气静压电主轴提出了更高的要求。
划片机工作时，转轴在轴颈轴承和止推轴承的气膜支撑下高速旋转，安装于电主轴上的金刚石刀片对直线运动的晶圆强力磨削。在此过程中，转轴等旋转组件由于材质分布不均匀、加工误差和装配误差等原因质量分布不均匀，产生的离心力引起高频振动，造成主轴的轴向窜动并进一步引起晶圆划切质量不良。另外，主轴内置高频电机的功率损耗以及空气轴承气膜的剪切摩擦必然产生较为可观的热量积聚。在市场现有空气静压电主轴结构中，一般只对电机定子采用循环水等方式进行冷却，转轴上无法快速有效散失的热量引起温升而发生热变形，导致划切槽偏离晶圆图形中心，严重时造成昂贵的晶圆直接报废。
针对相关技术中由于划片机电主轴的轴向窜动以及热变形导致晶圆划切品质不良甚至报废的问题，业界尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种止推轴承及电主轴，在划片机切割晶圆时，止推轴承能够提供高稳定性气膜支撑，并能够通过止推轴承提供的高稳定性气膜支撑抑制电主轴的转轴的轴向窜动。
为解决上述技术问题，本发明提供一种止推轴承，包括：
前止推轴承和后止推轴承，分别设置于电主轴的转轴的法兰两侧，用于对所述转轴提供轴向气膜支撑。
优选的，所述前止推轴承上设置有第一空气节流器，所述后止推轴承上设置有第二空气节流器。
优选的，所述第一空气节流器在所述前止推轴承上呈第一圆周阵列分布，所述第二空气节流器在所述后止推轴承上呈第二圆周阵列分布。
优选的，所述第一圆周的中心和所述第二圆周的中心分别与所述转轴的旋转轴线重合。
优选的，所述第一空气节流器内侧设置有第一密封圈，所述第一空气节流器外侧设置有第二密封圈；
所述第二空气节流器内侧设置有第三密封圈，所述第二空气节流器外侧设置有第四密封圈。
优选的，所述前止推轴承上布局有第一冷却水槽，所述后止推轴承上布局有第二冷却水槽。
优选的，所述第一冷却水槽两侧设置有第五密封圈，所述第二冷却水槽两侧设置有第六密封圈。
本发明还提供一种电主轴，包括转轴、前套筒、径向轴承、止推环和前端盖以及如上所述的止推轴承；其中，所述前套筒、所述止推环以及所述前端盖与所述前止推轴承和所述后止推轴承固定连接。
优选的，所述前套筒、所述止推环以及所述前端盖与所述前止推轴承和所述后止推轴承通过螺钉固定连接。
所述径向轴承上设置有第三空气节流器，用于对所述转轴提供径向气膜支撑。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，通过设置呈圆周阵列的空气节流器形成的止推轴承，能够在划片机进行晶圆划切作业时对空气静压电主轴的转轴的轴向提供高刚性气膜支撑，有效抑制转轴的轴向窜动；同时在止推轴承上布局的冷却水槽，有力控制转轴的热变形，提高其运行稳定性，从而有效解决划片机电主轴的轴向窜动以及热变形导致晶圆划切品质不良甚至报废的问题。
附图说明
图1为本发明的实施例的止推轴承及电主轴的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
针对相关技术中由于划片机电主轴的轴向窜动以及热变形导致晶圆划切品质不良甚至报废的问题，本发明提出一种止推轴承及电主轴，在划片机切割晶圆时，止推轴承能够提供高稳定性气膜支撑，同时对止推轴承进行冷却，从而有效提高了以空气静压电主轴为核心执行部件的划片机的切割精度，保证了划切质量。
如图1所示，本发明的实施例提供一种止推轴承，包括：前止推轴承5和后止推轴承3，分别设置于电主轴的转轴8的法兰两侧，用于对所述转轴8提供轴向气膜支撑。其中，该前止推轴承5和该后止推轴承3优选为平面止推轴承。该实施例用于在划片机进行晶圆划切作业时对空气静压电主轴的转轴在轴向提供高刚性气膜支撑，有效抑制转轴的轴向窜动。
优选的，所述前止推轴承5上设置有第一空气节流器502，所述后止推轴承3上设置有第二空气节流器302；其中，该第一空气节流器502以及第二空气节流器302利用小孔节流，有效提高空气静压电主轴的轴向气膜刚度，从而抑制其轴向窜动。
优选的，所述第一空气节流器502在所述前止推轴承5上呈第一圆周阵列分布，所述第二空气节流器302在所述后止推轴承3上呈第二圆周阵列分布。
优选的，所述第一圆周的中心和所述第二圆周的中心分别与所述转轴8的旋转轴线重合。
其中，所述第一空气节流器502内侧设置有第一密封圈9，所述第一空气节流器502外侧设置有第二密封圈10，应当注意，图中所示结构的密封圈数量和位置，并不用以限制本发明，在实际应用中，在所述第一空气节流器502的内外两侧均可以设置多个密封圈，以便更可靠地防止压缩空气的非预期流动；
所述第二空气节流器302内侧设置有第三密封圈11，所述第二空气节流器302外侧设置有第四密封圈10’；应当注意，图中所示结构的密封圈数量和位置，并不用以限制本发明，在实际应用中，在所述第二空气节流器302的内外两侧均可以设置多个密封圈，以便更可靠地防止压缩空气的非预期流动。
优选的，所述前止推轴承5上布局有第一冷却水槽501，所述后止推轴承3上布局有第二冷却水槽301，用于在空气静压电主轴高速旋转时对所述前止推轴承5和后止推轴承3进行冷却，减小转轴8的热变形，从而提高转轴8运行的稳定性。
进一步地，所述第一冷却水槽501两侧设置有第五密封圈2’，所述第二冷却水槽301两侧设置有第六密封圈2，用于防止冷却水的非预期流动。
再如图1所示，本发明的实施例还提供一种电主轴，该电主轴包括：转轴8、前套筒1、径向轴承12、止推环4和前端盖7以及如上所述的止推轴承；其中，所述前套筒1、所述止推环4以及所述前端盖7与所述前止推轴承5和所述后止推轴承3固定连接；优选的，所述前套筒1、所述止推环4以及所述前端盖7与所述前止推轴承5和所述后止推轴承3通过螺钉6固定连接。
具体地，径向轴承12上布置有第三空气节流器1201，用于对所述转轴8提供径向气膜支撑。
下面介绍本发明的工作原理：所述转轴8在径向轴承12、前止推轴承5和后止推轴承3提供的气膜支撑下高速旋转，所述第一、二空气节流器利用小孔节流，有效提高空气静压电主轴的轴向气膜刚度，从而抑制转轴8的轴向窜动；同时，利用经过所述前套筒1的冷却水通道(未示出)进入平面止推轴承(包括前止推轴承5和后止推轴承3)的冷却水槽(包括上述第一冷却水槽501和第二冷却水槽301)的冷却水对平面止推轴承进行温度控制，减小转轴8的热变形，从而达到控制转轴工作精度和提高划切质量的目的。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种止推轴承，其特征在于，包括：
前止推轴承和后止推轴承，分别设置于电主轴的转轴的法兰两侧，用于对所述转轴提供轴向气膜支撑，所述前止推轴承和所述后止推轴承为平面止推轴承；所述前止推轴承上设置有第一空气节流器，所述后止推轴承上设置有第二空气节流器，所述第一空气节流器以及第二空气节流器利用小孔节流。
2.根据权利要求1所述的止推轴承，其特征在于，所述第一空气节流器在所述前止推轴承上呈第一圆周阵列分布，所述第二空气节流器在所述后止推轴承上呈第二圆周阵列分布。
3.根据权利要求2所述的止推轴承，其特征在于，所述第一圆周的中心和所述第二圆周的中心分别与所述转轴的旋转轴线重合。
4.根据权利要求2所述的止推轴承，其特征在于，所述第一空气节流器内侧设置有第一密封圈，所述第一空气节流器外侧设置有第二密封圈；
所述第二空气节流器内侧设置有第三密封圈，所述第二空气节流器外侧设置有第四密封圈。
5.根据权利要求1所述的止推轴承，其特征在于，所述前止推轴承上布局有第一冷却水槽，所述后止推轴承上布局有第二冷却水槽。
6.根据权利要求5所述的止推轴承，其特征在于，所述第一冷却水槽两侧设置有第五密封圈，所述第二冷却水槽两侧设置有第六密封圈。
7.一种电主轴，包括转轴、前套筒、径向轴承、止推环和前端盖，其特征在于，还包括如权利要求1－6任一项所述的止推轴承；其中，所述前套筒、所述止推环以及所述前端盖与所述前止推轴承和所述后止推轴承固定连接。
8.根据权利要求7所述的电主轴，其特征在于，所述前套筒、所述止推环以及所述前端盖与所述前止推轴承和所述后止推轴承通过螺钉固定连接。
9.根据权利要求7所述的电主轴，其特征在于，所述径向轴承上设置有第三空气节流器，用于对所述转轴提供径向气膜支撑。
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