CN115464791A - 一种高效率半导体双轴划片机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效率半导体双轴划片机，包括机架以及安装于所述机架上的大理石床身，包括：用于旋转、并吸附固定工件的工作台；与所述工作台连接、并用于提供X轴方向水平移动的X轴直线电机模组，所述X轴直线电机模组包括连接所述大理石床身的定子底座以及安装于所述定子底座上的X轴直线定子和X轴直线导轨，所述X轴直线导轨上滑动连接有X轴滑台，所述X轴滑台上安装有与所述工作台连接的X轴装配座。本发明不仅能够提升主轴划片机的移动速度和精度，而且能够通过主轴划片机上的滑台与直线导轨进行移动，以提升主轴划片机的稳定性，从而使得本发明的划片机具有高效率、高精度、实用性广、适应性强等优点。

Description

一种高效率半导体双轴划片机

技术领域

本发明涉及半导体划切领域，具体为一种高效率半导体双轴划片机。

背景技术

随着高新技术领域的不断发展，二极管晶圆，硅晶圆等各种半导体集成电路晶圆的需求也越来越大，这使得半导体等集成电路行业得以飞速发展。在半导体晶圆的生产制造过程中，常常需要用到切割的划片机。

划片机是综合了水气电、空气静压高速主轴、精密机械传动、传感器及自动化控制等技术的精密数控设备。主要功能包括对准和切割，对准的目的是寻找需求切割的位置，即刀片切割的位置。切割的目的是沿着对准的位置，将芯片分离成单独的颗粒。随着生产的需求，目前市场对划片机的划片效率要求越来越高，而划片效率主要体现在X轴直线电机模组和Y轴直线电机模组，目前，现有X轴直线电机模组和Y轴直线电机模组上移动的装配座主要由电机所产生的旋转力转换成直线驱动力，这不仅影响了装配座的移动效率，而且力与力之间的转换容易影响装配座上的主轴划片机移动的精度。针对于此，我们研究了一种高效率半导体双轴划片机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效率半导体双轴划片机，以解决上述背景技术中所提出的划片效率的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高效率半导体双轴划片机，包括机架以及安装于所述机架上的大理石床身，包括：

用于旋转、并吸附固定工件的工作台；

与所述工作台连接、并用于提供X轴方向水平移动的X轴直线电机模组，所述X轴直线电机模组包括连接所述大理石床身的定子底座以及安装于所述定子底座上的X轴直线定子和X轴直线导轨，所述X轴直线导轨上滑动连接有X轴滑台，所述X轴滑台上安装有与所述工作台连接的X轴装配座，所述X轴装配座的下侧安装有与所述X轴直线定子连接的X轴动子；

横跨于所述X轴直线电机模组、并用于提供Y轴方向水平移动的Y轴直线电机模组，所述Y轴直线电机模组包括侧向连接于所述大理石床身的Y轴直线定子和Y轴直线导轨，所述Y轴直线导轨的两侧设置有Y轴装配座，所述Y轴装配座位于所述Y轴直线导轨的一侧设置有与所述Y轴直线导轨滑动连接的Y轴滑台以及与所述Y轴直线定子连接的Y轴动子；

设于两侧所述Y轴装配座、并用于提供Z轴方向竖直移动的Z轴直线驱动模组，所述Z轴直线驱动模组上设置有Z轴装配座；

设于所述Y轴直线电机模组、并用于晶圆切割的双轴划片机，所述双轴划片机包括连接于两侧所述Z轴装配座的第一主轴划片机和第二主轴划片机；以及，

设于所述定子底座和所述大理石床身的X轴标尺光栅和Y轴标尺光栅，所述Y轴标尺光栅与所述Y轴装配座上的光栅读数头连接，所述X轴标尺光栅与所述X轴装配座上的光栅读数头连接,所述光栅读数头用于精确反馈Y轴装配座和X轴装配座的位移距离。

实现上述技术方案，将工件置于工作台上进行固定，由X轴直线电机模组中的X轴动子带动负载的X轴装配座通过X轴滑台在X轴直线导轨上进行移动，以将工作台上的工件送入到Y轴直线电机模组的下方，由大理石床身上的CCD机构通过CCD相机对工作台上的工件进行识别，以通过旋转工作台和X轴直线电机模组调整工件的位置，使工件上的切割槽平行于双轴划片机上的刀片，然后，由Y轴直线电机模组两侧的Y轴动子分别带动两侧的Y轴装配座通过Y轴滑台在Y轴直线导轨上进行移动，以将Z轴直线驱动模组上的主轴划片机移动到工件一侧上方，使主轴划片机上的刀片正对着工件上的切割槽，然后，由Z轴直线驱动模组驱动主轴划片机，使主轴划片机上的刀片与工件底部一侧的蓝膜接触，最后，由X轴直线电机模组驱动工作台上的工件往主轴划片机上的刀片一侧方向进行移动，以切割工件上的产品；而X轴标尺光栅以及Y轴标尺光栅和光栅读数头的设计能够精确的将Y轴装配座和X轴装配座移动的位置反馈给控制系统，由控制系统精确控制Y轴装配座和X轴装配座移动的位置。

作为本申请的一种优先方案，所述Z轴直线驱动模组包括：

连接于所述Y轴装配座、并用于提供直线移动的Z轴直线导轨；

滑动连接于所述Z轴直线导轨、并与所述Z轴装配座连接的Z轴滑台；

设于所述Z轴直线导轨之间、并用于提供旋转驱动力的电机，所述电机的输出轴上设置有联轴器；

连接于所述联轴器、并受所述电机所提供的旋转驱动力进行旋转的Z轴丝杆；以及，

连接于所述Z轴丝杆和所述Z轴装配座、且受所述Z轴丝杆所提供的旋转驱动力带动所述Z轴装配座在所述Z轴直线导轨上直线移动的丝杆螺母。

实现上述技术方案，由电机的输出轴通过联轴器带动Z轴丝杆进行旋转，使Z轴丝杆上的丝杆螺母带动所连接的Z轴装配座通过Z轴滑台在Z轴直线导轨上进行竖直移动。

作为本申请的一种优先方案，所述定子底座背离所述X轴标尺光栅的一侧设置有直线型材，所述直线型材上开设有滑槽，所述滑槽的两侧安装有行程开关，所述行程开关能够与所述X轴装配座上安装的连接片连接。

实现上述技术方案，用于X轴直线电机模组上的X轴装配座的移动行程控制，其中，滑槽有助于行程开关的位置调节。

作为本申请的一种优先方案，所述Y轴直线导轨的两侧设置有与大理石床身连接的行程开关，所述行程开关与所述Y轴装配座上安装的连接片连接。

实现上述技术方案，用于Y轴直线电机模组上的Y轴装配座的移动行程控制。

作为本申请的一种优先方案，所述大理石床身包括：装配所述X轴直线电机模组的大理石平台以及设于所述大理石平台的一侧的大理石龙门支架，所述大理石龙门支架包括：装配所述Y轴直线电机模组的横梁以及设于所述横梁两侧的支撑柱；所述横梁的一侧横向开设有安装所述Y轴直线定子的定子槽。

实现上述技术方案，大理石是非金属材料，不会产生磁性反应，也不容易变形。大理石主要矿物成分为辉石，斜长石，少量橄榄石，黑云母以及微量磁铁矿，黑色色泽，结构精密，经过亿万年的老化，质地均匀。使用其制造的大理石平台、横梁和支撑柱具体稳定性好、强度大、硬度高，能够在重负荷下保持高精度，耐酸、耐碱、耐腐蚀和抗磁。且精确性好，使用寿命长，比铸铁材质硬度更高，不会受到环境的温度和湿度而改变影响。而将大理石床身拆分成平台、横梁和支撑柱，不仅可减少体积，降低加工的难度，而且便于搬运以及X轴直线电机模组和Y轴直线电机模组的装配。

作为本申请的一种优先方案，所述工作台包括：

连接于所述X轴装配座、并用于提供支撑的连接座；

固定于所述连接座、并用于提供旋转驱动力的DD马达；

设于所述DD马达顶部、并受所述DD马达所提供的旋转驱动力进行旋转的陶瓷绝缘座；

设于所述陶瓷绝缘座、并用于提供真空抽气的真空抽气盘；以及，

设于所述真空抽气盘顶面、且受所述真空抽气盘所提供的真空抽气吸附于所述真空抽气盘顶面的工件吸附盘。

实现上述技术方案，X轴装配座用于安装工作台，而工作台上的DD马达固定在连接座，并利用连接座与X轴装配座进行固定，陶瓷绝缘座的设计用于真空抽气盘与DD马达进行绝缘，以减少工件吸附盘上的工件受静电影响而损坏，真空抽气盘通过外接的真空发生器将工件吸附盘紧紧的吸附在顶面，而工件吸附盘同样是通过真空抽气的方式将工件吸附在工件吸附盘的表面。

作为本申请的一种优先方案，所述第一主轴划片机或所述第二主轴划片机包括：

连接于所述Z轴装配座、并用于提供高速旋转的空气静压高速电主轴；

设于所述空气静压高速电主轴输出轴上的法兰，所述法兰上安装有切割工件的刀片；

设于所述空气静压高速电主轴输出一端的固定座，所述固定座的一侧设置有可移动的第一调节块；以及，

设于所述刀片两侧、并与所述第一调节块连接，用于向所述刀片喷水的喷水管，所述喷水管朝向所述刀片的一侧设置有倾斜的喷水孔。

实现上述技术方案，利用法兰将刀片安装于空气静压高速电主轴的输出轴上，随空气静压高速电主轴一起高速旋转，而第一调节块的设计一方面用于安装喷水管，另一方面用于调节喷水管在刀片两侧的高度，使喷水管上的喷水孔对着刀片的侧面，用于刀片在切割时进行喷水降温。

作为本申请的一种优先方案，还包括清洗装置，所述清洗装置包括：

设于所述固定座另一侧、可移动的第二调节块；

旋转连接于所述第二调节块下方的连接块；以及，

设于所述连接块、并用于向所述刀片底端喷水的清洗管，所述清洗管上的喷水口倾斜朝向所述刀片的底端。

实现上述技术方案，第二调节块用于调节连接块和清洗管的高度，连接块用于调节清洗管的倾斜角度，使清洗管上的喷水口对着刀片的底端，用于刀片在切割时冲洗工件产品上的粉末以及给工件产品和刀片的切割处进行降温。

作为本申请的一种优先方案，还包括连接于所述空气静压高速电主轴的散热套，所述散热套包括：

连接于所述空气静压高速电主轴的壳体；

设于所述壳体上的散热片；以及，

设于所述壳体内的散热管道，所述散热管道的一端接入冷却水管，所述散热管道的另一端接入所述清洗管和所述喷水管。

实现上述技术方案，用于给空气静压高速电主轴进行降温，使其能够进行长时间工作，增加空气静压高速电主轴的工作效率和使用寿命，而降温后的冷水升温后通过清洗管和喷水管喷洒到刀片和工件上，使工件升温保持和外界具有相同的温度（以防止工件遇冷后导致工件收缩，影响工件的切割精度），以及使刀片与工件上的产品切割处进行降温，以防止高温损伤工件上的产品。

作为本申请的一种优先方案，还包括连接于所述清洗管和/或所述喷水管的温度传感器。

实现上述技术方案，用于检测清洗管和喷水管中的水温，以防止低温或高温导致工件上的产品变形，而影响产品切割的精度。

作为本申请的一种优先方案，所述工件吸附盘采用微孔陶瓷吸盘。

实现上述技术方案，通过抽吸真空的方法将工件上的蓝膜吸平在微孔陶瓷吸盘的表面。

作为本申请的一种优先方案，所述清洗管和所述喷水管上设置有汇流管，所述汇流管通过水量调节开关接入水管。

实现上述技术方案，根据清洗管和喷水管中的水温，往清洗管和喷水管中进行送水，以调节清洗管和喷水管中的水温。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的高效率半导体双轴加工划片机不仅提高了划片机的移动效率以及划片精度，而且也同时提高了划片机的使用寿命；

（1）通过X轴直线电机模组和Y轴直线电机模组中的动子通电后在直线定子上产生电磁力，能够直接带动负载产生两维的平面运动，具有出力密度高、低热耗、高精度的特点，因省去了从旋转运动到直线运动再到平面运动的中间转换装置，可把控制对象同电机做成一体化结构，具有反应快、灵敏度高、随动性好及结构简单等优点；

（2）通过设计的X轴标尺光栅和Y轴标尺光栅以及光栅读数头能够将X轴装配座和Y轴装配座实时移动的位置精确反馈给控制系统，由控制系统精确控制主轴划片机的移动位置；

（3）通过控制清洗管和喷水管所使用的水温，能够在进行划片冲洗时，有效防止工件产品遇冷后产生收缩变形，影响工件产品的切割精度，以及防止高温划片损伤工件上的产品；

（4）通过在第一主轴划片机和第二主轴划片机的两侧安装支撑架，利用滑台和直线导轨辅助第一主轴划片机和第二主轴划片机的移动，有助于防止主轴划片机晃动，影响第一主轴划片机和第二主轴划片机的稳定性，从而提升主轴划片机的移动精度；

（5）本发明的X轴直线电机模组和Y轴直线电机模组不仅能够提升主轴划片机的移动速度和精度，而且能够通过主轴划片机上的滑台与直线导轨进行移动，以提升主轴划片机的稳定性，从而使得本发明的划片机具有高效率、高精度、实用性广、适应性强等优点。

附图说明

图1为本发明涉及的示意图；

图2为本发明涉及的结构示意图；

图3为本发明涉及的Z轴直线驱动模组示意图；

图4为本发明涉及的划片机结构示意图；

图5为本发明涉及的喷水管示意图；

图6为本发明涉及的散热套示意图；

图7为本发明涉及的行程控制示意图；

图8为本发明涉及的工件吸附盘示意图；

图9为本发明涉及的划片示意图。

图中：1、机架；2、大理石床身；201、大理石平台；202、大理石龙门支架；3、工作台；301、连接座；302、DD马达；303、陶瓷绝缘座；304、真空抽气盘；305、工件吸附盘；4、X轴直线电机模组；401、定子底座；402、X轴直线定子；403、X轴直线导轨；404、X轴滑台；405、X轴装配座；406、X轴动子；5、Y轴直线电机模组；501、Y轴直线定子；502、Y轴直线导轨；503、Y轴装配座；504、Y轴滑台；505、Y轴动子；6、Z轴直线驱动模组；601、Z轴装配座；602、Z轴直线导轨；603、Z轴滑台；604、电机；605、联轴器；606、Z轴丝杆；7、第一主轴划片机；701、空气静压高速电主轴；702、法兰；703、刀片；704、固定座；705、第一调节块；706、喷水管；707、喷水孔；8、第二主轴划片机；9、X轴标尺光栅；10、Y轴标尺光栅；11、光栅读数头； 12、直线型材；13、行程开关；14、连接片； 15、清洗装置；151、第二调节块；152、连接块；153、清洗管；16、散热套；161、壳体；162、散热片；163、散热管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例；

一种高效率半导体双轴划片机，参照图1和图2，包括机架1以及安装于机架1上的大理石床身2，大理石床身2包括大理石平台201以及安装于大理石平台201一侧的大理石龙门支架202，大理石平台201上安装有用于提供X轴方向水平移动的X轴直线电机模组4，X轴直线电机模组4包括安装于大理石床身2的定子底座401以及安装于定子底座401上的X轴直线定子402和X轴直线导轨403，X轴直线导轨403安装于X轴直线定子402的两侧、且上面安装有滑动的X轴滑台404,而X轴滑台404上安装有X轴装配座405，X轴装配座405顶面安装有可旋转的工作台3，工作台3用于吸附、并固定工件，而底面安装有与X轴直线定子402连接的X轴动子406；大理石龙门支架202包括横跨X轴直线电机模组4的横梁以及安装于横梁两侧的支撑柱，在横梁的一侧安装有提供Y轴方向水平移动的Y轴直线电机模组5，Y轴直线电机模组5包括横向安装于横梁的Y轴直线定子501和Y轴直线导轨502，而Y轴直线导轨502设于Y轴直线定子501的两侧，且Y轴直线导轨502的两侧安装有Y轴装配座503，两侧Y轴装配座503位于Y轴直线导轨502的一面安装有与Y轴直线导轨502滑动连接的Y轴滑台504以及与Y轴直线定子501连接的Y轴动子505，而两侧Y轴装配座503背离Y轴直线导轨502的一面安装有用于提供Z轴方向竖直移动的Z轴驱动模组，而Z轴驱动模组上的Z轴装配座601上安装有用于划片的双轴划片机，为了便于X轴装配座405和Y轴装配座503的精确移动，定子底座401和横梁的一侧分别安装有X轴标尺光栅9和Y轴标尺光栅10，X轴标尺光栅9与X轴装配座405一侧安装的光栅读数头11连接,而Y轴标尺光栅10与Y轴装配座503一侧安装的光栅读数头11连接，用于将X轴装配座405和Y轴装配座503移动的位置精确反馈给控制系统。在本实施例中，定子底座401采用大理石制成，且中间开设有平铺X轴直线定子402的定子槽，X轴动子406设于X轴直线定子402的上侧、且不与X轴动子406接触，而横梁的一侧横向开设有平铺Y轴直线定子501的定子槽，Y轴动子505设于Y轴直线定子501的上侧、且不与Y轴直线定子501接触，X轴滑台404和Y轴滑台504采用气浮滑台，用于减少X轴装配座405和Y轴装配座503的移动阻力，提高X轴装配座405和Y轴装配座503的移动效率，而双轴划片机的设计不仅能够有效提高划片的质量，而且能够有效提升划片机的划片效率，此外，控制系统由计算机和伺服控制器等设备组成，通过自研的软件实现对各电子元件的控制。

参照图1、图3、图4和图5，双轴划片机包括安装于一侧Z轴装配座601上的第一主轴划片机7以及安装于另一侧Z轴装配座601上的第二主轴划片机8，第一主轴划片机7和第二主轴划片机8包括安装于Z轴装配座601、并用于提供高速旋转的空气静压高速电主轴701，空气静压高速电主轴701的输出轴上安装有法兰702，法兰702上安装有切割工件产品的刀片703，刀片703的一侧安装有与空气静压高速电主轴701固定连接的固定座704，固定座704的一侧安装有可移动的第一调节块705，第一调节块705上安装有朝向刀片703两侧喷水的喷水管706，喷水管706设置有两个，分别位于刀片703的两侧，且喷水管706朝向刀片703的一侧开设向下倾斜的喷水孔707。在本实施例中，利用法兰702将刀片703安装于空气静压高速电主轴701的输出轴上，随空气静压高速电主轴701一起高速旋转，而第一调节块705的设计一方面用于安装喷水管706，另一方面用于调节喷水管706在刀片703两侧的高度，使喷水管706上的喷水孔707对着刀片703的侧面，用于刀片703在切割时进行喷水降温。在使用时，划片机以强力磨削为划切机理，空气静压高速电主轴为执行元件，以每分钟3万到6万的转速划切晶圆上的划切区域，承载着晶圆的工作台以一定的速度沿刀片与晶圆接触点的划切线方向呈直线运动，将每一个具有独立电气的芯片分裂出来。

为了便于提升第一主轴划片机7和第二主轴划片机8的移动精度，在第一主轴划片机7和第二主轴划片机8两侧安装有支撑架，支撑架朝向主轴划片机的一侧安装有直线滑轨，直线滑轨与主轴划片机上安装的滑台连接，以便于主轴划片机的稳定移动，提升移动划片机的移动精度；为了减少滑台与直线滑轨的摩擦，滑台采用气浮滑台。

为了能够精确测量两侧主轴划片机的移动精度，两侧主轴划片机上安装有光栅读数头，光栅读数头与支撑架上安装的横向标尺光栅连接，用于将两侧主轴划片机移动的位置精确反馈给控制系统，由控制系统根据Y轴光栅读数头反馈的Y轴装配座503移动的位置进行模糊算法，以修正主轴划片机和Y轴装配座503的移动位置，从而提高切割的准确性，提升晶圆划片的精度。

参照图4，固定座704还安装有清洗装置，清洗装置15包括安装于固定座704背离第一调节块705一侧可移动的第二调节块151，第二调节块151的下方旋转连接有连接块152，连接块152上安装有朝向刀片703底端喷水的清洗管153，清洗管153上的喷水口倾斜朝向刀片703的底端。在本实施例中，第二调节块151用于调节连接块152和清洗管153的高度，连接块152用于调节清洗管153的倾斜角度，使清洗管153上的喷水口对着刀片703的底端，用于刀片703在切割时冲洗工件产品上的粉末以及给工件产品和刀片703的切割处进行降温。

参照图4和图6，空气静压高速电主轴701上安装有散热套16，散热套16包括连接于空气静压高速电主轴701的壳体161以及设置在壳体161上的散热片，而壳体161内安装有散热管道163，散热管道163的一端接入冷却水管，散热管道163的另一端接入清洗管153和喷水管706。在本实施例中，散热套16采用一体成型的壳体161，散热管道163呈环状设于壳体161上、并与空气静压高速电主轴701直接连接，用于给空气静压高速电主轴701进行降温，使其能够进行长时间工作，增加空气静压高速电主轴701的工作效率和使用寿命，而冷水经过散热套16后升温变成25℃-40℃的温水，然后通过清洗管153和喷水管706喷洒到刀片703和工件产品上，使工件产品升温，防止工件产品遇到冷水后产生收缩变形，而影响工件产品的切割精度，以及使刀片703与工件上的产品切割处进行降温，以防止高温损伤工件上的产品，而散热管道163采用铜管。在其它实施例中，散热套16可由两个壳体161拼接组成，且壳体161上安装有连接冷却水管的洒水管，用于给散热套16的外部进行降温，而散热管道163可采用铝管。冷却水采用去离子水，可根据产品需要增加特殊附件，例如二氧化碳气体，以改变水质电阻值等。

参照图4，清洗管153和喷水管706还安装有温度传感器，温度传感器用于检测清洗管153和喷水管706中的水温，以防止低温或高温导致工件上的产品变形，而影响产品切割的精度；而清洗管153和喷水管706上还设置有汇流管，汇流管通过水量调节开关接入水管。在本实施例中，水量调节开关根据清洗管153和喷水管706中的水温，往清洗管153和喷水管706中进行送水，以调节清洗管153和喷水管706中的水温，而水管与循环水箱连接。在其它实施例中，循环水箱中设置有加热管和热电偶，加热管和热电偶与温控器电连接，用于给循环水箱中的水进行升温，使其水温不超过40℃。此外，为了防止循环水箱中的水温过高，循环水箱中安装有半导体制冷装置，半导体制冷装置由半导体制冷片、水冷头、散热片和散热风扇组成，半导体制冷片的热端连接于散热片，散热风扇安装于散热片背离半导体制冷片的一端，水冷头连接于半导体制冷片的冷端，且水冷头上设有与循环水箱连接的进水口和出水口，其中，进水口上连接有送水的水泵，出水口位于循环水箱中的循环水泵一侧，以便于能够将冷水送入到循环水泵，为了便于循环水箱中的水进行快速制冷，半导体制冷片的数量可设置有多个，也可以通过在循环水箱中设置一个水盒，用于放置冰块。

参照图2和图8，工作台3包括安装于X轴装配座405、并用于提供支撑的连接座301，连接座301上安装有用于提供旋转驱动力的DD马达302，DD马达302的顶部安装有可随DD马达302旋转的陶瓷绝缘座303，陶瓷绝缘座303安装有真空抽气盘304，真空抽气盘304的顶部安装有工件吸附盘305。在本实施例中，陶瓷绝缘座303的设计用于真空抽气盘304与DD马达302进行绝缘，以减少工件吸附盘305上的工件产品受静电影响而损坏，而真空抽气盘304通过外接的真空发生器将工件吸附盘305紧紧的吸附在顶面，工件吸附盘305采用微孔陶瓷吸盘，通过利用真空抽气的方式将工件上的蓝膜吸平在微孔陶瓷吸盘的表面,具有吸力均匀，适合吸附带膜、较薄、较脆的产品，不伤片，可减少背崩现象，形成较好的划切效果。在其它实施例中，为了防止损伤工件，微孔陶瓷吸盘四周的上表面设置有一层铁氟龙。

参照图3，Z轴直线驱动模组6包括竖直安装于Y轴装配座503背离Y轴直线导轨502一面两侧、用于提供竖直直线移动的Z轴直线导轨602，而Z轴直线导轨602上安装有与Z轴装配座601连接的Z轴滑台603，两侧Z轴直线导轨602之间安装有竖直的Z轴丝杆606 ，Z轴丝杆606的底部安装有与Y轴装配座503连接的轴承支撑座，而Z轴丝杆606的顶部安装有用于提供旋转驱动力的电机604，电机的输出轴上安装有与Z轴丝杆606连接的联轴器，Z轴丝杆606上安装有与Z轴装配座601底面连接的丝杆螺母。在本实施例中，由电机604的输出轴通过联轴器605带动Z轴丝杆606进行旋转，使Z轴丝杆606上的丝杆螺母带动所连接的Z轴装配座601通过Z轴滑台603在Z轴直线导轨602上进行竖直移动。

参照图2和图7，为了控制X轴装配座405 和Y轴装配座503的移动行程，在X轴装配座405和Y轴装配座503的底部一侧安装有限位的连接片14，X轴装配座405上的连接片与定子底座401一侧安装的行程开关13连接，而Y轴装配座503上的连接片14与横梁上安装的行程开关13连接。在本实施例中，定子底座401背离X轴标尺光栅9的一侧安有直线型材12，直线型材12上开设有滑槽，滑槽中安装有固定行程开关13的滑块，用于通过移动行程开关13以调节X轴装配座405的移动行程；而横梁位于Y轴直线导轨502的一侧安装有平行的直线型材12，直线型材12上开设有滑槽，滑槽中安装有固定行程开关13的滑块，用于通过移动行程开关13以调节Y轴装配座503在Y轴直线导轨502上的移动行程。

在本实施例中，大理石制作的大理石平台201、大理石龙门支架202（横梁和支撑柱）以及定子底座401由于采用的是非金属材料，不会产生磁性反应，也不容易变形。而大理石主要矿物成分为辉石，斜长石，少量橄榄石，黑云母以及微量磁铁矿，黑色色泽，结构精密，经过亿万年的老化，质地均匀。使用其制造的大理石平台、横梁和支撑柱和定子底座401具有稳定性好、强度大、硬度高，能够在重负荷下保持高精度，耐酸、耐碱、耐腐蚀和抗磁。且精确性好，使用寿命长，比铸铁材质硬度更高，不会受到环境的温度和湿度而改变影响。此外，将大理石床身2拆分成平台、横梁和支撑柱，不仅可减少体积，降低加工的难度，而且便于搬运以及X轴直线电机模组4和Y轴直线电机模组5的装配。

在本实施例中，X轴直线电机模组4和Y轴直线电机模组5中的动子通电后在定子上产生电磁力，能够直接带动负载产生两维的平面运动，具有出力密度高、低热耗、高精度的特点，因省去了从旋转运动到直线运动再到平面运动的中间转换装置，可把控制对象同电机做成一体化结构，具有反应快、灵敏度高、随动性好及结构简单等优点。

在本实施例中，大理石龙门支架202上的横梁安装有CCD机构，CCD机构包括竖直安装于横梁上的CCD机架以及安装于CCD机架上的CCD相机，CCD相机位于X轴直线电机模组4的正上方，且CCD相机上的镜头朝向下方。在其它实施例中，CCD机构可安装于Z轴装配座601的一侧，由Y轴直线电机模组5驱动到工件的上方进行检测，而CCD机架上安装有与直线导轨连接的滑台，用于提升CCD机构的稳定性，使其能够在快速移动时不晃动，以提升CCD相机的检测效率，从而提升产品的划片速度。此外，CCD相机可通过DD马达302安装于CCD机架的一侧，用于调整CCD相机检测的角度，以便用于检测带有斜面的产品。

为了提升划片机的划片速度和效率。在本实施例中，由机械手对工件进行自动上下料。

为了节省装配的空间。在本实施例中，大理石平台201采用T型平台，X轴直线电机模组4设于T型平台的中间，而T型平台两侧的缺口分别安装有工件放收装置。

具体的，在实际使用时，将工件置于工作台3上进行固定，由X轴直线电机模组4中的X轴动子406带动负载的X轴装配座405通过X轴滑台404在X轴直线导轨403上进行移动，以将工作台3上的工件送入到Y轴直线电机模组5的下方，由CCD机构通过CCD相机对工作台上的工件进行识别，以通过旋转工作台3和X轴直线电机模组调整工件的位置，使工件上的切割槽平行于双轴划片机上的刀片，然后，由Y轴直线电机模组5两侧的Y轴动子505分别带动两侧的Y轴装配座503通过Y轴滑台504在Y轴直线导轨502上进行移动，以将Z轴直线驱动模组6上的主轴划片机移动到工件一侧上方，使主轴划片机上的刀片正对着工件上的切割槽，然后，由Z轴直线驱动模组6驱动主轴划片机，使主轴划片机上的刀片与工件底部一侧的蓝膜接触，最后，由X轴直线电机模组驱动工作台上的工件往主轴划片机上的刀片一侧方向进行移动，以切割工件上的产品。而X轴标尺光栅9以Y轴标尺光栅10和光栅读数头11的设计用于精确的将Y轴装配座503和X轴装配座405移动的位置反馈给控制系统，由控制系统精确控制Y轴装配座503和X轴装配座405移动的位置。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种高效率半导体双轴划片机，包括机架（1）以及安装于所述机架（1）上的大理石床身（2），其特征在于，包括：

用于旋转、并吸附固定工件的工作台（3）；

与所述工作台（3）连接、并用于提供X轴方向水平移动的X轴直线电机模组（4），所述X轴直线电机模组（4）包括连接所述大理石床身（2）的定子底座（401）以及安装于所述定子底座（401）上的X轴直线定子（402）和X轴直线导轨（403），所述X轴直线导轨（403）上滑动连接有X轴滑台（404），所述X轴滑台（404）上安装有与所述工作台（3）连接的X轴装配座（405），所述X轴装配座（405）的下侧安装有与所述X轴直线定子（402）连接的X轴动子（406）；

横跨于所述X轴直线电机模组（4）、并用于提供Y轴方向水平移动的Y轴直线电机模组（5），所述Y轴直线电机模组（5）包括侧向连接于所述大理石床身（2）的Y轴直线定子（501）和Y轴直线导轨（502），所述Y轴直线导轨（502）的两侧设置有Y轴装配座（503），所述Y轴装配座（503）位于所述Y轴直线导轨（502）的一侧设置有与所述Y轴直线导轨（502）滑动连接的Y轴滑台（504）以及与所述Y轴直线定子（501）连接的Y轴动子（505）；

设于两侧所述Y轴装配座（503）、并用于提供Z轴方向竖直移动的Z轴直线驱动模组（6），所述Z轴直线驱动模组（6）上设置有Z轴装配座（601）；

设于所述Y轴直线电机模组（5）、并用于晶圆切割的双轴划片机，所述双轴划片机包括连接于两侧所述Z轴装配座（601）的第一主轴划片机（7）和第二主轴划片机（8）；以及，

设于所述定子底座（401）和所述大理石床身（2）的X轴标尺光栅（9）和Y轴标尺光栅（10），所述Y轴标尺光栅（10）与所述Y轴装配座（503）上的光栅读数头（11）连接，所述X轴标尺光栅（9）与所述X轴装配座（405）上的光栅读数头（11）连接,所述光栅读数头（11）用于精确反馈Y轴装配座（503）和X轴装配座（405）的位移距离。

2.根据权利要求1所述的一种高效率半导体双轴划片机，其特征在于，所述Z轴直线驱动模组（6）包括：

连接于所述Y轴装配座（503）、并用于提供直线移动的Z轴直线导轨（602）；

滑动连接于所述Z轴直线导轨（602）、并与所述Z轴装配座（601）连接的Z轴滑台（603）；

设于所述Z轴直线导轨（602）之间、并用于提供旋转驱动力的电机（604），所述电机（604）的输出轴上设置有联轴器（605）；

连接于所述联轴器（605）、并受所述电机（604）所提供的旋转驱动力进行旋转的Z轴丝杆（606）；以及，

连接于所述Z轴丝杆（606）和所述Z轴装配座（601）、且受所述Z轴丝杆（606）所提供的旋转驱动力带动所述Z轴装配座（601）在所述Z轴直线导轨（602）上直线移动的丝杆螺母。

3.根据权利要求1所述的一种高效率半导体双轴划片机，其特征在于，所述定子底座（401）背离所述X轴标尺光栅（9）的一侧设置有直线型材（12），所述直线型材（12）上开设有滑槽，所述滑槽的两侧安装有行程开关（13），所述行程开关（13）能够与所述X轴装配座（405）上安装的连接片（14）连接。

4.根据权利要求1所述的一种高效率半导体双轴划片机，其特征在于，所述Y轴直线导轨（502）的两侧设置有与大理石床身（2）连接的行程开关（13），所述行程开关（13）与所述Y轴装配座（503）上安装的连接片（14）连接。

5.根据权利要求1所述的一种高效率半导体双轴划片机，其特征在于，所述大理石床身（2）包括：装配所述X轴直线电机模组（4）的大理石平台（201）以及设于所述大理石平台（201）的一侧的大理石龙门支架（202），所述大理石龙门支架（202）包括：装配所述Y轴直线电机模组（5）的横梁以及设于所述横梁两侧的支撑柱；所述横梁的一侧横向开设有安装所述Y轴直线定子（501）的定子槽。

6.根据权利要求1所述的一种高效率半导体双轴划片机，其特征在于，所述工作台（3）包括：

连接于所述X轴装配座（405）、并用于提供支撑的连接座（301）；

固定于所述连接座（301）、并用于提供旋转驱动力的DD马达（302）；

设于所述DD马达（302）顶部、并受所述DD马达（302）所提供的旋转驱动力进行旋转的陶瓷绝缘座（303）；

设于所述陶瓷绝缘座（303）、并用于提供真空抽气的真空抽气盘（304）；以及，

设于所述真空抽气盘（304）顶面、且受所述真空抽气盘（304）所提供的真空抽气吸附于所述真空抽气盘（304）顶面的工件吸附盘（305）。

7.根据权利要求1所述的一种高效率半导体双轴划片机，其特征在于，所述第一主轴划片机（7）或所述第二主轴划片机（8）包括：

连接于所述Z轴装配座（601）、并用于提供高速旋转的空气静压高速电主轴（701）；

设于所述空气静压高速电主轴（701）输出轴上的法兰（702），所述法兰（702）上安装有切割工件的刀片（703）；

设于所述空气静压高速电主轴（701）输出一端的固定座（704），所述固定座（704）的一侧设置有可移动的第一调节块（705）；以及，

设于所述刀片（703）两侧、并与所述第一调节块（705）连接，用于向所述刀片（703）喷水的喷水管（706），所述喷水管（706）朝向所述刀片（703）的一侧设置有倾斜的喷水孔（707）。

8.根据权利要求7所述的一种高效率半导体双轴划片机，其特征在于，还包括清洗装置（15），所述清洗装置（15）包括：

设于所述固定座（704）另一侧、可移动的第二调节块（151）；

旋转连接于所述第二调节块（151）下方的连接块（152）；以及，

设于所述连接块（152）、并用于向所述刀片（703）底端喷水的清洗管（153），所述清洗管（153）上的喷水口倾斜朝向所述刀片（703）的底端。

9.根据权利要求8所述的一种高效率半导体双轴划片机，其特征在于，还包括连接于所述空气静压高速电主轴（701）的散热套（16），所述散热套（16）包括：

连接于所述空气静压高速电主轴（701）的壳体（161）；

设于所述壳体（161）上的散热片（162）；以及，

设于所述壳体（161）内的散热管道（163），所述散热管道（163）的一端接入冷却水管，所述散热管道（163）的另一端接入所述清洗管（153）和所述喷水管（706）。

10.根据权利要求9所述的一种高效率半导体双轴划片机，其特征在于，还包括连接于所述清洗管（153）和/或所述喷水管（706）的温度传感器。

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