CN1305655C - 机加工设备和方法 - Google Patents

Abstract

一机加工主轴，包括一内轴(110a)和一外轴(110b)，内轴装有第一刀具(5a)，外轴装有第二刀具(5b)，这两根轴围绕一公用轴线旋转和可相对轴向移动；还包括支承这两根轴的一主体，内轴被安装在外轴内，主体内的一空气轴承装置支承外轴；主轴包括传感器装置以检测电流，还包括传动转移装置使两轴同步转动。该设备用于磨削和切削半导体晶片，而不需要复杂的支撑和驱动装置。本发明还涉及机加工方法。

Description

机加工设备和方法

技术领域

本发明涉及机加工设备和方法，更具体地涉及用于磨削和/或切削工件、例如半导体晶片的设备和方法。

背景技术

在大量不同的情况下需要机加工工件。在本申请中所述的设备和方法可应用于广泛的这些情况。但是，本申请的设备和方法尤其用于将工件，例如诸半导体晶片和用于支承许多完成的芯片的诸阵列的芯片分度包(arrays of chip scalepackage)切成小片。在这说明书中的某些引言和特定叙述将涉及这些切成小片的设备和方法。当然，应该记住设备和方法和机加工主轴的所述结构总体上还适合于大量的其它机加工操作。

在半导体芯的生产中，通常以一半导体晶片开始，然后适当地加工晶片，以提供用于设置在晶片上的一阵列中的许多芯片的必需的电路。所谓“道路”留在用于各芯片的电路之间。这些道路不含有电路和被排列成沿一第一方向设置的一第一组平行的道路和垂直于第一组的一第二组平行的道路。这些道路提供了能够被切削的一区域，以允许晶片被切割或“切成小片”以成为许多单独的芯片。

所产生的芯片通常安装在芯片分度包元件(chip scale package element)内，以致它们能够较容易地被处理和插入用于它们打算应用的适当电路板内。通常还通过将包含一阵列组件元件的一薄片切成小块而制造芯片分度包元件。还可以将本申请的方法和设备应用于将芯片分度包元件的这些薄片切成小块。并且，至少在某些情况中，可以将一台机器用于两个切成小块的加工。

在将晶片切成小块时，通常的情况是芯子具有一长方形状而不是一正方形状。当然，这意味着沿一个方向分开设置的诸道路间的间距与沿另一方向分开设置的诸道路间的间距不同。用于将晶片切成小块的任何机器必须能适应在间距方面的这差异。

在最简单的切成小块的机器中使用了一单件切削刀具，该刀具越过晶片来回运行，沿一第一方向一次切割一条道路。一旦已切割了沿第一方面的全部道路后，通常将该工件转动90°，以致可使该切削刀具切割第二方向中的全部道路。

但是，在提高效率的尝试中，已设计了使用许多切削刀具的系统，以致同时可沿着许多道路切割晶片。

在同时能够切割许多道路的现有系统中，通常至少存在下列两个问题中的一个问题。

在一第一组现有系统中设置有由一根轴驱动的多个切削头。在这些系统中，不调换整个切削头就不能改变各切削刀具之间的间距。这对于一晶片需要被切割成许多长方形小块的一操作是不实用的，或至少显著地降低了生产效率。

在一第二组现有系统中设置有两个或多个分开的切削刀具，各切削刀具由它自己的轴和电动机等单独传动。能够将这一系统制成为与被切割的长方形芯片相一致，但是存在一缺点：需要两整套的支承和传动设备，在保持两套切削刀具之间的精度方面有困难。

发明内容

本发明的一目的是提供至少减轻与现有技术相关联的某些问题的机加工设备和方法。具体地，本发明旨在提供一种机加工设备和方法，用于磨削和切削半导体晶片，该设备不需要复杂的支撑和驱动装置。

按照本发明的一方面，提供了一机加工主轴，它包括被设置成用于装载机加工一工件的一第一刀具的一内轴和被设置成用于装载机加工该工件的一第二刀具的一外轴，这两根轴被安装得围绕一公用轴线旋转和可彼此相对轴向移动，以及，该机加工主轴还包括其中轴颈支承这两根轴的一主体，内轴被安装在外轴内，主体内的一空气轴承装置轴颈支承外轴，以及，该空气轴承被设置成允许内和外轴之间相对轴向运动，其中主轴包括传感器装置，用于在两根轴所装载的刀具与一导体或半导体工件接触时进行检测，传感器装置被设置成检测围绕包括工件和两根轴的一路径流动的一电流，以及，主轴还包括传动转移装置，用于将传动从一根轴转移到另一根轴，使第一和第二轴相互同步转动，并对传动转移装置绝缘，以致在两根轴之间不提供一导电路径。

这结构允许刀具彼此相对精确地操作，同时不需要使用两根分开的主轴和它们关联的设备。

较佳地，将两根轴设置成一根在另一根的内部，从而第一根轴是一内轴和第二根轴是一外轴。

主轴可以包括一在其中轴颈支承着该两轴的主体。在目前较佳实施例中，内轴安装在外轴内，外轴又被轴颈支承在该主体内。内轴可以被轴颈支承在外轴内，以允许在两轴之间相对转动。

较佳地，设置一轴承允许内和外轴彼此相对运动。通常将这轴承设置成允许相对轴向运动。也可以将这轴承设置成允许内和外轴彼此相对转动。通常总体上主轴的结构是使其中一根轴被设置成相对于主体轴向移动。

为了支承该两轴可以设置空气轴承。主体可以包括诸喷口，用于将空气提供给允许在主体与外轴之间相对运动的一轴承。内轴可以包括诸喷口，用于将空气提供给允许在内与外轴之间相对运动的轴承。

可以将空气轴承设置成在可能暴露于机加工操作的副产品的所有部位在正压力(相对于环境压力)下从主轴排出空气。这能够有助于保证灰尘、切屑等不进入该轴承。

在对此的一可替换选用型式中或除此之外，可以设置辅助的密封装置。这一密封可以是迷宫式密封。

“空气轴承”自身系一气体提供支承和润滑，这是众所周知的。虽然该气体通常是空气，如传统那样，但是在本说明书中的术语“空气轴承”还复盖了使用或设计成使用其它气体以代替空气或除了空气之外又使用其它气体的轴承。

主轴可以包括用于旋转驱动轴的至少一电动机。

在一组实施例中，主轴被设置成允许第一轴以与第二轴一不同的速度和/或沿不同的方向转动。主轴可以包括两个电动机，其中一相应电动机用于旋转驱动各自的轴。

在另一组实施例中，主轴被设置成使第一和第二轴同步转动。在这些实施例中，可以设置传动转移装置(drive transfer means)，用于将传动从一轴转移到另一轴。该传动转移装置可以包括安装在其中一根轴上和被置于另一根轴的一凹槽内的一销柱，从而两轴可以彼此相对轴向移动，而不中断传动的转移。

主轴可以包括用于轴向相互相对传动两轴的轴向驱动装置。可以将轴向驱动装置设置成通过一轴向轴承组件作用在其中一根轴上。可以将轴向轴承组件设置成用于在主体内提供的一空气轴承内作轴向移动。其中一根轴的一端部处的一部分可以被收置在轴向承轴组件内。

可以设置编码分度结构(encoding scale means)，用于指示相对于主体可轴向移动的轴的轴向位置。例如，可以将该编码分度结构设置在轴向轴承组件上或轴向驱动装置上。

机加工主轴可以是用于支承切削和/或磨削刀具的一切削和/或磨削主轴。

机加工主轴可以是一用于切割的主轴，各轴被设置成用于支承一各自的切削轮。在这一情况中工件可以例如是一半导体晶片或包括一阵列的芯片分度包元件的一片。

在使用两个切削轮的场合，它们可以在直径和/或其它性能方面相互不同。两切削轮可以用于一个两阶段切削加工中。其中一切削轮可以是一V型切削刀具，用于进行一第一切削。

磨削刀具可以是杯形磨轮，它沿轴向移动与工件接触以磨削其一表面。磨削刀具可以是径向磨轮。可以将径向磨轮设置成可成形磨削一复杂形状。磨削刀具可以设置成使第一刀具能磨削一孔的内表面，而第二刀具能够磨削具有该孔的构件的外表面。

按照本发明的另一方面，提供了包括如以上任何一方面所规定的一机加工主轴和用于支承该主轴的一支承结构的一机加工设备。

该机加工设备还可以包括设置成可在机加工期间支承一工件的一工件台。

该设备还可以包括安装在第一轴上的一第一刀具和安装在第二轴上的一第二刀具。例如第一和第二刀具可以如以上所述是切削轮、磨削刀具等。

按照本发明的又一方面，提供了一种利用一机加工设备将半导体晶片切成小块用的方法，该机加工设备包括用于支承一晶片的一工件台和一机加工主轴，该机加工主轴包括其上装有用于机加工晶片的一第一切削轮的一内轴和其上装有用于机加工晶片的一第二切削轮的一外轴，其中，两根轴被安装成围绕一公共轴线转动和相互相对轴向移动，以及，机加工主轴包括一主体，在主体内轴颈支承诸根轴，将内轴安装在外轴内，又由在主体内的一空气轴承轴颈支承外轴；该方法包括下列步骤：利用以一第一轮间距安装的两切削轮、按一方向、在具有一第一道路间距的晶片上沿着诸道路进行切削；相互相对轴向移动支承两切削轮的两根轴，用于将两切削轮设定有一第二轮间距；以及利用以第二轮间距安装的两切削轮、按另一方向、在具有一第二道路间距的晶片上沿着诸道路进行切削。

在一机加工主轴或设备的一特定应用中，可以利用将一根轴相对于另一根轴沿轴向相对移动的能力，以补偿由于它们的操作变热时在轴或其它构件内的热增长或更具体地是热增长的差异。在这一方法中，可以监测在所装的诸刀具，例如切削轮之间的间距和使诸轴彼此相对移动，试图保持该间距不变。

附图说明

现在将参照附图仅以举例方式叙述本发明，在附图中：

图1是一机加工设备的示意端视图；

图2是图1的机加工设备的侧视图；

图3是沿着图1所示设备的机加工主轴的线“III-III”截取的剖视图；

图4是可以用在图1所示的机加工设备中的一可替换选用的机加工主轴；

图5是可以用在图1所示的机加工设备中的一可替换选用的机加工主轴；以及

图6是图5中示出的可替换选用的机加工主轴的一部分。

具体实施方式

图1和2示出了包括由一主轴支承架2支承的一机加工主轴1，将该主轴支承架设置成可支承机加工主轴1和允许该主轴沿三个垂直方向移动，其中一个方向平行于主轴1的轴线。该设备还包括一工件台3，可以在该工件台上支承一工件4，用于机加工。将工件台3设置成围绕垂直于在其上支承工件的表面的一轴线，即在图1和2所在平面中的一轴线可转动。机加工主轴1装有一对切削轮5a、5b，两切削轮在平行于主轴1的轴线的一方向相互分开。在操作中，通过在其支承架2上以适当方向(图1和2中的垂直方向)移动机加工主轴1可以使这些切削轮5a、5b与工件4接触。然后，可以拉动切削轮5a、5b越过工件4，以便沿第一方向产生越过工件4的切割或切痕线。可以按需多次越过工件4重复这过程，以便将工件切成许多条。然后可以围绕以上限定的轴线转动工件台3，使它的方位改变90°。当然产生这转动的同时切削轮5a、5b与工件4已脱离接触。一旦已转动了工件台3和工件4后，能够再次利用切削轮5a、5b以相对于第一次切削的一垂直方向切削工件4。会理解到：这加工过程用于将工件切成小块。

在一特定应用中，工件4可以是一半导体晶片，以及可以使用切削轮5a、5b沿着晶片中的诸道路切削，以便将晶片切割成适当的芯片。

如下面将详细说明的那样，借助于机加工主轴的结构可以改变分开的切削轮5a、5b之间的间距。可以按许多不同的方式利用改变在切削轮5a、5b之间的间距的能力。或许，最典型地能够利用改变在切削轮5a、5b之间的间距的能力将一工件切割成许多长方形小元件，例如长方形芯片。在这一情况中，将利用切削轮5a、5b在第一方向切割工件，同时它们以一第一间距分开，然后在沿第二方向切割之前将改变切削轮5a、5b之间的间距，以致第二组切割具有不同的间距。

应该注意到：在工件4的一单次运动中不需要切削轮5a、5b切削相邻的道路或其它切削线。尤其在半导体切成小块的情况中，可以说最普通的做法是：以一第一运行切削第一和第三或第一和第四道路，然后以一第二运行切削第二和第四或第二和第五道路等等。选择这一切削技术的原因是很简单的：在切削轮5a、5b之间能够做出怎样小的间距方面会有一个实际限制。

图3示出了图1和2中示出设备的机加工主轴1。首先应该注意到：如图1所示，机加工主轴的主体100具有一非圆形状。尤其是，在主轴1的区域处、它最靠近工件台3的部位存在从圆形切去的部分。这结构允许主轴1在一被支承的工件4上通过，而没有不必要地增加切削轮5a、5b的直径或者否则损害设备的性能。会注意到图3所示的主轴1的剖视图是沿着在主轴1的、在此具有它的完整直径处的一位置的一直线截取的。由于切去了一部分，主轴1的最小半径尺寸如图3中的虚线C所示。

主轴1的主体100内装一内轴110a，在它的远端设置了用于装载第一切削轮5a(图3中未示出)的一毂盘111a。这内轴110a被轴颈支承，用于在一外轴110b内围绕机加工主轴1的中心轴线转动。外轴110b在其远端装有一毂盘111b，用于支承第二切削轮5b(图3中未示出)。外轴110b被轴颈支承，用于在主体100内部围绕机加工主轴1的中心轴线转动。因此，外轴110b大体为一空心圆筒体，其中设置有内轴110a。

内轴110a具有延伸通过外轴110b的近端的一延伸部分112a。用于传动轴110a、110b的一电动机的转子120安装在外轴110b的一套筒112b上，该套筒围绕着延伸部分112a。该电动机121的定子安装在主体100之内。

内轴110a的延伸部分112a终止于一盘状部分113a，该盘状部分被收置在一轴向可移动的支承组件130内。

虽然盘状部分113a被收置在轴向可动的支承组件130内，但是在盘状部分113a的周围存在空气轴承，因此从整体看盘状部分113a和内轴110a的转动不受阻碍或基本上不受影响。

另方面，设置轴向可动轴承组件130用于在主体100内沿轴向移动，当这轴向运动发生时，由于盘状部分113a被收置在轴向可动轴承组件130内而引起内轴110a的相应的轴向运动。

设置一轴向驱动装置131，用于在轴向传动可动轴承组件130。将轴向驱动装置131设置成能够驱动轴向轴承组件，因此内轴110a沿着主轴1的沿轴向可在两个方向移动。

相反，通过设置在主体100的远端处的一轴向支承板101保持外轴110b、防止相对于主体100的轴向运动。如此，通过操作轴向驱动装置131移动轴向轴承组件130以及因此移动内轴110a，能够改变在毂盘111a和111b和因此切削轮5a与5b之间的间距。

以上叙述复盖了涉及机加工主轴1的操作原理方面的主要特征。图3示出了下面将叙述的这一系统和某些细节以及其它部分的一实际装置的较详细的细节。

能够使用包括转子120和定子121的电动机以旋转传动外轴110b，并且能够使用控制装置(未示出)检测和控制转动速度。当使切削轮5a、5b与工件4接触时这方面特别重要。

虽然没有示出，在外轴110b与内轴110a之间设置传动转移装置，以致电动机120、121还能够传动内轴110a。这传动转移装置需要在改变第一和第二轴110a和110b的相对轴向位置时转移传动。一适当的传动转移装置包括安装在轴110a、100b中的一根轴上的和设置在轴110a、110b中的另一根上的一凹槽内的一销柱，从而转移旋转传动，但不妨碍轴向移动。在一较佳形式中，该销柱可以平行于转动轴线，但与其分开，和被设置成在一相应的另一根轴内的一适当孔中运行。如果需要，可以设置多个这样的销。在另一可替换选用的型式中，可以使用径向销柱或花键轴。

支承起外轴110b，以在设置在主体100上的一对分开的空气轴承102a和102b内转动。主体100包括许多内部的钻孔，用于将空气供应至这些空气轴承102a、102b和从该空气轴承排出用过的空气。

在两支承轴承102a、102b之间设置一密封支承103。设置该密封支承103，用于尽可能有效地密封住从主体100通过外轴110b和进入内轴110a的中心的一空气通道104。在内轴110a上、围绕空气通道104遇到内轴110a的位置还设置了一密封支承103a。会理解到：虽然已叙述了一空气通道104，但是实际上将有通过外轴110b和内轴110a的许多钻孔，以当两根轴转动时提供空气用的适当通道。

内轴110a是一喷气的轴，并设置了通向喷口115a(通到这轴110a的外表面)的内部钻孔114a，用于将空气输送到在轴110a、110b之间的间隙，使内轴110a能够在外轴110b内的一空气轴承上运行。

支承了轴向可动轴承组件130，用于在收置在主体100内的一空气轴承105内轴向移动。

轴向轴承组件130包括用于从支承的空气轴承105至支承内轴110a的盘状部分113a的空气轴承输送空气的内钻孔(未示出)。

在内和外轴110a和110b穿过主体100的区域P处在正压力之下从主轴排放空气。这有助于保证例如切屑或切割的副产品的外部污染物不会进入主轴1，否则它们有弄脏空气轴承的风险。

在轴向轴承组件内设置碳接触电刷106a和106b，用于接触在内轴110a的端部处的盘状部分113a。在切削轮5a、5b和这些电刷106a、106b之间通过轴110a和110b的金属存在一完全的导电通道。由此，将来自碳电刷106a和106b的导线连接至一适当的检测器(未示出)，那么倘若切削轮5a和5b是导电的和与一(导电的)工件产生适当接触，那么当切削轮5a、5b进入与工件接触时将形成一电路。能够利用该检测器检测到该电路，以确定切削轮5a、5b已与工件4接触。

预计机加工主轴将以约40,000至60,000转/分的切削速度工作，所希望的和由轴向轴承组件130提供的轴向移动为约6至7毫米。但是，这些数据仅代表了关于一典型机器的可能情况，本发明决不局限于这些数值。

轴向驱动装置131或轴向轴承组件130设置有一编码分度(encoding scale)，以显示那部分和因此内轴110a的轴向位置，以致能够精确地确定切削轮5a、5b之间的间距。在本主轴的一特定应用中，可以使用用于在轴向相互移动轴110a、110b的辅助装置，以补偿在操作中在主轴1的诸组成部分中的差热增长量(differential thermal growth)。

通常，高速转动所产生的热量使轴110a、110b的长度将会增加。虽然这些长度变化和长度变化中的差异可以很小，但是它们仍旧可能是重要的。为了适当地将半导体晶片切成小块必须满足的误差例如是很严格的，以及用于热弥补的这附属装置是特别有用的。

在又一应用中，切削轮5a、5b可以不同。例如其中一个切削轮可以是一V型刀具，用于在工件4中刻痕或作出第一切削，而第二切削轮可以被选择，以便适合于完成切割操作。

在一替调的型式中不是仅仅依靠正空气压力排放以保护主轴防止外来微粒侵入，而是可以设置迷宫密封，以给予进一步的保护。

图4示出了一可替换被选用的主轴1′，它在许多方面类似于图3所示和以上所述。因此，为了简化起见，利用相同的标号表示相应的部分和省略了对它们的详细叙述。

在图4所示的主轴和图3所示的主轴之间的主要差别在于：除了包括提供在外轴110b上的一转子120和安装在主体100内的一相应定子121的一电动机之外，设置包括安装在内轴110a上的一转子120a和安装在主体内的一相应的定子121a的上述相同类型的一附加电动机。

如此，在图4所示的主轴1′内有两个电动机120a、121a，其中的一个用于传动内轴110a，另一个用于传动外轴110b。因此，在内和外轴110a和110b之间不要求传动转移装置。

另外，能够相互单独地控制轴110a、110b以及因此切削轮5a、5b的转动速度和方向。由此，在某些情况下，切削轮5a、5b中的一个能够以不同于另一个的一不同速度转动，或者如果需要两个切削轮中的一第一切削轮可以沿一个方向转动和一第二切削轮沿相反的方向转动。

可以使用能使诸刀片在相反方向运行的一特定情况，其中当主轴横越工件时希望在两个方向切削。类似地，能使两轴以不同的速度转动可能是有利的，其中两切削轮5a，5b相互不同和要求不同的转动速度以使优化性能。

说到这方面，图4的主轴比图3的主轴有较多的生产困难，这一主轴将有较高的生产成本以及在某些方面可能造成性能下降。如能从图4所见，在这主轴中的内轴110a的长度比图3所示的主轴中的内轴的长，并超过它被外轴110b所支承的区域而突出一相当长的距离。并且，呈转子120a形式的相当大的质量安装在该轴的这延伸部分上。这些因素会趋于使它较难以与图4所示的主轴1′一起实现平衡的运行和可能意味着必定下降至少是内轴110a的切削旋转速度。因此，例如，对于图4的主轴在28,000至40,000转/分的范围内的一旋转速度可能是较可操作的。

会注意到提供给外和内轴110b和110a的电动机120、121、121a、120a的形状和尺寸是相互不同的。通俗地说，一个能够称为短而胖，另一个是长而细。在一尝试中选择这些形状，以保证电动机传动用于旋转的相同或相似功率，同时最佳地占用可得到的空间，并使对主轴性能上的任何有害影响减至最小。

图5示出了又一可替换被选用的主轴1″，它是图3所示主轴的一发展。图5所示的主轴在最重要的方面类似于图3所示的主轴，因此为了简化，用相同的标号表示与图3和4相同的部分。

图5中所示的主轴包括如图3所示的主轴所采用的那样的传动转移装置。该传动转移装置包括沿直径方向相对的一对传动销1001。各传动销具有处于在内轴110a中设置的一紧密配合的凹陷1002内的一柱状部分1001a和处于外轴110b内的一狭槽状孔1003内的一头部1001b。该狭槽状孔1003的尺寸被确定成在周向紧密配合相应传动销1001的头部1001b，但在轴向显著大于头部1001b。这意味着能够通过销1001将传动从外轴转移到内轴，起到一传动转移装置的作用，但是不妨碍在两根轴110a与110b之间的相对轴向移动，头部1001a能够在狭槽状孔1003内滑动。

在这实施例中设置的传动销是绝缘的，也就是说，以便通过传动销1001从内轴到外轴没有导电通路。在某些情况下，通过使用绝缘传动销可以实现这现象，但是在本实施例中通过具有陶瓷(即不绝缘的)复层的传动销1001的头部1001a实现这现象。提供绝缘的传动装置是有用的，这是因为这意味着作为一整体可以将主轴构造成在操作期间在内和外轴110a、110b之间没有导电通路。这又便于检测刀具在导电的或半导电的工件上的接触。

另外，为了有助于电检测刀具的接触，在本实施例中，在围绕内轴的延伸部分112a的外轴的套筒112b的内表面上设置绝缘套筒1004。这些绝缘套筒起到支承内轴110a的延伸部分112a和同时有助于保持在内轴110a与外轴110b之间电绝缘的引导支承作用。

另外，在本发明中，用于按接触检测方法与轴110a和110b接触的电刷与图3所示的实施例中的那些电刷不同。在图5的实施例中，一电刷与内轴110a的端部处的盘状部分113a接触，又一电刷被设置成用于在套筒112b遇到外轴110b的其余部分处的一区域处的外轴110b的一肩部1005可控的接触。在图6中示出了这第二电刷B的部位，图6示出了图5所示的主轴的相关部分。第二电刷B安装在一弹簧加载的支座C上，该支座偏压于刷子B使之离开外轴110b，支座C具有相关的压缩空气孔AP，当需要检测时通过该孔供应压缩空气，迫使电刷B依靠于轴110b。一旦完成检测，就切断该空气供应以使电刷B在弹簧作用下缩回。这结构显著地减少了电刷磨损，对于与具有很高的切向速度的一轴表面接触的电刷的磨损是一特殊的问题。通常，将仅迫使电刷B依靠外轴110b直至检测接触。在这之后将不要求接触，直至要监测另一接触情况(或可能提升离开)。

通过在轴向传动装置组件的端部处的、图5所示的一铜螺钉S提供了用于通过盘状部分113a连接于内轴110a的对于电刷106a的电连接。一导线(未示出)沿着孔AP引入，用于连接到与外轴110b接触的电刷B。这些电连接被输送进入一检测器，该检测器探测由于相应轴110a、110b装载的刀具(如图1和2所示的5a、5b)与一导电的或半导电的工件接触后在两轴之间产生的一电路。如会理解的那样，这电路顺序地包括两根轴中的一第一轴、然后是工件以及然后是两根轴中的另一根轴。如果需要，能够类似地检测到当刀具提升离开工件时该电路的断开。

虽然按照在特定的半导体工件中切削工件或将工件切成小块叙述了以上说明，但是再次应该注意到本申请和发明的主轴不局限于这些利用。因此，例如可以使用类似于图3、图4或图5中所示的主轴的一主轴，用于其它类型的机加工操作，例如其它的切削加工或磨削加工。举例来说，在磨削情况中可以使用轴110a和110b支承轴向磨轮和径向磨轮。由此，例如，可以利用轴110a、110b支承杯形磨轮，用于轴向磨削一表面。同样可以使用或许不同直径的径向磨轮以成形磨削出复杂形状。作为又一例子，可以使用其中一根轴装载用于磨削一孔的内表面的一磨轮，而使用另一根轴装载用于磨削包含该孔的构件的一外表面的一磨轮。

Claims (17)

1.一机加工主轴，它包括被设置成用于装载机加工一工件的一第一刀具的一内轴和被设置成用于装载机加工该工件的一第二刀具的一外轴，这两根轴被安装得围绕一公用轴线旋转和可彼此相对轴向移动，以及，该机加工主轴还包括其中轴颈支承这两根轴的一主体，内轴被安装在外轴内，主体内的一空气轴承装置轴颈支承外轴，以及，该空气轴承被设置成允许内和外轴之间相对轴向运动，其中主轴包括传感器装置，用于在两根轴所装载的刀具与一导体或半导体工件接触时进行检测，传感器装置被设置成检测围绕包括工件和两根轴的一路径流动的一电流，以及，主轴还包括传动转移装置，用于将传动从一根轴转移到另一根轴，使第一和第二轴相互同步转动，并对传动转移装置绝缘，以致在两根轴之间不提供一导电路径。

2.按照权利要求1所述的机加工主轴，其特征在于：主体包括诸喷口，用于对空气轴承提供空气，以允许在主体与外轴之间相对转动。

3.按照权利要求1或权利要求2所述的机加工主轴，其特征在于：内轴包括诸喷口，用于对空气轴承提供空气，以允许在内和外轴之间相对轴向移动。

4.按照权利要求1所述的机加工主轴，其特征在于：设置空气轴承，以致在可以暴露于机加工操作的副产品的所有场合，以相对于环境压力为正压力之下从主轴排出空气。

5.按照权利要求1所述的机加工主轴，其特征在于：主轴包括用于旋转地驱动所述内轴和外轴的至少一电动机。

6.按照权利要求1所述的机加工主轴，其特征在于：传动转移装置包括一销柱，该销柱安装在其中一根轴上、设置在另一根轴的一凹陷或一孔内，以致两根轴可以彼此相对地轴向移动而不妨碍传动的转移。

7.按照权利要求6的机加工主轴，其特征在于：沿径向安装该销柱。

8.按照权利要求7的机加工主轴，其特征在于：该销柱由绝缘材料制成或被包覆了绝缘材料。

9.按照权利要求1所述的机加工主轴，其特征在于：主轴包括用于彼此相对轴向传动两轴的轴向驱动装置。

10.按照权利要求1所述的机加工主轴，其特征在于：设置编码分度装置，用于指示其中至少一根轴的轴向位置，该轴可以相对于主体轴向移动。

11.按照权利要求1所述的机加工主轴，其特征在于：传感器装置包括与其中一根轴接触的至少一电刷。

12.按照权利要求1所述的机加工主轴，其特征在于：由绝缘的引导轴承支承内轴。

13.按照权利要求1所述的机加工主轴，其特征在于：所述主轴是用于将半导体晶片切成小块的一切削主轴，各根轴被设置成支承一相应的切削轮。

14.按照权利要求1所述的机加工主轴，其特征在于：所述主轴是一磨削主轴，它被设置成支承磨削刀具，包括杯形磨轮和径向磨轮，杯形磨轮用于通过轴向移动该刀具与工件接触磨削一表面，径向磨轮被设置成用于成形磨削一复杂形状。

15.一种包括按照权利要求1所述的一机加工主轴和用于支承该主轴的一支承结构的机加工设备。

16.按照权利要求15的机加工设备，其特征在于：还包括设置成用于在机加工期间支承一工件的一工件台。

17.一种利用一机加工设备将半导体晶片切成小块用的方法，该机加工设备包括用于支承一晶片的一工件台和一机加工主轴，该机加工主轴包括其上装有用于机加工晶片的一第一切削轮的一内轴和其上装有用于机加工晶片的一第二切削轮的一外轴，其中，两根轴被安装成围绕一公共轴线转动和相互相对轴向移动，以及，机加工主轴包括一主体，在主体内轴颈支承诸根轴，将内轴安装在外轴内，又由在主体内的一空气轴承轴颈支承外轴；该方法包括下列步骤：

利用以一第一轮间距安装的两切削轮、按一方向、在具有一第一道路间距的晶片上沿着诸道路进行切削；

相互相对轴向移动支承两切削轮的两根轴，用于将两切削轮设定有一第二轮间距；以及

利用以第二轮间距安装的两切削轮、按另一方向、在具有一第二道路间距的晶片上沿着诸道路进行切削。

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