CN217345713U - 一种半导体切片机水冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及涉及半导体切割设备水冷技术，旨在提供一种半导体切片机水冷系统。该系统包括冷水机，冷水机入口侧连接厂务进水管和厂务回水管，冷水机出口侧连接冷水机出水总管和冷水机回水总管；在冷水机出水总管和冷水机回水总管之间，设有五路并联的支路管线；作为温控对象的切割液总管、左主轴轴心、右主轴轴心、主轴轴心固定基座和进刀单元基座、进刀单元活动部分，均设有换热结构；每个换热结构分别与其中的一个支路管线相连，每个支路管线上均设有用于调节支路水温的温控装置。本实用新型提供的系统在入刀阶段，可通过控制进刀单元活动部分的温度，使晶棒的热变形能够匹配主轴外圈的热变形，从而改善入刀阶段的切片质量。

Description

一种半导体切片机水冷系统

技术领域

本实用新型涉及半导体切割设备水冷技术，尤其是能通过温度控制实现进刀单元与主轴热变形匹配的半导体切片机水冷系统。

背景技术

目前，现有的半导体切片机水冷系统仅用于控制主轴温度，尽量使主轴保持不变形，即线网不变形；该方式存在的问题如下：设备在完成预热后，主轴、进刀单元等部件温度稳定在某一值，开始切割时，线网与晶棒之间进行摩擦发热，热量由线网和部分切割液传递到主轴外圈；因刚开始切割时，这部分热量是从无到有，且发热量增加迅速，主轴相应的冷却措施无法快速带走这部分热量，主轴外圈温度不可避免的会升高，产生热延伸，主轴外圈上的线槽位置发生改变，从而导致入刀阶段的切片质量严重恶化。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种半导体切片机水冷系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的解决方案是：

提供一种半导体切片机水冷系统，包括冷水机，冷水机入口侧连接厂务进水管和厂务回水管，冷水机出口侧连接冷水机出水总管和冷水机回水总管；在冷水机出水总管和冷水机回水总管之间，设有五路并联的支路管线；作为温控对象的切割液总管、左主轴轴心、右主轴轴心、主轴轴心固定基座和进刀单元基座、进刀单元活动部分，均设有换热结构；每个换热结构分别与其中的一个支路管线相连，每个支路管线上均设有用于调节支路水温的温控装置。

作为一种改进，所述温控装置包括三通比例阀、常闭电磁阀、常开电磁阀和电加热器；所述支路管线经三通比例阀后分为两路，一路直接与冷水机回水总管相接，另一路接至电加热器；电加热器之后的管线连接温控对象的换热结构入口端，换热结构出口端的管线分为两路，一路经过常闭电磁阀后接入电加热器之前的管路，另一路经过常开电磁阀后与三通比例阀接至冷水机回水总管的分路汇合。

作为一种改进，所述温控装置中还设有用于增压的管道泵，其入口端接至三通比例阀出口与常闭电磁阀出口的汇合处，管道泵的出口端与电加热器入口端相接。

作为一种改进，所述切割液总管的换热结构是切割液换热器；所述左主轴轴心、右主轴轴心、主轴轴心固定基座和进刀单元基座、进刀单元活动部分，其换热结构是与各自形状相匹配的夹套结构；各支路中的冷却水通过换热器或夹套结构与其温控对象进行换热，以实现温度控制。

作为一种改进，所述切割液总管的入口端通过管路依次连接切割液泵和切割液小车，切割液总管的出口端分为四个并联的分支喷管，分别是左主轴喷管、左线网喷管、右线网喷管、右主轴喷管；切割液小车上部设置漏斗状的回收部件，用于回收各分支喷管喷出的切割液。

技术原理说明：

本实用新型中的水冷系统总共分为5路，1路通过换热器控制切割液温度；2路用于控制左右主轴的轴心，使其温度在整个切割过程中保持不变；1路用于控制主轴轴心固定基座和进刀单元基座的温度，使其温度在整个切割过程中保持不变；1路用于控制进刀单元活动部分的温度，在入刀阶段，使进刀单元活动部分温度升高，使晶棒的热变形可以匹配主轴外圈的热变形，从而有效改善入刀阶段的切片质量。经过控温的切割液分为4路，2路直接喷到线网切割位置，2路直接喷到左右主轴外圈上，用于控制主轴外圈温度，在中后期切割过程中，切割发热量变化，通过控制喷到主轴外圈上的切割液温度，可使主轴外圈温度维持稳定。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的系统在入刀阶段，可通过控制进刀单元活动部分的温度，使晶棒的热变形能够匹配主轴外圈的热变形，从而改善入刀阶段的切片质量。

附图说明

图1是本实用新型的水路框图。

图中：1-厂务进水管，2-厂务回水管，3-冷水机，4-冷水机出水总管，5-冷水机回水总管，6-三通比例阀，7-管道泵，8-电加热器，9-切割液换热器，10-切割液总管，11- 左主轴喷管，12-左线网喷管，13-右线网喷管，14-右主轴喷管，15-切割液小车，16-切割液泵，17-常闭电磁阀，18-常开电磁阀，19-左主轴轴心，20-右主轴轴心，21-主轴轴心固定基座和进刀单元基座，22-进刀单元活动部分。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

如图1所示，一种半导体切片机水冷系统，水冷系统包括冷水机3，冷水机3入口侧连接厂务进水管1和厂务回水管2；冷水机3出口侧连接冷水机出水总管4和冷水机回水总管5；两种工质在冷水机3中实现换热。冷水机出水总管4和冷水机回水总管5 间通过五路并联的支路管线相连。

作为温控对象的割液总管10、左主轴轴心19、右主轴轴心20、主轴轴心固定基座和进刀单元基座21以及进刀单元活动部分22，均设有换热结构；其中，切割液总管10 的换热结构是切割液换热器9；左主轴轴心19、右主轴轴心20、主轴轴心固定基座和进刀单元基座21以及进刀单元活动部分22，其换热结构是与各自形状相匹配的夹套结构；每个换热结构分别与其中的一个支路管线相连，每个支路管线上均设有用于调节支路水温的温控装置。各支路管线中的冷却水通过换热器或夹套结构与其温控对象进行换热，以实现温度控制。

为了更控制更迅速更精准，本实用新型设计了一套通用于各温控对象的温控装置。该温控装置所述温控装置包括三通比例阀6、常闭电磁阀17、常开电磁阀18和电加热器8；支路管线经三通比例阀6后分为两路，一路直接与冷水机回水总管5相接，另一路接至电加热器8；电加热器8之后的管线连接温控对象的换热结构入口端，换热结构出口端的管线分为两路，一路经过常闭电磁阀17后接入电加热器8之前的管路，另一路经过常开电磁阀18后与三通比例阀6接至冷水机回水总管5的分路汇合。考虑到冷却水在经过三通比例阀6分配之后会有一定的压力损失，为保证流量控制精准，可以在温控装置中设置用于增压的管道泵7，其入口端接至三通比例阀6出口与常闭电磁阀17 出口的汇合处，管道泵7的出口端与电加热器8入口端相接。

在切割液总管10处，其入口端通过管路依次连接切割液泵16和切割液小车15，切割液总管10的出口端分为四个并联的分支喷管，分别是左主轴喷管11、左线网喷管12、右线网喷管13、右主轴喷管14。切割液小车15上部设置漏斗状的回收部件，用于回收各分支喷管喷出的切割液。

在温控对象的适当位置设置热电偶，配置适当的温控器并以导线将其与热电偶、三通比例阀6、常闭电磁阀17、常开电磁阀18和电加热器8等设备相连；相关接线方式和控制手段属于本领域技术人员熟练掌握的技术手段，本实用新型不再赘述。

本实用新型的使用方法说明：

冷水机3利用厂务水对冷水机回水总管5中的冷却水进行冷却，输出某个设定温度值的冷水通过冷水机出水总管4分配到五条支路管线上，每条支路的水路结构、温控装置的设置原理基本相同。以控制切割液总管10温度的支路管线为例(见图1)：冷却水经过三通比例阀6后分为两路，一路直接进入冷水机回水总管5返回冷水机3，一路连接管道泵7。冷却水经过管道泵7的增压后，进入电加热器8，经过电加热器8后的冷却水进入切割液换热器9，从切割液换热器9出来后的水分为两条管路，一路经过常闭电磁阀17后接入管道泵7的前置水路，一路经过常开电磁阀18后与三通比例阀6回水冷机的分路汇合。

根据温控对象(切割液总管10)的实际反馈温度和目标温度，温控器可自动调节三通比例阀6和电加热器8，控制流经温控对象的冷却水流量和温度，从而达到温控目的。必要时，可打开常闭电磁阀17，同时关闭常开电磁阀18，形成支路内循环，并加大电加热器8的加热功率，可快速对温控对象进行加热升温，温度响应速度快。

五条支线管路对接的温控对象分别为：切割液换热器9，左主轴轴心19，右主轴轴心20，主轴轴心固定基座和进刀单元基座21和进刀单元活动部分22。其中，切割液换热器9的实际温控对象为进入切割室的切割液。切割液从切割液小车15中被切割液泵 16运送到切割液换热器9，与冷却水进行热交换后，由切割液总管10分配到左主轴喷管11、左线网喷管12、右线网喷管13、右主轴喷管14。左主轴喷管11和右主轴喷管 14将切割液直接喷淋到左主轴外圈和右主轴外圈上，对主轴外圈进行温度控制。左线网喷管12和右线网喷管13直接喷淋到线网切割位置，对切割位置进行降温。四路切割液最终经回收流到切割液小车15中，完成切割液循环。

在整个切割过程中，水冷系统控制左主轴轴心19、右主轴轴心20、主轴轴心固定基座和进刀单元基座21的温度保持不变。在切割入刀阶段，左右主轴外圈温度不可避免的会升高，产生热延伸，线网位置变化，通过水冷系统控制进刀单元活动部分22的温度，使晶棒的热变形能够匹配主轴外圈的热变形，从而有效改善入刀位置的切片质量。后续切割过程中，因切割摩擦产热量变化，水冷系统自动调节切割液温度，可使左右主轴外圈温度维持稳定，此时控制进刀单元活动部分22的温度也维持稳定即可。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种半导体切片机水冷系统，包括冷水机，冷水机入口侧连接厂务进水管和厂务回水管，冷水机出口侧连接冷水机出水总管和冷水机回水总管；其特征在于，在冷水机出水总管和冷水机回水总管之间，设有五路并联的支路管线；作为温控对象的切割液总管、左主轴轴心、右主轴轴心、主轴轴心固定基座和进刀单元基座、进刀单元活动部分，均设有换热结构；每个换热结构分别与其中的一个支路管线相连，每个支路管线上均设有用于调节支路水温的温控装置。

2.根据权利要求1所述的半导体切片机水冷系统，其特征在于，所述温控装置包括三通比例阀、常闭电磁阀、常开电磁阀和电加热器；所述支路管线经三通比例阀后分为两路，一路直接与冷水机回水总管相接，另一路接至电加热器；电加热器之后的管线连接温控对象的换热结构入口端，换热结构出口端的管线分为两路，一路经过常闭电磁阀后接入电加热器之前的管路，另一路经过常开电磁阀后与三通比例阀接至冷水机回水总管的分路汇合。

3.根据权利要求2所述的半导体切片机水冷系统，其特征在于，所述温控装置中还设有用于增压的管道泵，其入口端接至三通比例阀出口与常闭电磁阀出口的汇合处，管道泵的出口端与电加热器入口端相接。

4.根据权利要求1至3任意一项中所述的半导体切片机水冷系统，其特征在于，所述切割液总管的换热结构是切割液换热器；所述左主轴轴心、右主轴轴心、主轴轴心固定基座和进刀单元基座、进刀单元活动部分，其换热结构是与各自形状相匹配的夹套结构；各支路管线中的冷却水通过换热器或夹套结构与其温控对象进行换热，以实现温度控制。

5.根据权利要求1至3任意一项中所述的半导体切片机水冷系统，其特征在于，所述切割液总管的入口端通过管路依次连接切割液泵和切割液小车，切割液总管的出口端分为四个并联的分支喷管，分别是左主轴喷管、左线网喷管、右线网喷管、右主轴喷管；切割液小车上部设置漏斗状的回收部件，用于回收各分支喷管喷出的切割液。

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