一种超声波空气静压主轴装置及划片机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及半导体器件的生产和制造技术领域，特别是设及一种超声波空气静压 主轴装置及划片机。
【背景技术】
[0002] 划片机是半导体后封装关键设备，其工作机理是强力磨削，而刀片是强力磨削的 执行部件。划片机刀片是环行结构，安装于空气静压轴的电机轴端上，工作时，在空气静压 轴电机的驱动下高速旋转进行划切，最高转速达到6000化pm。
[0003] 由于刀片特殊的工作性质，在划切生产过程中，往往出现刀片纯化的状况，此时如 果继续划切，就会影响划切质量，产生崩边崩片等现象，甚至导致废片。
[0004] 目前普遍采用的做法是，定期对刀片进行磨轮修整，需要磨刀板进行刀片修整，一 方面降低生产效率，另一方面加大刀片磨损，减少刀片寿命。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种超声波空气静压主轴装置及划片机，用W解决应用传 统切割方法对半导体器件进行切割分离，容易造成刀片纯化、破损及产品掉角、崩边严重的 问题。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了一种超声波空气静压主轴装置，包括：
[0007] 转子装置，所述转子装置包括:转子及驱动所述转子旋转的驱动器，且所述转子的 一端安装有刀片；
[000引与所述转子装置连接的超声波振动装置，所述超声波振动装置将电能转换成机械 振动并传输至所述转子处，使所述转子带动所述刀片沿转子轴向和径向方向进行振动。
[0009]其中，所述转子装置还包括:密封轴套，所述密封轴套内设置有压缩空气，所述转 子通过所述压缩空气悬浮于所述密封轴套内。
[0010] 其中，所述超声波振动装置包括：
[0011] 超声波发生器，所述超声波发生器将工频电压转换为超声频电压；
[0012] 设置于所述转子上的换能器，所述换能器在所述超声频电压的驱动下产生机械振 动，并将所述机械振动向所述转子的两端传输，使所述机械振动形成驻波在所述转子内进 行传输。
[0013]其中，所述转子包括沿所述转子的径向方向分割而成的第一部分和第二部分，所 述换能器设置于所述第一部分和第二部分之间。
[0014]其中，所述换能器包括：
[0015] 电极，所述电极将所述超声波发生器产生的超声频电压传递给压电陶瓷片；
[0016]压电陶瓷片，所述压电陶瓷片在所述超声频电压的作用下产生机械振动；
[0017]分别与所述压电陶瓷片和所述第一部分连接的前匹配块，所述前匹配块将所述机 械振动传输至所述第一部分；
[0018]分别与所述压电陶瓷片和所述第二部分连接的后匹配块，所述后匹配块将所述机 械振动传输至所述第二部分。
[0019]其中，所述电极为铜片或侣片。
[0020] 其中，上述超声波空气静压主轴装置，还包括：
[0021] 设置于所述转子的一端、且位于所述驻波波幅处的刀片安装装置，所述刀片通过 所述刀片安装装置安装于所述转子上。
[0022] 其中，上述超声波空气静压主轴装置，还包括：
[0023]分别与所述转子和所述刀片安装装置连接、且位于所述驻波波节处的转轴。
[0024]其中，所述驱动器包括：
[0025] 驱动所述转子旋转的电机;及 [00%]驱动所述电机旋转的变频器。
[0027]本发明的实施例还提供了一种划片机，包括如上所述的超声波空气静压主轴装 置。
[0028]本发明实施例具有W下有益效果：
[0029]本发明实施例的超声波空气静压主轴装置，通过超声波振动装置将电能转换成机 械振动并传输至所述转子处，由所述转子带动所述刀片沿转子轴向和径向方向进行振动， 使刀片和被加工物在刀片的高速运转下，W高加速度状态进行反复碰撞，进而使得被加工 物表面产生细小破碎层，大大降低了刀片的加工负荷，防止刀片的纯化，延长刀片的使用寿 命，提高了材料的加工质量，同时简化了产品加工的复杂度。
【附图说明】
[0030]图1为本发明实施例的超声波空气静压主轴装置的结构示意图；
[0031]图2为本发明实施例的超声波空气静压主轴装置中前匹配块和后匹配块的结构示 意图；
[0032]图3为本发明实施例的划片机控制系统的结构示意图；
[0033]图4为本发明实施例的划片机加工半导体器件的流程示意图。
[0034]附图标记说明：
[OO%] 11-转子，12-密封轴套，121-进气口，122-排气口，2-刀片，31-电机，32-变频器，4- 轴承，5-转轴，6-超声波发生器，71-电极，72-压电陶瓷片，73-前匹配块，74-后匹配块，75-平键结构，8-刀片安装装置。
【具体实施方式】
[0036]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施 例及附图进行详细描述。
[0037]本发明实施例解决应用传统切割方法对半导体器件进行切割分离，容易造成刀片 纯化、破损及产品掉角、崩边严重的问题。本发明实施例提供了一种超声波空气静压主轴装 置，如图1所示，包括：
[0038]转子装置，所述转子装置包括:转子11及驱动所述转子11旋转的驱动器，且所述转 子11的一端安装有刀片2;
[0039]与所述转子装置连接的超声波振动装置，所述超声波振动装置将电能转换成机械 振动并传输至所述转子11处，使所述转子11带动所述刀片2沿转子11轴向和径向方向进行 振动。
[0040] 本发明实施例的超声波空气静压主轴装置，通过超声波振动装置将电能转换成机 械振动并传输至所述转子处，由所述转子带动所述刀片沿转子轴向和径向方向进行振动， 使刀片和被加工物在刀片的高速运转下，W高加速度状态进行反复碰撞，进而使得被加工 物表面产生细小破碎层，大大降低了刀片的加工负荷，防止刀片的纯化，延长刀片使用寿 命，提高了材料的加工质量，同时简化了产品加工的复杂度。
[0041] 进一步地，所述驱动器包括:驱动所述转子11旋转的电机31及驱动所述电机31旋 转的变频器32。在变频器32的驱动下，电机31高速旋转，从而带动转子llW0-600(K)rpm旋 转。
[0042]进一步地，所述转子装置还包括:密封轴套12,所述密封轴套12内设置有压缩空 气，所述转子11通过所述压缩空气悬浮于所述密封轴套12内。
[0043]在本发明的具体实施例中，转子11正常工作时，是由轴承4和转轴5进行固定，加工 时要求动平衡状态良好，能够承受的转速范围为:O-SOOOOrpm。为了减少转子11在旋转过程 中的摩擦阻力，本发明利用压缩空气悬浮转子。具体的，压缩空气从进气口 121进入到密闭 轴套12中，并且从排气口 122进行排气。在工作时，密闭轴套12内的压缩空气在进气口 121和 排气口 122的作用下应该保持动态平衡。本发明实施例的转子通过过滤精度为0.OlOumW 上、范围为0.4-0.6M化的压缩空气悬浮于密闭空腔中，且在工作状态中不可关闭压缩空气， 否则容易造成主轴损坏。
[0044] 另外，若要使转子11均匀悬浮，高速旋转，且使转子轴屯、形成驻波，超声波振动利 用率达到最大，转子材质需要在一定范围内使用各向同性均匀材质，具体的，上述转子采用 刚性不诱钢均匀各向同性介质制造而成。
[0045]进一步地，所述超声波振动装置包括：
[0046] 超声波发生器6,所述超声波发生器則尋工频电压转换为超声频电压；
[0047]设置于所述转子11上的换能器，所述换能器在所述超声频电压的驱动下产生机械 振动，并将所述机械振动向所述转子11的两端传输，使所述机械振动形成驻波在所述转子 内进行传输。
[0048] 在本发明的具体实施例中，转子包括沿所述转子的径向方向分割而成的第一部分 和第二部分，所述换能器设置于所述第一部分和第二部分之间。优选地，所述换能器为夹屯、 式压电陶瓷换能器。该夹屯、式压电陶瓷环能器具体包括：电极71、一对压电陶瓷片72、前匹 配块73和后匹配块74,且为了加工和连接导线方便，电极71-般采用导电性能良好的侣片 或者铜片，其厚度为2-6mm。所述电极71将所述超声波发生器6产生的超声频电压传递给压 电陶瓷片72,所述压电陶瓷片72在所述超声频电压的作用下产生机械振动，并通过前后匹 配块将机械振动传递给第一部分和第二部分。
[0049] 其中，前匹配块73分别与所述压电陶瓷片和所述第一部分连接，并将机械振动传 输至所述第一部分;后匹配块74分别与所述压电陶瓷片和所述第二部分连接，并将所述机 械振动传输至所述第二部分，所述前匹配块73和所述后匹配块74的结构具体如图2所示，该 前匹配块73和后匹配块74具有相同的结构，均包括四个平键结构75,通过平键结构75与转 子上开设的键槽连接，实现前后匹配块与转子11的连接。
[0050]本发明实施例的超声波振动装置中，超声波发生器是采用开关电源的形式，将工 频交流电转化为超声频变化的电压，并将其变化电压加载到压电陶瓷的两个电极上，压电 陶瓷安装与转子轴屯、后端，其厚度随着超声频电压而变化，产生纵向