【摘要】：近年來,隨著計算機(jī)、通信、高性能電子產(chǎn)品的高速發(fā)展,集成電路(IC)及LED等蓬勃發(fā)展的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正改變著世界。LED及集成電路封裝常用的襯底材料包括硅晶圓、藍(lán)寶石、碳化硅等。目前國內(nèi)生產(chǎn)使用的劃片機(jī)主要依賴于進(jìn)口,制約了我國LED及集成電路封裝行業(yè)的發(fā)展�，F(xiàn)階段國內(nèi)對劃片機(jī)的研究還不夠深入,為實(shí)現(xiàn)全自動精密劃片機(jī)的國產(chǎn)化,降低半導(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)鏈的成本,本文對全自動劃片機(jī)進(jìn)行了研究,研制出全自動劃片機(jī)樣機(jī)。本文主要完成以下幾個方面研究工作:(1)通過壓痕試驗(yàn)和刮擦試驗(yàn)對硬脆材料去除機(jī)理進(jìn)行分析,得出劃切應(yīng)該在保證磨粒與工件表面接觸面積小、磨粒對工件作用力小且劃切深度小等條件下進(jìn)行;對影響硬脆材料劃切質(zhì)量的因數(shù)進(jìn)行分析;建立硬脆材料劃切過程電主軸傳動系統(tǒng)運(yùn)動模型,得出主軸電流大小可以直接反應(yīng)劃切過程切削力的大小;對砂輪刀片高速旋轉(zhuǎn)受離心力作用應(yīng)力分布情況進(jìn)行了理論分析,對劃切過程磨削力進(jìn)行了分析;(2)針對劃片機(jī)的工藝特性,確定了機(jī)床總體結(jié)構(gòu)布局,并對全自動劃片機(jī)進(jìn)行設(shè)計。機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計,包括直線運(yùn)動平臺設(shè)計、關(guān)鍵部件設(shè)計選型、高精度快速響應(yīng)要求的旋轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計;為實(shí)現(xiàn)全自動化功能提高劃切效率設(shè)計自動上下料系統(tǒng);對全自動劃片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了概述;最后對其它輔助裝置的設(shè)計,包括一種在線刀具磨損檢測裝置,劃片機(jī)主軸水罩、工件裝夾裝置、氣路及水路等設(shè)計使其滿足智能化要求。(3)對機(jī)床性能進(jìn)行驗(yàn)證。通過對機(jī)床各性能指標(biāo)進(jìn)行檢測以及工廠LED芯片試切報告驗(yàn)證了研發(fā)機(jī)床各項(xiàng)性能指標(biāo)。(4)針對硬脆材料劃切過程中容易產(chǎn)生崩邊、微裂紋、分層等缺陷,直接影響芯片的質(zhì)量及良品率,提出一種分層劃切工藝。通過對單晶硅和藍(lán)寶石兩種硬脆材料進(jìn)行劃切,研究了進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、劃切深度等工藝參數(shù)對劃切效果的影響。通過對單晶硅材料進(jìn)行分層劃切與單次劃切對比試驗(yàn),試驗(yàn)表明:與傳統(tǒng)單次劃切方式相比,分層劃切工藝能夠得到更好的劃切效果,可一定程度降低崩邊寬度、減小相對縫寬值和減少微裂紋,提高劃切質(zhì)量。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH69
【圖文】：

a) DAD3350 型劃片機(jī) b) DAD6361 型劃片機(jī) c) DFD6760 型劃片機(jī)圖 1.2 DISCO 公司生產(chǎn)的劃片機(jī)產(chǎn)品東京精密公司對劃片機(jī)的研究能力可以與 DISCO 公司媲美，其研發(fā)生產(chǎn)的AD3000T(見圖 1.3)號稱是世界上占地面積最小的 12 英寸全自動劃片機(jī)，X 軸最大 切 割 速 度 為 1000mm/s，Y 軸 最 大 進(jìn) 給 速 度 為 300mm/s， Y 軸 定 位 精 度0.002mm/310mm，Z 軸重復(fù)定位精度達(dá) 0.001mm，操作界面人機(jī)交互性好，采用對向式，前端固定的方式安裝主軸系統(tǒng)，增大了主軸的剛性與利用空間，可以進(jìn)行分步和斜角劃切，提高了加工品質(zhì)、加工效率和適應(yīng)多變的切割工藝。同時將陶瓷氣浮導(dǎo)軌技術(shù)運(yùn)用到 X 軸系上，通過平面電機(jī)控制，極大的提高了運(yùn)行的精度，提高了劃切速度[8, 9]。韓國 NIHON 生產(chǎn)的 NDS1012 型 8 英寸劃片機(jī)，最大切割速度為 300mm/s，定位精度達(dá)到 0.001mm/5mm，重復(fù)精度達(dá)到 0.001mm；NDS1612 型 12 英寸劃片機(jī)（見圖 1.4）運(yùn)動行程達(dá) 400mm，切割范圍達(dá)到 0.01～310mm，定位精度達(dá)0.003mm/300mm，自動化程度較高，加工品質(zhì)較好。這兩款劃片機(jī)采用 NIHON 公

圖 1.3 AD3000T 型劃片機(jī) 圖 1.4 NDS1612 型劃片機(jī) 圖 1.5 NDS5200 型劃片機(jī)以色列 ADT 公司 30 多年的研究，研發(fā)的劃片機(jī)包括 7100、7120、7130、7220、7900DUO 和 8020 等系列劃片機(jī)（見圖 1.6），軟件系統(tǒng)功能不斷增多。相對其它公司的劃片機(jī)產(chǎn)品，ADT 研制的劃片機(jī)主軸可以裝載 2~5 英寸不同尺寸的刀片，材料加工適應(yīng)性更強(qiáng)。8020 系列劃片機(jī)配備雙主軸，8 英寸工作臺，具有高精度定位系統(tǒng)，定位精度 0.015mm/210mm，視覺系統(tǒng)焦距可變，同時配備兩個觸摸屏，包括 19 英寸主屏幕和 17 英寸維護(hù)屏，維護(hù)屏能夠執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)置、刀片更換和一些基本操作，配備自動上下料系統(tǒng)，能夠進(jìn)行全自動劃切[10]。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2717010