250全自動(dòng)劃片機(jī)關(guān)鍵技術(shù)分析與維護(hù)維修

樸宇

摘要：隨著科技的快速發(fā)展，手機(jī)、電腦等諸多電子產(chǎn)品逐漸走入人們的生活。新的社會(huì)的發(fā)展以及人們生活方式的不斷改變，這些電子產(chǎn)品為迎合人們的需求，在體積上不斷變小，而性能還需要不斷增強(qiáng)，這其中，芯片在里面發(fā)揮著十分重要的作用。當(dāng)前，芯片的體積要求也在不斷的變小，而且其制作工藝要求越來越高，這些要求得以實(shí)現(xiàn)離不開劃片機(jī)的功勞，劃片機(jī)將一整片晶圓切割成獨(dú)立的個(gè)體，芯片切割的質(zhì)量直接影響著封裝質(zhì)量和器件性能。當(dāng)前，全球廣泛使用的是全自動(dòng)劃片機(jī)，其中，250全自動(dòng)劃片機(jī)因其高性能與高精度得到廣泛的使用。

關(guān)鍵詞：全自動(dòng)劃片機(jī);關(guān)鍵技術(shù)分析;維護(hù)維修

引言

近代以來，西方的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等學(xué)科的出現(xiàn)，豐富了世界的知識體系，也加快了世界的發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)以后，世界的局勢得以緩和，縱使經(jīng)歷了幾十年的“美蘇”冷戰(zhàn)時(shí)期，但世界的總的環(huán)境還是很和平的，在這樣的環(huán)境里，科技等得到了快速的發(fā)展。第三次工業(yè)革命，以計(jì)算機(jī)的問世為代表的主要科技產(chǎn)品，在接下來的幾十年里不僅改變了世界，也改變了人類的生存方式。步入新世紀(jì)后，計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)等產(chǎn)品發(fā)展迅速，經(jīng)歷了快速的更新?lián)Q代，短短二十多年的發(fā)展，已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步。在計(jì)算機(jī)、手機(jī)等眾多的電子產(chǎn)品中，芯片，在其中發(fā)揮著十分重要的地位。在這些電子產(chǎn)品中，芯片，相當(dāng)于這些產(chǎn)品的心臟與大腦，是產(chǎn)品的核心。近些年，隨著科技的迅猛發(fā)展，理論方面不斷進(jìn)步的同時(shí)，制造業(yè)也在不斷進(jìn)步?，F(xiàn)在的電子產(chǎn)品體積越來越小，然而性能卻越來越強(qiáng)，這種趨勢會(huì)一直延續(xù)下去，這對于芯片的發(fā)展來說是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在，在眾多的電子產(chǎn)品中，芯片占用的體積非常非常小，因此，在芯片的制造過程中，需要用到劃片的技術(shù)。當(dāng)前，隨著對芯片體積的要求越來越高，這對于劃片的技術(shù)的要求也就相應(yīng)著越來越高。在以前，在芯片的制造過程中多是采用半自動(dòng)劃片機(jī)，然而，現(xiàn)在半自動(dòng)劃片機(jī)分割晶圓時(shí)會(huì)出現(xiàn)問題，生產(chǎn)效率低下，且會(huì)造成大量的不合格產(chǎn)品，影響生產(chǎn)產(chǎn)能，因此，在現(xiàn)今的絕大多數(shù)芯片企業(yè)中，多是采用全自動(dòng)劃片機(jī)。全自動(dòng)劃片機(jī)是從裝片、位置校準(zhǔn)、切割、清洗/干燥，到卸片為止的一系列工序，全部自動(dòng)化操作。其中，250全自動(dòng)劃片機(jī)是一個(gè)具有代表性的產(chǎn)品。

1.250全自動(dòng)劃片機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)

1.1劃片

劃片機(jī)是將砂輪刀片安裝在空氣靜壓電主軸的法蘭上，主軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)，切割晶圓;同時(shí)承載著晶圓的X軸氣浮平臺以一定的速度沿刀片與晶圓接觸點(diǎn)的劃切線方向呈直線運(yùn)動(dòng)，將芯片一個(gè)一個(gè)分裂出來，這個(gè)過程就是劃片[1]。

1.2 250全自動(dòng)劃片機(jī)的結(jié)構(gòu)

250全自動(dòng)劃片機(jī)的結(jié)構(gòu)主要由空氣靜壓主軸、機(jī)械切割系統(tǒng)、晶圓傳輸定位系統(tǒng)、自動(dòng)圖像識別對準(zhǔn)技術(shù)以及自動(dòng)清洗等組成。

空氣靜壓電主軸是劃片機(jī)的核心部件，在劃片機(jī)中發(fā)揮著十分重要的作用。250劃片機(jī)是日本東京的一家公司生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，其精密性高，性能強(qiáng)，是自動(dòng)劃片機(jī)中的十分優(yōu)良的產(chǎn)品。250自動(dòng)劃片機(jī)采用的是2寸的主軸，其驅(qū)動(dòng)方式主要由三相異步感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)[1]?？諝忪o壓主軸轉(zhuǎn)速快、精度高，阻力小，可以在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到十分快的轉(zhuǎn)速，效率高。但是，這部分也有一定的短板，其在安裝或者使用過程中，不能有猛烈的撞擊或者震動(dòng)等情況，這樣極容易損壞設(shè)備。

機(jī)械切割系統(tǒng)主要是用于控制自動(dòng)劃片機(jī)對于晶圓的切割，主要包括主軸、X、Y、Z以及旋轉(zhuǎn)T多軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。切割晶圓時(shí)，主軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)，被切割材料沿X軸方向，從起點(diǎn)到終點(diǎn)完成一次切割。完成一次切割后，主軸向上升起并沿Y軸移動(dòng)到下一個(gè)切割位置，被切材料回到X軸切割起點(diǎn)，刃具沿Z軸下至設(shè)定的切割深度開始新一次切割[1]。

晶圓傳輸定位系統(tǒng)主要由進(jìn)出料卡夾、卡夾升降電梯、夾片finger以及機(jī)械手臂組成。晶圓傳輸定位系統(tǒng)控制著劃片機(jī)的快速響應(yīng)能力以及其精確性，同時(shí)也直接影響著劃片機(jī)劃片的效率與質(zhì)量，是劃片工作中一個(gè)十分重要的部分。

自動(dòng)劃片機(jī)中的“自動(dòng)”二字主要體現(xiàn)在其自動(dòng)圖像識別對準(zhǔn)技術(shù)與自動(dòng)清洗兩方面。自動(dòng)圖像識別對準(zhǔn)技術(shù)能夠使得劃片機(jī)不依賴像素灰度，即便是在冷卻水、切削液以及工件尺寸、形狀、明暗度等改變的情況下仍能精確定位，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化過程。自動(dòng)清洗功能能夠自動(dòng)的按照某套設(shè)定的程序?qū)澠瑱C(jī)進(jìn)行清洗，去除切片機(jī)上的污漬與殘余微粒，同時(shí)，自動(dòng)劃片機(jī)采用清洗水噴射方式進(jìn)行清洗，實(shí)踐表明這樣的清洗方式比傳統(tǒng)的單一高壓水清洗方式效果更好。

2.250全自動(dòng)劃片機(jī)的維護(hù)工作

全自動(dòng)劃片機(jī)作為一個(gè)十分重要與高端的產(chǎn)品，做好劃片機(jī)的維護(hù)工作是十分必要的。維護(hù)工作主要分為三級：日常維護(hù)、月度維護(hù)、年度維護(hù)。日常維護(hù)主要包括工作臺、CCD鏡頭等的清潔;月度維護(hù)包括各運(yùn)動(dòng)軸用油槍加油脂潤滑，清潔排水過濾網(wǎng);而年度維護(hù)則包括對劃片機(jī)的檢查以及部分零器件的維修與更換等。

3.250全自動(dòng)劃片機(jī)的維修工作

對于一臺機(jī)器，不可能不發(fā)生故障，因此，做好250全自動(dòng)劃片機(jī)的維修工作也是十分重要的。在現(xiàn)在的諸多產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)早已經(jīng)用于其中，其中，250全自動(dòng)劃片機(jī)也是如此，對于易發(fā)生的故障，要做到及時(shí)理清思路并及時(shí)準(zhǔn)確的解決故障。常見的故障主要包含由真空回路、氣路、水路異常引發(fā)的故障;運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)引起的故障以及PC機(jī)故障等，這幾種故障通常是由不同的情況以及零件的損壞引起的，對于這幾種故障來說，由于是常見的故障，因此，相對而言，較為容易維修。

在250全自動(dòng)劃片機(jī)運(yùn)行中，總是會(huì)存在一些人為無法控制或者預(yù)料的情況發(fā)生，譬如，劃片機(jī)中電磁閥損壞或管道破裂引起的真空回路故障，這類故障屬于儀器內(nèi)部運(yùn)行系統(tǒng)故障，維修這類的故障通常情況下需要對故障點(diǎn)的零器件進(jìn)行更換。在劃片機(jī)運(yùn)行過程中，也可能出現(xiàn)元器件供電異常，檢測儀器異常等情況發(fā)生，供電異?？赡苡删€路斷路或供電電源異常引起;而檢測儀器的異常則說明儀器內(nèi)部零器件可能發(fā)生損壞，需要對其進(jìn)行更換。

在全自動(dòng)劃片機(jī)的運(yùn)行中，劃片機(jī)如果發(fā)生設(shè)備運(yùn)行異常、運(yùn)動(dòng)反饋機(jī)構(gòu)發(fā)生故障、軟件故障等情況，則初步可以表明是劃片機(jī)的電機(jī)發(fā)生故障，由此引起運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生故障，這時(shí)可以對劃片機(jī)的電機(jī)進(jìn)行詳細(xì)檢查，如果有故障，進(jìn)行維修。

參考文獻(xiàn)：

[1]尹超，李雙江.250全自動(dòng)劃片機(jī)關(guān)鍵技術(shù)分析與維護(hù)維修[J]. 機(jī)電信息，2016（12）：112-113.

[2]王明權(quán)，王宏智.全自動(dòng)劃片機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電子工業(yè)專用設(shè)備，2007，36（2）：28-32.