【摘要】：近年來,隨著計算機、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、藍寶石、碳化硅等。目前國內(nèi)生產(chǎn)使用的劃片機主要依賴于進口,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)對劃片機的研究還不夠深入,為實現(xiàn)全自動精密劃片機的國產(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進行了研究,研制出全自動劃片機樣機。本文主要完成以下幾個方面研究工作:(1)通過壓痕試驗和刮擦試驗對硬脆材料去除機理進行分析,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行;對影響硬脆材料劃切質(zhì)量的因數(shù)進行分析;建立硬脆材料劃切過程電主軸傳動系統(tǒng)運動模型,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)力分布情況進行了理論分析,對劃切過程磨削力進行了分析;(2)針對劃片機的工藝特性,確定了機床總體結(jié)構(gòu)布局,并對全自動劃片機進行設(shè)計。機械運動系統(tǒng)進行設(shè)計,包括直線運動平臺設(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);對全自動劃片機控制系統(tǒng)進行了概述;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)對機床性能進行驗證。通過對機床各性能指標進行檢測以及工廠LED芯片試切報告驗證了研發(fā)機床各項性能指標。(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。通過對單晶硅和藍寶石兩種硬脆材料進行劃切,研究了進給速度、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行分層劃切與單次劃切對比試驗,試驗表明: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 b) DAD6361 型劃片機 c) DFD6760 型劃片機圖 1.2 DISCO 公司生產(chǎn)的劃片機產(chǎn)品東京精密公司對劃片機的研究能力可以與 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，X 軸最大 切 割 速 度 為 1000mm/s，Y 軸 最 大 進 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 0.001mm，操作界面人機交互性好，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)運用到 X 軸系上，通過平面電機控制，極大的提高了運行的精度，提高了劃切速度[8, 9]。韓國 NIHON 生產(chǎn)的 NDS1012 型 8 英寸劃片機，最大切割速度為 300mm/s，定位精度達到 0.001mm/5mm，重復(fù)精度達到 0.001mm；NDS1612 型 12 英寸劃片機（見圖 1.4）運動行程達 400mm，切割范圍達到 0.01～310mm，定位精度達0.003mm/300mm，自動化程度較高，加工品質(zhì)較好。這兩款劃片機采用 NIHON 公

圖 1.3 AD3000T 型劃片機 圖 1.4 NDS1612 型劃片機 圖 1.5 NDS5200 型劃片機以色列 ADT 公司 30 多年的研究，研發(fā)的劃片機包括 7100、7120、7130、7220、7900DUO 和 8020 等系列劃片機（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產(chǎn)品，ADT 研制的劃片機主軸可以裝載 2~5 英寸不同尺寸的刀片，材料加工適應(yīng)性更強。8020 系列劃片機配備雙主軸，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 英寸維護屏，維護屏能夠執(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)，能夠進行全自動劃切[10]。

【參考文獻】

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本文編號：2717010