一、设计思想随着半导体工业突飞猛进的发展，与之配套的设备也在不断地更新换代。目前，国外最 先进的划片机，切割硅片尺寸已达２０３．２ｍｍ。而国内，在近十年的时间里，一直没有研制新 型划片机，与世界先进水平的差距在拉大。在这种形势下，根据我们的设计加工能力，并考虑到国 内配套部件提供的可能性，在Ⅱ型划片机的基础上，确定了Ⅲ型机的研制计划。Ⅲ型机的设计要求 ：行程要能切１５２．４ｍｍ圆和厚度为５ｍｍ的硅片，主轴功率在１ｋＷ，变单路排水系统为双 路排水系统，更换一部分材质，使其具有较强的防腐和绝缘能力，拓宽应用领域。二、设计方案本 机由机械和电器二大部分组成，如图１所示。１－Ｘ向电机；２－承片台；３－主轴；４－Ｙ向电 机；５－Ｚ向电机；６－θ向电机图１传动系统图１．机械部分的设计机械部分包括：Ｘ轴、Ｙ轴 、Ｚ轴、θ轴４个方向的传动系统，主轴、定位对准系统和压缩空气过滤系统。（１）Ｘ轴由一台 ９０ＢＦ００６型反应式步进电机，通过齿形带轮和齿形带带动承片台在圆导轨上左右往复运动， 行程为１６０ｍｍ。（２）Ｙ轴由一台９０ＢＦ００６型反应式步进电机，通过滚珠丝杠带动固定 在Ｙ向溜板上的主轴在导轨上作步进当量为５μｍ的直线移动。运动方向有重复、分度、单步３种 ，行程为１５４ｍｍ。如果要求更小的步进，只需更换一根螺距为２ｍｍ的滚珠丝杠，就能实现步 进当量为２μｍ的分度传动要求。（３）Ｚ轴由一台６０ＢＦ００９型反应式步进步电机，通过丝 杠带动导向板在圆柱导向套内上下运动，进而带动主轴在Ｚ方向作步进当量为５μｍ的上下移动。 运动方式有连续和单步二种，行程为１０ｍｍ。（４）θ轴由一台４５ＢＦ００３－Ⅱ型反应式步 进电机，通过一对蜗轮副带动承片台作θ向旋转。转角范围为０～３６０°，转动方式有９０°、 ６０°、单步３种。（５）主轴本机采用功率为１ｋＷ，转速为３００００ｒ／ｍｉｎ的静压式中 频电主轴。（６）定位对准系统采用物镜间距和焦距都为４０ｍｍ的分离视场显微镜＋ＴＶ监视系 统定位对准。显微镜能作上下，前后调整，固定在Ｙ轴上，与主轴一起运动。（７）压缩空气过滤 系统由二级油水过滤器和一级分水滤气器组成。为静压电主轴提供洁净的压缩空气。２．电路控制 部分设计（１）硬件控制系统设计本机采用自行设计的硬件控制系统。主机板是由ＭＣ６８０２和 ５片ＭＣ６８２１以及２片２７１６组成。信号输入电路是由２５只触摸开关、１８只ＢＣＤ码拔 码开关和１４个光电信号所组成。输出电路是由Ｘ轴、Ｙ轴、Ｚ轴和θ轴４组步进电机控制电路、 ３个继电器电路、３个电磁阀电路、１８个指示灯电路和一个报警电路所组成。整个控制电路为８ 块板，与６组电源装在一个放在主机下面的电气柜中。其它变压器和步进电机负载电阻，为减小其 散热对控制电路的影响，单独放在一个变压器电阻箱内。（２）软件设计整机各种功能控制软件都 固化在２片２７１６中。软件设计的原则是，为减小故障源，尽力以软代硬，并利用软件特点，为 用户使用和维修方便，不仅设计了步距μ的小数补偿系统，还设计了系统故障自诊和系统参数自检 功能程序，同时还设计了定位偏差记忆和自动定位功能。三、主要技术关键１．加大机器的加工范 围，提高精度Ⅲ型划片机的加工范围由Ⅱ型的１２７ｍｍ提高到１５２．４ｍｍ，精度由Ⅱ型的± ５μｍ／１００ｍｍ提高到±５μｍ／１５０ｍｍ。为使行程加大，必需增加导轨、丝杠、静压电 主轴及底座的长度。由于尺寸加大，精度等级必然要提高，这些主要靠机加工来保证。对整机精度 影响最大的滚珠丝杠，采取两步走。一是对没有特殊要求的用户，选用国产精密滚珠丝杠，步进当 量为５μｍ，丝杠滚珠循环方式由外循环改为流畅性好、效率高、且装配简便的内循环方式。二是 对要求精度特别高的用户，选用步进当量为２μｍ的日本产精密滚珠丝杠。日产丝杠精度比国产的 高一倍，可满足一些特殊的需求。２．提高主轴功率，增加主轴长度Ⅲ型机的主轴功率由Ⅱ型的１ ５０Ｗ提高到１ｋＷ，长度由Ⅱ型的１６０ｍｍ增加到１９０ｍｍ。静压电主轴的加长，除需要机 械加工来保证其尺寸精度外，还需要加大主轴电机的功率，以便能灵活地带动起主轴高速转动，并 且在切割厚、硬材料时不丢转，保证切割质量。３．提高机器的防渗漏能力Ⅲ型机的水槽，变单路 排水系统为双路排水系统，并加大了水槽回水通道截面尺寸，增加了旋转密封面的宽度，解决了因 水槽积水和承片台旋转所引起的渗漏。４．提高机器的防腐、绝缘能力Ⅱ型机选用铝制造一些耐蚀 零件，经长期使用发现，铝能耐一般性的腐蚀，但在切割某些特殊材料时，铝很快就会被电蚀。在 这样的场合，就必须选用其它的材料。根据强度要求的不同，改用了不锈钢或非金属材料。为使对 刀操作方便，将原来影响绝缘可靠性的金属材料做了非金属处理。５．控制电路设计增加软件功能 ，提高集成度，提高可靠性，降低故障率。６．改观外形设计将原来的卧式机改为立式机，将按键 开关面板改为柔性键盘，将表面喷漆改为喷塑，即减小了占地面积，又美化了外观。四、主要技术 指标（１）加工范围１５２．４ｍｍ，２０～１５４ｍｍ；（２）开槽深度０～５ｍｍ任意设 置；（３）开槽宽度刀厚＋２０μｍ；（４）进给速度１～１５０ｍｍ／ｓ（无级可调）；（５） 高度设定０．００５～９．９９５ｍｍ；（６）主轴步进设定０．００５～９．９９５ｍｍ；（７ ）定位精度±５μｍ／１５０ｍｍ；（８）承片台与主轴平行度±５μｍ／１５０ｍｍ；（９）θ 转角范围０～３６０°；（１０）转角精度≤１０″／９０°；（１１）主轴功率１ｋＷ；（１２ ）主轴转速３００００ｒ／ｍｉｎ．五、存在的问题由于我们是着眼于“九五”期间国内半导体行 业的规化来设计Ⅲ型划片机的，所以与国际上同期推出的新型划片机相比，加工能力还有差别。例 如：Ⅲ型划片机的切割工件尺寸为１５２．４ｍｍ，而国际上最先进的划片机切割工件尺寸己达２ ０３．２ｍｍ。另外，受国产电机的限制，我们的工件切割速度最高为１５０ｍｍ／ｓ，也较国外 的最高３００ｍｍ／ｓ的速度低。对于上述问题，我们准备在下一步进行的Ⅲ型砂轮划片机的研制 中加以解决。六、结束语Ⅲ型砂轮划片机的研制，填补了国内空白，达到了预期的目标，可满足“九五”期间国内半导体行业的需求。本机已批量投放市场，实现了较好的经济效益和社会效益。参加本项目研制的人员还有王西媛、高英。ZSH-Ⅲ型自动砂轮划片机@袁慧珠@李德爱@孙家全@王纪春$沈阳仪器仪表工艺研究所砂轮,划片机,步 进,开槽】ＺＳＨ－Ⅲ型自动砂轮划片机是用于半导体生产企业的精密专用设备。本文介绍了ＺＳ Ｈ－Ⅲ型自动砂轮划片机的设计思想、设计方案、主要技术关键、主要技术参数以及存在的问题。 该设备已经小批量生产。即减小了占地面积，又美化了外观。四、主要技术指标（１）加工范围１ ５２．４ｍｍ，２０～１５４ｍｍ；（２）开槽深度０～５ｍｍ任意设置；（３）开槽宽度刀 厚＋２０μｍ；（４）进给速度１～１５０ｍｍ／ｓ（无级可调）；（５）高度设定０．００５～ ９．９９５ｍｍ；（６）主轴步进设定０．００５～９．９９５ｍｍ；（７）定位精度±５μｍ／ １５０ｍｍ；（８）承片台与主轴平行度±５μｍ／１５０ｍｍ；（９）θ转角范围０～３６０° ；（１０）转角精度≤１０″／９０°；（１１）主轴功率１ｋＷ；（１２）主轴转速３００００ ｒ／ｍｉｎ．五、存在的问题由于我们是着眼于“九五”期间国内半导体行业的规化来设计Ⅲ型划 片机的，所以与国际上同期推出的新型划片机相比，加工能力还有差别。例如：Ⅲ型划片机的切割 工件尺寸为１５２．４ｍｍ，而国际上最先进的划片机切割工件尺寸己达２０３．２ｍｍ。另外， 受国产电机的限制，我们的工件切割速度最高为１５０ｍｍ／ｓ，也较国外的最高３００ｍｍ／ｓ 的速度低。对于上述问题，我们准备在下一步进行的Ⅲ型砂轮划片机的研制中加以解决。六、结束 语Ⅲ型砂轮划片机的研制，填补了国内空白，达到了预期的目标，可满足“九五”期间国内半导体行业的需求。本机已批量投放市场，实现了较好的经济效益和社会效益。参加本项目研制的人员还有王西媛、高英。ZSH-Ⅲ型自动砂轮划片机@袁慧珠@李德爱@孙家全@王纪春$沈阳仪器仪表工艺研究所砂轮,划片机,步 进,开槽】ＺＳＨ－Ⅲ型自动砂轮划片机是用于半导体生产企业的精密专用设备。本文介绍了ＺＳ Ｈ－Ⅲ型自动砂轮划片机的设计思想、设计方案、主要技术关键、主要技术参数以及存在的问题。该设备已经小批量生产。
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