250全自動劃片機關鍵技術分析與維護維修

樸宇

摘要：隨著科技的快速發展，手機、電腦等諸多電子產品逐漸走入人們的生活。新的社會的發展以及人們生活方式的不斷改變，這些電子產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，這其中，芯片在里面發揮著十分重要的作用。當前，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，這些要求得以實現離不開劃片機的功勞，劃片機將一整片晶圓切割成獨立的個體，芯片切割的質量直接影響著封裝質量和器件性能。當前，全球廣泛使用的是全自動劃片機，其中，250全自動劃片機因其高性能與高精度得到廣泛的使用。

關鍵詞：全自動劃片機;關鍵技術分析;維護維修

引言

近代以來，西方的數學、物理、化學等學科的出現，豐富了世界的知識體系，也加快了世界的發展。第二次世界大戰以后，世界的局勢得以緩和，縱使經歷了幾十年的“美蘇”冷戰時期，但世界的總的環境還是很和平的，在這樣的環境里，科技等得到了快速的發展。第三次工業革命，以計算機的問世為代表的主要科技產品，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。步入新世紀后，計算機、互聯網、手機等產品發展迅速，經歷了快速的更新換代，短短二十多年的發展，已經取得了巨大的進步。在計算機、手機等眾多的電子產品中，芯片，在其中發揮著十分重要的地位。在這些電子產品中，芯片，相當于這些產品的心臟與大腦，是產品的核心。近些年，隨著科技的迅猛發展，理論方面不斷進步的同時，制造業也在不斷進步。現在的電子產品體積越來越小，然而性能卻越來越強，這種趨勢會一直延續下去，這對于芯片的發展來說是一個巨大的挑戰。現在，在眾多的電子產品中，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。當前，隨著對芯片體積的要求越來越高，這對于劃片的技術的要求也就相應著越來越高。在以前，在芯片的制造過程中多是采用半自動劃片機，然而，現在半自動劃片機分割晶圓時會出現問題，生產效率低下，且會造成大量的不合格產品，影響生產產能，因此，在現今的絕大多數芯片企業中，多是采用全自動劃片機。全自動劃片機是從裝片、位置校準、切割、清洗/干燥，到卸片為止的一系列工序，全部自動化操作。其中，250全自動劃片機是一個具有代表性的產品。

1.250全自動劃片機的關鍵技術

1.1劃片

劃片機是將砂輪刀片安裝在空氣靜壓電主軸的法蘭上，主軸高速轉動，切割晶圓;同時承載著晶圓的X軸氣浮平臺以一定的速度沿刀片與晶圓接觸點的劃切線方向呈直線運動，將芯片一個一個分裂出來，這個過程就是劃片[1]。

1.2 250全自動劃片機的結構

250全自動劃片機的結構主要由空氣靜壓主軸、機械切割系統、晶圓傳輸定位系統、自動圖像識別對準技術以及自動清洗等組成。

空氣靜壓電主軸是劃片機的核心部件，在劃片機中發揮著十分重要的作用。250劃片機是日本東京的一家公司生產出來的產品，其精密性高，性能強，是自動劃片機中的十分優良的產品。250自動劃片機采用的是2寸的主軸，其驅動方式主要由三相異步感應電機驅動[1]。空氣靜壓主軸轉速快、精度高，阻力小，可以在很短的時間內達到十分快的轉速，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等情況，這樣極容易損壞設備。

機械切割系統主要是用于控制自動劃片機對于晶圓的切割，主要包括主軸、X、Y、Z以及旋轉T多軸運動系統。切割晶圓時，主軸高速轉動，被切割材料沿X軸方向，從起點到終點完成一次切割。完成一次切割后，主軸向上升起并沿Y軸移動到下一個切割位置，被切材料回到X軸切割起點，刃具沿Z軸下至設定的切割深度開始新一次切割[1]。

晶圓傳輸定位系統主要由進出料卡夾、卡夾升降電梯、夾片finger以及機械手臂組成。晶圓傳輸定位系統控制著劃片機的快速響應能力以及其精確性，同時也直接影響著劃片機劃片的效率與質量，是劃片工作中一個十分重要的部分。

自動劃片機中的“自動”二字主要體現在其自動圖像識別對準技術與自動清洗兩方面。自動圖像識別對準技術能夠使得劃片機不依賴像素灰度，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，從而實現自動化過程。自動清洗功能能夠自動的按照某套設定的程序對劃片機進行清洗，去除切片機上的污漬與殘余微粒，同時，自動劃片機采用清洗水噴射方式進行清洗，實踐表明這樣的清洗方式比傳統的單一高壓水清洗方式效果更好。

2.250全自動劃片機的維護工作

全自動劃片機作為一個十分重要與高端的產品，做好劃片機的維護工作是十分必要的。維護工作主要分為三級：日常維護、月度維護、年度維護。日常維護主要包括工作臺、CCD鏡頭等的清潔;月度維護包括各運動軸用油槍加油脂潤滑，清潔排水過濾網;而年度維護則包括對劃片機的檢查以及部分零器件的維修與更換等。

3.250全自動劃片機的維修工作

對于一臺機器，不可能不發生故障，因此，做好250全自動劃片機的維修工作也是十分重要的。在現在的諸多產品的設計中，模塊化設計技術早已經用于其中，其中，250全自動劃片機也是如此，對于易發生的故障，要做到及時理清思路并及時準確的解決故障。常見的故障主要包含由真空回路、氣路、水路異常引發的故障;運動系統引起的故障以及PC機故障等，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全自動劃片機運行中，總是會存在一些人為無法控制或者預料的情況發生，譬如，劃片機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部運行系統故障，維修這類的故障通常情況下需要對故障點的零器件進行更換。在劃片機運行過程中，也可能出現元器件供電異常，檢測儀器異常等情況發生，供電異常可能由線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部零器件可能發生損壞，需要對其進行更換。

在全自動劃片機的運行中，劃片機如果發生設備運行異常、運動反饋機構發生故障、軟件故障等情況，則初步可以表明是劃片機的電機發生故障，由此引起運動系統發生故障，這時可以對劃片機的電機進行詳細檢查，如果有故障，進行維修。

參考文獻：

[1]尹超，李雙江.250全自動劃片機關鍵技術分析與維護維修[J]. 機電信息，2016（12）：112-113.

[2]王明權，王宏智.全自動劃片機的關鍵技術研究[J].電子工業專用設備，2007，36（2）：28-32.