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《湖南大学》 2018年
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全自动划片机关键技术及工艺研究

杨宏亮  
【摘要】:近年来,随着计算机、通信、高性能电子产品的高速发展,集成电路(IC)及LED等蓬勃发展的半导体产业正改变着世界。LED及集成电路封装常用的衬底材料包括硅晶圆、蓝宝石、碳化硅等。目前国内生产使用的划片机主要依赖于进口,制约了我国LED及集成电路封装行业的发展。现阶段国内对划片机的研究还不够深入,为实现全自动精密划片机的国产化,降低半导体封装产业链的成本,本文对全自动划片机进行了研究,研制出全自动划片机样机。本文主要完成以下几个方面研究工作:(1)通过压痕试验和刮擦试验对硬脆材料去除机理进行分析,得出划切应该在保证磨粒与工件表面接触面积小、磨粒对工件作用力小且划切深度小等条件下进行;对影响硬脆材料划切质量的因数进行分析;建立硬脆材料划切过程电主轴传动系统运动模型,得出主轴电流大小可以直接反应划切过程切削力的大小;对砂轮刀片高速旋转受离心力作用应力分布情况进行了理论分析,对划切过程磨削力进行了分析;(2)针对划片机的工艺特性,确定了机床总体结构布局,并对全自动划片机进行设计。机械运动系统进行设计,包括直线运动平台设计、关键部件设计选型、高精度快速响应要求的旋转工作台设计;为实现全自动化功能提高划切效率设计自动上下料系统;对全自动划片机控制系统进行了概述;最后对其它辅助装置的设计,包括一种在线刀具磨损检测装置,划片机主轴水罩、工件装夹装置、气路及水路等设计使其满足智能化要求。(3)对机床性能进行验证。通过对机床各性能指标进行检测以及工厂LED芯片试切报告验证了研发机床各项性能指标。(4)针对硬脆材料划切过程中容易产生崩边、微裂纹、分层等缺陷,直接影响芯片的质量及良品率,提出一种分层划切工艺。通过对单晶硅和蓝宝石两种硬脆材料进行划切,研究了进给速度、主轴转速、划切深度等工艺参数对划切效果的影响。通过对单晶硅材料进行分层划切与单次划切对比试验,试验表明:与传统单次划切方式相比,分层划切工艺能够得到更好的划切效果,可一定程度降低崩边宽度、减小相对缝宽值和减少微裂纹,提高划切质量。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TH69

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【参考文献】
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