【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及晶圆划片及硬脆性材料加工，具体涉及一种超声振动旋转加工气浮静压电主轴。
技术介绍
1、电主轴是在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，它与直线电机技术、高速刀具技术一起，把高速加工推向了一个新时代。气浮静压支撑技术在高速、超精密加工领域具有广泛的应用，采用加压气体作为主轴支撑力，具有高精度、高刚度、高转速等特点。
2、在集成电路半导体后封装工艺过程中，半导体划片工艺是第一道工序。硅晶圆作为现在的主流产品，划片时一般采用30000-60000rpm的高速电主轴砂轮锯进行切割，这种方式易产生崩边和裂纹，这对于芯片分布较为密集的晶圆来说损伤较为严重。并且随着新能源电池的发展，sic和can等第三代半导体材料得到了广泛的运用，这类材料的硬度比传统的硅晶圆更大，高速切割的划片工艺将存在无法适用的情况，并且，划片时对应的晶圆的厚度普遍存在差异，刀具在切割时需根据晶圆厚度的不同进行适应性调整，进一步大幅度增加了划片的难度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种超声振动旋转加工气浮静压电主轴，解决现有的电主轴无法适用于第三代半导体材料制备的硅晶圆的高速切割的划片工艺，且无法根据硅晶圆的厚度进行适应性调整的问题。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种超声振动旋转加工气浮静压电主轴，包括：筒壳，所述筒壳内同轴转动设置有主轴转子，所述主轴转子的尾端同轴套装有电机转子，所述电机转子外同轴套设有电机定子，所述电机定子的外
4、可选地，所述盘形超声聚能器的盘面同轴呈环状开有嵌槽，所述嵌槽用于嵌设所述压电陶瓷；所述盘形超声聚能器开有多个共振孔，所述共振孔沿厚度方向贯通所述盘形超声聚能器，全部所述共振孔呈环状同轴设置于所述盘形超声聚能器的盘面。
5、可选地，所述共振孔呈与所述嵌槽匹配的圆弧状，所述共振孔贴设于所述嵌槽的外侧或内侧。
6、可选地，所述轮毂呈一端封闭的筒状，所述轮毂与所述主轴转子的首端通过螺纹同轴旋接，所述轮毂的封闭端同轴穿设有缩紧螺栓，所述缩紧螺栓与所述主轴转子同轴旋接；所述轮毂中部沿径向向外凸设有限位盘，所述盘形超声聚能器的盘面及所述导电滑环的端面分别与所述限位盘的两侧抵接，所述压电陶瓷完全遮挡于所述限位盘内；所述盘形超声聚能器远离所述限位盘的一侧设有盖盘，所述盖盘通过若干紧固螺钉与所述轮毂的端面连接，以使所述盘形超声聚能器夹设于所述盖盘与所述限位盘之间。
7、可选地，所述筒壳与所述主轴转子之间套装有节流组件，以于所述主轴转子和所述节流组件之间形成微米级的气浮间隙；所述筒壳的尾端同轴盖设有后端盖，所述后端盖内设有气腔，所述气腔与所述气浮间隙连通，所述后端盖设有若干进气接口，用于通入加压气体，以于所述气浮间隙形成气膜，支撑所述主轴转子转动。
8、可选地，所述节流组件包括径向节流器、节流器套筒及上止推节流器；所述径向节流器同轴套装于所述主轴转子外，所述主轴转子的两端均从所述径向节流器的两端穿出，所述径向节流器的内径稍大于所述主轴转子的直径；所述节流器套筒同轴套装于所述径向节流器外，且外壁与所述筒壳的内壁严密抵接；所述上止推节流器同轴套设于所述主轴转子的首端外，并通过多根安装螺钉与所述节流器套筒的端面固定连接，所述上止推节流器与所述节流器套筒之间同轴夹设有垫环；所述主轴转子的首端沿径向向外延伸形成气浮盘，所述气浮盘位于所述节流器套筒与所述上止推节流器之间，所述气浮盘的厚度稍小于所述垫环的厚度，所述气浮盘的直径小于所述垫环的内径；所述电机定子的外壁与所述节流器套筒的内壁严密连接，所述电机定子的内径稍大于所述电机转子的外径。
9、可选地，所述径向节流器的首端沿径向向外延伸形成下止推节流器，所述下止推节流器远离所述上止推节流器的端面与所述节流器套筒的端面抵接；所述垫环同轴夹设于所述上止推节流器与所述下止推节流器之间；所述气浮盘位于所述上止推节流器与所述下止推节流器之间；所述安装螺钉依次贯通所述上止推节流器、所述下止推节流器及所述节流器套筒的端面并旋接。
10、可选地，所述径向节流器的内壁沿周向开有多条圆环状的气槽；所述径向节流器的侧壁开有多个气孔，所述气孔贯通所述径向节流器的侧壁，每个所述气孔的内端与任意一条所述气槽连通；所述节流器套筒内设有排气槽，所述排气槽与至少一个所述气孔的外端连通；所述后端盖开有排气孔，所述排气孔的内端与所述排气槽连通，外端与外部环境连通；所述径向节流器的尾端同轴密闭铺设有密封环，所述密封环的外壁与所述节流器套筒的内侧壁密闭连接。
11、可选地，所述上止推节流器和所述下止推节流器沿厚度方向贯通开有多条气浮孔，所述气浮孔与至少一个所述气孔连通；所述气浮孔靠近所述气浮盘的一端装有节流塞。
12、可选地，所述后端盖穿设有气冷管，所述气冷管的内端指向所述电机转子与所述电机定子之间的间隙，所述气冷管的外端用于与冷却气源连通。
13、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
14、本专利技术提供的一种超声振动旋转加工气浮静压电主轴，通过设置筒壳、于其内设置电机定子，同轴套设主轴转子，于主轴转子设置电机转子，通过电机转子和电机定子的配合，带动主轴转子转动，在此基础上，通过设置主轴转子的首端位于筒壳外，并套装有轮毂，于轮毂外套装盘形超声聚能器，于盘形超声聚能器外套设薄金刚石砂轮，通过主轴转子的转动，带动盘形超声聚能器转动，继而带动薄金刚石砂轮转动，以通过薄金刚石砂轮实施切割；在此基础上，通过于盘形超声聚能器上嵌设压电陶瓷，并于轮毂套设导电滑环，使导电滑环与压电陶瓷电连接，将电信号转化为超声振动信号并传递至盘形超声聚能器，盘形超声聚能器将振动信号放大并传递至薄金刚石砂轮，使薄金刚石砂轮产生径向的超声振动，从而使其在转动的同时径向振动，实现超声振动加工，以有效适用于第三代半导体材料制备的硅晶圆的高速切割的划片工艺；通过于压电陶瓷设置控制系统，控制压电陶瓷承受的电压，以调整薄金刚石砂轮的振幅，从而使其能够根据硅晶圆的厚度进行适应性调整；通过上述各特征的相互配合，使该超声振动旋转加工气浮静压电主轴能够有效解决现有的电主轴无法适用于第三代半导体材料制备的硅晶圆的高速切割的划片工艺，且无法根据硅晶圆的厚度进行适应性调整的问题。
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1.一种超声振动旋转加工气浮静压电主轴，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的超声振动旋转加工气浮静压电主轴，其特征在于，所述盘形超声聚能器(30)的盘面同轴呈环状开有嵌槽(301)，所述嵌槽(301)用于嵌设所述压电陶瓷(32)；
3.根据权利要求2所述的超声振动旋转加工气浮静压电主轴，其特征在于，所述共振孔(302)呈与所述嵌槽(301)匹配的圆弧状，所述共振孔(302)贴设于所述嵌槽(301)的外侧或内侧。
4.根据权利要求3所述的超声振动旋转加工气浮静压电主轴，其特征在于，所述轮毂(20)呈一端封闭的筒状，所述轮毂(20)与所述主轴转子(11)的首端通过螺纹同轴旋接，所述轮毂(20)的封闭端同轴穿设有缩紧螺栓(21)，所述缩紧螺栓(21)与所述主轴转子(11)同轴旋接；
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的超声振动旋转加工气浮静压电主轴，其特征在于，所述筒壳(10)与所述主轴转子(11)之间套装有节流组件，以于所述主轴转子(11)和所述节流组件之间形成微米级的气浮间隙；
6.根据权利要求5所述的超声振动旋
7.根据权利要求6所述的超声振动旋转加工气浮静压电主轴，其特征在于，所述径向节流器(50)的首端沿径向向外延伸形成下止推节流器(501)，所述下止推节流器(501)远离所述上止推节流器(52)的端面与所述节流器套筒(51)的端面抵接；
8.根据权利要求7所述的超声振动旋转加工气浮静压电主轴，其特征在于，所述径向节流器(50)的内壁沿周向开有多条圆环状的气槽(502)；
9.根据权利要求8所述的超声振动旋转加工气浮静压电主轴，其特征在于，所述上止推节流器(52)和所述下止推节流器(501)沿厚度方向贯通开有多条气浮孔(505)，所述气浮孔(505)与至少一个所述气孔(503)连通；
10.根据权利要求8所述的超声振动旋转加工气浮静压电主轴，其特征在于，所述后端盖(14)穿设有气冷管(143)，所述气冷管(143)的内端指向所述电机转子(12)与所述电机定子(13)之间的间隙，所述气冷管(143)的外端用于与冷却气源连通。
...【技术特征摘要】
1.一种超声振动旋转加工气浮静压电主轴，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的超声振动旋转加工气浮静压电主轴，其特征在于，所述盘形超声聚能器(30)的盘面同轴呈环状开有嵌槽(301)，所述嵌槽(301)用于嵌设所述压电陶瓷(32)；
3.根据权利要求2所述的超声振动旋转加工气浮静压电主轴，其特征在于，所述共振孔(302)呈与所述嵌槽(301)匹配的圆弧状，所述共振孔(302)贴设于所述嵌槽(301)的外侧或内侧。
4.根据权利要求3所述的超声振动旋转加工气浮静压电主轴，其特征在于，所述轮毂(20)呈一端封闭的筒状，所述轮毂(20)与所述主轴转子(11)的首端通过螺纹同轴旋接，所述轮毂(20)的封闭端同轴穿设有缩紧螺栓(21)，所述缩紧螺栓(21)与所述主轴转子(11)同轴旋接；
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的超声振动旋转加工气浮静压电主轴，其特征在于，所述筒壳(10)与所述主轴转子(11)之间套装有节流组件，以于所述主轴转子(11)和所述节流组件之间形成微米级的气浮间隙；
6.根据权利要求5所述的超声振动旋...
【专利技术属性】
技术研发人员：段方，姜志伟，徐康，姜忠，孙守利，刘有海，王涛，谢雷，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，
类型：发明
国别省市：
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