一种空气悬浮的精密晶圆划切电主轴的制作方法

本发明涉及晶圆划切主轴的，特别涉及一种空气悬浮的精密晶圆划切电主轴。

背景技术：

1、在对晶圆等半导体进行加工时，对加工精度的要求特别高，这也就对厂家生产的电主轴提出了非常高的要求。现有用于晶圆划切加工的电主轴一般采用空气悬浮主轴，这种主轴的芯轴与缸筒内壁之间由于填充有一层空气膜，大大减小了芯轴的摩擦小，一定程度上保证了加工精度。但现有这种气浮式电主轴的电机采用传统的圆环电机或磁条电机结构，电机的线圈绕在电机转子上，电机转子与芯轴固定，而永磁体作为定子固定在缸筒的内壁，这种传统的电机结构工作时会产生较大高次谐波而影响电机输出功率。另外，这种电机结构的线圈绕在不与缸筒内壁直接接触的电机转子上，电机转子工作时产生的热量在电机内部聚集，不容易散发，也会影响电机运转的精度。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种空气悬浮的精密晶圆划切电主轴。

2、为实现上述目的，本发明提出的空气悬浮的精密晶圆划切电主轴，包括：缸筒，缸筒内固定有进气轴承和电机定子，进气轴承内转动设有芯轴，芯轴的外壁与进气轴承的内壁之间设有气浮间隙，进气轴承的外壁设有与气浮间隙连通的导气孔，缸筒的内部设有与导气孔连通的第一气道，第一气道与外部的气源装置连通。芯轴的第一端同轴固定有电机转子，电机转子位于电机定子的内侧，芯轴的第二端伸出缸筒而与划切刀具连接。电机定子内周壁上均布有若干铁芯凸起部，铁芯凸起部上绕设有线圈，线圈与外部机台的控制端电性连接。电机转子包括与若干铁芯凸起部一一对应的永磁体，若干永磁体固定在芯轴的第一端外周壁上。缸筒内同轴设有水套，水套的外壁与缸筒的内壁密封贴合，定子的外壁与水套的内壁紧密贴合。水套的外壁上靠近电机定子的区域设有冷却水道，缸筒的内部开设有与冷却水道的两端分别连通进水通道和出水通道，水通道和出水通道与外部的循坏供水装置连接。

3、优选地，缸筒远离划切刀具一端的端部固定有后座，后座上固定有感应器，感应器的一端与外部机台的控制端电性连接，感应器的另一端与芯轴连接。

4、优选地，感应器包括：固定在后座上的碳刷铝套，碳刷铝套伸入缸筒内，碳刷铝套与外部机台的控制端电性连接。碳刷铝套上插接有碳棒，碳刷铝套内设有顶持弹簧，芯轴上嵌设有铜块，顶持弹簧将碳棒抵紧在铜块上，且铜块与划切刀具电性导通。

5、优选地，水套的外壁设有两密封槽，冷却水道设在两密封槽之间的外壁上，且密封槽内设有与缸筒内壁紧密贴合的密封圈。水套的内壁设有定位槽，电机定子粘接固定在定位槽的内壁。

6、优选地，冷却水道绕水套的外壁呈螺旋状。

7、优选地，缸筒内嵌设有沿芯轴径向布置的轴锁，轴锁开设有进气孔，缸筒内设有将进气孔与外部气源装置连通的第二气道，轴锁可在气压力的作用下与芯轴外壁接触而将芯轴抱死。

8、优选地，轴锁包括：轴锁外套、轴锁销钉、轴锁弹簧及轴锁堵盖。轴锁外套和轴锁堵盖均嵌在缸筒内，轴锁外套的两端开口，轴锁堵盖固定在轴锁外套远离芯轴的一端。轴锁销钉置于轴锁外套内，轴锁弹簧套在轴锁销钉上，轴锁弹簧的一端抵压在轴锁销钉上，轴锁弹簧的另一端抵压在轴锁外套的内壁。进气孔开设在轴锁外套上，且进气孔与轴锁销钉和轴锁堵盖之间的间隙连通。

9、优选地，轴锁外套的外周壁环设有导气槽，进气孔开设在导气槽的槽底，进气孔设置至少一个。

10、优选地，缸筒的外壁上开设有与芯轴的轴线平行的安装平面，缸筒的外壁上还固定有安装块，安装块设有与安装平面平行的吊装平面，吊装平面上预留若干连接螺纹连接孔。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：该电主轴结构采用将线圈绕在电机定子上，线圈直接与外部的交流电连接而产生磁极变换的磁场，电机转子的永磁体采用贴片式结构固定在芯轴的外壁上，在同等功率输出的情况下，该电机结构的高次谐波更小，输出功率更稳定。另外，该电机结构的线圈直接绕在电机定子上，而电机定子固定在水套的内壁，可实现对电机水冷快速散热，提高电机运转精度。

技术特征：

1.一种空气悬浮的精密晶圆划切电主轴，其特征在于，包括：缸筒，所述缸筒内固定有进气轴承和电机定子，所述进气轴承内转动设有芯轴，所述芯轴的外壁与所述进气轴承的内壁之间设有气浮间隙，所述进气轴承的外壁设有与所述气浮间隙连通的导气孔，所述缸筒的内部设有与所述导气孔连通的第一气道，所述第一气道与外部的气源装置连通；所述芯轴的第一端同轴固定有电机转子，所述电机转子位于所述电机定子的内侧，所述芯轴的第二端伸出所述缸筒而与划切刀具连接；所述电机定子内周壁上均布有若干铁芯凸起部，所述铁芯凸起部上绕设有线圈，所述线圈与外部机台的控制端电性连接；所述电机转子包括与若干所述铁芯凸起部一一对应的永磁体，若干所述永磁体固定在所述芯轴的第一端外周壁上；所述缸筒内同轴设有水套，所述水套的外壁与所述缸筒的内壁密封贴合，所述定子的外壁与所述水套的内壁紧密贴合；所述水套的外壁上靠近所述电机定子的区域设有冷却水道，所述缸筒的内部开设有与所述冷却水道的两端分别连通进水通道和出水通道，所述水通道和出水通道与外部的循坏供水装置连接。

2.如权利要求1所述的空气悬浮的精密晶圆划切电主轴，其特征在于，所述缸筒远离划切刀具一端的端部固定有后座，所述后座上固定有感应器，所述感应器的一端与外部机台的控制端电性连接，所述感应器的另一端与芯轴连接。

3.如权利要求2所述的空气悬浮的精密晶圆划切电主轴，其特征在于，所述感应器包括：固定在所述后座上的碳刷铝套，所述碳刷铝套伸入所述缸筒内，所述碳刷铝套与外部机台的控制端电性连接；所述碳刷铝套上插接有碳棒，所述碳刷铝套内设有顶持弹簧，所述芯轴上嵌设有铜块，所述顶持弹簧将所述碳棒抵紧在所述铜块上，且所述铜块与划切刀具电性导通。

4.如权利要求1所述的空气悬浮的精密晶圆划切电主轴，其特征在于，所述水套的外壁设有两密封槽，所述冷却水道设在两所述密封槽之间的外壁上，且所述密封槽内设有与所述缸筒内壁紧密贴合的密封圈；所述水套的内壁设有定位槽，所述电机定子粘接固定在所述定位槽的内壁。

5.如权利要求1所述的空气悬浮的精密晶圆划切电主轴，其特征在于，所述冷却水道绕所述水套的外壁呈螺旋状。

6.如权利要求1所述的空气悬浮的精密晶圆划切电主轴，其特征在于，所述缸筒内嵌设有沿所述芯轴径向布置的轴锁，所述轴锁开设有进气孔，所述缸筒内设有将所述进气孔与外部气源装置连通的第二气道，所述轴锁可在气压力的作用下与所述芯轴外壁接触而将所述芯轴抱死。

7.如权利要求6所述的空气悬浮的精密晶圆划切电主轴，其特征在于，所述轴锁包括：轴锁外套、轴锁销钉、轴锁弹簧及轴锁堵盖；所述轴锁外套和所述轴锁堵盖均嵌在所述缸筒内，所述轴锁外套的两端开口，所述轴锁堵盖固定在所述轴锁外套远离所述芯轴的一端；所述轴锁销钉置于所述轴锁外套内，所述轴锁弹簧套在所述轴锁销钉上，所述轴锁弹簧的一端抵压在所述轴锁销钉上，所述轴锁弹簧的另一端抵压在所述轴锁外套的内壁；所述进气孔开设在所述轴锁外套上，且所述进气孔与所述轴锁销钉和所述轴锁堵盖之间的间隙连通。

8.如权利要求7所述的空气悬浮的精密晶圆划切电主轴，其特征在于，所述轴锁外套的外周壁环设有导气槽，所述进气孔开设在所述导气槽的槽底，所述进气孔设置至少一个。

9.如权利要求1-8任一项所述的空气悬浮的精密晶圆划切电主轴，其特征在于，所述缸筒的外壁上开设有与所述芯轴的轴线平行的安装平面，所述缸筒的外壁上还固定有安装块，所述安装块设有与所述安装平面平行的吊装平面，所述吊装平面上预留若干连接螺纹连接孔。

技术总结
本发明公开了一种空气悬浮的精密晶圆划切电主轴，其芯轴的外壁与进气轴承的内壁之间的气浮间隙与外部的气源装置连通。芯轴的第一端同轴固定有电机转子，电机转子位于电机定子的内侧。电机定子内周壁上的若干铁芯凸起部上均绕设与外部机台的控制端电性连接的线圈。电机转子包括若干固定在芯轴外周壁上的永磁体。缸筒内同轴设有水套，水套的外壁上靠近电机定子设有冷却水道，冷却水道与外部的循坏供水装置连接。本发明的有益效果：电机转子的永磁体采用贴片式结构固定在芯轴的外壁上，在同等功率输出的情况下，该电机结构的高次谐波更小，输出功率更稳定。电机定子固定在水套的内壁，可实现对电机水冷快速散热，提高电机运转精度。

技术研发人员：王泽斌,张军华,肖康
受保护的技术使用者：深圳市汉诺克精密科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12