本發明涉及集成電路封裝設備，特別是指一種中心通冷卻液冷卻的電主軸及減薄機。

背景技術：

減薄機是集成電路后封裝關鍵設備，其作用是對晶圓進行平面化精密減薄加工。減薄機一般采用空氣靜壓電主軸作為核心執行部件，實現高精度的強力磨削加工手段。在這種減薄機中，空氣靜壓電主軸的剛度、旋轉精度及可靠性等性能指標直接決定了減薄機的加工品質。隨著集成電路制造業向高精度和高速度方向的飛速發展，晶圓減薄質量要求越來越高。

減薄機工作時，空氣靜壓電主軸高速旋轉，安裝在電主軸上的金剛石砂輪對旋轉運動的晶圓強力磨削。在此過程中，電主軸內置的電機發熱導致轉軸熱變形，同時金剛石砂輪與晶圓強力磨削產生可觀的熱量，因此必須對電主軸進行高效可靠冷卻。在市場現有電主軸中，通常采用旋轉接頭將冷卻液從靜止的外殼輸送至旋轉的轉軸。旋轉接頭固定部與旋轉部之間存在的密封材料接觸應力會影響空氣靜壓電主軸的旋轉精度，同時密封材料持續磨損、腐蝕、破裂等原因失效會引起冷卻液泄露，甚至造成電主軸毀壞以及昂貴的晶圓報廢。

針對相關技術中旋轉接頭密封材料接觸應力影響電主軸的旋轉精度、密封材料失效導致冷卻液泄露甚至造成電主軸毀壞以及昂貴的晶圓報廢的問題，業界尚未提出有效的解決方案。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種中心通冷卻液冷卻的電主軸及減薄機。該中心通冷卻液冷卻的電主軸能夠在減薄機工作時對電主軸進行高效可靠冷卻，從而有效解決了相關技術中由于旋轉接頭密封材料接觸應力影響電主軸的旋轉精度、密封材料失效導致冷卻液泄露甚至造成電主軸毀壞以及昂貴的晶圓報廢的問題。

依據本發明實施例的一個方面，提供了一種中心通冷卻液冷卻的電主軸，包括：

轉軸，為中空結構，其上套裝有電機轉子，設有至少一條第一冷卻液通道；

下徑向軸承，呈筒狀，其中容納有所述轉軸，設有多列節流塞，與所述轉軸之間形成氣膜支撐；

外套筒，其內壁與所述下徑向軸承的外壁貼合，設有第二冷卻液通道；

連接座，為環狀結構，其上表面有至少一處環形下凹，其軸線與所述轉軸的軸線重合，設有與所述轉軸的第一冷卻液通道連通的第三冷卻液通道，并且，其內壁與所述轉軸的外壁之間存在密封；

砂輪，為環狀結構，其軸線與所述轉軸的軸線重合，設有與所述連接座的第三冷卻液通道連通的第四冷卻液通道，并且，其上端面與所述連接座的下外環端面貼合；

導管，設有冷卻液入口，其上設有第五冷卻液通道，所述第五冷卻液通道與所述轉軸的第一冷卻液通道連通，并且，與所述轉軸之間存在間隙；

冷卻套，其外壁與所述外套筒的內壁固定貼合，并且，設有與所述外套筒第二冷卻液通道連通的第六冷卻液通道；

電機定子，其內壁與所述電機轉子的外壁之間存在間隙，其外壁與所述冷卻套的內壁固定貼合，從所述外套筒輸入所述冷卻套的冷卻液對所述電機定子進行冷卻。

優選的，外套筒還設置有第一壓縮空氣通道和第一冷卻液溢流通道，所述第一壓縮空氣通道為所述下徑向軸承供氣，所述中心通冷卻液冷卻的電主軸還包括：

上徑向軸承，呈筒狀，其套裝在所述轉軸上，設有多個節流塞，與所述轉軸之間形成氣體密封，其上端面設有至少一個環形凸起；

上端蓋，其內壁與所述上徑向軸承的外壁之間存在密封，設有第二壓縮空氣通道，為所述上徑向軸承提供壓縮空氣，固定于所述外套筒上并設有與所述外套筒的第一冷卻液溢流通道連通的第二冷卻液溢流通道；

轉軸上蓋板，固定于所述轉軸上，其下端面設有至少一處環形下凹并與所述上徑向軸承上端面之間存在間隙；

所述上徑向軸承、上端蓋、轉軸上蓋板、導管在所述第一冷卻液通道上端形成氣體密封。

優選的，所述中心通冷卻液冷卻的電主軸還包括：

上止推軸承，設有與所述外套筒的第一冷卻液溢流通道連通的第三冷卻液溢流通道，其上端面與所述外套筒的下端面貼合；

調整墊，設有與所述第三冷卻液溢流通道連通的第四冷卻液溢流通道，其上端面與所述上止推軸承的下端面貼合；

下止推軸承，設有與所述調整墊的第四冷卻液溢流通道連通的第五冷卻液溢流通道，其上端面與所述調整墊的下端面貼合。

優選的，所述電機轉子與所述轉軸的連接方式為過盈配合。

優選的，在所述第一冷卻液通道為多個的情況下，所述第一冷卻液通道上端共同與所述導管的第五冷卻液通道連通。

優選的，所述第一冷卻液通道形狀為直孔和/或斜孔，所述第一冷卻液通道軸線為直線或曲線。

優選的，所述第二壓縮空氣通道形狀為直孔和/或斜孔。

優選的，所述中心通冷卻液冷卻的電主軸還包括：

上內蓋，為環狀結構，固定于所述上端蓋上，其外壁與所述上端蓋的內壁之間存在密封，并且，其內壁與所述導管的外壁之間存在密封；

下端蓋，其上端面與所述下止推軸承的下端面貼合，其下表面至少有一處環形凸起并與所述連接座上表面之間存在間隙。

優選的，所述中心通冷卻液冷卻的電主軸還包括：

轉軸下蓋板，固定于所述轉軸上，其外壁與所述轉軸的內壁之間存在密封；

法蘭，套設于所述轉軸上，其軸線與所述轉軸的軸線重合，與所述上止推軸承、下止推軸承之間形成氣膜支撐，與所述止推墊之間存在間隙；

固定盤，套設于所述轉軸上，其軸線與所述轉軸的軸線重合，其上端面與所述法蘭的下端面形成面接觸，其下端面與所述連接座的上端面形成面接觸。

另一方面，本發明實施例還提供一種減薄機，包括如上所述的中心通冷卻液冷卻的電主軸。

本發明的上述技術方案的有益效果如下：

上述方案中，通過在電主軸的轉軸上設置第一冷卻液通道，能夠在減薄機利用電主軸高速旋轉對晶圓進行平面化精密減薄加工時對電主軸的轉軸和砂輪進行冷卻，有效控制主軸熱變形和工作精度；同時，在電主軸的轉軸上端外周設置氣體密封及溢流通道，可以有效防止異常狀況下冷卻液從第一冷卻液通道上端溢出時進入電機轉子及其相鄰零部件導致電主軸毀壞以及昂貴的晶圓報廢，提高了電主軸工作可靠性。

附圖說明

圖1為本發明實施例的中心通冷卻液冷卻的電主軸的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

如圖1所示，本發明的實施例提供了一種中心通冷卻液冷卻的電主軸，包括：轉軸12，為中空結構，其上套設有電機轉子8，所述電機轉子8與所述轉軸12的連接方式為過盈配合，所述轉軸12設有一條第一冷卻液通道，也可以有多條第一冷卻液通道(未示出)，所述轉軸12的第一冷卻液通道形狀為直孔和/或斜孔，所述轉軸12的第一冷卻液通道軸線為直線或曲線；下徑向軸承13，呈筒狀，其中容納有所述轉軸12，設有多列節流塞，與所述轉軸12之間形成氣膜支撐；外套筒11，其內壁與所述下徑向軸承13的外壁貼合，設有第一壓縮空氣通道、第二冷卻液通道、第一冷卻液溢流通道，所述第一壓縮空氣通道為所述下徑向軸承13供氣；冷卻套10，其外壁與所述外套筒11的內壁固定貼合，并且，設有與所述外套筒11的第二冷卻液通道連通的第六冷卻液通道；電機定子9，其外壁與所述冷卻套10的內壁固定貼合，從所述外套筒11輸入到所述冷卻套10的冷卻液對所述電機定子9進行冷卻；連接座20，為環狀結構，其上表面有至少一處環形下凹，其軸線與所述轉軸12的軸線重合，設有與所述轉軸12的第一冷卻液通道連通的第三冷卻液通道，并且，其內壁與所述轉軸12的外壁之間存在密封；砂輪21，為環狀結構，其軸線與所述轉軸12的軸線重合，設有與所述連接座20的第三冷卻液通道連通的第四冷卻液通道，并且，其上端面與所述連接座20下外環端面貼合；導管4，設有冷卻液入口，由進液管接頭3輸入冷卻液，所述導管4上設有與所述轉軸12的第一冷卻液通道連通的第五冷卻液通道，并且，與所述轉軸12之間存在間隙；在所述轉軸12的第一冷卻液通道為多個的情況下，所述轉軸12的第一冷卻液通道上端共同與所述導管4的第五冷卻液通道連通。該實施例能夠通過電主軸的轉軸上的第一冷卻液通道輸入冷卻液在電主軸工作時對電主軸的轉軸和砂輪進行冷卻。

進一步地，在圖1所示的實施例中，上述中心通冷卻液冷卻的電主軸還包括：上徑向軸承2，呈筒狀，其套裝在所述轉軸12上，設有多個節流塞，與所述轉軸12之間形成氣體密封，其上端面設有至少一個環形凸起；上端蓋7，其內壁與所述上徑向軸承2的外壁之間存在密封，設有第二壓縮空氣通道，所述第二壓縮空氣通道形狀為直孔和/或斜孔，通過進氣管接頭1為所述上徑向軸承2提供壓縮空氣，固定于所述外套筒11上，并設有與所述外套筒11的第一冷卻液溢流通道連通的第二冷卻液溢流通道；轉軸上蓋板6，固定于所述轉軸12上，其下端面設有至少一處環形下凹，并與所述上徑向軸承2上端面之間存在間隙。所述上徑向軸承2、上端蓋7、轉軸上蓋板6、導管4在所述第一冷卻液通道上端形成氣體密封。

進一步地，在圖1所示的實施例中，上述中心通冷卻液冷卻的電主軸還可以包括：上止推軸承14，設有與所述外套筒11的第一冷卻液溢流通道連通的第三冷卻液溢流通道，其上端面與所述外套筒11的下端面貼合；調整墊16，設有第四冷卻液溢流通道，所述第四冷卻液溢流通道與所述上止推軸承14的第三冷卻液溢流通道連通，其上端面與所述上止推軸承14的下端面貼合；下止推軸承18，設有與所述調整墊16的第四冷卻液溢流通道連通的第五冷卻液溢流通道，由排液管接頭17輸出從所述轉軸的第一冷卻液通道上端溢出的冷卻液，所述下止推軸承18的上端面與所述調整墊16的下端面貼合。

進一步地，在上述圖1所示的實施例中，所述砂輪21通過螺釘固定于所述連接座20上；所述上端蓋7通過螺釘固定于所述外套筒11上；所述上徑向軸承2通過螺釘固定于所述上端蓋7上；所述轉軸上蓋板6通過螺釘固定于所述轉軸12上；所述下止推軸承18、調整墊16、上止推軸承14通過螺釘依次貫通并固定在所述外套筒11上。

進一步地，在上述圖1所示的實施例中，上述中心通冷卻液冷卻的電主軸還可以包括：上內蓋5，為環狀結構，固定于所述上端蓋7上，其外壁與所述上端蓋7的內壁之間存在密封，并且，其內壁與所述導管4的外壁之間存在密封；下端蓋19，其上端面與所述下止推軸承18的下端面貼合，其下表面至少有一處環形凸起并與所述連接座20上表面之間存在間隙。

進一步地，在上述圖1所示的實施例中，上述中心通冷卻液冷卻的電主軸還可以包括：轉軸下蓋板23，固定于所述轉軸12上，其外壁與所述轉軸12的內壁之間存在密封；法蘭15，套裝在所述轉軸12上，其軸線與所述轉軸12的軸線重合，與所述上止推軸承14、下止推軸承18之間形成氣膜支撐，與所述止推墊16之間存在間隙；固定盤22，套設于所述轉軸12上，其軸線與所述轉軸12的軸線重合，其上端面與所述法蘭15的下端面形成面接觸，其下端面與所述連接座20的上端面形成面接觸。

進一步地，在上述圖1所示的實施例中，所述上內蓋5通過螺釘固定于所述上端蓋7上；所述導管4通過螺釘固定于所述上內蓋5上；所述下端蓋19通過螺釘固定于所述下止推軸承18上；所述轉軸下蓋板23通過螺釘固定于所述轉軸12上；所述固定盤22、法蘭15通過螺釘依次貫通并固定在所述轉軸12上；所述連接座20通過螺釘固定于所述固定盤22上。

電主軸工作時，冷卻液順序流經所述進液管接頭3、導管4、轉軸12、連接座20、砂輪21的第四冷卻液通道并對電主軸的所述轉軸12和砂輪21以及平面化精密減薄加工的晶圓進行冷卻；從所述外套筒11輸入到所述冷卻套10的冷卻液對所述電機定子9進行冷卻；在冷卻液通道阻塞或/和冷卻液流量驟升等異常狀況下，冷卻液會從所述第一冷卻液通道上端溢出，由于所述上徑向軸承2、上端蓋7、轉軸上蓋板6、導管4在所述第一冷卻液通道上端形成氣體密封，冷卻液只能進入所述上端蓋7、外套筒11、上止推軸承14、止推墊16、下止推軸承18的第五冷卻液溢流通道并通過排液管接頭17輸出；實現了電主軸的可靠冷卻。

本發明的實施例還提供一種減薄機，包括如上所述的中心通冷卻液冷卻的電主軸。本發明通過在電主軸的轉軸12上設置第一冷卻液通道，能夠在減薄機利用電主軸高速旋轉對晶圓進行平面化精密減薄加工時對電主軸的轉軸12和砂輪21以及正在加工的晶圓進行冷卻，有效控制主軸熱變形和工作精度；同時，在電主軸的轉軸12上端外周設置氣體密封及溢流通道，可以有效防止異常狀況下冷卻液從第一冷卻液通道上端溢出時進入電機轉子8及其相鄰零部件導致電主軸毀壞以及昂貴的晶圓報廢，提高了電主軸工作可靠性。

以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。