研削机是对WAFER背面进行研削使之减薄的一种设备 。碎片是常见的故障现象 ，本文通过可能造成碎片的各个部分进行分析，重点介绍Z轴与main table造成碎片的因素及其改善，有效的降低故障发生，提高设备利用率并为将来发生类似的故障时能提供有效的帮助。 

     一、故障现象：

在作业时，25枚（1盒）制品，碎片5枚，12枚崩边。

    

      二、故障分析

     1、碎片产生的原因：

        wafer在经过各个部分时，由于各种原因造成wafer上局部单位面积上受力超wafer应力极限时，出现wafer崩裂及破碎。

     2、背面研削机的组成部分：

     3、碎片有关的各个部分：

  （1）控制部：

            如果信号有误，会使各个部分动作不能正确完成或异常动作，使wafer上局部受力增加,造成碎片，这样碎片比较明显，很容易发现。

  （2）LOAD、UNLOAD部：

         如果这两个部分气缸动作不良，使wafer局部受力增加，也会出现碎片的可能，但碎片比较明显，容易发现。

  （3）Z轴部及main table部：

            Z轴与maintable 是研削的主要组成部分，Z轴动作原理及磨削时wafer受力情况如下：

   ①当旋转马达带动z轴磨削wafer动态时：M1=M2+JdW/dt

当z轴处于稳定的磨削下，理想的情况时:

JdW/dt=0

根据：

由（Ⅰ）---（Ⅴ）公式可得到：

其中：M1---(电机转矩)，M2--- (负载转矩）F---(磨轮所受合

力)，R---(Z轴磨轮半径）U---(电机端电压），f---(变频器频

率），w---(电机角速度）k---（感应系数），Ф---（气限磁

通），Cm---（气限磁通常数），I---(电流），n---(电机转速)

由上公式可知：当电机电压（12V/PHASE）电流(1.8A/PHASE)一

定，变频器在一定的频率下（注解：变频器提供了三个不同频率挡

，4850rpm、 3650rpm、1500rpm，每个挡还可以调节转速下大

小）磨轮所受合力与转速成反比，由于作用在wafer上的力很难观

察到，所以通过转速显示器显示转速n的变化来观察磨轮所受合力

的变化。

②Z轴作用下wafer受力分析:

在动态稳定的磨轮上选定某一点及与其接触的wafer上点进行受力

分析：F=-F’

F’=F2  +  f

其中：(F--动态稳定时磨轮某点所受合力,F’—某点wafer所受合力

，F2—磨轮压力  ，f--滑动摩擦力 ）

把F2分解在与WAFER垂直方向、磨轮运动切线方向上及运动切线

垂直方向上时：a) N=F2sinφ

 b)T=F2cosa+f=F2cosa+N*u

 c)S=F2cosφ

C)z轴上磨轮与水平面上wafer 间的各夹角а、φ

D)磨轮的摩擦系数u

④main table 碎片有关的因素:

A)main table平坦度

B)main table的转速：

其中：N--正压力，

φ—磨轮与WAFER水平面间的夹角

a---磨轮与磨轮运动切线方向的夹角

当F’↑，F2↑，N↑，T↑,S↑，某点的T、S增大到超过它的极限

应力时，当某点在wafer的边缘部分时，会造成崩边，当在中间，

就会碎片。

③Z轴部据上分析受力增大的因素有：

A)根F’有关的切削用量

B)Z轴旋转马达及变频器

   

三、各部分碎片因素检查方法及改善：

1）控制部、LOAD部及UNLOAD部：

       研磨几枚假片，观察各个部分动作是否异常，如无异常，说明

控制部、load、unload部未造成碎片。

（2）Z轴部及main table部：

       ①我公司研削1#作制品只用一个程序，所作制品DCM8,DC18,

DCY8,DFM8,DC28,DCN8,DCT8, DCP8,DCV8等产品，以上制品

Z轴第一磨轮研削量从830um到550um，设备一直在做这种制品,切

削用量不是造成这次碎片故障的因素。

      ②让Z轴第一磨轮空转，观察转速显示器的转速为2405转/分，

说明旋转马达在电压（12V/PHASE）电流(1.8A/PHASE)，变频器f   

（设定转速为2400转/分）一定时，设定转速（2400转/分）与实际

转速（2405转/分）相差很小，说明旋转马达及变频器处于正常状

态。 

③Main table平坦度：

       用磨轮（RS-01-2-SG-M1）将工作台进行打磨，用千分表测定

使main table平坦度在规格之内（面内3um, 面间5um)，排除这一

因素对wafer受力的影响。

④z轴上磨轮与水平面上wafer 间的各夹角

а、φ：

    调整z轴的空间位置，用磨刀板(MODV 015060)磨磨轮，使z轴

上磨轮与水平面上wafer 间的各夹角а、φ在规格范围之内。研磨

10枚假片，观察在研磨同一枚假片的全过程时，转速显示器显示转

速在一区间内上下浮动，粗略可判断各夹角在合理的范围内。抽样

3枚假片测量其厚度,进行监测各夹角是否在规格范围之内，3枚假片

厚度结果如下图：

    

                         

规格：同一枚wafer上任意两点厚度差在3um之内,通过上图，

知，磨轮各夹角在要求之内，排除了各夹角因素。

⑤磨轮摩擦系数u:

由于磨轮的摩擦系数u与磨轮材料（强度、硬度、密度）、滑动平

面及滑动速度等有关，更换不同的磨轮，研磨24枚假片如下图所

示：

从上图可以看出：磨轮2，z轴的转速趋势一直在下降，而磨轮

1，z轴的转速在一个固定值上下浮动。这说明磨轮2作用在wafer上

的合力F’一直在增大，而磨轮1作用在wafer上的合力F’在一个固定

值上下浮动。这次故障时所用磨轮为磨轮2，下面是磨轮1与磨轮2

出厂检验票据。

磨轮1出厂检验票据：

检查项目	规          格	检查结果
blade	4.00(+0.20,	3.96mm
thickness	-0.70mm)
blade	4.000(+0.500,	4.370mm
height	-0.500mm)
wheel	21.500(+0.500,	21.882mm
height	-0.500mm)
wheel base	17.500(+0.200,
height	-0.200)	17.512mm
ratio of	95.0--105.0%	99.4 %
density
flexure
strength	78.4N以上	107.8N
dynamic
balance	0.125g以上	0.03g
parallelism	max-min=below	0.010mm
of wheel	0.02	21.891mm,21.889mm,21.882mm
	6点测定值	21.884mm,21.892mm,21.890mm

磨轮2出厂检验票据：

检查项目	规          格	检查结果
blade	4.00(+o.20,	3.93mm
thickness	-0.70mm)
blade	4.000(+0.500,	4.370mm
height	-0.500mm)
wheel	21.500(+0.500,	21.872mm
height	-0.500mm)
wheel base	17.500(+0.200,
height	-0.200)	17.511mm
ratio of	95.0--105.0%	95.60%
density
flexure
strength	78.4N以上	109.8N
dynamic
balance	0.125g以上	0.03g
parallelism	max-min=below	0.010mm
of wheel	0.02	21.890mm,21.890mm,21.883mm
	6点测定值	21.889mm,21.885mm,21.890mm

从两图看磨轮1与磨轮2的密度比分别是99.4%、95.60%，其它

的检查项目磨轮2比磨轮1更符合规格值，经厂家检查磨轮2密度比

小，是这次故障发生的根本原因。

⑥ main table转速：

       假如磨轮正常，只能通过降低main table 转速来控制wafer受

力通常main table在110mm/min以上，能达到工艺要求，但会造

成作业效率低。

总结：

通过这次故障的分析与检查，得到如下结论：

    （1）磨轮是引起这次故障的根本原因,但发生故障时的磨

轮检验各项性能指标符合其规格值，这就说明新设备时其它

影响碎片的因素小，随着设备老化，这些因素增强，而磨轮

符合原有的规格已不能满足设备正常工作的需要，可以建议

厂家根据现在设备状态制定磨轮出厂规格要求，提供更适合

本台设备的磨轮。

   （2）除此之外，可以通过降低其它碎片因素来保障设备处

于正常，来达到作业的要求。例如main table 转速等。