新一代全自动划片机助力提升晶圆切割效率
全球范围内电子元器件的市场需求正持续稳步攀升。要在这个动态变化的市场环境中保持竞争力，企业必须以具备优势的价格交付高品质产品。总部位于中国的立朵科技，通过在其全自动划片机上搭载倍福基于 PC 和 EtherCAT 的通用型控制技术，成功实现了品质与成本的平衡。
无锡奥特维科技股份有限公司（ATW）于 2010 年在无锡成立，现拥有 4000 多名员工，是光伏、锂电和半导体专业领域知名的智能装备制造商。立朵科技是无锡奥特维科技股份有限公司控股子公司，主要从事半导体划片机研发、生产和销售。立朵科技专注于半导体材料精密切割技术领域，秉持“专业、团结、进取”的企业精神持续深耕。
近期，该企业成功研发并推出了 LAD5100 与 LFD7100 系列精密划片机。这类先进设备可适配 6 英寸、8 英寸、12 英寸等全系列不同尺寸的晶圆产品。立朵科技的系统主要应用于半导体晶圆、集成电路、功率器件、化合物芯片、光通信器件、LED 等领域全自动划切加工。立朵设备通用性强，适用于硅片、铌酸锂、陶瓷、玻璃、石英、氧化铝以及 PCB 板等多种材料与产品的切割，同时还配套提供全系列晶圆清洗设备、核心耗材以及定制化的划切工艺解决方案。
作为国内领先的半导体设备供应商，立朵科技依靠先进的产品技术和丰富的行业经验，不断为客户提供合理、实用、高效的产品解决方案。
基于 PC 的控制技术
为实现 LAD5100 单轴半自动划片机与 LFD7100 双轴全自动划片机的自动化升级，立朵科技选用了倍福基于 PC 和 EtherCAT 的通用控制技术。在设备控制层面，他们选用了尺寸仅为 132 x 133 x 76 毫米的 C6030 超紧凑型工业 PC。这款控制器体积小巧但算力强劲，搭载 Intel® Core™ i5-9500E 处理器，能够实现最小 50 μs 的任务周期。这款适合控制柜安装的工业 PC 还配备 4 个独立的千兆网口，不仅满足 EtherCAT 实时控制需求，而且还支持 Modbus TCP 与 TCP/IP 协议。整套基于 PC 的控制系统选用 Windows 10 IoT Enterprise 操作系统上，HMI 界面基于 C# 语言开发。这套基于 PC 的控制技术方案不仅降低了设备成本，还提高了通信和设备运行的稳定性。
开放的 EtherCAT 现场总线系统及其优势
EtherCAT 是迄今为止速度最快的工业以太网技术之一，同时它提供纳秒级精度的同步。EtherCAT 系统中设备的快速反应时间减少了处理步骤中的状态转换等待时间，从而显著提高了应用的效率。EtherCAT 在网络拓扑方面没有任何限制。几乎无限数量的节点可以组成线型、树型、星型拓扑及任何拓扑的组合。此外，客户设备的使用经验表明，诊断能力对于提高设备的可用性和缩短调试时间方面发挥着重要作用。在故障排除过程中，错误检测和错误定位非常重要。立朵科技采用 TcEtherCAT.lib 来获取从站节点的通信状态，提高设备的运行效率。
设备采用全套倍福 I/O 解决方案，覆盖 EtherCAT 端子模块全系列产品中的数字量模块、模拟量模块以及各类通信模块。其中，EL3702 超采样模拟量输入端子模块可满足客户对测量范围实现超高分辨率扫描的严苛需求。
依托 TwinCAT 构建完全适配场景的定制化自动化解决方案
在立朵科技看来，TwinCAT 3 软件重新定义了我们所熟知的自动化技术领域。TwinCAT 3 将 TwinCAT PLC 和 TwinCAT NC 等全部功能整合到一个集开发环境和 Runtime 环境于一体的统一软件平台中。 基于这套架构，设备可配置多个任务周期，将不同的任务分配到不同的 CPU 核心，该软件平台还支持灵活的任务优先级设置，实现多任务实时处理。
要实现划片机的超高加工精度，必须让切割刀片的各轴运动与主轴驱动完成高度协同的精准运动控制。
- 设备 NC 控制周期达到 200 μs，满足 Y 轴单一定位精度 ≤ 0.002/5 mm，全程定位精度 0.003/310 mm；划片刀 Z 轴行程分辨率 0.00005 mm，重复定位精度 0.001 mm；主轴转速最高达 60,000 rpm，径向跳动小于 0.1 μm。
- TwinCAT 3 Eventlogger 管理目标事件，记录自定义报警信息，让设备维护全程无忧。
- TwinCAT 3 Scope Server 可自动采集并存储实时运行数据，数据分析得心应手。
- TwinCAT 3 Condition Monitoring 可分析振动测量数据，提高设备稳定性，从根源上避免对切割品质造成负面影响。
总结
该设备 ±1.5 μm 的加工精度，已优于国内多数中小型设备厂商的同类产品精度水平。据立朵科技介绍，甚至有信息称其设备精度已达到或超过部分国外领先水平。在高价值半导体材料与产品的加工环节，该设备的良率能达到 99.9%，直接助力终端客户提升市场竞争力。在立朵科技来看，TwinCAT 丰富的功能库与 EtherCAT 强大的诊断能力，大幅简化了设备调试与维护流程，支持设备在运行阶段持续完成应用优化，保障系统始终保持高可用性。此外，立朵表示，倍福的控制技术还能有效节省控制柜内部空间，帮助企业节约洁净车间内造价高昂的生产场地资源。
