CN103594397A

CN103594397A - 一种晶圆片自动刮边机

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Publication number: CN103594397A
Application number: CN201310558134.0A
Authority: CN
Inventors: 卢传播
Original assignee: XIAMEN HONGHAN ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: XIAMEN HONGHAN ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2033-11-11
Also published as: CN103594397B

Abstract

本发明公开了一种晶圆片自动刮边机，包括用于安放晶圆片的安放装置、用于移动晶圆片的移动装置及用于给晶圆片刮边的刮边装置，所述安放装置包括第一安放装置和第二安放装置，所述刮边装置设在第一安放装置和第二安放装置之间，所述移动装置设有用于取放晶圆片的取放装置，移动装置可从第一安放装置取晶圆片后，移动到刮边装置进行对晶圆片刮边，然后再移动至第二安放装置放刮边后的晶圆片，最后回到初始位置。本发明可以自动地、连续地进行刮边，达到不仅刮出来的产品美观、均匀、不容易破片，而且能大大地减轻工人的劳动强度、节省人力成本、大大提升效率。

Description

一种晶圆片自动刮边机

技术领域

本发明涉及LED光电领域，特别是指一种应用于LED光电行业的晶圆片边角刮边的晶圆片自动刮边机。

背景技术

在LED光电行业里，生产出来的晶圆片通常都要进行一项工作:对晶圆片边角进行刮边，然后才能进一步的应用。因为在生产过程中镀膜等工艺会造成芯片边缘部分导电物质的粘连。长外延时，因气流问题导致外延片边缘垒金8-15微米，产生晶片边缘微观不平整,在后工艺（将前工艺做成的含有数目众多管芯的晶片减薄，然后用激光切割成一颗颗独立的管芯。）研磨切割过程造成研磨厚度不均匀，切片暗裂等不良出现。

晶圆片是先将二氧化矽经过纯化,融解,蒸馏之后,制成矽晶棒,晶圆厂再拿这些矽晶棒研磨,抛光和切片成为晶圆母片;由于圆形的晶圆片本身没有方向性,不适合电子的传输,因此这些晶圆还必须切出一个边,当做类似三角形的“底”,所以晶圆片的形状是在圆形上通过该圆上的弦切掉一个边,成为有“底”的圆。

在现有技术中，通常晶圆片的刮边全部由人工用刀片来完成，刮完后的产品有以下几种缺陷：1、不美观，不均匀；2、容易破片；3、费用、费时、人工劳动强度大。

发明内容

鉴于此，为克服上述人工带来的技术缺陷，本发明的目的在于提出一种效率高、刮出来的产品美观、均匀而且不容易破片的自动刮边机。

所采用的技术方案为：

一种晶圆片自动刮边机，包括用于安放晶圆片的安放装置、用于移动晶圆片的移动装置及用于给晶圆片刮边的刮边装置，所述安放装置包括第一安放装置和第二安放装置，所述刮边装置设在第一安放装置和第二安放装置之间，所述移动装置设有用于取放晶圆片的取放装置，移动装置可从第一安放装置取晶圆片后，移动到刮边装置进行对晶圆片刮边，然后再移动至第二安放装置放刮边后的晶圆片，最后回到初始位置。

优选地，所述第一安放装置或第二安放装置包括料盒支架、晶圆料盒、伺服电机和精密导轨，所述伺服电机设有精密丝杆；所述晶圆料盒安放在料盒支架内，所述料盒支架安装在精密丝杆上，所述精密丝杆与精密导轨相配合。

进一步地，所述料盒支架设有两个用于安放晶圆料盒的空腔。

进一步地，所述第一安放装置或第二安放装置还包括用于感应晶圆片有无的传感器。

优选地，所述移动装置包括可左右移动的机械臂左右轴、可前后移动的机械臂前后轴和可上下移动的机械臂上下轴；所述机械臂前后轴和机械臂上下轴固定连接后，可在机械臂左右轴左右移动；所述机械臂左右轴的长度至少不小于从第一安放装置到第二安放装置之间的距离。

进一步地，所述机械臂左右轴包括精密步进电机和与精密步进电机相配合的左右精密导轨滑块，所述机械臂前后轴包括汽缸、前后丝杆和前后精密导轨滑块；所述机械臂上下轴包括伺服电机、精密导轨和上下精密丝杆。

进一步地，所述取放装置为第一吸盘，所述第一吸盘安装在前后丝杆上。

优选地，所述刮边装置包括用于接收晶圆片的接收装置和对接收装置上的晶圆片进行工作的刮边部件。

进一步地，所述接收装置包括要用于接收晶圆片的升降轴、用于定位晶圆片的晶圆片定位块、第二吸盘、安装在第二吸盘下方用于旋转该第二吸盘的一旋转电机以及第三传感器，所述升降轴与一升降汽缸连接，所述升降轴与晶圆片定位块对应安装在第二吸盘周边。

进一步地，所述刮边部件包括电动磨头以及分别与电动磨头连接的用于控制电动磨头位置的水平轴、垂直轴和角度轴。

相对于现有技术，本发明优点是：

本发明通过设置安放晶圆片的第一安放装置和第二安放装置、用于移动晶圆片的移动装置及用于给晶圆片刮边的刮边装置，所述移动装置设有用于取放晶圆片的取放装置，然后根据这些装置设计一套可循环工作的动作,使得：通过该取放装置，移动装置可从第一安放装置取晶圆片后，移动到刮边装置进行对晶圆片刮边，然后再移动至第二安放装置放刮边后的晶圆片，最后回到初始位置。从而可以使本发明可以自动地、连续地进行刮边，从而可以达到不仅刮出来的产品美观、均匀、不容易破片，而且能大大地减轻工人的劳动强度、节省人力成本、大大提升效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的第一安放装置或第二安放装置的结构示意图；

图3为本发明的移动装置的结构示意图；

图4为本发明刮边装置的接收装置主视的结构示意图；

图5为本发明刮边装置的接收装置俯视的结构示意图；

图6为本发明刮边装置的接收装置立体的结构示意图；

图7为本发明刮边装置的刮边部件主视的结构示意图；

图8为本发明刮边装置的刮边部件立体的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明优选的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，一种晶圆片自动刮边机，包括用于安放晶圆片的安放装置、用于移动晶圆片的移动装置2及用于给晶圆片刮边的刮边装置3，所述安放装置包括第一安放装置1和第二安放装置4，所述刮边装置3设在第一安放装置1和第二安放装置4之间，所述移动装置2设有用于取放晶圆片的取放装置，移动装置2可从第一安放装置1取晶圆片后，移动到刮边装置3进行对晶圆片刮边，然后再移动至第二安放装置4放刮边后的晶圆片，最后回到初始位置。

其中，针对安放装置：

参见图2，本自动刮边机的第一安放装置1或第二安放装置4包括料盒支架41、晶圆料盒42、第一伺服电机43和第一精密导轨44，所述第一伺服电机43设有精密丝杆45；所述晶圆料盒42安放在料盒支架41内，所述料盒支架41安装在精密丝杆45上，所述精密丝杆45与精密导轨44相配合。优选第一安放装置1和第二安放装置4的结构相同。第一安放装置用于安放刮边前的晶圆片46，第二安放装置用于安放刮边后的晶圆片46。

可以进一步地，所述料盒支架41设有两个用于安放晶圆料盒的空腔。当然也可以只设置一个，还可以设置三个用于安放晶圆料盒的空腔。可以根据实际需要进行设置。

可以再进一步地，所述第一安放装置或第二安放装置还包括用于感应晶圆片有无的传感器。以所述料盒支架设有两个用于安放晶圆料盒的空腔为例，两盒的晶圆料盒安放于料盒支架上，晶圆料盒内装有多个晶圆片。该晶圆料盒内部相对两侧设有多个配对的并列的凹槽，晶圆片安装在配对的凹槽内，形成层叠状。然后，用于感应晶圆片有无的传感器分为第一传感器47和第二传感器48，第二传感器48安装在晶圆料盒的下方，用来感应对应晶圆料盒上是否装有晶圆片；第一传感器47安装在凹槽的下方，用来感应该晶圆料盒上是否有晶片存在。第一传感器47可以是一限定反射型的光纤，它能检测感应固定的距离。当伺服电机带动料盒支架往下移动时，下降到第一感应器的检测距离时，伺服电机就停止。第二传感器48可以是一种机械式的导通开关，当晶圆料盒放置在料盒支架里面时会挤压第二传感器而产生信号，从而检测料盒支架有没有放晶圆料盒。

于是，该第一安放装置工作时的动作流程可以为：

1、人工放置有晶圆片的晶圆料盒，可以放两盒，也可以放一盒，由第二传感器感应；

2、伺服电机通过丝杆导轨带动料盒支架做上下直线运动，每取完一片晶圆片后，伺服电机会升或降一定距离以致第一传感器能检测到下一晶圆片。

3、如此循环动作，直至晶圆料盒的晶圆片取完为止。

然后，针对移动装置：

参见图3，本自动刮边机的移动装置2包括可左右移动的机械臂左右轴21、可前后移动的机械臂前后轴22和可上下移动的机械臂上下轴23；所述机械臂前后轴22和机械臂上下轴23固定连接后，可在机械臂左右轴21左右移动，所述机械臂左右轴21的长度至少不小于从第一安放装置1到第二安放装置4之间的距离。其对长度的要求只要能实现该移动装置从第一安放装置移动至刮边装置，再移动至第二安放装置即可。

可以进一步地，所述机械臂左右轴21包括精密步进电机211和与精密步进电机211相配合的左右精密导轨滑块212，步进电机上设有同步带213；所述机械臂前后轴22包括汽缸221、前后丝杆222和前后精密导轨滑块223；所述机械臂上下轴23包括第二伺服电机231、第二精密导轨232和上下精密丝杆233。机械臂上下轴设有一同步固定块，该同步固定块安装在同步带213，随同步带同步移动，且可在同步带从左到右的任意位置设定。也就是，机械臂左右轴实现整个移动装置从左向右或从右到左的移动，机械臂上下轴实现移动装置上下调整的移动，机械臂前后轴实现与其他装置（包括第一安放装置、刮边装置和第二安放装置）的动作连接。

可以进一步地，所述取放装置为第一吸盘24，所述第一吸盘24安装在前后丝杆上。通过安装在机械臂前后轴上的第一吸盘，来实现对晶圆片的整个移动过程。第一吸盘通过真空吸力来实现对晶圆片的取与放。

于是，该移动装置的动作流程可以为：

1、从第一安放装置开始，机械臂前后轴的第一吸盘从料盒里吸住晶圆片；

2、机械臂上下轴配合机械臂前后轴，调整上下距离使吸住的晶圆片与料盒有一定的间隙，方便机械臂前后轴取出晶圆片；

3、机械臂左右轴配合机械臂前后轴将取出的圆晶片移动至刮边装置处。

然后，针对刮边装置：

参见图4-图8，本自动刮边机的刮边装置3包括用于接收晶圆片的接收装置31和对接收装置上的晶圆片进行工作的刮边部件32。

可以进一步地，参见图4-图6，所述接收装置31包括要用于接收晶圆片的升降轴311、用于定位晶圆片的晶圆片定位块312、第二吸盘313、安装在第二吸盘313下方用于旋转该第二吸盘的一旋转电机313以及第三传感器314，所述升降轴311与一升降汽缸315连接，所述升降轴与晶圆片定位块对应安装在第二吸盘313周边。所述晶圆片定位块为两个，分别对称安装于第二吸盘的两端，该晶圆片片定位块还分别连接一用来做出定位动作的定位汽缸。所述第三传感器用来感应晶圆片的直边（即背景技术所述的有“底”的那一边），其可以通过感应距离不一样来确定什么时候可以补偿。如第三感应器感应晶圆片周边时是一种信号，当感应到周边与直边交接处时，感应的距离变化了，就可以通过根据此变化信号来进行对直边的补偿（电动磨头根据此信号来研磨直边）。

可以进一步地，参见图7-图8，所述刮边部件32包括电动磨头321以及分别与电动磨头321连接的用于控制电动磨头位置的水平轴322、垂直轴323和角度轴324。刮边部件采用电动磨头，进一步可以采用高速电动模组用的合金磨头，而不是采用刀片的形式，使刮出来的产品比用刀片更美观、均匀、而且不容易破片。而水平轴、垂直轴和角度轴，也分别成为Ｘ轴、Ｚ轴和R轴。X轴控制电动磨头的水平方向的移动，Z轴控制电动磨头的垂直方向的移动，通过Ｘ轴和Z轴使电动磨头与晶圆片之间的预压力及进给量都自动可调，还可以补偿对晶圆片的直边的研磨。而Ｒ轴控制电动磨头进行一定角度的摆动，使电动磨头的合金磨头与晶圆片进行点接触，摆动的角度越大接触越少，反之越大。

于是，该刮边装置的动作流程可以为：

1、通过升降汽缸使升降轴升起，机械手前后轴把晶圆片放在升降轴上；

2、通过升降汽缸使升降轴下降，晶圆片被放置在第二吸盘上；

3、两端的晶圆片定位块通过定位汽缸对晶圆片进行定位；

4、定位好后，第二吸盘开始启动，吸住晶圆片；

5、旋转电机带动第二吸盘进行旋转；

6、第三传感器感应晶圆片的直角边。

7、电动磨头通过X轴、Z轴和Ｒ轴的调整后，对晶圆片进行研磨。

而本发明的整个自动刮边机的动作流程为：

1、通过该取放装置（第一吸盘），移动装置从第一安放装置处取出一片晶圆片；

2、然后移动装置移动到刮边装置后，一方面通过刮边装置的接收装置接收移动装置取出的晶圆片，另一方面通过刮边装置的刮边部件对处在接收装置上的圆晶片进行研磨（即刮边）；

3、然后移动装置再从接收装置上取走刮边后的晶圆片，再移动至第二安放装置处安放。

4、移动装置回到初始位置。

5、循环上述的1-4步。

相对于现有技术，本发明优点是：

1、本发明自动刮边机不用刀片的形式，而是用高速电动模组用的合金磨头来研磨，刮出来的产品美观、均匀、而且不容易破片；

2、能大大地减轻工人的劳动强度以及节省人力成本，按照此设计本发明，每个人工可以看4-5台的自动刮边机。

3、效率大大提升。比起人工，其效率大大提升。

需要说明的是，本发明自动刮边机的电气部分均可以由PLC（ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器）来控制，比如所有的传感器（包括第一、第二、第三传感器）、电机的运动（如上述说明书中的各种汽缸的运动）及机械的运动（如上述说明书中的机械臂左右轴）都可通过PLC的编程来实现上述中各个装置的动作流程。

本发明自动刮边机提供一种工作参数如下：（自动刮编辑的工作参数可以包括如下，但不限于此）：

1、刮边速度：20-25sec/pc;

2、适应晶圆：4寸；

3、装卸方式：产品（晶圆片）的手动放置与取出；

4、电源：200-240V，单相：50-60HZ；

5、总功率：2200w含1000w的工业吸尘器；

6、供气压力：大于0.5Mpa;

7、设备尺寸：1300*900*1600单位（毫米）

8、设备净重：300kg。

本自动刮边机可用于4英寸的砷化镓、氮化硅、蓝宝石等晶圆片的刮边。采用全自动控制，大大提高了生产效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种晶圆片自动刮边机，其特征在于，包括用于安放晶圆片的安放装置、用于移动晶圆片的移动装置及用于给晶圆片刮边的刮边装置，所述安放装置包括第一安放装置和第二安放装置，所述刮边装置设在第一安放装置和第二安放装置之间，所述移动装置设有用于取放晶圆片的取放装置；移动装置可从第一安放装置取晶圆片后，移动到刮边装置进行对晶圆片刮边，然后再移动至第二安放装置放刮边后的晶圆片，最后回到初始位置。

2.如权利要求1所述的晶圆片自动刮边机，其特征在于，所述第一安放装置或第二安放装置包括料盒支架、晶圆料盒、第一伺服电机和第一精密导轨，所述第一伺服电机设有精密丝杆；所述晶圆料盒安放在料盒支架内，所述料盒支架安装在精密丝杆上，所述精密丝杆与第一精密导轨相配合。

3.如权利要求2所述的晶圆片自动刮边机，其特征在于，所述料盒支架设有两个用于安放晶圆料盒的空腔。

4.如权利要求3所述的晶圆片自动刮边机，其特征在于，所述第一安放装置或第二安放装置还包括用于感应晶圆片有无的传感器。

5.如权利要求1所述的晶圆片自动刮边机，其特征在于，所述移动装置包括可左右移动的机械臂左右轴、可前后移动的机械臂前后轴和可上下移动的机械臂上下轴；所述机械臂前后轴和机械臂上下轴固定连接后，可在机械臂左右轴左右移动；所述机械臂左右轴的长度至少不小于从第一安放装置到第二安放装置之间的距离。

6.如权利要求5所述的晶圆片自动刮边机，其特征在于，所述机械臂左右轴包括精密步进电机和与精密步进电机相配合的左右精密导轨滑块，所述机械臂前后轴包括汽缸、前后丝杆和前后精密导轨滑块；所述机械臂上下轴包括第二伺服电机、第二精密导轨和上下精密丝杆。

7.如权利要求6所述的晶圆片自动刮边机，其特征在于，所述取放装置为第一吸盘，所述第一吸盘安装在前后丝杆上。

8.如权利要求1所述的晶圆片自动刮边机，其特征在于，所述刮边装置包括用于接收晶圆片的接收装置和对接收装置上的晶圆片进行工作的刮边部件。

9.如权利要求8所述的晶圆片自动刮边机，其特征在于，所述接收装置包括要用于接收晶圆片的升降轴、用于定位晶圆片的晶圆片定位块、第二吸盘、安装在第二吸盘下方用于旋转该第二吸盘的一旋转电机以及第三传感器，所述升降轴与一升降汽缸连接，所述升降轴与晶圆片定位块对应安装在第二吸盘周边。

10.如权利要求9所述的晶圆片自动刮边机，其特征在于，所述刮边部件包括电动磨头以及分别与电动磨头连接的用于控制电动磨头位置的水平轴、垂直轴和角度轴。