CN109693048A - 一种晶圆片的激光切割装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶圆片的激光切割装置，包括机台和设置在机台上的晶圆片切割装置，所述机台的进料侧和出料侧皆设有输送晶圆片的输送机构，两个所述输送机构之间设有晶圆片的拍摄定位机构，所述拍摄定位机构的一侧设有晶圆片的吸取机构，所述拍摄定位机构一侧设有能够上下移动激光切割器。本发明提供的一种晶圆片的激光切割装置，通过拍摄定位机构，使激光切割器定位更加精准，配合输送机构和吸取机构，能够自动化的快速准确切割晶圆片。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆片加工技术领域，尤其涉及一种晶圆片的激光切割装置。
背景技术
晶圆片，是指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片。晶圆片可以用来加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC产品。晶圆片的加工需要把整片的晶圆按芯片大小分割成单一的芯片。现有的加工方式都是通过人工配合切割机器或真空陶瓷吸盘配合移动机构两种方式来实现的。
在对晶圆片进行激光切割机上时，若采用真空陶瓷吸盘配合移动机构来吸取晶圆片放置到加工台上，虽然生产效率较快，但是，机器经过长时间运作后，进行微调的真空陶瓷吸盘以及X、Y轴的移动机构会产生偏差，导致晶圆片放置位置的不准确，进而造成废品率的增高。
若采用人工戴上专门的防磨损手套，一片一片的将晶圆片手工放置到加工台上，虽然可以更好的避免晶圆片出现残次品，但是耗费人力，且耗时较长，不利于生产效率的提高。
因此，目前急需一种能够解决上述问题的晶圆片的激光切割装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种晶圆片的激光切割装置，通过拍摄定位机构，使激光切割器定位更加精准，配合输送机构和吸取机构，能够自动化的快速准确切割晶圆片。
为实现上述目的，本发明提供一种晶圆片的激光切割装置，包括机台和设置在机台上的晶圆片切割装置，所述机台的进料侧和出料侧皆设有输送晶圆片的输送机构，两个所述输送机构之间设有晶圆片的拍摄定位机构，所述拍摄定位机构的一侧设有晶圆片的吸取机构，所述拍摄定位机构一侧设有能够上下移动激光切割器。
作为本发明的更进一步改进，所述输送机构包括安装架，所述安装架上边缘水平设有一在驱动机构的作用下直线往复移动的托料平台；所述安装架上部和托料平台上分别设有位于同一高度且轴线水平延伸的第一转向辊和导轮；还包括沿托料平台的移动方向布置且套设在第一转向辊和导轮上的送料皮带，安装架上还设有送料皮带的动力装置和皮带收紧装置。
作为本发明的更进一步改进，所述安装架下部的一侧设有用于引导送料皮带水平转向且能轴向转动的第二转向辊，所述安装架下部的另一侧设有用于引导送料皮带向上转向的第三转向辊，所述皮带收紧装置设置在第三转向辊的上部。
作为本发明的更进一步改进，所述皮带收紧装置包括一推动机构，所述推动机构的上端面设有一能在推动机构的作用下沿托料平台的移动方向往复移动的滑盖，所述滑盖的上端面设有用于引导送料皮带向上转向且能水平移动收紧皮带的第四转向辊。
作为本发明的更进一步改进，所述吸取机构包括一沿晶圆片的输送方向布置的第一水平移动机构，所述第一水平移动机构上设有沿其布置方向往复移动的安装座，所述安装座上部设有两条互相平行的用于吸取晶圆片的机械臂。
作为本发明的更进一步改进，所述机械臂在远离安装座的一端的下部设有水平布置且能上下移动的吸盘，所述吸盘设有围绕其轴心布置的多个吸气管。
作为本发明的更进一步改进，所述拍摄定位机构包括第二水平移动机构和设置在其一侧的固定架，所述第二水平移动机构上设有与第二水平移动机构相联动的承载台；所述固定架上连接有摄像头和位于摄像头下方的框架，所述框架位于第二水平移动机构的上方且其高度大于承载台的高度，所述框架内侧设有补光灯。
作为本发明的更进一步改进，所述承载台包括底板，所述底板上设有中空的凸起部，所述凸起部的侧壁内部形成空腔，所述空腔与设于凸起部侧壁上的抽气管接头相连通，所述凸起部上侧还设有与空腔相连通的吸附部；所述吸附部包括设于凸起部上侧的凹槽和设于凹槽内的通孔，所述凹槽通过通孔与空腔相连通，所述抽气管接头至少为两个且绕凸起部的中心均匀布置。
作为本发明的更进一步改进，所述凸起部的外侧还设有至少三个用于辅助压紧晶圆片的压紧装置，所述压紧装置绕凸起部的中心均匀布置，所述压紧装置包括压片和能带动压片水平转动的电机，所述凸起部上侧的外边缘处还留有对应压片转动所需空间的缺口。
作为本发明的更进一步改进，所述第二水平移动机构包括互相垂直布置的第一直线移动机构和第二直线移动机构。
有益效果
与现有技术相比，本发明的一种晶圆片的激光切割装置的优点为：
1、本发明通过拍摄定位机构定位原点，然后把承载台移至激光切割器下方，激光切割器根据定位信息进行切割加工。区别于现有技术中需要微调承载台来对准固定的位置，避免机器因长时间工作而产生的偏差，大大降低了废品率，使激光切割器定位更加精准。同时，配合输送机构和吸取机构，能够自动化的快速准确切割晶圆片，能够代替人工转移晶圆片，避免手工转运晶圆片产生损坏的同时也节省了人工，实现了晶圆片生产线的自动化，提高整个晶圆片生产线的生产效率。
2、第二转向辊能够带动送料皮带转动，用于运输晶圆片。同时，皮带收紧装置能够通过水平移动收紧送料皮带，使得送料皮带不会随着托料平台的位移变化产生松动和脱落，保证了整个装置工作的稳定性。
3、第二转向辊上设有引导其轴向转动的主动轮，主动轮与一动力装置传动连接。通过动力装置驱动主动轮，主动轮带动第二转向辊，进而驱动整个送料皮带。动力装置没有直接设置在托料平台上，因此，动力装置产生的振动不会影响到晶圆片输送的稳定性。
4、本装置提供稳定且光线充足的补光灯，提高拍摄清晰度，从而可直接通过拍摄后的图像处理，找到加工时的定位点，方便激光切割器的加工，从而能精确定位晶圆片，避免了机器磨损等造成定位不准确。
5、承载台上面的吸附部在工作时可均匀提供吸附力，稳定待加工物。吸附部可设置为开口状，也可设置为多个凹槽相连通，这样能提高气流的可控性和稳定性。
6、承载台利用吸附部以及压紧装置，进一步实现晶圆片的固定，使晶圆片在承载台移动的过程中不易偏移，定位更加精准。尤其是凹槽的设置，使晶圆片在被吸附时不易变形，气流容易控制。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
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一些实施例，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为本发明的立体图；
图2为图1中B部的局部放大图；
图3为本发明的正视图；
图4为本发明俯视图；
图5为输送机构的内部结构示意图；
图6为输送机构的立体图；
图7是拍摄定位机构的结构示意图；
图8是拍摄定位机构的正视图；
图9是拍摄定位机构的承载台的俯视图；
图10是图9中A部的局部放大图；
图11是拍摄定位机构的承载台与框架的局部放大图。
其中，1-机台；2-输送机构；21-安装架；211-第一转向辊；212-第二转向辊；213-第三转向辊；22-驱动机构；23-托料平台；231-导轮；232-悬臂；233-第五转向辊；24-送料皮带；25-动力装置；26-皮带收紧装置；261-推动机构；262-滑盖；263-第四转动辊；3-吸取机构；31-机械臂；32-吸盘；33-吸管；34-安装座；35-第一移动机构；4-拍摄定位机构；41-第二移动机构；42-承载台；421-底板；421a-废料口；421b-安装孔；422-凸起部；422a-凹槽；422b-通孔；422c-台阶面；422d-缺口；423-抽气管接头；424-压紧装置；424a-压片；424b-电机；43-固定架；44-摄像头；45-框架；5-激光切割器。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例。
实施例
本发明的具体实施方式如图1-4所示，一种晶圆片的激光切割装置，包括机台1和设置在机台1上的晶圆片切割装置，所述机台1的进料侧和出料侧皆设有输送晶圆片的输送机构2，两个所述输送机构2之间设有晶圆片的拍摄定位机构4，所述拍摄定位机构4的一侧设有晶圆片的吸取机构3，所述拍摄定位机构4一侧设有能够上下移动的激光切割器5。
如图5-6所示，输送机构2包括安装架21，安装架21上边缘水平设有一在驱动机构22的作用下直线往复移动的托料平台23，通过托料平台23的移动，确定晶圆片输送的路径长度。安装架21上部和托料平台23上分别设有位于同一高度且轴线水平延伸的第一转向辊211和导轮231；还包括沿托料平台23的移动方向布置且套设在第一转向辊211和导轮231上的送料皮带24，安装架21上还设有送料皮带24的动力装置25和皮带收紧装置26。晶圆片放置在送料皮带24上面，并通过送料皮带24的移动转移晶圆片的位置。
该装置能够代替人工转移晶圆片，避免手工转运晶圆片产生损坏，也节省了人工。同时，将该装置运用到晶圆片生产、加工领域之后，还能有效提高晶圆片生产线的自动化，进而提高整个晶圆片生产线的生产效率。
安装架21下部的一侧设有用于引导送料皮带24水平转向且能轴向转动的第二转向辊212，安装架21下部的另一侧设有用于引导送料皮带24向上转向的第三转向辊213，皮带收紧装置26设置在第三转向辊213的上部。皮带收紧装置26能够通过水平移动收紧送料皮带24，使得送料皮带24不会随着托料平台23的位移变化产生松动和脱落，保证了整个装置工作的稳定性。
第二转向辊212上设有引导其轴向转动的主动轮251，主动轮251与动力装置25传动连接。通过动力装置25驱动主动轮251，主动轮251带动第二转向辊212，进而驱动整个送料皮带24；第二转向辊212能够带动送料皮带24转动，用于运输晶圆片。
皮带收紧装置26包括一推动机构261，推动机构261的上端面设有一能在推动机构261的作用下沿托料平台23的移动方向往复移动的滑盖262，滑盖262的上端面设有用于引导送料皮带24向上转向且能水平移动收紧皮带的第四转向辊263。
托料平台23上设有两条沿托料平台23的移动方向同向延伸的悬臂232，悬臂232与托料平台23位于同一水平面，每条悬臂232上皆安装有一条送料皮带24。悬臂232与托料平台23一起刚好形成一个U型。悬臂232的中部和远离安装架的一端设有用于安装送料皮带24的导轮231；悬臂232的靠近安装架的一端的下端面设有用于安装送料皮带24的第五转向辊233。
并且，在本发明中，吸取机构3包括一沿晶圆片的输送方向布置的第一水平移动机构35。该第一水平移动机构35上设有沿其布置方向往复移动的安装座34，安装座34上部设有两条互相平行的用于吸取晶圆片的机械臂31。其中，机械臂31在远离安装座34的一端的下部设有水平布置且能上下移动的吸盘32，吸盘32设有围绕其轴心布置的多个吸气管33。通过吸管33吸气，使得吸盘32能够稳定的吸取晶圆片，不会轻易掉落。
另外，如图7-11所示，拍摄定位机构4包括第二水平移动机构41和设置在其一侧的固定架43，第二水平移动机构41上设有与第二水平移动机构2相联动的承载台42；固定架43上连接有摄像头44和位于摄像头44下方的框架45，框架45位于第二水平移动机构41的上方且其高度大于承载台42的高度，框架45内侧设有补光灯。本发明的装置通过承载台42放置晶圆片，每次切割前均可利用摄像头44定位原点，然后把承载台42移至加工工位处，加工工位处设有激光切割器5，可根据定位信息进行切割加工，区别于现有技术中需要微调承载台42来对准固定的位置，避免了机器的长时间工作而可能产生的偏差，大大降低了废品率。
在本实施例中，框架45为正方形结构，且其内侧的补光灯均为多个排列布置的LED灯。这样提供的补光效果更加均匀，避免用一根灯光而造成转角位置光线不足的情况。此外，框架45也可以为圆形或其它正多边形。承载台42包括底板421，底板421上设有中空的凸起部422，凸起部422的侧壁内部形成空腔，空腔与设于凸起部422侧壁上的抽气管接头423相连通，凸起部422上侧还设有与空腔相连通的吸附部。对晶圆片的切割，需要在晶圆片上划出纵横交错的分割线，而利用激光切割能尽量减少产生的碎屑。但晶圆片还需要在其上切割出孔等操作，则需要把掉落的碎屑收集。本发明能有效固定待加工的晶圆片，方便激光切割的加工使用，而且能收集切割孔而掉落的碎屑，保持精密仪器加工的整洁。凸起部422为圆环状结构，且其直径小于框架45外轮廓的最小宽度，使拍摄定位以及补光能完全覆盖承载台42上的晶圆片。
同时，吸附部包括设于凸起部422上侧的凹槽422a和设于凹槽422a内的通孔422b，凹槽422a通过通孔422b与空腔相连通，凹槽422a为多个呈圆弧状的槽体且绕凸起部422的中心均匀布置，通孔422b与凹槽422a一一对应，抽气管接头423至少为两个且绕凸起部422的中心均匀布置。区别于通过多个孔来进行吸附，本装置通过凹槽422a形成的吸附部，容易控制气流，使晶圆片所受的吸附力较为均匀，避免由于孔的吸附而使晶圆片不平稳，减少了出错几率。凹槽422a分段式吸附晶圆片，在保证一定的吸附力的同时，避免了晶圆片受气压影响会造成弯曲变形。
而且，凸起部422上侧的内边缘处设有向下凹陷的台阶面422c，吸附部设于台阶面422c的顶侧。凸起部422的外侧还设有至少三个用于辅助压紧晶圆片的压紧装置424，压紧装置424绕凸起部422的中心均匀布置，压紧装置424包括压片424a和能带动压片424a水平转动的电机424b，凸起部422上侧的外边缘处还留有对应压片424a转动所需空间的缺口422d。晶圆片的取放可通过压片424a对应缺口324处的转动实现，从而压片424a能使晶圆片在相对平整的平面内，不会影响摄像头44拍摄定位。底板421上位于凸起部422的中心位置设有废料口421a，废料口421a为倾斜状且连通底板421的底侧，可连通如吸尘器等把切割时掉落的碎屑收集和排走，避免影响正常的切割工作；底板421上还设有多个用于与第二水平移动机构41相连接的安装孔421b。
另外，本实施例中，第二水平移动机构41包括互相垂直布置的第一直线移动机构和第二直线移动机构。第一直线移动机构和第二直线移动机构均可设置为丝杆和电机的配合，即电机带动丝杆转动，使与丝杆螺纹配合的滑块沿丝杆往复运动，或者直接利用驱动气缸实现水平面上的X轴和Y轴的直线运动，从而实现承载台42的水平移动。
本实施例中，需要注意的是：
驱动机构22为一个磁耦气缸。通过磁耦气缸来驱托料平台23的往复移动。
动力装置没有直接设置在托料平台23上，因此，动力装置产生的振动不会影响到晶圆片输送的稳定性。
滑盖262的移动方向和托料平台23的移动方向相反。
安装架21上边缘的一端设有设置在托料平台23的移动方向两侧的用于防止晶圆片掉落的限位柱。
激光机通过光纤与激光切割器5连接，激光切割器5内设有聚焦镜。固定架43上设有激光切割器5的高度调节机构，如丝杆，用于聚焦，以适应不同厚度的晶圆片。
本发明在使用时，通过机台1进料侧的输送机构2，将晶圆片输送到吸盘32的正下方，然后通过吸盘32吸附晶圆片，并通过第一移动机构35将其移送至承载台42上；接着，通过第二移动机构41，将晶圆片移送至框架45下方，并通过摄像头44拍摄定位，确定晶圆片的原点；确定了原点后，将相关讯息传输至激光切割器5，微调激光切割器5的位置，与此同时，晶圆片被第二移动机构41运输至激光切割器5的下方，并通过第二移动机构41的第一直线移动机构和第二直线移动机构使承载台42进行X轴、Y轴的移动，完成激光切割。
完成激光切割后的晶圆片被重新输送到第二移动机构41的进料端，并通过另一个吸盘32吸附晶圆片，通过第一移动机构35将其移送至机台1出料侧的输送机构2上，并通过输送机构2将其输送至出料端，完成整个加工过程。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效排合。
Claims (10)
1.一种晶圆片的激光切割装置，包括机台(1)和设置在机台(1)上的晶圆片切割装置，其特征在于，所述机台(1)的进料侧和出料侧皆设有输送晶圆片的输送机构(2)，两个所述输送机构(2)之间设有晶圆片的拍摄定位机构(4)，所述拍摄定位机构(4)的一侧设有晶圆片的吸取机构(3)，所述拍摄定位机构(4)一侧设有能够上下移动的激光切割器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆片的激光切割装置，其特征在于，所述输送机构(2)包括安装架(21)，所述安装架(21)上边缘水平设有一在驱动机构(22)的作用下直线往复移动的托料平台(23)；所述安装架(21)上部和托料平台(23)上分别设有位于同一高度且轴线水平延伸的第一转向辊(211)和导轮(231)；还包括沿托料平台(23)的移动方向布置且套设在第一转向辊(211)和导轮(231)上的送料皮带(24)，安装架(21)上还设有送料皮带(24)的动力装置(25)和皮带收紧装置(26)。
3.根据权利要求2所述的一种晶圆片的激光切割装置，其特征在于，所述安装架(21)下部的一侧设有用于引导送料皮带(24)水平转向且能轴向转动的第二转向辊(212)，所述安装架(21)下部的另一侧设有用于引导送料皮带(24)向上转向的第三转向辊(213)，所述皮带收紧装置(26)设置在第三转向辊(213)的上部。
4.根据权利要求3所述的一种晶圆片的激光切割装置，其特征在于，所述皮带收紧装置(26)包括一推动机构(261)，所述推动机构(261)的上端面设有一能在推动机构(261)的作用下沿托料平台(23)的移动方向往复移动的滑盖(262)，所述滑盖(262)的上端面设有用于引导送料皮带(24)向上转向且能水平移动收紧皮带的第四转向辊(263)。
5.根据权利要求1所述的一种晶圆片的激光切割装置，其特征在于，所述吸取机构(3)包括一沿晶圆片的输送方向布置的第一水平移动机构(35)，所述第一水平移动机构(35)上设有沿其布置方向往复移动的安装座(34)，所述安装座(34)上部设有两条互相平行的用于吸取晶圆片的机械臂(31)。
6.根据权利要求5所述的一种晶圆片的激光切割装置，其特征在于，所述机械臂(31)在远离安装座(34)的一端的下部设有水平布置且能上下移动的吸盘(32)，所述吸盘(32)设有围绕其轴心布置的多个吸气管(33)。
7.根据权利要求1所述的一种晶圆片的激光切割装置，其特征在于，所述拍摄定位机构(4)包括第二水平移动机构(41)和设置在其一侧的固定架(43)，所述第二水平移动机构(41)上设有与第二水平移动机构(2)相联动的承载台(42)；所述固定架(43)上连接有摄像头(44)和位于摄像头(44)下方的框架(45)，所述框架(45)位于第二水平移动机构(41)的上方且其高度大于承载台(42)的高度，所述框架(45)内侧设有补光灯。
8.根据权利要求7所述的一种晶圆片的激光切割装置，其特征在于，所述承载台(42)包括底板(421)，所述底板(421)上设有中空的凸起部(422)，所述凸起部(422)侧壁内部形成空腔，所述空腔与设于凸起部(422)侧壁上的抽气管接头(423)相连通，所述凸起部(422)上侧还设有与空腔相连通的吸附部；所述吸附部包括设于凸起部(422)上侧的凹槽(422a)和设于凹槽(422a)内的通孔(422b)，所述凹槽(422a)通过通孔(422b)与空腔相连通，所述抽气管接头(423)至少为两个且绕凸起部(422)的中心均匀布置。
9.根据权利要求8所述的一种晶圆片的激光切割装置，其特征在于，所述凸起部(422)的外侧还设有至少三个用于辅助压紧晶圆片的压紧装置(424)，所述压紧装置(424)绕凸起部(422)的中心均匀布置，所述压紧装置(424)包括压片(424a)和能带动压片(424a)水平转动的电机(424b)，所述凸起部(422)上侧的外边缘处还留有对应压片(424a)转动所需空间的缺口(422d)。
10.根据权利要求7或9所述的一种晶圆片的激光切割装置，其特征在于，所述第二水平移动机构(41)包括互相垂直布置的第一直线移动机构和第二直线移动机构。
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