CN117116834B - 一种半导体器件自动化生产设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体器件自动化生产设备，涉及半导体加工技术领域，包括基座、识别机构、第一驱动机构、夹持结构和玻璃载体，所述基座的上侧安装有连接架，所述连接架的侧边从上至下依次安装有第一驱动架和第二驱动架，还包括：两组第一驱动机构分别安装在基座内部的两侧；两组所述夹持结构分别与两组第一驱动机构的输出端相连接；所述玻璃载体安装在两组夹持结构的上侧。本发明在晶圆与玻璃载具组装之前，通过第一驱动架和转移机构将晶圆依次摆放至玻璃载体的上侧，并且通过识别机构中的红外输出模块和识别模块，可以对各个晶圆的摆放位置进行调整。

Description

一种半导体器件自动化生产设备
技术领域
本发明涉及半导体加工技术领域，更具体地说，它涉及一种半导体器件自动化生产设备。
背景技术
封装是安装半导体集成电路芯片用的外壳，起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用，在芯片级封装时，需要将晶圆倒装粘在玻璃载具的一侧，并且在后续的加工中，需要将晶圆和玻璃载具切成单颗，所以在排列时，需要将各个晶圆与玻璃载具进行有序排列，以提高裁切后的产品质量。
经检索，中国专利公开了一种可自定义排列方案的LED芯片移印装置(公开号：CN111599732A)，该专利包括移印平台和定址吸附控制装置；移印平台上设置有初始固定工位和目标固定工位，初始固定工位上设置有LED芯片载具，目标固定工位上设置有目标载具；定址吸附控制装置包括吸附机构、CCD光学定位对中装置及晶圆扫描区块坐标定位系统，定址吸附控制装置通过控制吸附机构按所需排列阵列带磁实现将LED芯片载具上的LED芯片按所需排列阵列转移至目标载具上。
在现有技术中，晶圆在与玻璃载具组装时，通常多组同时进行组装，在组装时，需要对各个晶圆的位置进行检测与纠正，以提高后续裁切的质量。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种半导体器件自动化生产设备。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种半导体器件自动化生产设备，包括基座和识别机构，所述基座的上侧安装有连接架，所述连接架的侧边从上至下依次安装有第一驱动架和第二驱动架，晶圆输送机构安装在第一驱动架和第二驱动架之间，玻璃载具输送机构安装在第二驱动架的下侧；
所述基座内部的两侧均安装有第一驱动机构，两组所述第一驱动机构的输出端安装有两组夹持结构，四组夹持结构之间组成矩形的安装区域，安装区域内部安装有玻璃载体；玻璃载体基于四组夹持结构进行放置和旋转；
所述第一驱动架的输出端安装有转移机构，转移机构用于将晶圆从晶圆输送机构上侧移动至玻璃载体的上侧；
所述识别机构包括红外输出模块和识别模块，所述红外输出模块安装在基座内部的底端，所述识别模块安装在连接架内部的顶端；晶圆在转移至玻璃载体上侧后，基于红外输出模块和识别模块对排列位置进行检测，位置偏移的基于转移机构进行校准；
所述第二驱动架的输出端安装有吸附机构，吸附机构用于将玻璃载具从玻璃载具输送机构上移动至校准后的各个晶圆上侧，完成组装；
所述基座内部靠近两组第一驱动机构的下侧均安装有支撑机构；支撑机构用于对旋转后的玻璃载体、晶圆和玻璃载具进行支撑和抬升。
进一步的，所述支撑机构包括与基座固定连接的第二驱动机构，所述第二驱动机构的输出端安装有第一汽缸；所述基座的侧面开设有用于收纳第二驱动机构和第一汽缸的侧槽，在旋转玻璃载体、晶圆和玻璃载具时，避免对其造成遮挡。
进一步的，所述基座内部底端靠近支撑机构的一侧均安装有支撑台，用于在支撑机构转动时，对其进行支撑；
所述第一汽缸底部的一侧安装有滑动件，所述支撑台的上表面开设有滑槽，滑槽的分布位置与滑动件的移动轨迹相同，用于在滑动件移动时，基于滑动件对第一汽缸进行支撑。
进一步的，所述夹持结构包括第三驱动机构，第三驱动机构的输出端朝上，所述第三驱动机构的输出端安装有旋转架，所述旋转架的上表面安装有第一抬升机构，所述第一抬升机构的输出端安装有第一支撑架；第一支撑架基于第一抬升机构和第三驱动机构，可以进行升降和旋转，在玻璃载具覆盖至晶圆的上侧后，即可将玻璃载具与晶圆进行固定。
进一步的，所述第三驱动机构的上表面开设有环形槽，所述旋转架的下表面安装有延伸至环形槽内部的连接件，用于增加旋转架转动时的稳定性。
进一步的，所述夹持结构还包括第四驱动机构，第四驱动机构的输出端朝下，所述第四驱动机构的输出端安装有第二支撑架，所述第二支撑架上表面远离第四驱动机构的一端安装有第二抬升机构，用于对玻璃载体进行支撑。
进一步的，所述第二抬升机构的上表面开设有收纳槽，所述玻璃载体的下表面安装有若干个球形件，球形件用于落放在对应的收纳槽内部；在各个收纳槽启动时，即可通过球形件调整玻璃载体的水平位置。
进一步的，所述转移机构包括与第一驱动架输出端相连接的第二汽缸，所述第二汽缸的底端安装有第五驱动机构，所述第五驱动机构的输出端安装有延伸架；延伸架与第五驱动机构的输出端之间垂直分布，用于增大转移机构的工作范围；
所述延伸架下表面的两端分别安装有第二吸附件和第一吸附件，均用于调整晶圆在玻璃载体上的位置；
其中，第二吸附件与第五驱动机构的输出端同轴分布。
进一步的，所述红外输出模块包括若干个红外投射单元和调整单元，若干个红外投射单元与晶圆的组装数量相对应；
调整单元基于晶圆的设计位置，将各个红外投射单元移动至对应的检测位置；
所述红外投射单元基于晶圆的设计尺寸，将红外激光从晶圆设计位置的中心部位向外均匀扩散，直至扩散至晶圆设计位置的边缘外侧，形成投射尺寸。
进一步的，所述识别模块包括图像识别单元和红外识别单元；
所述图像识别单元用于在各个晶圆放置在玻璃载体上侧后，记录各个晶圆的摆放位置；
所述红外识别单元用于识别投射尺寸，并将投射尺寸与晶圆的设计尺寸进行对比，得到偏差数据，最后将偏差数据转化为X轴和Y轴信息，并将X轴和Y轴信息传输至第一驱动架中。
进一步的，所述识别机构的工作方法，包括以下步骤：
步骤一：第一驱动架基于转移机构将各个晶圆依次摆放至玻璃载体的上侧；
步骤二：红外输出模块中的调整单元基于各个晶圆的设计位置，将若干个红外投射单元依次移动至对应晶圆的下侧，识别模块中的图像识别单元识别各个晶圆的摆放位置，并获取晶圆在摆放位置处的摆放尺寸信息；
步骤三：红外投射单元将红外投影从对应晶圆的设计位置中心向外扩散，直至扩散至晶圆设计位置的边缘外侧，形成投射尺寸；
步骤四：识别模块中的红外识别单元识别投射尺寸，并与摆放尺寸信息对比，得到偏差数据；
步骤五：将偏差数据转化为X轴和Y轴信息，并将X轴和Y轴信息传输给第一驱动架。
进一步的，所述第一驱动架基于X轴和Y轴信息，控制转移机构将偏斜的晶圆进行调整；
转移机构在调整时，通过其底部的第二吸附件与晶圆进行接触；由于第二吸附件与第五驱动机构的输出端同轴分布，可以降低调整时的转移机构行程量，从而可以提高调整的效率。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
本发明在晶圆与玻璃载具组装之前，通过第一驱动架和转移机构将晶圆依次摆放至玻璃载体的上侧，并且通过识别机构中的红外输出模块和识别模块，可以对各个晶圆的摆放位置进行调整，从而可以提高晶圆与玻璃载具组装后的质量，进而方便后续进行裁切工作；
另一方面，本发明通过夹持结构，可以对玻璃载体进行支撑，并且在支撑时，可以对其水平状态进行调整，从而可以避免晶圆在玻璃载体上侧出现滑动的问题；并且夹持结构中还设置有第一支撑架，在玻璃载具与晶圆和玻璃载体组装后，可以对其进行夹持，进而方便对其进行旋转，将玻璃载体与晶圆和玻璃载具分离；
进一步，支撑机构在玻璃载具、晶圆和玻璃载体旋转轴，可以从底部对其进行支撑，从而方便将其从装置中取下，并且支撑机构在玻璃载具、晶圆和玻璃载体旋转时，可以收纳在基座的内部，避免对其旋转造成阻碍。
附图说明
图1为一种半导体器件自动化生产设备的结构示意图；
图2为本发明中基座(1)的剖视图；
图3为本发明中夹持结构(10)的侧剖视图；
图4为本发明图2中A部分的结构放大图；
图5为本发明中支撑台(11)的俯视图；
图6为本发明中转移机构(5)的局部结构示意图。
图中：1、基座；2、连接架；3、第一驱动架；4、第二驱动架；5、转移机构；6、吸附机构；7、识别机构；8、支撑机构；9、第一驱动机构；10、夹持结构；11、支撑台；12、玻璃载体；71、红外输出模块；72、识别模块；81、第二驱动机构；82、第一汽缸；101、第三驱动机构；102、第一抬升机构；103、第一支撑架；104、第四驱动机构；105、第二支撑架；106、第二抬升机构；107、收纳槽；108、旋转架；121、球形件；111、滑槽；51、第二汽缸；52、第五驱动机构；53、延伸架；54、第一吸附件；55、第二吸附件。
具体实施方式
参照图1至图6所示，一种半导体器件自动化生产设备，包括基座1和识别机构7，基座1的上侧安装有连接架2，连接架2的侧边从上至下依次安装有第一驱动架3和第二驱动架4，晶圆输送机构安装在第一驱动架3和第二驱动架4之间，玻璃载具输送机构安装在第二驱动架4的下侧；
基座1内部的两侧均安装有第一驱动机构9，两组第一驱动机构9的输出端安装有两组夹持结构10，四组夹持结构10之间组成矩形的安装区域，安装区域内部安装有玻璃载体12；玻璃载体12基于四组夹持结构10进行放置和旋转；
第一驱动架3的输出端安装有转移机构5，转移机构5用于将晶圆从晶圆输送机构上侧移动至玻璃载体12的上侧；
识别机构7包括红外输出模块71和识别模块72，红外输出模块71安装在基座1内部的底端，识别模块72安装在连接架2内部的顶端；晶圆在转移至玻璃载体12上侧后，基于红外输出模块71和识别模块72对排列位置进行检测，位置偏移的基于转移机构5进行校准；
第二驱动架4的输出端安装有吸附机构6，吸附机构6用于将玻璃载具从玻璃载具输送机构上移动至校准后的各个晶圆上侧，完成组装；
基座1内部靠近两组第一驱动机构9的下侧均安装有支撑机构8；支撑机构8用于对旋转后的玻璃载体12、晶圆和玻璃载具进行支撑和抬升。
参照图2、图5所示，支撑机构8包括与基座1固定连接的第二驱动机构81，第二驱动机构81的输出端安装有第一汽缸82；基座1的侧面开设有用于收纳第二驱动机构81和第一汽缸82的侧槽，在旋转玻璃载体12、晶圆和玻璃载具时，避免对其造成遮挡。
基座1内部底端靠近支撑机构8的一侧均安装有支撑台11，用于在支撑机构8转动时，对其进行支撑；
第一汽缸82底部的一侧安装有滑动件，支撑台11的上表面开设有滑槽111，滑槽111的分布位置与滑动件的移动轨迹相同，用于在滑动件移动时，基于滑动件对第一汽缸82进行支撑。
参照图3所示，夹持结构10包括第三驱动机构101，第三驱动机构101的输出端朝上，第三驱动机构101的输出端安装有旋转架108，旋转架108的上表面安装有第一抬升机构102，第一抬升机构102的输出端安装有第一支撑架103；第一支撑架103基于第一抬升机构102和第三驱动机构101，可以进行升降和旋转，在玻璃载具覆盖至晶圆的上侧后，即可将玻璃载具与晶圆进行固定。
第三驱动机构101的上表面开设有环形槽，旋转架108的下表面安装有延伸至环形槽内部的连接件，用于增加旋转架108转动时的稳定性。
夹持结构10还包括第四驱动机构104，第四驱动机构104的输出端朝下，第四驱动机构104的输出端安装有第二支撑架105，第二支撑架105上表面远离第四驱动机构104的一端安装有第二抬升机构106，用于对玻璃载体12进行支撑。
参照图4所示，第二抬升机构106的上表面开设有收纳槽107，玻璃载体12的下表面安装有若干个球形件121，球形件121用于落放在对应的收纳槽107内部；在各个收纳槽107启动时，即可通过球形件121调整玻璃载体12的水平位置。
参照图6所示，转移机构5包括与第一驱动架3输出端相连接的第二汽缸51，第二汽缸51的底端安装有第五驱动机构52，第五驱动机构52的输出端安装有延伸架53；延伸架53与第五驱动机构52的输出端之间垂直分布，用于增大转移机构5的工作范围；
延伸架53下表面的两端分别安装有第二吸附件55和第一吸附件54，均用于调整晶圆在玻璃载体12上的位置；
其中，第二吸附件55与第五驱动机构52的输出端同轴分布。
红外输出模块71包括若干个红外投射单元和调整单元，若干个红外投射单元与晶圆的组装数量相对应；
调整单元基于晶圆的设计位置，将各个红外投射单元移动至对应的检测位置；
红外投射单元基于晶圆的设计尺寸，将红外激光从晶圆设计位置的中心部位向外均匀扩散，直至扩散至晶圆设计位置的边缘外侧，形成投射尺寸。
识别模块72包括图像识别单元和红外识别单元；
图像识别单元用于在各个晶圆放置在玻璃载体12上侧后，记录各个晶圆的摆放位置；
红外识别单元用于识别投射尺寸，并将投射尺寸与晶圆的设计尺寸进行对比，得到偏差数据，最后将偏差数据转化为X轴和Y轴信息，并将X轴和Y轴信息传输至第一驱动架3中。
工作原理：
将玻璃载体12放置在夹持结构10中的第二抬升机构106上侧，在放置时，夹持结构10下侧的各个球形件121分别卡接至对应第二抬升机构106的收纳槽107中；随后启动至少一组对应的红外投射单元和红外识别单元，红外投射单元将投射的尺寸传输至红外识别单元，红外识别单元对红外投射单元进行识别，并与投射的尺寸进行对应，进而获得玻璃载体12的折射信息；
随后启动各个第二抬升机构106，基于折射信息对玻璃载体12的水平位置进行调整，直至红外投射单元与红外识别单元之间的偏折角度为0；
晶圆输送机构位于第一驱动架3的下侧，第一驱动架3带动转移机构5将各个晶圆从晶圆输送机构上侧移动至玻璃载体12的上侧，在移动时，转移机构5中的第二汽缸51带动延伸架53下降，将第一吸附件54与晶圆连接；随后基于第一驱动架3，将晶圆移动至玻璃载体12的上侧，在移动时，通过延伸架53，可以增大第一吸附件54的移动范围；
在将各个晶圆移动至玻璃载体12的上侧后，启动识别机构7，对晶圆的位置进行校准；
红外输出模块71中的调整单元基于各个晶圆的设计位置，将若干个红外投射单元依次移动至对应晶圆的下侧，识别模块72中的图像识别单元识别各个晶圆的摆放位置，并获取晶圆在摆放位置处的摆放尺寸信息；
红外投射单元将红外投影从对应晶圆的设计位置中心向外扩散，直至扩散至晶圆设计位置的边缘外侧，形成投射尺寸；
识别模块72中的红外识别单元识别投射尺寸，并与摆放尺寸信息对比，得到偏差数据；
将偏差数据转化为X轴和Y轴信息，并将X轴和Y轴信息传输给第一驱动架3，第一驱动架3基于X轴和Y轴信息，控制转移机构5将偏斜的晶圆进行调整；
转移机构5在调整时，通过其底部的第二吸附件55与晶圆进行接触；由于第二吸附件55与第五驱动机构52的输出端同轴分布，可以降低调整时的转移机构5行程量，从而可以提高调整的效率；
校准之后，在各个晶圆的上侧进行涂胶处理，吸附机构6再将玻璃载具移动至各个晶圆的上侧，并将其与晶圆进行组装；
玻璃载具与各个晶圆组装后，启动夹持结构10中的第三驱动机构101，将第一支撑架103转动至玻璃载具的上侧，随后启动第一抬升机构102，将玻璃载具压合至各个晶圆的上侧；再启动第一驱动机构9，将玻璃载具、晶圆和玻璃载体12旋转180°；
启动第二驱动机构81，将第一汽缸82水平摆动至玻璃载具的下侧；在第一汽缸82摆动时，其底部的滑动件沿着支撑台11上侧的滑槽111进行滑动，支撑台11对第一汽缸82进行支撑；
随后启动第一汽缸82，从玻璃载具的底部对其进行支撑，随后再次启动第一抬升机构102，将第一支撑架103与玻璃载具分离，启动第二抬升机构106，与球形件121分离，再启动第三驱动机构101和第四驱动机构104，将第一支撑架103和夹持结构10分别与玻璃载具和玻璃载体12分离即可；
最后同步启动各个第一汽缸82，将玻璃载具向上抬升，工作人员将玻璃载体12从晶圆的上侧取下，再将玻璃载具从装置中取出即可。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本模板的保护范围。

Claims (6)

1.一种半导体器件自动化生产设备，包括基座（1）和识别机构（7），所述基座（1）的上侧安装有连接架（2），所述连接架（2）的侧边从上至下依次安装有第一驱动架（3）和第二驱动架（4），其特征在于，还包括：
第一驱动机构（9），两组第一驱动机构（9）分别安装在基座（1）内部的两侧；
夹持结构（10），两组所述夹持结构（10）分别与两组第一驱动机构（9）的输出端相连接；
玻璃载体（12），所述玻璃载体（12）安装在两组夹持结构（10）的上侧；
转移机构（5），所述转移机构（5）与第一驱动架（3）的输出端相连接，且转移机构（5）用于依次将晶圆放置在玻璃载体（12）的上侧；
吸附机构（6），所述吸附机构（6）与第二驱动架（4）的输出端相连接，且吸附机构（6）用于将玻璃载具移动至各个晶圆的上侧；
所述识别机构（7）包括红外输出模块（71）和识别模块（72）；
所述红外输出模块（71）安装在基座（1）内部的底端，所述识别模块（72）安装在连接架（2）内部的顶端；
晶圆在转移至玻璃载体（12）上侧后，基于红外输出模块（71）和识别模块（72）对排列位置进行检测；
所述红外输出模块（71）包括若干个红外投射单元和调整单元；
调整单元基于晶圆的设计位置，将各个红外投射单元移动至对应的检测位置；
所述红外投射单元基于晶圆的设计尺寸，将红外激光从晶圆设计位置的中心部位向外均匀扩散，直至扩散至晶圆设计位置的边缘外侧，形成投射尺寸；
所述识别模块（72）包括图像识别单元和红外识别单元；
所述图像识别单元用于在各个晶圆放置在玻璃载体（12）上侧后，记录各个晶圆的摆放位置；
所述红外识别单元用于识别投射尺寸，并将投射尺寸与晶圆的设计尺寸进行对比，得到偏差数据，最后将偏差数据转化为X轴和Y轴信息，并将X轴和Y轴信息传输至第一驱动架（3）中。
2.根据权利要求1所述的一种半导体器件自动化生产设备，其特征在于，所述基座（1）内部靠近两组第一驱动机构（9）的下侧均安装有支撑机构（8）；
所述支撑机构（8）包括与基座（1）固定连接的第二驱动机构（81），所述第二驱动机构（81）的输出端安装有第一汽缸（82）。
3.根据权利要求2所述的一种半导体器件自动化生产设备，其特征在于，所述基座（1）内部底端靠近支撑机构（8）的一侧均安装有支撑台（11）；
所述第一汽缸（82）底部的一侧安装有滑动件，所述支撑台（11）的上表面开设有滑槽（111），所述滑槽（111）的分布位置与滑动件的移动轨迹相同。
4.根据权利要求1所述的一种半导体器件自动化生产设备，其特征在于，所述夹持结构（10）包括第一支撑架（103）和第二支撑架（105）；
玻璃载具移动至晶圆上侧后，所述第一支撑架（103）贴合至玻璃载具的上侧，所述第二支撑架（105）贴合至玻璃载体（12）的下侧。
5.根据权利要求4所述的一种半导体器件自动化生产设备，其特征在于，所述第二支撑架（105）上表面远离第四驱动机构（104）的一端安装有第二抬升机构（106）；
所述第二抬升机构（106）的上表面开设有收纳槽（107），所述玻璃载体（12）的下表面安装有若干个球形件（121）。
6.根据权利要求1所述的一种半导体器件自动化生产设备，其特征在于，所述转移机构（5）包括与第一驱动架（3）输出端相连接的第二汽缸（51），所述第二汽缸（51）的底端安装有第五驱动机构（52），所述第五驱动机构（52）的输出端安装有延伸架（53）；
所述延伸架（53）下表面的两端分别安装有第二吸附件（55）和第一吸附件（54）；
所述第二吸附件（55）与第五驱动机构（52）的输出端同轴分布。
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