CN206589170U - 一种全自动晶圆劈裂机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及劈裂机技术领域，尤其涉及一种全自动晶圆劈裂机，包括晶圆料盒、校正装置、夹料机械手和加工机架，所述加工机架包括Z向机架、Y向机架和旋转工作台，所述Z向机架包括Z向运动机构、吸盘架和压板，所述Z向运动机构的侧面设置有光栅尺和光电开关，所述Z向运动机构连接有裂片刀，所述裂片刀上端设置有击锤，所述Y向机架设置有通过伺服电机驱动的旋转工作台，所述旋转工作台位于Z向机架的下方，所述Y向机架的底部设置有X向运动机构和CCD感应器，所述CCD感应器滑动设置于X向运动机构。本实用新型能够实现全自动化操作，对晶圆片进行精密加工，满足不同种类晶圆片的加工需求。

Description

一种全自动晶圆劈裂机

技术领域

本实用新型涉及劈裂机技术领域，尤其涉及一种全自动晶圆劈裂机。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制造所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称作晶圆片。在实际的生产加工中，晶圆片经过加工制作成各种电路元件结构，再进一步加工成为具有特定功能的电子产品。随着集成电路制造技术的不断发展，晶圆片加工质量的好坏对于晶圆片长期正常的工作起着越来越重要的作用。传统对晶圆片的加工是纯手工操作，即工人使用切割机对晶圆片进行加工，由于因纯手工操作会存在很多问题，如加工精度低，废品率高，生产效率低，能够切割加工的晶圆种类单一，劳动强度大等等。因此，现有技术亟需一种全自动晶圆劈裂机实现对晶圆片全自动加工制造，提高生产效率。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足提供一种全自动晶圆劈裂机，实现对晶圆片进行精密加工，满足不同种类晶圆片的加工需求。

为实现上述目的，本实用新型的一种全自动晶圆劈裂机，包括晶圆料盒，所述晶圆料盒的旁侧设置有校正装置，所述晶圆料盒与校正装置之间设置有可移动的夹料机械手，所述校正装置的旁侧设置有加工机架，所述加工机架包括Z向机架和Y向机架，所述Y向机架设置有可转动的旋转工作台，所述Z向机架设置有可上下移动的Z向运动机构，所述Z向运动机构的侧面设置有光栅尺和光电开关，所述Z向运动机构驱动裂片刀往复运动，所述裂片刀上端设置有击锤，所述Z向机架还设置有通过驱动元件驱动升降的吸盘架和压板，所述吸盘架和压板均设置于固定平台上，所述固定平台设置于Z向机架的前端，所述旋转工作台的底部设置有X向运动机构和用于采集晶圆片位置信息并反馈给控制系统的CCD感应器，所述CCD感应器滑动设置于X向运动机构。

优选的，所述驱动元件包括第一气动元件、第二气动元件和第三气动元件，所述第一气动元件驱动压板往复运动，所述第二气动元件的一侧设置于固定平台，另一侧通过连接块与第三气动元件连接，所述第三气动元件连接有加固板，所述加固板与第三气动元件均与吸盘架连接。

优选的，所述Z向运动机构包括伺服电机，所述伺服电机通过联轴器与丝杠轴连接，所述丝杠轴滑动设置有丝杠螺母，所述丝杠螺母连接有Z向移动板，所述Z向移动板滑动设置于Z向运动机构。

优选的，所述旋转工作台的边沿处设置有若干个位于同一圆周上用于夹持固定待加工晶圆片的定位装置，所述定位装置沿旋转工作台的径向移动。

优选的，所述定位装置包括气缸、平推环块，以及设置于铁环承座的扣紧元件，所述铁环承座设置于旋转工作台的中部，所述平推环块与气缸的动力输出端连接，所述扣紧元件通过平推环块驱动做往复运动，所述气缸的上端设置有用于检测扣紧元件运动的感应开关。

本实用新型的有益效果：本实用新型的一种全自动晶圆劈裂机，包括晶圆料盒、校正装置、夹料机械手和加工机架，所述加工机架包括Z向机架、Y向机架和旋转工作台。本实用新型的全自动晶圆劈裂机适用于加工12吋大尺寸的晶圆片，设置于晶圆料盒与校正装置之间的夹料机械手从晶圆料盒中夹取晶圆片，并将其放置于校正装置上，对晶圆片的位置和方向进行调整，夹料机械手由伺服丝杠机构驱动往复运动，该伺服丝杠机构横向设置于整台全自动晶圆劈裂机，从而大大提高夹料机械手送料的行程。调整之后的晶圆片再由Z向机架的吸盘架吸取并放置到旋转工作台，在Y向机架的底部设置有用于采集晶圆片位置信息并反馈给控制系统的CCD感应器， CCD感应器由X向运动机构驱动实现横向运动，将晶圆片的位置调整到合适的加工位置。在Z向机架设置有由气缸驱动的驱动元件带动压板向下移动并压在待加工的晶圆片上，避免晶圆片发生翘曲，有利于更好地加工。接着由Z向运动机构驱动裂片刀往下移动并穿过设置在压板上的通道，该通道的大小与裂片刀的刀口大小相适应便于裂片刀通过。当裂片刀接触到待加工晶圆片的表面时，设置在裂片刀上端的击锤与气缸连接，作为优选，击锤设置为三个且以相同的间距并排在一起，压缩空气进入击锤的腔体内，从而推动击锤尾端的推杆对裂片刀进行敲击，对晶圆片进行劈裂加工。推杆根据气压的变化对裂片刀产生力道不同的敲击，使裂片刀有效劈裂不同厚度尺寸的晶圆片，满足不同种类晶圆片的加工需求。设置在Z向运动机构侧面的光栅尺对裂片刀进行实时记录位移数据并反馈到控制系统进行相应的调整，检测精度高，响应速度快，实现对晶圆片进行精密加工。设置在Z向运动机构另一侧面的上下端部的光电开关控制裂片刀上下移动的极限值，当裂片刀到达上下极限位置时，信号之间的导通以及切断便可达到裂片刀运动与停止的功能。裂片刀在晶圆片上进行每一次的劈裂操作时，设置在Y向机架的旋转工作台会配合裂片刀做出相应的移动，当裂片刀完成在一个方向上的劈裂操作之后，旋转工作台转动到另一个方向再进行重复的劈裂操作，对晶圆片在横向与纵向两个方向上的加工，实现对晶圆片全自动加工制造，提高生产效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为加工机架的结构示意图。

图3为Z向机架一侧面的结构示意图。

图4为固定平台的结构示意图。

图5为固定平台以俯视角度观察的结构示意图。

图6为Z向运动机构安装有裂片刀的结构示意图。

图7为Z向运动机构的结构示意图。

图8为Y向机架的结构示意图。

图9为图8中A的局部放大结构示意图。

附图标记包括：

1——晶圆料盒 2——校正装置 3——夹料机械手

4——加工机架 5——Z向机架 6——Y向机架

7——旋转工作台 8——Z向运动机构 9——光栅尺

10——光电开关 11——裂片刀 12——击锤

13——驱动元件 14——吸盘架 15——压板

16——固定平台 17——X向运动机构 18——CCD感应器

19——第一气动元件 20——第二气动元件 21——第三气动元件

22——连接块 23——加固板 24——伺服电机

25——联轴器 26——丝杠轴 27——丝杠螺母

28——Z向移动板 29——定位装置 30——气缸

31——平推环块 32——铁环承座 33——扣紧元件

34——感应开关。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。

如图1至图9所示，本实用新型的一种全自动晶圆劈裂机，包括晶圆料盒1，所述晶圆料盒1的旁侧设置有校正装置2，所述晶圆料盒1与校正装置2之间设置有可移动的夹料机械手3，所述校正装置2的旁侧设置有加工机架4，所述加工机架4包括Z向机架5和Y向机架6，所述Y向机架6设置有可转动的旋转工作台7，所述Z向机架5设置有可上下移动的Z向运动机构8，所述Z向运动机构8的侧面设置有光栅尺9和光电开关10，所述Z向运动机构8驱动裂片刀11往复运动，所述裂片刀11上端设置有击锤12，所述Z向机架5还设置有通过驱动元件13驱动升降的吸盘架14和压板15，所述吸盘架14和压板15均设置于固定平台16上，所述固定平台16设置于Z向机架5的前端，所述旋转工作台7的底部设置有X向运动机构17和用于采集晶圆片位置信息并反馈给控制系统的CCD感应器18，所述CCD感应器18滑动设置于X向运动机构17。

一种全自动晶圆劈裂机，包括晶圆料盒1、校正装置2、夹料机械手3和加工机架4，所述加工机架4包括Z向机架5、Y向机架6和旋转工作台7。本实用新型的全自动晶圆劈裂机适用于加工12吋大尺寸的晶圆片，设置于晶圆料盒1与校正装置2之间的夹料机械手3从晶圆料盒1中夹取晶圆片，并将其放置于校正装置2上，对晶圆片的位置和方向进行调整，夹料机械手3由伺服丝杠机构驱动往复运动，该伺服丝杠机构横向设置于整台全自动晶圆劈裂机，从而大大提高夹料机械手3送料的行程。调整之后的晶圆片再由Z向机架5的吸盘架14吸取并放置到旋转工作台7，在Y向机架6的底部设置有用于采集晶圆片位置信息并反馈给控制系统的CCD感应器18， CCD感应器18由X向运动机构17驱动实现横向运动，将晶圆片的位置调整到合适的加工位置。在Z向机架5设置有由气缸30驱动的驱动元件13带动压板15向下移动并压在待加工的晶圆片上，避免晶圆片发生翘曲，有利于更好地加工。接着由Z向运动机构8驱动裂片刀11往下移动并穿过设置在压板15上的通道，该通道的大小与裂片刀11的刀口大小相适应便于裂片刀11通过。当裂片刀11接触到待加工晶圆片的表面时，设置在裂片刀11上端的击锤12与气缸30连接，作为优选，击锤12设置为三个且以相同的间距并排在一起，压缩空气进入击锤12的腔体内，从而推动击锤12尾端的推杆对裂片刀11进行敲击，对晶圆片进行劈裂加工。推杆根据气压的变化对裂片刀11产生力道不同的敲击，使裂片刀11有效劈裂不同厚度尺寸的晶圆片，满足不同种类晶圆片的加工需求。设置在Z向运动机构8侧面的光栅尺9对裂片刀11进行实时记录位移数据并反馈到控制系统进行相应的调整，检测精度高，响应速度快，实现对晶圆片进行精密加工。设置在Z向运动机构8另一侧面的上下端部的光电开关10控制裂片刀11上下移动的极限值，当裂片刀11到达上下极限位置时，信号之间的导通以及切断便可达到裂片刀11运动与停止的功能。裂片刀11在晶圆片上进行每一次的劈裂操作时，设置在Y向机架6的旋转工作台7会配合裂片刀11做出相应的移动，当裂片刀11完成在一个方向上的劈裂操作之后，旋转工作台7转动到另一个方向再进行重复的劈裂操作，对晶圆片在横向与纵向两个方向上的加工，实现对晶圆片全自动加工制造，提高生产效率。

如图2、图3、图4和图5所示，本实施例的驱动元件13包括第一气动元件19、第二气动元件20和第三气动元件21，所述第一气动元件19驱动压板15往复运动，所述第二气动元件20的一侧设置于固定平台16，另一侧通过连接块22与第三气动元件21连接，所述第三气动元件21连接有加固板23，所述加固板23与第三气动元件21均与吸盘架14连接。

具体地，驱动元件13由气缸30来驱动，第一气动元件19驱动压板15做上下运动，第二气动元件20和三气动元件组合成两段式驱动吸取物料，不仅结构紧凑牢固而且占地空间小，增大移动行程。第三气动元件21连接着加固板23，而且第三气动元件21的底部与加固板23的底部均与吸盘架14连接，提高吸盘架14运动的稳定性。采用加固板23可以提高两段式气动元件的承载能力，使其反应速度更迅速，移动更平稳。

如图3、图6和图7所示，本实施例的Z向运动机构8包括伺服电机24，所述伺服电机24通过联轴器25与丝杠轴26连接，所述丝杠轴26滑动设置有丝杠螺母27，所述丝杠螺母27连接有Z向移动板28，所述Z向移动板28滑动设置于Z向运动机构8。

具体地，裂片刀11通过连接块22与Z向移动板28连接，伺服电机24驱动Z向移动板28做上下移动，进而驱动裂片刀11做往复运动，各构件之间设计合理，结构紧凑，而且采用性能卓越的伺服电机24来提高运行速度，大幅度提升工作效率。

如图1、图2和图8所示，本实施例的旋转工作台7的边沿处设置有若干个位于同一圆周上用于夹持固定待加工晶圆片的定位装置29，所述定位装置29沿旋转工作台7的径向移动。

具体地，旋转工作台7的工作平面为圆形且位于水平面内，工作台的边沿处设置有位于同一圆周上的定位装置29，作为优选，定位装置29设置有三个，均匀地分布在圆周上并沿着旋转工作台7的径向移动，对放置在旋转工作台7的晶圆片做出更准确可靠的定位操作。

如图2、图8和图9所示，本实施例的定位装置29包括气缸30、平推环块31，以及设置于铁环承座32的扣紧元件33，所述铁环承座32设置于旋转工作台7的中部，所述平推环块31与气缸30的动力输出端连接，所述扣紧元件33通过平推环块31驱动做往复运动，所述气缸30的上端设置有用于检测扣紧元件33运动的感应开关34。

具体地，当吸盘架14吸住晶圆片并将其放置于旋转工作台7之前，定位装置29由起始的闭合状态过渡转变成张开状态，该过程描述为如下：设置于旋转工作台7边沿处的气缸30驱动平推环块31，其驱动的方向为指向气缸30的方向移动，并以平推环块31的边沿部分与扣紧元件33的凸起部分相互接触贴合，进而平推环块31带动扣紧元件33，使定位装置29实现张开状态，方便晶圆片放置于旋转工作台7，然后再通过平推环块31的移动，使平推环块31的边沿部分与扣紧元件33的凸起部分相互分离，使定位装置29实现闭合状态，对晶圆片进行位置固定的操作。设置在气缸30上端的感应开关34用来检测扣紧元件33的运动情况，由于扣紧元件33设置于铁环承座32，旋转工作台7在旋转时会带动铁环承座32一起转动，当扣紧元件33经过探测区域就会触发感应开关34的开启，进而控制气缸30的开启，再对定位装置29的张开闭合进行控制，实现对定位装置29进行自动化控制。

综上所述可知本实用新型乃具有以上所述的优良特性，得以令其在使用上，增进以往技术中所未有的效能而具有实用性，成为一极具实用价值的产品。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (5)

1.一种全自动晶圆劈裂机，包括晶圆料盒（1），所述晶圆料盒（1）的旁侧设置有校正装置（2），所述晶圆料盒（1）与校正装置（2）之间设置有可移动的夹料机械手（3），所述校正装置（2）的旁侧设置有加工机架（4），所述加工机架（4）包括Z向机架（5）和Y向机架（6），所述Y向机架（6）设置可转动的旋转工作台（7），其特征在于：所述Z向机架（5）设置有可上下移动的Z向运动机构（8），所述Z向运动机构（8）的侧面设置有光栅尺（9）和光电开关（10），所述Z向运动机构（8）驱动裂片刀（11）往复运动，所述裂片刀（11）上端设置有击锤（12），所述Z向机架（5）还设置有通过驱动元件（13）驱动升降的吸盘架（14）和压板（15），所述吸盘架（14）和压板（15）均设置于固定平台（16）上，所述固定平台（16）设置于Z向机架（5）的前端，所述旋转工作台（7）的底部设置有X向运动机构（17）和用于采集晶圆片位置信息并反馈给控制系统的CCD感应器（18），所述CCD感应器（18）滑动设置于X向运动机构（17）。

2.根据权利要求1所述的一种全自动晶圆劈裂机，其特征在于：所述驱动元件（13）包括第一气动元件（19）、第二气动元件（20）和第三气动元件（21），所述第一气动元件（19）驱动压板（15）往复运动，所述第二气动元件（20）的一侧设置于固定平台（16），另一侧通过连接块（22）与第三气动元件（21）连接，所述第三气动元件（21）连接有加固板（23），所述加固板（23）与第三气动元件（21）均与吸盘架（14）连接。

3.根据权利要求1所述的一种全自动晶圆劈裂机，其特征在于：所述Z向运动机构（8）包括伺服电机（24），所述伺服电机（24）通过联轴器（25）与丝杠轴（26）连接，所述丝杠轴（26）滑动设置有丝杠螺母（27），所述丝杠螺母（27）连接有Z向移动板（28），所述Z向移动板（28）滑动设置于Z向运动机构（8）。

4.根据权利要求1所述的一种全自动晶圆劈裂机，其特征在于：所述旋转工作台（7）的边沿处设置有若干个位于同一圆周上用于夹持固定待加工晶圆片的定位装置（29），所述定位装置（29）沿旋转工作台（7）的径向移动。

5.根据权利要求4所述的一种全自动晶圆劈裂机，其特征在于：所述定位装置（29）包括气缸（30）、平推环块（31），以及设置于铁环承座（32）的扣紧元件（33），所述铁环承座（32）设置于旋转工作台（7）的中部，所述平推环块（31）与气缸（30）的动力输出端连接，所述扣紧元件（33）通过平推环块（31）驱动做往复运动，所述气缸（30）的上端设置有用于检测扣紧元件（33）运动的感应开关（34）。