CN211428127U - 一种空气顶针式芯片与膜的分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种空气顶针式芯片与膜的分离装置，包括位置移动机构与设于其上的真空吸头，真空吸头的顶壁上设有中心孔与环绕所述中心孔布置的吸气孔，还包括设于所述中心孔中的顶升头以及能够驱动顶升头顶壁高出所述真空吸头的顶壁的升降驱动机构，顶升头的顶壁上设有凹腔，所述顶升头具有连通所述凹腔的进气机构。使用时，将真空吸头移动至粘性膜正下方，通过真空吸头吸住粘性膜的底面，顶升头上升，气管接头对凹腔内充气，使凹腔处的粘性膜开始凸起，芯片与粘性膜逐渐分离，使吸嘴可以顺利将芯片吸走。采用这样剥离方式，不会有传统钢制顶针受力集中的问题，能够对厚度为100微米以下的芯片进行剥离而不会损伤芯片。

Description

一种空气顶针式芯片与膜的分离装置

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，尤其涉及一种空气顶针式芯片与膜的分离装置。

背景技术

在半导体芯片的制作过程中，整个晶圆制作完成后，首先需要把晶圆贴到粘性膜上，进行划片，把晶圆切割成一颗颗单独芯片，之后需要把单独的芯片从粘性膜上取下来，转入托盘，料带或者直接贴装在基板上。从粘性膜上吸取芯片的过程中，因为膜有粘性，直接用吸嘴从膜上吸取，真空力无法克服膜的粘力，取不下来。需要把芯片从膜上顶起来，使芯片的大部分与膜脱离，只剩下很下的部分还和膜粘着，这样吸嘴从上面吸取芯片，所需要克服的粘力就很小了，就可以很顺利的把芯片吸走了。现有的把芯片从膜上顶升，让芯片和膜剥离的方法，主要是顶针的方法，芯片顶升时，顶升座用真空吸附住膜，从芯片的正下方，顶起一根或多根0.7mm直径的顶针，顶针前端磨细，针尖做成圆弧，保证既可以减少接触面积，又不会顶破膜。顶针顶升时，因为周边的膜被真空吸附在下面的顶升座上，只有顶针冒出把芯片顶升，芯片周边的膜会从芯片上剥离开，只剩下顶针处还有很小面积的膜还接触着芯片，这样膜的粘力就很弱了，上面的真空吸嘴就可以把芯片吸走了。顶针的方法，可以对应厚度超过100微米的芯片，厚的芯片，刚性比较好，顶针顶升时，不会碎裂。但厚度100微米以内的芯片，因为芯片本省已经非常脆弱了，芯片面积稍大时，顶针顶升，芯片受顶针的力和膜的粘力的相互作用，很容易就碎裂了。所以对于厚度100微米以内的薄芯片，迫切需要新的顶升方式从粘性膜上剥离。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型的空气顶针式芯片与膜的分离装置，能够对厚度在100毫米以下的芯片进行剥离，而不会损伤芯片。

本实用新型通过如下方式解决该技术问题:

一种空气顶针式芯片与膜的分离装置，包括位置移动机构与设于位置移动机构上的真空吸头，所述真空吸头的顶壁上设有中心孔与环绕所述中心孔布置的吸气孔，其特征在于：还包括设于所述中心孔中的顶升头以及能够驱动所述顶升头顶壁高出所述真空吸头的顶壁的升降驱动机构，所述顶升头的顶壁上设有凹腔，所述顶升头具有连通所述凹腔的进气机构。

使用时，将真空吸头置于粘性膜正下方，通过真空吸头吸住粘性膜的底面，顶升头上升，进气机构对凹腔内充气，使凹腔处的粘性膜开始凸起，芯片与粘性膜逐渐分离，从而使位于芯片上方的吸嘴可以顺利将芯片吸走。采用这样剥离方式，不会有传统钢制顶针受力集中的问题，能够对厚度为100微米以下的芯片进行剥离而不会损伤芯片，相比现有技术有了显著的进步。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述位置移动机构为XY平面运动机构，其包括横向直线导轨与纵向直线导轨，所述横向直线导轨上设有能够在第一伺服电机驱动下进行移动的第一滑块，所述纵向直线导轨设于所述第一滑块上，所述纵向直线导轨上设有能够在第二伺服电机驱动下进行移动的第二滑块,所述真空吸头设于所述第二滑块上，由此实现了真空吸头在XY平面上的位移。

作为本市实用新型的一种优选实施方式，所述第二滑块上设有C形基座，所述基座包括设于所述第二滑块上的底板、连接于底板一端的竖板以及连接于所述竖板顶端与所述底板相对布置的顶板，所述顶板上设有支撑筒，所述真空吸头连接于所述支撑筒上。采用这样的结构能够避免升降驱动机构与支撑筒间的安装冲突。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述支撑筒的外壁上设有气嘴，所述支撑筒内设有连通所述真空吸头与所述气嘴的第一气道。能够通过气嘴进行抽气来控制真空吸头对粘性膜进行吸附。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述升降驱动机构包括设于所述竖板上的升降装置以及设于所述支撑筒中的顶杆，所述顶杆顶部与所述顶升头相连，所述升降装置能够驱动所述顶杆带动所述真空吸头进行升降。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述升降装置包括安装于所述竖板上的第三伺服电机，所述第三伺服电机具有伸至所述顶板下方的电机轴，所述电机轴上设有凸轮，所述顶杆底端穿过顶板上的通孔与所述凸轮相抵。采用这样的结构，能够通过凸轮的转动来控制顶升头的升降。

作为本实用新型的优选实施方式，所述进气机构包括设于顶杆上的气管接头、设于所述顶杆中且连通所述气管接头的第二气道，设于所述顶升头中且连通所述凹腔与所述第二气道的第三气道。从而能够通过气管接头实现对凹腔的充放气。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述进气机构还包括固定于所述第一滑块上的电磁阀，所述电磁阀与所述气管接头连接。由此能够通过电磁阀实现气管接头的充放气控制。

本实用新型采用空气顶针的模式，替换传统的钢制顶针，不会有受力集中的问题，能够对厚度为100微米以下的芯片进行剥离，而不会损伤芯片，相比现有技术取得了显著的进步。

附图说明

下面结合图片来对本实用新型进行进一步的说明：

图1为本实用新型的立体视图；

图2为本实用新型中A部分的局部放大图；

图3为本实用新型的侧视图；

图4为本实用新型的B-B面剖视图；

图5为本实用新型中B部分的局部放大图；

图6为本实用新型中C部分的局部放大图；

图7为本实用新型中支撑筒的剖视图；

图8为本实用新型中真空吸头的内部结构视图；

图9为本实用新型中盖板的底面视图；

图10为定位盘处于起始零点时的工作视图；

图11为定位盘处于预定角度A时的工作视图；

其中：100-横向直线导轨，101-第一轨道，102-第一伺服电机，103-第一丝杠，104-第一滑块，200-纵向直线导轨，201-第二轨道，202-第二伺服电机，203-第二丝杠，204-第二滑块，310-基座，311-底板，312-竖板，313-顶板，314-通孔，320-支撑筒，321-气嘴，322-第一气道，323-第一气孔，324-贯通孔，325-挡圈，330-真空吸头，332-吸气孔，333-中心孔，334-壳筒，335-盖板,336-凸耳，337-限位凹腔，338-限位孔，340-第三伺服电机，341-凸轮，342-定位盘，350-传感器，351-感应凹槽，360-支架，370-电磁阀，380-坦克链，400-顶升头，410-顶杆，411-凸起端头，412-气管接头，413-第二气道，414-第二气孔，420-弹簧，430-导套，440-限位弹簧，441-限位块，442-导杆，443-凸台，444-台阶，445-让位凹口，446-限位柱，500-顶块，510-连接块，511-容置腔，512-密封圈，513-滑槽，514-定位杆，515-连接孔，520-底部，530-中部，540-顶部，541-凹腔，550-第三气道，560-圈形磁铁。

具体实施方式

以下通过具体实施例来对本实用新型进行进一步阐述：

如图1和图4所示的空气顶针式芯片与膜的分离装置，包括XY平面运动机构、真空吸头330、设于真空吸头330内的顶升头400、控制顶升头400升降的升降驱动机构以及控制顶升头400充放气的进气机构。

如图1和图4所示，XY平面运动机构包括横向直线导轨100、纵向直线导轨200。该横向直线导轨100包括第一轨道101、设于第一轨道101一端的第一伺服电机102、设于第一轨道101内且一端与第一伺服电机102相连的第一丝杠103、穿设于第一丝杠103上并与第一丝杠103啮合的第一滑块104。使用时，第一伺服电机102驱动第一丝杠103旋转，带动第一滑块104进行横向滑移。

该纵向直线导轨200包括设于第一滑块104上且垂直于第一轨道101的第二轨道201、设于第二轨道201一端的第二伺服电机202、设于第二轨道201内且一端与第二伺服电机202相连的第二丝杠203、穿设于第二丝杠203上并与第二丝杠啮合的第二滑块204。使用时，第二伺服电机202驱动第二丝杠203旋转，带动第二滑块204进行纵向滑移。

再如图1所示，第二滑块204上设有C形基座310，其包括固定于第二滑块204顶面上的底板311、与底板311一侧边缘连接的竖板312以及连接竖板312顶部边缘并与底板311相对布置的顶板313。该顶板313上设有支撑筒320，真空吸头330固定于该支撑筒320上。

如图1与图2与图8所示，该真空吸头330包括壳筒334与盖板335，该壳筒334为上下端具有开口的圆筒，壳筒334下端安装于支撑筒320上，壳筒334靠近顶部开口处的内壁上设有两个相对布置的凸耳336，盖板335盖在壳筒334的顶部开口上并与凸耳336通过螺栓固定。

如图2与图9所示，盖板335的顶壁为平整表面，顶壁中央设有矩状阵列的吸气孔332，盖板335的边缘处设有一圈凹槽，凹槽内也同样分布有一圈吸气孔332。该吸气孔332阵列的中央具有被吸气孔332环绕的方形中心孔333。盖板335的底面上设有限位凹腔337以及贯穿盖板335的限位孔338，该限位孔338为腰形孔。

如图1及图7所示，该支撑筒320的外壁上设有气嘴321，支撑筒320内设有连通气嘴321与支撑筒320顶壁的第一气道322，第一气道322连通壳筒334内。使用时，气嘴321吸气，在盖板335的凹槽和吸气孔3332阵列处形成局部真空，使真空吸头330能够牢固的吸附住粘性膜。

如图4与图6所示，顶升头400安装于真空吸头300内，其包括顶块500、限位块441、导杆442以及限位弹簧440。

如图2与图6所示，该顶块500呈方形阶梯状结构，其从下至上依次包括尺寸渐小的底部520、中部530与顶部540。顶部540为方形结构，其能够从真空吸头330的中心孔333中穿出，顶部540的顶壁顶端具有方形凹腔541，该凹腔541的轮廓与芯片的轮廓一致。该凹腔541与该进气机构相连通。

如图6所示，导杆442穿设在顶块500底部520四角的限位孔中，导杆442底端从顶块500底部520伸出，导杆442底端设有对顶块500进行限位的螺栓头。导杆442顶端固定于顶块500上方的限位块441中。导杆442的外壁为光滑表面，以使顶块500能够顺滑的在导杆442上滑动。

限位弹簧440套接于导杆442上，其两端分别与顶块500与限位块441相抵，以使顶块500与限位块441在没有外力作用时能够维持撑开状态。

如图6与图8所示，限位块441的两侧具有和壳筒335的凸耳336间形成间隙的让位凹口445，限位块411的顶壁中央具有外径略小于盖板335限位凹腔337的凸台443，凸台443的中央具有供顶块500顶部540伸出的开孔。限位块441位于凸台443外的顶壁上还设有凸出顶壁的台阶444与限位柱446。

该限位柱446在顶升头400活动的过程中始终插于盖板335的限位孔338中，以对顶升头400进行限位，避免其自旋，当限位块441顶面与盖板335底面相抵时，由于让位凹口445与台阶444的存在，限位块441与盖板335间能够形成间隙，使真空吸头330的气路能保持通畅。

顶升头400的运动方式如下：运行时，升降驱动机构带动顶升头400上升，使限位块411顶部的凸台443与盖板335底部的限位凹腔337相抵，实现限位，随后顶升头400继续上升，顶块500克服限位弹簧440的弹力沿着导杆442上升，使顶块500的顶部520穿过限位块411上的开孔并从盖板335的中心孔333处穿出。

如图1、图3、图5与图6所示，该升降驱动机构包括设于C形基座310上的升降装置、穿设于支撑筒320中的贯通孔324内的顶杆410以及用于连接顶杆410与顶块500的连接块510。

如图5与图7所示，顶杆410上由上至下依次套设有导套430与弹簧420，导套430与位于贯通孔324顶部的阻挡部325相抵，弹簧420与位于顶杆410底部的凸起端头411相抵。顶杆410底部的凸起端头411穿过基座310上的通孔314伸入基座310中。顶杆410的顶端穿出阻挡部325伸入真空吸头330的壳筒334内。

如图6所示，连接块510置于壳筒334内，连接块510的底面上具有容置腔511，顶杆410顶端伸入该容置腔511内，连接块510的外壁上设有滑槽513，该滑槽513内布置有定位杆514，定位杆514插设于支撑筒320顶壁上的定位插孔内，以此来避免连接块510发生转动。连接块510的外壁上还设有连通容置腔511的连接孔515，通过穿入连接孔515并与顶杆410外壁相抵的螺栓实现顶杆410与连接块510的连接固定。

为便于组装与拆卸，连接块510与顶块500间的连接方式如图6所示：顶块500的底面上设有放置腔，放置腔内设有圈形磁铁560，连接块510吸附于该圈形磁铁560上。使连接块510与顶块500间能够方便的通过磁力进行装配与分离。

如图1和图5所示，该升降装置包括第三伺服电机340、凸轮341、半圆状的定位盘342与传感器350。第三伺服电机340固定于竖板312外侧，其电机轴穿过竖板312上的开孔伸入基座310里侧，凸轮341与定位盘342依次套设于电机轴上。凸轮341与顶杆410的凸起端头411相抵。从而能够通过第三伺服电机340的旋转，依次驱动凸轮341、顶杆410、连接块510，带动顶块500的升降。

传感器350安装于竖板312上，传感器350中间设有一道感应凹槽351，定位盘342能够在旋转时穿过该感应凹槽351，被传感器350感应。通过传感器350感应定位盘342，使该升降装置能够初始化顶升头400的初始位置，并且能够精确控制顶升头400的顶升高度，具体方法如图10和图11所示，传感器350感应到定位盘342的直径边缘342a作为起始零点，通过感应定位盘342旋转预定角度A控制顶升头400的顶升高度。

如图3、图5与图6所示，该顶杆410的凸起端头411上设有气管接头412、该顶杆410内具有连通气管接头412的第二气道413，第二气道413连通位于顶杆410顶部的第二气孔414。

如图6所示，该连接块510中具有竖直贯孔，该竖直贯孔分别连通第二气孔414与圈形磁铁560的中心孔。

如图6所示，该顶块500内具有连通方形凹腔541与圈形磁铁560中心孔的第三气道550。

该顶杆410与支撑筒320的贯通孔324内壁间设有密封圈，由此实现支撑筒320与顶杆410间的气密。

该顶杆410外壁与连接块510放置腔的内壁间设有密封圈512，由此实现第二气道413与竖直贯孔间的气密。

该竖直贯孔与第三气道550间通过圈形磁铁560的吸附力实现气密。

传感器350安装于竖板312上，传感器350中间设有一道感应凹槽351，定位盘342能够在旋转时穿过该感应凹槽351，被传感器350感应。通过传感器350感应定位盘342，使该升降装置能够初始化顶升头400的初始位置，并且能够精确控制顶升头400的顶升高度，例如图10、图11所示，传感器感应到感应定位盘342的直径边缘342a作为起始零点，通过感应到感应定位盘342旋转预定角度A控制顶升头的顶升高度。

如图3、图5与图6所示，该顶杆410的凸起端头411上设有气管接头412、该顶杆410内具有连通气管接头412的第二气道413，第二气道413连通位于顶杆410顶部的第二气孔414。

如图6所示，该连接块510中具有竖直贯孔，该竖直贯孔分别连通第二气孔414与圈形磁铁560的中心孔。

如图6所示，该顶块500内具有连通方形凹腔541与圈形磁铁560中心孔的第三气道550。

该顶杆410与支撑筒320的贯通孔324内壁间设有密封圈，由此实现支撑筒320与顶杆410间的气密。

该顶杆410外壁与连接块510放置腔的内壁间设有密封圈512，由此实现第二气道413与竖直贯孔间的气密。

该竖直贯孔与第三气道550间通过圈形磁铁560的吸附力实现气密。

如图1和图3所示，第一滑块104上还设有支架360，该支架360上设有分别连接气嘴312与气管接头412的多个电磁阀370。其中的一个电磁阀370、气管接头412、第二气道413、竖直贯孔、圈形磁铁560与第三气道550一起构成了一个能够对顶块500中的凹腔541进行充放气的进气机构。

采用这样的结构，使进气机构的气路与真空吸头330的气路相对独立，不会因为对凹腔541进行充放气操作影响真空吸头330的运行。

支架360上还连接有坦克链380，通过坦克链380实现电气线路、气管线路的跟随运动。

以上就是本实用新型的整体结构，工作时，首先，将真空吸头330移动到放置有芯片的粘性膜下方，通过粘性膜的运动使粘性膜上的芯片对准顶升头400上的凹腔541，角度一致。随后，粘性膜上方的真空吸嘴下降，贴到芯片的表面上开始抽气，吸附住芯片。打开与气嘴321连接的电磁阀370，对真空吸头330抽真空，使真空吸头330吸住粘性膜。接着，芯片上方的真空吸嘴和顶升头400同步向上移动，顶升头400伸出至高出顶壁约2mm左右后，停止上升，紧接着在真空吸嘴继续上升的同时，打开与气管接头412连接的电磁阀370，向方形凹腔541内充气，从而使得粘性膜对应在凹腔541上的区域形成向上突起的鼓包，这时，芯片四周边缘就会与粘性膜分离，随着凸起越来越高，芯片的边缘开始脱离，脱离部分越来越多，直到芯片与膜之间只有一小部分粘连，粘力很小，这时再驱动真空吸嘴将芯片吸走。最后，将凹腔541中的气体排出并驱动顶升头400下降并停止真空吸头抽真空，使整个装置还原到初始状态后通过移动粘性膜使下个芯片与顶升头400的凹腔541对准，以进行下一轮芯片与膜的剥离。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种空气顶针式芯片与膜的分离装置，包括位置移动机构与设于位置移动机构上的真空吸头(330)，所述真空吸头(330)的顶壁上设有中心孔(333)与环绕所述中心孔(333)布置的吸气孔(332)，其特征在于：还包括设于所述中心孔(333)中的顶升头(400)以及能够驱动所述顶升头(400)顶壁高出所述真空吸头(330)的顶壁的升降驱动机构，所述顶升头(400)的顶壁上设有凹腔(541)，所述顶升头(400)具有连通所述凹腔(541)的进气机构。

2.按照权利要求1所述的空气顶针式芯片与膜的分离装置，其特征在于：所述位置移动机构为XY平面运动机构，其包括横向直线导轨(100)与纵向直线导轨(200)，所述横向直线导轨(100)上设有能够在第一伺服电机(102)驱动下进行移动的第一滑块(104)，所述纵向直线导轨(200)设于所述第一滑块(104)上，所述纵向直线导轨(200)上设有能够在第二伺服电机(202)驱动下进行移动的第二滑块(204),所述真空吸头设于所述第二滑块(204)上。

3.按照权利要求2所述的空气顶针式芯片与膜的分离装置，其特征在于：所述第二滑块(204)上还设有C形基座(310)，所述基座(310)包括设于第二滑块(204)上的底板(311)、连接于底板(311)一端的竖板(312)以及连接于所述竖板(312)顶端与所述底板(311)相对布置的顶板(313)，所述顶板(313)上设有支撑筒(320)，所述真空吸头(330)连接于所述支撑筒(320)上。

4.按照权利要求3所述的空气顶针式芯片与膜的分离装置，其特征在于：所述支撑筒(320)的外壁上设有气嘴(321)，所述支撑筒(320)内设有连通所述真空吸头(330)与所述气嘴(321)的第一气道(322)。

5.按照权利要求4所述的空气顶针式芯片与膜的分离装置，其特征在于：所述升降驱动机构包括设于所述竖板(312)上的升降装置以及设于所述支撑筒(320)中的顶杆(410)，所述顶杆(410)顶部与所述顶升头(400)相连，所述升降装置能够驱动所述顶杆(410)带动所述真空吸头(330)进行升降。

6.按照权利要求5所述的空气顶针式芯片与膜的分离装置，其特征在于：所述升降装置包括安装于所述竖板(312)上的第三伺服电机(340)，所述第三伺服电机(340)具有伸至所述顶板(313)下方的电机轴，所述电机轴上设有凸轮(341)，所述顶杆(410)底端穿过顶板(313)上的通孔(314)与所述凸轮(341)相抵。

7.按照权利要求6所述的空气顶针式芯片与膜的分离装置，其特征在于：所述电机轴上还设有定位盘(342)，所述基座(310)的竖板(312)上设有传感器(350)，所述传感器(350)中设有容所述定位盘(342)在旋转时穿过的感应凹槽(351)。

8.按照权利要求7所述的空气顶针式芯片与膜的分离装置，其特征在于：所述进气机构包括设于所述顶杆(410)上的气管接头(412)、设于所述顶杆(410)中且连通所述气管接头(412)的第二气道(413)，设于所述顶升头(400)中且连通所述凹腔(541)与所述第二气道(413)的第三气道(550)。

9.按照权利要求8所述的空气顶针式芯片与膜的分离装置，其特征在于：所述进气机构还包括固定于所述第一滑块(104)上的电磁阀(370)，所述电磁阀(370)与所述气管接头(412)连接。

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