CN213401145U - 一种承载装置及具有该承载装置的检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种承载装置及具有该承载装置的检测设备，该承载装置包括承载盘，所述承载盘具有内外嵌套设置的胶膜吸附面和框架承载面，所述胶膜吸附面高于所述框架承载面，且所述胶膜吸附面内侧的承载盘具有下凹形成的待测物避让空间。通过优化改进该承载装置的安装固定结构，为确保待测物在检测过程中的稳定性提供了技术保障。当胶膜框架放置在该承载盘上时，高于框架承载面的胶膜吸附面构成对胶膜的支撑，与此同时，基于自重置于框架承载面上的框架完成对胶膜的向外全向抻拉，以及避让空间为位于胶膜中部的待测物提供了下落裕度，进一步形成对胶膜的向内全向抻拉，使得整个胶膜得以张紧，从而起到固定胶膜并保证待测物稳定性的作用。

Description

一种承载装置及具有该承载装置的检测设备

技术领域

本实用新型涉及半导体测试设备技术领域，具体涉及一种承载装置及具有该承载装置的检测设备。

背景技术

随着新型封装技术不断涌现，一些高性能电子产品芯片的立体封装所需要的芯片厚度越来越薄。电路层制作完成后，需要对硅片进行背面减薄抛光，然后进行贴膜并利用胶膜贴到框架上。通过胶膜所具有的张力为超薄晶圆提供支撑，使其在传输过程中得以保持平整，避免翘曲或下垂等。其中，晶圆与胶膜之间需要贴合致密，无空隙气泡、异物颗粒，膜无褶皱等。

另外，在晶圆的切割、划片或研磨等工序，也均需要胶膜框架来提供必要的承载，以完成相应的加工和检测任务。

有鉴于此，亟待针对现有胶膜框架的承托装置进行结构优化，在满足相应工序要求的基础上，能够实现胶膜框架的可靠组装，以保证高速检测过程中待测物的稳定性。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种承载装置及具有该承载装置的检测设备，通过优化改进该承载装置的安装固定结构，为确保待测物在检测过程中的稳定性提供了技术保障。

本实用新型提供的一种承载装置，用于固定胶膜框架，该承载装置包括承载盘，所述承载盘具有内外嵌套设置的胶膜吸附面和框架承载面，所述胶膜吸附面高于所述框架承载面，且所述胶膜吸附面内侧的承载盘具有下凹形成的待测物避让空间。

优选地，还包括与所述胶膜吸附面和所述框架承载面相应设置的夹持机构，所述夹持机构位于所述框架承载面外侧的所述承载盘上，以夹持固定框架。

优选地，相应设置的所述胶膜吸附面、所述框架承载面和所述夹持机构至少为两个适配组，相邻两组内外嵌套设置，并配置为：位于内侧的所述适配组，置于位于外侧的所述适配组的待测物避让空间中，且低于位于外侧的所述适配组的胶膜吸附面。

优选地，所述胶膜吸附面为与圆环面，其上的吸附孔为圆孔或环槽。

优选地，所述夹持机构包括定位部和夹持部；所述定位部固定设置在所述承载盘上，用于与框架的外周面相抵；所述夹持部与所述定位部相对设置，所述夹持部可相对于所述承载盘滑动切换于夹持工作位和非工作位之间，并配置为：位于所述夹持工作位的所述夹持部与框架的外周面相抵。

优选地，所述夹持部为设置在夹持本体上的夹爪，所述夹持本体与所述承载盘的底面间具有滑动副，所述承载盘上开设有所述夹爪适配的夹爪穿装槽；沿所述滑动的方向，所述夹爪穿装槽的尺寸满足：自所述夹爪穿装槽伸出的所述夹爪的上端，可与框架的外周面相抵。

优选地，所述夹持本体上的所述夹爪设置为至少两个，分别与至少两个适配组的所述定位部相对设置。

优选地，所述夹持本体的顶面和所述承载盘的底面，两者中的一者上设置有滑轨、另一者上设置有滑槽，所述滑轨和所述滑槽构建所述滑动副。

优选地，所述夹持机构还包括夹持驱动部，用于驱动所述夹持部相对于所述承载盘滑动，提供所述夹持部的夹紧驱动力，并配置为：在所述夹紧驱动力的作用下，所述夹持部与所述定位部构建形成夹持固定框架的夹紧力。

优选地，还包括：设置在承载盘上的多个顶杆，所述顶杆具有与框架适配的顶升面；所述框架承载面所在位置处的所述承载盘的本体上开设有顶升穿装孔，所述顶杆可在升降板的带动下切换于顶升工作位和非工作位之间切换，并配置为：位于顶升工作位的所述顶杆，其顶升面高于相应的所述框架承载面。

优选地，所述顶杆为沿竖向可变长度的柔性顶杆。

优选地，还包括旋转机构，所述旋转机构包括旋转盘、旋转驱动部和滑环；所述旋转盘与所述承载盘相连并同步转动；所述旋转驱动部提供驱动所述旋转盘转动的驱动力；所述滑环设置在所述旋转驱动部的输出端与所述旋转盘之间，以建立供电通路和/或供气通路。

本实用新型还提供一种检测设备，包括框架提篮、机械手和框架承载装置，所述框架承载装置采用如前所述的承载装置。

针对现有胶膜框架，本实用新型另辟蹊径提出了吸附固定框架胶膜的创新方式。具体地，其承载盘具有胶膜吸附面和框架承载面，两者内外嵌套设置；其中，框架承载面与框架适配，胶膜吸附面与胶膜适配，当胶膜框架放置在该承载盘上时，高于框架承载面的胶膜吸附面构成对胶膜的支撑，与此同时，基于自重置于框架承载面上的框架完成对胶膜的向外全向抻拉，以及避让空间为位于胶膜中部的待测物提供了下落裕度，进一步形成对胶膜的向内全向抻拉；如此设置，使得整个胶膜得以张紧，在此基础上，胶膜吸附面吸附固定胶膜，从而起到固定胶膜并保证待测物稳定性的作用，可确保其在高速转动过程中始终保持良好的待测状态。

在本实用新型的优选方案中，在框架承载面外侧的承载盘上设置夹持机构，以夹持固定框架的外沿。结构简单，并能实现框架的可靠固定，可进一步确保待测物稳定性。

在本实用新型的另一优选方案中，相应设置的胶膜吸附面、框架承载面和夹持机构至少为两个适配组，相邻两组内外嵌套设置，由此可分别适配于不同尺寸的胶膜框架；并配置为：位于内侧的适配组，置于位于外侧的适配组的待测物避让空间中，且低于位于外侧的适配组的胶膜吸附面。也即，对于相邻的两组来说，外侧适配组用于大尺寸胶膜框架，内侧适配组用于小尺寸胶膜框架；特别是，内侧适配组置于位于外侧的适配组的避让空间中，且低于位于外侧适配组的胶膜吸附面，这样，对外侧适配组主要功能的整体应用亦不构成影响，可实现对不同尺寸待侧物和不同尺寸胶膜框架的承载。

在本实用新型的又一优选方案中，其夹持机构包括相对设置的定位部和夹持部，通过该夹持部相对于承载盘的滑动实现对框架的夹紧固定；其中，该夹持部进一步为设置在夹持本体上的夹爪，在承载盘上开设有夹爪适配的夹爪穿装槽，自夹爪穿装槽伸出的夹爪的上端，可与框架的外周面相抵夹紧。这里，夹持本体上的夹爪设置为至少两个，分别与至少两个适配组的定位部相对设置，通过一个夹持本体及驱动传动构件即可适应不同尺寸框架的夹持固定，在提高装置可适应性的基础上，可有效控制产品制造成本。

在本实用新型的再一优选方案中，增设有设置在升降板上的顶杆，通过顶杆形成框架安装时的预支撑。当胶膜框架放置于承载盘上时，其框架置于上升至顶升工作位的顶杆顶升面上，形成预支撑；随着顶杆的下移，胶膜吸附面形成对胶膜的支撑，待测物下落至避让空间形成对胶膜的向内抻拉，接下来随着顶杆的继续下移，框架落至框架承载面的过程中形成对胶膜的向外抻拉；上述抻拉张紧过程依次进行，可进一步提高待测物稳定性。

附图说明

图1为具体实施方式中所述承载装置的整体构成装配爆炸图；

图2为具体实施方式中所述承载装置的俯视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为图3的B部放大示意图；

图5为具体实施方式所述检测设备的工位间传输示意图；

图6为一种典型的晶圆胶膜框架的示意图。

图中：

承载装置10、框架提篮20、机械手30、翻转台40；

承载盘1、第一胶膜吸附面11a、第二胶膜吸附面11b、第一框架承载面12a、第二框架承载面12b、第一避让空间13a、第二避让空间13b、第一夹爪穿装槽14a、第二夹爪穿装槽14b、顶升穿装孔15；

夹持机构2、第一夹爪211a、第二夹爪211b、夹持本体212、第一定位部22a、第二定位部22b、滑槽23、滑轨24、夹持驱动气缸25；

顶杆31、升降板32、顶升驱动气缸33；

旋转盘41、滑环42、旋转驱动部43；

晶圆胶膜框架5、框架51，胶膜52、晶圆53。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

不失一般性，本实施方式以图示晶圆胶膜框架作为描述主体，详细说明用于固定胶膜框架的承载装置。应当理解，该胶膜框架51及粘附于胶膜52上的晶圆53的具体结构非本申请的核心发明点所在，并对本申请请求保护的技术方案未构成实质性的限制。

请参见图1、图2和图3，其中，该图示出了本实施方式所述承载装置的整体构成装配爆炸图，图2为该承载装置的俯视图，图3为图2的A-A剖视图。为清楚描述本方案的配合关系及作用机理，请参见图6，该图为一种典型的晶圆胶膜框架5的示意图。

本方案中，承载装置包括承载盘1。如图所示，该承载盘1具有内外嵌套设置的胶膜吸附面(11a、11b)和框架承载面(12a、12b)，其中，框架承载面(12a、12b)与框架51适配，胶膜吸附面与胶膜52适配，可以理解的是，对应于待处理的晶圆胶膜框架5，本方案中的胶膜吸附面(11a、11b)和框架承载面(12a、12b)的尺寸需要保持适配。

其中，胶膜吸附面(11a、11b)高于框架承载面(12a、12b)，且胶膜吸附面(11a、11b)内侧的承载盘1具有下凹形成的待测物避让空间(13a、13b)，保护晶圆不受损坏。

当胶膜框架放置在该承载盘上时，高于框架承载面的胶膜吸附面构成对胶膜的支撑，请一并参见图4，该图为图3的B部放大示意图。与此同时，基于自重置于第一框架承载面12a上的框架51完成对胶膜52的向外全向抻拉，以及第一避让空间13a为位于胶膜52中部的晶圆53(待测物)提供了下落裕度，进一步形成对胶膜的向内全向抻拉，从而使得整个胶膜得以有效张紧，在此基础上，第一胶膜吸附面11a吸附固定胶膜52，实现对晶圆的非接触固定，从而起到固定胶膜52并保证待测物(晶圆53)稳定性的作用。

本方案支持晶圆朝下胶膜朝上放置(也可支持晶圆朝上的普通承载需求)。这里，胶膜吸附面(11a、11b)与框架承载面(12a、12b)之间的高度差，可根据具体待处理胶膜框架进行设定；理论上，该高度差为05mm-1mm即可形成较佳的胶膜张力，满足大多类型的待处理要求。

进一步地，还包括与胶膜吸附面(11a、11b)和框架承载面(12a、12b)相应设置的夹持机构2，该夹持机构2位于框架承载面(12a、12b)外侧的承载盘1上，以夹持固定框架51的外沿。这样，该夹持固定对中部执行的检测等处理工艺不构成任何影响。结构简单，并能实现框架51的可靠固定。

众所周知，基于不同尺寸系列的晶圆53，相应地，框架51尺寸通常会适应性的进行调整。为了使得本方案提供的承载装置能够适用于不同尺寸的胶膜框架，可以针对上述设计构思作进一步优化。

结合图1、图2和图3所示，相应设置的胶膜吸附面(11a、11b)、框架承载面(12a、12b)和夹持机构(211a、211b)为两个适配组，相邻两组内外嵌套设置。也即，第一胶膜吸附面11a、第一框架承载面12a和第一夹爪211a所构成的第一适配组，适用于大尺寸晶圆胶膜框架；第二胶膜吸附面11b、第二框架承载面12b和第二夹爪211b所构成的第二适配组，适用于小尺寸晶圆胶膜框架。

具体地，对于相邻的两组来说，位于内侧的适配组(第二适配组)，置于位于外侧的适配组(第一适配组)的第一避让空间13a中，且低于位于外侧的适配组(第一适配组)的第一胶膜吸附面11a。这样，对外侧适配组主要功能的应用亦不构成影响，整体上，可实现对不同尺寸待侧物和不同尺寸胶膜框架的承载。

当然，图中以两个适配组进行示明，以清楚示出相邻两组构成间的适配关系。需要说明的是，相应设置的胶膜吸附面、框架承载面和夹持机构所形成的适配组，根据前述构思还可以设置为三组、四组等其他复数组，而非不局限于图中所示的两组。

本方案中，兼具吸附胶膜52的胶膜吸附面(11a、11b)优选采用圆环面，易于加工，且沿周向可形成良好支撑和吸附功能。图中所示，胶膜吸附面(11a、11b)上的吸附孔为环槽，也可将吸附孔开设为圆孔。相应地，承载盘1本体内具有真空通道(图中未示出)，以根据需要建立相应的真空度。

对于框架51的夹持固定，可以为竖向形成夹紧作用力，优选采用在水平面内形成该夹紧作用力，如此设置，便于进行多组适配组的结构设计。

作为优选，夹持机构2主要包括两个部分：固定设置在承载盘1上的定位部(22a、22b)，以及与该定位部22相对设置夹持部(第一夹爪211a、第二夹爪211b)，结合图2所示，定位部(22a、22b)用于与框架51的外周面相抵，夹持部(第一夹爪211a、第二夹爪211b)可相对于承载盘1滑动切换于夹持工作位和非工作位之间，并配置为：位于夹持工作位的夹持部与框架51的外周面相抵，以形成夹紧作用力。初始状态下，夹持部可位于非工作位，此时其与胶膜框架之间具有预定距离，框架51放置完成后，该夹持部切换至夹持工作位，与相应的定位部(22a、22b)共同作用夹紧框架51。

为了更加可靠地固定框架，对于待处理胶膜框架，相适配的定位部22和夹持部可沿两个方向分别设置，如图2所示，其中一组，沿第一方向X施加夹紧作用力至框架51；另外一组，沿第二方向Y施加夹紧作用力至框架51，由此，从两个维度构建可靠的夹紧固定。

进一步地，该夹持部进一步为设置在夹持本体212上的夹爪(第一夹爪211a、第二夹爪211b)，在承载盘1上开设有夹爪适配的夹爪穿装槽(14a、14b)，自夹爪穿装槽(14a、14b)伸出的夹爪(第一夹爪211a、第二夹爪211b)的上端，以与框架51的外周面相抵夹紧。这里，沿滑动方向，夹爪穿装槽(14a、14b)的尺寸满足上述要求，也就是说，夹爪穿装槽尺寸满足切换于夹持工作位和非工作位之间的夹爪行程需要，即前者大于或等于后者。

对于适配于不同尺寸的两个适配组来说，每个夹持本体212上设置两个夹爪，分别与至少两个适配组的定位部相对设置。其中，第一夹爪211a与第一定位部22a适配，以夹持固定大尺寸框架；第二夹爪211b与第二定位部22b适配，以夹持固定小尺寸框架。本方案中，通过一个夹持本体212及相应的驱动传动构件即可适应不同尺寸框架的夹持固定，可有效控制产品制造成本。

另外，在夹持本体212与承载盘1的底面间具有滑动副，以确保夹持部滑动切换的动作精度，保证夹持过程中框架51位置准确。作为优选，夹持本体212的顶面上设置有滑槽23，承载盘1的底面上设置有滑轨24，由滑轨24和滑槽23构建该滑动副。此外，滑轨24和滑槽23也可反向配置(图中未示出)，其中，夹持本体212的顶面上设置有滑槽，承载盘1的底面上设置有滑轨，同样能够确保前述动作精度。

此外，该夹持机构2还包括夹持驱动部，用于驱动夹持部相对于承载盘1滑动，提供夹持部的夹紧驱动力，优选采用夹持驱动气缸25。并配置为：在夹持驱动气缸25所提供夹紧驱动力的作用下，夹持部与定位部构建可靠的作用于框架51的夹紧力。

为了最大限度地发挥本方案的技术效果，可以增设多个能够提供框架预支撑的顶杆31。如图所示，多个顶杆31设置在承载盘1上，每个顶杆具有与相应框架51适配的顶升面；同时，在框架承载面(12a、12b)所在位置处的承载盘1的本体上开设有顶升穿装孔15，工作过程中，顶杆31可在升降板32的带动下切换于顶升工作位和非工作位之间切换，并配置为：位于顶升工作位的顶杆31，其顶升面高于相应的框架承载面(12a、12b)。

当胶膜框架5放置于承载盘1上时，其框架51首先置于上升至顶升工作位的顶杆31的顶升面上，形成预支撑；随着顶杆31的下移，胶膜吸附面(11a、11b)形成对胶膜52的支撑，待测晶圆53下落至相应的避让空间形成对胶膜52的向内抻拉，接下来，随着顶杆31的继续下移，框架51落至相应框架承载面(12a、12b)上的过程中形成对胶膜52的向外抻拉；上述抻拉张紧过程依次进行，可进一步提高待测晶圆稳定性。

此外，机械手抓取晶圆胶膜框架5进行放置时，不排除存在侧偏的可能，为了克服该偏载对晶圆稳定性的影响。本方案中，可以将顶杆31设置为沿竖向可变长度的柔性顶杆，以缓冲吸收可能存在的偏载。

该柔性顶杆可以在杆体与升降板32之间配置一个弹簧，升降板32升起过程可压缩弹簧，并在可能偏载的情况下实现平衡，确保待处于晶圆胶膜框架5保持水平姿态。具体来说，通过更换不同线径的弹簧，提供给框架不同的柔性顶起力度。

此外，本方案提供的承载装置还包括旋转机构，具体请一并参见图1。其中，该旋转机构的旋转盘41与承载盘1相连并同步转动，以执行相应处理功能下的转动。基于承载盘1的转动特性，其上气路及供电通路需要实时保持，为此，提供驱动旋转盘41转动的驱动力的旋转驱动部43，通过滑环42进行连接，该滑环42设置在旋转驱动部43的输出端与旋转盘41之间，以建立供电通路和/或供气通路，可实现多路气管和多路电线的360度旋转。

需要说明的是，该旋转机构的上述构成非本申请的核心发明点所在，且本领域技术人员基于现有技术能够实现，故本文不再赘述。

相应地，升降板32中部开设避让该旋转机构的贯通孔，结构更加紧凑合理。此外，升降板32的上下位移驱动力，可以由顶升驱动气缸33提供。这里的顶升驱动气缸33和前述夹持驱动气缸25均可采用现有技术实现，故本文同样不再赘述。

除前述承载装置外，本实施方式还提供一种检测设备，包括框架提篮20、机械手30和框架承载装置，该框架承载装置采用如前所述的承载装置10。当然，还可以配置一翻转台40，以在翻转台40实现待测物的翻转，可简化机械手30的功能设计。

如图5所示，该设备流程为：机械手30从框架提篮20中取片，装入翻转台40上，翻转台40将其进行180度翻转，使得框架中晶圆朝上翻转为晶圆朝下胶膜朝上(或反向翻转)；机械手30取走框架，放入承载装置10的承载盘1上，进行光学检测(或其他处理工艺)。检测完成后，机械手30取走框架，装入翻转台40，翻转框架为之前的晶圆朝上，然后机械手30将其取走放置与框架提篮20内，完成整个自动检测过程。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中部”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

以上仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种承载装置，用于固定胶膜框架，其特征在于，包括承载盘，所述承载盘具有内外嵌套设置的胶膜吸附面和框架承载面，所述胶膜吸附面高于所述框架承载面，且所述胶膜吸附面内侧的承载盘具有下凹形成的待测物避让空间。

2.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，还包括与所述胶膜吸附面和所述框架承载面相应设置的夹持机构，所述夹持机构位于所述框架承载面外侧的所述承载盘上，以夹持固定框架。

3.根据权利要求2所述的承载装置，其特征在于，相应设置的所述胶膜吸附面、所述框架承载面和所述夹持机构至少为两个适配组，相邻两组内外嵌套设置，并配置为：位于内侧的所述适配组，置于位于外侧的所述适配组的待测物避让空间中，且低于位于外侧的所述适配组的胶膜吸附面。

4.根据权利要求3所述的承载装置，其特征在于，所述胶膜吸附面为与圆环面，其上的吸附孔为圆孔或环槽。

5.根据权利要求4所述的承载装置，其特征在于，所述夹持机构包括：

定位部，固定设置在所述承载盘上，用于与框架的外周面相抵；

夹持部，与所述定位部相对设置，所述夹持部可相对于所述承载盘滑动切换于夹持工作位和非工作位之间，并配置为：位于所述夹持工作位的所述夹持部与框架的外周面相抵。

6.根据权利要求5所述的承载装置，其特征在于，所述夹持部为设置在夹持本体上的夹爪，所述夹持本体与所述承载盘的底面间具有滑动副，所述承载盘上开设有所述夹爪适配的夹爪穿装槽；沿所述滑动的方向，所述夹爪穿装槽的尺寸满足：自所述夹爪穿装槽伸出的所述夹爪的上端，可与框架的外周面相抵。

7.根据权利要求6所述的承载装置，其特征在于，所述夹持本体上的所述夹爪设置为至少两个，分别与至少两个适配组的所述定位部相对设置。

8.根据权利要求6所述的承载装置，其特征在于，所述夹持本体的顶面和所述承载盘的底面，两者中的一者上设置有滑轨、另一者上设置有滑槽，所述滑轨和所述滑槽构建所述滑动副。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的承载装置，其特征在于，所述夹持机构还包括：

夹持驱动部，用于驱动所述夹持部相对于所述承载盘滑动，提供所述夹持部的夹紧驱动力，并配置为：在所述夹紧驱动力的作用下，所述夹持部与所述定位部构建形成夹持固定框架的夹紧力。

10.根据权利要求1所述承载装置，其特征在于，还包括：

设置在承载盘上的多个顶杆，所述顶杆具有与框架适配的顶升面；

所述框架承载面所在位置处的所述承载盘的本体上开设有顶升穿装孔，所述顶杆可在升降板的带动下切换于顶升工作位和非工作位之间切换，并配置为：位于顶升工作位的所述顶杆，其顶升面高于相应的所述框架承载面。

11.根据权利要求10所述的承载装置，其特征在于，所述顶杆为沿竖向可变长度的柔性顶杆。

12.根据权利要求10所述的承载装置，其特征在于，还包括旋转机构，所述旋转机构包括：

旋转盘，与所述承载盘相连并同步转动；

旋转驱动部，提供驱动所述旋转盘转动的驱动力；

滑环，设置在所述旋转驱动部的输出端与所述旋转盘之间，以建立供电通路和/或供气通路。

13.一种检测设备，包括框架提篮、机械手和框架承载装置，其特征在于，所述框架承载装置采用权利要求1至12中任一项所述的承载装置。

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