CN218996661U - 一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机，包括：平台基板、自动输送机构、晶元载盘料仓、搬运机器人、移动平台、种植贴膜机构。通过上述方式，本实用新型一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机，实现了晶元、晶片的自动上料、组装和贴膜，将多个工序合并在一台设备中完成，不仅可以提高产品的品质，还可以大幅提高工艺效率和产能。

Description

一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机

技术领域

本实用新型涉及半电体制造技术领域，特别是涉及一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机。

背景技术

在半导体制造行业，特别是微小晶片的生产工艺过程中，有一道工序是把晶片准确放到晶元载盘上的阵列孔中，同时还要在每个晶片表面贴上相等尺寸的背胶膜，便于后道工序周转作业，这两道工序的对位置公差要求只有±0.05mm。

目前行业中的作法基本上是人工用吸盘和镊子配合定位模板来完成，效率低下，合格率无法保证。有部分企业用SMT贴片机来完成晶片的种植，但是贴膜仍然需要人工作业，在工序周转中容易产生污染瑕疵。

另外，贴片机本来并不适用于此类产品，要实现功能需要对设备进行比较大的改造，精度也不能完全达到要求，仍需要人工配合来返工。所以，目前微小晶片的种植和贴膜工序显然已成为整道工序的前端瓶颈，亟待解决。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机，具有可靠性能高、定位精确、结构紧凑等优点，同时在半电体制造设备的应用及普及上有着广泛的市场前景。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：

提供一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机，其包括：平台基板、自动输送机构、搬运机器人、移动平台、种植贴膜机构，

自动输送机构：用于抓取晶片料盘并将晶片料盘输送至组装工位；

搬运机器人：用于抓取晶元载盘料仓中的晶元载盘，并将早盘送至移动平台上；

移动平台：用于完成晶元载盘的定位和平移运动，并将待加工的晶元送至组装工位；

种植贴膜机构：用于抓取晶片和背胶膜，并在晶元上进行晶片种植和贴膜。

在本实用新型一个较佳实施例中，自动输送机构包括安装底板、用于存储晶片料盘的料盘贮存仓、贮存仓升降驱动机构、料盘阻挡机构、料盘输送架、输送驱动机构、料盘抓取机构，

所述料盘贮存仓内设置有多层用于放置料盘的存储架，所述贮存仓升降驱动机构带动所述料盘贮存仓升降运动，所述料盘阻挡机构活动设置于所述料盘贮存仓的下料端内，以对放入料盘贮存仓的料盘插入位置进行限位，所述料盘输送架的顶部设置有用于放置料盘的支撑轨道，所述料盘抓取机构活动设置于所述料盘输送架上，以将料盘送至支撑轨道或料盘贮存仓中，所述输送驱动机构带动料盘输送架来回运动，以实现料盘的输送。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述贮存仓升降驱动机构包括升降安装架、伺服电机、丝杠模组、升降连接架、升降导杆，所述升降安装架设置于所述安装底板上，所述丝杠模组活动设置于所述升降安装架上，所述升降导杆的下端与所述升降连接架相连接，其上端与所述料盘贮存仓相连接，所述升降连接架与所述丝杠模组中的螺母相连接，所述伺服电机带动丝杠模组转动，从而通过升降连接架带动料盘贮存仓上下运动。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述料盘抓取机构包括用于抓取料盘端部的球形把手的夹爪、用于带动夹爪来回运动的直线模组，所述直线模组设置于所述运动板或料盘输送架上，且其输出端上连接有用于安装夹爪的安装板。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述平台基板上设置有用于放置晶元载盘料仓的定位座，所述定位座上设置有多个定位卡块。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述移动平台包括移动直线模组、移动座、用于定位晶元载盘的定位槽以及用于将晶元载盘固定在定位槽中的吸附机构，所述定位槽设置于所述移动座上，所述定位槽内设置有用于吸附固定晶元载盘的吸附机构，所述移动直线模组带动移动座在平台基板上来回运动，以输送晶元载盘。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述种植贴膜机构包括Y轴直线模组、X轴直线模组、晶片种植头部组件、背胶贴膜头部组件，所述Y轴直线模组的两个输出端上分别连接有一组X轴直线模组，以同步带动两组X轴直线模组沿Y轴运动，一组X轴直线模组带动晶片种植头部组件沿X轴前后运动，另一组X轴直线模组带动背胶贴膜头部组件沿X轴前后运动。

在本实用新型一个较佳实施例中，晶片种植头部组件包括头部框架、吸嘴、吸嘴旋转驱动机构、吸嘴升降驱动机构、相机、相机驱动机构，所述头部框架与所述第二连接架相连接，所述吸嘴旋转驱动机构的输出端与所述吸嘴相连接，以带动仔细做R轴旋转，所述吸嘴升降驱动机构设置于所述头部框架内，且其输出端通过连板与所述吸嘴旋转驱动机构相连接，以带动吸嘴旋转驱动机构上下运动，从而实现吸嘴的上下运动，所述相机活动设置于头部框架的两侧，相机驱动机构带动相机在头部框架上上下运动，以精确定位吸嘴上产品的位置。

在本实用新型一个较佳实施例中，晶片种植头部组件与背胶贴膜头部组件的结构相同。

在本实用新型一个较佳实施例中，相机驱动机构包括驱动电机、曲柄、连杆，所述驱动电机设置于所述头部框架上，所述驱动电机的输出端上设置有所述曲柄，所述连杆的一端与所述曲柄活动连接，另一端与安装有相机的相机支架活动连接，使得驱动电机带动曲柄转动时，曲柄通过连杆带动相机支架在头部框架上升降运动。

本实用新型的有益效果是：实现了晶元、晶片的自动上料、组装和贴膜，将多个工序合并在一台设备中完成，不仅可以提高产品的品质，还可以大幅提高工艺效率和产能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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它的附图，其中：

图1是本实用新型的一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机一较佳实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机一较佳实施例的自动输送机构背面结构示意图；

图3是本实用新型的一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机一较佳实施例的自动输送机构正面结构示意图；

图4是本实用新型的一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机一较佳实施例的自动输送机构夹取状态结构示意图；

图5是本实用新型的一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机一较佳实施例的自动输送机构输送状态结构示意图；

图6是本实用新型的一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机一较佳实施例的移动平台结构示意图；

图7是本实用新型的一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机一较佳实施例的种植贴膜机构结构示意图；

图8是本实用新型的一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机一较佳实施例的头部组件结构示意图。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-8，本实用新型实施例包括：

一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机，其包括：平台基板1、自动输送机构2、晶元载盘料仓3、搬运机器人4、移动平台5、种植贴膜机构6。

用于输送晶片料盘（或晶片料盘载具）的自动输送机构和用于存储所述晶元载盘的晶元载盘料仓分别设置于所述平台基板的两侧，用于搬运晶元载盘的所述搬运机器人和用于输送晶元载盘的所述移动平台设置于平台基板的中部，用于进行所述晶片种植和贴膜的种植贴膜机构设置于所述移动平台的上方。

进一步优选的，所述平台基板上设置有一组背胶膜自动送料器7，进行背胶的供料，避免了人工搬动周转造成的污染瑕疵。其中，背胶膜自动送料器可以直接采用本领域常规的送料器。

（1）自动输送机构2

所述自动输送机构包括：安装底板21、用于存储晶片料盘的料盘贮存仓22、贮存仓升降驱动机构23、料盘阻挡机构24、料盘输送架25、输送驱动机构26、料盘抓取机构27。

所述料盘贮存仓从上往下依次设置有多层用于放置料盘（或料盘载具）29的存储架221，所述贮存仓升降驱动机构设置于所述安装底板上，并带动所述料盘贮存仓升降运动，所述料盘阻挡机构活动设置于所述料盘贮存仓的下料端内，以对放入料盘贮存仓的料盘插入位置进行限位，所述料盘抓取机构活动设置于所述料盘输送架上，以将料盘贮存仓中的料盘送至料盘输送架上或将料盘输送架上的料盘送入料盘贮存仓中，所述输送驱动机构设置于所述安装底板上，并带动料盘输送架来回运动，以输送料盘。

进一步优选的，所述料盘贮存仓中每一层的存储空间内安装一个光纤传感器28，用于检测料盘载具的有无。

进一步优选的，所述料盘输送架的顶部设置有用于放置料盘的支撑轨道251。

进一步优选的，所述料盘阻挡机构24包括阻挡气缸241、阻挡块，所述阻挡气缸通过气缸支架设置于料盘贮存仓的侧壁上，所述阻挡气缸的输出端与位于料盘贮存仓中的阻挡块相连接，以带动阻挡块在料盘贮存仓中前后运动，以对料盘进行限位。

进一步优选的，所述料盘贮存仓的上料端上设置有上料门222，打开上料门后，可以将空料盘取出并装入满料料盘。

所述贮存仓升降驱动机构23包括升降安装架231、伺服电机232、丝杠模组233、升降连接架234、升降导杆235，所述升降安装架设置于所述安装底板的底面，所述升降连接架与所述丝杠模组中的螺母相连接，所述升降导杆的下端与所述升降连接架相连接，其上端穿过安装底板与所述料盘贮存仓相连接，所述丝杠模组通过带座轴承活动设置于所述升降安装架上，所述伺服电机设置于所述升降安装架上，并带动丝杠模组转动，从而通过升降连接架带动料盘贮存仓上下运动。

进一步优选的，所述升降导杆与安装底板上的衬套活动连接。

进一步优选的，所述升降安装架上设置有升降传感器236，所述升降连接架上设置有感应片237，所述升降传感器通过检测感应片的位置来实时监测料盘贮存仓的升降高度。

所述输送驱动机构26可以采用直线电机261，直线电机的输出端上可以连接有一运动板262，所述料盘输送架设置于所述运动板上，直线电机可以带动料盘输送架在安装底板上来回运动，以输送料盘，同时该直线电机还可以充当一个精确运动轴。

进一步优选的，所述安装底板上设置有传感器，所述运动板上设置有感应片，所述传感器通过检测感应片来实时监测料盘输送架的位置。

所述料盘抓取机构27包括用于抓取料盘端部的球形把手291的夹爪271、用于带动夹爪来回运动的直线模组272，所述直线模组设置于所述运动板或料盘输送架上，且其输出端上连接有用于安装夹爪的安装板273。

进一步优选的，所述夹爪采用气动平行夹爪，直线模组采用现有的常规模组即可。

进一步优选的，所述直线模组上设置有传感器，所述安装板上设置有感应片，所述传感器通过检测感应片来实时监测料盘在输送架上的位置。

所述自动输送机构实现了把晶片料盘向设备内部加工区或者下位机输送的功能，从而实现晶片料盘的不间断供应输送，避免了人工搬动周转造成的污染瑕疵，其工作原理包括：

（a）打开上料门，将装有晶片的料盘逐层放置在料盘贮存仓中，同时阻挡块伸出，以对料盘进行定位，上料完毕后，关闭上料门；

（b）直线电机带动料盘输送架和夹爪靠近料盘贮存仓；

（c）直线模组推动夹爪靠近料盘贮存仓的下料端，并打开夹爪以夹取住料盘端部的球形把手；

（d）直线模组带动夹爪向外运动，以将一个料盘拖至料盘输送架上的支撑轨道上；

（e）当料盘运动到位后，直线电机带动料盘输送架向外运动，以将料盘送至加工工位；

（f）料盘贮存仓自动上升或者下降一格，把下一个料盘对准支撑轨道；此时，可以打开贮存仓的上料门，把装有晶片的料盘载具放入贮存仓的空位中。

（2）晶元载盘料仓3

所述晶元载盘料仓为一活动的常规周转设备，所述平台基板上设置有用于放置晶元载盘料仓的定位座31，所述定位座上设置有多个定位卡块32，防止晶元载盘料仓移动。

当一个晶元载盘料仓中的晶元被取用完后，直接将该晶元载盘料仓取走并更换上一个满料的晶元载盘料仓即可。

（3）搬运机器人4

所述搬运机器人用于抓取晶元载盘料仓中的晶元载盘，并将晶元载盘料仓送至移动平台。其中，所述搬运机器人可以直接采用机器人标准件即可。

（4）移动平台5

所述移动平台用于完成晶元载盘的真空吸附定位和X向平移运动，以将待加工的晶元送至组装位。其结构包括：移动直线模组51、移动座52、用于定位晶元载盘的定位槽53以及吸附机构54，所述定位槽设置于所述移动座上，所述定位槽内设置有用于吸附固定晶元载盘的吸附机构，所述移动直线模组设置于所述平台基板上，且其输出端与移动座相连接，以输送晶元载盘。

进一步优选的，吸附机构可以采用真空吸孔、真空吸嘴等常规吸附手段。

（5）种植贴膜机构6

所述种植贴膜机构包括Y轴直线模组61、X轴直线模组62、晶片种植头部组件63、背胶贴膜头部组件64，所述Y轴直线模组通过支撑座65设置于平台基板上，且所述Y轴直线模组的两个输出端分别通过第一连接架66连接有一组X轴直线模组，以同步带动两组X轴直线模组沿Y轴运动，一组X轴直线模组的输出端通过第二连接架67与晶片种植头部组件相连接，以带动晶片种植头部组件沿X轴前后运动，另一组X轴直线模组的输出端通过第二连接架与背胶贴膜头部组件相连接，以带动背胶贴膜头部组件沿X轴前后运动。

进一步优选的，Y轴直线模组采用双动子直线电机，以同时带动晶片种植头部组件和背胶贴膜头部组件进行同步/异步运动。

晶片种植头部组件与背胶贴膜头部组件的结构相同，其结构包括：头部框架631、吸嘴632、吸嘴旋转驱动机构633、吸嘴升降驱动机构634、相机635、相机驱动机构，所述头部框架与所述第二连接架相连接，所述吸嘴旋转驱动机构的输出端与所述吸嘴相连接，以带动仔细做R轴旋转，所述吸嘴升降驱动机构设置于所述头部框架内，且其输出端通过连板与所述吸嘴旋转驱动机构相连接，以带动吸嘴旋转驱动机构上下运动，从而实现吸嘴的上下运动，所述相机活动设置于头部框架的两侧，相机驱动机构带动相机在头部框架上上下运动，以精确定位吸嘴上产品（晶片、背胶等）的位置。

进一步优选的，吸嘴旋转驱动机构可以采用现有的旋转电机、旋转平台等旋转设备。吸嘴升降驱动机构可以采用现有的直线模组、升降气缸等升降设备。

进一步优选的，所述相机设置于所述相机支架636上，所述相机支架通过滑块与头部框架上的滑轨滑动连接，相机驱动机构带动相机支架在头部框架上上下运动。

进一步优选的，相机驱动机构包括驱动电机637、曲柄638、连杆639，所述驱动电机设置于所述头部框架上，所述驱动电机的输出端上设置有所述曲柄，所述连杆的一端与所述曲柄活动（可旋转）连接，另一端与相机支架活动（可旋转）连接。当驱动电机带动曲柄转动时，曲柄可以通过连杆带动相机支架升降运动。

进一步优选的，相机下方的所述头部框架上设置有光源机构65，光源机构包括同轴光远以及环形光源。

进一步优选的，针对两组头部模组，在平台基板上各配置一套底部视觉相机，分别对晶片和背胶膜实现飞行视觉引导定位，保证位置精度需求。

种植贴膜机构利用Y轴直线模组作为设备Y轴，Y轴直线模组的每个动子上各安装一组头部模块，每个头部模块均配置视觉引导相机和Z/R吸嘴结构。一个头部模块的吸嘴用于吸取自动输送机构上的晶片并将晶片种植到晶元上，一个头部模块的吸嘴用于吸取背胶膜并将背胶膜粘贴到移动平台的晶元上；两组头部机构可以相互交替运行，以完成晶片的种植和贴膜动作。

本实用新型一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机的有益效果是：实现了晶元、晶片的自动上料、组装和贴膜，将多个工序合并在一台设备中完成，不仅可以提高产品的品质，还可以大幅提高工艺效率和产能。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机，其特征在于，包括：平台基板、自动输送机构、搬运机器人、移动平台、种植贴膜机构，

自动输送机构：用于抓取晶片料盘并将晶片料盘输送至组装工位；

搬运机器人：用于抓取晶元载盘料仓中的晶元载盘，并将早盘送至移动平台上；

移动平台：用于完成晶元载盘的定位和平移运动，并将待加工的晶元送至组装工位；

种植贴膜机构：用于抓取晶片和背胶膜，并在晶元上进行晶片种植和贴膜；

自动输送机构包括安装底板、用于存储晶片料盘的料盘贮存仓、贮存仓升降驱动机构、料盘阻挡机构、料盘输送架、输送驱动机构、料盘抓取机构，所述料盘贮存仓内设置有多层用于放置料盘的存储架，所述贮存仓升降驱动机构带动所述料盘贮存仓升降运动，所述料盘阻挡机构活动设置于所述料盘贮存仓的下料端内，以对放入料盘贮存仓的料盘插入位置进行限位，所述料盘输送架的顶部设置有用于放置料盘的支撑轨道，所述料盘抓取机构活动设置于所述料盘输送架上，以将料盘送至支撑轨道或料盘贮存仓中，所述输送驱动机构带动料盘输送架来回运动，以实现料盘的输送；

所述种植贴膜机构包括Y轴直线模组、X轴直线模组、晶片种植头部组件、背胶贴膜头部组件，所述Y轴直线模组的两个输出端上分别连接有一组X轴直线模组，以同步带动两组X轴直线模组沿Y轴运动，一组X轴直线模组带动晶片种植头部组件沿X轴前后运动，另一组X轴直线模组带动背胶贴膜头部组件沿X轴前后运动。

2.根据权利要求1所述的一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机，其特征在于，所述贮存仓升降驱动机构包括升降安装架、伺服电机、丝杠模组、升降连接架、升降导杆，所述升降安装架设置于所述安装底板上，所述丝杠模组活动设置于所述升降安装架上，所述升降导杆的下端与所述升降连接架相连接，其上端与所述料盘贮存仓相连接，所述升降连接架与所述丝杠模组中的螺母相连接，所述伺服电机带动丝杠模组转动，从而通过升降连接架带动料盘贮存仓上下运动。

3.根据权利要求1所述的一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机，其特征在于，所述料盘抓取机构包括用于抓取料盘端部的球形把手的夹爪、用于带动夹爪来回运动的直线模组，所述直线模组设置于运动板或料盘输送架上，且其输出端上连接有用于安装夹爪的安装板。

4.根据权利要求1所述的一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机，其特征在于，所述平台基板上设置有用于放置晶元载盘料仓的定位座，所述定位座上设置有多个定位卡块。

5.根据权利要求1所述的一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机，其特征在于，所述移动平台包括移动直线模组、移动座、用于定位晶元载盘的定位槽以及用于将晶元载盘固定在定位槽中的吸附机构，所述定位槽设置于所述移动座上，所述定位槽内设置有用于吸附固定晶元载盘的吸附机构，所述移动直线模组带动移动座在平台基板上来回运动，以输送晶元载盘。

6.根据权利要求1所述的一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机，其特征在于，晶片种植头部组件包括头部框架、吸嘴、吸嘴旋转驱动机构、吸嘴升降驱动机构、相机、相机驱动机构，所述头部框架与第二连接架相连接，所述吸嘴旋转驱动机构的输出端与所述吸嘴相连接，以带动仔细做R轴旋转，所述吸嘴升降驱动机构设置于所述头部框架内，且其输出端通过连板与所述吸嘴旋转驱动机构相连接，以带动吸嘴旋转驱动机构上下运动，从而实现吸嘴的上下运动，所述相机活动设置于头部框架的两侧，相机驱动机构带动相机在头部框架上上下运动，以精确定位吸嘴上产品的位置。

7.根据权利要求6所述的一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机，其特征在于，晶片种植头部组件与背胶贴膜头部组件的结构相同。

8.根据权利要求6所述的一种全自动半导体晶片种植贴膜一体机，其特征在于，相机驱动机构包括驱动电机、曲柄、连杆，所述驱动电机设置于所述头部框架上，所述驱动电机的输出端上设置有所述曲柄，所述连杆的一端与所述曲柄活动连接，另一端与安装有相机的相机支架活动连接，使得驱动电机带动曲柄转动时，曲柄通过连杆带动相机支架在头部框架上升降运动。

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