CN224184699U - 新型多功能晶圆撕膜设备 - Google Patents

Abstract

新型多功能晶圆撕膜设备，属于晶圆生产辅助设备技术领域，包括PLC、真空泵、底板、后板、活动吸盘机构，还具有胶带放卷分离机构、限位机构、胶带回收机构；胶带放卷分离机构包括伺服电机减速分机构、卷绕轴、导向辊，限位机构包括气缸、转动辊、门架，胶带回收机构包括电动丝杠滑台、直线滑台、伺服电机、主动带轮、从动带轮、气缸A、传动皮带、转动辊A、门架A、安装板、卷绕轴A，活动吸盘机构、胶带放卷分离机构、限位机构、胶带回收机构和底板、后板安装在一起。本新型根据需要既可以先贴后撕、撕开镀层，还能边贴边撕、撕开保护膜并收卷，胶带回收机构能将粘接有保护膜或镀层的胶带进行收卷，给工作人员带来了便利、提高了工作效率。

Description

新型多功能晶圆撕膜设备

技术领域

本实用新型涉及晶圆生产辅助设备技术领域，特别是一种新型多功能晶圆撕膜设备。

背景技术

晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅，具体生产时，高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单硅晶棒，硅晶棒在经过研磨、抛光、切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。晶圆（正面已布好电路的硅片）在后续划片、压焊和封装之前需要进行背面减薄（backthinning）加工，以降低封装贴装高度，进而减小芯片封装体积，改善芯片的热扩散效率、电气性能、机械性能及减小划片的加工量，背面磨削加工减薄具有高效率、低成本的优点，目前已经取代传统的湿法刻蚀和离子刻蚀工艺成为最主要的减薄技术。

晶圆减薄后，为了下一道工序的稳定生产、其下端是通过胶粘接在加工环圈上（加工环圈的内径大于晶圆的外径），后续下一道工序加工完毕后，从环圈上取下晶圆），在晶圆上端外粘接有一层保护膜（或保护镀层），具体下一道工序生产前需要撕开粘接在晶圆上的保护膜（或保护镀层）。现有技术中，对于减薄后的保护膜撕开过程一般都是工作人员把环圈固定在相关工位，然后用手撕开晶圆上的保护膜（对于保护镀层是通过胶粘带滚压在镀层上，然后上拉胶粘带撕开镀层）。上述过程中，由于需要人为操作会给工作人员带来不便，相应不利于提高工作效率。为了克服手工撕膜存在的问题，本申请人提交了专利号“202421363115.2”、专利名称“一种晶圆撕膜装置”的专利申请，并获得国知局授权，该专利应用中，工作人员把需要撕膜的晶圆放在工位后，能自动将晶圆上端外具有粘性的贴膜撕开并卷绕在卷轴上，由此给工作人员带来了便利，相应提高了工作效率。虽然一种晶圆撕膜装置的授权专利实现了较好的发明技术效果，但是仍然存在一些亟待改进的技术点；具体的，由于结构所限，只能实现对保护膜边贴边撕，无法实现先贴后撕（胶带贴敷在全部保护膜等上端后、进行保护膜撕开）流程，相对来说，先贴后撕比边贴边撕运转动作更多，效率相对较低一些，在没有特殊情况下一般生产中都采用边贴边撕方法，但是有些晶圆上端不具有保护膜、是通过镀膜（镀层）来进行保护，边贴边撕方法由于胶带施加的粘接力只能一次作用于镀层，并不能有效保证镀层和晶圆分离，所以其应用还存在一定的局限性。

实用新型内容

为了克服现有减薄后晶圆撕膜装置由于结构所限，存在如背景技术所述弊端，本实用新型提供了一种在相关机构共同作用下，工作人员人为或者PLC控制的多轴机器人把需要撕膜的晶圆放在工位后，根据需要既可以先贴后撕、撕开镀层（镀膜），还能边贴边撕、撕开保护膜，由此给工作人员带来了便利，相应提高了工作效率及应用范围的新型多功能晶圆撕膜设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

新型多功能晶圆撕膜设备，包括PLC、真空泵、底板、后板、活动吸盘机构，还具有胶带放卷分离机构、限位机构、胶带回收机构；所述后板安装在底板后端一侧，胶带放卷分离机构包括伺服电机减速分机构、卷绕轴、导向辊，卷绕轴、导向辊分别至少有两套，伺服电机减速分机构固定安装在后板后端一侧下部，其中一套卷绕轴的后侧端转动安装在后板一侧上部，伺服电机减速分机构的转轴前侧和另一套卷绕轴的后侧端固定安装在一起，两套导向辊的后端分别转动安装在后板前另一侧下部；所述限位机构包括气缸、转动辊、门架，气缸至少有两套，两套气缸分别固定安装在门架前后端外部，转动辊前后侧分别转动安装在两套气缸的活塞杆上部且位于门架内侧，门架下端分别固定安装在底板上中部前后侧；所述底板的一侧前后部分别分布有导向槽，胶带回收机构包括电动丝杠滑台、直线滑台、伺服电机、主动带轮、从动带轮、气缸A、传动皮带、转动辊A、门架A、安装板、卷绕轴A，安装板下端固定安装在门架A的后端上部，转动辊A有多套，其中两套转动辊A分别转动安装在门架A内上端前后侧，两套气缸A分别固定安装在门架A内上部前后侧，另外两套转动辊A前后侧分别转动安装在两套气缸A的活塞杆下端；所述直线滑台、电动丝杠滑分别固定安装在底板下外部，电动丝杠滑台的滑动块下端固定安装有连接板，门架A的下端前后侧分别和连接板的前后端固定安装在一起；所述卷绕轴A、伺服电机分别固定安装在安装板上前部，卷绕轴A的后外侧、伺服电机转轴后外侧转动位于安装板后侧端外，主动带轮、从动带轮和伺服电机转轴后外侧、卷绕轴A后外侧分别固定安装在一起，传动皮带环形套在主动带轮及从动带轮外侧，活动吸盘机构安装在门架及门架A之间位置的底板上。

进一步地，所述两套卷绕轴、卷绕轴A的前侧端分别安装有限位板，胶带卷的卷筒转动套在上端一套卷绕轴的外侧。

进一步地，所述两套导向辊之间的间距、另外两套转动辊A之间的间距分别大于胶带的厚度。

进一步地，所述其中两套转动辊A的高度不一致。

进一步地，所述主动带轮的外径小于从动带轮的外径。

进一步地，所述活动吸盘机构包括电动丝杠滑台A、电动推杆、吸盘、气缸B，吸盘的中部有开孔，多套电动推杆的下端分别固定安装在电动丝杠滑台A的滑动块上端四周，气缸B的下端固定安装在滑动块上，气缸B的活塞杆上端固定安装有顶块，吸盘的上端分布有多个负压孔，吸盘的下端固定安装有排气管，排气管和真空泵的进气电磁阀的进气端经管道连接，电动丝杠滑台A安装在底板中部上。

进一步地，所述顶块的外径小于吸盘开孔内径，气缸B的活塞杆位于下止点时，顶块的上端高度低于吸盘的上端高度, 气缸B的活塞杆位于上止点时，顶块的上端高度高于吸盘的上端高度。

与现有技术相比本实用新型有益效果是：本新型应用中，工作人员人为或者PLC控制的多轴机器人把需要撕膜的晶圆放在工位，胶带放卷分离机构能将具有粘性胶带下端的离型膜层自动分离收卷，然后胶带能在限位机构、活动吸盘机构等共同作用下，根据需要通过胶带下端既可以先贴后撕、撕开镀层（镀膜），还能边贴边撕、撕开保护膜并收卷，继之，胶带回收机构能将粘接有保护膜或镀层的胶带进行收卷，由此给工作人员带来了便利，相应提高了工作效率及应用范围，所以具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型整体立体结构示意图。

图2是本实用新型整体平面结构示意图。

图3是本实用新型胶带回收机构局部结构示意图。

图4、5本实用新型边贴边撕状态下结构示意图。

图6、7本实用新型先贴后撕状态下结构示意图。

具体实施方式

图1、2、3、4、5、6、7中所示，新型晶圆撕膜设备，包括PLC或者上位机（现有成熟技术，本申请不再对其工作原理做赘述，图中未画出）、真空泵（图中未画出，现有成熟技术，本申请不再对其工作原理做赘述）、底板1、后板2、活动吸盘机构3，还具有胶带放卷分离机构4、限位机构5、胶带回收机构6；所述后板2下端固定安装在底板1后左端上，胶带放卷分离机构包括伺服电机减速分机构41、卷绕轴42、导向辊43、轴承座44，卷绕轴42、导向辊43、轴承座44分别至少有两套，伺服电机减速分机构41固定安装在后板2左端后下部，其中一套卷绕轴42的后侧端转动安装在后板2左端上部，伺服电机减速分机构41的转轴经由后板2左端开孔向前外侧端转动引出，另一套卷绕轴42的后侧端固定安装在伺服电机减速分机构41的转轴前侧，两套轴承座44上下分布分别固定安装在后板2前右下部，两套导向辊43的后端分别固定安装在两套轴承座44的轴承内圈内；所述限位机构包括气缸51、转动辊52、“Π”型门架53，门架53的前后端中部分别有一根滑动槽531，气缸51有两套，两套气缸51的缸体垂分布分别固定安装在门架53前后端外中部，转动辊52中部的轴杆两侧分别固定安装在两套气缸51的活塞杆上部、且转动辊52纵向转动位于门架53内侧之间，门架53下端前后部分别固定安装在底板1上中部前后侧；所述底板1的中部到右部前后侧分别分布有一道导向槽101，胶带回收机构包括电动丝杠滑台61、直线滑台62、伺服电机63、主动带轮、从动带轮、气缸A66、传动皮带、转动辊A68、门架A69、安装板601、卷绕轴A605，安装板601下端固定安装在门架A69的后端上部，转动辊A68有四套，每套转动辊A68中部的轴杆前后侧分别固定安装在一只轴承座A602的轴承内圈内，其中两套转动辊A68的轴承座A602前后端左右间隔距离分布分别固定安装在门架A69内上端前后侧，两套气缸A66的缸体垂直分布分别固定安装在门架A69内左上部前后侧，另外两套转动辊A68垂直间隔距离分布且前后端的轴承座A602分别固定安装在两只固定板603内侧（两只固定板603外侧和门架A69内上侧之间间隔距离），两套气缸A66的活塞杆下端和两只固定板603上端分别固定安装在一起；所述直线滑台62有至少两套，两套无动力直线滑台62的导轨分别固定安装在底板1下端前后侧且分别位于两套导向槽101的下内侧端，电动丝杠滑台61横向左右分布固定安装在底板1下前后侧端中部，电动丝杠滑台61的滑动块下端固定安装有一只连接板604，门架A69的下端前后侧分别和两只连接板604的前后端分别固定安装在一起，底板1下端四周分别固定安装有一只支撑脚（图中未画出）；所述卷绕轴A605、伺服电机63左右间隔距离分别转动、固定安装在安装板左端及右端上前部，卷绕轴A605的后外侧、伺服电机63转轴后外侧转动位于安装板后侧端外，主动带轮、从动带轮和伺服电机63转轴后外侧、卷绕轴A605后外侧分别固定安装在一起，传动皮带环形套在主动带轮及从动带轮外侧，活动吸盘机构3安装在门架53及门架A69之间位置的底板1上。

图1、2、3、4、5、6、7中所示，两套卷绕轴42的前侧端分别经螺纹安装有一只外径大于胶带卷外径的限位板421（防止胶带和卷绕轴分离），胶带卷7的中空卷筒转动套在上端一套卷绕轴42的外侧、且胶带卷7的前后侧和限位板421后侧及后板2的前侧间隔距离。两套导向辊43之间的间距、另外两套转动辊A68之间的间距分别大于胶带71的厚度。左端其中一套转动辊A68的高度高于右端一套转动辊A68的高度。卷绕轴A605的前侧端经螺纹安装有一只外径大于胶带卷外径的限位板（防止胶带和卷绕轴A分离）。门架53的前后端中部滑动槽531横向宽度大于转动辊52中部的轴杆外径，门架A69前后端的宽度小于导向槽101前后宽度。主动带轮的外径小于从动带轮的外径。活动吸盘机构包括电动丝杠滑台A31、电动推杆32、中空吸盘33、气缸B34，吸盘33的中部有个环形开孔331，四套电动推杆32的筒体下端分别固定安装在电动丝杠滑台A31的滑动块上端四周，气缸B34的缸体下端垂直固定安装在滑动块左端上，气缸B34的活塞杆上端固定安装有一只顶块35，吸盘的上端分布有多个负压孔332，吸盘33的下端固定安装有一只和其内部互通的排气管（图中未画出），排气管和真空泵的进气电磁阀的进气端经具有长度余量、且具有一定强度的软管连接，电动丝杠滑台A31横向安装在底板中部上。顶块35的外径小于吸盘开孔331内径，气缸B34的活塞杆位于下止点时，顶块35的上端高度低于吸盘33的上端高度, 气缸B34的活塞杆位于上止点时，顶块35的上端高度高于吸盘33的上端高度。伺服电机减速分机构41、两只气缸52的缸体上下端进排气电磁阀、伺服电机63、两只气缸A66的缸体上下端进排气电磁阀、气缸B34的缸体上下端进排气电磁阀、四套电动推杆32、电动丝杠滑台61的电机、电动丝杠滑台A31的电机电源输入端和PLC的其中18组电源输出端分别经导线连接。

图1、2、3、4、5、6、7中所示，本新型工作流程如下。（1）把胶带卷7的中部中空卷筒转动套在上端一套卷绕轴42的外侧，胶带71前端经由两只导向辊43之间右侧向左侧拉出，撕开胶带71下前侧的离型膜72，离型膜72前端缠绕多圈在下端一套卷绕轴42的外侧，胶带7上端经由转动辊52下端绕过、从另外两套下端一只转动辊A68的下部绕过、经两只转动辊A68右侧之间向左侧拉出，胶带从其中两套左端一只转动辊A68上部绕过、经其中两套右端一只转动辊A68下部绕过、最后缠绕多圈在卷绕轴A605上。（2）PLC控制多轴机器人把需要撕膜的晶圆8放在吸盘33上，PLC控制真空泵及相连进气电磁阀得电工作，真空泵抽出吸盘内空气，晶圆及加工环圈被吸附在吸盘22上。（3）PLC控制电动丝杠滑台A31的电机正负电源输入端得电工作一段时间，电动丝杠滑台A31的滑动块带动吸盘等运动到左端停止，PLC控制两套气缸51体上端进排气电磁阀以及气缸A的缸体上端进排气电磁阀工作一段时间，两套气缸51的活塞杆、两套气缸A66塞杆分别带动转动辊52、另外两套68下行，转动辊52、转动辊A68带动胶带下行，胶带高度低于晶圆8上端高度（胶带下端位于吸盘上端右侧且转动辊52下端转动压在吸盘右端上）。（4）PLC同步控制电动丝杠滑台A31的电机负正电源输入端得电工作一段时间（吸盘由左至右运动一段距离），以及控制电动丝杠滑台61正电源输入端得电工作一段时间（卷绕轴A605由左至右运动）， PLC并控制伺服电机63得电工作一段时间经主动带轮、传动皮带带动从动带轮及卷绕轴A605逆时针转动，逐渐将后续粘接保护膜后胶带进行收卷，过程中，胶带下端由于有粘性，就能将覆盖在晶圆8的保护膜撕掉并随胶带卷绕在卷绕轴A605上（同步PLC会控制电机减速分机构41工作使得下端一套卷绕轴能对离型膜进行收卷）。（5）PLC控制电动直线滑台A31正负两极电源输入端得电器滑动块带动吸盘运动到左端，然后PLC控制多轴机器人把需要撕膜的晶圆8从吸盘33上取下放到成品工位（过程中，PLC会控制气缸B34的活塞杆向上运动，进而，顶块35将晶圆顶出、高度高于吸盘，方便人工或者机器人取走晶圆，后续PLC控制顶块下降高度为摆放下一个晶圆做好准备）。和上述（1）-（5）流程一致，本新型就能不断将晶圆上保护膜取下；具体的在相关机构共同作用下，工作人员人为或者PLC控制的多轴机器人把需要撕膜的晶圆放在工位后，本新型根据需要既可以先边贴边撕、撕开保护膜，还能先贴后撕、撕开镀层（镀膜），即：先将撕膜胶带完整的贴在晶圆8表面上，然后再进行撕膜动作，从图4所示的撕膜起始状态，到图6所示的状态中，撕膜台盘部分和撕膜回收料筒部分同步向右运动，此过程完成了将撕膜胶带贴在晶圆表面的动作；随后，由图6所示的状态中到图7所示的状态中，撕膜台盘（吸盘）部分继续缓慢向右移动，胶带回收机构将往回运动，两者反向运动，直至撕膜胶带完全脱离晶圆，即完成了一个撕膜动作。需要说明的是，PLC分别控制电机减速机构、真空泵、电动推杆、电动直线滑台、气缸的电磁阀，电机减速机构等，逐一间隔时间工作是现有成熟的控制技术，本申请不对该技术点做任何保护。本申请保护的是实际生产中，工作人员只需要把需要撕膜的晶圆放在撕膜工位、撕膜后从撕膜工位上取下就可，给工作人员带来便利且相应提高了工作效率的技术方案。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.新型多功能晶圆撕膜设备，包括PLC、真空泵、底板、后板、活动吸盘机构，其特征在于，还具有胶带放卷分离机构、限位机构、胶带回收机构；所述后板安装在底板后端一侧，胶带放卷分离机构包括伺服电机减速分机构、卷绕轴、导向辊，卷绕轴、导向辊分别至少有两套，伺服电机减速分机构固定安装在后板后端一侧下部，其中一套卷绕轴的后侧端转动安装在后板一侧上部，伺服电机减速分机构的转轴前侧和另一套卷绕轴的后侧端固定安装在一起，两套导向辊的后端分别转动安装在后板前另一侧下部；所述限位机构包括气缸、转动辊、门架，气缸至少有两套，两套气缸分别固定安装在门架前后端外部，转动辊前后侧分别转动安装在两套气缸的活塞杆上部且位于门架内侧，门架下端分别固定安装在底板上中部前后侧；所述底板的一侧前后部分别分布有导向槽，胶带回收机构包括电动丝杠滑台、直线滑台、伺服电机、主动带轮、从动带轮、气缸A、传动皮带、转动辊A、门架A、安装板、卷绕轴A，安装板下端固定安装在门架A的后端上部，转动辊A有多套，其中两套转动辊A分别转动安装在门架A内上端前后侧，两套气缸A分别固定安装在门架A内上部前后侧，另外两套转动辊A前后侧分别转动安装在两套气缸A的活塞杆下端；所述直线滑台、电动丝杠滑分别固定安装在底板下外部，电动丝杠滑台的滑动块下端固定安装有连接板，门架A的下端前后侧分别和连接板的前后端固定安装在一起；所述卷绕轴A、伺服电机分别固定安装在安装板上前部，卷绕轴A的后外侧、伺服电机转轴后外侧转动位于安装板后侧端外，主动带轮、从动带轮和伺服电机转轴后外侧、卷绕轴A后外侧分别固定安装在一起，传动皮带环形套在主动带轮及从动带轮外侧，活动吸盘机构安装在门架及门架A之间位置的底板上。

2.根据权利要求1所述的新型多功能晶圆撕膜设备，其特征在于，两套卷绕轴、卷绕轴A的前侧端分别安装有限位板，胶带卷的卷筒转动套在上端一套卷绕轴的外侧。

3.根据权利要求1所述的新型多功能晶圆撕膜设备，其特征在于，两套导向辊之间的间距、另外两套转动辊A之间的间距分别大于胶带的厚度。

4.根据权利要求1所述的新型多功能晶圆撕膜设备，其特征在于，其中两套转动辊A的高度不一致。

5.根据权利要求1所述的新型多功能晶圆撕膜设备，其特征在于，主动带轮的外径小于从动带轮的外径。

6.根据权利要求1所述的新型多功能晶圆撕膜设备，其特征在于，活动吸盘机构包括电动丝杠滑台A、电动推杆、吸盘、气缸B，吸盘的中部有开孔，多套电动推杆的下端分别固定安装在电动丝杠滑台A的滑动块上端四周，气缸B的下端固定安装在滑动块上，气缸B的活塞杆上端固定安装有顶块，吸盘的上端分布有多个负压孔，吸盘的下端固定安装有排气管，排气管和真空泵的进气电磁阀的进气端经管道连接，电动丝杠滑台A安装在底板中部上。

7.根据权利要求6所述的新型多功能晶圆撕膜设备，其特征在于，顶块的外径小于吸盘开孔内径，气缸B的活塞杆位于下止点时，顶块的上端高度低于吸盘的上端高度,气缸B的活塞杆位于上止点时，顶块的上端高度高于吸盘的上端高度。