专利分类
专利分类

合片工作台专利

专利号:201310411191.6

销售价
11800
合片工作台专利二维码
  • 累计销量0
  • 浏览次数56
  • 累计评论0
首页

专利名称:合片工作台

技术领域:半导体器件

IPC主分类号:H01L21/603

申请号:CN201310411191.6

公开日:2013-12-18

说明书

合片工作台

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于对两种芯片粘合或者键合的机械加工设备。

背景技术

[0002] 芯片的加工过程通常涉及两种不同材质(尤其是高分子聚合物与玻璃)的物质键合或者粘合的过程。现有的键合方法有使用粘合剂的方法、焊接方法、或扩散方法。使用粘合剂的方法需要精细的调整粘合剂的用量;而且键合的结构容易破裂,键合的两种物料容易在高湿度下分离;并且在封装技术中,粘合剂有可能成为污染源。使用焊接方法键合的部位容易变形;并且在封装可靠性测试中,容易出现比较差的温度循环结果;还存在由于疲劳而产生的蠕变松弛问题。扩散方法则需要应用附加的静电场产生高温热,并需要使用专门的化学机制进行表面活化。现有技术中由于芯片的制备单位基本都是微米级计算,芯片键合还往往处于试验阶段,所使用键合方法大多自动化程度不高,依靠人的操作根本无法保证物料的精确定位,并且人工操作重复性差、误差大,芯片制备无法批量化生产。
[0003] 当键合的两种材质需要大面积键合时,大面积硬质材质的双板键合(也称合片工艺)是制造中难度很大的一道工艺,因为它要求键合后无气泡、键合强度高。但是由于合片的双板(即基板和盖板)面积大、材质硬,常规的合片工艺不是合片前没有充分除泡,盖板和基板之间存留气泡,就是因为合片时压力不当或者键合胶凝固不好造成键合强度差,不能使盖板和基板完全粘合。

发明内容

[0004] 本发明需要解决的技术问题是提供一种精确定位的合片工作台。
[0005] 为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
[0006] 合片工作台,包括用于对物料M进行上料的上片机构、用于对物料N进行上料的上板机构、对物料N的上表面的边沿进行涂胶的喷胶机构、设置定位盘的用于键合物料M和物料N的合片平台、以及运行于上述机构之间的吊装机构,还包括控制系统。
[0007] 本发明的进一步改进在于:所述喷胶机构包括设置于底座上部的定位台面,定位台面的上方设置一受机械装置控制的在水平面内运动的喷胶针头,所述定位台面的上方还设置通过水泵与水箱连通的清洗喷头,定位盘面的四周设置与水箱连通的清洗液回收口。
[0008] 本发明的进一步改进在于:所述控制喷胶针头运动的机械装置包括两根平行设置在定位台面两侧的X向丝杠,两根X向丝杠各自连接一第一伺服电机和第一轴承,两根X向丝杠各设置一沿滑槽顺X向丝杠滑动的滑块,两个滑块之间连接一根垂直于X向丝杠的Y向丝杠,Y向丝杠的一端设置第二伺服电机,Y向丝杠的另一端设置第二轴承,Y向丝杠上设置配合Y向丝杠滑动的喷胶滑块,喷胶滑块上固定连接带控制器的喷胶针头。
[0009] 本发明进一步改进在于:所述喷胶机构的底座外侧设置透明的玻璃罩,玻璃罩设置受控于控制系统做开合动作的自动门。
[0010] 本发明的进一步改进在于:所述玻璃罩的顶部设置换气装置。
[0011] 本发明的进一步改进在于:所述合片机构包括基座、固化装置、定位盘、真空加压装置、控制机构;所述固化装置安装在基座顶部的槽孔内,固化装置包括固定在槽孔内底上的紫外线固化灯,紫外线固化灯上方的槽孔侧壁之间设置水平开合动作的开合门;所述定位盘固定在基座顶部,定位盘包括安装在槽孔顶部外沿上的与槽孔尺寸对应的盘面,盘面的四周设置内侧带有真空吸附孔的边舱,边舱的边角处设置由气缸控制的水平运动伸入相应盘面边角的用于隔离的挡片;所述真空加压装置设置在定位盘的正上方,真空加压装置包括由第三伺服电机通过丝杠螺母副带动的与槽孔顶部外沿配合的外接真空泵的真空室,真空室内设置由第四伺服电机驱动的与边舱内侧的盘面对应的外接抽真空装置的真空腔,真空腔的下表面设置真空吸附小孔。
[0012] 本发明的进一步改进在于:所述上片机构包括具有定位槽的定位台,定位台的一侧设置翻转装置,所述翻转装置包括底支架,底支架的内部的安装孔内设置与定位台的侧边平行的丝杠,丝杠的一端连接驱动丝杠的步进电机,丝杠的另一端通过支承轴承连接底支架,所述丝杠中部固定垂直设置伸出安装孔上方的旋转支架,旋转支架对应定位槽一侧设置与真空装置连接的吸盘,底支架上对应开设供旋转支架向两侧水平翻转的与安装连通的旋转槽。
[0013] 本发明的进一步改进在于:所述上板机构包括工作台,工作台的上部设置与物料N的尺寸对应的定位槽孔,定位槽孔内放置承载物料N的托料板,托料板的下方设置固定在工作台上用于控制托料板上下运动的丝杠螺母运动副。
[0014] 本发明的进一步改进在于:所述吊装机构包括分别通过丝杠螺母副控制的沿X方向和沿Y方向运动的机头,机头上设置由驱动电机驱动沿Z方向上下运动的真空吸盘,真空吸盘上设置分别对应物料M和物料N的两组吸附阵列。
[0015] 由于采用了上述技术方案,本发明取得的技术进步是:
[0016] 本发明设计自动上料机构、喷胶机构、合片机构以及吊装机构,实现了合片过程的自动化操作。采用高精度线性直线吊装机构以及辅助定位装置,高集成度、高自动化的完成芯片的高分子聚合物与玻璃的异质键合,极大的解决了高精度定位、重复性定位以及高精度可操控性的难题。所述吊装机构作为运输物料的机构,采用精度高的配件,运动巧妙的丝杠横梁、丝杠螺母配合,使包括取料、放料和键合过程脱离了人工操作,实现了高精度定位的自动化操作。
[0017] 所述上片机构承接上一流程处理过的物料M,当前一工序的物料M在定位台完成定位后,旋转支架带动吸盘向物料M运动,当达到程序设定值时,翻转装置的吸盘打开并吸起物料M,物料M随旋转支架旋转180度,完成翻板工序。所述翻转装置负责将盖板精准垂直翻转180度。翻转后的物料M定位等待吊装机构吊装。为配合下一工序的高精度要求,翻转装置的定位精度要求小于0.01mm。所述翻转机构设有步进电机过载保护,步进电机与丝杠直接啮合,传递平稳,运行可靠。所述上板机构具有自动化程度高、生产效率高、运行可靠、定位精度高、产品质量稳定、节省人力和材料、降低生产成本、改善作业环境、可维护性高、无障碍运行时间长的优点。
[0018] 所述上片机构由顶升电机控制逐步提升物料N,保证吊装机构的真空吸盘可靠吸取物料N,所设置的定位槽对物料N的初步定位,为后续点胶过程精确定位奠定基础,还设置检测导轨行程的光电传感器,保证工作稳定、物料N提升准确。
[0019] 所述喷胶机构利用分别受控于电机的丝杠驱动喷胶针头实现水平面内的横向和纵向运动,喷胶针头定位准确。喷胶针头的下方设置清洗喷头,保证定位台面的整洁,避免物料N受到多余胶水的影响。所述换气装置和玻璃门根据喷胶情况受程序控制进行开关动作,保证喷胶过程以及喷胶后的喷胶室内的空气环境。
[0020] 所述合片机构采合用真空加压装置,通过设计嵌套形式的真空室,对需要合片的物料M和物料N分别抽真空,并进行加压操作,完成键合前的除泡工作,去除物料M和物料N键合过程中所产生的气泡,令键合胶分布更均匀,优化键合效果,然后经过固化装置的特殊波长光照射,使物料M和物料N之间的键合胶快速凝固,达到完全粘合的目的。采用全自动机械设备操作,键合后,芯片基本成型,物料M和物料N之间无气泡,固化光泽好,键合强度高,操作人员可直接接触芯片而不会产生二次污染,键合的效率高,不合格率低,有效降低了劳动成本,节约生产时间。使用紫外线固化灯(UV固化灯)对键合胶进行特殊波长光照射,使键合胶吸收高强度特征光线后,产生活性自由基,从而引发聚合、交联和接枝反应,在规定的时间内由液态转化为固态,达到稳固粘合基板和盖板的目的,最终完成双板的合片。基座的槽孔内底设置反光罩,增强UV固定灯的固化效果,槽孔上方设置自动门,根据需要控制UV固化灯的光线。定位盘的盘面采用透明的钢化玻璃制作,便于吸收UV固化灯的光线,定位盘的边舱设置导向角,实现基板和盖板的高精度定位。定位盘的边角设置挡片用于初始状态盖板和基板的有效分隔,分别吸附后进行加压操作。
[0021] 本发明具有自动化程度高、生产效率高、工作环境无污染、成本低、键合后无气泡、键合强度高的优点。

附图说明

[0022] 图1是本发明的结构示意图;
[0023] 图2是本发明的翻转装置的结构示意图;
[0024] 图3是本发明的翻转装置的主视图;
[0025] 图4是本发明的上板机构的示意图;
[0026] 图5是本发明的喷胶机构的结构示意图;
[0027] 图6是本发明的喷胶机构的内部结构图;
[0028] 图7是本发明的合片平台的结构示意图;
[0029] 图8是本发明合片平台的定位盘上的挡片部分的结构示意图;
[0030] 图9是本发明合片平台的真空加压装置的结构示意图。
[0031] 图10是本发明的吊装机构的主视图。
[0032] 其中,1、底支架,11、旋转支架,12、丝杠,13、支承轴承,14、步进电机,15、吸盘,[0033] 2、支承座,21、顶升电机,22、固定柱,23、定位板,24、定位角板,25、滑动板,26、托料板,27、顶升丝杠,28、导轨。
[0034] 3、底座,31、定位台面,32、喷胶针头,33、清洗喷头,34、X向丝杠,35、第一伺服电机,36、第一轴承,37、滑块,38、Y向丝杠,39、第二伺服电机,311、第二轴承,312、喷胶滑块,313、水泵,314、清洗液回收口,315、自动门,316、换气装置,
[0035] 4、基座,41、散热风扇,42、紫外线固化灯,43、反光罩,44、开合门,45、盘面,46、边舱,47、气缸,48、真空室,49、挡片,411、真空吸附孔,412、第三伺服电机,413、第四伺服电机,414、钢板,415、真空吸附小孔,
[0036] 5、支架,51、丝杠横梁,52、丝杠螺母,53、驱动电机,54、丝杠竖梁,55、真空吸盘,56、平行导轨,57、一号吸附阵列,58、二号吸附阵列,
[0037] A、吊装机构,B、上片机构,C、合片平台,D、喷胶机构,E、上板机构。

具体实施方式

[0038] 下面结合附图对本发明做进一步详细说明:
[0039] 合片工作台,如图1所示,包括从右到左分别设置的上板机构B、喷胶机构D、合片平台C、上片机构E,还包括运行于上述机构之间的吊装机构A、控制系统。本工作台的目的是实现物料M和物料N的自动化键合过程。其中物料N为单独的大面积板状结构,物料N的表面均匀刻蚀若干排方形凹槽,物料M是与方形凹槽对应的板状结构。最终键合的成品是要在物料N的方向凹槽内均布键合物料M,物料M和物料N采取不同的上料机构。
[0040] 所述上片机构E用于对物料M进行上料,包括定位台和翻转装置,所述定位台的上表面开设若干与物料M的尺寸对应的定位槽,定位槽的具体设置可以根据上一流程的物料来源方式确定。比如说物料M由机器人吊装而来,定位槽可以为四边均封闭的槽孔结构,定位槽的深度以能够配合翻转装置为宜。
[0041] 所述翻转装置如图2所示,翻转装置位于定位台的一侧,翻转装置主要包括底支架1、在定位台一侧可以绕底支架翻转180°的旋转支架11。具体的,所述底支架1的内部开设一安装孔,安装孔内间隙配合安装一丝杠12,丝杠12与定位台的侧边平行设置。丝杠12的一端连接驱动丝杠12的步进电机14,丝杠的另一端通过支承轴承13连接底支架1。
所述丝杠12中部固定设置旋转支架11。旋转支架11包括两根与丝杠垂直设置的竖梁,两根竖梁之间连接一根横梁。所述竖梁位于定位台的一侧对应设置若干对用于吸附物料M的吸盘15,吸盘15与真空装置连接,通过操作真空装置的工作状态控制吸盘15的吸附与释放。底支架1上对应开设供旋转支架旋转的旋转槽,旋转槽与底支架1内设置丝杠12的安装孔连通。
[0042] 所述上板机构B如图4所示,包括工作台、托料板26、顶升电机21、顶升丝杠27。所述工作台包括支承座2,支承座座2上面设置若干固定柱22,固定柱22的顶部固定一定位板23,在定位板23的上表面固定有定位角板24,定位角板24由互成直角的两块侧板构成,设置在与物料N的边角对应的位置,用于对物料N定位。定位板23上面由定位角板24构成的区域内设置一块托料板26,托料板26的侧边与定位角板24对应侧的侧板之间的间隙为3~5mm。支承座2上安装顶升电机21,顶升电机21的输出轴连接竖直设置的顶升丝杠27,顶升丝杠27的上端通过轴承连接在定位板23上。顶升丝杠27上安装一滑动板25,可以在滑动板上固定连接一个配合丝杠的螺母副,也可以通过在滑动板的中心开设螺纹孔,制作成与滑动板连接为一体的螺母副。滑动板25上还设置与固定柱22配合的通孔,固定柱穿过滑动板25上的通孔与定位板23连接。滑动板26的上表面设置导轨28,定位板上开设与导轨28对应的孔,导轨28竖直穿过定位板23上的孔,导轨28伸出定位板的上端与托料板26固定连接。所述定位板23上设置检测导轨行程的光电传感器。
[0043] 所述喷胶机构D用于对物料N的上表面的边沿进行涂胶,包括底座3、定位台面31、喷胶针头32、清洗喷头22。所述底座3的上部设置定位台面31,定位台面31上开设与上板机构的物料N的尺寸的定位槽孔,定位槽孔的侧壁设置成向外伸展的斜面形式,便于使物料N顺定位槽孔的侧壁滑落到定位槽孔底面的中心位置。定位台面31的上方设置受机械装置控制的在水平面内运动的喷胶针头32。所述控制喷胶针头32运动的机械装置包括两根平行设置在定位台面的两侧的X向丝杠34,两根X向丝杠34的同一端各自连接第一伺服电机35,两根X向丝杠34的另一端各自连接第一轴承36,两根X向丝杠34上对应设置位于滑槽内沿X向丝杠滑动的滑块37。两个滑块37之间设置垂直于X向丝杠34的Y向丝杠38,Y向丝杠38位于两根X向丝杠34的上方,Y向丝杠38的一端设置第二伺服电机39,Y向丝杠38的另一端连接第二轴承311。Y向丝杠38上配合沿Y向丝杠滑动的喷胶滑块312,喷胶滑块312的一端固定有喷胶针头32,喷胶针头32连接有控制器,受控制器的控制进行喷胶动作。所述定位台面31的上方还设置通过水泵313与水箱连通的清洗喷头
33,定位台面的四周设置与水箱连通的清洗液回收口314,所述回收口为定位台面下方与侧壁成向外伸展的侧板形式。所述底座的外侧设置透明的玻璃罩,玻璃罩设置受控于控制系统进行开合动作的自动门315。所述玻璃罩的顶部设置用于换气装置316。
[0044] 当吊装机构A将物料N从上板机构吊装到喷胶机构D的定位台面,并完成定位槽孔内的定位后,喷胶机构D的自动门315闭合,喷胶机构D的喷胶针头32受控制系统的控制沿X或Y方向运动,实现对物料N的表面喷胶。喷胶过程中换气装置316开启,用于排放喷胶过程中喷胶室中被污染的空气。喷胶完成后,水泵313运行,将水从水箱中抽出经过水管,从清洗喷头33喷出,对定位台面31进行喷洗,清洗完成后,清洗液沿清洗液回收口314回到水箱中
[0045] 所述合片平台C用于实现对物料M和物料N的键合,如图7所示,包括基座4、固化装置、定位盘、真空加压装置、控制机构。所述基座4为如图7所示的柜体结构。底座4的顶部中心位置开设方形的槽孔,槽孔的尺寸略大于或等于所需要进行合片的基板和盖板的尺寸。基座4下部设置散热风扇41,用于对槽孔内的固化装置散热。基座4的外侧设置感应门,用于为合片工艺提供有效清洁的环境。所述固化装置设置在槽孔内。槽孔内底安装有若干紫外线固化灯(简称UV固化灯)42,用于对键合胶进行高强度的特征光线照射。UV固化灯42下面的槽底还设置波浪形的用于增强光线的反光罩43。槽孔中部的相对的两侧壁之间设置一对水平运动开合门44,开合门44位于UV固定灯的上方。开合门44受控制机构的信号控制,在水平方向开启和关闭,用于封住和打开UV固化灯42。所述定位盘固定在基座4顶部,如图7所示,基座顶部设置有伸出槽孔顶部的外沿,定位盘固定在外沿上。定位盘包括盘面45、设置在盘面四周的边舱46。所述盘面45采用透明的钢化玻璃制作,盘面45的四周设置边舱46,边舱46与盘面45构成封闭的腔体,在边舱46的内侧开设真空吸附孔411。边舱内侧面的盘面尺寸与基板尺寸对应,保证合片精度。
[0046] 如图8所示,边舱46的两个对角处设置由气缸47控制的挡片49。该挡片主要用于初始状态时,基板放置在盘面上,挡片伸出基板上方,盖板对应基板放置但是由挡片隔离,在两者均位于真空环境时,可以各自分离。所述气缸47安装在边舱46的外侧,边舱46上开设连通到边舱内侧的盘面上的长槽,挡片安装在气缸47的运动杆上,并伸入长槽内。所述挡片49由两个互相垂直连接为一体的钢片组成,钢片设置的位置与盘面的边角处对应,长槽的位置也相应的设置在边舱的边角处。所述定位盘的边舱的内侧壁设置向上向外展开的导向角,导向角的角度控制在40°~60°,优选60°。该导向角将引导盖板和基板准确的滑落到盘面,定位准确,提高粘合的位置精度。
[0047] 所述真空加压装置设置在定位盘的正上方,如图9所示,真空加压装置包括真空室48,真空室48由第三伺服电机412通过丝杠螺母副带动,真空室48的下端与槽孔顶部外沿配合。真空室9受第三伺服电机412驱动向下运动,与底座槽孔顶部的外沿紧密接触,边舱46、盘面45、气缸47进入两者对接形成的密闭空间,真空室48外接真空泵,便可以对此密闭空间抽真空。真空室48内还设置由第四伺服电机413驱动的钢板414。钢板414通过丝杠螺母与第四伺服电机413连接的。钢板414与边舱内侧的盘面对应,钢板414的下面连通真空腔,真空腔对着盘面的一面的边缘位置开设真空吸附小孔415。所述真空腔外接真空吸附装置。钢板、真空腔与盖板接触构成封闭的腔体,用于抽真空后吸附盖板。
[0048] 所述吊装机构A如图10所示,它将各个机构连接成一个整体,主要用于精确的移动物料。包括支架5,支架5的上端设置一根丝杠横梁51,丝杠横梁51横跨在上片机构B、喷胶机构C、合片平台D、上板机构E的上方。丝杠横梁51上设置沿丝杠横梁横向滑动的丝杠螺母52,丝杠横梁51安装在一带开口的矩形槽内,矩形槽的开口槽对应上片机构B的一侧。矩形槽内设置安装在丝杠横梁51上的丝杠螺母12,丝杠螺母52的横截面与矩形槽的横截面相互对应,丝杠螺母52的上部和下部还各自设置一个通孔,为了保证丝杠螺母52的相对稳定,通孔内均安装一根与矩形槽的两端固定的平行导轨56。矩形槽和平行导轨56作为丝杠螺母的轨道使用。丝杠螺母52的一端伸出丝杠横梁的矩形槽的开口,并对应在上片机构B一侧的上方,丝杠螺母52的伸出端竖直穿接丝杠竖梁54,丝杠竖梁54与丝杠螺母52为螺纹配合,丝杠竖梁54的顶部连接驱动电机53,丝杠竖梁54的底部连接真空吸盘55,真空吸盘设置两组真空吸盘,包括吸附物料N的二号吸附阵列58和吸附物料M的一号吸附阵列57。如图10所示,二号吸附阵列58分布在真空吸盘55的边上,主要对应物料N的边缘。一号吸附阵列57分布在真空吸盘55中间,位置和数量与物料M在物料N上位置和数量相对应。这两组吸盘可各自连接一真空泵控制吸附阵列的吸合和关闭。

合片工作台委托购买说明

填写需求表单支付预付款

平台根据需求优化购买方案

确认购买方案支付尾款

平台办理变更等待成功通知

合片工作台购买流程说明

发起委托,需要先支付100元预付款,委托不成功,全额退返预付款;

平台收到需求后,会联系您,给到您购买方案;

您在确认购买方案后,需支付全额专利购买费,预付款可抵扣购买费,专利购买费具体参见下方表格;

平台确认收款后,将帮您办理专利购买、专利过户等全流程手续;

平台代购专利失败,将全额退返专利购买费,包括预付款;

合片工作台专利购买费用

授权未缴费=专利裸价+著录项变更(200元)+登办费(当年年费+5元印花税)+恢复权利请求费1000元(按实收)+委托服务费(200元)+税金(专利裸价+委托服务费)x6%

已下证=专利裸价+著录项变更(200元)+滞纳金(按实收)+恢复权利请求费1000元(按实收)+委托服务费(200元)+税金(专利裸价+委托服务费)x6%

合片工作台购买费用说明

专利转让费用

专利买卖交易资料

Q:办理专利转让的流程及所需资料

A:专利权人变更需要办理著录项目变更手续,有代理机构的,变更手续应当由代理机构办理。

1:专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2:按规定缴纳著录项目变更手续费。

3:同时提交相关证明文件原件。

4:专利权转移的,变更后的专利权人委托新专利代理机构的,应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。更多

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A:(1)直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,(2)通过代办处缴纳,(3)通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q:专利转让变更,多久能出结果

A:著录项目变更请求书递交后,一般1-2个月左右就会收到通知,国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。

更多专利转让常见问题

动态评分

0.0

没有评分数据
没有评论数据
 
X 顶部大图