专利名称：一种芯片剥离装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子封装领域，具体涉及一种从晶圆上把附着在蓝膜上的芯片进行剥 离的装置。
背景技术：
一般，完成前道工艺后的半导体晶片被沿着划片线和芯片分割线分离，通过划片 形成多个半导体芯片。这些半导体芯片被粘贴在粘性薄片(蓝膜)上，形成晶圆，然后利用芯 片拾取装置从上述蓝膜上逐一拾取该半导体芯片，经过封装工序后半导体芯片形成半导体 器件。从晶圆上拾取半导体芯片时，常采用如下方式通过芯片剥离装置上表面对粘贴上述 半导体芯片的蓝膜进行吸附保持，而且通过芯片剥离装置顶端尖锐的顶针从下面将该半导 体芯片顶起，由此实现芯片从蓝膜上逐一剥离和拾取。但是，采用顶针将半导体芯片从蓝膜上分离的方法存在以下问题(1)顶针属于易 碎物容易断裂，且在长期工作后易出现磨损导致顶针高度发生变化导致芯片剥离不充分而 不能被拾取，一般工厂规定在未发生顶针断裂的情况下也需要一个星期更换一次顶针以保 证剥离成功率，要求更换顶针在几分钟内完成，且每次更换顶针后要保证高度和位置是一 致的。因此，芯片剥离装置必须具有易更换顶针且能够保证实现每次操作重复性好的功能。 (2)在芯片的拾取时，顶针中心、芯片中心与芯片拾取装置中心三者重合的情况下最有利芯 片的剥离与拾取，在某些设备中芯片拾取装置的中心是固定的，由于加工和装配误差的存 在，无法保证顶针中心与拾取装置中心对准，因此，芯片剥离装置需要有位置调节功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种芯片剥离装置，可实现顶针快速更换且具有良好的操 作重复性，并且可十分便捷地实现顶针位置调节，保证对准精度。一种芯片剥离装置，包括顶针夹持与运动部件和旋转驱动部件，所述顶针夹持与 运动部件包括顶针轴支撑件，顶针轴支撑件上固定有顶针轴，顶针轴的外部设有顶针轴套， 顶针轴的顶端伸出顶针轴套连接顶针夹持件，顶针轴的底端套有一压缩弹簧；顶针夹持件 的外部设有与顶针夹持件同轴的顶针外罩，顶针外罩的顶部中心开有供顶针伸出的小孔。该装置中，在所述顶针轴套内设有同轴的直线导向件，所述顶针外罩的底端为圆 柱或者圆锥，插入顶针轴套通过压紧螺母使两者固连，在所述顶针轴套内压缩弹簧上端设 有密封件，在所述顶针轴支撑件运动过程中始终被一限位机构约束，只能直线升降，无自转 运动。该装置还包括升降机构，用于实现顶针夹持与运动部件和旋转驱动部件的整体升 降，所述升降机构采用气动滑台。该装置还包括三自由度对准平台，用于调节顶针在X、Y、Z三个方向的位置。所述 三自由度调节平台由Z向调节平台和XY向调节平台组成，Z向调节平台位于XY向调节平 台的下方。
本发明的技术效果体现在该芯片剥离装置能利用三自由度对准平台快速地将顶 针调节到合适位置，使顶针中心、芯片中心与芯片拾取装置中心三者重合，然后升降机构将 顶针夹持与运动部件、旋转驱动部件整体升起，此时顶针外罩的吸附面接近晶圆蓝膜，进而 启动真空吸附固定住芯片及相邻区域，然后旋转驱动部件驱动顶针夹持与运动部件上升， 使顶针露出顶针外罩至合适高度后芯片被顶起，实现芯片的剥离，在芯片拾取装置将芯片 拾取后电机反转，顶针夹持与运动部件下降，顶针缩回，再关闭真空吸附打开真空快排实现 蓝膜与顶针外罩脱离，从而完成一个芯片剥离的过程。该过程中压缩弹簧使顶针轴支撑组 件始终受到向下的作用力，确保顶针在没有旋转驱动部件向上作用力的情况下，顶针始终 处于缩回状态。气密件使顶针轴和顶针外罩之间形成密封腔体，保证真空吸附效果。当出 现顶针磨损或断裂情况后需要更换时，在拧松压紧螺母后，取下顶针外罩，松开顶针夹持件 的顶针锁紧螺钉即可拔出顶针，利用一个标准工具保证顶针露出顶针夹持件的高度后拧紧 顶针锁紧螺钉，装好顶针外罩，拧紧压紧螺母即完成了顶针更换，且能够保证顶针高度和位 置的重复精度。
图1是本发明芯片剥离装置较佳实施方式的立体组合图； 图2是本发明芯片剥离装置中顶针限位机构的立体分解图3是本发明芯片剥离装置较佳实施方式中顶针夹持与运动部件的剖视图。
具体实施例方式本发明的芯片剥离装置主要包括顶针夹持与运动部件以及旋转驱动部件，作为优 化其还包括升降机构和三自由度对准平台。图1为本发明的一种具体实施方式
的总体结构 示意图，下面结合图1 3对其进行详细介绍。如图1所示，该装置的支撑部件包括连接底板11、三自由度对准平台12和L型板 13。连接底板11是通过螺钉连接在基体上；三自由度对准平台12是支撑部件的核心零件， 其由Z向调节平台和XY向调节平台组成且Z向调节平台位于XY向调节平台的下方。三自 由度对准平台固定在连接底板11上，部分内嵌于基体内，为了方便操作，XY向调节平台位 于Z向调节平台的上方，调整时通过调节该对准平台某个方向的螺旋微调器实现该方向的 位置调节，调节到目标位置以后，拧紧锁紧螺母。L型板13从顶部与调整机构12固定。如图1所示，本发明中升降机构采用了带有直线导向功能的气动滑台2，气动滑台 垂直固定在L型板13的竖直面上，该气动滑台能在升降的同时保证良好的直线导向精度， 工作时气动滑台为伸出状态，非工作时其处于缩回状态，从而实现顶针夹持与运动部件和 旋转驱动部件的整体上升和下降。如图1所示，旋转驱动部件包括顶针轴座31、凸轮32、传感器遮挡片33、伺服电机 34、底座压块35和转接板36。旋转驱动部件通过转接板36从顶部与气动滑台2相连，顶针 轴座31固定在转接板36的下部；伺服电机34的安装面有一定位轴肩，该轴肩插入顶针轴 座31的孔内，形成轴孔配合定位，并通过螺钉将伺服电机34固定在顶针轴座31的背面；凸 轮32套在伺服电机34的输出轴上，传感器遮挡片33套在凸轮32与电机同轴的圆周面上。如图1及图3所示顶针夹持与运动部件包括顶针轴支撑件415、限位机构42、顶针
4轴套434、顶针外罩432、压紧螺母433、弹簧44、密封件、直线导向件462、顶针轴463和顶针 夹持件。如图1、图2及图3所示，限位机构42包括顶针限位基座421、顶针限位轴422、滚 动轴承423和螺母424，顶针限位基座421固定在顶针轴座31上，两根顶针限位轴422插入 顶针限位基座421的两个光孔中形成轴孔配合，两个滚动轴承423分别套在两根顶针限位 轴422上，再通过顶针限位轴422的轴肩与螺母似4把位置锁死。顶针轴支撑件415在顶 针顶出剥离芯片时有小距离的升降运动，顶针轴支撑件415的两平行表面始终分别跟两滚 动限位轴承423的外圆面相切，限制顶针轴支撑件415的转动最终使顶针473只能直线运 动，消除装配时圆柱副偏心而引起芯片角度的变化，保证芯片供给的一致性。作为优化，顶 针支撑件415的下端可增设滚珠轴承411，将顶针支撑件415与凸轮32之间相对运动的滑 动摩擦改为滚珠轴承411与凸轮32之间相对运动时的滚动摩擦，减少运动部件的磨损。滚 珠轴承411套在轴承调节轴412上，轴承调节轴412穿过顶针支撑件415下端的孔后用螺 母414固定。在滚珠轴承411和顶针支撑件415间，轴承调节轴412上套有调节环413，保 证滚珠轴承411的外圈不与顶针支撑件415接触，使滚珠轴承411能自由旋转。如图1及图3所示，顶针轴套434置于顶针轴座31半圆孔内，且下端面与顶针轴座 31的半圆孔的端面平齐，然后用底座压块35压紧固定在顶针轴座31的半圆孔内。顶针外 罩432为阶梯状空心轴，其底端为定心圆柱或者圆锥，将底端插入顶针轴套434对应孔后， 在顶针外罩432外套上压紧螺母433，拧紧压紧螺母433和顶针轴套434之间的螺纹副后实 现顶针外罩432与顶针轴套434固连。为方便顶针外罩432加工，可将顶针外罩上部单独 分割为顶针盖431，完成吸附孔的加工后再与顶针外罩432固连为一个零件。在顶针轴套的 侧面开有真空连接件安装孔，密封件、顶针盖431、顶针轴套434和顶针外罩432形成密封腔 体，实现芯片剥离过程所需的蓝膜吸附功能。如图3所示，弹簧44其下端位于顶针轴支撑件415的上表面上，上端顶住密封件， 顶针轴463从其中心穿过。弹簧使顶针轴463和顶针473在无其他外力的作用下始终处 于缩回状态，避免顶针或者wafer损伤。密封件由0型圈垫451和0型圈452组成，0型圈 452置于0型圈垫451的环形槽内，并与顶针轴套434的内壁接触，阻止气体泄漏。如图3所示，顶针轴套434中心孔呈阶梯状，直线导向件462位于顶针轴套434下 端的中心孔内，为防止直线导向件462下滑，在顶针轴套434的环形槽内安装孔用弹性挡圈 461，其上表面与直线导向件462下表面接触。顶针轴463底端插入顶针支撑件415的沉孔 内，而后自下而上依次穿过弹簧44、0型圈垫451、直线导向件462，顶针轴463的顶端伸出 轴套连接顶针连接座471。顶针连接座471为转接零件，底端连接顶针轴463，顶端安装顶 针夹持件472，顶针夹持件472的中心有直径与顶针473相同的小孔，侧面有锁紧顶针用的 螺纹孔，顶针473插入顶针夹持件472中心的小孔并保证一固定高度后拧紧顶针锁紧螺钉 实现顶针473与顶针夹持件472的固连。在实际工作时，先利用三自由度对准平台12快速地将顶针473调节到合适位置， 使顶针中心、芯片中心与芯片拾取装置中心三者重合，然后升降机构将顶针夹持与运动部 件、旋转驱动部件整体升起，此时顶针外罩432的吸附面(顶针盖431上表面)接近晶圆蓝 膜，进而启动真空吸附固定住芯片及相邻区域，然后旋转驱动部件驱动顶针夹持与运动部 件上升，使顶针473露出顶针盖431上表面至合适高度后芯片被顶起，实现芯片的剥离，在芯片拾取装置将芯片拾取后电机反转，顶针夹持与运动部件下降，顶针缩回，再关闭真空吸 附打开真空快排实现蓝膜与顶针外罩脱离，从而完成一个芯片剥离的过程。当出现顶针473 磨损或断裂情况后需要更换时，在拧松压紧螺母433后，取下顶针外罩432，松开顶针夹持 件472的顶针锁紧螺钉即可拔出顶针，利用一个标准工具保证顶针露出顶针夹持件472的 高度后拧紧顶针锁紧螺钉，装好顶针外罩432，拧紧压紧螺母433即完成了顶针473更换，且 能够保证顶针高度和位置的重复精度。
权利要求
1.一种芯片剥离装置，包括顶针夹持与运动部件和旋转驱动部件，其特征在于，所述顶 针夹持与运动部件包括顶针轴支撑件，顶针轴支撑件上固定有顶针轴，顶针轴的外部设有 顶针轴套，顶针轴的顶端伸出顶针轴套连接顶针夹持件，顶针轴的底端套有一压缩弹簧；顶 针夹持件的外部设有顶针外罩，顶针外罩的顶部中心开有供顶针伸出的小孔。
2.根据权利要求1所述的芯片剥离装置，其特征在于，在所述顶针轴套内设有用于顶 针轴的直线导向件。
3.根据权利要求1所述的芯片剥离装置，其特征在于，所述顶针外罩的底端为圆柱或 圆锥形，插入顶针轴套并通过压紧螺母使两者固连。
4.根据权利要求1所述的芯片剥离装置，其特征在于，在所述顶针轴套内的压缩弹簧 上端设有密封件。
5.根据权利要求1所述的芯片剥离装置，其特征在于，该装置还包括一限位机构，用于 约束所述顶针轴支撑件只做直线升降。
6.根据权利要求1所述的芯片剥离装置，其特征在于，该装置还包括升降机构，用于实 现顶针夹持与运动部件和旋转驱动部件的整体升降。
7.根据权利要求6所述的芯片剥离装置，其特征在于，所述升降机构采用气动滑台。
8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的芯片剥离装置，其特征在于，该装 置还包括三自由度对准平台，用于调节顶针在X、Y、Z轴三个方向的位置。
9.根据权利要求8所述的芯片剥离装置，其特征在于，所述三自由度调节平台由Z向调 节平台和XY向调节平台组成，Z向调节平台位于XY向调节平台的下方。
全文摘要
本发明提供一种芯片剥离装置，包括顶针夹持与运动部件和旋转驱动部件，所述顶针夹持与运动部件包括顶针轴支撑件，顶针轴支撑件上固定有顶针轴，顶针轴的外部设有顶针轴套，顶针轴的顶端伸出顶针轴套连接顶针夹持件，顶针轴的底端套有一压缩弹簧；顶针夹持件的外部设有顶针外罩，顶针外罩的顶部中心开有供顶针伸出的小孔。作为优化，该芯片剥离装置还包括升降机构，用于实现顶针夹持与运动部件和旋转驱动部件的整体升降；还包括三自由度对准平台，用于调节顶针在X、Y、Z三个方向的位置。该芯片剥离装置可十分便捷的调节顶针中心的位置，保证顶针中心与拾取装置中心对准；还可十分便捷地实现顶针更换且保证更换顶针后的高度和位置一致性。
文档编号H01L21/68GK102074458SQ201010551259
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者向邦懋, 尹周平, 熊有伦, 王瑜辉, 蔡伟林 申请人:华中科技大学