一种冲压式条状晶片裂片机

1.本发明涉及晶片加工技术领域，特别涉及一种冲压式条状晶片裂片机。


背景技术：

2.在光芯片制备工艺流程中，晶圆经过划片的加工工艺后，晶粒与晶粒依然固连在一起，晶粒之间存在激光切割道，需要将单个晶粒从条状晶片上分离，再进行后续的封装耦合等工艺。裂片就是把晶片用激光或者砂轮沿着切割街区开槽后，采用冲压或滚压方式将固连在一起的晶粒分离成独立的晶粒的工艺。
3.现有的裂片作业多采用手动掰片、碾压方式裂片或冲压式裂片。手动掰片效率低下，对于不同尺寸的晶粒裂片效果不佳。滚压方式裂片是指采用胶棒对激光划片后的晶片施加一定的下压力，从条状晶片表面滚压，将单个晶粒从晶片上分离下来。该方式的裂片质量受胶轮控制运动方向、速度和力度影响较大，且滚压时裂片方法会导致晶片上的晶粒都不能全部独立分开，相邻的晶粒之间有碰撞和挤压造成的崩边及连边，进而影响晶粒的光通性能和品质稳定性。冲压式裂片方式是指在晶粒与晶粒的切割道之间施加一定的冲击力，将晶片劈裂分割成独立个体的晶粒。该裂片方式在条状晶片方面应用较少，且使用过程中缺少在裂片过程中对晶粒侧壁的防护，有磨损、刮伤风险，同时对不同尺寸的条状晶片缺乏兼容性。针对以上问题，以下提出一种解决方案。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种冲压式条状晶片裂片机，具有提高对晶片的裂片效率和裂片质量，使得晶片上所有的晶粒都能独立分开，提高成品率和稳定芯片品质的优点。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
6.一种冲压式条状晶片裂片机，包括设备主体机架，所述设备主体机架上设有升降机构和气缸冲压装置，所述升降机构与设备主体机架固定连接，所述气缸冲压装置固定在升降机构上，所述升降机构用于调节气缸冲压装置的高度，以调节气缸冲压装置的冲压距离，所述气缸冲压装置的下端设有冲压器位置调节装置和晶片冲压压紧机构，所述冲压器位置调节装置用于调节晶片冲压压紧机构的前后位置，以使晶片冲压压紧机构适应晶片尺寸，所述晶片冲压压紧机构用于压紧晶片，以便于对晶片的加工，所述设备主体机架上设有晶片导向装置、晶片支撑台和晶片输送装置，所述晶片支撑台位于晶片冲压压紧机构的下方，所述晶片支撑台用于支持晶片，所述晶片导向装置位于晶片支撑台的一端，所述晶片输送装置位于晶片导向装置的下方，所述晶片输送装置用于推动晶片移动，所述晶片导向装置用于引导晶片的移动方向，以使晶片能够进入到晶片支撑台上。
7.作为优选，所述升降机构包括旋转手轮、升降基座、丝杆、丝杆滑台和导轨滑块，所述旋转手轮安装在升降基座上，所述升降基座通过螺栓固定安装在设备主体机架上，所述旋转手轮与丝杆的顶端固定连接，所述旋转手轮用于驱动丝杆转动，所述丝杆滑台与丝杆螺纹连接，所述丝杆用于驱动丝杆滑台进行升降运动，所述导轨滑块与设备主体机架固定
连接，所述丝杆滑台与导轨滑块的一侧滑动连接。
8.作为优选，所述气缸冲压装置包括气缸支撑架、双联气缸、调速阀和电磁阀，所述气缸支撑架与丝杆滑台固定连接，所述丝杆滑台用于调整气缸支撑架的高度，所述双联气缸固定在气缸支撑架上，所述双联气缸通过气管与调速阀连接，所述调速阀用于调整双联气缸的运行速度，所述双联气缸通过气管与电磁阀连接，所述电磁阀用于控制双联气缸的运行动作。
9.作为优选，所述冲压器位置调节装置包括冲压器支撑台，所述冲压器支撑台的上端面与双联气缸的输出轴固定连接，所述冲压器支撑台的下端面固设有小型导轨，所述小型导轨上设有小型导轨滑块和导轨钳制器，所述小型导轨滑块的下端固设有冲压压紧器支架，所述导轨钳制器固定在冲压压紧器支架上，所述导轨钳制器用于固定小型导轨滑块和冲压压紧器支架的位置。
10.作为优选，所述晶片冲压压紧机构包括缓冲支架，所述缓冲支架的上端与冲压器支撑台固定连接，所述缓冲支架上安装有冲压头，所述缓冲支架的底端安装有压紧头，所述压紧头外周套接有矩形弹簧，所述矩形弹簧用于缓冲对晶片的压力。
11.作为优选，所述晶片支撑台包括基台，所述基台与设备主体机架固定连接，所述基台上端面设有浮动台，所述浮动台与基台滑动连接，所述基台内设有圆形压紧弹簧，所述圆形压紧弹簧放置于基台凹槽内，所述圆形压紧弹簧套设在浮动台的外周圆柱上，所述浮动台用于支撑晶片，所述圆形压紧弹簧用于支撑浮动台。
12.作为优选，所述晶片导向装置包括晶片导向载台、调节板和紧定螺钉，所述晶片导向载台的底部对称的开设两个腰型槽，所述调节板插接在腰形槽内，且通过腰型槽固定在晶片导向载台的两侧，所述调节板与晶片导向载台滑动连接，所述晶片导向载台上固设有两个侧板，所述调节板和侧板之间形成有导向槽，所述调节板用于调整导向槽的宽度，所述紧定螺钉位于调节板的端部，所述紧定螺钉用于固定调节板，所述调节板和侧板上卷开设有开槽，所述开槽内嵌设有转柱，所述转柱上套设有尼龙滚珠，所述尼龙滚珠用于保护晶片。
13.作为优选，所述晶片输送装置包括直线模组和模组支架，所述直线模组安装在模组支架上，所述模组支架与设备主体机架固定连接，所述直线模组内设有丝杆，所述直线模组的一端设有步进电机，所述步进电机上设有法兰，所述步进电机通过法兰与直线模组连接，所述步进电机的输出轴上连接有联轴器，所述丝杆的一端与联轴器固定连接，所述直线模组内设有推杆滑块，所述推杆滑块与丝杆螺纹连接，所述推杆滑块上固设有晶片推杆，所述晶片导向载台上开设有推槽，所述晶片推杆的上端位于推槽内，且与推槽滑动连接，所述晶片推杆用于推动晶片移动。
14.本发明的有益效果为：
15.1.晶片导向载台采用双通道对称布置结构，冲压压紧机构采用双压紧头对称安装，一次裂片进程可将两片条状晶片放置在晶片导向载台上，裂片效率是单一晶片的两倍。
16.2.通过晶片导向载台的调节板可调整晶片导向槽的槽宽，以适配不同宽度的晶片裂片要求，提高设备裂片兼容性；导向槽两侧安装尼龙导柱，增强晶片导向性的同时保护晶片侧边，防止其刮伤，提高产品品质。
17.3.本裂片机采用冲压式裂片方法，晶片输送过程由直线模组进行步进间歇式推进
移动，冲压过程对晶片上的单个晶粒进行裂片，确保晶片上所有晶粒都能独立分开，且裂片时不会出现相邻晶粒之间碰撞和挤压现象，从而避免产生崩边及连边。
18.4.冲压压紧机构集成冲压动作和压紧动作于一体，通过压缩弹簧构成缓冲装置完成先“固定再冲压”工艺过程，增强冲压、压紧动作耦合性，从而在快速、方便地对晶片进行裂片的同时减小造成晶片的损坏。
附图说明
19.图1为实施例的结构示意图；
20.图2为实施例冲压器位置调节装置的结构示意图；
21.图3为实施例晶片冲压压紧机构的结构示意图；
22.图4为实施例晶片导向装置的结构示意图；
23.图5为实施例晶片支撑台的结构示意图；
24.图6为实施例晶片输送装置的结构示意图；
25.图7为实施例冲压压紧机构和晶片支撑台在工作时的放大图。
26.附图标记：1、设备主体机架；2、升降机构；21、旋转手轮；22、升降基座；23、丝杆；24、丝杆滑台；25、导轨滑块；3、气缸冲压装置；31、气缸支撑架；32、双联气缸；33、调速阀；34、电磁阀；4、冲压器位置调节装置；41、冲压器支撑台；42、小型导轨；43、小型导轨滑块；44、导轨钳制器；45、冲压压紧器支架；5、晶片冲压压紧机构；51、缓冲支架；52、冲压头；53、锁紧螺母；54、压紧头；55、矩形弹簧；6、晶片导向装置；61、晶片导向载台；62、调节板；63、转柱；64、尼龙滚柱；7、晶片支撑台；71、基台；72、圆形压紧弹簧；73、浮动台；8、晶片输送装置；81、直线模组；82、模组支架；83、推杆滑块；84、晶片推杆；85、联轴器；86、法兰；87、步进电机。
具体实施方式
27.以下所述仅是本发明的优选实施方式，保护范围并不仅局限于该实施例，凡属于本发明思路下的技术方案应当属于本发明的保护范围。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底部”和“顶部”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
28.请参阅图1所示，本发明为一种冲压式条状晶片裂片机，包括设备主体机架1，设备主体机架1上端安装有升降机构2。升降机构2包括旋转手轮21，旋转手轮21安装在升降基座22上，升降基座22通过螺栓连接固定安装在设备主体机架1上。通过手动操作旋转手轮21转动，旋转手轮21会带动丝杆23转动，丝杆23转动会驱动丝杆23滑台进行升降运动。丝杆23滑台安装在导轨滑块25上，导轨滑块25起到支撑和导向作用。
29.气缸冲压装置3为裂片动作提供动力支持，气缸冲压装置3包括气缸支撑架31，气缸支撑架31通过螺钉安装在丝杆23滑台上。气缸支撑架31跟随升降机构2同步移动，升降机构2可以调节气缸支撑架31的高度，从而实现对冲压距离的调整。
30.气缸支撑架31上安装有双联气缸32，双联气缸32通过气管连接调速阀33，通过调速阀33可以调整气缸运行速度；双联气缸32还通过气管连接电磁阀34，电磁阀34可以控制
双联气缸32的运行动作。
31.请参阅图2所示，冲压器位置调节装置4包括冲压器支撑台41，冲压器支撑台41通过螺钉安装在双联气缸32伸缩杆上。冲压器支撑台41固定安装有小型导轨42，小型导轨42上有小型导轨滑块43和导轨钳制器44，冲压压紧器支架45将小型导轨滑块43和导轨钳制器44连接在一起，三者同时在导轨上移动，用于调整不同晶粒宽度时的裂片位置，位置调整完毕后拧紧导轨钳制器44的紧定螺丝使其固定。
32.请参阅图3所示，晶片冲压压紧机构5包括缓冲支架51，缓冲支架51通过螺钉固定在冲压器支撑台41上，可由冲压器位置调节装置4调整位置。缓冲支架51上安装有冲压头52，冲压头52用于对晶片进行冲压。
33.缓冲支架51底端安装有压紧头54，压紧头54外周套接有矩形弹簧55。锁紧螺母53可在压紧头54的螺纹杆上拧紧，压紧头54和缓冲支架51可作相对运动且两者之间的矩形弹簧55提供弹簧力，构成缓冲结构。
34.请参阅图3和图7所示，在气缸冲压装置3的带动下，晶片冲压压紧机构5上下移动，压紧头54的头部首先与晶粒接触。缓冲支架51和冲压头52继续向下移动，在矩形弹簧55的作用下，压紧头54对晶片的压紧力持续增大，使其牢牢固定。此时继续向下移动的冲压头52接触伸出的单颗晶粒，将其从晶片上劈裂，晶粒脱出晶片。
35.请参阅图4所示，晶片导向装置6包括晶片导向载台61，晶片导向载台61底部对称开设两个腰型槽。调节板62分别通过腰型槽连接在晶片导向载台61左右两边，调节板62可在晶片导向载台61上左右移动。两个调节板62和晶片导向载台61的两个侧板构成两个导向槽，调整调节板62位置可控制导向槽宽度，以适应不同宽度的晶片。
36.紧定螺钉安装在调节板62端部，位置调节完毕后可固定调节板62。晶片导向载台61和调节板62的侧壁通过开槽嵌有转柱63，转柱63外周套有尼龙滚珠。晶片在导向槽内移动时，尼龙滚珠可与晶片侧壁接触，用于导向且防止晶片侧壁刮伤。
37.请参阅图5和图7所示，晶片支撑台7包括基台71，基台71通过螺钉安装在设备主体机架1上。浮动台73和圆形压紧弹簧72装配于基台71内，晶片支撑台7用于支撑晶片。
38.当晶粒分离过程进行到尾段时，由于前段分离的晶粒粘连在蓝膜上，在重力作用下会带掉尾段未分离晶片，浮动台73用于支撑前段已分离晶粒，且在冲压晶粒时在圆形压紧弹簧72作用下会随晶粒下沉，保证冲压过程正常进行。
39.晶片输送装置8包括直线模组81，直线模组81安装在模组支架82上，模组支架82固定在设备主体机架1上。直线模组81的丝杆23通过联轴器85和步进电机87的电机轴相连，步进电机87通过法兰86固定在直线模组81端部。直线模组81的滑块上固定有推杆滑块83，推杆滑块83上固定安装有晶片推杆84，晶片推杆84可在晶片导向载台61开设的槽内移动。
40.电气控制部分通过控制步进电机87的转动，带动直线模组81的丝杆23转动，进而控制推杆滑块83进行直线运动，推杆滑块83与条状晶片接触，进而保证晶片推杆84推进晶片过程中运动的速度和位置的准确性。
41.工作原理：当对条状晶片进行裂片加工获得所需晶粒时，将表面贴蓝膜的条状晶片的贴膜一侧朝下，未贴膜一侧朝上，放置在晶片导向载台61中间的导向槽内。根据晶片宽度手动移动调节板62调整导向槽槽宽，以约束晶片在导向槽内运动。
42.晶片输送装置8可提供条状晶片的间歇性前进动作。通过操控步进电机87脉冲信
号和运行时间，使得步进电机87间歇性转动，经过联轴器85带动直线模组81的丝杆23转动，从而使与直线模组81的滑块固连的推杆滑块83间歇前移。推杆滑块83上安装有晶片推杆84，晶片推杆84可通过晶片导向载台61底部开的腰型槽推动条状晶片在导向槽内间歇前移。
43.条状晶片在间歇静止状态下，气缸冲压装置3进行往下冲压的动作。双联气缸32通过电磁阀34控制伸缩杆外伸，晶片冲压压紧机构5通过冲压器位置调节装置4与双联气缸32相连。
44.在该冲压过程中，晶片冲压压紧机构5的压紧头54底端首先与条状晶片未贴膜的表面接触。在进一步往下移动时，缓冲支架51压缩矩形弹簧55，缓冲支架51和压紧头54构成相对运动。此时压紧头54在弹簧力的作用下压紧条状晶片，使其固定。冲压头52接触条状晶片端部的晶粒，进行点冲式动作，使其从条状晶片上脱落。晶片支撑台7的浮动台73会跟随被冲晶粒下沉，保证晶粒在晶片上顺利脱落。
45.完成冲压动作后，双联气缸32在电磁阀34控制下缩回，晶片冲压压紧机构5回升离开晶片表面，浮动台73也会在圆形压紧弹簧72作用下恢复初始状态，使得已脱落晶粒在蓝膜粘连下与剩余晶片保持同一水平高度。
46.然后晶片输送装置8继续推进晶片往前，每次推进行程为一个晶粒的宽度，进入下一裂片动作循环，从而使得每一个循环进程都只对晶片上的一个晶粒进行裂片动作，保证晶片上所有的晶粒都能独立分开，且相邻的晶粒之间没有碰撞和挤压造成的崩边及连边。
47.以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。