CN108010873B - 一种晶圆自动扩晶机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体封装技术领域，涉及一种晶圆自动扩晶机，包括压环气缸、气缸固定支架、压环气缸伸缩杆、压环盘、蓝膜固定架、扩晶圆盘、扩晶气缸伸缩杆、扩晶气缸和控制盒，其特征在于，所述压环气缸固定在气缸固定支架上，且压环气缸伸缩端穿过气缸固定支架与压环盘固定，所述气缸固定支架放置在控制盒上，所述控制盒内安装有扩晶气缸，所述扩晶气缸伸缩杆穿出控制盒的上盖与扩晶盘固定，所述控制盒上固定有蓝膜固定架，所述扩晶盘位于蓝膜固定架中心位置；本发明扩晶机操作简单、便捷、扩晶间距可控，自动扩晶机具有蓝膜加热功能、扩晶后芯片间距宽，解决芯片在自动装片机上难取片的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶圆自动扩晶机，属于半导体封装技术领域。
背景技术
社会飞速发展，人工成本不断高涨，自动化已经是所有企业高度关注的话题，在半导体封装技术领域中，全自动粘片机已经普及到各生产厂家，国内生产全自动粘片机的厂家也应运而生。但因国内的设备水平无法做到如国外的ASM等生产的全自动粘片机的速度、精度、功能高度集成等要求，更重要的是进口设备价格非常昂贵，一台设备动辄也是上百万的投资，对于中小封装企业而言，成本太高，只能购买国内厂家生产的全自动粘片机。由于国内全自动粘片机的规模生产起步晚，软件和硬件的设计能力不足，设备的集成功能远远达不到进口设备的要求，无法实现晶圆的自动扩晶功能，而是采取先进行手动扩晶，然后用吹风机加热，最后用拉升的办法来进行晶圆扩晶，这种操作方法不仅效率低下，操作不小心导致芯片边缘绷边等问题，更重要的是晶圆在扩晶后，芯片不处于扩环的中央，芯片与芯片之间的间距宽窄不一，扩环放置在全自动粘片机上后，因扩环与晶圆边缘的距离不一致，往往导致漏识别芯片，撞顶针帽等问题。
本发明重点解决了以上生产问题，且本发明扩晶完全自动化，速度快且省力，芯片间距可调，扩晶后芯片间距一致，成为自动粘片机的重要关键辅助设备。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种操作简单、便捷、扩晶间距可控的适用于晶体管封装的晶圆自动扩晶机，该扩晶设备完全自动化，速度快且省力，芯片间距可调，扩晶后芯片间距一致，成为自动粘片机的重要关键辅助设备。
为实现以上技术目的，本发明采用的技术方案是：一种晶圆自动扩晶机，包括压环气缸、气缸固定支架、压环气缸伸缩杆、压环盘、蓝膜固定架、扩晶圆盘、扩晶气缸伸缩杆、扩晶气缸和控制盒，其特征在于，所述压环气缸固定在气缸固定支架上，且压环气缸伸缩杆穿过气缸固定支架与压环盘固定，所述气缸固定支架放置在控制盒上，所述控制盒内安装有扩晶气缸，所述扩晶气缸伸缩杆穿出控制盒的上盖与扩晶圆盘固定，所述控制盒上固定有蓝膜固定架，所述扩晶圆盘位于蓝膜固定架中心位置。
进一步地，控制盒的前面板上设有扩晶盘下降按钮、扩晶盘上升按钮、压环盘下降按钮、温控仪、加热开关、电源开关、保险丝座，所述控制盒内设有中间继电器、两位五通单电控电磁阀、三位五通中封式双电控电磁阀和固态继电器；
所述加热开关与温控仪的电源输入端连接，所述温控仪的输出端与固态继电器连接，所述固态继电器的输出端与扩晶圆盘内的加热管电连接；所述电源开关的输入端连接有保险丝座，输出端分别与加热开关、单电控电磁阀、双电控电磁阀和中间继电器电连接；用来控制压环气缸的上下动作的单电控电磁阀与压环盘下降按钮电连接，用来控制扩晶气缸的上下动作的双电控电磁阀分为双电控电磁阀右线圈和双电控电磁阀左线圈，所述双电控电磁阀右线圈与扩晶盘下降按钮电连接，所述双电控电磁阀左线圈通过中间继电器常闭触点与扩晶盘上升按钮电连接，所述中间继电器与磁位置感应器电连接。
进一步地，所述磁位置感应器装在扩晶气缸上。
进一步地，在控制盒上，所述气缸固定支架的高度高于蓝膜固定架的高度。
进一步地，所述蓝膜固定架中心为空心圆盘，露出扩晶圆盘，一侧装有可旋转的盖板，另一侧装有用于固定盖板的卡销。
进一步地，所述扩晶圆盘圆周边缘设有小直径扩晶环，所述压环盘圆周边缘设有大直径扩晶环，所述小直径扩晶环能够嵌入大直径扩晶环的内壁。
进一步地，所述蓝膜固定架中心的空心圆盘边缘装有圆形胶垫0，所述圆形胶垫0的直径大于扩晶圆盘的直径。
从以上描述可以看出，本发明的技术效果在于：
1）、整个设备体积小，作为自动装片机的辅助设备，不占空间且成本低；
2）、与传统手动扩晶相比，本发明通过控制盒内的控制电路使得晶圆扩晶完全自动化，速度快且省力；
3）、本发明通过调整磁位置感应器在扩晶气缸上的位置，来调整扩晶气缸上升的位置，从而达到扩晶时，芯片间距可调的功能；
4）、本发明在蓝膜固定架上设有圆形胶垫，从而扩晶时蓝膜不会松动，达到了扩晶后芯片间距一致，扩晶均匀的效果；
5）、本发明的扩晶圆盘具有加热功能，在扩晶圆盘里装有加热管，老化的蓝膜铺在扩晶盘上后，被加热后***，提升了扩晶效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明蓝膜固定架和扩晶圆盘的俯视结构示意图。
图3是本发明控制盒内控制电路原理图。
图4是本发明电控电磁阀与气缸的连接结构示意图。
图5是本发明晶圆扩晶后的结构示意图。
附图标记说明：1-压环气缸、2-气缸固定支架、3-压环气缸伸缩杆、4-压环盘、5-芯片、6-卡销、7-蓝膜固定架、8-扩晶圆盘、9-盖板、10-扩晶气缸伸缩杆、11-扩晶气缸、12-控制盒、13-压环盘下降按钮、14-扩晶盘上升按钮、15-扩晶盘下降按钮、16-温控仪、17-加热开关、18-电源开关、19-保险丝座、20-圆形胶垫、21-磁位置感应器、22-双电控电磁阀、23-中间继电器、24-单电控电磁阀、25-固态继电器、26-小直径扩晶环和27-大直径扩晶环。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
根据附图1和图2所示，一种晶圆自动扩晶机，包括压环气缸1、气缸固定支架2、压环气缸伸缩杆3、压环盘4、蓝膜固定架7、扩晶圆盘8、扩晶气缸伸缩杆10、扩晶气缸11和控制盒12，其特征在于，所述压环气缸1固定在气缸固定支架2上，且压环气缸伸缩杆3穿过气缸固定支架2与压环盘4固定，所述气缸固定支架2放置在控制盒12上，在控制盒12上，所述气缸固定支架2的高度高于蓝膜固定架7的高度；所述控制盒12内安装有扩晶气缸11，所述扩晶气缸伸缩杆10穿出控制盒12的上盖与扩晶圆盘8固定，所述控制盒12上固定有蓝膜固定架7，所述扩晶圆盘8位于蓝膜固定架7中心位置，所述蓝膜固定架7中心为空心圆盘，露出扩晶圆盘8，一侧装有可旋转的盖板9，另一侧装有用于固定盖板9的卡销6，所述蓝膜固定架7中心的空心圆盘边缘装有圆形胶垫20，所述圆形胶垫20的直径大于扩晶圆盘8的直径，所述扩晶圆盘8圆周边缘设有小直径扩晶环26，所述压环盘4圆周边缘设有大直径扩晶环27，所述小直径扩晶环26能够嵌入大直径扩晶环27的内壁。
控制盒12的前面板上设有扩晶盘下降按钮15、扩晶盘上升按钮14、压环盘下降按钮13、温控仪16、加热开关17、电源开关18、保险丝座19，所述控制盒12内设有中间继电器23、单电控电磁阀24、双电控电磁阀22和固态继电器25；
如图3所示，所述加热开关17与温控仪16的电源输入端连接，所述温控仪16的输出端与固态继电器25连接，所述固态继电器25的输出端与扩晶圆盘8内的加热管电连接；所述电源开关18的输入端连接有保险丝座19，输出端分别与加热开关17、单电控电磁阀24、双电控电磁阀22和中间继电器23电连接；用来控制压环气缸1的上下动作的单电控电磁阀24与压环盘下降按钮13电连接，用来控制扩晶气缸11的上下动作的双电控电磁阀22分为双电控电磁阀右线圈22a和双电控电磁阀左线圈22b，所述双电控电磁阀右线圈22a与扩晶盘下降按钮15电连接，所述双电控电磁阀左线圈22b通过中间继电器常闭触点23a与扩晶盘上升按钮14电连接，所述中间继电器23与磁位置感应器21电连接，所述磁位置感应器21装在扩晶气缸11上。
如图4所示，所述单电控电磁阀24与压环气缸1连接，用来控制压环气缸1上下动作，所述双电控电磁阀22与扩晶气缸11连接，用来控制扩晶气缸11上下动作。
本发明的扩晶圆盘8带有加热功能，其主要通过温控仪16的输出控制固态继电器25，固态继电器25的输出控制扩晶圆盘8内的加热管的通断电，实现控温功能；当老化的蓝膜铺在扩晶圆盘8上后，被加热后***，可提升了扩晶效果。
本发明在扩晶时，芯片5间距可实现可调的功能，具体实现步骤为：当按住扩晶盘上升按钮14时，双电控电磁阀左线圈22b通电闭合，扩晶气缸11上升，当扩晶气缸11上升到磁位置感应器21的位置后，磁位置感应器21感应通电，其内部触点闭合，中间继电器23的线圈通电，中间继电器常闭触点23a断开，双电控电磁阀的线圈22b断电，扩晶气缸11停止上升并保持在此位置不动；因此可通过调整磁位置感应器21在扩晶气缸11上的位置，来调整扩晶气缸11上升的位置，从而达到扩晶时，芯片5间距可调的功能；当按住压环盘下降按钮13时，单电控电磁阀24通电闭合，压环气缸1下降，扩晶后，松开压环盘下降按钮13，单电控电磁阀24断开，压环气缸1上升；当按住扩晶盘下降按钮15时，双电控电磁阀右线圈22a通电闭合，扩晶气缸11下降。
本发明的工作原理为：打开电源开关18，打开加热开关17，待扩晶圆盘8温度上升到设定温度后（如50度），把小直径扩晶环26卡在扩晶圆盘8上，然后把载有芯片5的蓝膜平铺在扩晶圆盘8和蓝膜固定架7上，压下盖板9，用卡销6固定住盖板9，此时蓝膜被压在圆形胶垫20上，保证扩晶时蓝膜不会松动，进一步保证扩晶时芯片5间距一致；再把大直径扩晶环27放在压环盘4里，按住扩晶盘上升按钮14，扩晶气缸11带动扩晶圆盘8向上慢慢升起，使蓝膜上芯片5扩开，待扩晶气缸11上升到所调的磁位置感应器21的位置后，扩晶气缸11停止并保持在此位置，按住压环下降按钮13，压环气缸1通过压环气缸伸缩杆3带动压环盘4下降，使大直径扩晶环27正好卡在小直径扩晶环26上，然后松开压环下降按钮13，压环盘4上升回到原位，按下扩晶盘下降按钮15，扩晶圆盘8下降到原位，然后松开卡销6，打开盖板9，拿出扩好的芯片5，如图5所示，用刀片把扩晶环外多余的蓝膜割掉，扩晶完成。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种晶圆自动扩晶机，包括压环气缸（1）、气缸固定支架（2）、压环气缸伸缩杆（3）、压环盘（4）、蓝膜固定架（7）、扩晶圆盘（8）、扩晶气缸伸缩杆（10）、扩晶气缸（11）和控制盒（12），其特征在于，所述压环气缸（1）固定在气缸固定支架（2）上，且压环气缸伸缩杆（3）穿过气缸固定支架（2）与压环盘（4）固定，所述气缸固定支架（2）放置在控制盒（12）上，所述控制盒（12）内安装有扩晶气缸（11），所述扩晶气缸伸缩杆（10）穿出控制盒（12）的上盖与扩晶圆盘（8）固定，所述控制盒（12）上固定有蓝膜固定架（7），所述扩晶圆盘（8）位于蓝膜固定架（7）中心位置；
控制盒（12）的前面板上设有扩晶盘下降按钮（15）、扩晶盘上升按钮（14）、压环盘下降按钮（13）、温控仪（16）、加热开关（17）、电源开关（18）、保险丝座（19），所述控制盒（12）内设有中间继电器（23）、两位五通单电控电磁阀（24）、三位五通中封式双电控电磁阀（22）和固态继电器（25）；
所述加热开关（17）与温控仪（16）的电源输入端连接，所述温控仪（16）的输出端与固态继电器（25）连接，所述固态继电器（25）的输出端与扩晶圆盘（8）内的加热管电连接；所述电源开关（18）的输入端连接有保险丝座（19），输出端分别与加热开关（17）、单电控电磁阀（24）、双电控电磁阀（22）和中间继电器（23）电连接；用来控制压环气缸（1）的上下动作的单电控电磁阀（24）与压环盘下降按钮（13）电连接，用来控制扩晶气缸（11）的上下动作的双电控电磁阀（22）分为双电控电磁阀右线圈（22a）和双电控电磁阀左线圈（22b），所述双电控电磁阀右线圈（22a）与扩晶盘下降按钮（15）电连接，所述双电控电磁阀左线圈（22b）通过中间继电器常闭触点（23a）与扩晶盘上升按钮（14）电连接，所述中间继电器（23）与磁位置感应器（21）电连接，所述磁位置感应器（21）装在扩晶气缸（11）上。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆自动扩晶机，其特征在于：在控制盒（12）上，所述气缸固定支架（2）的高度高于蓝膜固定架（7）的高度。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆自动扩晶机，其特征在于：所述蓝膜固定架（7）中心为空心圆盘，露出扩晶圆盘（8），一侧装有可旋转的盖板（9），另一侧装有用于固定盖板（9）的卡销（6）。
4.根据权利要求1所述的一种晶圆自动扩晶机，其特征在于：所述扩晶圆盘（8）圆周边缘设有小直径扩晶环（26），所述压环盘（4）圆周边缘设有大直径扩晶环（27），所述小直径扩晶环（26）能够嵌入大直径扩晶环（27）的内壁。
5.根据权利要求1所述的一种晶圆自动扩晶机，其特征在于：所述蓝膜固定架（7）中心的空心圆盘边缘装有圆形胶垫（20），所述圆形胶垫（20）的直径大于扩晶圆盘（8）的直径。
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