CN111744732B - 玻璃转接板深孔侧壁附着层真空旋涂装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种玻璃转接板深孔侧壁附着层真空旋涂装置，包括供料传输机构、真空旋涂罐、滴液机构及出料传输机构，真空旋涂罐包括机架、固定罐体、活动筒体、旋涂电机和转盘，活动筒体套在固定罐体的上部，活动筒体连接有第一升降机构；旋涂电机连接有转轴，转轴伸入活动筒体内，转盘固定设置在转轴上；转盘上设置有n个上料槽；活动筒体上方设置有密封端盖，密封端盖连接有第二升降机构；密封端盖的下表面设置有n个压料机构，每个压料机构位于一上料槽的上方；固定罐体连接有抽真空泵；滴液机构包括储液罐、出液管、滴液头，滴液头安装在第一水平移动机构。本装置能够实现全自动化地真空旋涂过程，生产效率高，有利于实现规模化、批量化生产。

Description

玻璃转接板深孔侧壁附着层真空旋涂装置
技术领域
本发明涉及玻璃转接板加工设备领域，尤其是一种玻璃转接板深孔侧壁附着层真空旋涂装置。
背景技术
3D封装是目前工业界最成熟的集成类别，主要通过封装将裸芯片或单独封装好的芯片堆叠在一起，目前包括许多不同的技术，其中大部分是现有单芯片封装技术往三维方向的扩展。转接板(Interposer)，也被称为***层或中间层，是一种新型的电子基板，能够实现顶部管芯级的细间距I/O与底部封装级较大尺寸大间距I/O之间的互连。玻璃转接板是一种新型的转接板，玻璃转接板上设置了许多的玻璃盲孔,玻璃盲孔(TGV)穿过玻璃衬底延伸互连，实现垂直集成的同时缩短了互连长度，从而减小尺寸，重量和功耗，是目前2.5D/3D集成技术的基础和核心。
目前各大企业、高校或研究机构针对于TGV的各个方面已经展开了深入的研究，主要集中在TGV制造工艺，TGV相关电学、热-机械可靠性分析，以及TGV与CMOS器件的邻近效应，以期控制TGV的成本，提升产值和产量。铜TGV以其优异的电学性能，快速的填充速率和优良的工艺兼容性获得了最广泛的应用和关注，其典型的制造工艺流程包括如下几个步骤：(a)在玻璃衬底上的深孔刻蚀；(b)深孔侧壁沉积附着层；(c)侧壁沉积铜阻挡层/铜种子层；(d)深孔内铜电镀填充；(e)表面CMP以及RDL布线制作。随着2.5D/3D集成技术商业化应用逐渐成熟，器件的集成密度越来越高，TGV的集成数量越来越多，尺寸也越来越小，深宽比也越来越高。TGV的尺寸，尤其是直径，很大程度上影响了3D互连和堆叠的电学性能和机械可靠性，TGV的直径越小，延时越短，铜凸起带来的应力也越小，对应的KOZ(Keep-OutZone)也越小。目前，TGV加工存在的挑战包括：超小直径盲孔侧壁附着层沉积、超小直径盲孔侧壁均匀铜阻挡层/铜种子层沉积和具有优异高频传输性能的TGV研究。
为了解决超小直径盲孔侧壁附着层沉积难度大的问题，申请人开发了真空静置旋涂工艺，即将玻璃基板固定在转盘上，再将高聚物溶液滴涂在玻璃表面，确保高聚物溶液覆盖玻璃基板表面，将转盘连同玻璃基板整体转移至压强低于大气压的环境中，静置，使高聚物溶液填充深孔，然后控制转盘转动，甩掉多余的高聚物溶液，残留在盲孔内壁和玻璃基板表面的高聚物溶液烘干后即形成高聚物附着层。
在试验阶段，上述过程可通过手动进行，但如果要实现批量化生产，手工操作的效率明显太低，不利于提高生产效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种玻璃转接板深孔侧壁附着层真空旋涂装置，该装置全自动化运行，提高生产效率，有利于实现批量化、规模化生产。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：玻璃转接板深孔侧壁附着层真空旋涂装置，包括供料传输机构、真空旋涂罐、滴液机构以及出料传输机构；
所述真空旋涂罐包括机架、固定罐体、活动筒体、旋涂电机和转盘；
所述固定罐体和旋涂电机固定在机架上，所述活动筒体套在固定罐体的上部，活动筒体与固定罐体之间设置有密封活塞；所述固定罐体连接有抽真空泵，固定罐体的侧壁设置有真空压力表；
所述旋涂电机连接有竖直的转轴，所述转轴贯穿固定罐体的底部并伸入活动筒体内，所述转盘固定设置在转轴上；
所述转盘上设置有n个径向延伸至转盘边沿的上料槽；
所述活动筒体的上方设置有用于密封活动筒体上端口的密封端盖；所述密封端盖的下表面设置有竖直的定位轴，所述定位轴的外设置有可转动的套筒，所述套筒的外壁设置有n个压料机构，每个压料机构位于一上料槽的上方；
所述n为大于或等于3的整数；
所述滴液机构包括储液罐，所述储液罐连接有出液管，所述出液管上设置有滴液泵，且出液管的端部设置有滴液头，所述滴液头安装在一第一水平移动机构上；
所述供料传输机构、滴液头以及出料传输机构围绕活动筒体设置，转盘的每个上料槽位于接料工位时，存在另外两个分别位于滴液工位和出料工位的上料槽；
所述密封端盖连接有第二升降机构；所述第二升降机构用于带动所述密封端盖上升，以在旋涂完成后将所述活动筒体打开，以及用于带动所述密封端盖下降，以在旋涂时将所述活动筒体密封；
所述活动筒体连接有第一升降机构；在上下料时，所述第一升降机构用于驱动所述活动筒体向下移动，让所述转盘暴露在所述活动筒体之外，以使所述供料传输机构能够将玻璃基板转移至所述转盘上，所述滴液机构能够在玻璃基板上滴胶，所述出料传输机构能够将旋涂完成后的玻璃基板取走；在抽真空前，所述第一升降机构用于驱动所述活动筒体向上移动，将所述转盘笼罩，以配合所述密封端盖将所述真空旋涂罐密封。
进一步地，所述供料传输机构和出料传输机构均包括传送带、接料板和吸盘；
所述接料板水平设置在所述传送带靠近所述真空旋涂罐的一端，且所述接料板上设置有沿所述转盘径向延伸至所述接料板边缘的输料槽；
所述吸盘位于所述输料槽内，且所述吸盘安装于一第二水平移动机构上，所述第二水平移动机构安装于一第三升降机构；所述吸盘通过气管连接有吸气泵。
进一步地，所述第三升降机构为一对活塞杆朝上的第一液压缸，所述第一液压缸的顶部设置有安装板，所述第二水平移动机构为第二液压缸，所述第二液压缸的轴向为转盘的径向。
进一步地，所述第一升降机构包括多个竖直的第三液压缸。
进一步地，所述第一水平移动机构为水平设置的第四液压缸。
进一步地，所述转盘的某个所述上料槽位于接料工位时，与该所述上料槽相邻的另一所述上料槽位于出料工位。
进一步地，所述滴液头竖直或者倾斜设置。
进一步地，所述压料机构包括竖直的第一连杆和倾斜的第二连杆，所述第二连杆的顶部与套筒(18)固定连接，底部与所述第一连杆的上端固定连接，所述第一连杆的下端设置有环形压板。
进一步地，每个所述环形压板下方的转盘上设置有定位槽。
本发明的有益效果是：本装置上料、滴液、抽真空、转盘旋转、出料等过程均是由设备自动实现，只需要通孔程序对各个运动部件进行控制，即可促使各运动部件协调工作，全自动化完成整个真空旋涂工艺，生产效率很高，有利于实现规模化、批量化生产。
附图说明
图1是本发明的主视剖视示意图；
图2是去掉密封端盖后的俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1、图2所示，本发明的玻璃转接板深孔侧壁附着层真空旋涂装置，用于对玻璃转接板深孔侧壁附着层进行真空旋涂；包括供料传输机构100、真空旋涂罐200、滴液机构300以及出料传输机构400。
所述供料传输机构100用于将加工了盲孔的玻璃基板输送至所述真空旋涂罐200；
所述真空旋涂罐200用于玻璃基板的静置以及真空旋涂；
所述滴液机构300用于将高聚物溶液滴在玻璃基板表面，使得高聚物溶液覆盖玻璃基板表面；
所述出料传输机构400则用于将旋涂后的玻璃基板输送至下一处理设备。
所述真空旋涂罐200包括机架1、固定罐体2、活动筒体3、旋涂电机4和转盘5；
所述固定罐体2和所述旋涂电机4固定在所述机架1上，所述活动筒体3套在所述固定罐体2的上部，所述活动筒体3与所述固定罐体2之间设置有密封活塞6；所述固定罐体2连接有抽真空泵12，所述固定罐体2的侧壁设置有真空压力表13，用于测试真空度。
所述固定罐体2和所述活动筒体3均采用高强度、耐压、耐腐蚀材质，如不锈钢等，以保证生产的安全性。所述固定罐体2和所述活动筒体3均为圆形筒体，所述密封活塞6可以固定在所述固定罐体2的外壁，也可以固定在所述活动筒体3的内壁。所述密封活塞6可以是一个圆环形的活塞，也可以是两个圆环形的活塞，保证密封性，同时确保所述活动筒体3能够上下滑动。
所述旋涂电机4连接有竖直的转轴8，所述转轴8贯穿所述固定罐体2的底部并伸入所述活动筒体3内，所述转盘5固定设置在所述转轴8上；
所述旋涂电机4用于带动所述转盘5按照设定的转速转动，所述转轴8与所述固定罐体2底板之间应当具有良好的密封性。
所述转盘5上设置有n个径向延伸至所述转盘5边沿的上料槽9；
所述活动筒体3的上方设置有用于密封所述活动筒体3上端口的密封端盖10；所述密封端盖10的下表面设置有竖直的定位轴17，所述定位轴17的外设置有可转动的套筒18，所述套筒18的外壁设置有n个压料机构，每个所述压料机构位于一上料槽9的上方；
所述n为大于或等于3的整数；
所述活动筒体3连接有第一升降机构7；所述第一升降机构7用于驱动所述活动筒体3上下移动，具体地，在上下料时，所述第一升降机构7驱动所述活动筒体3向下移动，使得所述转盘5暴露在所述活动筒体3之外，所述供料传输机构100可以将玻璃基板转移至所述转盘5上，所述滴液机构300可以在玻璃基板上滴胶，所述出料传输机构400可以将旋涂完成后的玻璃基板取走。在真空旋涂时，所述第一升降机构7驱动所述活动筒体3向上移动，将所述转盘5笼罩，以便于配合所述密封端盖10将所述真空旋涂罐200密封，然后即可抽真空。所述第一升降机构7可以是电击驱动的丝杆螺母副机构等，优选的，所述第一升降机构7包括多个竖直的第三液压缸，具体地，可在所述活动筒体3的下端焊接环形的支撑板，第三液压缸的上端与支撑板固定连接。
所述供料传输机构100和出料传输机构400均包括传送带19、接料板20和吸盘21；
所述接料板20水平设置在所述传送带19靠近所述真空旋涂罐200的一端，且所述接料板20上设置有沿所述转盘5径向延伸至所述接料板20边缘的输料槽；
所述吸盘21位于所述输料槽内，且所述吸盘21安装于一第二水平移动机构22上，所述第二水平移动机构22安装于一第三升降机构23。所述吸盘21通过气管连接有吸气泵25。上料时，将多个玻璃基板均匀放在所述传送带19上，且玻璃基板设置盲孔的一面朝上，当玻璃基板移动至所述传送带19靠近所述真空旋涂罐200的一端时落在所述接料板20上，同时位于所述吸盘21的上方，此时，所述第三升降机构23驱动所述吸盘21向上移动，使所述吸盘21支撑玻璃基板，启动所述吸气泵25，利用吸力将玻璃基板吸牢，然后启动所述第二水平移动机构22，带动所述吸盘21和玻璃基板移动至所述真空旋涂罐200内。所述吸盘21通过软管与所述吸气泵25相连。
为了确保所述吸盘21将玻璃基板放在所述转盘5上，在所述转盘5上设置有n个径向延伸至所述转盘5边沿的所述上料槽9，当所述吸盘21带动玻璃基板水平移动时，玻璃基板应当略高于所述转盘5上表面。所述吸盘21移动至所述转盘5时，进入所述上料槽9，沿所述上料槽9移动至合适的位置，然后关闭所述吸气泵25，对玻璃基板的吸力消失，所述第三升降机构23驱动所述吸盘21向下移动，可将玻璃基板放在所述转盘5上，完成上料。
下料过程是上述上料过程相反，但是原理一样。下料时，将玻璃基板移动到所述接料板20后，可在所述接料板20一侧设置推料机构，将玻璃基板推动至所述传送带19上，然后将玻璃基板输送至下一工序。
所述密封端盖10用于与活动筒体3进行配合，从而将所述真空旋涂罐200密封，可在所述密封端盖10边缘设置密封圈，以提高密封性。
所述密封端盖10连接有第二升降机构11；所述第二升降机构11用于带动所述密封端盖10上升和下降，旋涂时将所述活动筒体3密封，旋涂完成后将所述活动筒体3打开。为了保证玻璃基板稳定地固定在所述转盘5上，防止所述转盘5高速转动时玻璃基板移动，需要定位机构对玻璃基板进行固定，由于所述真空旋涂罐200内不便增加电动的夹紧机构等，因此，在所述密封端盖10的下表面设置有竖直的定位轴17，所述定位轴17的外设置有可转动的套筒18，所述套筒18的外壁设置有n个压料机构，每个所述压料机构位于一所述上料槽9的上方。所述套筒18可通过推力球轴承或推力滚子轴承安装在定位轴17上，在所述密封端盖10与所述活动筒体3配合时，所述压料机构可以将玻璃基板压紧固定在所述转盘5上，保证玻璃基板的稳定。
具体地，所述压料机构包括竖直的第一连杆和倾斜的第二连杆，所述第二连杆的顶部与所述套筒18固定连接，底部与所述第一连杆的上端固定连接，所述第一连杆的下端设置有环形压板28。所述环形压板28呈圆环形或者矩环形，能够压紧玻璃基板的边缘，此外，也可以将所述环形压板28换位多个竖直的压紧柱，多个压紧柱压在玻璃基板的边缘。所述第一连杆和所述第二连杆的长度应当合适，保证所述密封端盖10与所述活动筒体3配合时，所述环形压板28刚好能够压紧玻璃基板。
为了防止玻璃基板在刚落到所述转盘5上时滑移，每个所述环形压板28下方的所述转盘5上设置有定位槽29，所述吸盘21直接将玻璃基板运送至所述定位槽29内，可防止玻璃基板移动，提高玻璃基板位置的准确性。
所述滴液机构300包括储液罐14，所述储液罐14连接有出液管15，所述出液管15上设置有滴液泵27，且所述出液管15的端部设置有滴液头16，所述滴液头16安装在一第一水平移动机构26上。所述滴液头16竖直或者倾斜设置。所述储液罐14用于存储高聚物溶液，所述滴液泵27用于为滴液提供动力，驱动高聚物溶液进入所述滴液头16并从所述滴液头16排出，所述滴液泵27采用现有的小型注液泵，以控制每次的滴液量。所述出液管15采用柔性软管，可弯曲生产，以适应所述滴液头16的移动。
所述供料传输机构100、所述滴液头16以及所述出料传输机构400围绕所述活动筒体3设置，所述转盘5的每个所述上料槽9位于接料工位时，存在另外两个分别位于滴液工位和出料工位的所述上料槽9。所述转盘5上设置了至少3个所述上料槽9，每次能够对三片玻璃基板进行真空旋涂，效率高。所述供料传输机构100上料的位置即为接料工位；滴高聚物溶液的位置及滴液工位，与所述滴液机构300相对应；出料工位即将玻璃基板移走的位置，与所述出料传输机构400的位置向对应。所述转盘5的每个所述上料槽9位于接料工位时，存在另外两个分别位于滴液工位和出料工位的所述上料槽9，即上料、滴液和出料可同时进行，提高产生效率。更加优选的，所述转盘5的某个所述上料槽9位于接料工位时，与该所述上料槽9相邻的另一所述上料槽9位于出料工位。完成一批次的真空旋涂后，所述出料传输机构400将位于出料工位的所述上料槽9上的玻璃基板移走，该所述上料槽9空出位置，所述旋涂电机4驱动转盘5转动360°/n，使该所述上料槽9移动至上料工位，此时即可将新的玻璃基板转移到该所述上料槽9，同时所述出料传输机构400对另一个所述上料槽9处的玻璃基板进行卸料，可充分提高效率。
所述第三升降机构23、所述第二水平移动机构22、所述第一水平移动机构26均可以是电机驱动的丝杆螺母机构等，优选的，所述第三升降机构23为一对活塞杆朝上的第一液压缸，第一液压缸的顶部设置有安装板24，所述第二水平移动机构22为第二液压缸，第二液压缸的轴向为所述转盘5的径向。
综上，本装置能够实现全自动化地玻璃基板真空旋涂过程，生产效率很高，有利于实现规模化、批量化生产。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.玻璃转接板深孔侧壁附着层真空旋涂装置，用于对玻璃转接板深孔侧壁附着层进行真空旋涂；其特征在于：包括供料传输机构(100)、真空旋涂罐(200)、滴液机构(300)以及出料传输机构(400)；
所述真空旋涂罐(200)包括机架(1)、固定罐体(2)、活动筒体(3)、旋涂电机(4)和转盘(5)；
所述固定罐体(2)和所述旋涂电机(4)固定在所述机架(1)上，所述活动筒体(3)套在所述固定罐体(2)的上部，所述活动筒体(3)与所述固定罐体(2)之间设置有密封活塞(6)；所述固定罐体(2)连接有抽真空泵(12)，所述固定罐体(2)的侧壁设置有真空压力表(13)；
所述旋涂电机(4)连接有竖直的转轴(8)，所述转轴(8)贯穿所述固定罐体(2)的底部并伸入所述活动筒体(3)内，所述转盘(5)固定设置在所述转轴(8)上；
所述转盘(5)上设置有n个径向延伸至所述转盘(5)边沿的上料槽(9)；
所述活动筒体(3)的上方设置有用于密封所述活动筒体(3)上端口的密封端盖(10)；所述密封端盖(10)的下表面设置有竖直的定位轴(17)，所述定位轴(17)的外设置有可转动的套筒(18)，所述套筒(18)的外壁设置有n个压料机构，每个所述压料机构位于一上料槽(9)的上方；
所述n为大于或等于3的整数；
所述滴液机构(300)包括储液罐(14)，所述储液罐(14)连接有出液管(15)，所述出液管(15)上设置有滴液泵(27)，且所述出液管(15)的端部设置有滴液头(16)，所述滴液头(16)安装在一第一水平移动机构(26)上；
所述供料传输机构(100)、所述滴液头(16)以及所述出料传输机构(400)围绕所述活动筒体(3)设置，所述转盘(5)的每个所述上料槽(9)位于接料工位时，存在另外两个分别位于滴液工位和出料工位的所述上料槽(9)；
所述密封端盖(10)连接有第二升降机构(11)；所述第二升降机构(11)用于带动所述密封端盖(10)上升，以在旋涂完成后将所述活动筒体(3)打开，以及用于带动所述密封端盖(10)下降，以在旋涂时将所述活动筒体(3)密封；
所述活动筒体(3)连接有第一升降机构(7)；在上下料时，所述第一升降机构(7)用于驱动所述活动筒体(3)向下移动，让所述转盘(5)暴露在所述活动筒体(3)之外，以使所述供料传输机构(100)能够将玻璃基板转移至所述转盘(5)上，所述滴液机构(300)能够在玻璃基板上滴胶，所述出料传输机构(400)能够将旋涂完成后的玻璃基板取走；在抽真空前，所述第一升降机构(7)用于驱动所述活动筒体(3)向上移动，将所述转盘(5)笼罩，以配合所述密封端盖(10)将所述真空旋涂罐(200)密封。
2.如权利要求1所述的玻璃转接板深孔侧壁附着层真空旋涂装置，其特征在于：所述供料传输机构(100)和出料传输机构(400)均包括传送带(19)、接料板(20)和吸盘(21)；
所述接料板(20)水平设置在所述传送带(19)靠近所述真空旋涂罐(200)的一端，且所述接料板(20)上设置有沿所述 转盘(5)径向延伸至所述接料板(20)边缘的输料槽；
所述吸盘(21)位于所述输料槽内，且所述吸盘(21)安装于一第二水平移动机构(22)上，所述第二水平移动机构(22)安装于一第三升降机构(23)；所述吸盘(21)通过气管连接有吸气泵(25)。
3.如权利要求2所述的玻璃转接板深孔侧壁附着层真空旋涂装置，其特征在于：所述第三升降机构(23)为一对活塞杆朝上的第一液压缸，所述第一液压缸的顶部设置有安装板(24)，所述第二水平移动机构(22)为第二液压缸，所述第二液压缸的轴向为转盘(5)的径向。
4.如权利要求1所述的玻璃转接板深孔侧壁附着层真空旋涂装置，其特征在于：所述第一升降机构(7)包括多个竖直的第三液压缸。
5.如权利要求1所述的玻璃转接板深孔侧壁附着层真空旋涂装置，其特征在于：所述第一水平移动机构(26)为水平设置的第四液压缸。
6.如权利要求1所述的玻璃转接板深孔侧壁附着层真空旋涂装置，其特征在于：所述转盘(5)的某个所述上料槽(9)位于接料工位时，与该所述上料槽(9)相邻的另一所述上料槽(9)位于出料工位。
7.如权利要求1所述的玻璃转接板深孔侧壁附着层真空旋涂装置，其特征在于：所述滴液头(16)竖直或者倾斜设置。
8.如权利要求1所述的玻璃转接板深孔侧壁附着层真空旋涂装置，其特征在于：所述压料机构包括竖直的第一连杆和倾斜的第二连杆，所述第二连杆的顶部与套筒(18)固定连接，底部与第一连杆的上端固定连接，所述第一连杆的下端设置有环形压板(28)。
9.如权利要求8所述的玻璃转接板深孔侧壁附着层真空旋涂装置，其特征在于：每个所述环形压板(28)下方的所述转盘(5)上设置有定位槽(29)。
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