專利名稱：一種芯片剝離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子封裝領(lǐng)域，具體涉及一種從晶圓上把附著在藍(lán)膜上的芯片進(jìn)行剝 離的裝置。
背景技術(shù)：
一般，完成前道工藝后的半導(dǎo)體晶片被沿著劃片線和芯片分割線分離，通過劃片 形成多個半導(dǎo)體芯片。這些半導(dǎo)體芯片被粘貼在粘性薄片(藍(lán)膜)上，形成晶圓，然后利用芯 片拾取裝置從上述藍(lán)膜上逐一拾取該半導(dǎo)體芯片，經(jīng)過封裝工序后半導(dǎo)體芯片形成半導(dǎo)體 器件。從晶圓上拾取半導(dǎo)體芯片時，常采用如下方式通過芯片剝離裝置上表面對粘貼上述 半導(dǎo)體芯片的藍(lán)膜進(jìn)行吸附保持，而且通過芯片剝離裝置頂端尖銳的頂針從下面將該半導(dǎo) 體芯片頂起，由此實現(xiàn)芯片從藍(lán)膜上逐一剝離和拾取。但是，采用頂針將半導(dǎo)體芯片從藍(lán)膜上分離的方法存在以下問題(1)頂針屬于易 碎物容易斷裂，且在長期工作后易出現(xiàn)磨損導(dǎo)致頂針高度發(fā)生變化導(dǎo)致芯片剝離不充分而 不能被拾取，一般工廠規(guī)定在未發(fā)生頂針斷裂的情況下也需要一個星期更換一次頂針以保 證剝離成功率，要求更換頂針在幾分鐘內(nèi)完成，且每次更換頂針后要保證高度和位置是一 致的。因此，芯片剝離裝置必須具有易更換頂針且能夠保證實現(xiàn)每次操作重復(fù)性好的功能。 (2)在芯片的拾取時，頂針中心、芯片中心與芯片拾取裝置中心三者重合的情況下最有利芯 片的剝離與拾取，在某些設(shè)備中芯片拾取裝置的中心是固定的，由于加工和裝配誤差的存 在，無法保證頂針中心與拾取裝置中心對準(zhǔn)，因此，芯片剝離裝置需要有位置調(diào)節(jié)功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種芯片剝離裝置，可實現(xiàn)頂針快速更換且具有良好的操 作重復(fù)性，并且可十分便捷地實現(xiàn)頂針位置調(diào)節(jié)，保證對準(zhǔn)精度。一種芯片剝離裝置，包括頂針夾持與運動部件和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件，所述頂針夾持與 運動部件包括頂針軸支撐件，頂針軸支撐件上固定有頂針軸，頂針軸的外部設(shè)有頂針軸套， 頂針軸的頂端伸出頂針軸套連接頂針夾持件，頂針軸的底端套有一壓縮彈簧；頂針夾持件 的外部設(shè)有與頂針夾持件同軸的頂針外罩，頂針外罩的頂部中心開有供頂針伸出的小孔。該裝置中，在所述頂針軸套內(nèi)設(shè)有同軸的直線導(dǎo)向件，所述頂針外罩的底端為圓 柱或者圓錐，插入頂針軸套通過壓緊螺母使兩者固連，在所述頂針軸套內(nèi)壓縮彈簧上端設(shè) 有密封件，在所述頂針軸支撐件運動過程中始終被一限位機構(gòu)約束，只能直線升降，無自轉(zhuǎn) 運動。該裝置還包括升降機構(gòu)，用于實現(xiàn)頂針夾持與運動部件和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件的整體升 降，所述升降機構(gòu)采用氣動滑臺。該裝置還包括三自由度對準(zhǔn)平臺，用于調(diào)節(jié)頂針在X、Y、Z三個方向的位置。所述 三自由度調(diào)節(jié)平臺由Z向調(diào)節(jié)平臺和XY向調(diào)節(jié)平臺組成，Z向調(diào)節(jié)平臺位于XY向調(diào)節(jié)平 臺的下方。
本發(fā)明的技術(shù)效果體現(xiàn)在該芯片剝離裝置能利用三自由度對準(zhǔn)平臺快速地將頂 針調(diào)節(jié)到合適位置，使頂針中心、芯片中心與芯片拾取裝置中心三者重合，然后升降機構(gòu)將 頂針夾持與運動部件、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件整體升起，此時頂針外罩的吸附面接近晶圓藍(lán)膜，進(jìn)而 啟動真空吸附固定住芯片及相鄰區(qū)域，然后旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件驅(qū)動頂針夾持與運動部件上升， 使頂針露出頂針外罩至合適高度后芯片被頂起，實現(xiàn)芯片的剝離，在芯片拾取裝置將芯片 拾取后電機反轉(zhuǎn)，頂針夾持與運動部件下降，頂針縮回，再關(guān)閉真空吸附打開真空快排實現(xiàn) 藍(lán)膜與頂針外罩脫離，從而完成一個芯片剝離的過程。該過程中壓縮彈簧使頂針軸支撐組 件始終受到向下的作用力，確保頂針在沒有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件向上作用力的情況下，頂針始終 處于縮回狀態(tài)。氣密件使頂針軸和頂針外罩之間形成密封腔體，保證真空吸附效果。當(dāng)出 現(xiàn)頂針磨損或斷裂情況后需要更換時，在擰松壓緊螺母后，取下頂針外罩，松開頂針夾持件 的頂針鎖緊螺釘即可拔出頂針，利用一個標(biāo)準(zhǔn)工具保證頂針露出頂針夾持件的高度后擰緊 頂針鎖緊螺釘，裝好頂針外罩，擰緊壓緊螺母即完成了頂針更換，且能夠保證頂針高度和位 置的重復(fù)精度。


圖1是本發(fā)明芯片剝離裝置較佳實施方式的立體組合圖； 圖2是本發(fā)明芯片剝離裝置中頂針限位機構(gòu)的立體分解圖3是本發(fā)明芯片剝離裝置較佳實施方式中頂針夾持與運動部件的剖視圖。
具體實施例方式本發(fā)明的芯片剝離裝置主要包括頂針夾持與運動部件以及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件，作為優(yōu) 化其還包括升降機構(gòu)和三自由度對準(zhǔn)平臺。圖1為本發(fā)明的一種具體實施方式
的總體結(jié)構(gòu) 示意圖，下面結(jié)合圖1 3對其進(jìn)行詳細(xì)介紹。如圖1所示，該裝置的支撐部件包括連接底板11、三自由度對準(zhǔn)平臺12和L型板 13。連接底板11是通過螺釘連接在基體上；三自由度對準(zhǔn)平臺12是支撐部件的核心零件， 其由Z向調(diào)節(jié)平臺和XY向調(diào)節(jié)平臺組成且Z向調(diào)節(jié)平臺位于XY向調(diào)節(jié)平臺的下方。三自 由度對準(zhǔn)平臺固定在連接底板11上，部分內(nèi)嵌于基體內(nèi)，為了方便操作，XY向調(diào)節(jié)平臺位 于Z向調(diào)節(jié)平臺的上方，調(diào)整時通過調(diào)節(jié)該對準(zhǔn)平臺某個方向的螺旋微調(diào)器實現(xiàn)該方向的 位置調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)到目標(biāo)位置以后，擰緊鎖緊螺母。L型板13從頂部與調(diào)整機構(gòu)12固定。如圖1所示，本發(fā)明中升降機構(gòu)采用了帶有直線導(dǎo)向功能的氣動滑臺2，氣動滑臺 垂直固定在L型板13的豎直面上，該氣動滑臺能在升降的同時保證良好的直線導(dǎo)向精度， 工作時氣動滑臺為伸出狀態(tài)，非工作時其處于縮回狀態(tài)，從而實現(xiàn)頂針夾持與運動部件和 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件的整體上升和下降。如圖1所示，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件包括頂針軸座31、凸輪32、傳感器遮擋片33、伺服電機 34、底座壓塊35和轉(zhuǎn)接板36。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件通過轉(zhuǎn)接板36從頂部與氣動滑臺2相連，頂針 軸座31固定在轉(zhuǎn)接板36的下部；伺服電機34的安裝面有一定位軸肩，該軸肩插入頂針軸 座31的孔內(nèi)，形成軸孔配合定位，并通過螺釘將伺服電機34固定在頂針軸座31的背面；凸 輪32套在伺服電機34的輸出軸上，傳感器遮擋片33套在凸輪32與電機同軸的圓周面上。如圖1及圖3所示頂針夾持與運動部件包括頂針軸支撐件415、限位機構(gòu)42、頂針
4軸套434、頂針外罩432、壓緊螺母433、彈簧44、密封件、直線導(dǎo)向件462、頂針軸463和頂針 夾持件。如圖1、圖2及圖3所示，限位機構(gòu)42包括頂針限位基座421、頂針限位軸422、滾 動軸承423和螺母424，頂針限位基座421固定在頂針軸座31上，兩根頂針限位軸422插入 頂針限位基座421的兩個光孔中形成軸孔配合，兩個滾動軸承423分別套在兩根頂針限位 軸422上，再通過頂針限位軸422的軸肩與螺母似4把位置鎖死。頂針軸支撐件415在頂 針頂出剝離芯片時有小距離的升降運動，頂針軸支撐件415的兩平行表面始終分別跟兩滾 動限位軸承423的外圓面相切，限制頂針軸支撐件415的轉(zhuǎn)動最終使頂針473只能直線運 動，消除裝配時圓柱副偏心而引起芯片角度的變化，保證芯片供給的一致性。作為優(yōu)化，頂 針支撐件415的下端可增設(shè)滾珠軸承411，將頂針支撐件415與凸輪32之間相對運動的滑 動摩擦改為滾珠軸承411與凸輪32之間相對運動時的滾動摩擦，減少運動部件的磨損。滾 珠軸承411套在軸承調(diào)節(jié)軸412上，軸承調(diào)節(jié)軸412穿過頂針支撐件415下端的孔后用螺 母414固定。在滾珠軸承411和頂針支撐件415間，軸承調(diào)節(jié)軸412上套有調(diào)節(jié)環(huán)413，保 證滾珠軸承411的外圈不與頂針支撐件415接觸，使?jié)L珠軸承411能自由旋轉(zhuǎn)。如圖1及圖3所示，頂針軸套434置于頂針軸座31半圓孔內(nèi)，且下端面與頂針軸座 31的半圓孔的端面平齊，然后用底座壓塊35壓緊固定在頂針軸座31的半圓孔內(nèi)。頂針外 罩432為階梯狀空心軸，其底端為定心圓柱或者圓錐，將底端插入頂針軸套434對應(yīng)孔后， 在頂針外罩432外套上壓緊螺母433，擰緊壓緊螺母433和頂針軸套434之間的螺紋副后實 現(xiàn)頂針外罩432與頂針軸套434固連。為方便頂針外罩432加工，可將頂針外罩上部單獨 分割為頂針蓋431，完成吸附孔的加工后再與頂針外罩432固連為一個零件。在頂針軸套的 側(cè)面開有真空連接件安裝孔，密封件、頂針蓋431、頂針軸套434和頂針外罩432形成密封腔 體，實現(xiàn)芯片剝離過程所需的藍(lán)膜吸附功能。如圖3所示，彈簧44其下端位于頂針軸支撐件415的上表面上，上端頂住密封件， 頂針軸463從其中心穿過。彈簧使頂針軸463和頂針473在無其他外力的作用下始終處 于縮回狀態(tài)，避免頂針或者wafer損傷。密封件由0型圈墊451和0型圈452組成，0型圈 452置于0型圈墊451的環(huán)形槽內(nèi)，并與頂針軸套434的內(nèi)壁接觸，阻止氣體泄漏。如圖3所示，頂針軸套434中心孔呈階梯狀，直線導(dǎo)向件462位于頂針軸套434下 端的中心孔內(nèi)，為防止直線導(dǎo)向件462下滑，在頂針軸套434的環(huán)形槽內(nèi)安裝孔用彈性擋圈 461，其上表面與直線導(dǎo)向件462下表面接觸。頂針軸463底端插入頂針支撐件415的沉孔 內(nèi)，而后自下而上依次穿過彈簧44、0型圈墊451、直線導(dǎo)向件462，頂針軸463的頂端伸出 軸套連接頂針連接座471。頂針連接座471為轉(zhuǎn)接零件，底端連接頂針軸463，頂端安裝頂 針夾持件472，頂針夾持件472的中心有直徑與頂針473相同的小孔，側(cè)面有鎖緊頂針用的 螺紋孔，頂針473插入頂針夾持件472中心的小孔并保證一固定高度后擰緊頂針鎖緊螺釘 實現(xiàn)頂針473與頂針夾持件472的固連。在實際工作時，先利用三自由度對準(zhǔn)平臺12快速地將頂針473調(diào)節(jié)到合適位置， 使頂針中心、芯片中心與芯片拾取裝置中心三者重合，然后升降機構(gòu)將頂針夾持與運動部 件、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件整體升起，此時頂針外罩432的吸附面(頂針蓋431上表面)接近晶圓藍(lán) 膜，進(jìn)而啟動真空吸附固定住芯片及相鄰區(qū)域，然后旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件驅(qū)動頂針夾持與運動部 件上升，使頂針473露出頂針蓋431上表面至合適高度后芯片被頂起，實現(xiàn)芯片的剝離，在芯片拾取裝置將芯片拾取后電機反轉(zhuǎn)，頂針夾持與運動部件下降，頂針縮回，再關(guān)閉真空吸 附打開真空快排實現(xiàn)藍(lán)膜與頂針外罩脫離，從而完成一個芯片剝離的過程。當(dāng)出現(xiàn)頂針473 磨損或斷裂情況后需要更換時，在擰松壓緊螺母433后，取下頂針外罩432，松開頂針夾持 件472的頂針鎖緊螺釘即可拔出頂針，利用一個標(biāo)準(zhǔn)工具保證頂針露出頂針夾持件472的 高度后擰緊頂針鎖緊螺釘，裝好頂針外罩432，擰緊壓緊螺母433即完成了頂針473更換，且 能夠保證頂針高度和位置的重復(fù)精度。
權(quán)利要求
1.一種芯片剝離裝置，包括頂針夾持與運動部件和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件，其特征在于，所述頂 針夾持與運動部件包括頂針軸支撐件，頂針軸支撐件上固定有頂針軸，頂針軸的外部設(shè)有 頂針軸套，頂針軸的頂端伸出頂針軸套連接頂針夾持件，頂針軸的底端套有一壓縮彈簧；頂 針夾持件的外部設(shè)有頂針外罩，頂針外罩的頂部中心開有供頂針伸出的小孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片剝離裝置，其特征在于，在所述頂針軸套內(nèi)設(shè)有用于頂 針軸的直線導(dǎo)向件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片剝離裝置，其特征在于，所述頂針外罩的底端為圓柱或 圓錐形，插入頂針軸套并通過壓緊螺母使兩者固連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片剝離裝置，其特征在于，在所述頂針軸套內(nèi)的壓縮彈簧 上端設(shè)有密封件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片剝離裝置，其特征在于，該裝置還包括一限位機構(gòu)，用于 約束所述頂針軸支撐件只做直線升降。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片剝離裝置，其特征在于，該裝置還包括升降機構(gòu)，用于實 現(xiàn)頂針夾持與運動部件和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件的整體升降。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的芯片剝離裝置，其特征在于，所述升降機構(gòu)采用氣動滑臺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7所述的芯片剝離裝置，其特征在于，該裝 置還包括三自由度對準(zhǔn)平臺，用于調(diào)節(jié)頂針在X、Y、Z軸三個方向的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的芯片剝離裝置，其特征在于，所述三自由度調(diào)節(jié)平臺由Z向調(diào) 節(jié)平臺和XY向調(diào)節(jié)平臺組成，Z向調(diào)節(jié)平臺位于XY向調(diào)節(jié)平臺的下方。
全文摘要
本發(fā)明提供一種芯片剝離裝置，包括頂針夾持與運動部件和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件，所述頂針夾持與運動部件包括頂針軸支撐件，頂針軸支撐件上固定有頂針軸，頂針軸的外部設(shè)有頂針軸套，頂針軸的頂端伸出頂針軸套連接頂針夾持件，頂針軸的底端套有一壓縮彈簧；頂針夾持件的外部設(shè)有頂針外罩，頂針外罩的頂部中心開有供頂針伸出的小孔。作為優(yōu)化，該芯片剝離裝置還包括升降機構(gòu)，用于實現(xiàn)頂針夾持與運動部件和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件的整體升降；還包括三自由度對準(zhǔn)平臺，用于調(diào)節(jié)頂針在X、Y、Z三個方向的位置。該芯片剝離裝置可十分便捷的調(diào)節(jié)頂針中心的位置，保證頂針中心與拾取裝置中心對準(zhǔn)；還可十分便捷地實現(xiàn)頂針更換且保證更換頂針后的高度和位置一致性。
文檔編號H01L21/68GK102074458SQ201010551259
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者向邦懋, 尹周平, 熊有倫, 王瑜輝, 蔡偉林 申請人:華中科技大學(xué)