一种自动化晶圆皮秒激光切割装置及其使用方法与流程

    技术2025-04-13  7


    本发明涉及晶圆加工,尤其涉及一种自动化晶圆皮秒激光切割装置及其使用方法。


    背景技术:

    1、随着半导体技术的发展,高性能、高集成度半导体芯片的需求量越来越大,芯片的制造难度也越来越高。半导体芯片通常是在整片的衬底晶圆上进行集成电路元件结构沉积,然后进行晶圆切割,最后将切割后得到的各个晶粒进行封装。

    2、现有技术对晶圆进行切割时,存在以下不足:

    3、1、在晶圆切割过程中,不能对晶圆进行转动调节,这使得切割加工不够方便;

    4、2、再者,对不同厚度的晶圆进行固定时,均采用吸附平台固定,这种方式难以保证晶圆在被切割时保持位置不动,因此切割时容易出现误差。

    5、针对上述问题,本发明文件提出了一种自动化晶圆皮秒激光切割装置及其使用方法。


    技术实现思路

    1、本发明提供了一种自动化晶圆皮秒激光切割装置及其使用方法,解决了现有技术中在对晶圆进行切割时,不能实现对晶圆稳定限位以及在对晶圆进行切割时不能对晶圆进行转动调节的缺点。

    2、本发明提供了如下技术方案:

    3、一种自动化晶圆皮秒激光切割装置,包括底座,底座的顶部一侧固定安装有立板,立板的一侧固定安装有托板,托板的两侧均固定安装有支撑柱,两个支撑柱的底端均与底座的顶部固定连接,该切割装置还包括:

    4、支撑机构,支撑机构贯穿托板并与托板相连接,支撑机构上放置有晶圆本体;

    5、传动机构,传动机构安装在底座的顶部,传动机构与支撑机构传动配合,传动机构用于驱动支撑机构运行,以实现对晶圆本体进行吸合固定;

    6、切割机构,切割机构安装在托板的底部,切割机构与传动机构相连接,切割机构的顶部延伸至托板的上方,切割机构用于对晶圆本体进行切割;

    7、动力机构,动力机构贯穿立板并与立板相连接,动力机构的一侧与切割机构相连接,动力机构用于驱动切割机构进行横向移动,以在对晶圆本体进行切割时,能够对晶圆本体的尺寸进行调节;

    8、驱动机构,驱动机构安装在托板的顶部,驱动机构的顶部延伸至动力机构的上方,驱动机构用于驱动晶圆本体进行旋转,驱动机构与动力机构相连接。

    9、在一种可能的设计中,所述支撑机构包括固定安装在托板顶部的支撑环,支撑环的顶部转动连接有放置板,晶圆本体放置在放置板的顶部,支撑环内固定安装有吸管,放置板上开设有安装孔,吸管的顶端延伸至安装孔内并与安装孔的内壁转动连接,安装孔内固定安装有位于吸管上方的网板,吸管的底端延伸至托板的下方,吸管内紧密滑动连接有活塞板,吸管内固定安装有位于活塞板下方的限位环,活塞板的底部固定安装有拉杆,拉杆的底端贯穿限位环并延伸至吸管的下方,拉杆上贯穿固定安装有传动杆,传动杆与传动机构传动配合;

    10、拉杆上固定套设有位于吸管下方的安装环,且拉杆上套设有位于限位环和安装环之间的第一拉伸弹簧,第一拉伸弹簧的顶端和底端分别与限位环的底部和安装环的顶部固定连接。

    11、在一种可能的设计中,所述传动机构包括转动连接在底座顶部另一侧的安装轴,安装轴的两端均固定安装有摆动杆,摆动杆上开设有传动孔,传动杆的两端分别贯穿对应的传动孔,传动杆分别与两个传动孔传动配合,两个摆动杆的一端连接有同一个连接组件,连接组件与切割机构相连接。

    12、在一种可能的设计中,所述连接组件包括连接杆,连接杆分别与两个摆动杆的一端固定连接,连接杆上转动套设有第一套环,第一套环的一侧固定安装有第二套环,第二套环内贯穿滑动连接有驱动杆,驱动杆的顶端与切割机构相连接,驱动杆上套设有位于第二套环上方的第二拉伸弹簧,第二拉伸弹簧的顶端和底端分别与切割机构和第二套环的顶部固定连接。

    13、在一种可能的设计中,所述切割机构包括安装在托板底部一侧的移动组件,驱动杆的顶端和第二拉伸弹簧的顶端均与移动组件相连接,移动组件的一侧延伸至托板的一侧,移动组件上对称安装有两个固定杆,两个固定杆的一侧顶部固定安装有同一个u型架,u型架与动力机构相连接,u型架的一侧固定安装有定位环,定位环内贯穿滑动连接有移动架,移动架的顶部和底部分别延伸至u型架的上方和下方,移动架的一侧固定安装有安装架,安装架的一侧通过螺纹安装座固定安装有激光切割器,激光切割器能够以螺纹安装座为中心进行转动调节;

    14、移动架的底部内壁上转动连接有调节螺杆,u型架的一侧内壁上固定安装有调节螺母,调节螺杆的顶端分别贯穿调节螺母和移动架的顶部内壁并延伸至移动架的上方,调节螺杆与调节螺母螺纹连接,调节螺杆的顶端固定安装有手轮。

    15、在一种可能的设计中,所述移动组件包括对称固定安装在托板底部一侧的两个托环,托环内贯穿滑动连接有拖杆,两个拖杆相互靠近的一侧分别固定安装有同一个安装杆和支撑板,安装杆和支撑板分别位于托环的两侧,驱动杆的顶端和第二拉伸弹簧的顶端均与安装杆的底部固定连接,支撑板的顶部对称固定安装有两个导轨,且导轨上滑动连接有滑板,固定杆固定安装在对应的滑板的顶部一侧,两个滑板相互靠近的一侧安装有同一个卡装构件,卡装构件与支撑板的顶部相连接。

    16、在一种可能的设计中,所述卡装构件包括两个转轴,两个转轴分别转动连接在两个滑板相互靠近的一侧,转轴的一端固定安装有转动杆,两个转动杆相互靠近的一侧固定安装有同一个卡杆,支撑板的顶部固定安装有位于两个导轨之间的制动板,制动板的顶部等间距开设有多个卡槽,卡杆分别与多个卡槽活动卡装,转轴上套设有扭力弹簧,扭力弹簧的两端分别与滑板的一侧和转动杆的一侧固定连接。

    17、在一种可能的设计中,所述动力机构包括转动连接在立板一侧顶部的两个安装罩,安装罩内固定安装有螺纹管,螺纹管的一端延伸至安装罩的外侧,螺纹管内螺纹连接有传动螺杆,两个传动螺杆的一端分别延伸至两个螺纹管的外侧并均与u型架的顶部固定连接,立板的另一侧顶部固定安装有驱动电机,驱动电机的输出轴贯穿立板并与其中一个安装罩的一侧固定连接,且两个安装罩上均固定套设有传动齿轮,两个传动齿轮相啮合,两个螺纹管均与驱动机构相连接。

    18、在一种可能的设计中,所述驱动机构包括固定安装在托板顶部的支撑架,两个螺纹管均贯穿支撑架并均与支撑架转动连接,支撑架的顶部固定安装有步进电机,步进电机的输出轴延伸至支撑架内并固定安装有连接轴,连接轴上滑动套设有连接管,连接管的底端固定安装有压盘,压盘用于对晶圆本体进行压制定位,连接管上转动套设有套板,套板的顶部固定安装有双面齿条,双面齿条的顶端贯穿支撑架的顶部内壁并延伸至支撑架的上方,螺纹管上固定套设有位于支撑架内的驱动齿轮,两个驱动齿轮分别位于双面齿条的两侧并均与双面齿条相啮合。

    19、所述的自动化晶圆皮秒激光切割装置的使用方法,包括以下步骤:

    20、s1.晶圆本体放置

    21、将需要切割的晶圆本体放置在放置板上。

    22、s2.激光切割器位置调节

    23、推动两个滑板对激光切割器的初始位置进行调节,以控制切割尺寸。

    24、s3.滑板位置限定

    25、释放卡杆,利用扭力弹簧带动转动杆转动,使卡杆卡入卡槽内,限定滑板的横向位置。

    26、s4.初步定位晶圆本体

    27、启动驱动电机带动安装罩转动,通过传动齿轮、螺纹管和传动螺杆的传动作用,带动u型架等部件移动,最终使拉杆向下移动,活塞板带动吸管内形成负压,对晶圆本体进行初步定位。

    28、s5.晶圆本体稳定制动

    29、螺纹管转动时,通过驱动齿轮和双面齿条的啮合传动,带动连接管和压盘向下移动,对晶圆本体进行稳定制动限位。

    30、s6.激光切割器位置调整与切割

    31、转动手轮带动调节螺杆转动,在调节螺母的螺纹传动作用下,将激光切割器向下移动至切割位置,通电启动后对晶圆本体进行切割。

    32、s7.圆周切割

    33、启动步进电机带动连接轴转动,通过连接管和压盘的传动带动晶圆本体转动,进行圆周切割。

    34、应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的,并不能限制本发明。

    35、与现有技术相比,本发明的有益效果在于:

    36、本发明中,通过设置的支撑机构,可在将晶圆本体放置在放置板上后,此时在传动杆接收到传动机构的动力后可向下移动,便可带动拉杆向下移动,在拉杆向下移动时,可带动活塞板向下移动,以此可使得吸管内处于负压状态,所以能够对晶圆本体进行吸合,实现对晶圆本体进行初步的定位;

    37、本发明中,通过设置的传动机构,可在连接组件接收到切割机构的横向推力进行移动时,可对两个摆动杆提供拉力,使得两个摆动杆向水平方向进行转动,此时在两个传动孔与传动杆的传动配合下,能够对拉杆提供向下的拉力,以此可在实际使用时,能够利用负压吸引的原理对晶圆本体进行吸附,并且在安装环随着拉杆向下移动时,能够对第一拉伸弹簧进行拉伸,所以在切割机构反向复位带动两个摆动杆向上转动时,处于拉伸受力状态的第一拉伸弹簧能够带动拉杆向上复位,以便解除对晶圆本体的制动;

    38、本发明中,通过设置的切割机构,可在u型架接收到动力机构的驱动力后,能够进行横向移动,此时通过移动组件能够带动驱动杆进行移动,在u型架进行移动时,可将激光切割器移动到需要对晶圆本体进行切割的位置处,之后再将激光切割器启动后,转动手轮带动调节螺杆进行转动,以此可在调节螺母的螺纹传动螺纹作用下,能够带动调节螺杆向下移动,此时能够将移动架向下调节,即可将激光切割器向下移动至对晶圆本体进行切割的位置处,以便能够对晶圆本体进行切割;

    39、本发明中,通过设置的动力机构,可通过启动驱动电机带动其中一个安装罩进行转动,此时在两个传动齿轮的啮合传动作用下,能够使得两个安装罩均进行转动,在安装罩进行转动时,可使得两个螺纹管进行转动,此时在与对应的传动螺杆的螺纹传动作用下,能够带动u型架进行横向移动,以此能够对整体装置进行传动,能够将激光切割器移动至指定的位置上的同时能够对晶圆本体进行初步的吸合制动;

    40、本发明中,通过设置的驱动机构,可在驱动齿轮随着螺纹管进行转动时,可带动驱动齿轮进行转动,以此可在与双面齿条的啮合传动作用下,能够带动双面齿条向下移动,此时通过套板能够带动连接管向下移动,即可利用压盘对晶圆本体进行压制,以此能够实现对晶圆本体稳定的制动限位,并且在对晶圆本体进行切割时,可启动步进电机带动连接轴进行转动,此时通过连接管和压盘的传动能够带动晶圆本体进行转动,以便能够对晶圆本体进行圆周切割。

    41、本发明通过将晶圆本体放置板上后,可通过启动驱动电机能够实现对晶圆本体进行稳定的夹持定位,之后将激光切割器调整位置后,能够对晶圆本体进行切割,同时在启动步进电机可带动晶圆本体进行转动调节,以便能够对晶圆本体进行全面的切割,并且在对晶圆本体进行切割时,晶圆本体不会发生位置偏移的问题。


    技术特征:

    1.一种自动化晶圆皮秒激光切割装置,包括底座(1),底座(1)的顶部一侧固定安装有立板(2),立板(2)的一侧固定安装有托板(3),托板(3)的两侧均固定安装有支撑柱(4),两个支撑柱(4)的底端均与底座(1)的顶部固定连接,其特征在于,还包括:

    2.根据权利要求1所述的自动化晶圆皮秒激光切割装置,其特征在于,所述支撑机构包括固定安装在托板(3)顶部的支撑环(7),支撑环(7)的顶部转动连接有放置板(6),晶圆本体放置在放置板(6)的顶部,支撑环(7)内固定安装有吸管(5),放置板(6)上开设有安装孔,吸管(5)的顶端延伸至安装孔内并与安装孔的内壁转动连接,安装孔内固定安装有位于吸管(5)上方的网板(8),吸管(5)的底端延伸至托板(3)的下方,吸管(5)内紧密滑动连接有活塞板(9),吸管(5)内固定安装有位于活塞板(9)下方的限位环(11),活塞板(9)的底部固定安装有拉杆(10),拉杆(10)的底端贯穿限位环(11)并延伸至吸管(5)的下方,拉杆(10)上贯穿固定安装有传动杆(14),传动杆(14)与传动机构传动配合;

    3.根据权利要求2所述的自动化晶圆皮秒激光切割装置,其特征在于,所述传动机构包括转动连接在底座(1)顶部另一侧的安装轴(15),安装轴(15)的两端均固定安装有摆动杆(16),摆动杆(16)上开设有传动孔(17),传动杆(14)的两端分别贯穿对应的传动孔(17),传动杆(14)分别与两个传动孔(17)传动配合,两个摆动杆(16)的一端连接有同一个连接组件,连接组件与切割机构相连接。

    4.根据权利要求3所述的自动化晶圆皮秒激光切割装置,其特征在于,所述连接组件包括连接杆(18),连接杆(18)分别与两个摆动杆(16)的一端固定连接,连接杆(18)上转动套设有第一套环(19),第一套环(19)的一侧固定安装有第二套环(20),第二套环(20)内贯穿滑动连接有驱动杆(21),驱动杆(21)的顶端与切割机构相连接,驱动杆(21)上套设有位于第二套环(20)上方的第二拉伸弹簧(25),第二拉伸弹簧(25)的顶端和底端分别与切割机构和第二套环(20)的顶部固定连接。

    5.根据权利要求4所述的自动化晶圆皮秒激光切割装置,其特征在于,所述切割机构包括安装在托板(3)底部一侧的移动组件,驱动杆(21)的顶端和第二拉伸弹簧(25)的顶端均与移动组件相连接,移动组件的一侧延伸至托板(3)的一侧,移动组件上对称安装有两个固定杆(29),两个固定杆(29)的一侧顶部固定安装有同一个u型架(30),u型架(30)与动力机构相连接,u型架(30)的一侧固定安装有定位环(31),定位环(31)内贯穿滑动连接有移动架(32),移动架(32)的顶部和底部分别延伸至u型架(30)的上方和下方,移动架(32)的一侧固定安装有安装架(33),安装架(33)的一侧通过螺纹安装座(34)固定安装有激光切割器(35),激光切割器(35)能够以螺纹安装座(34)为中心进行转动调节;

    6.根据权利要求5所述的自动化晶圆皮秒激光切割装置,其特征在于,所述移动组件包括对称固定安装在托板(3)底部一侧的两个托环(22),托环(22)内贯穿滑动连接有拖杆(23),两个拖杆(23)相互靠近的一侧分别固定安装有同一个安装杆(24)和支撑板(26),安装杆(24)和支撑板(26)分别位于托环(22)的两侧,驱动杆(21)的顶端和第二拉伸弹簧(25)的顶端均与安装杆(24)的底部固定连接,支撑板(26)的顶部对称固定安装有两个导轨(27),且导轨(27)上滑动连接有滑板(28),固定杆(29)固定安装在对应的滑板(28)的顶部一侧,两个滑板(28)相互靠近的一侧安装有同一个卡装构件,卡装构件与支撑板(26)的顶部相连接。

    7.根据权利要求6所述的自动化晶圆皮秒激光切割装置,其特征在于,所述卡装构件包括两个转轴(41),两个转轴(41)分别转动连接在两个滑板(28)相互靠近的一侧,转轴(41)的一端固定安装有转动杆(42),两个转动杆(42)相互靠近的一侧固定安装有同一个卡杆(43),支撑板(26)的顶部固定安装有位于两个导轨(27)之间的制动板(39),制动板(39)的顶部等间距开设有多个卡槽(40),卡杆(43)分别与多个卡槽(40)活动卡装,转轴(41)上套设有扭力弹簧(44),扭力弹簧(44)的两端分别与滑板(28)的一侧和转动杆(42)的一侧固定连接。

    8.根据权利要求1所述的自动化晶圆皮秒激光切割装置,其特征在于,所述动力机构包括转动连接在立板(2)一侧顶部的两个安装罩(46),安装罩(46)内固定安装有螺纹管(47),螺纹管(47)的一端延伸至安装罩(46)的外侧,螺纹管(47)内螺纹连接有传动螺杆(49),两个传动螺杆(49)的一端分别延伸至两个螺纹管(47)的外侧并均与u型架(30)的顶部固定连接,立板(2)的另一侧顶部固定安装有驱动电机(45),驱动电机(45)的输出轴贯穿立板(2)并与其中一个安装罩(46)的一侧固定连接,且两个安装罩(46)上均固定套设有传动齿轮(48),两个传动齿轮(48)相啮合,两个螺纹管(47)均与驱动机构相连接。

    9.根据权利要求8所述的自动化晶圆皮秒激光切割装置,其特征在于,所述驱动机构包括固定安装在托板(3)顶部的支撑架(50),两个螺纹管(47)均贯穿支撑架(50)并均与支撑架(50)转动连接,支撑架(50)的顶部固定安装有步进电机(51),步进电机(51)的输出轴延伸至支撑架(50)内并固定安装有连接轴(52),连接轴(52)上滑动套设有连接管(53),连接管(53)的底端固定安装有压盘(54),压盘(54)用于对晶圆本体进行压制定位,连接管(53)上转动套设有套板(55),套板(55)的顶部固定安装有双面齿条(56),双面齿条(56)的顶端贯穿支撑架(50)的顶部内壁并延伸至支撑架(50)的上方,螺纹管(47)上固定套设有位于支撑架(50)内的驱动齿轮(57),两个驱动齿轮(57)分别位于双面齿条(56)的两侧并均与双面齿条(56)相啮合。

    10.根据权利要求1-9任意一项所述的自动化晶圆皮秒激光切割装置的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:


    技术总结
    本发明属于晶圆加工技术领域,尤其是一种自动化晶圆皮秒激光切割装置及其使用方法,针对现有技术中在对晶圆进行切割时,不能实现对晶圆稳定限位以及在对晶圆进行切割时不能对晶圆进行转动调节的缺点,切割装置包括底座,底座的顶部一侧固定安装有立板,立板的一侧固定安装有托板,托板的两侧均固定安装有支撑柱,本发明通过将晶圆本体放置板上后,可通过启动驱动电机能够实现对晶圆本体进行稳定的夹持定位,之后将激光切割器调整位置,能够对晶圆本体进行切割,同时在启动步进电机可带动晶圆本体进行转动调节,以便能够对晶圆本体进行全面的切割,并且在对晶圆本体进行切割时,晶圆本体不会发生位置偏移的问题。

    技术研发人员:李华杰
    受保护的技术使用者:嘉兴艾可镭光电科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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