一种半导体晶圆加工用自动上下料双轴砂轮划片机的制作方法

1.本发明涉及划片机的技术领域，具体为一种半导体晶圆加工用自动上下料双轴砂轮划片机。


背景技术：

2.随着高新技术领域的不断发展，二极管晶圆；硅晶圆等各种半导体集成电路晶圆的需求也越来越大，这使得半导体等集成电路行业得以飞速发展。在半导体晶圆的生产制造过程中常常需要用到精密切割划片设备。
3.传统砂轮式晶圆划片设备大多数采用人工上下料，加工过程中存在加工精度低下；加工效率低下；自动化程度低等不足。在追求高效率和高精度的生产加工中，传统划片设备已经无法满足所需的需求，因此急需开发新型的划片设备。
4.为解决上述技术问题，中国专利授权公告号cn 106217214 b，公告日2018年2月6日，发明创造的名称为一种自动上下料划片机，公开了一种自动上下料划片机，包括机架,在机架的一侧的设置自动放收料装置,在划片工作台上方设置工件自动抓取系统,工件自动抓取系统用于将自动放收料装置上料的工件输送至划片工作台进行划片,并将切割完毕的工件通过自动放收料装置下料;划片主轴装置用于随y
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z轴系进给系统进行前后移动以及上下滑动而通过划片刀对置于划片工作台上的工件进行划片。该发明能高精度；高效率；自动稳定地完成了工件上料；下料。然而该设备结构较为复杂，价格昂贵，实用性低，不适用于行业内的大规模推广。


技术实现要素：

5.本发明的发明目的在于提供了一种半导体晶圆加工用自动上下料双轴砂轮划片机，旨在解决晶圆划片设备结构较为复杂，价格昂贵，实用性低的问题。
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种半导体晶圆加工用自动上下料双轴砂轮划片机，包括型材机架，装在型材机架上的大理石床身，还包括安装在型材机架一侧的工件放收装置，安装在大理石床身上的工件工作台和y
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z轴进给系统，安装在y
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z轴进给系统上的双轴划片装置，以及设置在工件工作台上方的机械手上下料装置。
7.所述y
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z轴进给系统包括y轴进给模块；第一z轴进给模块和第二z轴进给模块；所述第一z轴进给模块和第二z轴进给模块分别安装于y轴进给模块的两端。
8.所述双轴划片装置包括第一主轴划片装置和第二主轴划片装置，分别安装于第一z轴进给模块和第二z轴进给模块上。
9.优选的，所述工件放收装置包括工件盒和升降平台组件；所述升降平台组件用于驱动工件盒上下移动；所述工件盒位于升降平台组件上方。
10.优选的，所述工件盒包括盒框，安装于下方底板，安装于后方的挡片；所述盒框内部左右两侧设置有若干个分割槽，用于存放工件盘；所述盒框上方设置有拉手；所述底板底部设置有定位块。
11.优选的，所述升降平台组件包括安装架，设置在安装架上方的底盒，设置在底盒上方的挡板，设置在安装架下方的支撑板和固定安装在支撑板上的电机；所述安装架固定连接有直线轴承；所述支撑板通过光轴与底盒连接；所述底盒能通过电机驱动进行上下移动；所述光轴上设置有防撞环。
12.优选的，所述工件工作台包括x轴进给模块；旋转真空吸附盘；顶料模块和防水模块，所述旋转真空吸附盘和顶料模块设置于x轴进给模块上，所述防水模块设置于x轴进给模块上，用于防水保护。
13.优选的，所述顶料模块包括安装于x轴进给模块上方的安装板，固定安装于安装板上的四个气缸，气缸上方左右两侧分别设置两块前推板和两块后板，可由气缸的驱动进行上下移动。
14.优选的，所述挡板靠近工件工作台的一侧设置有除污机构，所述除污机构包括过料板，两个挡板的外侧均开设有导向槽，过料板的两侧固定连接有l形杆，且两个l形杆卡接在两个导向槽内，过料板与对应的前推板通过螺栓固定连接，所述过料板上开设有条形孔用于工件盘通过，所述过料板内且处于条形孔的上侧开设有吸污腔，所述过料板的前侧开设有排污孔，且排污孔与吸污腔连通，条形孔上壁开设有抽污孔用于外接吸尘设备，且抽污孔与吸污腔连通，抽污孔处固定连通有抽污软管，所述抽污软管处于条形孔内，条形孔的上壁且处于抽污软管和工件盒之间粘接有遮挡胶片，遮挡胶片与抽污软管接触。
15.优选的，所述机械手上下料装置包括气爪；导向组件；滑移组件和安装组件；所述气爪安装在机械手上下料装置末端，用于对工件盘进行上下料，所述抽污软管的数量不少于八个且沿条形孔长度方向等距离排列，所述抽污软管远离遮挡胶片一侧的顶端设置有皱褶以方便弯折，所述抽污软管的底端开口呈等腰三角形，且其靠近遮挡胶片的一侧为其底边，所述抽污软管和遮挡胶片的底端均与条形孔的下壁接触。
16.优选的，所述滑移组件包括固定安装于型材机架上的导轨安装板，安装于导轨安装板上的直线导轨，能在直线导轨上左右滑动的第一滑块和第二滑块以及安装于第一滑块和第二滑块上的机械手滑台。
17.优选的，所述安装组件包括固定安装于机械手滑台前侧的机械手手臂和固定安装于机械手滑台后侧的机械手安装块，导向组件包括安装于机械手安装板上方的导向气缸；固定于导向气缸下方的导向销；位于导向气缸上侧的定位板以及固定安装于第二主轴划片装置上的机械手推板。
18.通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是 ：1；该半导体晶圆加工用自动上下料双轴砂轮划片机，本设备能够在双主轴模式下对多种工件进行精确划切，并且能通过由y轴进给模块驱动的机械手上下料装置对工件进行自动上下料，简化了设备结构，减少了驱动部件数，节省了设备的体积，具有高效率、高精度、实用性广、适应性强等优点。
19.2；该半导体晶圆加工用自动上下料双轴砂轮划片机，采用全新的除污机构，针对晶圆加工后的结构特点，能够针对性的对划片产生的杂质进行高效收集，确保晶圆洁净度。
附图说明
20.图1是本发明的隐藏机架后的整体结构原理图；
图2是本发明的工件放收装置结构示意图；图3是本发明的工件盒结构示意图；图4是本发明的工件盒底部结构示意图；图5是本发明的工件工作台结构示意图；图6是本发明的机械手上下料装置整体结构示意图；图7是本发明的机械手上下料左视结构示意图；图8是本发明的机械手安装组件局部放大示意图；图9是本发明的总体正视结构示意图；图10是本发明的总体左视结构示意图；图11是本发明的总体右视结构示意图；图12是本发明除污机构与挡板的安装结构示意图；图13是本发明除污机构的结构示意图；图14是本发明过料板的正剖图；图15是本发明挡板上导向槽的结构示意图；图16是本发明抽污软管的结构示意图。
21.图中：1型材机架；2大理石床身；3工件放收装置；31工件盒；311盒框；312底板；313挡片；314拉手；315定位块；316分隔槽；32升降平台组件；321电机；322支撑板；323光轴；324底座；325挡板；326安装架；327直线轴承；328固定座；329防撞环；4工件工作台；41x轴进给模块；42旋转真空吸附盘；43顶料模块；431气缸；432安装板；433前推板；434后推板；44防水模块；5主轴划片装置；51第一主轴装置；52第二主轴装置；6机械手上下料装置；61气爪；62导向组件；621导向气缸；622导向销；623定位板；624机械手推板；63滑移组件；631直线导轨；632导轨安装板；633第一滑块；634第二滑块；635机械手滑台；64安装组件；641手臂；642机械手安装板；7yz轴进给系统；71y轴进给模块；72第一z轴进给模块；73第二z轴进给模块；8工件盘；9除污机构；91过料板；92导向槽；93 l形杆；94条形孔；95吸污腔；96排污孔；97抽污孔；98抽污软管；99遮挡胶片；10皱褶。
具体实施方式
22.请参阅图1
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16，本发明提供一种技术方案：一种半导体晶圆加工用自动上下料双轴砂轮划片机，包括型材机架1，装在型材机架1上的大理石床身2，还包括安装在型材机架1一侧的工件放收装置3，安装在大理石床身2上的工件工作台4和y
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z轴进给系统7，安装在y
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z轴进给系统上的双轴划片装置5，以及设置在工件工作台4上方的机械手上下料装置6。
23.所述y
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z轴进给系统7包括y轴进给模块71；第一z轴进给模块72和第二z轴进给模块73；所述第一z轴进给模块72和第二z轴进给模块73分别安装于y轴进给模块71的两端。
24.所述双轴划片装置5包括第一主轴划片装置51和第二主轴划片装置52，分别安装于第一z轴进给模块72和第二z轴进给模块73上。
25.优选的，所述工件放收装置3包括工件盒31和升降平台组件32；所述升降平台组件32用于驱动工件盒31上下移动；所述工件盒31位于升降平台组件32上方。
26.优选的，所述工件盒31包括盒框311，安装于下方底板312，安装于后方的挡片313；所述盒框311内部左右两侧设置有若干个分割槽316，用于存放工件盘8；所述盒框311上方
设置有拉手314；所述底板312底部设置有定位块315。
27.优选的，所述升降平台组件32包括安装架326，设置在安装架326上方的底盒324，设置在底盒324上方的挡板325，设置在安装架326下方的支撑板322和固定安装在支撑板322上的电机321；所述安装架326固定连接有直线轴承327；所述支撑板322通过光轴323与底盒324连接；所述底盒324能通过电机321驱动进行上下移动；所述光轴323上设置有防撞环329。
28.优选的，所述工件工作台4包括x轴进给模块41；旋转真空吸附盘42；顶料模块43和防水模块44，所述旋转真空吸附盘42和顶料模块43设置于x轴进给模块41上，所述防水模块44设置于x轴进给模块41上，用于防水保护。
29.优选的，所述顶料模块43包括安装于x轴进给模块41上方的安装板432，固定安装于安装板432上的四个气缸431，气缸432上方左右两侧分别设置两块前推板433和两块后板434，可由气缸432的驱动进行上下移动。
30.优选的，所述挡板325靠近工件工作台4的一侧设置有除污机构9，所述除污机构9包括过料板91，两个挡板325的外侧均开设有导向槽92，过料板91的两侧固定连接有l形杆93，且两个l形杆93卡接在两个导向槽92内，过料板91与对应的前推板433通过螺栓固定连接，所述过料板91上开设有条形孔94用于工件盘31通过，所述过料板91内且处于条形孔94的上侧开设有吸污腔95，所述过料板91的前侧开设有排污孔96，且排污孔96与吸污腔95连通，条形孔94上壁开设有抽污孔97用于外接吸尘设备，且抽污孔97与吸污腔95连通，抽污孔97处固定连通有抽污软管98，所述抽污软管98处于条形孔94内，条形孔94的上壁且处于抽污软管98和工件盒之间粘接有遮挡胶片99，遮挡胶片99与抽污软管98接触。
31.优选的，所述机械手上下料装置6包括气爪61；导向组件62；滑移组件63和安装组件64；所述气爪61安装在机械手上下料装置6末端，用于对工件盘8进行上下料，所述抽污软管98的数量不少于八个且沿条形孔94长度方向等距离排列，所述抽污软管98远离遮挡胶片99一侧的顶端设置有皱褶10以方便弯折，所述抽污软管98的底端开口呈等腰三角形，且其靠近遮挡胶片的一侧为其底边，所述抽污软管98和遮挡胶片99的底端均与条形孔94的下壁接触，利用抽污软管98可以对完成划片的晶圆进行杂质抽除，利用可弯折的抽污软管98能够对于划片后的切割槽位置，实现精准抽污，确保经过划片加工后晶圆的洁净度99，且三角形的开口设计有助于抽污软管98入切割槽内并推出切割产生的粉尘。
32.优选的，所述滑移组件63包括固定安装于型材机架1上的导轨安装板632，安装于导轨安装板632上的直线导轨631，能在直线导轨631上左右滑动的第一滑块633和第二滑块634以及安装于第一滑块633和第二滑块634上的机械手滑台635。
33.优选的，所述安装组件64包括固定安装于机械手滑台635前侧的机械手手臂641和固定安装于机械手滑台635后侧的机械手安装块642，导向组件62包括安装于机械手安装板642上方的导向气缸621；固定于导向气缸621下方的导向销622；位于导向气缸621上侧的定位板623以及固定安装于第二主轴划片装置52上的机械手推板624。
34.该半导体晶圆加工用自动上下料双轴砂轮划片机工作时，通过排污孔96处外接吸尘设备别启动，工件盘8放置于工件放收装置3中的工件盒31里，通过机械手上下料装置6进行上下料，通过机械手上下料装置6上的导向气缸621驱动导向销622与固定安装于第二主轴划片装置52上的机械手推板624相连，机械手上下料装置6在y轴进给模块71的驱动下进
行左右移动，顶料模块43中的气缸431向上顶起推板，再通过气爪621夹取工件盘8进行拉料，工件盘8沿着前推板433和后推板434进行滑动到工件工作台4上方，此时松开气爪621，气缸431向下移动，工件盘8放置于工件工作台4上，完成上料过程。
35.进行划片时，机械手上下料装置6上的导向气缸621驱动导向销622与固定安装于第二主轴划片装置52上的机械手推板624断开连接，机械手上下料装置6挂置于安装在型材机架1上的直线导轨631上，不随y轴进给模块71进行左右移动，第一主轴划片装置51和第二主轴划片装置52随着yz轴进给系统7左右和上下移动、z轴进给模块41的前后移动以及旋转真空吸附盘42的旋转运动，对工件盘8进行划片。
36.划片结束后，重复机械手上下料装置6与y轴进给模块71的连接操作，顶料模块43对工件盘8向上进行顶起，气爪621对工件盘8进行夹取，在y轴进给模块71的驱动下进行左右移动，对工件盘8进行推料至工件放收装置3中进行存放，在推料的过程中，工件盘8经过条形孔94，遮挡胶片99被掀起，部分抽污软管98卡入切割槽，抽除划片杂质，完成下料过程。
37.工件放收装置3上的升降平台组件32在电机321的驱动下向上移动一格，再进行上料操作，如此循环实现自动上下料操作。
38.以上所述，实际方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明技术的精神的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。