申请/专利权人：苏州美图半导体技术有限公司

申请日：2019-05-14

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN110040684B

主分类号：B81C99/00

分类号：B81C99/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2019.08.16#实质审查的生效;2019.07.23#公开

摘要：本发明涉及一种自动解键合机，其衬底吸附加热装置包括上连接板、设置于所述上连接板下侧面的上真空吸盘以及设置于所述上连接板上侧面的焊接波纹管，向焊接波纹管内充气后，通过焊接波纹管的伸长能驱动上真空吸盘向靠近正下方的衬底吸附固定顶片装置运动，上真空吸盘与衬底吸附固定顶片装置上的键合衬底组接触后，通过上真空吸盘能对键合衬底组加热直至使得键合衬底组解键合，解键合后得到的下衬底能吸附在衬底吸附固定顶片装置上，解键合后得到的上衬底能吸附在上真空吸盘上。本发明结构紧凑，能有效确保解键合过程中上真空吸盘与下真空吸盘间的平行，提高解键合的成功率，安全可靠。

主权项：1.一种自动解键合机，包括机壳，其特征是：在所述机壳内设置能吸附键合衬底组的衬底吸附固定顶片装置（16）以及能对键合衬底组进行加热的衬底吸附加热装置（19），所述衬底吸附加热装置（19）位于机壳内的上部，衬底吸附固定顶片装置（16）通过机械手（15）安装于机壳内的下部，衬底吸附固定顶片装置（16）通过机械手（15）在机壳内能运动至衬底吸附加热装置（19）的正下方；所述衬底吸附加热装置包括上连接板（34）、设置于所述上连接板（34）下侧面的上真空吸盘（21）以及设置于所述上连接板（34）上侧面的焊接波纹管（23），向焊接波纹管（23）内充气后，通过焊接波纹管（23）的伸长能驱动上真空吸盘（21）向靠近正下方的衬底吸附固定顶片装置（16）运动，上真空吸盘（21）与衬底吸附固定顶片装置（16）上的键合衬底组接触后，通过上真空吸盘（21）能对键合衬底组加热直至使得键合衬底组解键合，解键合后得到的下衬底（38）能吸附在衬底吸附固定顶片装置（16）上，解键合后得到的上衬底（39）能吸附在上真空吸盘（21）上；还包括能对焊接波纹管（23）运动进行导向的波纹管导向柱（22），波纹管导向柱（22）的一端与机壳内的顶端连接，波纹管导向柱（22）的另一端穿过上连接板（34），波纹管导向柱（22）位于上连接板（34）下方的端部设置导向柱限位端板（35），波纹管导向柱（22）上套设有导向柱弹簧（20），所述导向柱弹簧（20）位于导向柱限位端板（35）与上连接板（34）之间；在所述上连接板（34）上设置若干推拉气缸（25），所述推拉气缸（25）的活塞杆上设置锁紧块（24），通过推拉气缸（25）以及锁紧块（24）能对相对应的波纹管导向柱（22）锁死；所述衬底吸附固定顶片装置（16）包括用于与机械手（15）连接的支撑法兰（31）、位于所述支撑法兰（31）正上方的下连接板（27）以及能将下衬底（38）顶起的衬底顶升机构，所述下连接板（27）通过若干连接板支撑柱（28）支撑在支撑法兰（31）上；在下连接板（27）上设置下真空吸盘（17），在下真空吸盘（17）上设置若干贯通所述下真空吸盘（17）的下真空吸附孔（37）。

全文数据：自动解键合机技术领域本发明涉及一种解键合机，尤其是一种自动解键合机，属于微纳米的技术领域。背景技术在MEMS领域，解键合是一种常用的加工方法，通常是将已经用胶粘在一起的衬底通过热滑移的方式，将两片衬底重新分离。解键合工艺过程中要始终保证上下吸盘平行，否则会导致衬底碎裂或不能完成衬底分离，目前的解键合机难以满足解键合工艺的需要。发明内容本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种自动解键合机，其结构紧凑，能有效确保解键合过程中上真空吸盘与下真空吸盘间的平行，提高解键合的成功率，安全可靠。按照本发明提供的技术方案，所述自动解键合机，包括机壳，在所述机壳内设置能吸附键合衬底组的衬底吸附固定顶片装置以及能对键合衬底组进行加热的衬底吸附加热装置，所述衬底吸附加热装置位于机壳内的上部，衬底吸附固定顶片装置通过机械手安装于机壳内的下部，衬底吸附固定顶片装置通过机械手在机壳内能运动至衬底吸附加热装置的正下方；所述衬底吸附加热装置包括上连接板、设置于所述上连接板下侧面的上真空吸盘以及设置于所述上连接板上侧面的焊接波纹管，向焊接波纹管内充气后，通过焊接波纹管的伸长能驱动上真空吸盘向靠近正下方的衬底吸附固定顶片装置运动，上真空吸盘与衬底吸附固定顶片装置上的键合衬底组接触后，通过上真空吸盘能对键合衬底组加热直至使得键合衬底组解键合，解键合后得到的下衬底能吸附在衬底吸附固定顶片装置上，解键合后得到的上衬底能吸附在上真空吸盘上。还包括能对焊接波纹管运动进行导向的波纹管导向柱，波纹管导向柱的一端与机壳内的顶端连接，波纹管导向柱的另一端穿过上连接板，波纹管导向柱位于上连接板下方的端部设置导向柱限位端板，波纹管导向柱上套设有导向柱弹簧，所述导向柱弹簧位于导向柱限位端板与上连接板之间。在所述上连接板上设置若干推拉气缸，所述推拉气缸的活塞杆上设置锁紧块，通过推拉气缸以及锁紧块能对相对应的波纹管导向柱锁死。所述衬底吸附固定顶片装置包括用于与机械手连接的支撑法兰、位于所述支撑法兰正上方的下连接板以及能将下衬底顶起的衬底顶升机构，所述下连接板通过若干连接板支撑柱支撑在支撑法兰上；在下连接板上设置下真空吸盘，在下真空吸盘上设置若干贯通所述下真空吸盘的下真空吸附孔。所述衬底顶升机构包括设置于支撑法兰上的顶针升降气缸以及若干能从下真空吸盘穿出的弹性顶针，所述弹性顶针通过顶针固定块与顶针升降气缸的活塞杆适配连接；通过弹性顶针能将下衬底从下真空吸盘上顶起。所述机壳包括两对称分布的立板以及与所述立板固定连接的顶板，衬底吸附加热装置安装于顶板的内侧面上，在顶板上设置能对焊接波纹管进行充气的波纹管充放气接口。所述机壳支撑于架体上，在架体的侧面板上设置内嵌拉手，在架体的底端设置若干均匀分布的支撑脚座。在架体的正面设置显示屏，所述显示屏的显示屏壳体通过铰链与架体连接。本发明的优点：通过机械手能驱动衬底吸附固定顶片装置运动，衬底吸附固定顶片装置位于衬底吸附装置正下方后，通过对焊接波纹管充气使得焊接波纹管伸长，焊接波纹管伸长后，上真空吸盘能与键合衬底组接触，从而通过上真空吸盘能对键合衬底组进行加热解键合，锁紧块可在推拉气缸25的作用下对波纹管导向柱进行抱死，阻止焊接波纹管23移动，进而保持上真空吸盘与下真空吸盘间的平行状态，能提高解键合的成功率，安全可靠。附图说明图1为本发明的结构示意图。图2为本发明衬底吸附加热装置的示意图。图3为本发明衬底吸附固定顶片装置的示意图。图4~图8为本发明进行解键合的具体过程示意图，其中图4为本发明将键合衬底组置于下真空吸盘上的示意图。图5为本发明衬底吸附固定顶片装置运动至衬底吸附加热装置正下方的示意图。图6为本发明对键合衬底组进行加热解键合的示意图。图7为本发明下衬底跟随衬底吸附固定顶片装置运动远离衬底吸附加热装置的示意图。图8为本发明将下衬底从下真空吸盘上顶起的示意图。附图标记说明：1-顶板、2-立板、3-架体顶板、4-架体、5-内嵌拉手、6-侧面板、7-支撑脚座、8-真空表、9-启动按钮、10-急停按钮、11-显示屏、12-显示屏壳体、13-前门板、14-前门固定板、15-机械手、16-衬底吸附固定顶片装置、17-下真空吸盘、18-键合衬底组、19-衬底吸附加热装置、20-导向柱弹簧、21-上真空吸盘、22-波纹管导向柱、23-焊接波纹管、24-锁紧块、25-推拉气缸、26-弹性顶针、27-下连接板、28-连接板支撑柱、29-顶针升降气缸、30-顶针固定块、31-支撑法兰、32-波纹管充放气接口、33-铰链、34-上连接板以及35-导向柱限位端板。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1、图2和图3所示：为了能有效确保解键合过程中上真空吸盘21与下真空吸盘17间的平行，提高解键合的成功率，本发明包括机壳，在所述机壳内设置能吸附键合衬底组18的衬底吸附固定顶片装置16以及能对键合衬底组18进行加热的衬底吸附加热装置19，所述衬底吸附加热装置19位于机壳内的上部，衬底吸附固定顶片装置16通过机械手15安装于机壳内的下部，衬底吸附固定顶片装置16通过机械手15在机壳内能运动至衬底吸附加热装置19的正下方；所述衬底吸附加热装置19包括上连接板34、设置于所述上连接板34下侧面的上真空吸盘21以及设置于所述上连接板34上侧面的焊接波纹管23，向焊接波纹管23内充气后，通过焊接波纹管23的伸长能驱动上真空吸盘21向靠近正下方的衬底吸附固定顶片装置16运动，上真空吸盘21与衬底吸附固定顶片装置16上的键合衬底组18接触后，通过上真空吸盘21能对键合衬底组18加热直至使得键合衬底组18解键合，解键合后得到的下衬底38能吸附在衬底吸附固定顶片装置16上，解键合后得到的上衬底39能吸附在上真空吸盘21上。具体地，键合衬底组18内包括两个键合固定连接的衬底，通过衬底吸附固定顶片装置16能对键合衬底组18进行吸附与支撑，，通过衬底吸附加热装置19能对衬底吸附固定顶片装置16上的键合衬底组18进行加热，从而能对键合衬底组18进行解键合。本发明实施例中，衬底吸附加热装置19位于衬底吸附固定顶片装置16上方，衬底吸附固定顶片装置16安装于机械手15上，通过机械手15能驱动衬底吸附固定顶片装置16在机壳内运动，即在解键合前，通过机械手15能将衬底吸附固定顶片装置16输送至衬底吸附加热装置19的正下方，而在解键合后，通过机械手15能将衬底吸附固定顶片装置16输送至初始位置状态。具体实施时，机械手15可以采用现有常用的直线运动驱动形式，如机械手15可以采用丝杆螺母等的配合形式，机械手15的具体结构形式可以根据需要进行选择，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。本发明实施例中，衬底吸附加热装置19包括上连接板34，上真空吸盘21位于上连接板34下方且上真空吸盘21与上连接板34固定，焊接波纹管23位于上连接板34上，焊接波纹管23的一端与上连接板34固定连接，焊接波纹管23的另一端与机壳内的顶端连接。通过向焊接波纹管23内充入气体时，能使得焊接波纹管23伸长，通过焊接波纹管23的伸长能驱动上真空吸盘21向向后衬底吸附固定顶片装置16运动，以使得上真空吸盘21能与与键合衬底组18接触。上真空吸盘21与键合衬底组18接触后，利用上真空吸盘21内的加热器能对键合衬底组18进行加热，即能实现键合衬底组18解键合得到上衬底39与下衬底38。在整个解键合过程中，下衬底38始终能被吸附在衬底吸附固定顶片装置16上，而上真空吸盘21上的吸附力能将解键合后得到上衬底39吸附在上真空吸盘21上，从而能有效实现键合衬底组18内上衬底39与下衬底38之间的分离。具体实施时，为了能实现对上衬底39的吸引，在上真空吸盘21还设置若干上真空吸盘真空吸附孔，通过真空吸附设备与上真空吸盘真空吸引孔配合能将上衬底39吸附在上真空吸盘21上。进一步地，所述衬底吸附固定顶片装置16包括用于与机械手15连接的支撑法兰31、位于所述支撑法兰31正上方的下连接板27以及能将下衬底38顶起的衬底顶升机构，所述下连接板27通过若干连接板支撑柱28支撑在支撑法兰31上；在下连接板27上设置下真空吸盘17，在下真空吸盘17上设置若干贯通所述下真空吸盘17的下真空吸附孔37。本发明实施例中，通过支撑法兰31能将整个衬底吸附固定顶片装置16安装于机械手15上，下连接板27通过连接板支撑柱28支撑于支撑法兰31上，连接板支撑柱28的长度方向与下连接板27、支撑法兰31所在的平面垂直。下真空吸盘17安装于下连接板27上，在下真空吸盘17上设置若干下真空吸附孔37，通过下真空吸附孔37产生的吸附力能将键合衬底组18、下衬底38吸附固定在下真空吸盘17上。所述衬底顶升机构包括设置于支撑法兰31上的顶针升降气缸29以及若干能从下真空吸盘17穿出的弹性顶针26，所述弹性顶针26通过顶针固定块30与顶针升降气缸29的活塞杆适配连接；通过弹性顶针26能将下衬底38从下真空吸盘17上顶起。本发明实施例中，顶针升降气缸29位于支撑法兰31上，连接板支撑柱28位于顶针升降气缸29的外圈，顶针升降气缸29的活塞杆通过顶针固定块30与弹性顶针26连接，从而通过顶针升降气缸29的活塞杆与顶针固定块30配合，能将弹性顶针26从下真空吸盘17内顶出，当弹性顶针26从下真空吸盘17上穿出后，能将下衬底38从下真空吸盘17上顶起，便于后续对下衬底38的夹取。进一步地，还包括能对焊接波纹管23运动进行导向的波纹管导向柱22，波纹管导向柱22的一端与机壳内的顶端连接，波纹管导向柱22的另一端穿过上连接板34，波纹管导向柱22位于上连接板34下方的端部设置导向柱限位端板35，波纹管导向柱22上套设有导向柱弹簧20，所述导向柱弹簧20位于导向柱限位端板35与上连接板34之间。本发明实施例中，波纹管导向柱22位于焊接波纹管23的外圈，波纹管导向柱22的长度方向与焊接波纹管23的伸长方向相一致。波纹管导向柱22贯穿上连接板34，且波纹管导向柱22与上连接板34能相对运动。当焊接波纹管23伸长时，利用上连接板34能压缩导向柱弹簧20，而当焊接波纹管23内的气体释放后，利用导向柱弹簧20能使得上真空吸盘21恢复到初始位置。具体实施时，在所述上连接板34上设置若干推拉气缸25，所述推拉气缸25的活塞杆上设置锁紧块24，通过推拉气缸25以及锁紧块24能对相对应的波纹管导向柱22锁死。本发明实施例中，上连接板34上推拉气缸25的数量可以与穿过上连接板34的波纹管导向柱22数量相一致，推拉气缸25与波纹管导向柱22间呈一一对应配合，当推拉气缸25的活塞杆伸缩，使得锁紧块24抵在波纹管导向柱22上，此时，通过推拉气缸25以及锁紧块24向波纹管导向柱22上施加锁紧力的方向与波纹管导向柱22的长度方向垂直，从而能实现对波纹管导向柱22锁死，从而能放置组织焊接波纹管23移动。本发明实施例中，焊接波纹管23通过向其内部充气可以使之伸长移动，焊接波纹管23具有很好的柔性和较大的形变量，可以通过自身形变来自动调平上真空吸盘21、下真空吸盘17，锁紧块24可在推拉气缸25的作用下对波纹管导向柱22进行抱死，阻止焊接波纹管23移动，进而保持上真空吸盘21与下真空吸盘17间的平行状态，能提高解键合的成功率。进一步地，所述机壳包括两对称分布的立板2以及与所述立板2固定连接的顶板1，衬底吸附加热装置19安装于顶板1的内侧面上，在顶板1上设置能对焊接波纹管23进行充气的波纹管充放气接口32。本发明实施例中，立板2呈竖向分布，通过顶板1能连接立板2的上端，通过立板2、顶板1能形成一侧开口的厢式结构，通过机壳的开口能使得使得衬底吸附固定顶片装置16露出，从而能便于将键合衬底组18置于下真空吸盘17上，以及将从下真空吸盘17上顶起的下衬底38取走。顶板1设置波纹管充放气接口32，通过波纹管充放气接口32能向焊接波纹管32内充气，以及将焊接波纹管32内的气体释放。进一步地，所述机壳支撑于架体4上，在架体4的侧面板6上设置内嵌拉手5，在架体4的底端设置若干均匀分布的支撑脚座7。本发明实施例中，架体4呈柜状，机壳支撑于架体4的架体顶板3上，在架体4的侧面板6上设置内嵌拉手5，通过内嵌拉手5能方便对架体4的运输。通过支撑脚座7能方便将架体4放置在所需的位置。此外，在架体4的正面设置显示屏11，所述显示屏11的显示屏壳体12通过铰链33与架体4连接。本发明实施例中，在架体4正面的下部设置设置前门板13，在前门板13的正上方设置前门固定板14，在前门固定板14上设置真空表8，通过真空表8能观察上真空吸盘21、下真空吸盘17内相应的真空竖直，在显示屏壳体12上还设置启动按钮9以及急停按钮10，通过急停按钮10能实现对机械手15的紧急制动，通过启动按钮9能控制整个解键合机的带电工作。当然，在具体实施时，在架体4内还设置与顶针升降气缸29适配的气源，向焊接波纹管23内充气的气源，以及其他所需的供电等设备具体可以根据需要进行选择，只要能满足对键合衬底组18进行解键合的过程即可，具体不再赘述。具体工作时，将键合衬底组18放在衬底吸附固定顶片装置16上，并使得下真空吸盘17处于真空吸附状态，以将键合衬底组18吸附在下真空吸盘17上，如图4所示。通过机械手15将衬底吸附固定顶片装置16输送到衬底吸附加热装置19的正下方，如图5所示。到达工作位置后，向焊接波纹管23内部缓慢充气，焊接波纹管23会在气压的作用下缓慢向下移动，直至上真空吸盘21与键合衬底组18接触，然后锁紧块24在推拉气缸25的作用下对波纹管导向柱22进行抱死，防止焊接波纹管23移动，保持上真空吸盘21与下真空吸盘17处于平行状态。开启加热，将键合衬底组18加热到解键合温度，如图6所示，具体加热的温度至根据解键合的具体需要进行选定。通过机械手15带动衬底吸附固定顶片装置16缓慢拉出，以使得上衬底38与下衬底39完全分离，如图7所示。通过顶针升降气缸29能使得弹性顶针26将下衬底38顶起，如图8所示。在上衬底38被夹取后，通过顶针升降机构29驱动安心顶针26下降，为下一次的解键合做准备。

权利要求：1.一种自动解键合机，包括机壳，其特征是：在所述机壳内设置能吸附键合衬底组的衬底吸附固定顶片装置（16）以及能对键合衬底组进行加热的衬底吸附加热装置（19），所述衬底吸附加热装置（19）位于机壳内的上部，衬底吸附固定顶片装置（16）通过机械手（15）安装于机壳内的下部，衬底吸附固定顶片装置（16）通过机械手（15）在机壳内能运动至衬底吸附加热装置（19）的正下方；所述衬底吸附加热装置包括上连接板（34）、设置于所述上连接板（34）下侧面的上真空吸盘（21）以及设置于所述上连接板（34）上侧面的焊接波纹管（23），向焊接波纹管（23）内充气后，通过焊接波纹管（23）的伸长能驱动上真空吸盘（21）向靠近正下方的衬底吸附固定顶片装置（16）运动，上真空吸盘（21）与衬底吸附固定顶片装置（16）上的键合衬底组接触后，通过上真空吸盘（21）能对键合衬底组加热直至使得键合衬底组解键合，解键合后得到的下衬底（38）能吸附在衬底吸附固定顶片装置（16）上，解键合后得到的上衬底（39）能吸附在上真空吸盘（21）上。2.根据权利要求1所述的自动解键合机，其特征是：还包括能对焊接波纹管（23）运动进行导向的波纹管导向柱（22），波纹管导向柱（22）的一端与机壳内的顶端连接，波纹管导向柱（22）的另一端穿过上连接板（34），波纹管导向柱（22）位于上连接板（34）下方的端部设置导向柱限位端板（35），波纹管导向柱（22）上套设有导向柱弹簧（20），所述导向柱弹簧（20）位于导向柱限位端板（35）与上连接板（34）之间。3.根据权利要求2所述的自动解键合机，其特征是：在所述上连接板（34）上设置若干推拉气缸（25），所述推拉气缸（25）的活塞杆上设置锁紧块（24），通过推拉气缸（25）以及锁紧块（24）能对相对应的波纹管导向柱（22）锁死。4.根据权利要求1所述的自动解键合机，其特征是：所述衬底吸附固定顶片装置（16）包括用于与机械手（15）连接的支撑法兰（31）、位于所述支撑法兰（31）正上方的下连接板（27）以及能将下衬底（38）顶起的衬底顶升机构，所述下连接板（27）通过若干连接板支撑柱（28）支撑在支撑法兰（31）上；在下连接板（27）上设置下真空吸盘（17），在下真空吸盘（17）上设置若干贯通所述下真空吸盘（17）的下真空吸附孔（37）。5.根据权利要求4所述的自动解键合机，其特征是：所述衬底顶升机构包括设置于支撑法兰（31）上的顶针升降气缸（29）以及若干能从下真空吸盘（17）穿出的弹性顶针（26），所述弹性顶针（26）通过顶针固定块（30）与顶针升降气缸（29）的活塞杆适配连接；通过弹性顶针（26）能将下衬底（38）从下真空吸盘（17）上顶起。6.根据权利要求1所述的自动解键合机，其特征是：所述机壳包括两对称分布的立板（2）以及与所述立板（2）固定连接的顶板（1），衬底吸附加热装置（19）安装于顶板（1）的内侧面上，在顶板（1）上设置能对焊接波纹管（23）进行充气的波纹管充放气接口（32）。7.根据权利要求1所述的自动解键合机，其特征是：所述机壳支撑于架体（4）上，在架体（4）的侧面板（6）上设置内嵌拉手（5），在架体（4）的底端设置若干均匀分布的支撑脚座（7）。8.根据权利要求7所述的自动解键合机，其特征是：在架体（4）的正面设置显示屏（11），所述显示屏（11）的显示屏壳体（12）通过铰链与架体（4）连接。

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