一种基于晶圆升降控制机构的甘油热板装置

技术领域

本发明涉及晶圆加工技术领域，具体为一种基于晶圆升降控制机构的甘油热板装置。

背景技术

铟柱起球可以提高铟球凸点高度，一方面提高面阵光敏芯片与电路芯片的互连可靠性，解决因器件表面不平整导致的部分像元无法互连的问题，另一方面有效缩小铟柱之间的差异，保障后期倒装焊工艺的顺利开展；

现有技术中提供了烘干槽、烘干装置以及清洗设备（公开号：CN218884491U），包括槽体和烘干组件，所述烘干组件设置在槽体周侧上方，所述槽体内置有工件和清洗液，待所述工件被提出所述清洗液面时，所述烘干组件用于烘干所述工件的表面。该装置可直接作为最后一道清洗，同时实现慢提脱水烘干功能，无需独立设置烘干槽。槽体配合红外灯管、晶圆升降机构，在晶圆缓慢提升离开清洗槽水面的过程中，通过红外灯管的红外光线聚焦到晶圆出水面，减小晶圆出水面处的水的表面张力。晶圆升降机构可以实现晶圆的调速升降；

但是上述技术方案以及现有技术中的晶圆升降机构还存在以下缺陷：

1、上述方案通过升降基座、丝杆、电机和工件承载架来带动晶圆实现升降，但是由于工件承载架与丝杆之间是刚性连接，晶圆支撑座在下降时如果因底部存在异物而导致碰撞的情况会因震动造成晶圆产生偏移或晃动，从而导致一片或多片晶圆破损，这些破损的晶圆碎片与碎屑会污染未破损的晶圆，同时碰撞也可能导致丝杆的精度降低，从而无法精确对晶圆进行升降控制，然而现有技术中也存在使用气缸带动晶圆升降的机构，但是这种方法缺乏其他的限位结构，当气缸损坏时由于缺乏其他的支撑结构，会发生晶圆坠落的情况，从而导致晶圆受损；

2、针对红外线芯片的涂胶起球工艺要求，需要给涂布好甘油晶圆进行烘干工艺，才能保证晶圆后涂布的金属铟球要求，由于甘油的燃点为290℃，在对晶圆进行烘干时会产生较高的问题，甘油在加热时会产生大量的挥发物，上述方案缺乏相应的处理结构，会使得挥发物逸散在空气中，从而破坏车间内的空气环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于晶圆升降控制机构的甘油热板装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于晶圆升降控制机构的甘油热板装置，包括底座和外壳，所述外壳的表面设置有加热机构、排风过滤机构和防爆机构，所述底座的表面设置有晶圆升降机构，所述晶圆升降机构包括升降气缸和晶圆支撑座，所述升降气缸固定设置于底座的表面，所述晶圆支撑座固定设置于升降气缸的输出端，所述底座的表面设置有用于对晶圆支撑座进行缓冲的保护组件，以及用于对晶圆支撑座进行锁死的抱死组件；

所述保护组件包括基座、连接座、扭簧、转轴、缓冲杆以及支撑机构，所述连接座通过基座固定设置于底座的表面，所述转轴固定设置于连接座的内壁，所述缓冲杆的表面开设有通孔，且缓冲杆通过通孔转动设置于转轴的表面，所述扭簧安装于通孔与转轴之间，所述缓冲杆在受到晶圆支撑座的挤压后发生转动，进而使得所述缓冲杆对支撑机构进行驱动，对晶圆支撑座进行支撑。

优选的，所述抱死组件包括竖板、支架和弹性组件，所述竖板固定设置于底座的表面，所述支架固定设置于晶圆支撑座的侧面，所述支架的表面通过支座转动设置有两组齿轮，两组所述齿轮之间通过连接轴固定设置有支撑板，所述竖板的表面开设有与齿轮相啮合的卡齿，且竖板的表面设置了用于对齿轮与卡齿在连接时进行缓冲的弹性组件。

优选的，所述支撑机构包括缓冲板，所述底座的表面通过固定座转动设置有活动板，所述缓冲板铰接于活动板靠近固定座的一侧，且缓冲板的表面粘接有缓冲海绵垫。

优选的，所述弹性组件包括金属弹片和活动臂，所述竖板的表面开设有凹槽，所述活动臂转动设置于凹槽的内壁，且活动臂的表面一体成型有弧形凸起部，所述凹槽的内壁一体成型有挡板，所述金属弹片固定设置于活动臂与挡板之间。

优选的，两组所述竖板之间通过加强板进行连接，所述支撑板的两侧均粘接有第一磁条，所述晶圆支撑座的底部和加强板的表面均粘接有第二磁条，所述第一磁条与第二磁条的极性相反。

优选的，所述加热机构包括盘面，所述盘面通过支撑杆固定设置于底座的表面，所述盘面的底部设置有加热体，所述外壳的表面固定设置有用于对加热体进行控温的温控模块。

优选的，所述排风过滤机构包括过滤网，所述外壳的表面固定设置有风盒，所述过滤网固定设置于风盒的内部，且风盒的表面装配有排风机，所述外壳的内部安装有全热交换器。

优选的，所述防爆机构由二氧化碳喷嘴和红外线检测探头组成，所述二氧化碳喷嘴安装于外壳内腔的顶部，所述红外线检测探头装配于外壳的顶部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过升降气缸来带动晶圆支撑座进行高度的调节，同时在底座的表面设置了用于对晶圆支撑座进行缓冲的保护组件，通过保护组件的设置能够使得晶圆支撑座在下降的过程中对缓冲杆进行挤压，进而将缓冲杆的转动转化为扭簧的形变，从而来达到对晶圆支撑座进行缓冲的目的，同时在底座的表面还设置了对晶圆支撑座进行锁死的抱死组件，在晶圆支撑座下降时能够通过抱死组件对支撑板进行固定限位，使支撑板能够从晶圆支撑座的底部进行承托，防止晶圆支撑座的下方出现异物时会产生碰撞，从而防止晶圆受损；

2、本发明在晶圆支撑座下降时能够通过齿轮和卡齿的配合带动支撑板在两组支座之间进行转动，当齿轮即将从卡齿的表面脱离时，通过第一磁条和第二磁条的配合能够对支撑板进行固定，使支撑板垂直设置在底座的表面，从而能够对下降的晶圆支撑座进行支撑，同时配合晶圆支撑座底部的保护组件，能够在气缸损坏时对晶圆进行保护，防止晶圆受损；

3、本发明在外壳的表面设置了排风过滤机构，能够对甘油加热产生的挥发物通过排风机进行输送，防止挥发物逸散，同时能够通过全热交换器将外部环境中的空气输送至外壳内部来保持内部气压平衡，而且在外壳的表面还是设置了防爆组件，能够通过二氧化碳喷嘴来起到灭火的作用，同时通过红外线检测探头对晶圆的烘干过程进行实时监控，保证工艺过程的安全使用要求。

附图说明

图1为本发明的主体结构示意图；

图2为本发明底座的主体结构示意图；

图3为本发明外壳的内部结构示意图；

图4为本发明推板的主体结构示意图；

图5为本发明晶圆支撑座的底部结构示意图；

图6为本发明保护组件的主体结构示意图；

图7为本发明保护组件的爆炸结构示意图；

图8为本发明抱死组件的主体结构示意图；

图9为本发明抱死组件的侧面结构示意图；

图10为本发明弹性组件的主体结构示意图；

图11为本发明抱死组件的剖视结构示意图。

图中：1、底座；2、外壳；3、升降气缸；4、晶圆支撑座；5、基座；6、连接座；7、扭簧；8、转轴；9、缓冲杆；10、通孔；11、竖板；12、支架；13、支座；14、齿轮；15、支撑板；16、卡齿；17、缓冲板；18、固定座；19、活动板；20、缓冲海绵垫；21、金属弹片；22、活动臂；23、凹槽；24、弧形凸起部；25、挡板；26、加强板；27、第一磁条；28、第二磁条；29、盘面；30、支撑杆；31、加热体；32、温控模块；33、过滤网；34、风盒；35、排风机；36、全热交换器；37、二氧化碳喷嘴；38、红外线检测探头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-11，本发明提供一种技术方案：

实施例一：一种基于晶圆升降控制机构的甘油热板装置，包括底座1和外壳2，外壳2的表面设置有加热机构、排风过滤机构和防爆机构，底座1的表面设置有晶圆升降机构；

晶圆升降机构包括升降气缸3和晶圆支撑座4，升降气缸3固定设置于底座1的表面，晶圆支撑座4固定设置于升降气缸3的输出端，底座1的表面设置有用于对晶圆支撑座4进行缓冲的保护组件，以及用于对晶圆支撑座4进行锁死的抱死组件；

保护组件包括基座5、连接座6、扭簧7、转轴8和缓冲杆9，连接座6通过基座5固定设置于底座1的表面，转轴8固定设置于连接座6的内壁，缓冲杆9的表面开设有通孔10，且缓冲杆9通过通孔10转动设置于转轴8的表面，扭簧7安装于通孔10与转轴8之间；

在本实施例中，表面涂覆了甘油的晶圆能够放在晶圆支撑座4的表面，然后在升降气缸3的带动下将其晶圆支撑座4表面的晶圆靠近加热机构以便于对晶圆进行烘干，在烘干结束后，升降气缸3会带动晶圆支撑座4复位，此时晶圆支撑座4会先与缓冲杆9接触并挤压缓冲杆9，使得缓冲杆9在转轴8的表面转动，同时缓冲杆9与转轴8会使扭簧7发生形变，从而通过扭簧7的弹力对晶圆支撑座4的下降过程进行缓冲，当晶圆支撑座4重新上升时，此时缓冲杆9会在扭簧7的弹力作用下复位，从而使缓冲杆9始终与晶圆支撑座4接触，而且缓冲杆9始终处于倾斜状态，以便于缓冲杆9后续的转动；

抱死组件包括竖板11、支架12和弹性组件，竖板11固定设置于底座1的表面，支架12固定设置于晶圆支撑座4的侧面，支架12的表面通过支座13转动设置有两组齿轮14，两组齿轮14之间通过连接轴固定设置有支撑板15，竖板11的表面开设有与齿轮14相啮合的卡齿16，且竖板11的表面设置了用于对齿轮14与卡齿16在连接时进行缓冲的弹性组件；

本实施例中，晶圆支撑座4下移时会带动齿轮14同步移动，当齿轮14与卡齿16接触时，随着晶圆支撑座4的带动，齿轮14会在卡齿16上转动并直线移动，此时齿轮14会通过连接轴带动支撑板15有转动的趋势，所以首先会使支撑板15表面的第一磁条27与晶圆支撑座4底部的第二磁条28分离，然后支撑板15能够通过连接轴正常反转，当齿轮14即将从卡齿16的表面脱离时，支撑板15恰好转动90°，此时支撑板15与底座1垂直并与底座1接触，并且支撑板15另一侧的第一磁条27会与加强板26表面固定的第二磁条28相互吸附，从而对支撑板15进行固定限位，以便于支撑板15对晶圆支撑座4进行支撑，从而防止晶圆支撑座4继续向下移动，达到抱死的目的；

弹性组件包括金属弹片21和活动臂22，竖板11的表面开设有凹槽23，活动臂22转动设置于凹槽23的内壁，且活动臂22的表面一体成型有弧形凸起部24，凹槽23的内壁一体成型有挡板25，金属弹片21固定设置于活动臂22与挡板25之间；

在本实施例中，当晶圆支撑座4向下移动时，晶圆支撑座4会通过支架12带动齿轮14同步移动，此时齿轮14首先会与弧形凸起部24的一侧接触并挤压弧形凸起部24，然后使得弧形凸起部24挤压金属弹片21，使金属弹片21发生形变，并且此时金属弹片21会储存动能，从而对齿轮14下降的速度进行缓冲，进而使得升降气缸3在感受到阻力时能够降低晶圆支撑座4的下降速度，当齿轮14移动至弧形凸起部24的另一侧时，金属弹片21存储的动能会释放出来，进而带动弧形凸起部24复位；

两组竖板11之间通过加强板26进行连接，支撑板15的两侧均粘接有第一磁条27，晶圆支撑座4的底部和加强板26的表面均粘接有第二磁条28，第一磁条27与第二磁条28的极性相反；

在本实施例中，当晶圆支撑座4向上移动时，晶圆支撑座4会带动齿轮14同步移动，齿轮14能够在卡齿16的带动下发生转动，从而使得齿轮14带动支撑板15同步转动，此时支撑板15能够向着靠近晶圆支撑座4的方向转动，使得第一磁条27与晶圆支撑座4底部的第二磁条28进行相互吸附，从而对支撑板15进行限位固定，此时齿轮14恰好与卡齿16进行分离，当晶圆支撑座4向下移动时，晶圆支撑座4会带动齿轮14同步移动，进而使得支撑板15向着靠近加强板26的方向转动，使得支撑板15另一侧的第一磁条27与加强板26表面的第二磁条28进行相互吸附，从而对支撑板15进行固定限位，此时齿轮14也恰好与卡齿16进行分离；

加热机构包括盘面29，盘面29通过支撑杆30固定设置于底座1的表面，盘面29的底部设置有加热体31，外壳2的表面固定设置有用于对加热体31进行控温的温控模块32；

本实施例在盘面29的下方设置加热体31，再通过升降气缸3带动晶圆支撑座4表面的晶圆上移，使其靠近加热体31对晶圆进行烘干，温控模块32能够对加热体31的温度进行精确控制；

排风过滤机构包括过滤网33，外壳2的表面固定设置有风盒34，过滤网33固定设置于风盒34的内部，且风盒34的表面装配有排风机35，外壳2的内部安装有全热交换器36；

本实施例在外壳2的内部设置了排风过滤机构，通过排风机35的设置能够将外壳2内部的空气输送至外部，在实际使用时能够将排风机35的一端与现有的气体收集设备进行连接，从而对甘油加热挥发时的气体来进行收集，而全热交换器36能够将外部的空气经过净化后输送至外壳2内部，从而保持外壳2内外的气压平衡；

防爆机构由二氧化碳喷嘴37和红外线检测探头38组成，二氧化碳喷嘴37安装于外壳2内腔的顶部，红外线检测探头38装配于外壳2的顶部；

加热体31在本申请中设置为恒温陶瓷PTC发热片，甘油的燃点为290℃，但是恒温陶瓷PTC发热片的最高温度只有270℃，在烘干晶圆时不会使其表面的甘油燃烧，但是恒温陶瓷PTC发热片在发热时会使其他燃点较低的物体升温，如果超过了这些物体的燃点可能会导致燃烧现象出现，从而导致火灾，但是本实施例设置了二氧化碳喷嘴37和红外线检测探头38，通过红外线检测探头38能够实时对外壳2内部各个组件的热量分布情况进行监测，防止有异常的温度分布情况出现，如果出现了异常的温度分布情况，甚至出现物件燃烧的情况，那么能够通过二氧化碳喷嘴37向外壳2内部喷洒二氧化碳来降低外壳2内部的氧气浓度，从而达到灭火的目的。

实施例二：在上述的方案中，通过保护组件能够在晶圆支撑座4下降时起到缓冲的作用，从而对其表面的晶圆进行保护，防止因气缸损坏而导致晶圆支撑座4下降时使晶圆受损，但是仅通过保护组件的设置难以进一步对晶圆进行保护，所以本实施例在晶圆支撑座4和底座1之间设置了支撑机构，缓冲杆9在受到晶圆支撑座4的挤压后发生转动，进而使得缓冲杆9对支撑机构进行驱动，对晶圆支撑座4进行支撑，支撑机构包括缓冲板17，底座1的表面通过固定座18转动设置有活动板19，缓冲板17铰接于活动板19靠近固定座18的一侧，且缓冲板17的表面粘接有缓冲海绵垫20；

在晶圆支撑座4下降时能够带动缓冲杆9在转轴8的表面转动，同时使扭簧7发生形变，而当缓冲杆9在转动时能够对活动板19的一侧进行挤压，使得活动板19的受到挤压的一侧降低，另一侧升高，此时活动板19的另一侧能够带动缓冲板17同步移动，进而使得缓冲板17带动缓冲海绵垫20贴合在晶圆支撑座4下方，从而对晶圆支撑座4起到缓冲和保护的作用，此时能够通过基座5和四组缓冲板17从晶圆支撑座4的底部对其进行承托，而且由于缓冲杆9受到挤压，缓冲杆9在晶圆支撑座4移动的全程都会与其进行接触，当晶圆支撑座4停止移动时，晶圆支撑座4能够通过缓冲杆9的一端压住活动板19的一端，此时能够通过四组缓冲杆9、四组缓冲板17以及一个独立的基座5对晶圆支撑座4进行支撑，从而使晶圆稳定放置。

工作原理：将涂覆了甘油的晶圆能够放在晶圆支撑座4的表面，然后在升降气缸3的带动下将其晶圆支撑座4表面的晶圆靠近加热体31对晶圆进行烘干，温控模块32能够对加热体31的温度进行精确控制，排风机35的设置能够将外壳2内部的空气输送至外部，在实际使用时能够将排风机35的一端与现有的气体收集设备进行连接，从而对甘油加热挥发时的气体来进行收集，而全热交换器36能够将外部的空气经过净化后输送至外壳2内部，从而保持外壳2内外的气压平衡；

烘干结束后升降气缸3会带动晶圆支撑座4复位，此时晶圆支撑座4会先与缓冲杆9接触并挤压缓冲杆9，使得缓冲杆9在转轴8的表面转动，同时缓冲杆9与转轴8会使扭簧7发生形变，从而通过扭簧7的弹力对晶圆支撑座4的下降过程进行缓冲，在晶圆支撑座4下降时能够带动缓冲杆9在转轴8的表面转动，同时使扭簧7发生形变，而当缓冲杆9在转动时能够对活动板19的一侧进行挤压，使得活动板19的受到挤压的一侧降低，另一侧升高，此时活动板19的另一侧能够带动缓冲板17同步移动，进而使得缓冲板17带动缓冲海绵垫20贴合在晶圆支撑座4下方，从而对晶圆支撑座4起到缓冲和保护的作用，晶圆支撑座4下移时会带动齿轮14同步移动，当齿轮14与卡齿16接触时，随着晶圆支撑座4的带动，齿轮14会在卡齿16上转动并直线移动，此时齿轮14会通过连接轴带动支撑板15有转动的趋势，所以首先会使支撑板15表面的第一磁条27与晶圆支撑座4底部的第二磁条28分离，然后支撑板15能够通过连接轴正常反转，当齿轮14即将从卡齿16的表面脱离时，支撑板15恰好转动90°，此时支撑板15与底座1垂直并与底座1接触，并且支撑板15另一侧的第一磁条27会与加强板26表面固定的第二磁条28相互吸附，从而对支撑板15进行固定限位，以便于支撑板15对晶圆支撑座4进行支撑；

如果气缸发生损坏，晶圆支撑座4会通过支架12带动齿轮14同步移动，此时齿轮14首先会与弧形凸起部24的一侧接触并挤压弧形凸起部24，然后使得弧形凸起部24挤压金属弹片21，使金属弹片21发生形变，并且此时金属弹片21会储存动能，从而对齿轮14下降的速度进行缓冲，此时齿轮14与卡齿16接触时的冲击力能够降低，从而对齿轮14和卡齿16进行保护，以维持齿轮14和卡齿16的正常使用。

需要说明的是，升降气缸3、加热体31、温控模块32、排风机35、全热交换器36、二氧化碳喷嘴37和红外线检测探头38为现有技术存在的装置或设备，或者为现有技术可实现的装置或设备，并且升降气缸3、加热体31、温控模块32、排风机35、全热交换器36、二氧化碳喷嘴37和红外线检测探头38的供电具体组成及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，故不再详细赘述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。