浅析贴蜡机国产化的关键技术点

梅金丽

杭州承扬自动化科技有限公司

摘要：本文主要介绍了贴蜡机国产化项目中遇到的关键技术点和解决方法。本文介绍的关键技术点主要包含三处：一、圆晶清洗，关键点在于圆晶吸盘在刷洗和高速旋转甩干过程中要保持真空吸附圆晶；二、滴蜡机构，关键点在于如何甩蜡均匀；三、加热贴片，关键点在于陶瓷盘加热温度的设置和维持及贴片位置准确。

关键词：贴蜡 清洗 加热 冷却

贴蜡机为半导体芯片生产过程中的关键设备，贴蜡的均匀性决定着后段圆晶研磨的质量。本文介绍的贴蜡机主要针对 6英寸和8英寸的圆晶，圆晶主要经过上料、清洗、滴蜡甩匀、加热、翻转贴片（贴到外径φ576mm，厚度 20mm 的预加热陶瓷盘上）、 冷却输送等工序，最终把 5 片圆晶贴合到 1 块陶瓷盘上供应后道研磨工位。圆晶在整个过程中需避免与金属直接接触，且环境中要求消除静电。

图1 贴蜡机工作流程

本文主要选三处关键技术点做介绍：一、圆晶清洗，关键点在于圆晶吸盘在刷洗和高速旋转甩干过程中要保持真空吸附圆晶；二、滴蜡机构，关键点在于如何甩蜡均匀；三、加热贴片，关键点在于陶瓷盘加热温度的设置和维持及贴片位置准确。

圆晶清洗分3个独立单元，由单轴机器人带动圆晶机器人在3个清洗单元之间进行穿梭上料。圆晶机器人取一片圆晶后放到清洗仓升降吸盘上，吸盘吸附后下降到仓体内，毛刷升降摆臂摆动到圆晶中心位置并下降使毛刷接触圆晶，吸盘轴带动圆晶进行旋转，此时清洗喷头开始喷水，毛刷升降摆臂匀速向外径摆动直至刷洗到外边缘后摆臂升起回到原位。吸盘高速旋转（3000rpm）甩干晶圆上残留水迹。清洗仓升降吸盘升起，等待圆晶被取走进行贴蜡。

图2 清洗仓结构图

真空旋转接头、吸盘、吸盘垫组成了一条气道，因真空旋转接头内部的旋转密封结构，气道可以在旋转的同时进行真空吸附。在实践中要控制吸盘端面的跳动度，该跳动度将影响真空吸力。

圆晶机器人取走已清洗的圆晶放置到对中机构上（对中是为避免后道滴蜡旋转偏心造成甩蜡不均），对中后的圆晶和滴蜡甩蜡完成的圆晶由一拖二机械手横移(其它工位升降) 吸附抓取后平移一个工位。2 工位滴蜡机升降吸盘吸附圆晶后下降，滴蜡头伸缩臂伸出，并定量把蜡滴在圆晶表面，滴蜡头伸缩臂缩回并倒吸液体蜡防止滴漏，滴蜡机升降吸盘轴带动圆晶旋转，液体蜡因离心力均布在圆晶表面。烘烤箱对圆晶上的蜡进行加热烘烤，使之更加均匀且附着力更强，为下道贴片做准备。此工序中对中比较重要，直接关系到甩蜡的效果。

图3 滴蜡台结构图

甩蜡均匀主要从两个方面控制：一是滴蜡头把蜡滴在圆晶表面，对残留的液体蜡倒吸以防止滴漏；而是高速旋转甩蜡，甩蜡的机构动作与清洗类似，在真空吸附下高速旋转（3000rpm），液体蜡因离心力均布在圆晶表面。

对烘烤后的圆晶进行二次对中，二次对中后吸盘轴带动圆晶进行旋转，对射传感器检测圆晶外圆上 V 槽口位置进行定位。吸附旋转机构吸取5工位的圆晶后进行180度旋转，单轴机器人把吸附旋转机构带到贴片预定位置进行贴片，贴片时吸附旋转机构负压关闭，吸附旋转机构中心气囊充气使圆晶脱离。 圆晶压紧机构升降由伺服电缸带动压头到预压位置，然后压头气囊充气对晶圆进行柔性压合。陶瓷盘在进入加热工位前对底部进行自动扫码记录，到达加热工位后通过陶瓷盘底部的定位基准标识点进行角向旋转定位，之后在进行依次贴片，直至贴满5片后整体抬升等待抓取移料。

图4 加热贴片台结构图

压头气囊的压力要经专设的比例阀调压，确保既能压紧圆晶又不会在圆晶表面造成过大的压力。气囊的结构和面鼓的类似，周边固定，中间皮鼓在充气时鼓胀，率先与圆晶中心接触，随着压头的下压，压头气囊与圆晶的接触慢慢从中心扩到周边，这样确保蜡与圆晶的全面接触。

参考文献：

1. 电池片高速划片旋转传输台的研究[J]. 张奚语. 电子工业专用设备. 2021(03)

2. 紧凑型桌面贴片机系统研究[J]. 李瑞丹,王国庆,苑文峰,王明圣,陈凯,牛雨乔,胡俊杰.  工业仪表与自动化装置. 2021(02)