利用干冰雪的芯片检测和清洗设备的制作方法

1.本发明涉及芯片表面灰尘去除设备技术领域，具体涉及一种利用干冰雪的芯片检测和清洗设备。


背景技术：

2.半导体的发展对电子芯片、滤光片等硅制材料产品的无尘要求越来越高。以手机摄像头为例，随着需求提高分辨率也越来越高，其中图像传感器 (cmos芯片)表面缺陷会制约整个摄像头模组性能。其图像传感器若存在微小的缺陷(如灰尘，坏点等)，会大大影响到拍照功能，如1um的灰尘在一些6400万像素的产品上能够影响其周围4～9pixel的拍照效果。(注：pixel 的缩写是px，是像素单位，也是为影像显示的基本单位，译自“pixel”。)
3.目前对以上形式的表面缺陷的检测：封装前主要靠人工使用显微镜检测，然后手动清理。但这种方式，对于um级的缺陷检测难度较大，且需要采用30～40倍的放大镜对齐成像才能完成检测工作，检测效率低、检测精度低，难以满足高端产线的发展需求；目前行业内采用单工位检测平台进行检测，效率低，而且设备在复检时需要返回前一aoi工位复检，严重影响效率。
4.在进行表面颗粒清除，行业内基本有以下几种方式：采用离子风吸吹方式，粘尘棒进行粘尘，红胶方式粘尘。离子风吸吹时，无法去除有些附着在芯片表面的颗粒。而在进行灰尘粘尘处理时，由于粘尘棒和芯片的位置误差，粘尘棒在下降粘尘处理时极易对芯片造成二次伤害和污染，而芯片时极其脆弱的东西，一旦表面受外力容易破碎，带来不可逆转的伤害。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是：提供一种芯片清洗和检测设备，解决芯片表面清洗有时无法彻底清洗，有时极易对芯片造成二次伤害和污染的问题，从而效率高，能够彻底清洗芯片表面。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
7.本发明提供了一种利用干冰雪的芯片检测和清洗设备，包括下机架，下机架上罩有上机架，所述上机架设有人机交互界面、向上机架内部充气的空气净化装置；所述下机架的对立两侧设有上料机构、下料机构；下机架上面设有位于上机架内的龙门架以及输送机构，所述龙门架上从上料机构至下料机构方向依次安装有摄像头、初检系统、干冰雪清除系统、复检系统，所述输送机构两端与上料机构、下料机构衔接并用于输送芯片载板，所述摄像头、初检系统、干冰雪清除系统、复检系统位于所述输送机构的上方。
8.本发明的有益效果是：本发明利用co2无毒无害，喷出时低温产生干冰雪，其干冰雪是柔性、惰性的特点，和产品不会发生任何反应并且不伤害产品，与行业内现有的表面颗粒清除方案相比，本发明效率高，能够彻底清除芯片表面的颗粒，且故障率和产品损伤率低。co2雪射流在撞击表面时的清洁效果主要基于四种作用机制：1.通过快速冷却使杂质脆
化(co2雪在大气压下的升华点：78.5℃)；2.通过动量传递进行磨蚀(加速的co2雪晶在撞击表面时传递压力和剪切力)；3.杂质例如吸附化合物的化学溶解(co2雪晶撞击表面的过程中，co2可以转变为超临界状态；在这种状态下，co2是一种很好的化学溶剂)；4.在co2从固相升华到气相时，通过体积增加(约500倍) 将杂质甩掉。
9.进一步地：所述干冰雪清除系统包括安装在龙门架上的安装架、垂直向下设置并安装在安装架上的喷嘴，喷嘴入口处设有压缩空气进口和二氧化碳进口。
10.采用该进一步方案的有益效果在于：产生均匀的自由干冰雪射流，用于清洁芯片表面，清洗效率高，且不会产生二次伤害和污染。
11.进一步地，所述喷嘴周围还设有吸尘罩，吸尘罩上设有吸尘出口。
12.采用该进一步方案的有益效果在于：便于将膨胀的干冰雪吸出，使附带杂质的气体快速离开芯片，并避免漂浮至其他芯片上，提高清洁效率，吸尘出口可用于连通机架外界或外界的风机，利用机架内的正压快速将干冰雪吸出。
13.进一步地，还包括用于控制压缩空气压力和二氧化碳压力的控制柜，控制柜的出口端分别连接压缩空气进口和二氧化碳进口。
14.采用该进一步方案的有益效果在于：方便集中控制。
15.进一步地：所述输送机构包括固定于下机架上并朝向上料机构、下料机构的第一导轨，第一导轨上滑动连接有第一滑块，第一滑块上设有垂直于第一导轨且水平布置的第二导轨，第二导轨上滑动连接有第二滑块，第一滑块连接有驱动自身沿第一导轨运动的第一驱动机构，第二滑块连接有驱动自身沿第二导轨运动的第二驱动机构，第二滑块上设有用于夹持芯片载板的夹持组件。
16.采用该进一步方案的有益效果在于：实现芯片载板的全平面移动，能够正对芯片检测和缺陷清洗，清洗效率高。
17.进一步地，所述第一驱动机构、第二驱动机构为直线电机。
18.采用该进一步方案的有益效果在于：振动小，并且直线电机设置有无尘脱链以走线，防止机架内部产生灰尘，内部清洁，避免污染芯片。
19.进一步地，所述夹持组件包括多个支撑轴和两个罩子，支撑轴可绕自身轴线转动且轴线垂直于第一导轨布置，所述第二滑块与第一导轨平行的两侧壁上均设有多个沿第一导轨延伸方向排布成一排的支撑轴，所述第二滑块与所述第一导轨平行的两侧壁上分别设有罩子，两个罩子之间的第二滑块上表面用于承载芯片载板，两个罩子顶板的内侧面与支撑轴之间形成用于夹持芯片载板的缝隙。
20.采用该进一步方案的有益效果在于：罩子的边缘与支撑轴之间的缝隙用于放置芯片载板，芯片载板上料、下料容易，并且在干冰雪清洗时芯片载板不会在气流的作用下移动。
21.进一步地，所述夹持组件还包括驱动轴、驱动电机，驱动轴和驱动电机均安装在第二滑块上，驱动轴与支撑轴垂直，驱动轴与驱动电机通过皮带连接，驱动轴与每个支撑轴联动。
22.采用该进一步方案的有益效果在于：支撑轴转动时可将芯片载板传入缝隙内辅助上料或传出缝隙辅助下料，上料、下料过程便捷。
23.进一步地，每个支撑轴上都设有与驱动轴正对部位彼此相互拟合的磁力轮，驱动
轮与每个支撑轴通过磁力轮联动。
24.采用该进一步方案的有益效果在于：采用磁力轮，传动时振动小，不产生灰尘。
25.进一步地，所述第二滑块上还设有抽气管，抽气管从罩子下方连通罩子内部空间，抽气管另一端连通上机架外部。
26.采用该进一步方案的有益效果在于：利用机架内的正压环境，可将罩子内的气体直接导入机架外，放置驱动电机、驱动轴等转动产生灰尘，保持机架内部环境清洁，防止对芯片造成二次污染。抽气管还可连接外部抽气泵，提高抽气效率。
附图说明
27.图1是本发明的整体结构示意图。
28.图2是本发明的设备结构总图。
29.图3是干冰雪清除系统的安装示意图。
30.图4是干冰雪清除系统的结构示意图。
31.图5是输送机构的俯向示意图。
32.图6是输送机构的正向示意图。
33.图7是第二滑块的结构示意图。
34.图8是夹持组件的结构示意图。
35.附图中，各附图标记所代表的技术特征如下：
36.1-下机架；2-上机架；3-上料机构；4-下料机构；5-空气净化装置；6
‑ꢀ
人机交互界面；7-龙门架；8-输送机构；801-第一导轨；802-第一滑块；803
‑ꢀ
第二导轨；804-第二滑块；805-第一驱动机构；806-第二驱动机构；807-夹持组件；808-支撑轴；809-驱动轴；810驱动电机；811-罩子；812-磁力轮； 813-抽气管；9-ccd摄像头；10-初检aoi系统；11-干冰雪清除系统；111
‑ꢀ
喷嘴；112-安装架；113-压缩空气进口；114-二氧化碳进口；115-吸尘罩； 116-吸尘出口；117-控制柜；12-复检aoi系统；20-芯片载板。
具体实施方式
37.以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
38.本发明参见图1-8。
39.实施例一，如图1-2所示：
40.本发明提供了一种利用干冰雪的芯片检测和清洗设备，包括下机架1，下机架1上罩有上机架2，所述上机架2设有人机交互界面6、向上机架2 内部充气的空气净化装置5；所述下机架1的对立两侧设有上料机构3、下料机构4；下机架1上面设有位于上机架内的龙门架7以及输送机构8，所述龙门架7上从上料机构3至下料机构4方向依次安装有摄像头9、初检系统10、干冰雪清除系统11、复检系统12，所述输送机构8两端与上料机构 3、下料机构4衔接并用于输送芯片载板20，所述摄像头9、初检系统10、干冰雪清除系统11、复检系统12位于所述输送机构8的上方。
41.原理：上料机构3用于将芯片载板20提供给输送机构8，检测、清洗完成后，输送机构8将芯片载板20输送至与下料机构4衔接处，下料结构用于对输送机构8上的芯片载板20
下料。输送机构8获得芯片载板20时，先通过ccd摄像头9，ccd摄像头9拍照确定芯片的位置和坐标，其次输送机构8通过初检aoi系统10，每个芯片逐次置于初检aoi系统10下，检测出灰尘、污点、指纹等缺陷及其位置，再次，输送机构8通过干冰雪清除系统 11，干冰雪清除系统11通过二氧化碳喷出时产生雪射流清洁芯片表面，最后，输送机构8通过复检aoi系统12，检测确定缺陷被清洗后，输送机构8 将芯片载板20输送至与下料机构4衔接处。
42.对以上技术特征的解释：
43.空气净化装置5，在本实施例中，空气净化装置5为ffu风机过滤机组，设于上机架2顶部，其作用为持续向机架内部空间提供洁净空气，使机架内维持正压，外部尘埃空气无法进入，维持内部清洁环境。
44.摄像头9，在本实施例中，采用ccd摄像头9，ccd是电荷耦合器件(chargecoupled device)的简称，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的ccd摄像头9元件，以其构成的ccd摄像头9具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动和撞击之特性而被广泛应用。因此在本发明中，能够拍照并通过软件处理获得芯片的位置和坐标。
45.初检系统10、复检系统12，在本市实施例中，是相同的aoi检测系统/ 设备，aoi检测设备原理：当自动检测时，aoi检测设备机器通过ccd高清摄像头自动扫描产品，采集图像，测试的检测点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出目标产品上的缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来。aoi检测设备的大致流程是相同的，多是通过图形识别法。即将aoi系统中存储的标准数字化图像与实际检测到的图像进行比较，从而获得检测结果。
46.干冰雪清除系统11，用于产生co2雪射流的装置，co2干冰雪系统，这种装置已在实践中证明可用于在涂漆或涂层工艺之前温和地清洁表面，例如工件表面或在半导体工业和医疗技术中的功能表面。尤其是，通过co2雪射流(所谓的“co2雪射束”)进行表面清洁可以实现干燥(无水)地、无溶剂地且无残留地去除薄膜的或颗粒的污染物(例如灰尘、烧蚀残留物、切削乳剂残留物、指纹等)。
47.上料机构3、下料机构4：于2020年9月8日授权公告的专利文献：cn211443926u-可实现在线、离线切换的流水线中转装置，可作为本技术的上料机构3、下料机构4。本领域技术人员通过本技术和该专利文献记载的内容，能够理解其具体组合方式。需要说明的是，本技术所解决的技术问题是实现芯片表面清洗时彻底清洗，且不会造成二次伤害和污染，因此具体的上料、下料方式并非本技术所必要说明，本领域技术人员容易了解还可以采用其他现有的方式上料、下料，例如人工上料、下料。
48.采用本发明的有益效果是：本发明利用co2无毒无害，喷出时低温产生干冰雪，其干冰雪是柔性、惰性的特点，和产品不会发生任何反应并且不伤害产品，与行业内现有的表面颗粒清除方案相比，本发明效率高，能够彻底清除芯片表面的颗粒，且故障率和产品损伤率低。co2雪射流在撞击表面时的清洁效果主要基于四种作用机制：1.通过快速冷却使杂质脆化(co2雪在大气压下的升华点：78.5℃)；2.通过动量传递进行磨蚀(加速的co2雪晶在撞击表面时传递压力和剪切力)；3.杂质例如吸附化合物的化学溶解(co2雪晶撞击表面的过程中，co2可以转变为超临界状态；在这种状态下，co2是一种很好的化学溶剂)；4.在co2从固相升华到气相时，通过体积增加(约500 倍)将杂质甩掉。
49.实施例二，如图3-4所示：
50.在以上实施例中，进一步地：
51.所述干冰雪清除系统11包括安装在龙门架7上的安装架112、垂直向下设置并安装在安装架112上的喷嘴111，喷嘴111入口处设有压缩空气进口 113和二氧化碳进口114。
52.原理：液态co2通过热力学过程转化为直径为1至100μm的压实固体co2 雪颗粒。这些来自干冰的co2雪颗粒的温度为-78.5℃。二氧化碳雪颗粒被添加到压缩空气中，颗粒通过喷嘴111中的压缩空气流加速。在恒定的流量、温度和压力条件下，可以产生均匀的自由射流。根据喷嘴111的不同，可产生具有清洁能力的圆形喷射(圆形喷嘴111)、宽度达45毫米且清洁性能均匀的扁平喷射(扁平喷嘴111)。这种自由射流可用于清洁和预处理工件表面。
53.采用该进一步方案的有益效果在于：产生均匀的自由干冰雪射流，用于清洁芯片表面，清洗效率高，且不会产生二次伤害和污染。
54.进一步地，所述喷嘴111周围还设有吸尘罩115，吸尘罩115上设有吸尘出口116。
55.采用该进一步方案的有益效果在于：便于将膨胀的干冰雪吸出，使附带杂质的气体快速离开芯片，并避免漂浮至其他芯片上，提高清洁效率，吸尘出口116可用于连通机架外界或外界的风机，利用机架内的正压快速将干冰雪吸出。
56.进一步地，还包括用于控制压缩空气压力和二氧化碳压力的控制柜117，控制柜117的出口端分别连接压缩空气进口113和二氧化碳进口114。
57.注：控制柜117是用于控制压缩空气和二氧化碳压力的，相当于将两个管道上的阀门集中于一柜体上，在本实施例中，可以采用市面上的阀门控制柜。控制柜上必然有相应的入口和出口，所述出口端是本领域技术人员容易理解的。
58.采用该进一步方案的有益效果在于：方便集中控制。
59.实施例三，如图5-8所示：
60.在以上实施例中，进一步地：
61.所述输送机构8包括固定于下机架1上并朝向上料机构3、下料机构4 的第一导轨801，第一导轨801上滑动连接有第一滑块802，第一滑块802 上设有垂直于第一导轨801且水平布置的第二导轨803，第二导轨803上滑动连接有第二滑块804，第一滑块802连接有驱动自身沿第一导轨801运动的第一驱动机构805，第二滑块804连接有驱动自身沿第二导轨803运动的第二驱动机构806，第二滑块804上设有用于夹持芯片载板20的夹持组件 807。
62.原理：通过第一导轨801、第二导轨803，实现输送芯片载板20进行横向、纵向的移动，能够分别将每一芯片移动至aoi系统下面进行检测，并将缺陷正对干冰雪清除系统11。此外，下机架1与第一滑块802之间、第一滑块802与第二滑块804之间还可采用电机螺杆驱动。
63.采用该进一步方案的有益效果在于：实现芯片载板20的全平面移动，能够正对芯片检测和缺陷清洗，清洗效率高。
64.进一步地，所述第一驱动机构805、第二驱动机构806为直线电机。
65.采用该进一步方案的有益效果在于：振动小，并且直线电机设置有无尘脱链以走线，防止机架内部产生灰尘，内部清洁，避免污染芯片。
66.进一步地，所述夹持组件807包括多个支撑轴808和两个罩子811，支撑轴808可绕自身轴线转动且轴线垂直于第一导轨801布置，所述第二滑块 804与第一导轨801平行的两
侧壁上均设有多个沿第一导轨801延伸方向排布成一排的支撑轴808，所述第二滑块804与所述第一导轨801平行的两侧壁上分别设有罩子811，两个罩子811之间的第二滑块804上表面用于承载芯片载板20，两个罩子811顶板的内侧面与支撑轴808之间形成用于夹持芯片载板20的缝隙。
67.采用该进一步方案的有益效果在于：罩子811的边缘与支撑轴808之间的缝隙用于放置芯片载板20，芯片载板20上料、下料容易，并且在干冰雪清洗时芯片载板20不会在气流的作用下移动。
68.进一步地，所述夹持组件807还包括驱动轴809、驱动电机810，驱动轴809和驱动电机810均安装在第二滑块804上，驱动轴809与支撑轴808 垂直，驱动轴809与驱动电机810通过皮带连接，驱动轴809与每个支撑轴 808联动。
69.采用该进一步方案的有益效果在于：支撑轴808转动时可将芯片载板20 传入缝隙内辅助上料或传出缝隙辅助下料，上料、下料过程便捷。
70.进一步地，每个支撑轴808上都设有与驱动轴809正对部位彼此相互拟合的磁力轮812，驱动轮与每个支撑轴808通过磁力轮812联动。
71.采用该进一步方案的有益效果在于：采用磁力轮812，传动时振动小，不产生灰尘。
72.进一步地，所述第二滑块804上还设有抽气管813，抽气管813从罩子 811下方连通罩子811内部空间，抽气管813另一端连通上机架2外部。
73.采用该进一步方案的有益效果在于：利用机架内的正压环境，可将罩子 811内的气体直接导入机架外，放置驱动电机810、驱动轴809等转动产生灰尘，保持机架内部环境清洁，防止对芯片造成二次污染。抽气管813还可连接外部抽气泵，提高抽气效率。
74.在本发明的描述中，需要理解的是，如果出现了指示方位、方向或位置关系的描述用语，例如：“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，在本说明书中指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便理解本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的部分、元件或整体必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
75.此外，如果出现了次序描述用语，例如：“第一”、“第二”等，在本说明书中的用途是为了便于理解或简化描述，例如，为了区分多个具有相同类型或功能的技术特征，而又不得不单独提及时，本说明书可能采用前缀或后缀次序描述用语的方式将其区分。因此，不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
76.在本发明中，如果采用了结构相对作用关系描述用语，例如：“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，除非另有明确的规定和限定，否则应做广义的理解。例如，“安装”、“相连”、“连接”等，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系；“固定”可以是形成一体的固定，也可以是通过紧固件可拆卸的固定；可以是直接固定，也可以是通过中间媒介固定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况、所处的语境、前后文的文意连贯性等理解上述描述用语在本发明中的具体含义。
77.在本发明中，如果出现了含有附属或连接含义的描述用语，例如，第一特征在第二特征“上”或“下，除非另有明确的规定和限定，否则不应做限定性的理解，例如，“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，也可以是第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况、所处的语境、前后文的文意连贯性等理解上述描述用语在本发明中的具体含义。
78.进而，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
79.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述，并不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例、示例以及不同实施例、示例的特征进行结合和组合，这些结合或组合都应归入本发明所概括的范围之内。
80.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在其公开渠道可以获得的信息范围内，结合本技术文件所给出的技术启示，可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。