專利名稱：倒裝芯片結(jié)合器及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種倒裝芯片結(jié)合器及其方法，更具體地講，涉及一種具有更高生產(chǎn)能力的倒裝芯片結(jié)合器。
背景技術(shù)：
倒裝芯片半導(dǎo)體封裝是已知的，隨著對(duì)更小的半導(dǎo)體封裝的需要的增加，例如，消費(fèi)者需要更小的便攜式產(chǎn)品，使得倒裝芯片半導(dǎo)體封裝的市場(chǎng)需求很可能迅速增長(zhǎng)。目前倒裝芯片封裝中使用的倒裝芯片結(jié)合器的生產(chǎn)能力大約為每小時(shí)4,000單元，但是，由于預(yù)期的產(chǎn)量增長(zhǎng)，希望生產(chǎn)能力進(jìn)一步提高。
倒裝芯片半導(dǎo)體封裝是翻轉(zhuǎn)凸點(diǎn)化半導(dǎo)體管芯，使得其焊點(diǎn)圖形通過(guò)凸點(diǎn)重熔之后直接連接到襯底或引線架上的對(duì)應(yīng)接線端圖形。然后，將管芯、凸點(diǎn)和襯底或引線架的組件封閉在模制化合物中，并且隨后從中形成單個(gè)的封裝件。一個(gè)例子是無(wú)引線四方扁平(QFN)封裝，這種封裝方法是首先模制，然后鋸切成單個(gè)的封裝件。
當(dāng)在倒裝芯片封裝中封裝半導(dǎo)體管芯時(shí)，在提供管芯的半導(dǎo)體晶片上形成凸點(diǎn)。也就是說(shuō)，在半導(dǎo)體晶片的單個(gè)管芯的焊點(diǎn)上形成一般是由低溫焊料構(gòu)成的凸點(diǎn)。然后鋸切凸點(diǎn)化半導(dǎo)體晶片，并且將鋸切好的半導(dǎo)體晶片安裝在管芯結(jié)合器的X-Y管芯拾取臺(tái)上。在形成凸點(diǎn)的過(guò)程中，安裝半導(dǎo)體晶片使焊點(diǎn)暴露在外。結(jié)果，在形成凸點(diǎn)之后，通過(guò)將它的背面面對(duì)一個(gè)粘結(jié)膜固定凸點(diǎn)化晶片，使其形成凸點(diǎn)的一側(cè)暴露在外。正是在這個(gè)位置上，執(zhí)行對(duì)凸點(diǎn)化半導(dǎo)體晶片的鋸切。這導(dǎo)致了晶片的分割成單個(gè)的半導(dǎo)體管芯固定在粘結(jié)膜上，而半導(dǎo)體管芯的凸點(diǎn)一側(cè)暴露在外。如稍后要說(shuō)明的，這導(dǎo)致了在把半導(dǎo)體管芯封裝在倒裝芯片半導(dǎo)體封裝件時(shí)的某些困難。
在一種慣用的非倒裝芯片結(jié)合器中，結(jié)合頭在管芯拾取臺(tái)之間水平移動(dòng)，用一個(gè)真空拾取噴嘴通過(guò)管芯的焊點(diǎn)一側(cè)拾取管芯，然后，移動(dòng)回到管芯放置位置。管芯放置位置與引線架上的葉板對(duì)準(zhǔn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)管芯放置位置時(shí)，結(jié)合頭將拾取的管芯放置在引線架的葉板上。一般在管芯放置之前將環(huán)氧樹脂沉積在葉板上，并且當(dāng)通過(guò)結(jié)合頭以預(yù)定的力將半導(dǎo)體管芯放置在環(huán)氧樹脂上時(shí)，未固化的環(huán)氧樹脂造成管芯的背面，即與焊點(diǎn)表面相反的表面，粘結(jié)到葉板上。然后，當(dāng)加熱管芯、環(huán)氧樹脂和引線架時(shí)，環(huán)氧樹脂固化并且將管芯粘結(jié)到葉板。
在倒裝芯片結(jié)合器中，以相同的方式放置凸點(diǎn)化管芯，使它的背面被粘結(jié)膜固定并且凸點(diǎn)暴露在外。倒裝芯片結(jié)合器必須在管芯的形成凸點(diǎn)的一側(cè)拾取凸點(diǎn)化管芯，翻轉(zhuǎn)凸點(diǎn)化管芯，將助焊劑施加到凸點(diǎn)上，并且將管芯放置到引線架上，使得管芯上的凸點(diǎn)與引線架上的引線部分對(duì)準(zhǔn)。接下來(lái)，當(dāng)重熔凸點(diǎn)化管芯、助焊劑和引線架時(shí)，焊料凸點(diǎn)熔化，并且將管芯上的焊點(diǎn)電和機(jī)械地連接到引線架的引線部分。
Wirz等申請(qǐng)的并且轉(zhuǎn)讓給瑞士的Alphasem AG的美國(guó)專利6171049中公開(kāi)了倒裝芯片結(jié)合器的一個(gè)例子。Wirz等提出了一種倒裝芯片結(jié)合器，這種倒裝芯片結(jié)合器具有一個(gè)用于從安裝的半導(dǎo)體晶片拾取管芯的拾取頭，一個(gè)用于從拾取頭接收管芯和翻轉(zhuǎn)管芯的中間翻轉(zhuǎn)構(gòu)件，以及一個(gè)用于從中間翻轉(zhuǎn)構(gòu)件拾取翻轉(zhuǎn)的管芯并且將管芯放置在襯底上的放置頭。
Wirz等人提出的結(jié)合器的缺點(diǎn)在于拾取、翻轉(zhuǎn)、然后放置每個(gè)半導(dǎo)體管芯的動(dòng)作是順序進(jìn)行的。這影響了倒裝芯片封裝中的拾取和放置的生產(chǎn)能力。此外，由于具有兩個(gè)管芯轉(zhuǎn)移，也就是從拾取頭到中間翻轉(zhuǎn)構(gòu)件然后從中間翻轉(zhuǎn)構(gòu)件到放置頭的轉(zhuǎn)移，因此，保持被放置的半導(dǎo)體管芯的適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)，特別是比較小的半導(dǎo)體管芯的對(duì)準(zhǔn)，將會(huì)十分困難。
另一種已知的結(jié)合裝置組合了一個(gè)具有多個(gè)拾取和翻轉(zhuǎn)半導(dǎo)體管芯的頭的垂直轉(zhuǎn)動(dòng)拾取組件；和一個(gè)在轉(zhuǎn)移位置與放置位置之間水平運(yùn)動(dòng)的放置頭。拾取組件的每個(gè)頭從拾取位置上的晶片拾取管芯，然后，當(dāng)管芯位于轉(zhuǎn)移位置時(shí)，每個(gè)頭轉(zhuǎn)動(dòng)以翻轉(zhuǎn)管芯的方向。放置頭在轉(zhuǎn)移位置與拾取頭對(duì)準(zhǔn)，然后從拾取頭拾取管芯。然后，放置頭水平地移動(dòng)回到放置位置，并且將轉(zhuǎn)移的管芯放置到襯底或引線架上。
由于放置頭總是不帶管芯地從放置位置移動(dòng)到轉(zhuǎn)移位置，因此這種管芯結(jié)合裝置的缺點(diǎn)也是生產(chǎn)能力較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種能克服，或至少減少，上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題的倒裝芯片結(jié)合器以及方法。
因此，本發(fā)明在一個(gè)方面提供了一種元件安裝裝置，包括至少一個(gè)具有多個(gè)拾取頭的拾取組件，其中每個(gè)拾取頭適合于拾取至少一個(gè)具有拾取方向的元件，相對(duì)于拾取方向?qū)⒅辽僖粋€(gè)元件的方向改變到轉(zhuǎn)移方向，并將至少一個(gè)具有轉(zhuǎn)移方向的元件提供到轉(zhuǎn)移位置；和至少一個(gè)與至少一個(gè)拾取組件相關(guān)聯(lián)并具有多個(gè)放置頭的放置組件，其中每個(gè)放置頭適合于在轉(zhuǎn)移位置從每個(gè)拾取頭拾取至少一個(gè)具有轉(zhuǎn)移方向的元件，并將至少一個(gè)具有轉(zhuǎn)移方向的元件放置到放置位置上。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于將多個(gè)元件安裝在一個(gè)元件載體的多個(gè)元件載體位置上的方法，該方法包括如下步驟a)在拾取位置拾取多個(gè)元件中的第一個(gè)元件；b)將多個(gè)元件中的第一個(gè)元件從拾取位置移動(dòng)到轉(zhuǎn)移位置，從而改變多個(gè)元件中的第一個(gè)元件的方向；c)拾取多個(gè)元件中的第二個(gè)元件；d)與步驟(c)同時(shí)，在轉(zhuǎn)移位置釋放多個(gè)元件中的第一個(gè)元件以進(jìn)行轉(zhuǎn)移；和e)在轉(zhuǎn)移位置拾取多個(gè)元件中的第一個(gè)元件；
f)將多個(gè)元件中的第一個(gè)元件從轉(zhuǎn)移位置移動(dòng)到助焊位置；g)將助焊劑施加到多個(gè)元件中的第一個(gè)元件；h)與步驟(g)同時(shí)，在轉(zhuǎn)移位置拾取多個(gè)元件中的第二個(gè)元件；i)將多個(gè)元件中的第一個(gè)元件移動(dòng)到放置位置；j)與步驟(i)同時(shí)，將多個(gè)元件中的第二個(gè)元件移動(dòng)到助焊位置；k)將多個(gè)元件中的第一個(gè)元件放置在多個(gè)元件載體位置的第一個(gè)位置上；和l)與步驟(k)同時(shí)，拾取多個(gè)元件中的第三個(gè)元件，并給多個(gè)元件中的第二個(gè)元件浸漬助焊劑。
在又一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種元件安裝裝置，包括至少一個(gè)具有多個(gè)拾取頭的拾取組件，其中每個(gè)拾取頭適合于拾取至少一個(gè)具有拾取方向的元件，并將至少一個(gè)具有轉(zhuǎn)移方向的元件提供在轉(zhuǎn)移位置；和至少一個(gè)與至少一個(gè)拾取組件相關(guān)聯(lián)并具有多個(gè)放置頭的放置組件，其中每個(gè)放置頭適合于在轉(zhuǎn)移位置從每個(gè)拾取頭拾取至少一個(gè)具有轉(zhuǎn)移方向的元件，相對(duì)于轉(zhuǎn)移方向?qū)⒅辽僖粋€(gè)元件的方向改變到放置方向，并將至少一個(gè)具有放置方向的元件放置在放置位置。


以下參考附圖，以舉例說(shuō)明的方式，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)倒裝芯片結(jié)合器的示意圖；圖2A-2B示出了圖1中的倒裝芯片結(jié)合器的操作的流程圖；圖3A-3J示出了圖1中的倒裝芯片結(jié)合器的從第一透視點(diǎn)觀看的一系列側(cè)視圖；和圖4A-4J示出了圖1中的倒裝芯片結(jié)合器的從第二透視點(diǎn)觀看的一系列側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的倒裝芯片結(jié)合器具有一個(gè)帶有多個(gè)拾取頭的拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架，以及一個(gè)帶有多個(gè)放置頭的放置轉(zhuǎn)動(dòng)架。拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架和放置轉(zhuǎn)動(dòng)架的轉(zhuǎn)動(dòng)軸彼此成直角，以便使其中一個(gè)拾取頭和其中一個(gè)放置頭在轉(zhuǎn)移位置對(duì)準(zhǔn)。將凸點(diǎn)化半導(dǎo)體管芯的單件化半導(dǎo)體晶片安裝在一個(gè)活動(dòng)支撐臺(tái)上，以提供半導(dǎo)體管芯的饋送，并且將一個(gè)引線架安裝在一個(gè)活動(dòng)支撐臺(tái)上，以提供放置凸點(diǎn)化半導(dǎo)體管芯的目標(biāo)。調(diào)整活動(dòng)支撐臺(tái)上的管芯的方向，使它們的背面，也就是與形成凸點(diǎn)的表面相反的一面位于支撐臺(tái)上。每個(gè)拾取頭通過(guò)管芯的凸點(diǎn)化表面拾取管芯，并且將所拾取的管芯移動(dòng)到轉(zhuǎn)移位置，從而翻轉(zhuǎn)所拾取的管芯。在轉(zhuǎn)移位置，一個(gè)放置頭與仍然被拾取頭保持的所拾取的管芯對(duì)準(zhǔn)，并且將管芯轉(zhuǎn)移到放置頭，放置頭通過(guò)管芯的背面保持半導(dǎo)體管芯。接下來(lái)，在一個(gè)助焊位置將轉(zhuǎn)移的管芯的凸點(diǎn)浸漬在助焊劑中，然后，在一個(gè)放置位置，將浸漬了助焊劑的管芯放置在引線架上的目標(biāo)位置上，使得凸點(diǎn)緊靠引線架的引線部分。同時(shí)，在把拾取的管芯從拾取頭轉(zhuǎn)移到在轉(zhuǎn)移位置的放置頭時(shí)，另一個(gè)拾取頭在拾取位置拾取另一個(gè)管芯。這種同時(shí)動(dòng)作的優(yōu)點(diǎn)使得上述本發(fā)明的倒裝芯片結(jié)合器能夠提供更高的生產(chǎn)能力。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明倒裝芯片結(jié)合器100，包括活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105、拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110、放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115和活動(dòng)引線架支撐臺(tái)120?；顒?dòng)晶片支撐臺(tái)105包括一個(gè)也能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的X-Y臺(tái)。單件化的半導(dǎo)體晶片106(部分示出)包括多個(gè)一般通過(guò)粘結(jié)膜(未示出)固定的凸點(diǎn)化半導(dǎo)體管芯(例如107)，粘結(jié)膜通過(guò)真空保持在活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105上。如圖中的一組箭頭108所示，活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105可以沿X、Y和Z軸移動(dòng)，并且可以繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)R。X-Y移動(dòng)使得活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105能夠在一個(gè)共同水平平面上沿X和Y參考軸移動(dòng)，以使活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105上的每個(gè)管芯與一個(gè)參考拾取位置橫向?qū)?zhǔn)。此外，活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105繞Z垂直軸的旋轉(zhuǎn)R運(yùn)動(dòng)，使得經(jīng)過(guò)徑向角度位移的管芯在通過(guò)拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110從活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105拾取之前，能夠在拾取位置徑向?qū)?zhǔn)。
熟悉本領(lǐng)域的人員知道，可以使用光學(xué)輔助拾取和放置系統(tǒng)來(lái)確定管芯107在活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105上的位置和方向。然后可以把這種使用光學(xué)檢測(cè)器的光學(xué)輔助拾取和放置系統(tǒng)的輸出提供到活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105。然后，活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105移動(dòng)，以將特定管芯107與拾取位置對(duì)準(zhǔn)。除非有利于更好地理解上述本發(fā)明的內(nèi)容，在這里不對(duì)光學(xué)輔助拾取和放置系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
在一個(gè)實(shí)施例中，在裝配設(shè)備的過(guò)程中，可以使用活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105沿Z軸的附加運(yùn)動(dòng)來(lái)設(shè)定拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110與活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105上的管芯107之間的距離。進(jìn)行這種設(shè)定可以保證拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件105能夠可靠地拾取活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105上的管芯，特別是厚度超過(guò)2mm的管芯，而不會(huì)對(duì)管芯造成損傷。
拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110包括一種四個(gè)拾取頭111A-111D在共同垂直平面上的環(huán)形布置，每個(gè)拾取頭裝備有一個(gè)真空拾取噴嘴112A-112D。拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110繞一個(gè)固定的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使每個(gè)噴嘴112A-112D在四個(gè)預(yù)定位置順序移動(dòng)或者轉(zhuǎn)換角度。這四個(gè)位置包括彼此相對(duì)的一個(gè)拾取位置和一個(gè)轉(zhuǎn)移位置，以及在拾取位置與轉(zhuǎn)移位置之間的兩個(gè)其它中間位置。當(dāng)在拾取位置時(shí)，噴嘴112A-112D各自從活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105拾取一個(gè)管芯，并且在轉(zhuǎn)移位置時(shí)，順序地將拾取的管芯從噴嘴112A-112D轉(zhuǎn)移到放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115。
真空拾取噴嘴112A-112D適合于通過(guò)靠近半導(dǎo)體管芯107的暴露的凸點(diǎn)化表面，并且應(yīng)用真空以將凸點(diǎn)化管芯107保持在噴嘴112A-112D的末端，而從活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105拾取管芯，例如107。在拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110上，四個(gè)拾取頭111A-111D彼此以90度相等地間隔。每個(gè)拾取頭111A-111D可以包括一個(gè)能夠使各個(gè)噴嘴112A-112D在一個(gè)預(yù)定縮回位置與一個(gè)預(yù)定伸出位置之間移動(dòng)并且可以獨(dú)立控制的彈簧負(fù)載致動(dòng)器。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，使用了一個(gè)單一的固定致動(dòng)器，并且當(dāng)任何一個(gè)拾取頭111A-111D在拾取位置時(shí)，固定致動(dòng)器處于與四個(gè)拾取頭111A-111D中的每個(gè)嚙合的位置。當(dāng)致動(dòng)器啟動(dòng)時(shí)，使得在拾取位置的噴嘴，例如112A，從縮回位置移動(dòng)到伸出位置。然后，噴嘴112A從活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105拾取管芯107，并且彈簧使噴嘴112A返回到縮回位置。接下來(lái)，拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110的轉(zhuǎn)動(dòng)使得噴嘴112A從拾取位置移動(dòng)到轉(zhuǎn)移位置。
在這個(gè)實(shí)施例中，拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件包括一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的四位置分度器。使用一個(gè)凸輪驅(qū)動(dòng)杠桿機(jī)構(gòu)作為致動(dòng)器，這個(gè)致動(dòng)器與每個(gè)拾取頭111A-111D協(xié)同操作，以推動(dòng)噴嘴112A-112D從預(yù)定縮回位置到預(yù)定伸出位置的運(yùn)動(dòng)。此外，四個(gè)機(jī)械閥切換真空，以使噴嘴112A-112D開(kāi)啟和關(guān)閉。
盡管可以使用帶有兩個(gè)彼此相對(duì)安裝的頭的拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110，但是，管芯從拾取位置通過(guò)180度的角度到達(dá)轉(zhuǎn)移位置的運(yùn)行距離，以及為了滿足所需生產(chǎn)能力的短的運(yùn)行時(shí)間，造成了由于離心力使拾取的管芯從拾取噴嘴飛離的危險(xiǎn)。四頭布置減小了給定生產(chǎn)能力下的管芯運(yùn)行距離，從而減小了這種危險(xiǎn)。熟悉本領(lǐng)域的人員應(yīng)當(dāng)知道，不同的管芯尺寸和生產(chǎn)能力要求可以導(dǎo)致帶有四個(gè)以上的頭的拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件。
當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件時(shí)另一個(gè)有關(guān)的問(wèn)題是它的質(zhì)量和產(chǎn)生的動(dòng)量，以及當(dāng)噴嘴保持管芯時(shí)其產(chǎn)生的效果。運(yùn)行的距離越大，導(dǎo)致的動(dòng)量越大，使得越難以控制拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件的運(yùn)動(dòng)，從而使它的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)。防止噴嘴保持的管芯位移或跌落是必須的。此外，根據(jù)管芯的尺寸和所需生產(chǎn)能力，可以使用具有四個(gè)以上頭的拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件。
放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115包括一種在一個(gè)共同水平平面上的八個(gè)放置頭116A-116H的環(huán)形布置，每個(gè)放置頭裝備著一個(gè)真空拾取噴嘴117A-117H。每個(gè)放置頭116A-116H可以包括一個(gè)能夠在一個(gè)預(yù)定縮回位置與一個(gè)預(yù)定伸出位置之間移動(dòng)它們的對(duì)應(yīng)的噴嘴117A-117H的可獨(dú)立控制的致動(dòng)器。放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115繞一個(gè)固定垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，移動(dòng)每個(gè)噴嘴117A-117H順序地通過(guò)轉(zhuǎn)移位置、助焊位置和放置位置。在轉(zhuǎn)移位置上，噴嘴117A-117H利用放置頭116A-116H中的致動(dòng)器，拾取由拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110的噴嘴112A-112D在轉(zhuǎn)移位置提供的管芯107。接下來(lái)，在移動(dòng)到助焊位置之后，也是通過(guò)啟動(dòng)放置頭116A-116H中的致動(dòng)器，將轉(zhuǎn)移的管芯107浸漬在助焊劑容器(未示出)中。這將助焊劑施加到管芯107的凸點(diǎn)上。然后，活動(dòng)引線架支撐臺(tái)120將引線架121上的管芯107的目標(biāo)位置122A與放置位置對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)把轉(zhuǎn)移的管芯107移動(dòng)到放置位置時(shí)，再次利用放置頭116A-116H的致動(dòng)器，將管芯107放置在目標(biāo)位置122A上。
真空放置噴嘴117A-117H適合于通過(guò)靠近半導(dǎo)體管芯107的背面，并且利用真空將凸點(diǎn)化管芯107固定到噴嘴117A-117H的末端，而拾取半導(dǎo)體管芯107。在放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115上，八個(gè)放置頭116A-116H以45度均勻間隔。
在優(yōu)選實(shí)施例中，使用了三個(gè)固定致動(dòng)器，并且適當(dāng)?shù)亟o三個(gè)致動(dòng)器定位，以便分別在轉(zhuǎn)移位置、助焊位置和放置位置與放置頭116A-116H中的任何一個(gè)嚙合并且與它們一同操作。當(dāng)三個(gè)致動(dòng)器中任何一個(gè)啟動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)移、助焊或放置位置的噴嘴，例如117A，從縮回位置移動(dòng)到伸出位置。在轉(zhuǎn)移位置上，伸出的噴嘴117A從例如拾取噴嘴112A拾取管芯107，并且一個(gè)彈簧使噴嘴117A返回到它的縮回位置。同樣，在助焊和放置位置，噴嘴117A通過(guò)各個(gè)位置的各自致動(dòng)器在縮回和伸出位置之間移動(dòng)。此外，八個(gè)機(jī)械閥切換真空，以使噴嘴117A-117H開(kāi)啟和關(guān)閉。此外，放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115包括一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的八位置分度器。噴嘴117A-117H從預(yù)定縮回位置到預(yù)定伸出位置的運(yùn)動(dòng)和對(duì)噴嘴117A-117H的真空切換，是通過(guò)與三個(gè)致動(dòng)器一同操作的離合-制動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)施的。
如用123表示的一組箭頭所示，活動(dòng)引線架支撐臺(tái)120可以沿X、Y和Z軸移動(dòng)，并且可以繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)R?；顒?dòng)引線架支撐臺(tái)120包括一個(gè)X-Y臺(tái)(部分示出)，X-Y臺(tái)也包括進(jìn)一步的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)R和沿Z軸的移動(dòng)。包括多個(gè)目標(biāo)位置122A、122B等等的引線架121(部分示出)一般是通過(guò)真空和/或夾持裝置固定到X-Y臺(tái)的。X-Y移動(dòng)使得活動(dòng)引線架支撐臺(tái)120能夠沿一個(gè)共同水平平面上的X和Y參考軸橫向運(yùn)動(dòng)，以將引線架121上的每個(gè)目標(biāo)位置122A、122B等與參考放置位置對(duì)準(zhǔn)。此外，活動(dòng)引線架支撐臺(tái)120繞垂直軸Z的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)R，使得能夠在放置半導(dǎo)體管芯107之前使位移了一個(gè)角度的目標(biāo)位置，例如122A，和放置位置對(duì)準(zhǔn)。此外，如熟悉本領(lǐng)域的人員所知，也可以使用光學(xué)輔助拾取和放置系統(tǒng)來(lái)確定目標(biāo)位置112A的位置和方向。然后，可以把這個(gè)光學(xué)輔助拾取和放置系統(tǒng)的輸出提供到活動(dòng)引線架支撐臺(tái)120。除非有利于更好地理解上述本發(fā)明的內(nèi)容，在這里不對(duì)光學(xué)輔助拾取和放置系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
在一個(gè)實(shí)施例中，在設(shè)備的裝配過(guò)程中，可以使用活動(dòng)引線架支撐臺(tái)120沿Z軸的附加移動(dòng)來(lái)設(shè)定轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115與活動(dòng)引線架支撐臺(tái)120上的引線架121之間的距離。這種設(shè)定保證了放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115可靠地將管芯107放置到引線架121上，特別是厚度超過(guò)2mm的管芯，而不會(huì)對(duì)管芯造成損壞。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在助焊位置之后和放置位置之前，放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115移動(dòng)放置頭117A-117H通過(guò)兩個(gè)附加位置，方向檢測(cè)位置和待用位置。在方向位置上，一個(gè)光學(xué)方向檢測(cè)器確定經(jīng)過(guò)浸漬的管芯的方向，并且將它與在目標(biāo)位置的引線架121上的目標(biāo)位置的方向進(jìn)行比較。然后，移動(dòng)活動(dòng)引線架支撐臺(tái)120以補(bǔ)償方向上的任何差異。
一般使用一個(gè)攝像機(jī)作為光學(xué)檢測(cè)器，并且，在倒裝芯片結(jié)合器100的優(yōu)選實(shí)施例中，在可視拾取和放置系統(tǒng)中總共使用了三個(gè)攝像機(jī)。一個(gè)攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105上的管芯，另一個(gè)對(duì)準(zhǔn)活動(dòng)引線支撐臺(tái)上的引線架的目標(biāo)位置，第三個(gè)攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)方向檢測(cè)位置上的浸漬了助焊劑的管芯。
插圖125更詳細(xì)地示出了在轉(zhuǎn)移位置上帶有保持著半導(dǎo)體管芯107的噴嘴112A并且與帶有噴嘴117A的放置頭116A對(duì)準(zhǔn)的拾取頭111A。可以校準(zhǔn)拾取頭111A和放置頭117A中的致動(dòng)器，以分別設(shè)定噴嘴111A和117A的行程和作用在管芯上的力。
盡管本說(shuō)明書詳細(xì)地說(shuō)明了拾取半導(dǎo)體管芯并將其放置在引線架上，但是，上述本發(fā)明可以適合于拾取和放置其中拾取位置上的元件的方向與放置位置上元件載體上的要求的元件方向不同的元件載體上的任何元件。光檢測(cè)器是這種元件的一個(gè)例子。此外，元件載體可以包括用于直接芯片插接應(yīng)用的各種襯底和印刷電路板。
參考圖2A和部分地參考圖3A-J和圖4A-J，拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110的操作202開(kāi)始于步驟205，在步驟210，拾取頭111A中的致動(dòng)器操作，使噴嘴112A在拾取位置拾取管芯107A。當(dāng)然，在拾取之前，通過(guò)X-Y晶片臺(tái)120將管芯107A與拾取位置上的拾取噴嘴112A對(duì)準(zhǔn)。然后，在步驟215，拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)位90度，將管芯107A從拾取位置移動(dòng)到轉(zhuǎn)移位置，從而翻轉(zhuǎn)了管芯107A。與此同時(shí)，另一個(gè)噴嘴112B移動(dòng)到拾取位置。
接下來(lái)，在X-Y臺(tái)120將另一個(gè)管芯107B與拾取位置對(duì)準(zhǔn)之后，通過(guò)拾取頭111B中的致動(dòng)器的操作，噴嘴112B拾取另一個(gè)管芯107B。然后，拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)90度的角度，將管芯107A移動(dòng)到轉(zhuǎn)移位置，同時(shí)將噴嘴112B保持的管芯107B從拾取位置移開(kāi)，并且把另一個(gè)噴嘴112C移動(dòng)到拾取位置。通過(guò)兩個(gè)90度的位移，管芯107A的方向相對(duì)于它在拾取位置上的方向顛倒或翻轉(zhuǎn)。然后，同時(shí)在步驟220，噴嘴112C拾取另一個(gè)管芯107C，噴嘴112A在轉(zhuǎn)移位置上釋放管芯107A，以便由放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115拾取。然后，操作202返回到步驟210，并且重復(fù)進(jìn)行上述操作。
參考圖2B，并且部分參考圖3A-J和圖4A-J，放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115的操作204開(kāi)始于步驟250，在步驟255，一個(gè)噴嘴，例如117A，通過(guò)放置頭116A中的致動(dòng)器的操作，在轉(zhuǎn)移位置從拾取頭111A拾取管芯107A。在通過(guò)管芯107A的背面保持管芯的情況下，轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115將管芯107A旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)到一個(gè)助焊位置。在步驟260，在助焊位置，通過(guò)放置頭116A中的致動(dòng)器的操作，將管芯浸漬在一個(gè)助焊劑容器中，以將助焊劑施加到管芯107A的凸點(diǎn)上。與此同時(shí)，放置頭116B中的致動(dòng)器啟動(dòng)，以拾取現(xiàn)在處于轉(zhuǎn)移位置的另一個(gè)管芯107B。
然后在步驟265，放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115轉(zhuǎn)動(dòng)，將管芯107A移動(dòng)到放置位置，并且將管芯107B移動(dòng)到助焊位置。接下來(lái)在步驟270，在活動(dòng)引線架支撐臺(tái)120將引線架121上的目標(biāo)位置122A與放置位置對(duì)準(zhǔn)之后，通過(guò)拾取頭111A中的致動(dòng)器的操作，將管芯107A放置在目標(biāo)位置122A。與此同時(shí)，拾取頭116B在助焊位置用助焊劑浸漬管芯107B，并且拾取頭116C拾取現(xiàn)在位于轉(zhuǎn)移位置的另一個(gè)管芯107C。然后，操作204返回到步驟255，并且重復(fù)進(jìn)行上述操作。
現(xiàn)在參考圖3A-J和圖4A-J更詳細(xì)地說(shuō)明上述本發(fā)明的操作。首先參考圖3A和4A，單件的凸點(diǎn)化半導(dǎo)體晶片106的多個(gè)管芯，包括管芯107A，固定在粘結(jié)膜301上，粘結(jié)膜301安裝在活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105上。將管芯107A與位于垂直參考軸304上的拾取位置305對(duì)準(zhǔn)。如上所述，這是通過(guò)活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105完成的。
拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110和放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115彼此固定成直角，從而使得拾取噴嘴112A-112D中的一個(gè)能夠在轉(zhuǎn)移位置310沿垂直參考軸304與放置噴嘴117A-117H中的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)。作為一個(gè)開(kāi)始點(diǎn)，為了便于說(shuō)明，將拾取噴嘴112C和放置噴嘴117G顯示為在轉(zhuǎn)移位置310與垂直參考軸304對(duì)準(zhǔn)。與此同時(shí)，另一個(gè)拾取噴嘴112A在拾取位置305與垂直參考軸304對(duì)準(zhǔn)，以拾取管芯107A；與此同時(shí)，另一個(gè)放置噴嘴117F在助焊位置315與助焊軸306對(duì)準(zhǔn)；并且，另一個(gè)放置噴嘴117E在放置位置320與放置軸307對(duì)準(zhǔn)。
一個(gè)具有助焊劑303的助焊劑容器302位于相對(duì)于放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115的一個(gè)固定位置上，并且在助焊位置315上，助焊劑容器與助焊軸306對(duì)準(zhǔn)。此外，在放置位置320上，活動(dòng)引線架支撐臺(tái)120將引線架121的目標(biāo)位置122A與放置軸307對(duì)準(zhǔn)。
接下來(lái)，參考圖3B和4B，拾取頭111A中的致動(dòng)器造成在拾取位置305上的噴嘴1112A移動(dòng)到伸出位置，并且緊靠管芯107A的凸點(diǎn)化表面。然后，經(jīng)過(guò)噴嘴112A施加真空，真空將管芯107A保持在噴嘴112A上。當(dāng)拾取頭111A中的致動(dòng)器將噴嘴112A從伸出位置移動(dòng)到縮回位置時(shí)，將管芯107A從粘結(jié)膜301上撕開(kāi)。箭頭325和425指示噴嘴112A在伸出和縮回位置之間的運(yùn)動(dòng)。一般情況下，活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105中的一個(gè)銷(未示出)與要拾取的管芯107A對(duì)準(zhǔn)，并且向上推動(dòng)管芯107A的背面，以幫助噴嘴112A從粘結(jié)膜301取下管芯107A。當(dāng)拾取較小的管芯時(shí)，銷形成通常刺穿粘結(jié)膜301的點(diǎn)。
現(xiàn)在參考圖3C和4C，拾取了管芯107A之后，拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110和放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115轉(zhuǎn)動(dòng)。拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110轉(zhuǎn)動(dòng)330和430通過(guò)90度的角度，將拾取的管芯107A從拾取位置305移開(kāi)，并且在拾取位置305將拾取噴嘴112B與垂直參考軸304對(duì)準(zhǔn)。然后，活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105將另一個(gè)管芯107B在拾取位置305與垂直參考軸304對(duì)準(zhǔn)。但是，應(yīng)當(dāng)知道，管芯107B的對(duì)準(zhǔn)發(fā)生在已經(jīng)拾取了管芯107A之后，但是在噴嘴112B拾取管芯107B之前的任何時(shí)間。
放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)換332和432一個(gè)45度角，將噴嘴117H與垂直參考軸304對(duì)準(zhǔn)，將噴嘴117G與助焊軸306對(duì)準(zhǔn)，并且將噴嘴117F與放置軸307對(duì)準(zhǔn)。
參考圖3D和4D，拾取頭111B中的致動(dòng)器致使拾取噴嘴112B在拾取位置305拾取管芯107B。如上所述，這也是通過(guò)箭頭335和435所示，在伸出和縮回位置之間移動(dòng)拾取噴嘴112B并且應(yīng)用真空完成的。在這點(diǎn)，將兩個(gè)管芯107A和107B從活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105取下，并且由拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110保持。
在圖3E和4E中，在拾取了管芯107B之后，拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110和放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115再次轉(zhuǎn)動(dòng)。拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110旋轉(zhuǎn)340和440通過(guò)90度的角度，以將管芯107A移動(dòng)到在轉(zhuǎn)移位置310與垂直參考軸304對(duì)準(zhǔn)，從而改變了要顛倒或翻轉(zhuǎn)的管芯的方向。這一角度轉(zhuǎn)換也將管芯107B從拾取位置305移開(kāi)，并且將拾取噴嘴112C移動(dòng)到在拾取位置305與垂直參考軸304對(duì)準(zhǔn)。與此同時(shí)，活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105將另一個(gè)管芯107C在拾取位置305與垂直參考軸304對(duì)準(zhǔn)。
放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115轉(zhuǎn)動(dòng)342和442通過(guò)另外一個(gè)45度的角度，將噴嘴117A與垂直參考軸304對(duì)準(zhǔn)，將噴嘴117H與助焊軸306對(duì)準(zhǔn)，并且將噴嘴117E與放置軸307對(duì)準(zhǔn)。
因此，拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架通過(guò)凸點(diǎn)化表面拾取凸點(diǎn)化管芯，并且顛倒拾取的管芯，有利地顯露出管芯的背面，以便直接放置在引線架或襯底上，從而方便了翻轉(zhuǎn)管芯的直接附著。
現(xiàn)在參考圖3F和4F，放置頭116A和拾取頭111C中的致動(dòng)器同時(shí)操作。這引起拾取噴嘴112C在拾取位置305拾取管芯107C，如前所述，這是通過(guò)如箭頭345和445所示在伸出和縮回位置之間移動(dòng)拾取噴嘴112C并且如上所述地應(yīng)用真空完成的。此外，在釋放管芯107A的凸點(diǎn)化表面上的拾取噴嘴112A的真空的同時(shí)，放置噴嘴117A在轉(zhuǎn)移位置310通過(guò)管芯的背面從拾取噴嘴112A拾取管芯107A。放置頭116A中的致動(dòng)器如箭頭350和450所示那樣在伸出和縮回位置之間移動(dòng)放置噴嘴117A，并且應(yīng)用真空，從而完成了這種轉(zhuǎn)移。為了幫助管芯107A從拾取噴嘴112A到放置噴嘴117A的轉(zhuǎn)移，可以減少拾取噴嘴112A上的真空，而不是關(guān)閉真空。這可以減小管芯107A跌落或丟失的可能性。
參考圖3G和4G，在管芯107A轉(zhuǎn)移到放置頭117A并且拾取了管芯107C之后，拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110和放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115再次同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110轉(zhuǎn)動(dòng)360和460通過(guò)再一個(gè)90度的角度，以將管芯107B移動(dòng)到在轉(zhuǎn)移位置310與垂直參考軸304對(duì)準(zhǔn)，并將管芯107C從拾取位置305移開(kāi)。此外，拾取噴嘴112D在拾取位置305與垂直參考軸304對(duì)準(zhǔn)，并且活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105將另一個(gè)管芯107CD在拾取位置305與垂直參考軸304對(duì)準(zhǔn)。
放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115轉(zhuǎn)動(dòng)355和455通過(guò)另一個(gè)45度的角度，將噴嘴117B與垂直參考軸304對(duì)準(zhǔn)，將保持管芯107A的噴嘴117A與助焊軸306對(duì)準(zhǔn)，并且將噴嘴117H與放置軸307對(duì)準(zhǔn)。
現(xiàn)在參考圖3H和4H，放置頭116A、116B和拾取頭111D中的致動(dòng)器同時(shí)操作。這使拾取噴嘴112D在拾取位置305拾取管芯107D，并使拾取噴嘴112D如箭頭365和465所示在伸出和縮回位置之間移動(dòng)，并且如上所述應(yīng)用真空。與此同時(shí)，放置噴嘴117A在助焊位置315如箭頭375和475所示在伸出和縮回位置之間移動(dòng)，以浸漬管芯107A，更具體地講，是將管芯107A上的凸點(diǎn)浸漬在助焊劑303中，并且在轉(zhuǎn)移位置310，放置噴嘴117B通過(guò)管芯的背面從拾取噴嘴112B拾取管芯107B。這是通過(guò)如箭頭370和470所示那樣在伸出和縮回位置之間移動(dòng)放置噴嘴117B，并且應(yīng)用真空完成的。在這個(gè)操作點(diǎn)，拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110保持著兩個(gè)管芯107C和107D，放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115保持著兩個(gè)管芯107A和107B，管芯107A具有施加到它的凸點(diǎn)上的助焊劑。
接下來(lái)，參考圖3I和4I，拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110和放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115再次同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110轉(zhuǎn)動(dòng)385和485通過(guò)另一個(gè)90度的角度，以將管芯107C移動(dòng)到在轉(zhuǎn)移位置310上與垂直參考軸304對(duì)準(zhǔn)，并且將管芯107D從拾取位置305移開(kāi)。此外，拾取噴嘴112A再次在拾取位置305上與垂直參考軸304對(duì)準(zhǔn)，并且活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105將另一個(gè)管芯107E在拾取位置305上與垂直參考軸304對(duì)準(zhǔn)。
放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115轉(zhuǎn)動(dòng)380和480通過(guò)另一個(gè)45度的角度，將噴嘴117C與垂直參考軸304對(duì)準(zhǔn)。這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)也將保持管芯107B的噴嘴117B與助焊軸306對(duì)準(zhǔn)，將保持著浸漬了助焊劑的管芯107A的噴嘴117A與放置軸307對(duì)準(zhǔn)。此時(shí)，活動(dòng)引線架支撐臺(tái)120已經(jīng)將引線架121上的目標(biāo)位置122A與放置軸307在放置位置320上對(duì)準(zhǔn)。
接下來(lái)，參考圖3J和4J，放置頭116A、116B、116C和拾取頭111A中的致動(dòng)器同時(shí)操作。這使拾取噴嘴112A在拾取位置305拾取管芯107E，如上所述，這也是通過(guò)如箭頭398和498所示那樣，在伸出和縮回位置之間移動(dòng)拾取噴嘴112A并且應(yīng)用真空完成的。與此同時(shí)，放置噴嘴117B在助焊位置315上如箭頭392和492所示那樣在伸出和縮回位置之間移動(dòng)，將管芯107B，更具體地講是將管芯107B上的凸點(diǎn)，浸漬在助焊劑303中。在大約同一時(shí)間，放置噴嘴117C在轉(zhuǎn)移位置310通過(guò)管芯107C的背面從拾取噴嘴112C拾取管芯107C。這是通過(guò)如箭頭390和490所示的那樣在伸出和縮回位置之間移動(dòng)放置噴嘴117C并且應(yīng)用真空完成的。也是在相同時(shí)間，當(dāng)放置噴嘴117A如箭頭396和496所示那樣在伸出和縮回位置之間移動(dòng)時(shí)，放置噴嘴117A將浸漬了助焊劑的管芯107A放置在目標(biāo)位置122A上。在這個(gè)操作點(diǎn)，拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件110保持著兩個(gè)管芯107D和107E，而放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件115保持著兩個(gè)管芯107B和107C，管芯107B具有施加到它的凸點(diǎn)上的助焊劑。此外，管芯107A已經(jīng)放置在引線架121上。
然后，重復(fù)執(zhí)行圖3A-3J和圖4A-4J中所述的步驟，直到將管芯放置到引線架121上的所有目標(biāo)位置上，然后，取下引線架121，并且將另一個(gè)引線架安裝在活動(dòng)引線架支撐臺(tái)120上。然后，重熔取下的引線架121，以便管芯107A上的凸點(diǎn)與引線架121上的引線或焊點(diǎn)形成焊接連接。同樣，當(dāng)活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105上沒(méi)有管芯時(shí)，將另一個(gè)單件化的凸點(diǎn)化晶片安裝在活動(dòng)晶片支撐臺(tái)105上。
盡管以上將本發(fā)明說(shuō)明為拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件拾取和翻轉(zhuǎn)管芯，和放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件浸漬助焊劑和放置轉(zhuǎn)移的管芯，但是，當(dāng)拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件拾取管芯，和放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件翻轉(zhuǎn)、浸漬助焊劑和放置管芯時(shí)，也能取得同樣的效果。當(dāng)然，由于放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件的轉(zhuǎn)動(dòng)，可能需要一個(gè)施加助焊劑的替代裝置，但是，這可以通過(guò)例如在引線架上的目標(biāo)位置施加助焊劑解決。
因此，如上所述，本發(fā)明提供了一種具有更高生產(chǎn)能力的倒裝芯片結(jié)合器。
這是通過(guò)每個(gè)都具有多個(gè)噴嘴的一個(gè)拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架和一個(gè)放置轉(zhuǎn)動(dòng)架完成的。拾取和放置噴嘴同步操作，從而每個(gè)拾取噴嘴拾取和翻轉(zhuǎn)管芯，與此同時(shí)，每個(gè)放置噴嘴從拾取噴嘴拾取翻轉(zhuǎn)的管芯，將另一個(gè)管芯浸漬在助焊劑中，并且將又一個(gè)管芯放置在引線架上。由于多個(gè)噴嘴每個(gè)保持一個(gè)用于獨(dú)立操作的管芯，獨(dú)立操作也就是拾取管芯、將管芯從拾取噴嘴轉(zhuǎn)移到放置噴嘴、用助焊劑浸漬管芯和放置管芯，因此，這些操作可以同時(shí)執(zhí)行。如上所述，同時(shí)操作有利地提高了倒裝芯片結(jié)合器的生產(chǎn)能力。
因此，本發(fā)明提供了一種克服了，或至少是減少了，現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題的倒裝芯片結(jié)合器以及方法。
應(yīng)當(dāng)知道，盡管僅僅詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的一個(gè)特殊實(shí)施例，但是，熟悉本領(lǐng)域的人員可以進(jìn)行各種修改和改進(jìn)，而不脫離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種元件安裝裝置，包括至少一個(gè)具有多個(gè)拾取頭的拾取組件，其中每個(gè)拾取頭適合于拾取至少一個(gè)具有拾取方向的元件，相對(duì)于拾取方向?qū)⒅辽僖粋€(gè)元件的方向改變到轉(zhuǎn)移方向，并將至少一個(gè)具有轉(zhuǎn)移方向的元件提供到轉(zhuǎn)移位置；和至少一個(gè)與至少一個(gè)拾取組件相關(guān)聯(lián)并具有多個(gè)放置頭的放置組件，其中每個(gè)放置頭適合于在轉(zhuǎn)移位置從每個(gè)拾取頭拾取至少一個(gè)具有轉(zhuǎn)移方向的元件，并將至少一個(gè)具有轉(zhuǎn)移方向的元件放置到放置位置上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件安裝裝置，進(jìn)一步包括至少一個(gè)活動(dòng)元件支撐臺(tái)，所述活動(dòng)元件支撐臺(tái)用于將至少一個(gè)具有相對(duì)每個(gè)拾取頭的拾取方向的元件提供到拾取位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的元件安裝裝置，其中至少一個(gè)活動(dòng)元件支撐臺(tái)進(jìn)一步包括一個(gè)用于接收指示至少一個(gè)元件的方向的元件方向數(shù)據(jù)的輸入設(shè)備，所述至少一個(gè)活動(dòng)元件支撐臺(tái)用于確定至少一個(gè)元件的方向，以使該元件在拾取位置具有相對(duì)于每個(gè)拾取頭的拾取方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的元件安裝裝置，進(jìn)一步包括一個(gè)可操作地連接到至少一個(gè)活動(dòng)元件支撐臺(tái)的元件方向檢測(cè)器，所述元件方向檢測(cè)器用于檢測(cè)至少一個(gè)活動(dòng)元件支撐臺(tái)上的至少一個(gè)元件的方向，并提供元件方向數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的元件安裝裝置，其中至少一個(gè)活動(dòng)元件支撐臺(tái)包括至少一個(gè)能沿X和Y參考軸移動(dòng)并繞Z參考軸轉(zhuǎn)動(dòng)的活動(dòng)支撐臺(tái)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的元件安裝裝置，其中能沿X和Y參考軸移動(dòng)并繞Z參考軸轉(zhuǎn)動(dòng)的至少一個(gè)活動(dòng)支撐臺(tái)適合于另外沿Z參考軸移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的元件安裝裝置，其中元件方向檢測(cè)器包括一個(gè)對(duì)準(zhǔn)至少一個(gè)元件的光學(xué)檢測(cè)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件安裝裝置，進(jìn)一步包括至少一個(gè)用于提供至少一個(gè)其上具有至少一個(gè)元件載體位置的元件載體的活動(dòng)元件載體支撐臺(tái)，所述至少一個(gè)活動(dòng)元件載體支撐臺(tái)用于在放置位置確定至少一個(gè)元件載體位置相對(duì)于至少一個(gè)元件的轉(zhuǎn)移方向的方向以便接收至少一個(gè)元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的元件安裝裝置，其中至少一個(gè)活動(dòng)元件載體支撐臺(tái)進(jìn)一步包括一個(gè)用于接收指示至少一個(gè)元件載體位置的方向的元件載體位置方向數(shù)據(jù)的輸入設(shè)備，所述至少一個(gè)活動(dòng)元件載體支撐臺(tái)用于確定至少一個(gè)元件載體位置的方向，以使該元件載體在放置位置具有相對(duì)于至少一個(gè)元件的轉(zhuǎn)移方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的元件安裝裝置，進(jìn)一步包括一個(gè)連接到至少一個(gè)活動(dòng)元件載體支撐臺(tái)的元件載體位置方向檢測(cè)器，所述元件載體位置方向檢測(cè)器用于檢測(cè)至少一個(gè)活動(dòng)元件載體支撐臺(tái)上的至少一個(gè)元件載體位置的方向，并提供元件載體位置方向數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的元件安裝裝置，其中至少一個(gè)活動(dòng)元件載體支撐臺(tái)包括至少一個(gè)能沿X和Y參考軸移動(dòng)并繞Z參考軸轉(zhuǎn)動(dòng)的活動(dòng)支撐臺(tái)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的元件安裝裝置，其中能沿X和Y參考軸移動(dòng)并繞Z參考軸轉(zhuǎn)動(dòng)的至少一個(gè)活動(dòng)支撐臺(tái)適合于沿Z參考軸移動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的元件安裝裝置，其中元件載體位置方向檢測(cè)器包括一個(gè)對(duì)準(zhǔn)至少一個(gè)元件載體位置的光學(xué)檢測(cè)器。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件安裝裝置，其中具有多個(gè)拾取頭的至少一個(gè)拾取組件包括一個(gè)具有多個(gè)沿其周邊間隔的拾取頭的實(shí)際上為環(huán)形的可轉(zhuǎn)動(dòng)拾取構(gòu)件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的元件安裝裝置，其中具有多個(gè)放置頭的至少一個(gè)放置組件包括一個(gè)具有多個(gè)沿其周邊間隔的放置頭的實(shí)際上為環(huán)形的可轉(zhuǎn)動(dòng)放置構(gòu)件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的元件安裝裝置，其中多個(gè)拾取頭相對(duì)于實(shí)際上為環(huán)形的可轉(zhuǎn)動(dòng)拾取構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑向伸出，多個(gè)放置頭與實(shí)際上為環(huán)形的可轉(zhuǎn)動(dòng)放置構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸實(shí)際上平行地伸出。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的元件安裝裝置，其中多個(gè)拾取頭與實(shí)際上為環(huán)形的可轉(zhuǎn)動(dòng)拾取構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸實(shí)際上平行地伸出，多個(gè)放置頭相對(duì)于實(shí)際上為環(huán)形的可轉(zhuǎn)動(dòng)放置構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑向伸出。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件安裝裝置，其中具有多個(gè)放置頭的至少一個(gè)放置組件包括一個(gè)具有多個(gè)沿其周邊以相互間隔關(guān)系間隔的放置頭的實(shí)際上為環(huán)形的可轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的元件安裝裝置，其中每個(gè)放置頭包括至少一個(gè)可操作地連接到至少一個(gè)真空噴嘴的致動(dòng)器，所述至少一個(gè)致動(dòng)器用于在一個(gè)預(yù)定縮回位置與一個(gè)預(yù)定伸出位置之間移動(dòng)至少一個(gè)真空噴嘴，至少一個(gè)真空噴嘴用于當(dāng)在轉(zhuǎn)移位置的預(yù)定伸出位置時(shí)拾取至少一個(gè)元件，至少一個(gè)真空噴嘴用于當(dāng)在預(yù)定縮回位置時(shí)保持至少一個(gè)元件，至少一個(gè)真空噴嘴用于當(dāng)在放置位置上的預(yù)定伸出位置時(shí)釋放至少一個(gè)元件。
20.一種用于將多個(gè)元件安裝到一個(gè)元件載體的多個(gè)元件載體位置上的方法，包括如下步驟a)在拾取位置拾取多個(gè)元件中的第一個(gè)元件；b)將多個(gè)元件中的第一個(gè)元件從拾取位置移動(dòng)到轉(zhuǎn)移位置，從而改變多個(gè)元件中的第一個(gè)元件的方向；c)拾取多個(gè)元件中的第二個(gè)元件；d)與步驟(c)同時(shí)，在轉(zhuǎn)移位置釋放多個(gè)元件中的第一個(gè)元件以進(jìn)行轉(zhuǎn)移；和e)在轉(zhuǎn)移位置拾取多個(gè)元件中的第一個(gè)元件；f)將多個(gè)元件中的第一個(gè)元件從轉(zhuǎn)移位置移動(dòng)到助焊位置；g)將助焊劑施加到多個(gè)元件中的第一個(gè)元件；h)與步驟(g)同時(shí)，在轉(zhuǎn)移位置拾取多個(gè)元件中的第二個(gè)元件；i)將多個(gè)元件中的第一個(gè)元件移動(dòng)到放置位置；j)與步驟(i)同時(shí)，將多個(gè)元件中的第二個(gè)元件移動(dòng)到助焊位置；k)將多個(gè)元件中的第一個(gè)元件放置在多個(gè)元件載體位置的第一個(gè)位置上；和l)與步驟(k)同時(shí)，拾取多個(gè)元件中的第三個(gè)元件，并給多個(gè)元件中的第二個(gè)元件浸漬助焊劑。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，在步驟(a)之前包括將多個(gè)元件中的第一個(gè)元件對(duì)準(zhǔn)拾取位置的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，在步驟(a)之后和步驟(b)之前進(jìn)一步包括將多個(gè)元件中的第一個(gè)元件從拾取位置移動(dòng)到至少一個(gè)中間位置，接著將多個(gè)元件中的第一個(gè)元件移動(dòng)到轉(zhuǎn)移位置的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，在步驟(g)之后和步驟(i)之前包括如下步驟將多個(gè)元件中的第一個(gè)元件移動(dòng)到方向確定位置，以確定多個(gè)元件中的第一個(gè)元件的方向；將多個(gè)元件中的第一個(gè)元件的方向與在放置位置上的多個(gè)元件載體位置中的第一個(gè)位置的方向進(jìn)行比較；和在放置位置改變多個(gè)元件載體位置中的第一個(gè)位置的方向，以便與多個(gè)元件中的第一個(gè)元件的方向?qū)嶋H上相同。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，在改變多個(gè)元件載體位置中的第一個(gè)位置的方向的步驟之后和步驟(i)之前，包括將多個(gè)元件中的第一個(gè)元件移動(dòng)到一個(gè)待用位置的步驟。
25.一種元件安裝裝置，包括至少一個(gè)具有多個(gè)拾取頭的拾取組件，其中每個(gè)拾取頭適合于拾取至少一個(gè)具有拾取方向的元件，并將至少一個(gè)具有轉(zhuǎn)移方向的元件提供在轉(zhuǎn)移位置；和至少一個(gè)與至少一個(gè)拾取組件相關(guān)聯(lián)并具有多個(gè)放置頭的放置組件，其中每個(gè)放置頭適合于在轉(zhuǎn)移位置從每個(gè)拾取頭拾取至少一個(gè)具有轉(zhuǎn)移方向的元件，相對(duì)于轉(zhuǎn)移方向?qū)⒅辽僖粋€(gè)元件的方向改變到放置方向，并將至少一個(gè)具有放置方向的元件放置在放置位置。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的元件安裝裝置，其中至少一個(gè)具有多個(gè)拾取頭的拾取組件包括一個(gè)具有沿其周邊間隔的多個(gè)拾取頭的實(shí)際上為環(huán)形的可轉(zhuǎn)動(dòng)拾取構(gòu)件。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的元件安裝裝置，其中至少一個(gè)具有多個(gè)放置頭的放置組件包括一個(gè)具有沿其周邊間隔的多個(gè)放置頭的實(shí)際上為環(huán)形的可轉(zhuǎn)動(dòng)放置構(gòu)件。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的元件安裝裝置，其中多個(gè)拾取頭與實(shí)際上為環(huán)形的可轉(zhuǎn)動(dòng)拾取構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸實(shí)際上平行地伸出，多個(gè)放置頭相對(duì)于實(shí)際上為環(huán)形的可轉(zhuǎn)動(dòng)放置構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸沿徑向伸出。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的元件安裝裝置，其中至少一個(gè)具有多個(gè)放置頭的放置組件包括一個(gè)具有多個(gè)沿其周邊以間隔關(guān)系間隔的放置頭的實(shí)際上為環(huán)形的可轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的元件安裝裝置，其中每個(gè)放置頭包括至少一個(gè)可操作地連接到至少一個(gè)真空噴嘴的致動(dòng)器，所述至少一個(gè)致動(dòng)器用于在一個(gè)預(yù)定伸出位置和一個(gè)預(yù)定縮回位置之間移動(dòng)至少一個(gè)真空噴嘴，至少一個(gè)真空噴嘴用于當(dāng)在轉(zhuǎn)移位置上的預(yù)定伸出位置時(shí)拾取至少一個(gè)元件，至少一個(gè)真空噴嘴用于當(dāng)在縮回位置時(shí)保持至少一個(gè)元件，并且至少一個(gè)真空噴嘴用于當(dāng)在放置位置上的預(yù)定伸出位置時(shí)釋放至少一個(gè)元件。
全文摘要
倒裝芯片結(jié)合器(100)包括一個(gè)帶有多個(gè)拾取噴嘴(112A－D)的拾取轉(zhuǎn)動(dòng)架組件(110)，以及一個(gè)帶有多個(gè)放置噴嘴(117A－H)的放置轉(zhuǎn)動(dòng)架組件(115)。每個(gè)拾取噴嘴(112A－D)通過(guò)管芯的凸點(diǎn)化表面拾取管芯(107)，并且將所拾取的管芯(107)轉(zhuǎn)換角度到轉(zhuǎn)移位置，從而翻轉(zhuǎn)所拾取的管芯(107)。在轉(zhuǎn)移位置(310)，將所拾取的管芯轉(zhuǎn)移到一個(gè)放置噴嘴(117A－H)，此時(shí)管芯通過(guò)其背面被保持。將放置噴嘴轉(zhuǎn)換角度到一個(gè)將助焊劑施加到管芯(107)上的助焊位置，并且進(jìn)一步轉(zhuǎn)換角度到一個(gè)將浸漬了助焊劑的管芯(107)放置到引線架(121)上的目標(biāo)位置(122A)上的放置位置，管芯的凸點(diǎn)緊靠引線架(121)的引線部分。多個(gè)噴嘴(112A－D和117A－H)使得能夠同時(shí)操作每個(gè)管芯(107)，從而支持更高的生產(chǎn)能力。
文檔編號(hào)B65G47/91GK1613146SQ02826848
公開(kāi)日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2002年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月7日
發(fā)明者周輝星·吉米, 劉帝福, 林國(guó)耀, 林友婷, 阿卜杜拉·伊斯邁 申請(qǐng)人:先進(jìn)系統(tǒng)自動(dòng)化有限公司