一種豎直倒裝鍵合設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于芯片貼裝設(shè)備相關(guān)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種豎直倒裝鍵合設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，電子產(chǎn)品的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其需求量也日益增加。如芯片之類的微小電子元器件作為電子產(chǎn)品的最小單位，是電子產(chǎn)品制造和應(yīng)用的基礎(chǔ)。目前，電子元器件由傳統(tǒng)PCB通孔插裝到貼裝轉(zhuǎn)變，組裝技術(shù)革命迅速升溫。SMD正在成為當(dāng)前和未來(lái)國(guó)際上一打科技潮流，為電子封裝領(lǐng)域帶來(lái)了新的發(fā)展勢(shì)頭。
[0003]為了對(duì)譬如SMD之類的芯片實(shí)現(xiàn)貼裝的高效率和可靠性，對(duì)貼片相關(guān)設(shè)備提出了更好的要求:首先，貼片機(jī)能準(zhǔn)確地從存儲(chǔ)芯片處吸取芯片，并能準(zhǔn)確貼放到相應(yīng)位置;此夕卜，貼片機(jī)還需保證高效率的吸取貼片動(dòng)作，降低生產(chǎn)成本，增大生產(chǎn)效率。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了一些用于芯片倒裝鍵合的貼裝設(shè)備，如CN104409373A提出的一種用于bump晶元的貼片機(jī)，CN104752283A提出了一種芯片倒裝裝置等。然而，進(jìn)一步的研究表明，這類現(xiàn)有的貼裝設(shè)備在貼裝效率和精度方面仍難于滿足現(xiàn)有工況的需求，并存在結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜、成本高昂，操作不便等缺陷。相應(yīng)地，本領(lǐng)域亟需針對(duì)上述技術(shù)問題尋求更為完善的解決方案，以滿足目前日益提高的工藝要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種豎直倒裝鍵合設(shè)備，其中通過結(jié)合芯片貼裝的工藝特點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，對(duì)其整體構(gòu)造重新進(jìn)行布局設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)其關(guān)鍵組件如貼料組件、供料組件、吸嘴組件等的具體結(jié)構(gòu)及其設(shè)置方式進(jìn)行研究和改進(jìn)，相應(yīng)與現(xiàn)有設(shè)備相比能夠顯著提高貼裝的效率，同時(shí)具備結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定可靠、精度和自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，因而尤其適用于SMD之類芯片的倒裝鍵合的大批量工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)場(chǎng)合。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種豎直倒裝鍵合設(shè)備，其特征在于，該豎直倒裝鍵合設(shè)備包括供料組件、貼料組件以及雙軸驅(qū)動(dòng)組件，其中:
[0007]所述供料組件包括晶元盤、頂針單元、X向平動(dòng)模塊和Y向平動(dòng)模塊，其中該晶元盤呈倒置方式設(shè)立，并承載有待鍵合的多個(gè)芯片;該頂針單元通過所包含的頂針沿著Z軸方向直線運(yùn)動(dòng)，用于將所述晶元盤上的芯片向下戳離;該X向平動(dòng)模塊和Y向平動(dòng)模塊配合用于執(zhí)行所述晶元盤沿著X軸和Y軸方向的直線移動(dòng)，由此實(shí)現(xiàn)晶元盤及芯片的雙自由度運(yùn)動(dòng)；
[0008]所述貼料組件相對(duì)設(shè)置在所述晶元盤的下方，并包括轉(zhuǎn)盤組件及配套的齒輪撥動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中該轉(zhuǎn)盤組件包括其軸線與X軸方向相平行的轉(zhuǎn)盤、設(shè)置在所述轉(zhuǎn)盤內(nèi)部的凸輪機(jī)構(gòu)，以及沿著所述轉(zhuǎn)盤的周向方向間隔分布且各自沿著轉(zhuǎn)盤徑向方向向外突出的多個(gè)吸嘴組件;其中所述轉(zhuǎn)盤配置有直驅(qū)電機(jī)執(zhí)行旋轉(zhuǎn);所述凸輪機(jī)構(gòu)同樣配置有凸輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)執(zhí)行旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)與此凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪外壁相接觸的所述吸嘴組件執(zhí)行伸縮運(yùn)動(dòng);所述吸嘴組件通過與之相連的旋轉(zhuǎn)接頭獲得氣路傳輸與分配，由此將從所述晶元盤戳離的芯片予以吸附轉(zhuǎn)移，然后貼裝至基板;此外，該齒輪撥動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述轉(zhuǎn)盤的相鄰一側(cè)，并用于執(zhí)行各個(gè)所述吸嘴組件沿其自身軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；
[0009]所述雙軸驅(qū)動(dòng)組件包括X軸驅(qū)動(dòng)單元、Y軸驅(qū)動(dòng)單元及其配套的滑軌，并用于使上述供料組件、貼料組件作為整體一同實(shí)現(xiàn)在X軸和Y軸方向上的雙自由度運(yùn)動(dòng)。
[0010]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，上述豎直倒裝鍵合設(shè)備優(yōu)選還包括視覺識(shí)別組件，該視覺識(shí)別組件包括第一相機(jī)、第二相機(jī)、第三相機(jī)和第四相機(jī)，其中該第一相機(jī)用于對(duì)芯片被所述吸嘴組件執(zhí)行吸附轉(zhuǎn)移過程中的位置執(zhí)行實(shí)時(shí)感測(cè);該第二相機(jī)用于對(duì)所述吸嘴組件中的吸嘴與芯片之間的對(duì)接位置執(zhí)行實(shí)時(shí)感測(cè);該第三相機(jī)用于對(duì)芯片在貼裝前后的姿態(tài)執(zhí)行實(shí)時(shí)感測(cè);該第四相機(jī)則用于對(duì)芯片在貼裝區(qū)域的位置執(zhí)行實(shí)時(shí)感測(cè)。
[0011]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，對(duì)于所述吸嘴組件而言，其優(yōu)選包括吸嘴、吸嘴內(nèi)軸和吸嘴外軸，其中該吸嘴密封安裝在所述吸嘴內(nèi)軸上，并用于執(zhí)行芯片的真空吸附轉(zhuǎn)移;該吸嘴內(nèi)軸嵌合安裝在所述吸嘴外軸的內(nèi)部，并沿著軸線方向具備移動(dòng)行程;該吸嘴外軸的軸端設(shè)置有鋼珠滾輪，由此通過此鋼珠滾輪與所述凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪外壁相滾動(dòng)接觸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)吸嘴組件的伸縮運(yùn)動(dòng)。
[0012]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述齒輪撥動(dòng)機(jī)構(gòu)包括不完全齒輪，其中當(dāng)所述轉(zhuǎn)盤上的吸嘴隨著此轉(zhuǎn)盤一同旋轉(zhuǎn)時(shí)，該不完全齒輪的光面正對(duì)著所述吸嘴內(nèi)軸;而當(dāng)所述轉(zhuǎn)盤上的吸嘴運(yùn)動(dòng)到吸附工位時(shí)，該不完全齒輪發(fā)生旋轉(zhuǎn)，并通過安裝在所述吸嘴內(nèi)軸上的調(diào)整齒輪來(lái)對(duì)其旋轉(zhuǎn)角度相應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0013]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述吸嘴內(nèi)軸與所述吸嘴外軸相接觸的內(nèi)側(cè)區(qū)域，還加工有短槽且在該短槽內(nèi)設(shè)有滾珠，由此使得當(dāng)吸嘴內(nèi)軸與吸嘴外軸能夠彼此帶動(dòng)一同旋轉(zhuǎn)。
[0014]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述吸嘴外軸鄰近所述鋼珠滾輪的一側(cè)，還固定安裝有扭簧柱，該扭簧柱的另外一端插入所述轉(zhuǎn)盤中，由此各個(gè)吸嘴發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述扭簧柱產(chǎn)生扭力可以使得吸嘴予以復(fù)位。
[0015]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述貼料組件優(yōu)選包括有兩個(gè)所述轉(zhuǎn)盤組件及一個(gè)所述齒輪撥動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中這兩個(gè)轉(zhuǎn)盤組件的結(jié)構(gòu)相同，它們沿著Z軸方向并列分布并且兩者所包括的所述吸嘴組件處于同一平面之內(nèi)。
[0016]總體而言，按照本發(fā)明的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)占.V.
[0017]1、通過結(jié)合芯片倒裝鍵合的工藝特征進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，相應(yīng)對(duì)本發(fā)明中的貼裝設(shè)備的整體構(gòu)造重新進(jìn)行布局設(shè)計(jì)，并可實(shí)現(xiàn)多吸嘴高精度貼裝，與現(xiàn)有設(shè)備相比顯著提高了生產(chǎn)效率；
[0018]2、通過對(duì)其關(guān)鍵組件的特定組成結(jié)構(gòu)及其設(shè)置方式進(jìn)行研究改進(jìn)，尤其是采用倒置晶元轉(zhuǎn)移單元、兩轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)對(duì)接等手段，能夠在實(shí)現(xiàn)高效率芯片轉(zhuǎn)移的同時(shí)，還確保高定位精度和操作便利性;此外，還對(duì)各個(gè)吸嘴組件的具體組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)設(shè)計(jì)；
[0019]3、按照本發(fā)明的貼裝設(shè)備整體結(jié)構(gòu)緊湊、布局巧妙且操作穩(wěn)定可靠，而且各個(gè)模塊單元之間相互聯(lián)系，共同協(xié)作，因而尤其適用于芯片倒裝鍵合貼裝的大批量規(guī)?；a(chǎn)場(chǎng)合。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式所構(gòu)建的豎直倒裝鍵合設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是圖1中所示供料組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的雙轉(zhuǎn)盤式貼料組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是對(duì)圖3中所示轉(zhuǎn)盤組件更為具體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的吸嘴組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的視覺識(shí)別組件的布置示意圖；
[0026]圖7是圖1中所示雙軸驅(qū)動(dòng)組件及支撐組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖8是用于顯示按照本發(fā)明的豎直倒裝鍵合設(shè)備用于貼裝一個(gè)芯片的工藝動(dòng)作流程不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0029]圖1是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式所構(gòu)建的豎直倒裝鍵合設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1中所示，該倒裝鍵合設(shè)備主要包括供料組件30、貼料組件40以及雙軸驅(qū)動(dòng)組件10，此外還可包括作為以上各組件安裝基礎(chǔ)的支撐組件20等，下面將對(duì)這些關(guān)鍵組件逐一進(jìn)行解釋說(shuō)明。
[0030]參見圖2，所述供料組件30包括晶元盤33、頂針單元34、X向平動(dòng)模塊31和Y向平動(dòng)模塊32，其中該晶元盤33譬如呈倒置方式設(shè)立，并承載有待鍵合的多個(gè)芯片;該頂針單元34通過所包含的頂針沿著Z軸方向直線運(yùn)動(dòng)，用于將所述晶元盤上的芯片向下戳離；該X向平動(dòng)模塊31和Y向平動(dòng)模塊32配合用于執(zhí)行所述晶元盤沿著X軸和Y軸方向的直線移動(dòng)，由此實(shí)現(xiàn)晶元盤及芯片的雙自由度運(yùn)動(dòng);此外，還可以包括用于X軸和Y軸方向自由度導(dǎo)線的滑軌35、用于固定晶元盤及其平動(dòng)模塊的固定件36等，其中晶元盤可在固定件35上手動(dòng)調(diào)整女裝角度。
[0031]參見圖3和圖4，作為本發(fā)明的關(guān)鍵改進(jìn)之一，所述貼料組件40相對(duì)設(shè)置在所述晶元盤33的下方，并包括轉(zhuǎn)盤組件41及配套的齒輪撥動(dòng)機(jī)構(gòu)44，其中對(duì)于圖3所示的一種優(yōu)選實(shí)施例而言，其包括有兩個(gè)沿著Z軸方向?qū)R排布的轉(zhuǎn)盤組件，以及一個(gè)共用的齒輪撥動(dòng)機(jī)構(gòu)，相應(yīng)通過這兩個(gè)轉(zhuǎn)盤組件之間的旋轉(zhuǎn)及對(duì)接，實(shí)現(xiàn)芯片的逐次吸附轉(zhuǎn)移操作。更具體地，各個(gè)轉(zhuǎn)盤組件的結(jié)構(gòu)相同，并包括其軸線與X軸方向相平行的轉(zhuǎn)盤411、設(shè)置在轉(zhuǎn)盤411內(nèi)部的凸輪機(jī)構(gòu)416，以及沿著所述轉(zhuǎn)盤411的周向方向間隔分布且各自沿著轉(zhuǎn)盤徑向方向向外突出的多個(gè)吸嘴組件50;其中所述轉(zhuǎn)盤411配置有直驅(qū)電機(jī)415執(zhí)行旋轉(zhuǎn);所述凸輪機(jī)構(gòu)416同樣配置有凸輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)417執(zhí)行旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)與此凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪外壁相接觸的所述吸嘴組件執(zhí)行伸縮運(yùn)動(dòng);所述吸嘴組件50通過與之相連的旋轉(zhuǎn)接頭獲得氣路傳輸與分配，由此將從所述晶元盤戳離的芯片予以吸附轉(zhuǎn)移，然后貼裝至基板;此外，該齒輪撥動(dòng)機(jī)構(gòu)44設(shè)置在所述轉(zhuǎn)盤411的相鄰一側(cè)，并用于執(zhí)行各個(gè)所述吸嘴組件沿其自身軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0032]對(duì)照?qǐng)D3更具體地進(jìn)行說(shuō)明，該貼料組件包括兩個(gè)對(duì)齊排布的轉(zhuǎn)盤組件41，第一安裝板42、第二安裝板43，以及齒輪撥動(dòng)機(jī)構(gòu)44ο兩個(gè)轉(zhuǎn)盤組件安裝在第一安裝板、第二安裝板的情況一致，易保證兩個(gè)轉(zhuǎn)盤上的所有吸嘴所在的工作平面具有較好的對(duì)齊條件，使得兩個(gè)轉(zhuǎn)盤的吸嘴能較好的對(duì)接。其中，轉(zhuǎn)盤組件41包括有轉(zhuǎn)盤411，轉(zhuǎn)盤411上固定有均布的兩個(gè)或以上的吸嘴組件50，轉(zhuǎn)盤411譬如通過安裝法蘭414連接到直驅(qū)電機(jī)415上，直驅(qū)電機(jī)415實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤411的旋轉(zhuǎn);轉(zhuǎn)盤411還優(yōu)選與實(shí)現(xiàn)多氣路控制的過孔式氣路旋轉(zhuǎn)接頭412的轉(zhuǎn)子連接，過孔式氣路旋轉(zhuǎn)接頭412的定子通過止動(dòng)片413固定到第二安裝板43上，此外，轉(zhuǎn)盤組件41還包括實(shí)現(xiàn)吸嘴組件50沿著其軸向方向伸縮凸輪機(jī)構(gòu)416以及驅(qū)動(dòng)凸輪旋轉(zhuǎn)的凸輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)417，直驅(qū)電機(jī)415和凸輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)