一種轉塔式倒裝晶片拾取裝置的製作方法

2023-07-09 02:32:06

本發明屬於半導體行業封裝設備技術領域，涉及一種對晶片實現拾取和翻轉的裝置。

背景技術：

隨著全球科學經濟技術的不斷發展，半導體封裝設備也是得到廣泛需求和不斷升級，倒裝晶片(Flip-chip)技術取得了較快速的推廣及其應用。晶片拾取與翻轉裝置作為倒轉晶片封裝中不可或缺的重要部件，得到了不斷開發和研究；尤其是隨著半導體晶片的微小化、超薄化，拾取過程中也越容易造成晶片破裂、破損，對拾取晶片的接觸強度、翻轉角度、拾取定位等均有了更加嚴格的要求。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種轉塔式倒裝晶片拾取裝置，該裝置能夠實現高效率的超薄晶片的無損吸取,並保證較高的翻轉精度，工作效率高。

為了解決上述技術問題，本發明的轉塔式倒裝晶片拾取裝置包括旋轉驅動機構，第一迴轉軸，第二迴轉軸，進氣管支座，翻轉盤，吸嘴固定座，直線微調機構；所述旋轉驅動機構的輸出軸與第一迴轉軸的左端固連，第一迴轉軸的右端與第二迴轉軸的左端固連，翻轉盤固定在第二迴轉軸的右端；旋轉驅動機構可以驅動第一迴轉軸、第二迴轉軸及翻轉盤一同轉動；進氣管支座套裝在第二迴轉軸上且通過彈性機構被壓緊在第二迴轉軸的左端面，多個進氣管固定在進氣管支座上，通過進氣管支座與第二迴轉軸內部的導氣通道相通；翻轉盤上裝配有多個吸嘴固定座，並且翻轉盤與吸嘴固定座之間通過滑軌副連接；各吸嘴固定座上安裝有吸嘴；過渡氣管的左端與第二迴轉軸的右端固定連接，右端由翻轉盤的中央通孔穿過並與吸嘴固定座活動連接；第二迴轉軸內部的導氣通道通過過渡氣管、吸嘴固定座內的氣流通道與吸嘴相通；回位彈簧的一端與翻轉盤連接，另一端與吸嘴固定座連接；吸嘴固定座及其上的吸嘴可在直線微調機構的作用下沿翻轉盤的徑向移動，並在回位彈簧的作用下回到初始位置。

所述的旋轉驅動組件包括伺服電機，伺服電機固定板，聯軸節；所述的伺服電機固定在伺服電機固定板上，伺服電機固定板固定在底板上，第一迴轉軸通過聯軸節與伺服電機的輸出軸相連。

所述第一迴轉軸和第二迴轉軸分別由固定在底板上的立板和軸承座作為支撐，並且可相對於立板、軸承座和進氣管支座轉動。

所述第二迴轉軸由前滾動軸承和後滾動軸承支撐於軸承座的內孔中，前滾動軸承由第二迴轉軸的左軸肩和軸承座的軸肩定位，後滾動軸承由第二迴轉軸的右軸肩和翻轉盤的左端面定位。

所述的彈性機構包括彈簧和手推器；手推器位於立板與進氣管支座之間，彈簧套裝在第一迴轉軸上，且彈簧的部分簧絲嵌入於立板的環形溝槽內，部分簧絲被壓縮於手推器與進氣管支座之間。

本發明還包括定位板，所述定位板套裝在第二迴轉軸的前端，並通過緊定螺釘與第二迴轉軸固定連接。

所述吸嘴固定座上固連有限位板，翻轉盤上固連有限位塊，當吸嘴固定座沿翻轉盤14的徑向向內移動到限位位置時，限位板與限位塊相接觸。

所述直線微調機構安裝在軸承座上，包括直線電機、移動臂；直線電機固定於軸承座上，移動臂與直線電機的動力輸出部件固定連接，並且移動臂與軸承座之間通過滑軌副連接；當移動臂在直線電機的作用下做直線運動時，可推動吸嘴固定座沿翻轉盤的徑向向內移動。

所述直線微調機構還包括直線滑軌滑塊、直線導軌、滑塊；直線電機的動力輸出部件通過直線滑軌滑塊與移動臂固定連接；直線導軌固定在軸承座上，滑塊連接移動臂，直線滑軌滑塊可在直線電機的作用下帶動移動臂沿直線導軌做前後直線運動。

所述進氣管支座固定連接四個進氣管，進氣管座靠近第二迴轉軸的一端端面開有兩個對稱的弧形凹槽，其中有兩條對稱分布的進氣管分別與兩個弧形凹槽相通；第二迴轉軸上均勻分布有四條導氣通道；四條導流通道的右端分別與四個過渡氣管連通；進氣管、弧形凹槽、導流通道、過渡氣管、氣流通道和吸嘴共同構成的真空通道。

所述翻轉盤上均勻設有四個與小滑軌底座連接的開槽，四個小滑軌底座通過螺栓連接固定在對應的開槽中，並且小滑軌底板固連小滑軌；吸嘴固定座固定在小滑板上，小滑軌與小滑板滑動配合。

本發明的技術效果體現在：伺服電機通過聯軸節驅動第一迴轉軸和第二迴轉軸旋轉，第二迴轉軸與翻轉盤的機械連接，因而伺服電機可以直接驅動翻轉盤轉動，能夠保證較高的翻轉精度。直線微調機構通過移動臂對吸嘴固定座進行水平距離的微調，限位板和限位塊的存在，用於實現吸嘴固定座的限位保護。進氣管座內部的通孔、第二迴轉軸的導氣通道、過渡氣管以及吸嘴固定座內部的氣流通道共同組成了真空通道，外部氣源通過真空通道作用於吸嘴端部，能夠實現對晶片的無損吸取。工作時，其中一個導氣通道處於負壓狀態，保證與負壓狀態導氣通道相連通的吸嘴在拾取晶片後直至旋轉到翻轉位置前一直處於吸緊狀態。本發明採用了四個工位，第二迴轉軸旋轉一周可吸取四個晶片，大幅度提高了生產效率。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1是本發明的轉塔式倒裝晶片拾取裝置的軸側視圖。

圖2是本發明的轉塔式倒裝晶片拾取裝置的軸向剖視。

圖3是本發明的轉塔式倒裝晶片拾取裝置的俯視圖。

圖4、圖5、圖6是本發明的局部立體圖。

圖7是進氣管支座與定位板裝配在一起的右視圖。

圖8是本發明的轉塔式倒裝晶片拾取裝置的局部右視圖。

圖9是第二迴轉軸的剖視圖。

具體實施方式

本發明主要包括旋轉驅動組件，支撐組件，晶片水平微調組件、晶片吸取組件四個部分。支撐組件將整個裝置安裝固定在晶片倒裝貼合設備中，旋轉驅動組件帶動晶片吸取組件旋轉，為晶片翻轉提供動力，晶片水平微調組件推動晶片吸取組件實現直線運動，並可以通過微調行程完成吸嘴與晶片之間距離的調整，保證晶片的有效拾取。晶片吸取組件和旋轉驅動組件之間形成真空通道，完成晶片的拾取與釋放。

如圖1、2、3、4、8所示，旋轉驅動組件包括伺服電機11，伺服電機固定板12，聯軸節13、第一迴轉軸19、第二迴轉軸16、前滾動軸承17、後滾動軸承18、軸承座15以及翻轉盤14。所述的伺服電機11固定在伺服電機固定板12上，伺服電機固定板12固定在底板21上；第一迴轉軸19通過聯軸節13與伺服電機11的輸出軸相連。第一迴轉軸19的右端帶有凸緣191，在該凸緣191處，第一迴轉軸19與第二迴轉軸16通過螺釘192固定連接在一起，兩個迴轉軸可在伺服電機11驅動下旋轉，將伺服電機11的迴轉運動傳遞給與第二迴轉軸16機械連接的翻轉盤14。第二迴轉軸16與軸承座15之間通過前滾動軸承17和後滾動軸承18支撐。前滾動軸承17套裝在第二迴轉軸16上，其兩端分別以第二迴轉軸16的左軸肩和軸承座15的軸肩定位；後滾動軸承18左端以第二迴轉軸16的右軸肩定位，右端以翻轉盤14的左端面定位。軸承座15與底板21之間固定連接。第二迴轉軸16的右端與翻轉盤14螺紋連接，並且在螺紋連接處通過頂絲固緊(圖中未示出頂絲)。

所述支撐組件主要有底板21、立板22、進氣管支座23、進氣管25、彈簧27、手推器26和定位板24組成。其中底板21是整個晶片拾取和翻轉裝置的基礎，底板21與配置本發明的滑動平臺相固連。立板22與底板21固連，為彈簧27和手推器26提供支持。由於進氣管座23上連接進氣管25，不隨第一迴轉軸19旋轉，因而利用手推器26和彈簧27的配合，實現其在第一迴轉軸19上的軸向定位，且能保證進氣管座23和第二迴轉軸16、定位板24之間的緊密配合，確保氣路系統所需要的密封條件。手推器26位於立板22與進氣管支座23之間，彈簧27套裝在第一迴轉軸19上，且彈簧27的部分簧絲嵌入於立板22的環形溝槽內，部分簧絲被壓縮於手推器26與進氣管支座23之間。通過手推器26和彈簧27，進氣管座23可以實現其在第一迴轉軸19上的定位。進氣管座23上固定有四個進氣管25。定位板24由緊定螺釘達到其與第二迴轉軸16的連接(如圖4所示)，可隨第二迴轉軸16旋轉。進氣管支座23還可以通過其他方式壓緊在第二迴轉軸16的左端面上，例如，彈簧27套裝在第一迴轉軸19上，手推器26採用轉筒形式，並位於立板22與彈簧27之間，利用手推器26和彈簧27的配合，保證進氣管座23和第二迴轉軸16、定位板24之間的緊密配合。

晶片吸取組件主要包含吸嘴31、過渡氣管33及其吸嘴固定座32。吸嘴固定座32上連通四個過渡氣管33，過渡氣管33與吸嘴固定座32上的光孔氣密配合；吸嘴31直接與吸嘴固定座32的光孔氣密配合，並通過吸嘴緊定螺釘51固緊以防止脫落。過渡氣管33通過吸嘴固定座32內的氣流通道321與吸嘴31相通。

晶片水平微調組件主要包括直線電機41、直線滑軌滑塊42、移動臂43、小滑塊46、小滑軌45、滑軌底板47、限位塊48和限位板49。直線電機41通過電機固定座40固定在軸承座15上；直線電機41的動力輸出部件通過直線滑軌滑塊42與移動臂43固定連接，直線導軌421固定在軸承座15上，滑塊420連接移動臂43，直線滑軌滑塊42可在直線電機41的作用下帶動移動臂43沿直線導軌421做前後直線運動；翻轉盤14上均勻設有四個與小滑軌底座47連接的開槽，四個小滑軌底座47通過螺栓連接固定在對應的開槽中，並且滑軌底板47固連小滑軌45；吸嘴固定座32固定在小滑板46上，小滑軌45與小滑板46滑動配合，移動臂43可驅動吸嘴固定座32與小滑板46一起沿翻轉盤14的徑向移動。吸嘴固定座32和小滑塊46機械連接，沿著小滑軌45在滑軌底座47內滑動配合，可以限制吸嘴直線運動時出現大角度的旋轉，並能順暢自由滑動。在翻轉盤14和吸嘴固定座32上分別設有限制晶片吸取組件微調距離的限位塊48和限位板49。回位彈簧34沿翻轉盤14的徑向布置，其一端與翻轉盤14連接，另一端與吸嘴固定座32連接；晶片吸取組件可在回位彈簧34的作用下回到初始位置。

如圖7、8所示，進氣管座23靠近第二迴轉軸16的一端端面開有兩個對稱的弧形凹槽231，其中有兩條對稱分布的進氣管25分別與兩個弧形凹槽231相通；第二迴轉軸16上均勻分布有四條導氣通道161。四條導流通道161的右端分別與四個過渡氣管33連通。進氣管25、弧形凹槽231、導流通道161、過渡氣管33、氣流通道321和吸嘴31共同構成的真空通道。工作時，其中一個導氣通道161處於負壓狀態，保證與負壓狀態導氣通道161相連通的吸嘴31在拾取晶片後直至旋轉到翻轉位置前一直處於吸緊狀態。本發明採用了四個工位，第二迴轉軸16旋轉一周可吸取四個晶片，提高了工作效率。