CN103681430A - 具有缓冲作用的晶粒吸嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有缓冲作用的晶粒吸嘴，包括有一固定部、一管状弹性体与一工作部，且该固定部、管状弹性体与工作部均设有提供气体流动的孔道；管状弹性体设于固定部内，工作部直接或间接连接于管状弹性体，将固定部设于真空抽气装置并进行操作时，可以在所述孔道产生负气体压力(负压)，从而在工作部的端部产生吸力，所述管状弹性体提供工作部与固定部之间的弹性缓冲作用，避免工作部接触晶粒时的作用力对晶粒造成损坏。

Description

具有缓冲作用的晶粒吸嘴
技术领域
本发明涉及一种专用于对小型晶粒进行吸附以便于输送的吸嘴。
背景技术
发光二极管(LED)芯片在经过研磨、切割及点亮测试后，会进行晶粒分选(solting)，而后进行固晶(die bond)及打线(wire bond)等封装制程。因LED上方的薄膜层十分脆弱，为避免LED晶粒在被吸嘴吸取时造成薄膜层压伤，因此大部份的吸嘴均以软质橡胶或是塑料、高分子类材质制作。当LED晶粒尺寸太小时(小于12mil时)，用来吸取晶粒所使用的吸嘴头也须要配合变小。以软橡胶或是塑料所制作的吸嘴，虽然可以避免LED晶粒被压伤或是晶粒破裂的问题，但是因为使用寿命极短(一般不超过20万次)，因此需要经常更换。另外由于软性材质容易卡住或是镶嵌住晶粒碎屑，造成晶粒损伤。因此只要有碎片及异物卡在吸嘴上，该吸嘴就寿命终了。
目前使用于晶粒分选及固晶制程的吸嘴，也有以碳化钨、钨钢、镍合金及精密陶瓷等材质所制作的吸嘴以增加使用的寿命，虽然与吸嘴连结的设备摆臂上已有调节压力的弹簧机构，但是因为距离芯片太远，且吸嘴材质硬、无弹性，因此当吸取LED晶粒时，容易造成LED晶粒的薄膜层被压伤，甚至造成衬底层(substry)破裂而造成封装后的LED电性不稳定或是封装失败。若是将吸嘴于吸取晶粒时的下压力降低，虽可以降低晶粒压伤的机率，但是会提高晶粒没吸住而掉落的机率，作业稳定性不佳。因此虽然以硬质金属或是陶瓷所制作的吸嘴，寿命可以长达3百万次至5百万次，并且不会卡住异物或碎屑，但是因为存在芯片压伤或压裂的状况，使用上多受限制，无法发挥材质寿命长、可帮助降低生产成本的优点。
发明内容
本发明的目的，在于解决现有技术采用软性材料制造的小型晶粒吸嘴的气流通道容易卡住或是镶嵌住晶粒碎屑，造成晶粒损伤；而采用硬质材料制造时，则会存在芯片被压伤或压裂的问题。
本发明的特征，是以金属或是陶瓷等硬质材质制作芯片吸嘴，以改良橡胶或是塑料材料所制造的吸嘴寿命不佳的情况。并在吸嘴本身设置具有弹性缓冲作用的结构，让吸嘴在吸取LED晶粒时，其接触晶粒时的作用力得以被弹性缓冲结构吸收，以避免压伤或造成晶粒破裂。另一方面，因为以金属或是陶瓷等硬质材料制作吸嘴，因此具有耐磨耗及不变型的优点，可以有效延长吸嘴的寿命。利用此种做法所做出的吸嘴，运用于晶粒分选(die-solting)，或是固晶制程(die bond)时，可以有效的改善目前常用的吸嘴的寿命很差的问题，以及因为硬质吸嘴碰撞晶粒时所造成压伤薄膜或是压裂衬底的问题。
本发明的技术手段，包括有一固定部、一工作部与一管状弹性体；所述固定部具有一轴向贯通的通气孔；所述管状弹性体具有一轴向贯通的贯穿孔，将管状弹性体设于该固定部内，使其贯穿孔与该通气孔轴向直线对应；所述工作部具有一轴向贯通的微细通孔，该工作部的一长度直接或间接连接该管状弹性体，使微细通孔直接或间接连通该管状弹性体的贯穿孔；本发明利用管状体弹性体做为工作部外径与固定部内径连接的中间组件，除了提供气密效果外，还提供了工作部在接触吸取晶粒时，吸收其接触时的作用力的缓冲功能，避免过大的作用力对晶粒造成损伤。
本发明将管状弹性体与固定部组装的方式，可以在固定部的一端设置一与该通气孔相同圆心且轴向延伸的容置空间，管状弹性体则设在该容置空间内。
本发明将管状弹性体与工作部组装的方式，可以将工作部的一长度的外径组合于该管状弹性体的贯穿孔内径，亦即使工作部与管状弹性体直接连接。
本发明将管状弹性体与工作部组装的方式，可以在工作部的外径设置一凸缘，该凸缘将工作部区隔出一配合区段，再将工作部的配合区段的外径组合于管状弹性体的贯穿孔内径，并使该凸缘抵住管状弹性体的端部；固定部的容置空间则设置一固定组件，使所述凸缘受到固定组件与管状弹性体抵掣，为另一方式将工作部与管状弹性体直接连接。
本发明将管状弹性体与工作部组装的方式，可以在固定部的容置空间设置一滑动组件与一固定组件，使滑动组件位于固定组件与管状弹性体之间，该滑动组件的一端设置一轴向延伸的内空间，滑动组件的相对另一端设置一凸柱，该凸柱设置一轴向贯通该内空间的穿孔，将滑动组件的凸柱外径组合固定于管状弹性体的贯穿孔内径，工作部的一长度则穿过固定组件，并组合于滑动组件的内空间，此为将工作部与管状弹性体间接连接的组合方式。
在前述以滑动组件做为工作部与固定部间接连接的中间组件的基础上，本发明可以在固定部的另一端设置一具有进气孔的塞体，使管状弹性体的两端被滑动组件与塞体抵掣，同样可达到利用管状弹性体吸收工作部受到的作用力的缓冲效果。
本发明可以进一步包含一具有轴向贯通的连接通孔的连接部，连接部的两端则分别组合该工作部与管状弹性体，藉此，价格昂贵的工作部可以因为缩小体积而节省制造成本。
综合言之，本发明以管状弹性体做为连接晶粒吸嘴的固定部与工作部的中间组件，当工作部的端部接触芯片时，所产生的作用力可以传导至管状弹性体，工作部则会因为管状弹性体产生变形、位移而达到控制压力及缓冲的效果，达到减少芯片表面损伤的目的；此外，本发明的晶粒吸嘴，除了可以顾及吸嘴使用时所需的真空保持及角度旋转固定需求外，又兼顾灵敏弹性反应及极小空间的组装生产可行性。
附图说明
图1为显示本发明的组件组合关系的第一实施例平面剖视分解图；
图2为显示图1的组件组合后的结构的平面剖视示意图；
图3为显示本发明的组件组合关系的第二实施例平面剖视示意图；
图4为显示图3的组件组合后的结构的平面剖视示意图；
图5为显示本发明的组件组合关系的第三实施例平面剖视分解图；
图6为显示图5的组件组合后的结构的平面剖视示意图；
图7为显示本发明的组件组合关系的第四实施例平面剖视分解图；
图8为显示图7的组件组合后的结构的平面剖视示意图；以及
图9为显示本发明具有缓冲作用的晶粒吸嘴的第五实施例平面剖视示意图。
其中，附图标记说明如下：
1 固定部
11 通气孔
12 容置空间
2 管状弹性体
21 贯穿孔
3 工作部
31 微细通孔
32 通孔
33 凸缘
34 配合区段
4 固定组件
5 滑动组件
51 内空间
52 凸柱
53 穿孔
6 塞体
61 第一塞柱
62 第二塞柱
63 进气孔
具体实施方式
以下配合图式及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。
第一实施例
如图1与图2所示，本发明提供的具有缓冲作用的晶粒吸嘴，包括有各自独立的一固定部1、一管状弹性体2与一工作部3；其中，固定部1为用来安装于机器设备的部件，其具有在前述三者中相对最大的外径，以及具有一轴向贯通的通气孔11，固定部1的一端设有一个与该通气孔11相同圆心且轴向延伸的容置空间12，该容置空间12的内径大于通气孔11的内径；固定部1可以采用适当的金属合金材料制造。
所述管状弹性体2具有在前述三者中相对次大的外径，其可以采用任何一种具有适当弹性的材料制造，例如橡胶、硅胶等材料，并将其成型为端部呈圆形并轴向延伸一长度的管状体，进而使其具有一轴向贯通的贯穿孔21；该管状弹性体2被组合于固定部1的容置空间12内，使贯穿孔21与通气孔11轴向直线对应；管状弹性体2组合于容置空间12的方式，可以让管状弹性体2的外径与容置空间12的内径彼此干涉配合；也可以在管状弹性体2的外径与容置空间12的内径之间以黏着剂黏固；也可以将固定部1放置在模具中后，以射出成型技术将管状弹性体2的材料射入模具中和固定部1的容置空间12内径结合。
该工作部3具有在前述三者中相对最小的外径，以及具有一轴向贯通的微细通孔31，该微细通孔31在接近工作部3用于接触晶粒的端部时甚至进一步缩小直径；工作部3的一长度组合于前述已设在固定部1的管状弹性体2的贯穿孔21；其组合方式，可以让工作部3的外径与管状弹性体2的贯穿孔21内径彼此干涉配合；也可以在工作部3的外径与贯穿孔21的内径之间以黏着剂黏固；也可以将固定部1与工作部3均放置在模具中后，以射出成型技术将管状弹性体2的材料射入模具中填满固定部1的容置空间12，使凝固后的管状弹性体2和容置空间12的内径及工作部3的外径结合。由于工作部3是用来和工件(即小型晶粒)接触的组件，因此最好采用具有耐磨性质的宝石、结晶材料、陶瓷或钨钢合金材料制造。亦即，工作部3采用不同于固定部1的材料。
当固定部1、管状弹性体2与工作部3组合完成后，通气孔11、贯穿孔21与微细通孔31直线对应地连通，而且管状弹性体2的外径与容置空间12内径，以及管状弹性体2的内径与工作部3的外径之间形成气密作用，因此，机器设备作动产生负气体压力(负压)时，将使固定部1的通气孔11、管状弹性体2的贯穿孔21，以及工作部3的微细通孔31均产生负压，从而在工作部3的微细通孔31端部产生吸力而得以吸取小型晶粒。当工作部3在吸取小型晶粒而对晶粒产生接触时，其接触时产生的作用力将可经由工作部3传导至管状弹性体2，使管状弹性体2变形、位移而吸收该作用力，因此可以避免脆弱的晶粒受到该作用力撞击而损坏。
第二实施例
如图3与图4所示，本发明提供的具有缓冲作用的晶粒吸嘴，其第二实施例包括有各自独立的一固定部1、一管状弹性体2、一工作部3与一固定组件4；其中，固定部1同样具有一轴向贯通的通气孔11，固定部1的一端设有一与该通气孔11相同圆心且轴向延伸的容置空间12，该容置空间12的内径大于通气孔11的内径。
所述管状弹性体2可以采用任何一种具有适当弹性的材料制造，例如橡胶、硅胶等材料，并将其成型为端部呈圆形并轴向延伸一长度的管状体，进而使其具有一轴向贯通的贯穿孔21，但管状弹性体2的轴向长度小于容置空间12的轴向长度；该管状弹性体2被组合于固定部1的容置空间12内，使贯穿孔21与通气孔11轴向直线对应；管状弹性体2组合于容置空间12的方式，可以让管状弹性体2的外径与容置空间12的内径彼此干涉配合；也可以在管状弹性体2的外径与容置空间12的内径之间以黏着剂黏固；也可以将固定部1放置在模具中后，以射出成型技术将管状弹性体2的材料射入模具中和固定部1的容置空间12内径结合。
该工作部3具有一轴向贯通的微细通孔31，该微细通孔31在接近工作部3用于接触晶粒的端部时甚至进一步缩小直径；工作部3的外径设有一凸缘32，该凸缘32将工作部3区隔出一用来组合于管状弹性体2的配合区段33，所述工作部3的配合区段33的外径组合于管状弹性体2的贯穿孔21内径，并使凸缘32抵住管状弹性体2的端部；其组合方式，可以让工作部3的配合区段33外径与管状弹性体2的贯穿孔21内径彼此干涉配合；也可以在配合区段33的外径与贯穿孔21的内径之间以黏着剂黏固；也可以将固定部1与工作部3均放置在模具中后，以射出成型技术将管状弹性体2的材料适当地射入模具中填入固定部1的容置空间12，使凝固后的管状弹性体2和容置空间12的内径及工作部3的配合区段33外径结合。
所述固定组件4的较佳实施例为一环圈，当工作部3组合于管状弹性体2后，再将固定组件4组合于固定部1的容置空间12而使工作部3穿出环圈状的固定组件4，使工作部3的凸缘32受到固定组件4与管状弹性体2抵掣。该固定组件4与固定部1的组合方式，可以让固定组件4的外径与与固定部1的容置空间12内径彼此干涉配合；也可以在固定组件4的外径与容置空间12的内径之间以黏着剂黏固。
藉由前述第二实施例的结构，当工作部3在吸取小型晶粒而对晶粒产生接触时，其接触时产生的作用力可经由工作部3传导至管状弹性体2，使管状弹性体2变形、位移而吸收该作用力，因此可以避免脆弱的晶粒受到该作用力撞击而损坏。
第三实施例
如图5与图6所示，本发明提供的具有缓冲作用的晶粒吸嘴，其第三实施例包括有各自独立的一固定部1、一管状弹性体2、一工作部3、一固定组件4与一滑动组件5；其中，固定部1同样具有一轴向贯通的通气孔11，固定部1的一端设有一与该通气孔11相同圆心且轴向延伸的容置空间12，该容置空间12的内径大于通气孔11的内径。
所述管状弹性体2可以采用任何一种具有适当弹性的材料制造，例如橡胶、硅胶等材料，并将其成型为端部呈圆形并轴向延伸一长度的管状体，进而使其具有一轴向贯通的贯穿孔21，但管状弹性体2的轴向长度小于容置空间12的轴向长度；该管状弹性体2被组合于固定部1的容置空间12内，使贯穿孔21与通气孔11轴向直线对应；管状弹性体2组合于容置空间12的方式，可以让管状弹性体2的外径与容置空间12的内径彼此干涉配合；也可以在管状弹性体2的外径与容置空间12的内径之间以黏着剂黏固；也可以将固定部1放置在模具中后，以射出成型技术将管状弹性体2的材料射入模具中和固定部1的容置空间12内径结合。
该工作部3具有一轴向贯通的微细通孔31，该微细通孔31在接近工作部3用于接触晶粒的端部时甚至进一步缩小直径；亦即，本第三实施例的工作部3结构相同于前述第一实施例的工作部3结构。
本实施例的滑动组件5是一种用来滑动配合于固定部1的容置空间12的组件，其一端设有一轴向延伸的内空间51，相对另一端则设有一凸柱52，该凸柱52设有一轴向贯通该内空间51的穿孔53；凸柱52的外径组合固定于管状弹性体2的贯穿孔21内径；其组合方式，可以让凸柱52的外径与管状弹性体2的贯穿孔21的内径彼此干涉配合；也可以在凸柱52的外径与贯穿孔21的内径之间以黏着剂黏固。
如同前述第二实施例，本第三实施例的固定组件4亦为一环圈，当工作部3的外径组合于滑动组件5的内空间51，并将滑动组件5组合于固定部1的容置空间12，以及使凸柱52固定于管状弹性体2的贯穿孔21后，再将固定组件4组合于固定部1的容置空间12以抵住滑动组件5的端部。该固定组件4与固定部1的组合方式，可以让固定组件4的外径与与固定部1的容置空间12内径彼此干涉配合；也可以在固定组件4的外径与容置空间12的内径之间以黏着剂黏固。
藉由前述第三实施例的结构，当工作部3在吸取小型晶粒而对晶粒产生接触时，其接触时产生的作用力可经由工作部3传导至管状弹性体2，使管状弹性体2变形、位移而吸收该作用力，因此可以避免脆弱的晶粒受到该作用力撞击而损坏。
第四实施例
如图7与图8所示，本发明提供的具有缓冲作用的晶粒吸嘴，其第四实施例包括有各自独立的一固定部1、一管状弹性体2、一工作部3、一固定组件4、一滑动组件5与一塞体6；其中，固定部1同样具有一轴向贯通的通气孔11，但没有设置如图1所示的容置空间12。
所述管状弹性体2可以采用任何一种具有适当弹性的材料制造，例如橡胶、硅胶等材料，并将其成型为端部呈圆形并轴向延伸一长度的管状体，进而使其具有一轴向贯通的贯穿孔21；该管状弹性体2被组合于固定部1的通气孔11内；管状弹性体2组合于通气孔11的方式，可以让管状弹性体2的外径与通气孔11的内径彼此干涉配合；也可以在管状弹性体2的外径与通气孔11的内径之间以黏着剂黏固；也可以将固定部1放置在模具中后，以射出成型技术将管状弹性体2的材料射入模具中和固定部1的通气孔11内径结合。
该工作部3具有一轴向贯通的微细通孔31，该微细通孔31在接近工作部3用于接触晶粒的端部时甚至进一步缩小直径；亦即，本第三实施例的工作部3结构相同于前述第一实施例的工作部3结构。
本实施例的滑动组件5是一种用来滑动配合于固定部1的通气孔11的组件，其一端设有一轴向延伸的内空间51，相对另一端则设有一凸柱52，该凸柱52设有一轴向贯通该内空间51的穿孔53；凸柱52的外径组合固定于管状弹性体2的贯穿孔21内径；其组合方式，可以让凸柱52的外径与管状弹性体2的贯穿孔21的内径彼此干涉配合；也可以在凸柱52的外径与贯穿孔21的内径之间以黏着剂黏固。
如同前述第二实施例，本第四实施例的固定组件4亦为一环圈，当工作部3的外径组合于滑动组件5的内空间51，并将滑动组件5组合于固定部1的通气孔11，以及使凸柱52固定于管状弹性体2的贯穿孔21后，再将固定组件4组合于固定部1的通气孔11以抵住滑动组件5的端部。该固定组件4与固定部1的组合方式，可以让固定组件4的外径与与固定部1的通气孔11内径彼此干涉配合；也可以在固定组件4的外径与通气孔11的内径之间以黏着剂黏固。
所述塞体6用于组合于固定部1相对于安装工作部3的另一端的组件，其具有轴向连接并且具有不同直径的一第一塞柱61与一第二塞柱62，以及具有一轴向贯通的进气孔63；当管状弹性体2组合于固定部1的通气孔11内后，即将塞体6的第一塞柱61的迫塞于固定部1的通气孔11，进而将第二塞柱62迫塞于管状弹性体2的贯穿孔21；第一塞柱61与通气孔11内径之间，以及第二塞柱62与贯穿孔21之间可以进一步以黏着剂黏着固定，使得管状弹性体2的两端被滑动组件5与第一塞柱61的端部抵住；塞体6的进气孔63则与贯穿孔21及微细通孔31直线对应而可提供气体流动。
藉由前述第四实施例的结构，当工作部3在吸取小型晶粒而对晶粒产生接触时，其接触时产生的作用力可经由工作部3传导至管状弹性体2，使管状弹性体2变形、位移而吸收该作用力，因此可以避免脆弱的晶粒受到该作用力撞击而损坏。
第五实施例
如图9所示，本发明提供的具有缓冲作用的晶粒吸嘴，其第五实施例包括有各自独立的一固定部1、一管状弹性体2、一工作部3与一连接部7；其中，固定部1同样具有一轴向贯通的通气孔11，固定部1的一端设有一与该通气孔11相同圆心且轴向延伸的容置空间12，该容置空间12的内径大于通气孔11的内径。
所述管状弹性体2可以采用任何一种具有适当弹性的材料制造，例如橡胶、硅胶等材料，并将其成型为端部呈圆形并轴向延伸一长度的管状体，进而使其具有一轴向贯通的贯穿孔21；该管状弹性体2被组合于固定部1的容置空间12内，使贯穿孔21与通气孔11轴向直线对应；管状弹性体2组合于容置空间12的方式，可以让管状弹性体2的外径与容置空间12的内径彼此干涉配合；也可以在管状弹性体2的外径与容置空间12的内径之间以黏着剂黏固；也可以将固定部1放置在模具中后，以射出成型技术将管状弹性体2的材料射入模具中和固定部1的容置空间12内径结合。
所述连接部7是一种可以采用较低廉材料制成具有轴向通孔71的管状体，其与工作部3组合后共同构成一个可以吸取晶粒的完成工作组件。该工作部3具有一轴向贯通的微细通孔31，微细通孔31在接近工作部3用于接触晶粒的端部时甚至进一步缩小直径。本发明将工作部3固定于连接部7的方式，可以将工作部3的一端插入连接部7的通孔71后，再以焊接或黏结技术将两者焊固或黏固，也可以采用干涉配合方式，直接将工作部3迫紧于通孔71内。
当工作部3与连接部7组合后，则将连接部7组合于管状弹性体2，其组合方式，可以将连接部7的外径与管状弹性体2的贯穿孔21内径彼此干涉配合；也可以在连接部7的外径与贯穿孔21的内径之间以黏着剂黏固。
藉由前述第五实施例的结构，当工作部3在吸取小型晶粒而对晶粒产生接触时，其接触时产生的作用力可经由工作部3传导至管状弹性体2，使管状弹性体2变形、位移而吸收该作用力，因此可以避免脆弱的晶粒受到该作用力撞击而损坏。
以上所述者仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图具以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的发明精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims (8)

1.一种具有缓冲作用的晶粒吸嘴，其特征在于，包括有：
一固定部，具有一轴向贯通的通气孔；
至少一管状弹性体，具有一轴向贯通的贯穿孔，该管状弹性体设于该固定部内，使该贯穿孔与该通气孔轴向直线对应；
一工作部，具有一轴向贯通的微细通孔，该工作部的一长度直接或间接连接该管状弹性体，使该微细通孔直接或间接连通该管状弹性体的贯穿孔。
2.如权利要求1所述的具有缓冲作用的晶粒吸嘴，其特征在于，所述固定部的一端设有一与该通气孔相同圆心且轴向延伸的容置空间，所述管状弹性体设在该容置空间内。
3.如权利要求2所述的具有缓冲作用的晶粒吸嘴，其特征在于，所述工作部的一长度的外径组合于该管状弹性体的贯穿孔内径。
4.如权利要求2所述的具有缓冲作用的晶粒吸嘴，其特征在于，所述工作部的外径设有一凸缘，该凸缘将所述工作部区隔出一配合区段，所述工作部的配合区段的外径组合于该管状弹性体的贯穿孔内径，并使该凸缘抵住该管状弹性体的端部。
5.如权利要求4所述的具有缓冲作用的晶粒吸嘴，其特征在于，所述固定部的容置空间设有一固定组件，使该凸缘受到该固定组件与该管状弹性体抵掣。
6.如权利要求2所述的具有缓冲作用的晶粒吸嘴，其特征在于，所述固定部的容置空间设有一滑动组件与一固定组件，使该滑动组件位于该固定组件与该管状弹性体之间，且该滑动组件的外径与该容置空间的内径滑动配合，该滑动组件的一端设有一轴向延伸的内空间，该滑动组件的相对另一端设有一凸柱，该凸柱设有一轴向贯通该内空间的穿孔，该凸柱的外径组合固定于该管状弹性体的贯穿孔内径，该工作部的一长度穿过该固定组件，并组合于该滑动组件的内空间。
7.如权利要求6所述的具有缓冲作用的晶粒吸嘴，其特征在于，所述固定部相对于该容置空间的另一端设有一塞体，该塞体具有轴向连接并且具有不同直径的一第一塞柱与一第二塞柱，以及具有一轴向贯通的进气孔，所述第一塞柱迫塞于该固定部的通气孔，所述第二塞柱迫塞于该管状弹性体的贯穿孔。
8.如权利要求1所述的具有缓冲作用的晶粒吸嘴，其特征在于，其进一步包含有一连接部，该连接部具有一轴向贯通的连接通孔，该连接部的一长度组合固定于该管状弹性体的贯穿孔，所述工作部的一长度组合固定于该连接部的连接通孔。
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