CN105826225B - 一种电子标签封装设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子标签封装设备，用于电子标签的芯片倒贴装、热压、检测生产。其中粘片臂和点胶臂通过采用5面封闭的槽型结构设计，提供了高刚性、底漏磁、紧凑轻便的高速粘片臂和点胶臂结构。在一个线性驱动的载台上设置粘片头和对应的斜视的相机镜头组，实现同一个位置区域共同完成天线的拍照任务以及粘片或点胶任务，提高了产能。采用直线轴承、支撑光轴、气缸和弹簧的张力控制机构减小了摩擦阻力，提高了张力控制精度，并且结构简单成本低。标签检测驱动机构通过一根绕过天线薄膜区域的Y向同步带，将下层的检测读头和上层的标记头连接在一起，实现机械性的同步运动，使得标签的检测驱动机构得到简化，并大幅降低成本。

Description

一种电子标签封装设备

技术领域

本发明涉及半导体封装设备领域，特别涉及一种倒装芯片的电子标签封装设备。

背景技术

目前电子标签封装设备，特别是电子标签芯片倒封装设备的工艺是：薄膜天线经过上料张力机构和纠偏器后进入装片机中，装片机的点胶相机先对薄膜上各个电线位置进行拍照，视觉位置修正后，在准确的位置进行点胶。翻转吸头将芯片从晶圆上取下来，翻转180度，粘片相机同时对点胶完成的天线也进行拍照，经视觉位置修正后，通过粘片头把从翻转头上交接来的芯片精确地装在对应点胶的位置上。装好芯片的天线经过中间张力机构到热压单元进行几秒钟的热压处理，再经过标签检测部对每个标签的半成品进行检测，最后经过下料部的张力机构后收卷完成。

目前的电子标签封装设备的粘片臂和点胶臂结构，如图10所示，比较先进的是线性驱动机构使用线性马达，目前的结构是粘片臂Y向基座1001呈U型，一般为轻便的铝材质，其内部固定安装线性马达定子，其下表面安装有两条直线导轨1005，载板1004上安装线性马达动子，通过滑块连接到导轨1005上，该线性驱动机构可以驱动载板1004实现水平方向的运动。该结构刚性较弱，存在一定的漏磁，且体积大、重量大，不利于粘片臂的高速运动。

目前的电子标签封装设备在对薄膜上的天线拍照的结构大体分为两类，一类是使用一套独立的线性驱动机构带动相机逐一对天线进行拍照，这种方式结构复杂，由于机械精度、装配误差等原因导致精度难以控制。另一类如图10所示，相机镜头组1003由固定件1002固定在载板1004上，粘片头1006也固定在载板1004上。这样粘片相机镜头组1003与粘片头1006由同一线性驱动机构驱动。工作的时候，需要先运动到当前图示位置，即相机镜头组1003对准天线基材1009上的目标位置1008进行拍照，再把粘片头1006运动到目标位置1008上进行粘片，这样每个工作循环就必须多运动一段距离a1007，影响设备的产能。同理的，点胶相机镜头组和点胶相机的结构和工作方式也具有同样问题，也是每个工作循环都多运动一段距离a，也影响设备的产能。

传统的张力机构如德国纽豹设备，使用伺服电机配合导轨滑块带动单悬臂的辊筒来实现。也有如公开号CN203714933U说述的结构。由于线性机构的导轨滑块摩擦力大，张力控制精度不高，一定程度上影响了装片的精度。而且传统机构比较复杂，成本高。

用于电子标签检测的检测机，如公开号CN203825647U所示，传统的检测读头和标记头分别采用上下两套各自独立的驱动机构实现驱动和控制，即采用了4个电机分别实现检测头的X和Y向运动，以及标记头的X和Y向运动，结构和控制复杂且成本高。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，对电子标签封装设备的几个不同部位的结构进行设计。

本发明的粘片臂，将传统的粘片臂Y向基座、线性马达的三块定子板、散热固定端头、电磁阀固定架、导链固定架等零件合为一体，用一个零件实现；将载板和线性马达动子也合为一体。大幅简化了粘片臂的结构，增加了系统刚性，使其更紧凑和轻便，从而增加了粘片臂整体的运行速度。

本发明的粘片臂结构将粘片相机镜头组与粘片头设置在同一载板上，使用同一个线性机构驱动，通过相机镜头组角度的布置对天线目标位置进行斜侧向拍照，在线性驱动机构不动的情况下，其拍照位置的正上方恰好设置有粘片头。这样保证了线性驱动机构运动在基本同一个位置区域即完成粘片前对天线的拍照任务，又完成粘片动作的任务。

同理的，本发明的点胶臂结构将点胶相机镜头组与点胶头设置在同一载板上，使用同一个线性机构驱动，通过相机镜头组角度的布置对天线目标位置进行斜侧向拍照，在线性驱动机构不动的情况下，其拍照位置的正上方设置有点胶针头。这样保证了线性驱动机构运动在基本同一个位置区域即完成点胶前对天线的拍照任务，又完成点胶动作的任务。这样，省去了线性驱动机构来回多余的运动，大幅减少了线性驱动机构运动的距离，提高了产能。当然以上还可通过添加反射镜的方法，实现倾斜的拍照。

考虑到张力控制系统本身对定位精度要求不高，而对摩擦阻力要求很小的特点。本发明通过使用线性轴承取代传统的导轨滑块，大幅降低了摩擦阻力，解决了天线薄膜张力控制精度不高的难题。并且利用光轴同时完成直线轴承的导向功能和构架支撑的功能，简化了结构且降低成本。针对上料张力、中间张力、下料张力三个不同位置的张力机构工艺特性的不同，还设置了套在光轴上的弹簧和中心气缸的方式来提供附加张力。

本发明设计了新颖的电子标签检测机的驱动机构，本机构采用绕过天线薄膜区域的上下两层共用1个同步带，将检测读头和不良品标记头连接在一起，使用同一套X向电机和Y向电机驱动，共计2个电机，实现机械性的同步运动。当检测读头发现不良品时，标记头直接对相应的不良品进行标记。大幅简化了结构，并降低设备成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面对实施例描述中需要的附图做介绍，显而易见地，下面推述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明粘片臂结构的三维示意图。

图3为本发明粘片臂结构的正视图。

图4为本发明电胶臂结构的三维示意图。

图5为本发明电胶臂结构的正视图。

图6为本发明上料张力机构的三维示意图。

图7为本发明中间张力机构和下料张力机构的三维示意图。

图8为本发明电子标签检测及标记机构的三维示意图。

图9为本发明电子标签检测及标记机构的正视图。

图10为背景技术中一种常见的粘片臂传统结构的正视图。

附图标记说明：以下为各附图中出现的标记说明：

图1：101上料部、102芯片倒装部、103中间张力及纠偏部、104热压部、105标签检测部、106下料部、107上料张力机构、108点胶臂、109粘片臂、110中间张力机构、111电子标签检测及标记机构、112下料张力机构。

图2：201相机镜头组、202镜头固定座、203光路中心线、204粘片头吸嘴、207粘片头Z向驱动电机、208动子载板、209滑块、210导轨、211粘片臂Y向整合基座、212光栅尺、213限位块、214粘片臂X向载板、215粘片臂X向滑块、216粘片臂X向丝杆、217粘片臂Y向光栅尺读头、218下导链固定夹、219导链、220磁铁、221限位橡胶垫、222、散热通孔。

图3：205粘片头吸杆、206粘片头基座。

图4：401点胶针管、404导轨、405点胶臂Y向整合基座、406光栅尺、407点胶相机镜头组、408点胶镜头固定座、409点胶动子载板、410滑块、411丝杆、412磁铁、413散热通孔、414点胶X向滑块、415点胶导链固定夹、416导链。

图5：402点胶头、403点胶相机镜头组光路中心。

图6：601底板、602光轴、603光电传感器、604传感器片、605传感器调节座、606弹簧、607弹力调节夹环、608顶板、609薄膜天线、610滚筒、611直线轴承、612直线轴承固定座、613长条通孔。

图7：701底板、702光轴、703限位夹环、704滚筒、705横梁载板、706光电传感器、707光电传感器调节座、708压力顶板、709直线轴承固定座、710直线轴承、711浮动接头、712气缸。

图8：801检测台底板、802传动光轴、803带座轴承、804底层同步带轮、805底层同步带、806光轴固定座、807底层导向光轴、808底层直线轴承、809底层直线轴承固定座、810上层同步带轮、811上下层共用同步带、812底层从动光轴、813下层导向光轴、814下层直线轴承、815支撑光轴、816上层导向光轴、817上层直线轴承、818喷标器、819检测读写器、820上下层共用驱动电机、821上层同步带夹、822底层同步带夹、823底层驱动电机、824检测读写器载台、825下层同步带夹。

图9：901上层驱动同步带轮、902轴承、903同步带张力调节座、904长条通孔、905天线薄膜。

图10：1001粘片臂Y向基座、1002固定件、1003相机镜头组、1004载板、1005导轨、1006粘片头、1007多运动一段距离a、1008目标位置、1009天线基材。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明，阐明本发明的特征和具体实施方式。

图1为本发明的整体结构示意图，描绘了各个部分在整机设备上的位置。

待生产的电线薄膜由上料部101输出，到达芯片倒装部102，其中的点胶臂108和粘片臂109分别负责点胶和粘片的工作。装好芯片的天线薄膜再经过中间张力及纠偏部103传输到热压部104内，其中间张力机构110负责提供张力和控制冗余天线。芯片和天线经过几秒钟的热压工艺使胶液固化、芯片固定，再传输到标签检测机。其中电子标签检测及标记机构负责发现不良品，并作标记。最后由下料部106收卷完成，其中下料张力机构112负责提供收卷的张力。

图2为本发明粘片臂109结构的三维示意图，图3为本发明粘片臂109结构的正视图，描绘了本发明的整合式粘片臂结构特征和光路结构特征。

粘片臂109相当于X、Y、Z三维的线性机械手，其中粘片臂X向载板214上端连接粘片臂X向滑块215和由电机驱动的粘片臂X向丝杆216，下端连接粘片臂Y向整合基座211，实现带动粘片臂Y向整合基座211及以下部分的整体X向运动。粘片头基座206由粘片头Z向驱动电机207驱动，并带动粘片头吸嘴204实现Z向运动。本发明的一个发明点在于下述的粘片臂Y向结构：粘片臂Y向整合基座211呈5面封闭、一面开口的槽型结构，并使用铁磁性材料；其前后小端面上设置有散热通孔222，用于散热和观测；其槽的两个内侧表面依次间隔固定安装有若干磁铁220如图2所示；其唯一的开口端面设置若干螺纹孔，用于直接安装直线导轨219；其一个侧面光洁平整，用于直接贴装光栅尺212；其另一个侧面设置若干螺纹孔，用于直接固定电磁阀、上导链固定座等粘片臂的辅组原件；开口的下端面还设置有安装限位块213的螺纹孔，配合限位橡胶垫221保证机械限位。其优点在于5面封闭的一体式结构保证了绝佳的整体强度和刚性，以及尽可能小的漏磁，提高了线性马达的性能：粘片臂Y向整合基座兼备电机定子本体和机械臂构架基座的机能，使得整体结构紧凑、轻巧，进一步提高了粘片臂的整体性能。

如图3所示相机镜头组201通过镜头固定座202倾斜固定在动子载板208上，整个粘片头也安装在动子载板208上；镜头固定座202可以水平调整，并用长条孔上的螺丝固定，保证粘片头吸嘴204向下运动到装片工作高度的时候恰好可以与相机镜头组201的光路中心线203汇聚在一处。本实施方式是采用倾斜固定相机镜头组的方法，当然也可以采用添加反射镜的方式使得光路中心线203最终以图示角度工作。这样保证了线性驱动机构运动在基本同一个位置区域即完成粘片前对天线的拍照任务，又完成粘片动作的任务，提高了产能。

图4为本发明电胶臂108结构的三维示意图，图5为本发明电胶臂108结构的正视图，描绘了本发明的整合式点胶臂108结构特征和光路结构特征。

如上的粘片臂109同理，点胶臂也108相当于X、Y、Z三维的线性机械手，其中点胶臂X向载板上端连接点胶臂X向滑块414和由电机驱动的点胶臂X向丝杆411，下端连接点胶臂Y向整合基座405，实现带动点胶臂Y向整合基座405及以下部分的整体X向运动。同上的本发明的点胶臂Y向结构：点胶臂Y向整合基座405呈5面封闭、一面开口的槽型结构，并使用铁磁性材料；其前后小端面上设置有散热通孔413，用于散热和观测；其槽的两个内侧表面依次间隔固定安装有若干强力磁铁如图4所示；其唯一的开口端面设置若干螺纹孔，用于直接安装直线导轨404；其一个侧面光洁平整，用于直接贴装光栅尺406；其另一个侧面设置若干螺纹孔，用于直接固定导气管、上导链固定座等点胶臂的辅组原件；开口的下端面还设置有安装限位块的螺纹孔，配合限位橡胶垫保证机械限位。其优点在于5面封闭的一体式结构保证了绝佳的整体强度和刚性以及尽可能小的漏磁，提高了线性马达的性能；点胶臂Y向整合基座兼备电机定子本体和机械臂构架基座的机能，使得整体结构紧凑、轻巧，进一步提高了点胶臂的整体性能。点胶动子载板409上设置有凹槽，用于直接嵌入封装线性马达的动子线圈，封装胶将动子载板和线圈封装为一体，进一步提高了系统刚性，进而提高设备产能。

如上的粘片臂109光路结构同理，点胶臂108光路，如图3所示点胶相机镜头组407通过点胶镜头固定座408倾斜固定在点胶动子载板409上，整个点胶头也安装在动子载板409上；点胶镜头固定座408可以水平调整，并用长条孔上的螺丝固定，保证点胶头402向下运动到点胶高度的时候恰好可以与点胶相机镜头组光路中心403汇聚在一处。

本实施方式是采用倾斜固定相机镜头组的方法，当然也可以采用添加反射镜的方式使得光路中心线403最终以图示角度工作。这样保证了线性驱动机构运动在基本同一个位置区域即完成点胶前对天线的拍照任务，又完成点胶动作的任务，提高了产能。

本实施例为单点胶臂和单粘片臂的结构，当然也可以在数量上倍化处理，使用两个或更多的点胶臂、粘片臂，以及相对应的两个或多个晶圆盘、翻转机构、顶针机构等，达到产能倍化的目的。

图6为本发明上料张力机构107的三维示意图，描绘了本发明的上料张力机构107的结构特征。

光轴602为两端面中心设置有螺纹孔的直线光轴，用于导向和支撑的目的，底板601上设置有沉头螺丝安装通孔，通过螺丝固定若干根光轴602，光轴的顶端也以同样方式固定有顶板608。其中两个光轴用于导向作用，分别套装直线轴承611，直线轴承固定座612嵌入固定此直线轴承611，直线轴承固定座612的内侧设置有可夹紧的通孔，滚筒610是内嵌轴承且中间带轴的标准工业滚筒，其轴的两端分别插入上述直线轴承固定座612的可夹紧的通孔中，并用螺丝锁紧固定，一个直线轴承固定座612的侧面还固定有传感器片604。如此，滚筒610、直线轴承611、直线轴承固定座612、传感器片604连为一体，可随薄膜天线609一同竖直方向运动。在两个导向光轴上还套装了弹簧606，上下调节弹力调节夹环607可调节弹簧弹力，从而控制张力大小，用于提供天线所需的张力。由于实际生产时上料张力机构的滚筒610运动的行程可以很小，所以弹簧提供的张力变化也很小，基本接近于恒定的张力，弹簧的方式提供张力完全胜任此部分工作。另外两根光轴起到加固支撑的作用，传感器调节座605上设有螺纹顶丝孔，固定在光轴上的传感器调节座605和光电传感器603可上下调解后固定，起到电限位和传感信号位置调节的作用。设置在底板601上的长条通孔613是用来调节整个上料张力机构位置的，保证天线的工作位置尽量在滚筒610的中心位置，用来适应极端的天线宽度种类。本结构巧妙地运用直线轴承阻力小、精度低的特点，解决了张力稳定性差的难题，弹簧提供的张力很适合上料张力部分的滚筒小行程浮动，结构简单造价低廉。

图7为本发明下料张力机构112和中间张力机构110(以下简称下料张力机构112)的三维示意图，描绘了本发明的下料张力机构112的结构特征。注明：与图示略有差别的是中间张力机构的滚筒上需要安装若干个可调节的圆环。

与上料张力机构107类似的，下料张力机构112的底板701通过若干根光轴704与顶板709固定在一起，底板701上设置有用于整体调节的长通孔；滚筒712是内嵌轴承且中间带轴的标准工业滚筒，其外表层可以是导电橡胶材质，直线轴承710套装在光轴704上，通过直线轴承固定座709、横梁载板705、滚筒704和传感器片708连接在一起，可随天线薄膜竖直方向一起运动，4个限位夹环703可上下调整后固定，控制其运动行程；光电传感器调节座707上设有顶丝孔，光电传感器调节座707和光电传感器706也可以在光轴702上调节后固定；在顶板上设置有气缸固定孔，用于固定气缸712，气缸的推杆通过浮动接头711连接到横梁载板705上，气缸712为双向的长行程气缸，前端气孔连通大气，尾端气孔通过调压阀连接压缩气源，使之形成一个可调节的且向下的恒定力，此力加上各个运动部件的重力一同作用在天线薄膜上，提供所需的张力。

图8为本发明电子标签检测及标记机构111的三维示意图，图9为本发明电子标签检测及标记机构111的正视图，描绘了本发明电子标签检测及标记机构111的结构特征。

电子标签检测及标记机构111由底层、下层和上层的三层结构构成，其中底层结够位于最下层，用于实现带动整个运动部分的X向驱动；下层结构位于天线薄膜的下面，用于驱动检测读写器819的Y向运动；上层结构位于天线薄膜的上面，用于驱动喷标器818的Y向同步运动。

检测台底板801上设有若干螺纹孔，对应的安装有4个光轴固定座806、带座轴承803和固定底层驱动电机823的电机法兰；四个底层直线轴承808嵌入固定在前后两个底层直线轴承固定座内；底层导向光轴807通过光轴固定座806夹紧固定；传动光轴802和底层从动光轴812通过带座轴承803固定。如图，底层驱动电机823通过同步带轮和同步带将动力传递给传动光轴802上，再由四个底层同步带轮804、前后两条底层同步带805和底层同步带夹822将动力传递给前后的两个底层直线轴承固定座809，两个底层直线轴承固定座809通过下层导向光轴813、支撑光轴815、上层导向光轴816连接固定在一起，实现整个运动机构的X向的驱动。

电子标签检测及标记机构111的Y向驱动机构分为上下两层，下层的检测读写器载台824由下层直线轴承814连接支撑导向，上层的喷标器818由上层直线轴承817连接支撑导向。如图9所示，上下层共用驱动电机820通过电机法兰固定在底层直线轴承固定座809的一侧，电机轴固定驱动同步带轮901，其带动上下层共用同步带811运动；上下层共用同步带811依次绕过下层同步带轮826、上层同步带轮810和轴承902，恰好绕过了已经贴装固定芯片的天线薄膜905，通过下层同步带夹825和上层同步带夹821分别将装有检测读写器819的检测读写器载台824和喷标器818连接起来，实现了上下两部分的机械性同步运动。当检测读写器819发现不良品的时候，在当前位置不需要运动，对应的喷标器818喷涂标记，实现快速对不良品标记的功能。当然所述的上下层共用同步带811也可以通过同步带轮和同步带的传动连接，用两条或多条同步带代替，或采用其他种类皮带、链条等代替实现。

本实施例为单检测单喷标结构，而拓展的实施例的喷标器818、检测读写器819、检测读写器载台824可以拓展为双份或多份，即检测读写器载台824在X向或Y向延伸，安装2个或更多的检测读写器819，并且检测读写器819的位置在检测读写器载台824上可调，同理对应的喷标器818也设置为位置可调的2个或多个，倍化拓展后的结构可以在一个位置同时对2个或多个产品进行检测和标记。

Claims (1)

1.一种电子标签封装设备，包括上料部、芯片倒装部、中间张力及纠偏部、热压部、标签检测部和下料部组成，其特征在于所述的一种电子标签封装设备包括：粘片臂，所述粘片臂包括：粘片臂Y向整合基座、动子载板、镜头固定座，用于将芯片贴装到天线上；

点胶臂，所述点胶臂包括：点胶臂Y向整合基座、点胶动子载板、点胶镜头固定座，用于在天线上点涂胶点；

上料张力机构，用于给天线提供上料位置的张力；

中间张力机构，用于给天线提供中间位置的张力；

下料张力机构，用于给天线提供下料位置的张力；

电子标签检测及标记机构，用于检测不良品并在不良品处喷涂标记；

所述的一种电子标签封装设备根据工艺生产由前到后依次排布上料张力机构、点胶臂、粘片臂、中间张力机构、电子标签检测及标记机构和下料张力机构；

所述的粘片臂Y向整合基座为五面封闭，一面开口的槽型结构，其材质为铁磁性材料，其槽的两个内侧表面依次间隔直接固定安装若干磁铁，其前后两个小端面上设置有散热通孔，其唯一的开口端面设置若干螺纹孔直接安装直线导轨，其一个外侧面直接贴装光栅尺；

所述的粘片臂的相机镜头组通过镜头固定座倾斜固定在动子载板上，整个粘片头也安装在动子载板上，镜头固定座可以水平调整，粘片头吸嘴向下运动到工作高度位置时可以与相机镜头组的光路中心线汇聚在一处；

所述的点胶臂Y向整合基座为五面封闭，一面开口的槽型结构，其材质为铁磁性材料，其槽的两个内侧表面依次间隔直接固定安装若干磁铁，其前后两个小端面上设置有散热通孔，其唯一的开口端面设置若干螺纹孔直接安装直线导轨，其一个侧面直接贴装光栅尺；

所述的点胶臂的相机镜头组通过镜头固定座倾斜固定在动子载板上，整个点胶头也安装在动子载板上，镜头固定座可以水平调整，点胶头向下运动到工作高度位置时可以与相机镜头组的光路中心线汇聚在一处；

所述的下料张力机构和中间张力机构具有相同的结构，包括：底板、光轴、限位夹环、滚筒、横梁载板、光电传感器、光电传感器调节座、压力顶板、直线轴承固定座、直线轴承、浮动接头、气缸，若干等长的光轴垂直固定在底板和压力顶板之间，两根导向光轴分别套装直线轴承和直线轴承固定座，滚筒固定于两直线轴承固定座之间并用横梁载板连接，气缸本体固定在压力顶板上，气缸推杆通过浮动接头连接到横梁载板上，底板上设置有用于整体调整的长条型通孔；

所述的电子标签检测及标记机构包括：检测台底板、传动光轴、带座轴承、底层同步带轮、底层同步带、光轴固定座、底层导向光轴、底层直线轴承、底层直线轴承固定座、上层同步带轮、上下层共用同步带、底层从动光轴、下层导向光轴、下层直线轴承、支撑光轴、上层导向光轴、上层直线轴承、喷标器、检测读写器、上下层共用驱动电机、上层同步带夹、底层同步带夹、底层驱动电机、检测读写器载台、下层同步带夹，上层驱动同步带轮、轴承、同步带张力调节座、长条通孔，所述电子标签检测驱动机构的Y向驱动部分是通过一根绕过天线薄膜的上下层共用同步带，将下层的检测读头和上层的喷标器连接在一起，并通过装有同步带轮的上下层共用驱动电机驱动，所述检测读头和喷标器一并实现机械性的同步运动；

所述的标签检测Y向驱动机构在X向驱动结构之上。