CN111415895B - 一种取片和装片装置以及装片机 - Google Patents

一种取片和装片装置以及装片机 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种取片和装片装置以及装片机，涉及装片机技术领域。该取片和装片装置包括：芯片上料台、第一转臂、中转台、校正镜头、第二转臂、焊头和驱动装置；焊头用于取出芯片和放置芯片，焊头包括第一焊头和第二焊头，第二焊头能够在第二转臂的旋转平面内沿顺时针和逆时针方向转动；校正镜头设置在第二转臂的旋转覆盖范围内。在中转台对芯片进行位置校正之后，驱动装置根据校正镜头获取第二焊头取出芯片后芯片在第二焊头上的芯片位置驱动第二焊头旋转运动，以实现对芯片角度的进一步校正。在校正镜头沿上视角度方向获取芯片在第二焊头下表面上的角度位置时，可以实现用于对准的标志或图案存在于芯片背面的芯片与装片工位的高精度角度对准。

Description

一种取片和装片装置以及装片机
技术领域
本发明涉及装片机技术领域，具体涉及一种取片和装片装置以及装片机。
背景技术
在半导体器件如IC的封装过程中，装片是极其重要的环节。装片的过程是：首先由点胶机构(也称点胶模块)在基板的装片工位上点胶，而后由装片机构的装片摆臂将半导体芯片从晶圆上取出，进而转移到已点好胶的装片工位上。装片精确度(也就是芯片与装片工位的对准度)是评价装片机性能的重要指标。
目前，可以采用中转台的平移和旋转操作对经由中转台中转的芯片位置进行校正，以提高芯片与装片工位的对准度。然而，随着芯片尺寸的减小，常规的装片操作难以保证芯片与装片工位的高精度角度对准。另外，对于某些器件或芯片，其上用于对准的标志或图案存在于器件或芯片的背面(下表面)，常规配合俯视视角进行的中转台操作无法实现对这类器件或芯片的对准操作。
因此，需要提供一种可以实现芯片与装片工位的高精度角度对准、特别是可以实现用于对准的标志或图案存在于芯片背面的芯片与装片工位的高精度角度对准的取片和装片装置，以提高产品质量。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种取片和装片装置以及装片机，以解决芯片与装片工位的高精度角度对准问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种取片和装片装置，包括：芯片上料台、第一转臂、中转台、校正镜头、第二转臂、焊头和驱动装置，
芯片上料台用于放置待装片的芯片；
第一转臂用于从芯片上料台取出芯片，旋转后将芯片放置在中转台上；
中转台用于芯片的中转与位置校正；
第二转臂用于取出中转台上的芯片，旋转后将芯片放置在装片基板上；
焊头用于取出芯片和放置芯片，焊头包括设置在第一转臂的一端的第一焊头以及设置在第二转臂的一端的第二焊头，第一焊头和第二焊头能够沿平行于第一转臂或第二转臂的旋转轴线方向运动，并且第二焊头还能够在第二转臂的旋转平面内沿顺时针和逆时针方向转动；
校正镜头设置在第二转臂的旋转覆盖范围内，校正镜头用于获取第二焊头取出芯片后芯片在第二焊头上的芯片位置；
驱动装置用于驱动第一转臂和/或第二转臂，并且驱动装置根据芯片位置驱动第二焊头在第二转臂的旋转平面内的旋转运动。
可选地，第二焊头通过可旋转机构与第二转臂的一端联接。
可选地，校正镜头靠近中转台进行设置。
可选地，校正镜头沿上视角度方向，获取第二焊头取出芯片后芯片在第二焊头下表面上的角度位置。
可选地，校正镜头为光学镜头，在第二焊头取出芯片后，校正镜头沿上视角度方向拍摄芯片在第二焊头的下表面上光学图像，并通过分析光学图像来获取芯片的角度位置。
可选地，通过对装片基板上的点胶位置与芯片的角度位置进行比对，在确定芯片的角度位置与点胶位置未对准时，通过驱动装置驱动第二焊头进行旋转，直到芯片的角度位置与点胶位置对准为止。
可选地，芯片上料台包括堆叠放置在上料架中的多个tray盘以及设置在上料架顶端的保护盖，每个tray盘中容置有多个芯片，芯片上料台的出料口位于上料架的底端。
可选地，在芯片上料台出料时，上料架中的多个tray盘中的处于最底端的tray盘被驱动以从出料口移出至预设的取料位置，从而用于被第一焊头从该tray盘中取出芯片。
可选地在位于取料位置的tray盘中的芯片被全部取完时该tray盘被移出取料位置，以有助于所述多个tray盘中剩余tray盘中的处于最底端的tray盘被移出至取料位置。
第二方面，本发明还提供了一种装片机，包括上料装置、点胶装置和根据第一方面所述的取片和装片装置。
本发明的有益效果包括：
本发明提供的取片和装片装置，包括：芯片上料台、第一转臂、中转台、校正镜头、第二转臂、焊头和驱动装置，芯片上料台用于放置待装片的芯片；第一转臂用于从芯片上料台取出芯片，旋转后将芯片放置在中转台上；中转台用于芯片的中转与位置校正；第二转臂用于取出中转台上的芯片，旋转后将芯片放置在装片基板上；焊头用于取出芯片和放置芯片，焊头包括设置在第一转臂的一端的第一焊头以及设置在第二转臂的一端的第二焊头，第一焊头和第二焊头能够沿平行于第一转臂或第二转臂的旋转轴线方向运动，并且第二焊头还能够在第二转臂的旋转平面内沿顺时针和逆时针方向转动；校正镜头设置在第二转臂的旋转覆盖范围内，校正镜头用于获取第二焊头取出芯片后芯片在第二焊头上的芯片位置；驱动装置用于驱动第一转臂和/或第二转臂，并且驱动装置根据芯片位置驱动第二焊头在第二转臂的旋转平面内的旋转运动。在中转台对芯片进行位置校正之后，通过校正镜头获取第二焊头取出芯片后芯片在第二焊头上的芯片位置，根据该芯片位置以及预设的装片工位，驱动装置驱动第二焊头在第二转臂的旋转平面内进行旋转运动，以实现对芯片角度的进一步校正，从而实现了芯片与装片工位的高精度角度对准问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明一实施例提供的取片和装片装置的结构示意图；
图2示出了本发明另一实施例提供的取片和装片装置的结构示意图；
图3示出了本发明实施例提供的第二焊头取片后的芯片位置图像获取结构示意图；
图4A示出了芯片角度未校正情况下芯片与装片工位对准结构示意图；
图4B示出了芯片角度校正后芯片与装片工位对准结构示意图；
图5示出了本发明实施例提供的芯片上料台的结构示意图；
图6示出了本发明实施例提供的芯片上料台进行一次出料之后的结构示意图。
图标：101-芯片上料台；1011-上料架；1012、1013、1014-tray盘；1015-保护盖；102-第一转臂；1021-第一焊头；1022-第一驱动装置；103-中转台；104-校正镜头；105-第二转臂；1051-第二焊头；1052-第二驱动装置；1053-第三驱动装置；106-芯片；107-装片基板；108-装片工位。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
目前，可以采用中转台的平移和旋转操作对经由中转台中转的芯片位置进行校正，以提高芯片与装片工位的对准度。然而，随着芯片尺寸的减小，常规的装片操作难以保证芯片与装片工位的高精度角度对准。
因此，需要提供一种可以实现芯片与装片工位的高精度角度对准的取片和装片装置，以提高产品质量。
图1示出了本发明一实施例提供的取片和装片装置的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供的取片和装片装置包括：芯片上料台101、第一转臂102、中转台103、校正镜头104、第二转臂105、焊头和驱动装置，芯片上料台101用于放置待装片的芯片106；第一转臂102用于从芯片上料台101取出芯片106，旋转后将芯片106放置在中转台103上；中转台103用于芯片106的中转与位置校正；第二转臂105用于取出中转台103上的芯片106，旋转后将芯片106放置在装片基板107上；焊头用于取出芯片和放置芯片，焊头包括设置在第一转臂102的一端的第一焊头1021以及设置在第二转臂105的一端的第二焊头1051，第一焊头1021和第二焊头1051能够沿平行于第一转臂102或第二转臂105的旋转轴线方向运动，并且第二焊头1051还能够在第二转臂105的旋转平面内沿顺时针和逆时针方向转动；校正镜头104设置在第二转臂105的旋转覆盖范围内，校正镜头104用于获取第二焊头1051取出芯片106后芯片106在第二焊头1051上的芯片位置；驱动装置用于驱动第一转臂102和/或第二转臂105，并且驱动装置根据芯片位置驱动第二焊头1051在第二转臂105的旋转平面内的旋转运动。具体地，驱动装置包括用于驱动第一转臂102的第一驱动装置1022、用于驱动第二转臂105的第二驱动装置1052以及用于动第二焊头1051的转动的第三驱动装置1053。
在图1中，虚线图表示对应组件经过运动后可以到达的位置。在实际应用中，通过第一转臂102一端的第一焊头1021在芯片上料台101上获取待装片的芯片106，通过第一驱动装置1022驱动第一转臂102进行旋转运动，将芯片106运送到达中转台103上，中转台103对芯片106的位置和角度进行首次校正。然后通过第二转臂105一端的第二焊头1051从中转台103上获取经历了首次校正位置之后的芯片106，在第二焊头1051上保持芯片106的状态下，校正镜头104获取芯片106在第二焊头1051上的芯片位置，然后，通过分析该芯片位置，第三驱动装置1053驱动第二焊头1051在第二转臂105的旋转平面内进行旋转运动校正，以使得旋转校正后的芯片106的角度与装片基板107上的装片工位的位置高精度对准。最后，第二转臂105在第二驱动装置1052的驱动下旋转，以将芯片106运送至装片基板107上的装片工位处。其中，装片基板107上的装片工位(点胶位置)可以预先获知。
综上所述，在中转台对芯片进行位置校正之后，通过校正镜头获取第二焊头取出芯片后芯片在第二焊头上的芯片位置，根据该芯片位置以及预设的装片工位，驱动装置驱动第二焊头在第二转臂的旋转平面内进行旋转运动，以实现对芯片角度的进一步校正，从而实现了芯片与装片工位的高精度角度对准问题。
可选地，第二焊头1051通过可旋转机构与第二转臂105的一端联接。
可选地，如图2所示，校正镜头104靠近中转台103进行设置。例如，校正镜头104可以设置在中转台103的一侧上，以方便在第二焊头1051从中转台103获取芯片106后，校正镜头104可以快速地获取芯片106在第二焊头1051下表面上的位置图像，而无需等待第二转臂105进行一定角度的旋转。
可选地，如图3所示，校正镜头104沿上视角度方向，获取第二焊头1051取出芯片106后芯片106在第二焊头1051下表面上的角度位置。由于芯片106被第二焊头1051取出后，芯片106位于第二焊头1051的下表面上，通过将校正镜头104设置在第二焊头1051的水平位置下方并且沿上视角度方向获取角度位置，可以实现用于对准的标志或图案存在于芯片背面的芯片与装片工位的高精度角度对准，提高芯片位置获取的精确度。
随着芯片106尺寸的减小，仅通过中转台103进行首次校正后便将芯片106直接放置在装片基板107上的装片工位108上，芯片106与装片工位108之间可能出现一定程度上的角度未对准，如图4A所示。经过校正镜头104获取芯片位置图像，并通过第三驱动装置1053驱动第二焊头1051进行旋转校正之后，再将芯片106放置在装片基板107上的装片工位108上，可以实现芯片106与装片工位108之间的高精度对准，如图4B所示。
可选地，校正镜头104可以为光学镜头，在第二焊头1051从中转台103取出芯片106后，校正镜头104沿上视角度方向拍摄芯片106在第二焊头1051的下表面上光学图像，并通过分析光学图像来获取芯片106的角度位置。
可选地，通过对装片基板107上的点胶位置(即，装片工位108)与芯片106的角度位置进行比对，在确定芯片106的角度位置与点胶位置未对准时，通过驱动装置(具体地，第三驱动装置1053)驱动第二焊头1051进行旋转，直到芯片106的角度位置与点胶位置对准为止。
tray盘又称料盘，用于盛放物料的器皿。在采用多个tray盘堆叠进行上料时，现有技术中可以采用如专利申请号201520435929.7中所述的tray盘上下料机构：具体地，tray盘上下料机构包括机架，在机架的两侧设置有可放置一叠Tray盘的Tray盘平台和用于升降所述Tray盘平台的平台驱动机构；在Tray盘平台的两侧，沿Tray盘平台升降方向设置有固定挡柱，所述固定挡柱与设置在Tray盘平台上对应的滑槽配合；还包括移载平台、滑轨和移载平台驱动机构；所述滑轨安装在机架上，并且滑轨的两端分别与两侧的Tray盘平台一一对应；所述移载平台安装在滑轨上，并可通过移载平台驱动机构驱动其沿滑轨移动在与滑轨中部对应处的机架上还设置有用于向Tray盘中放入物品或者从Tray盘中取出物品的物品机械手；在与两侧的Tray盘平台对应处的机架上分别安装有Tray盘机械手和相应的传感器组件所述Tray盘机械手用于在Tray盘平台和移载平台之间转移Tray盘；所述传感器组件用于检测Tray盘平台的升降高度，并将检测结果反馈给平台驱动机构。
然而，现有技术中，通过从堆叠的多个tray盘的最上端出料，这样，在最上端的tray盘被移出上料过程中，下面的tray盘暴露出，容易被空气中颗粒灰尘等污染。
本发明实施例中提供了一种从下端出料的多tray盘堆叠式上料台。具体地，芯片上料台101包括堆叠放置在上料架1011中的多个tray盘1012、1013、1014以及设置在上料架1011顶端的保护盖1015，每个tray盘中容置有多个芯片，芯片上料台101的出料口位于上料架1011的底端。在芯片上料台101出料时，上料架1011中的多个tray盘中的处于最底端的tray盘(例如图5中的tray盘1014)被驱动以从出料口移出至预设的取料位置，从而用于被第一焊头1021从该tray盘1014中取出芯片。在该结构中，由于在tray盘上料过程中，未上料的tray盘始终被顶端的保护盖1015保护，因此，提高了上料台的清洁度，提高了产品质量。
可选地在位于取料位置的tray盘中的芯片被全部取完时该tray盘被移出取料位置，以有助于所述多个tray盘中剩余tray盘中的处于最底端的tray盘(例如，图6中的tray盘1013)被移出至取料位置。
另外，本发明实施例还提供了一种装片机，包括上料装置、点胶装置和根据本发明上述实施例提供的取片和装片装置。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种取片和装片装置，其特征在于，包括：芯片上料台、第一转臂、中转台、校正镜头、第二转臂、焊头和驱动装置，
所述芯片上料台用于放置待装片的芯片；
所述第一转臂用于从所述芯片上料台取出芯片，旋转后将所述芯片放置在中转台上；
所述中转台用于芯片的中转与位置校正；
所述第二转臂用于取出所述中转台上的芯片，旋转后将芯片放置在装片基板上；
所述焊头用于取出芯片和放置芯片，所述焊头包括设置在所述第一转臂的一端的第一焊头以及设置在所述第二转臂的一端的第二焊头，所述第一焊头和所述第二焊头能够沿平行于所述第一转臂或所述第二转臂的旋转轴线方向运动，并且所述第二焊头还能够在所述第二转臂的旋转平面内沿顺时针和逆时针方向转动；
所述校正镜头设置在所述第二转臂的旋转覆盖范围内，所述校正镜头用于获取所述第二焊头取出芯片后芯片在所述第二焊头上的芯片位置；
所述驱动装置用于驱动所述第一转臂和/或所述第二转臂，并且所述驱动装置根据所述芯片位置驱动所述第二焊头在所述第二转臂的旋转平面内的旋转运动；
所述芯片上料台包括堆叠放置在上料架中的多个tray盘以及设置在所述上料架顶端的保护盖，每个所述tray盘中容置有多个芯片，所述芯片上料台的出料口位于所述上料架的底端。
2.根据权利要求1所述的取片和装片装置，其特征在于，所述第二焊头通过可旋转机构与所述第二转臂的一端联接。
3.根据权利要求1所述的取片和装片装置，其特征在于，所述校正镜头靠近所述中转台进行设置。
4.根据权利要求1所述的取片和装片装置，其特征在于，所述校正镜头沿上视角度方向，获取所述第二焊头取出芯片后芯片在所述第二焊头下表面上的角度位置。
5.根据权利要求4所述的取片和装片装置，其特征在于，所述校正镜头为光学镜头，在所述第二焊头取出芯片后，所述校正镜头沿上视角度方向拍摄芯片在所述第二焊头的下表面上光学图像，并通过分析所述光学图像来获取所述芯片的角度位置。
6.根据权利要求5所述的取片和装片装置，其特征在于，通过对所述装片基板上的点胶位置与所述芯片的角度位置进行比对，在确定芯片的角度位置与所述点胶位置未对准时，通过所述驱动装置驱动所述第二焊头进行旋转，直到所述芯片的角度位置与所述点胶位置对准为止。
7.根据权利要求1所述的取片和装片装置，其特征在于，在所述芯片上料台出料时，所述上料架中的多个tray盘中的处于最底端的tray盘被驱动以从所述出料口移出至预设的取料位置，从而用于被所述第一焊头从该tray盘中取出芯片。
8.根据权利要求7所述的取片和装片装置，其特征在于，在位于所述取料位置的tray盘中的芯片被全部取完时，该tray盘被移出所述取料位置，以有助于所述多个tray盘中剩余tray盘中的处于最底端的tray盘被移出至所述取料位置。
9.一种装片机，其特征在于，包括上料装置、点胶装置和根据权利要求1至8中任一项所述的取片和装片装置。
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