CN115274535A - 一种芯片贴装设备 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供了一种兼容多种晶圆尺寸、具有多工序以及空间利用率高的芯片贴装设备。本发明包括大理石基座以及设置在所述大理石基座上的晶圆处理模组、多吸嘴取放模组、焊片处理模组、飞拍对位模组和工装托盘模组，所述多吸嘴取放模组包括龙门Y轴移动组件、龙门X轴移动组件以及多吸嘴组件，所述龙门Y轴移动组件设置在所述大理石基座上，所述龙门X轴移动组件设置在所述龙门Y轴移动组件的活动端，所述多吸嘴组件设置在所述龙门X轴移动组件的活动端，所述多吸嘴组件分别与所述晶圆处理模组、焊片处理模组、飞拍对位模组和工装托盘模组相配合。本发明涉及半导体芯片贴装的技术领域。

Description

一种芯片贴装设备

技术领域

本发明涉及半导体芯片贴装的技术领域，具体地涉及一种芯片贴装设备。

背景技术

IGBT芯片、载波器芯片、FWD芯片以及二极管芯片的高精度贴装是半导体功率器件封装生产中的核心工艺。其工作过程是：由流水线输入端接收装有器件铜基板的工装托盘，由流水线将工装托盘传输至贴装作业位置并定位，然后按设备设定的生产工艺制程分别将需要贴装的晶片从晶圆上拾取，焊片从震动盘上拾取，由高精度图像系统对位后，贴装到器件铜基板上，最后把完成贴装的工装托盘由流水线输出端输出到下工位作业设备。

由于半导体功率器件封装芯片种类多，尺寸规格多，尺寸大且芯片薄。因此要求封装设备具备多种晶圆上下料处理能力，多种晶片从晶圆上剥离的能力，多种芯片拾取的能力以及多种对应黏接的焊片上料处理能力。

现有的半导体功率器件芯片贴装设备贴装能力低，单一设备只能处理单种芯片且芯片对应的黏接焊片也需要由单独的设备进行生产，制程能力低。尤其对于可靠性要求严苛的车规级功率器件生产更不能适用。因此需要一种多种芯片规格同时在线作业并能同时完成对应黏接焊片贴装的半导体功率器件芯片贴装设备。

现有功率器件芯片封装设备由焊片贴装设备和功能单一的晶片贴装设备组成，先在焊片贴装设备上将焊片贴装到器件铜基板上贴装完成后再转移至晶片贴装设备中，贴完一种晶片再转移至另一种晶片贴装设备中。生产所需设备多，场地占用大，生产管理困难；功率器件芯片封装对可靠性要求高，对器件黏接处要求无尘无脏污，多设备流水线式生产，对此难以把控；功率器件芯片封装对贴装精度要求高，多设备流水线式生产在工装传输过程中工装在流水线中流转贴装的物料由于工装和流水线的抖动，碰撞，易产生位置偏移，影响生产精度。

如公开号为CN110505801B的一项中国发明专利，其公开了一种多尺寸芯片用贴装设备，该方案通过贴装吸嘴前后、左右、上下的位置变换，实现贴装吸嘴在圆周方向上的多角度旋转，根据不同大小尺寸的芯片准确定位芯片的位置，再通过多个电机的配合工作，使贴装吸嘴准确吸取芯片并将芯片放置在指定位置，但是该方案不能满足单一设备中进行贴装芯片的多个工序，并且该方案中使用的是单个贴装吸嘴，无法满足对不同物料或芯片实现多吸嘴的稳定吸取，并且无法对物料的形状和大小进行精确测量与定位，因此该方案无法满足单个设备中芯片贴装的多个工序。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种兼容多种芯片尺寸、具有多工序能力以及空间利用率高的芯片贴装设备，来解决现有芯片贴装设备工序多而对应使用的设备多造成成本高、不能兼容多种芯片尺寸等问题。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括大理石基座以及设置在所述大理石基座上的晶圆处理模组、多吸嘴取放模组、焊片处理模组、飞拍对位模组和工装托盘模组，所述多吸嘴取放模组包括龙门Y轴移动组件、龙门X轴移动组件以及多吸嘴组件，所述龙门Y轴移动组件设置在所述大理石基座上，所述龙门X轴移动组件设置在所述龙门Y轴移动组件的活动端，所述多吸嘴组件设置在所述龙门X轴移动组件的活动端，所述多吸嘴组件分别与所述晶圆处理模组、焊片处理模组、飞拍对位模组和工装托盘模组相配合。

一个优选方案是，所述多吸嘴组件包括吸嘴安装板以及设置在所述吸嘴安装板上的视觉定位相机和若干紧密排列的气阀吸嘴。

一个优选方案是，所述晶圆处理模组包括均设置在所述大理石基座上的提篮升降台、晶圆料爪、晶圆定位台以及晶圆脱模组件，所述晶圆料爪与所述提篮升降台和所述晶圆定位台相配合，所述晶圆脱模组件位于所述晶圆定位台正下方。

进一步，所述晶圆脱模组件包括脱模Y轴移动组件、脱模X轴移动组件、顶针模组以及顶针头取换架，所述脱模Y轴移动组件和所述顶针模组设置在所述大理石基座上，所述脱模X轴移动组件设置在所述脱模Y轴移动组件的活动端，所述顶针模组设置在所述脱模X轴移动组件的活动，所述顶针模组在换顶针头时与所述顶针头取换架相配合。

一个优选方案是，所述焊片处理模组包括若干组焊盘驱动底板，所述焊盘驱动底板设置在所述大理石基座上，所述焊盘驱动底板上转动设置有焊片料盘，所述焊盘驱动底板还设置有与所述焊片料盘相配合的导料轮组，所述焊盘驱动底板的末端设置有焊片裁切冲头。

一个优选方案是，所述飞拍对位模组包括对位调节座、对位CCD和对位光源，所述对位调节座设置在所述大理石基座上，所述对位CCD设置在所述对位调节座上，所述对位光源设置在所述对位CCD的正上方。

一个优选方案是，所述工装托盘模组包括工装载道以及设置在所述工装载道上的传输驱动电机、传输同步轮组和工装托盘，所述工装载道设置在所述大理石基座上，所述传输驱动电机的输出端传动设置有转动轴，所述转动轴与所述传输同步轮组传动连接，所述同步带轮组中的同步带与所述工装托盘传动配合，所述工装托盘上设置有铜制基板。

本发明在使用过程中，先通过所述晶圆料爪将所述提篮升降台的晶圆物料抓取并放置到所述晶圆定位台，再通过所述晶圆脱模组件对晶圆上的芯片进行脱模，所述顶针模组通过所述Y轴移动组件和所述脱模X轴移动组件的移动进行对位，再通过所述顶针模组进行顶针脱模，脱模后再通过所述多吸嘴组件将芯片吸起，同时所述焊片料盘转动，所述导料轮组将焊片转送至所述焊盘驱动底板的末端，接着所述焊片裁切冲头将设置好长度的焊片进行冲压裁剪，此时吸取有芯片所述多吸嘴组件移动至所述焊盘驱动底板的末端将焊片吸起，紧接着，所述多吸嘴组件移动至所述对位CCD的正上方进行对位，将裁切好的焊片与芯片对位完成后，由所述多吸嘴组件将焊片和芯片分别放置到所述工装托盘的铜制基板上，最后再由所述传输驱动电机带动所述传输同步轮组，利用所述工装托盘将加工后的所述铜制基板转送到下一工序。

本发明的有益效果：

本发明采用若干紧密排列的所述气阀吸嘴对芯片和焊片进行吸取，所述气阀吸嘴协同工作，可以满足对不同规格的芯片以及焊片进行吸取，提高了本发明对不同产品的兼容性，本发明通过若干模组，具备多种晶圆自动上下料功能，同时本发明具备与芯片对应的黏接焊片的自动上料处理功能，能同时在一台设备上完成多种芯片的贴装，能有效节约生产车间场地，有效地提高了本发明的空间利用率，有效控制粉尘和脏污，且贴装过程中工装不需要移动，能有效保证了生产精度。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是所述多吸嘴取放模组的立体结构示意图；

图3是所述晶圆处理模组的立体结构示意图；

图4是所述晶圆脱模组件的立体结构示意图；

图5是所述焊片处理模组的立体结构示意图；

图6是所述飞拍对位模组的立体结构示意图；

图7是所述工装托盘模组的立体结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明的特征和优点，下面通过实例并结合附图1至附图7对本发明进行进一步的说明。在本实施例中，本发明包括大理石基座1以及设置在所述大理石基座1上的晶圆处理模组2、多吸嘴取放模组3、焊片处理模组4、飞拍对位模组5和工装托盘模组6，所述多吸嘴取放模组3包括龙门Y轴移动组件31、龙门X轴移动组件32以及多吸嘴组件33，所述龙门Y轴移动组件31设置在所述大理石基座1上，所述龙门X轴移动组件32设置在所述龙门Y轴移动组件31的活动端，所述多吸嘴组件33设置在所述龙门X轴移动组件32的活动端，所述多吸嘴组件33分别与所述晶圆处理模组2、焊片处理模组4、飞拍对位模组5和工装托盘模组6相配合。

在本实施例中，所述多吸嘴组件33包括吸嘴安装板331以及设置在所述吸嘴安装板331上的视觉定位相机332和若干紧密排列的气阀吸嘴333。

在本实施例中，所述晶圆处理模组2包括均设置在所述大理石基座1上的提篮升降台21、晶圆料爪22、晶圆定位台23以及晶圆脱模组件24，所述晶圆料爪22与所述提篮升降台21和所述晶圆定位台23相配合，所述晶圆脱模组件24位于所述晶圆定位台23正下方。

在本实施例中，所述晶圆脱模组件24包括脱模Y轴移动组件241、脱模X轴移动组件242、顶针模组243以及顶针头取换架244，所述脱模Y轴移动组件241和所述顶针模组243设置在所述大理石基座1上，所述脱模X轴移动组件242设置在所述脱模Y轴移动组件241的活动端，所述顶针模组243设置在所述脱模X轴移动组件242的活动，所述顶针模组243在换顶针头时与所述顶针头取换架244相配合。

在本实施例中，所述焊片处理模组4包括若干组焊盘驱动底板41，所述焊盘驱动底板41设置在所述大理石基座1上，所述焊盘驱动底板41上转动设置有焊片料盘42，所述焊盘驱动底板41还设置有与所述焊片料盘42相配合的导料轮组43，所述焊盘驱动底板41的末端设置有焊片裁切冲头44。

在本实施例中，所述飞拍对位模组5包括对位调节座51、对位CCD52和对位光源53，所述对位调节座51设置在所述大理石基座1上，所述对位CCD52设置在所述对位调节座51上，所述对位光源53设置在所述对位CCD52的正上方。

在本实施例中，所述工装托盘模组6包括工装载道61以及设置在所述工装载道61上的传输驱动电机62、传输同步轮组63和工装托盘64，所述工装载道61设置在所述大理石基座1上，所述传输驱动电机62的输出端传动设置有转动轴65，所述转动轴65与所述传输同步轮组63传动连接，所述传输同步轮组63中的同步带与所述工装托盘64传动配合，所述工装托盘64上设置有铜制基板。

本发明的工作原理：

本发明工作时，先通过所述晶圆料爪22将所述提篮升降台21的晶圆物料抓取并放置到所述晶圆定位台23，再通过所述晶圆脱模组件24对晶圆上的芯片进行脱模，所述顶针模组243通过所述Y轴移动组件31和所述脱模X轴移动组件242的移动进行对位，再通过所述顶针模组243进行顶针脱模，脱模后再通过所述多吸嘴组件33将芯片吸起，同时所述焊片料盘42转动，所述导料轮组43将焊片转送至所述焊盘驱动底板41的末端，接着所述焊片裁切冲头44将设置好长度的焊片进行冲压裁剪，此时吸取有芯片所述多吸嘴组件33移动至所述焊盘驱动底板41的末端将焊片吸起，紧接着，所述多吸嘴组件33移动至所述对位CCD的正上方进行对位，将裁切好的焊片与芯片对位完成后，由所述多吸嘴组件33将焊片和芯片分别放置到所述工装托盘64的徐偶像铜制基板上，最后再由所述传输驱动电机62带动所述传输同步轮组63，最后利用所述工装托盘64将加工后的所述铜制基板转送到下一工序。

虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。

Claims (7)

1.一种芯片贴装设备，其特征在于，它包括大理石基座（1）以及设置在所述大理石基座（1）上的晶圆处理模组（2）、多吸嘴取放模组（3）、焊片处理模组（4）、飞拍对位模组（5）和工装托盘模组（6），所述多吸嘴取放模组（3）包括龙门Y轴移动组件（31）、龙门X轴移动组件（32）以及多吸嘴组件（33），所述龙门Y轴移动组件（31）设置在所述大理石基座（1）上，所述龙门X轴移动组件（32）设置在所述龙门Y轴移动组件（31）的活动端，所述多吸嘴组件（33）设置在所述龙门X轴移动组件（32）的活动端，所述多吸嘴组件（33）分别与所述晶圆处理模组（2）、焊片处理模组（4）、飞拍对位模组（5）和工装托盘模组（6）相配合。

2.根据权利要求1所述的一种芯片贴装设备，其特征在于，所述多吸嘴组件（33）包括吸嘴安装板（331）以及设置在所述吸嘴安装板（331）上的视觉定位相机（332）和若干紧密排列的气阀吸嘴（333）。

3.根据权利要求1所述的一种芯片贴装设备，其特征在于，所述晶圆处理模组（2）包括均设置在所述大理石基座（1）上的提篮升降台（21）、晶圆料爪（22）、晶圆定位台（23）以及晶圆脱模组件（24），所述晶圆料爪（22）与所述提篮升降台（21）和所述晶圆定位台（23）相配合，所述晶圆脱模组件（24）位于所述晶圆定位台（23）正下方。

4.根据权利要求3所述的一种芯片贴装设备，其特征在于，所述晶圆脱模组件（24）包括脱模Y轴移动组件（241）、脱模X轴移动组件（242）、顶针模组（243）以及顶针头取换架（244），所述脱模Y轴移动组件（241）和所述顶针模组（243）设置在所述大理石基座（1）上，所述脱模X轴移动组件（242）设置在所述脱模Y轴移动组件（241）的活动端，所述顶针模组（243）设置在所述脱模X轴移动组件（242）的活动，所述顶针模组（243）在换顶针头时与所述顶针头取换架（244）相配合。

5.根据权利要求1所述的一种芯片贴装设备，其特征在于，所述焊片处理模组（4）包括若干组焊盘驱动底板（41），所述焊盘驱动底板（41）设置在所述大理石基座（1）上，所述焊盘驱动底板（41）上转动设置有焊片料盘（42），所述焊盘驱动底板（41）还设置有与所述焊片料盘（42）相配合的导料轮组（43），所述焊盘驱动底板（41）的末端设置有焊片裁切冲头（44）。

6.根据权利要求1所述的一种芯片贴装设备，其特征在于，所述飞拍对位模组（5）包括对位调节座（51）、对位CCD（52）和对位光源（53），所述对位调节座（51）设置在所述大理石基座（1）上，所述对位CCD（52）设置在所述对位调节座（51）上，所述对位光源（53）设置在所述对位CCD（52）的正上方。

7.根据权利要求1所述的一种芯片贴装设备，其特征在于，所述工装托盘模组（6）包括工装载道（61）以及设置在所述工装载道（61）上的传输驱动电机（62）、传输同步轮组（63）和工装托盘（64），所述工装载道（61）设置在所述大理石基座（1）上，所述传输驱动电机（62）的输出端传动设置有转动轴（65），所述转动轴（65）与所述传输同步轮组（63）传动连接，所述传输同步轮组（63）中的同步带与所述工装托盘（64）传动配合，所述工装托盘（64）上设置有铜制基板。

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