CN116825692B - 提升取放料精度的框架定位结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及封装设备技术领域，公开了一种提升取放料精度的框架定位结构，包括设于预热平台上的框架载具，框架载具的上表面开有框体槽，框体槽用于放置框架体，框架体用于排布放置若干个多层晶圆芯片，框架载具的底侧安装有呈水平状的定位机构，定位机构位于框体槽的两侧均设有侧夹块，侧夹块的顶端延伸出框体槽的槽壁，侧夹块可相向或相对抵靠在框架体的两侧外壁。本发明的框架定位结构集成在框架载具上，根据产品大小做出载具的仿形槽，在槽口处有倒角，配合上四侧的同步定位机构，可以使物料自由滑落至底部并定位至仿形槽内，可以配合放料和取料做相应的调整和避位，调节方式简单，操作方便。

Description

提升取放料精度的框架定位结构

技术领域

本发明涉及封装设备领域，更具体地说，它涉及一种提升取放料精度的框架定位结构。

背景技术

随着芯片发展，单纯依靠尺寸微缩的发展道路变得越来越窄，因此工业上开始逐渐意识到实现三维集成产业化的重要性，晶圆级多层堆叠技术应运而生，在封装设备中，框架的定位一直是一个很重要的问题，框架的定位精度不够，或者放料位置发生偏移，都会给后续的多层晶圆的芯片封装，带来多层晶圆的芯片损坏造成的物料成本和时间成本的损失都是巨大的。

现有在封装机的上料机构中，对定位结构进行优化，在上料机构的预热平台上根据产品大小做出载具的仿形槽，后续封装用的框架可置于仿形槽内，其中仿形槽的槽口处有倒角，倒角只能使框架放置位置与槽口处有些一点偏差时，通过倒角结构可滑落至底部，但在框体和仿形槽的槽口偏差不能通过槽口滑动复位时，会造成框体在预热平台上预热时，框体的不同位置的预热温度不同，当芯片放置于预热后框体内时，造成具有多层晶圆芯片的不同位置内之间产生热膨胀现象，使芯片的不同晶圆层出现微曲分离的情况，不利于芯片的封装使用。

发明内容

本发明提供一种提升取放料精度的框架定位结构，解决相关技术中框体未落入框体槽内时，预热不均匀，多层晶圆芯片因为预热不均后，造成晶圆层之间的热膨胀不同，出现晶圆层微曲分离的技术问题。

本发明提供了提升取放料精度的框架定位结构，包括设于预热平台上的框架载具，框架载具的上表面开有框体槽，框体槽用于放置框架体，框架体用于排布放置若干个多层晶圆芯片，框架载具的底侧安装有呈水平状的定位机构，定位机构位于框体槽的两侧均设有侧夹块，侧夹块的顶端延伸出框体槽的槽壁，侧夹块可相向或相对抵靠在框架体的两侧外壁，定位机构位于框体槽的两端上设有夹爪组，夹爪组可相向或相对抵靠在框架体的两端外壁；

定位机构包括底框和驱动组件，驱动组件的输出端带动底框沿着其长度方向移动，在框架载具上固定框架体，并通过预热平台对框架载具预热时，驱动组件可带动底框做出应力补偿，使夹爪组和侧夹块对框架体的四边或置于框架体内的多层晶圆芯片的四边的抵靠力度减弱。

进一步地，驱动组件包括驱动盘和圆柱销，圆柱销安装于底框的驱动端下端面，驱动盘上设有槽道结构，圆柱销插接于槽道结构内。

进一步地，槽道结构包括一个补偿部、一个保持部和两个推送部，补偿部设于两个推送部之间，且两个推送部远离补偿部的一端通过保持部连通成密闭槽道，圆柱销沿着槽道结构内滑动时时，补偿部对应框架体放置至框架载具上的流程，其中一个推送部对应将框架体定位至框体槽内并抵靠其四边的流程，另一个推送部在预热后对框架体再进行四边抵靠定位的流程，补偿部对应框架载具在预热平台上预热升温时对框体或其上的物料夹持处做出应力补偿的流程。

进一步地，底框的内侧壁设有配合凸块，配合凸块的外壁抵靠连接在侧夹块的外壁上，底框沿其长度方向移动时，侧夹块在配合凸块的抵靠挤压作用下，侧夹块的端面向框架体的一侧移动。

进一步地，侧夹块包括抵靠部、限位部、支撑弹簧和挤压部，抵靠部位于挤压部的上方，支撑弹簧设于挤压部的外壁和框架载具的内壁之间，限位部位于挤压部靠近支撑弹簧的一侧，限位部用于限制侧夹块沿着垂直框架体的侧边的方向移动。

进一步地，框架载具的框体槽的槽口处设有倒角部，且倒角部上还贯通有推送槽，限位部插接于推送槽内。

进一步地，夹爪组包括对中组件、定夹爪和动夹爪，定夹爪和动夹爪分别通过活动连接至对中组件的两端，定夹爪安装至底框的端部侧壁上，在底框沿着其长度方向移动时，定夹爪和动夹爪通过对中组件相向和对向移动。

进一步地，动夹爪的端部与底框靠近驱动组件的一端活动连接，且动夹爪的一端设有限位柱，限位柱垂直穿插于底框的侧壁上，限位柱上套设有辅助弹簧。

进一步地，对中组件包括双端凸轮和两个连杆，两个连杆分别通过活动连接至双端凸轮的两侧凸出部上。

进一步地，双端凸轮的中部延伸有转动柱，转动柱插接至框架载具的底侧壁上。

本发明的有益效果在于：

本框架定位结构集成在框架载具上，根据产品大小做出载具的仿形槽，在槽口处有倒角，配合上四侧的同步定位机构，可以使物料自由滑落至底部并定位至仿形槽内，可以配合放料和取料做相应的调整和避位，调节方式简单，操作方便；

同时在框架载具预热时，通过驱动组件做出应力补偿，避免定位机构抵靠处的应力会造成多层晶圆芯片的晶圆层连接处分离，不利于后续的芯片正常使用，提高物料的良品率。

附图说明

图1是本发明提出的一种提升取放料精度的框架定位结构的结构示意图；

图2是本发明提出的一种提升取放料精度的框架定位结构的框架载具、框架体和多层晶圆芯片的定位效果图；

图3是本发明提出的一种提升取放料精度的框架定位结构的多层晶圆芯片的竖截面示意图；

图4是本发明的图1中的定位机构的主视图；

图5是本发明的图2中的底框的结构示意图；

图6是本发明的图3中的定位机构的结构示意图；

图7是本发明的图4中的驱动组件的结构示意图；

图8是本发明的图2中的侧夹块的结构示意图；

图9是本发明的图6的另一视角的结构示意图。

图中：100、框架载具；110、框体槽；120、倒角部；130、推送槽；200、定位机构；210、底框；211、配合凸块；212、圆柱销；220、驱动组件；221、保持部；222、推送部；223、补偿部；230、限位杆；240、对中组件；241、定夹爪；242、连杆；243、双端凸轮；244、动夹爪；250、侧夹块；251、抵靠部；252、限位部；253、支撑弹簧；254、挤压部；300、框架体；400、多层晶圆芯片；410、下层晶圆层；420、上层晶圆层；430、键合部。

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。

参阅图1-图9所示，提升取放料精度的框架定位结构，包括设于预热平台上的框架载具100，框架载具100的上表面开有框体槽110，框体槽110用于放置框架体300，框架体300用于排布放置若干个多层晶圆芯片400，框架载具100的底侧安装有呈水平状的定位机构200，定位机构200位于框体槽110的两侧均设有侧夹块250，侧夹块250的顶端延伸出框体槽110的槽壁，侧夹块250可相向或相对抵靠在框架体300的两侧外壁，定位机构200位于框体槽110的两端上设有夹爪组，夹爪组可相向或相对抵靠在框架体300的两端外壁，定位机构200可同时对四侧边进行同步抵靠，使框架体300和其上的多层晶圆芯片400均落入仿形槽内；

定位机构200包括底框210和驱动组件220，驱动组件220的输出端带动底框210沿着其长度方向移动，在框架载具100上固定框架体300，并通过预热平台对框架载具100预热时，驱动组件220可带动底框210做出应力补偿，使夹爪组和侧夹块250对框架体300的四边或置于框架体300内的多层晶圆芯片400的四边的抵靠力度减弱，但多层晶圆芯片400被稳定限制在框架体300内，框架体300嵌在框架载具上，即框架体300的四边均嵌在框架载具100的框体槽110的槽壁上。

需要补充的是，如图3所示，多层晶圆芯片400包括上层晶圆层420、下层晶圆层410和键合部430，上层晶圆层420、下层晶圆层410通过键合部430实现键合连接；

需要补充的是，底框210如图2所示，其为呈M型的主框体和横梁组成，横梁安装至主框体靠近驱动组件220一侧的端口上，横梁可沿着主框体的内壁滑动；

如图4和图5所示，驱动组件220包括驱动盘和圆柱销212，圆柱销212安装于底框210的驱动端下端面，驱动盘上设有槽道结构，圆柱销212插接于槽道结构内。

其中槽道结构包括一个补偿部223、一个保持部221和两个推送部222，补偿部223设于两个推送部222之间，且两个推送部222远离补偿部223的一端通过保持部221连通成密闭槽道。

圆柱销212沿着槽道结构内滑动时时，当圆柱销212滑动至补偿部223时，此时对应框架体300放置至框架载具100上的流程，当圆柱销212滑动至连接在滑动方向上的推送部222时，此时对应将框架体300定位至框体槽110内并抵靠其四边的流程，当圆柱销212滑动至补偿部223时，此时对应框架载具100在预热平台上预热升温，并对框架体300或其上的多层晶圆芯片400夹持处做出应力补偿的流程，具体的对上层晶圆层420的抵压进行应力补偿，即避免键合部430产生裂纹或者上下层的晶圆层的结合界面分离、偏移，然后再滑动至另一个推送部222，此时在预热后对框架体300再进行四边抵靠定位的流程。

需要补充说明的是，驱动组件220包括但不限于驱动电机，驱动电机的输出轴连接至驱动盘的连接轴上，驱动电机还可以连接有用于控制流程间断的槽轮结构，也可通过驱动电机的止停控制，控制流程的间断和行进；

底框210的内侧壁设有配合凸块211，配合凸块211的外壁抵靠连接在侧夹块250的外壁上，底框210沿其长度方向移动时，侧夹块250在配合凸块211的抵靠挤压作用下，侧夹块250的端面向框架体300的一侧移动。

其中侧夹块250包括抵靠部251、限位部252、支撑弹簧253和挤压部254，抵靠部251位于挤压部254的上方，支撑弹簧253设于挤压部254的外壁和框架载具100的内壁之间，限位部252位于挤压部254靠近支撑弹簧253的一侧，限位部252用于限制侧夹块250沿着垂直框架体300的侧边的方向移动；

框架载具100的框体槽110的槽口处设有倒角部120，且倒角部120上还贯通有推送槽130，限位部252插接于推送槽130内。

在本发明的一个实施例中，夹爪组包括对中组件240、定夹爪241和动夹爪244，定夹爪241和动夹爪244分别通过活动连接至对中组件240的两端，定夹爪241安装至底框210的端部侧壁上，在底框210沿着其长度方向移动时，定夹爪241和动夹爪244通过对中组件240相向和对向移动。

动夹爪244的端部与底框210靠近驱动组件220的一端活动连接，且动夹爪244的一端设有限位柱，限位柱垂直穿插于底框210的侧壁上，限位柱上套设有辅助弹簧。

对中组件240包括双端凸轮243和两个连杆242，两个连杆242分别通过活动连接至双端凸轮243的两侧凸出部上，双端凸轮243的中部延伸有转动柱，转动柱插接至框架载具100的底侧壁上。

需要补充说明的是，定夹爪241随着底框210向着驱动组件220的一侧移动时，首先初始状态处于拉伸状态的辅助弹簧复位，然后定夹爪241上通过轴销连接的连杆242会带动双端凸轮243转动，双端凸轮243绕着转动柱转动时，会带动另一端的通过轴连接的连杆242移动，连杆242移动会带动轴销固定的动夹爪244向着双端凸轮243移动，动夹爪244移动会拉动限位杆230，挤压辅助弹簧呈收缩状，使动夹爪244和定夹爪241同时向着框架体300的端部外壁抵靠到位后止停。

本框架定位机构200主要设于框架载具100上，在框架载具100上设有仿形槽，配合物料可进行调整，仿形槽尺寸略大于产品尺寸，可以保证物料完整地置于载具中，仿形槽上有倒角部120，可以使物料即使放置有些偏差也可以自由滑落至底部，保证其位置精度，不会偏差太大，便于取料，且不会使产品发生损坏；

在物料放置偏差无法通过倒角部120辅助时，则通过对物料限位的定位机构200实现物料的定位，具体的定位流程如下：

通过设备的移动部件输送预热平台和其上的框架载具100，框架体300通过转移部件转移放置于框架载具100上，此时驱动组件220带动驱动盘转动，驱动盘上的槽道结构抵靠连接圆柱销212，带动圆柱销212连接的底框210进行移动；

当驱动电机带动驱动盘转动，圆柱销212抵靠至保持部221时，此时完成框架体300放置至框架载具100的流程，然后抵靠至推送部222，底框210整体向着驱动组件220一侧移动，底框210移动时，侧夹块250通过配合凸块211挤压，沿着推送槽130的槽向移动，即侧夹块250向中抵靠，如果框架体300的侧边未放置至框体槽110内，则通过侧夹块250对框架体300的侧壁进行修正，并使其框架体300的侧边搭接至倒角部120后滑动至框体槽110内，同样的，在框架体300的端部未放置至框体槽110内时，通过底框210的移动会带动定夹爪241移动，动夹爪244通过对中组件240和定夹爪241相向移动，对框架体300的端部进行修正，使其框架体300的端部搭接至倒角部120后滑动至框体槽110内，完成框架体300向框体槽110内的定位，并利用侧夹块250和夹爪组对框架体300的四边定位，避免框架体300在具有倒角部120的框体槽110内窜动；

再通过预热平台对框架载具100上的框架体300进行加热，框架体300加热均匀，框架体300整体的预热温度一致，当后续封装时，多层晶圆芯片400放置于预热后框体架300内时，多层晶圆芯片400的不会因为预热框架体300的预热温度不均产生热膨胀现象，使芯片的不同晶圆层出现微曲的情况；

同时预热平台在对框架载具100预热时，会存在对框架体300加热和框架体300、物料同时加热的情况，在框架体300、物料加热时，多层晶圆芯片400加热是为了减少其与环氧封装料之间的温度差，避免后续封装后产生温度差，造成环氧封装料开裂，但是在物料和框架体300加热时，多层晶圆芯片400的上层四边与侧夹块250、夹爪组抵靠，会因为多层晶圆芯片400加热后，在抵靠处的应力会造成多层晶圆芯片400的晶圆层连接处分离，不利于后续的芯片正常使用，故采用补偿部223实现预热过程中的应力补偿，即使夹爪组和侧夹块250对框架体300的四边或置于框架体300内的物料的四边的抵靠力度减弱，力度可减弱为零，即夹爪组和侧夹块250只起到外围限位，但是不抵靠连接到多层晶圆芯片400的四边。

本框架定位结构有效的提高了放料的容错率，同时对放料精度的要求降低，并减少后续预热时导致多层晶圆芯片400的层结构分离状况。

上面对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。

Claims (10)

1.提升取放料精度的框架定位结构，包括设于预热平台上的框架载具（100），框架载具（100）的上表面开有框体槽（110），框体槽（110）用于放置框架体（300），框架体（300）用于排布放置若干个多层晶圆芯片（400），其特征在于，框架载具（100）的底侧安装有呈水平状的定位机构（200），定位机构（200）位于框体槽（110）的两侧均设有侧夹块（250），侧夹块（250）的顶端延伸出框体槽（110）的槽壁，侧夹块（250）可相向或相对抵靠在框架体（300）的两侧外壁，定位机构（200）位于框体槽（110）的两端上设有夹爪组，夹爪组可相向或相对抵靠在框架体（300）的两端外壁；

定位机构（200）包括底框（210）和驱动组件（220），驱动组件（220）的输出端带动底框（210）沿着其长度方向移动，在框架载具（100）上固定框架体（300），并通过预热平台对框架载具（100）预热时，驱动组件（220）可带动底框（210）做出应力补偿，使夹爪组和侧夹块（250）对框架体（300）的四边或置于框架体（300）内的多层晶圆芯片（400）的四边的抵靠力度减弱，多层晶圆芯片（400）被限制在框架体（300）内，框架体（300）的四边均嵌在框架载具（100）的框体槽（110）的槽壁上。

2.根据权利要求1所述的一种提升取放料精度的框架定位结构，其特征在于，驱动组件（220）包括驱动盘和圆柱销（212），圆柱销（212）安装于底框（210）的驱动端下端面，驱动盘上设有槽道结构，圆柱销（212）插接于槽道结构内。

3.根据权利要求2所述的一种提升取放料精度的框架定位结构，其特征在于，槽道结构包括一个补偿部（223）、一个保持部（221）和两个推送部（222），补偿部（223）设于两个推送部（222）之间，且两个推送部（222）远离补偿部（223）的一端通过保持部（221）连通成密闭槽道，圆柱销（212）沿着槽道结构内滑动时时，补偿部（223）对应框架体（300）放置至框架载具（100）上的流程，其中一个推送部（222）对应将框架体（300）定位至框体槽（110）内并抵靠其四边的流程，另一个推送部（222）在预热后对框架体（300）再进行四边抵靠定位的流程，补偿部（223）对应框架载具（100）在预热平台上预热升温时对框体或其上的物料夹持处做出应力补偿的流程。

4.根据权利要求3所述的一种提升取放料精度的框架定位结构，其特征在于，底框（210）的内侧壁设有配合凸块（211），配合凸块（211）的外壁抵靠连接在侧夹块（250）的外壁上，底框（210）沿其长度方向移动时，侧夹块（250）在配合凸块（211）的抵靠挤压作用下，侧夹块（250）的端面向框架体（300）的一侧移动。

5.根据权利要求4所述的一种提升取放料精度的框架定位结构，其特征在于，侧夹块（250）包括抵靠部（251）、限位部（252）、支撑弹簧（253）和挤压部（254），抵靠部（251）位于挤压部（254）的上方，支撑弹簧（253）设于挤压部（254）的外壁和框架载具（100）的内壁之间，限位部（252）位于挤压部（254）靠近支撑弹簧（253）的一侧，限位部（252）用于限制侧夹块（250）沿着垂直框架体（300）的侧边的方向移动。

6.根据权利要求5所述的一种提升取放料精度的框架定位结构，其特征在于，框架载具（100）的框体槽（110）的槽口处设有倒角部（120），且倒角部（120）上还贯通有推送槽（130），限位部（252）插接于推送槽（130）内。

7.根据权利要求6所述的一种提升取放料精度的框架定位结构，其特征在于，夹爪组包括对中组件（240）、定夹爪（241）和动夹爪（244），定夹爪（241）和动夹爪（244）分别通过活动连接至对中组件（240）的两端，定夹爪（241）安装至底框（210）的端部侧壁上，在底框（210）沿着其长度方向移动时，定夹爪（241）和动夹爪（244）通过对中组件（240）相向和对向移动。

8.根据权利要求7所述的一种提升取放料精度的框架定位结构，其特征在于，动夹爪（244）的端部与底框（210）靠近驱动组件（220）的一端活动连接，且动夹爪（244）的一端设有限位柱，限位柱垂直穿插于底框（210）的侧壁上，限位柱上套设有辅助弹簧。

9.根据权利要求8所述的一种提升取放料精度的框架定位结构，其特征在于，对中组件（240）包括双端凸轮（243）和两个连杆（242），两个连杆（242）分别通过活动连接至双端凸轮（243）的两侧凸出部上。

10.根据权利要求9所述的一种提升取放料精度的框架定位结构，其特征在于，双端凸轮（243）的中部延伸有转动柱，转动柱插接至框架载具（100）的底侧壁上。