CN116825702A - 键合贴片机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种键合贴片机，包括加工基台以及拾取机构，加工基台包括底座以及浮动平台，浮动平台具有用于放置待结合件的放置工位，浮动平台能够相对底座在水平方向移动；拾取机构包括吸嘴、用于安装吸嘴的基座以及用于转动基座的转动组件，吸嘴用于吸取待与结合件键合的加工件，转动组件可驱动基座环绕第一轴线转动并至少能够转动至对位状态和键合状态；在对位状态时，第一轴线位于吸嘴吸附加工件的平面内，移动浮动平台能够使放置工位与吸嘴吸附加工件的平面位置对应以完成对位；完成对位后转动基座至键合状态，此时，吸嘴吸附加工件的平面与放置工位所在的平面重合，且吸嘴抵接在放置工位上。该键合贴片机的制造成本更低，生产效率更高。

Description

键合贴片机

技术领域

本发明涉及芯片键合的技术领域，尤其涉及一种键合贴片机。

背景技术

相关技术中的贴片机吸嘴通过三轴或多轴移动结构驱动其移动，以使吸嘴吸附芯片以及将吸嘴上的芯片与加工基台上的结合件对位，然后在芯片和结合件对位完成后，将吸嘴移出工作范围，并将芯片和结合件键合。

然而，上述对位方式不仅需要更高的设备制造成本，而且在对位过程中需要更复杂的软件算法，另外，整个过程需要更长的对位以及移动时间，降低了生产效率。

因此，亟需一种新的键合贴片机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制造成本更低，生产效率更高的键合贴片机。

根据本发明的一方面，提供一种键合贴片机，所述键合贴片机包括：

加工基台，所述加工基台包括底座以及浮动平台，所述浮动平台具有用于放置待结合件的放置工位，所述浮动平台能够相对所述底座在水平方向移动；以及

拾取机构，所述拾取机构包括吸嘴、用于安装吸嘴的基座以及用于转动所述基座的转动组件，所述吸嘴用于吸取待与结合件键合的加工件，所述转动组件可驱动所述基座环绕第一轴线转动并至少能够转动至对位状态和键合状态；

在所述对位状态时，所述第一轴线位于所述吸嘴吸附加工件的平面内，移动所述浮动平台能够使所述放置工位与所述吸嘴吸附加工件的平面位置对应以完成对位；完成对位后转动所述基座至所述键合状态，此时，所述吸嘴吸附加工件的平面与所述放置工位所在的平面重合，且所述吸嘴抵接在所述放置工位上。

作为本发明的一个实施例，在所述对位状态时的所述吸嘴吸附加工件的平面与在所述键合状态时的所述吸嘴吸附加工件的平面相互垂直。

作为本发明的一个实施例，所述第一轴线与所述放置工位的中心点之间的距离为140mm-160mm。

作为本发明的一个实施例，所述吸嘴包括吸头、用于固定所述吸头的轴杆、固定在轴杆端部的转动件以及第一微调千分尺，所述基座上开设有安装孔，所述轴杆可转动地安装在所述安装孔内，所述轴杆的两端分别延伸出所述安装孔的两端口，所述吸头固定在所述轴杆的一端上，所述转动件固定在所述轴杆的另一端上，所述第一微调千分尺固设在所述基座上，所述第一微调千分尺的活动头部抵接在所述转动件上，调节所述第一微调千分尺能够驱动所述转动件相对所述轴杆的轴向转动。

作为本发明的一个实施例，所述拾取机构还包括第一导轨、用于固定所述第一导轨的第一固定座以及第二微调千分尺，所述第一导轨的长度方向与所述轴杆的轴向相同，所述基座沿所述第一导轨的长度方向可滑动地设置在所述第一导轨上，所述第二微调千分尺固设在所述第一固定座上，所述第二微调千分尺的活动头部连接在所述基座上，调节所述第二微调千分尺能够驱动所述基座沿所述第一导轨的长度方向移动。

作为本发明的一个实施例，所述拾取机构还包括第二导轨、用于固定所述第二导轨的第二固定座以及第三微调千分尺，所述第二导轨的长度方向分别垂直于所述轴杆的轴向和第一轴线，所述第一固定座沿所述第二导轨的长度方向可滑动地设置在所述第二导轨上，所述第三微调千分尺固设在所述第二固定座上，所述第三微调千分尺的活动头部连接在所述第一固定座上，调节所述第三微调千分尺能够驱动所述第一固定座沿所述第二导轨的长度方向移动。

作为本发明的一个实施例，所述拾取机构还包括设置在所述吸嘴上吸附加工件的表面上的压力传感器，所述压力传感器用于监测所述加工件受到所述结合件抵压的压力大小。

作为本发明的一个实施例，所述加工基台还包括升降组件，所述升降组件能够根据所述压力传感器反馈的压力信号驱动所述浮动平台在垂直于放置工位所在平面的方向上移动，以使所述压力传感器监测到的压力值维持在预设范围内。

作为本发明的一个实施例，所述键合贴片机还包括相对所述放置工位可移动设置的光学摄像机构，所述光学摄像机构包括主反光镜片以及主成像显示屏，所述反光镜片用于将所述吸嘴以及所述放置工位反馈至所述显示屏以调节所述吸嘴与所述放置工位之间的相对位置。

作为本发明的一个实施例，所述键合贴片机还包括辅助摄像机构，所述辅助摄像机构设置在所述底座上，所述辅助摄像机构包括副反光镜片以及副成像显示屏，所述副反光镜用于将放置工位成像在副成像显示屏上。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

在本实施例中，当放置工位与第一轴线之间的距离和吸嘴与第一轴线之间的距离相同时，放置工位与吸嘴吸附加工件的平面位置完成对位，从而使得吸嘴环绕第一轴线转动时，即可完成自对位状态转换为键合状态，在键合状态时，吸嘴吸附加工件的平面与放置工位所在的平面重合，此时可以方便精准的将芯片放置在结合件上，然后通过转动基座，使得吸嘴环绕第一轴线转动，然后进行键合工作。

另外，芯片通常是放在浮动平台上的芯片上料位置，通过移动浮动平台，使得吸嘴与芯片上料位置对应，然后通过驱动吸嘴环绕第一轴线转动，此时即可通过吸嘴将芯片吸取，以完成对芯片的拾取工作，然后再通过吸嘴带动芯片与结合件对位，以进行后续的键合工作。

本实施例中，仅仅需要通过转动组件带动基座转动，然后带动吸嘴在对位状态和键合状态之间转换，即可实现对芯片的拾取以及对芯片与结合件的键合，整个过程吸嘴的行动路径几乎固定不便，仅需要转动即可，使得芯片拾取或芯片对位过程中移动所需要的时间大大降低，提高了工作效率，另外，相较于复杂的三轴移动结构，需要使用多个电机，本实施例中仅需要使用一个电机，从而大大节约了拾取机构的制造成本，而且，由于吸嘴的运动路径简单，因此，本实施例中的拾取机构所需设计的运动算法更为简单，不易出错。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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为本发明一实施例所述的键合贴片机的结构示意图；

图2为图1中的拾取机构的整体结构示意图；

图3为图2中的部分拾取机构的分解示意图；

图4为图2中的拾取机构的剖视图；

图5为图2中的转动件的结构示意图；

其中：a、第一轴线；10、拾取机构；20、加工基台；21、底座；22、浮动平台；30、光学摄像机构；100、吸嘴；110、吸头；120、轴杆；130、转动件；131、固定部；132、固定孔；133、调节间隙；134、抵接部；140、第一微调千分尺；151、第一导轨；152、第二微调千分尺；160、第一固定座；161、基部；162、第一限位板；163、第二限位板；171、第二导轨；172、第二固定座；173、第三微调千分尺；200、基座；201、安装孔；210、限位部；300、转动组件；310、转动电机；320、转轴；330、安装座；340、转臂；400、加热件。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以容许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参考图1-图5，本发明一实施例提供了一种键合贴片机，本实施例中的键合贴片机包括拾取机构10、加工基台20以及光学摄像机构30，光学摄像机构30用于拍摄芯片以及与芯片键合的结合件的位置，以便于拾取机构10拾取芯片以及芯片和结合件对位。

在一实施例中，加工基台20包括底座21以及浮动平台22，浮动平台22具有用于放置待结合件的放置工位，浮动平台22能够相对底座21在水平方向移动。优选地，浮动平台22为气浮动平台22，可以在水平方向内的任意方向移动。

进一步地，加工基台20还包括升降组件(图中未示出)，升降组件能够驱动浮动平台22在垂直于放置工位所在平面的方向上移动，以调节放置工位在竖直方向上移动。

请参考图1-图3，在一实施例中，本申请提供一种拾取机构10，该拾取机构10应用于该键合贴片机，该拾取机构10包括吸嘴100、用于安装吸嘴100的基座200以及用于转动基座200的转动组件300，吸嘴100用于吸取待与结合件键合的加工件，转动组件300可驱动基座200环绕第一轴线a转动并至少能够转动至对位状态和键合状态，在对位状态时，第一轴线a位于吸嘴100吸附加工件的平面内，移动浮动平台22能够使放置工位与吸嘴100吸附加工件的平面位置对应以完成对位；完成对位后转动基座200至键合状态，此时，吸嘴100吸附加工件的平面与放置工位所在的平面重合，且吸嘴100抵接在放置工位上。本实施例中，通过转动组件300带动吸嘴100环绕第一轴线a转动，从而使得吸嘴100能够转动至对位状态和键合状态，在对位状态时，通过光学摄像机构30的拍摄，并将拍摄所得的信息反馈至加工基台20，通过移动浮动平台22，使得放置工位与吸嘴100吸附加工件的平面位置对应以完成对位，具体地，在本实施例中，当放置工位与第一轴线a之间的距离和吸嘴100与第一轴线a之间的距离相同时，放置工位与吸嘴100吸附加工件的平面位置完成对位，从而使得吸嘴100环绕第一轴线a转动时，即可完成自对位状态转换为键合状态，在键合状态时，吸嘴100吸附加工件的平面与放置工位所在的平面重合，此时可以方便精准的将芯片放置在结合件上，然后通过转动基座200，使得吸嘴100环绕第一轴线a转动，然后进行键合工作。

另外，芯片通常是放在浮动平台22上的芯片上料位置，通过移动浮动平台22，使得吸嘴100与芯片上料位置对应，然后通过驱动吸嘴100环绕第一轴线a转动，此时即可通过吸嘴100将芯片吸取，以完成对芯片的拾取工作，然后再通过吸嘴100带动芯片与结合件对位，以进行后续的键合工作。

本实施例中，仅仅需要通过转动组件300带动基座200转动，然后带动吸嘴100在对位状态和键合状态之间转换，即可实现对芯片的拾取以及对芯片与结合件的键合，整个过程吸嘴100的行动路径几乎固定不便，仅需要转动即可，使得芯片拾取或芯片对位过程中移动所需要的时间大大降低，提高了工作效率，另外，相较于复杂的三轴移动结构，需要使用多个电机，本实施例中仅需要使用一个电机，从而大大节约了拾取机构10的制造成本，而且，由于吸嘴100的运动路径简单，因此，本实施例中的拾取机构10所需设计的运动算法更为简单，不易出错。

在一具体的实施例中，在对位状态时的吸嘴100吸附加工件的平面与在键合状态时的吸嘴100吸附加工件的平面相互垂直。也就是说，当转动吸嘴100环绕第一轴线a转90度即可使得吸嘴100在对位状态和键合状态之间转换。

进一步地，在对位状态时的吸嘴100吸附加工件的平面与放置工位所在的平面垂直，此时便于光学摄像机构30辅助吸嘴100与放置工位之间对位。

优选地，第一轴线a与放置工位的中心点之间的距离为140mm-160mm。当放置工位处设有用于放置结合件的凹槽时，当第一轴线a与放置工位的中心点之间的距离该范围内时，能够使得吸嘴100上的芯片方便的进入凹槽内并放置在结合件上。当第一轴线a与放置工位的中心点之间的距离小于该范围内时，则会出现吸嘴100上的芯片无法方便的进入凹槽内并放置在结合件上。

请参考图2-图4，在一具体的实施例中，吸嘴100包括吸头110、用于固定吸头110的轴杆120、固定在轴杆120端部的转动件130以及第一微调千分尺140，基座200上开设有安装孔201，轴杆120可转动地安装在安装孔201内，轴杆120的两端分别延伸出安装孔201的两端口，吸头110固定在轴杆120的一端上，转动件130固定在轴杆120的另一端上，第一微调千分尺140固设在基座200上，第一微调千分尺140的活动头部抵接在转动件130上，调节第一微调千分尺140能够驱动转动件130相对轴杆120的轴向转动。本实施例中，当吸嘴100自浮动平台22上吸取的芯片出现倾斜的情况时，通过调节第一微调千分尺140，能够驱动转动件130相对轴杆120的轴向转动，而且转动的精度极高，从而能够将吸嘴100上的芯片的位置调正，以便于将芯片与结合件实现快速对位。当然，也可以是根据对位时结合件与芯片的相对位置关系，在进行芯片与结合件对位的过程中调节第一微调千分尺140，此时可以无需调节结合件，而是仅仅调节第一微调千分尺140即可实现结合件与芯片的对位，整个对位过程更为快捷高效。

请参考图5，进一步地，转动件130包括固定部131和一体成型于固定部131上的抵接部134，固定部131上开设有用于套设轴杆120的固定孔132以及沿固定孔132的径向连通固定孔132的调节间隙133，转动部还包括用于调节该调节间隙133的宽度的调节部(图中未示出)。本实施例中的转动件130可以适应不同粗细的轴杆120，以适应不同型号的吸嘴100。

为了方便不同厚度的芯片的对位，请参考图2-图4，在一更具体的实施例中，拾取机构10还包括第一导轨151、用于固定第一导轨151的第一固定座160以及第二微调千分尺152，第一导轨151的长度方向与轴杆120的轴向相同，基座200沿第一导轨151的长度方向可滑动地设置在第一导轨151上，第二微调千分尺152固设在第一固定座160上，第二微调千分尺152的活动头部连接在基座200上，调节第二微调千分尺152能够驱动基座200沿第一导轨151的长度方向移动。本实施例中，当需要将不同厚度的芯片与结合件对位时，可以通过调节第二微调千分尺152，以驱动基座200沿第一导轨151的长度方向移动，而第一导轨151的长度方向与轴杆120的轴向相同，从而可以调节吸嘴100上的芯片与结合件的结合面与第一轴线a重合，此时转动吸嘴100即可使得芯片与结合件精准对位，由于可以通过第二微调千分尺152调节芯片在轴杆120轴向的位置，而且调节精度极高，从而使得本实施例中的键合贴片机能够对位不同厚度的芯片。

进一步地，第一固定座160包括基部161、设置在基部161上的且相互平行设置的第一限位板162和第二限位板163，第二微调千分尺152设置在第一限位板162上，第一导轨151设置在所述基部161上，基座200包括位于第一限位板162和第二限位板163之间的限位部210，第二微调千分尺152的活动头部抵接在限位部210上。本实施例中，通过第一限位板162和第二限位板163对限位部210的限位，可以使得基座200只能在第一限位板162和第二限位板163之间移动，从而防止第二微调千分尺152调节过度。

请参考图2-图4，在一更具体的实施例中，拾取机构10还包括第二导轨171、用于固定第二导轨171的第二固定座172以及第三微调千分尺173，第二导轨171的长度方向分别垂直于所述轴杆120的轴向和第一轴线a，所述第一固定座160沿第二导轨171的长度方向可滑动地设置在第二导轨171上，第三微调千分尺173固设在第二固定座172上，第三微调千分尺173的活动头部连接在第一固定座160上，调节第三微调千分尺173能够驱动第一固定座160沿第二导轨171的长度方向移动。本实施例中，通过调节第三微调千分尺173，第三微调千分尺173可以带动第一固定座160在第二导轨171的长度方向移动，进而带动基座200上的吸嘴100在第二导轨171的长度方向移动，因此，当吸嘴100在拾取芯片后，如果芯片与吸嘴100相对位置出现偏差，可以通过调节第二微调千分尺152和第三微调千分尺173以使得芯片与结合件位于相对应的位置。

在一具体的实施例中，转动组件300包括转动电机310、与转动电机310连接的转轴320、用于固定转轴320的安装座330以及固定在转轴320上的转臂340，转轴320转动安装在安装座330上，第二固定座172固定设置在转臂340上，其中，转轴320的轴线与第一轴线a重合。

在一具体的实施例中，光学摄像机构30包括主反光镜片(图中未示出)以及主成像显示屏(图中未示出)，反光镜片用于将吸嘴100以及放置工位反馈至显示屏以调节吸嘴100与放置工位之间的相对位置。

在一实施例中，拾取机构10还包括设置在吸嘴100上吸附加工件的表面上的压力传感器(图中未示出)，压力传感器用于监测加工件受到所述结合件抵压的压力大小，然后将压力大小反馈至升降组件，升降组件能够根据压力传感器反馈的压力信号驱动浮动平台22在垂直于放置工位所在平面的方向上移动，以使压力传感器监测到的压力值维持在预设范围内。由于吸嘴100上的芯片以及结合件在键合的过程中需要加热，加热过程中，可能导致芯片或结合件出现膨胀现象，从而导致芯片或结合件之间的压力出现变化，通过压力传感器和升降组件使得芯片与结合件之间的压力值维持在预设范围内，以防止芯片损坏。

在一实施例中，键合贴片机还包括辅助摄像机构(图中未示出)，辅助摄像机构设置在底座21上，辅助摄像机构包括副反光镜片以及副成像显示屏，副反光镜用于将放置工位成像在副成像显示屏上。当光学摄像机构30移出芯片与结合件的工作范围后，辅助摄像机构能够继续对芯片与结合件进行拍摄，以成像在副成像显示屏上。

在一实施例中，拾取机构10还包括加热件400，加热件400套设在吸嘴100上，用于调节吸嘴100吸附工件的温度。通过该加热件400能够调节吸嘴100吸附的芯片的温度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种键合贴片机，其特征在于，所述键合贴片机包括：

加工基台，所述加工基台包括底座以及浮动平台，所述浮动平台具有用于放置待结合件的放置工位，所述浮动平台能够相对所述底座在水平方向移动；以及

拾取机构，所述拾取机构包括吸嘴、用于安装吸嘴的基座以及用于转动所述基座的转动组件，所述吸嘴用于吸取待与结合件键合的加工件，所述转动组件可驱动所述基座环绕第一轴线转动并至少能够转动至对位状态和键合状态；

在所述对位状态时，所述第一轴线位于所述吸嘴吸附加工件的平面内，移动所述浮动平台能够使所述放置工位与所述吸嘴吸附加工件的平面位置对应以完成对位；完成对位后转动所述基座至所述键合状态，此时，所述吸嘴吸附加工件的平面与所述放置工位所在的平面重合，且所述吸嘴抵接在所述放置工位上。

2.根据权利要求1所述的键合贴片机，其特征在于，在所述对位状态时的所述吸嘴吸附加工件的平面与在所述键合状态时的所述吸嘴吸附加工件的平面相互垂直。

3.根据权利要求2所述的键合贴片机，其特征在于，所述第一轴线与所述放置工位的中心点之间的距离为140mm-160mm。

4.根据权利要求1所述的键合贴片机，其特征在于，所述吸嘴包括吸头、用于固定所述吸头的轴杆、固定在轴杆端部的转动件以及第一微调千分尺，所述基座上开设有安装孔，所述轴杆可转动地安装在所述安装孔内，所述轴杆的两端分别延伸出所述安装孔的两端口，所述吸头固定在所述轴杆的一端上，所述转动件固定在所述轴杆的另一端上，所述第一微调千分尺固设在所述基座上，所述第一微调千分尺的活动头部抵接在所述转动件上，调节所述第一微调千分尺能够驱动所述转动件相对所述轴杆的轴向转动。

5.根据权利要求4所述的键合贴片机，其特征在于，所述拾取机构还包括第一导轨、用于固定所述第一导轨的第一固定座以及第二微调千分尺，所述第一导轨的长度方向与所述轴杆的轴向相同，所述基座沿所述第一导轨的长度方向可滑动地设置在所述第一导轨上，所述第二微调千分尺固设在所述第一固定座上，所述第二微调千分尺的活动头部连接在所述基座上，调节所述第二微调千分尺能够驱动所述基座沿所述第一导轨的长度方向移动。

6.根据权利要求5所述的键合贴片机，其特征在于，所述拾取机构还包括第二导轨、用于固定所述第二导轨的第二固定座以及第三微调千分尺，所述第二导轨的长度方向分别垂直于所述轴杆的轴向和第一轴线，所述第一固定座沿所述第二导轨的长度方向可滑动地设置在所述第二导轨上，所述第三微调千分尺固设在所述第二固定座上，所述第三微调千分尺的活动头部连接在所述第一固定座上，调节所述第三微调千分尺能够驱动所述第一固定座沿所述第二导轨的长度方向移动。

7.根据权利要求1所述的键合贴片机，其特征在于，所述拾取机构还包括设置在所述吸嘴上吸附加工件的表面上的压力传感器，所述压力传感器用于监测所述加工件受到所述结合件抵压的压力大小。

8.根据权利要求7所述的键合贴片机，其特征在于，所述加工基台还包括升降组件，所述升降组件能够根据所述压力传感器反馈的压力信号驱动所述浮动平台在垂直于放置工位所在平面的方向上移动，以使所述压力传感器监测到的压力值维持在预设范围内。

9.根据权利要求1所述的键合贴片机，其特征在于，所述键合贴片机还包括相对所述放置工位可移动设置的光学摄像机构，所述光学摄像机构包括主反光镜片以及主成像显示屏，所述反光镜片用于将所述吸嘴以及所述放置工位反馈至所述显示屏以调节所述吸嘴与所述放置工位之间的相对位置。

10.根据权利要求1所述的键合贴片机，其特征在于，所述键合贴片机还包括辅助摄像机构，所述辅助摄像机构设置在所述底座上，所述辅助摄像机构包括副反光镜片以及副成像显示屏，所述副反光镜用于将放置工位成像在副成像显示屏上。