CN117123981A - 芯片吸取机构微压力装置及芯片焊接机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及芯片制造技术领域，具体涉及一种芯片吸取机构微压力装置及芯片焊接机，芯片吸取机构微压力装置包括磁铁组件、铁磁性壳和线圈，所述磁铁组件的动力输出端连接于芯片吸取机构，所述铁磁性壳围绕所述磁铁组件而设，所述铁磁性壳对应于所述磁铁组件的内周设置环形台，所述铁磁性壳与所述环形台围成容纳腔，所述线圈配置在所述容纳腔内；其中，所述环形台的内周壁设有分别自上而下向内倾斜的上圆锥面和下圆锥面，所述上圆锥面和所述下圆锥面用于相互配合以在所述线圈断电及有电情况下均在预设行程内向所述磁铁组件施加恒定微压力。本发明在所述线圈断电及有电情况下都可以保持足够且稳定的下压力。

Description

芯片吸取机构微压力装置及芯片焊接机

技术领域

本发明涉及芯片制造技术领域，具体涉及一种芯片吸取机构微压力装置及芯片焊接机。

背景技术

半导体芯片焊接机在工作过程中有通过芯片吸取机构吸取芯片的芯片吸取过程和将所吸取的芯片键合在基材上的芯片焊接过程，芯片吸取过程中芯片吸取机构需要给予芯片施加吸取压力，芯片焊接过程中芯片吸取机构需要给予芯片施加焊接压力，焊接压力一般要大于吸取压力，而芯片吸取机构的自重比较轻，单靠自重不能满足吸取及焊接过程的压力需求，因此，一般通过驱动动力源给芯片吸取机构施压，但是，现有的驱动动力源无法提供足够且恒定的下压力，压力会随芯片吸取机构升降而发生变化，压力不稳定会导致芯片吸取机构对芯片产生冲击而损坏芯片。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种芯片吸取机构微压力装置，不管线圈有无通电，它都可以保持足够且稳定的下压力。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种芯片吸取机构微压力装置，包括磁铁组件、铁磁性壳和线圈，所述磁铁组件的动力输出端连接于芯片吸取机构，所述铁磁性壳围绕所述磁铁组件而设，所述铁磁性壳对应于所述磁铁组件的内周设置环形台，所述铁磁性壳与所述环形台围成容纳腔，所述线圈配置在所述容纳腔内；其中，

所述环形台的内周壁设有分别自上而下向内倾斜的上圆锥面和下圆锥面，所述上圆锥面和所述下圆锥面用于相互配合以在所述线圈断电及有电情况下均在预设行程内向所述磁铁组件施加恒定微压力。

进一步，所述上圆锥面和所述下圆锥面用于相互配合以在所述线圈有电情况下在预设行程内向所述磁铁组件施加第一恒定微压力及在所述线圈断电情况下在预设行程内向所述磁铁组件施加第二恒定微压力，所述第一恒定微压力大于所述第二恒定微压力。

进一步为了便于加工，所述上圆锥面和所述下圆锥面之间以朝下的阶梯面过渡，所述阶梯面为水平面。

进一步，所述上圆锥面与所述阶梯面之间的夹角为α，所述下圆锥面与阶梯面之间的夹角为β，α与β的比值在0.9-1.1之间。

进一步，α与β的比值在1-1.1之间，且α为70-80°。

进一步，所述磁铁组件包括柱形磁铁、盖装在所述柱形磁铁的上端部的上盖及盖装在所述柱形磁铁的下端部的下盖，所述上盖和所述下盖的外径相等，且均大于所述柱形磁铁的外径。

进一步，所述预设行程为所述磁铁组件的上端面距离所述铁磁性壳的下端面6-7mm的距离区间。

本发明还提供了一种芯片焊接机，包括芯片吸取机构和芯片吸取机构微压力装置，芯片吸取机构微压力装置的磁铁组件的动力输出端连接于芯片吸取机构。

进一步，芯片焊接机还包括支架和旋转驱动机构，所述芯片吸取机构包括中空轴和吸取部，所述中空轴可沿其轴向移动地安装在所述支架上，所述吸取部安装在所述中空轴的末端，所述磁铁组件的动力输出端作用于所述中空轴的起始端，所述旋转驱动机构与所述中空轴相连，用于驱动所述中空轴旋转。

进一步为了方便对芯片进行拍摄检查，所述中空轴的空腔沿轴向贯穿，所述空腔的上端部安装有镜片，所述磁铁组件具有正对所述镜片的中心通孔，所述中心通孔及所述镜片分别用于供照射光线自上而下通过。

采用上述技术方案后，磁铁组件在预设行程内升降的过程中，上圆锥面和下圆锥面施加给磁铁组件的竖直向下分力此消彼长，所以总压力恒定，因此能够给予磁铁组件足够且稳定的压力，磁铁组件再将压力传递给芯片吸取机构，且压力随线圈电压的增大接近于呈线性变化，可以根据需要选择合适的电压，进而给予磁铁组件及芯片吸取机构相应的恒压力，避免因压力不稳定导致对芯片产生冲击而损坏芯片，且通用性强。并且，即使线圈断电，铁磁性壳也能够被磁铁组件所吸，因此，在断电情况下上圆锥面和下圆锥面也能够给予磁铁组件和与磁铁组件相连的芯片吸取机构稳定且足够的压力，无论线圈有无通电，本发明都可以保持足够且稳定的下压力，防止线圈因长期运行产生故障后导致芯片焊接机无法运行的情况发生。

附图说明

图1为本发明的芯片吸取机构微压力装置的结构示意图；

图2为本发明的磁铁组件、铁磁性壳和导磁封盖的装配图；

图3安装有本发明中的芯片焊接机的结构示意图；

图4为图3的剖视图；

图5为本发明的铁磁性壳的结构示意图；

图6为本发明的导磁封盖的结构示意图；

图7为本发明的磁铁组件的结构示意图；

图8为本发明的芯片吸取机构微压力装置在不同电压下的拉力（压力）数据；

图9为本发明的芯片吸取机构微压力装置的电压与拉力（压力）的关系曲线；

图中，1、磁铁组件；11、上盖；12、柱形磁铁；13、下盖；14、中心通孔；2、中空轴；21、空腔；22、吸气口；23、螺纹孔；3、铁磁性壳；31、环形台；311、上圆锥面；312、下圆锥面；313、阶梯面；32、连接部；33、容纳腔；4、导磁封盖；41、环形部；42、筒形部；5、支架；51、腔室；6、旋转驱动机构；61、旋转驱动件；62、传动机构；7、吸气管；8、LED灯；9、镜片；10、滑动轴承。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

在一个实施例中，如图1-7所示，一种芯片吸取机构微压力装置，包括磁铁组件1、铁磁性壳3和线圈，磁铁组件1的动力输出端连接于芯片吸取机构，铁磁性壳3围绕磁铁组件1而设，铁磁性壳3对应于磁铁组件1的内周设置环形台31，铁磁性壳3与环形台31围成容纳腔33，线圈配置在容纳腔33内；其中，

环形台31的内周壁设有分别自上而下向内倾斜的上圆锥面311和下圆锥面312，上圆锥面311和下圆锥面312用于相互配合以在线圈断电及有电情况下均在预设行程内向磁铁组件1施加恒定微压力。

具体地，在环形台31的内周壁形成上圆锥面311和下圆锥面312，铁磁性壳3主要靠上圆锥面311和下圆锥面312给予磁铁组件1吸力，吸力可分解为水平分力和竖直向下分力，水平分力在周向上相互抵消，竖直向下分力作用于磁铁组件1，磁铁组件1往下运动的过程中，在预设行程内，距离上圆锥面311越来越远，距离下圆锥面312越来越近，所以上圆锥面311施加的竖直向下分力越来越小，下圆锥面312施加的竖直向下分力越来越大，在磁铁组件1往上运动的过程中，在预设行程内，距离上圆锥面311越来越近，距离下圆锥面312越来越远，所以上圆锥面311施加的竖直向下分力越来越大，下圆锥面312施加的竖直向下分力越来越小，即磁铁组件1在预设行程内升降的过程中，上圆锥面311和下圆锥面312施加给磁铁组件1的竖直向下分力此消彼长，所以总压力恒定，因此能够给予磁铁组件1足够且稳定的压力，磁铁组件1再将压力传递给芯片吸取机构，且压力随线圈电压的增大接近于呈线性变化，可以根据需要选择合适的电压，进而给予磁铁组件1及芯片吸取机构相应的恒压力，避免因压力不稳定导致对芯片产生冲击而损坏芯片，且通用性强，四个型号的芯片吸取机构微压力装置在不同电压下的压力数据如图8所示，压力随电压的变化曲线如图9所示。并且，即使线圈断电，铁磁性壳3也能够被磁铁组件1所吸，因此，在断电情况下上圆锥面311和下圆锥面312也能够给予磁铁组件1和与磁铁组件1相连的芯片吸取机构稳定且足够的压力，无论线圈有无通电，本实施例都可以保持足够且稳定的下压力，防止线圈因长期运行产生故障后导致芯片焊接机无法运行的情况发生。

其中，上圆锥面311和下圆锥面312用于相互配合以在线圈有电情况下在预设行程内向磁铁组件1施加第一恒定微压力及在线圈断电情况下在预设行程内向磁铁组件1施加第二恒定微压力，第一恒定微压力大于第二恒定微压力。

一般情况下，第二恒定微压力是在吸附芯片时施加在芯片上的，第一恒定微压力是在将芯片键合焊接在基材的过程中施加在芯片上的。当然，不限于此，也可以将在小电压时产生的恒定微压力作为下压芯片并吸附芯片时的压力，将在大电压时产生的恒定微压力作为将芯片键合焊接在基材时的压力。在实际使用时，可以根据具体需要来选择。

在一个实施例中，如图1、2、4所示，上圆锥面311和下圆锥面312之间以朝下的阶梯面313过渡，阶梯面313为水平面。

优选地，上圆锥面311与阶梯面313之间的夹角为α，下圆锥面312与阶梯面313之间的夹角为β，α与β的比值在0.9-1.1之间。

更优选地，α与β的比值在1-1.1之间，且α为70-80°。如此设置之后，经过受力分析试验，上圆锥面311和下圆锥面312共同产生的磁力在芯片吸取机构的Z向运动中会形成更均匀的向下作用力。

如图5所示，为了方便将铁磁性壳3固定在芯片焊接机上，铁磁性壳3的外周一体设置有连接部32。

在一个实施例中，如图1、2、4所示，上圆锥面311的下端和下圆锥面312的下端均与环形台31内周面齐平。上圆锥面311的上端与下圆锥面312的上端在竖直方向上也相互齐平，如此设置，进一步降低了加工难度及加工成本，也利于保持下压力恒定。

在一个实施例中，如图1、2、4所示，环形台31位于铁磁性壳3的中间部位，芯片吸取机构微压力装置还包括两个导磁封盖4；其中，一个导磁封盖4盖装在铁磁性壳3的上端，与铁磁性壳3、环形台31共同围成一个容纳腔33；另一个导磁封盖4盖装在铁磁性壳3的下端，与铁磁性壳3、环形台31共同围成另一个容纳腔33；两个容纳腔33内分别设有线圈。

具体地，配置两个导磁封盖4，可以防止线圈裸露，对线圈起到保护作用，防止漏电，同时配合磁铁组件1和线圈形成均匀的磁力。

其中，如图1、2、4、6所示，导磁封盖4包括环形部41和筒形部42；筒形部42的一端部与环形台31的远离铁磁性壳3的端部的端面相连接，环形部41的内圈与筒形部42的另一端部相连，外圈与铁磁性壳3相连。

在一个实施例中，如图1、2、4、7所示，磁铁组件1包括柱形磁铁12、盖装在柱形磁铁12的上端部的上盖11及盖装在柱形磁铁12的下端部的下盖13，上盖11和下盖13的外径相等，且均大于柱形磁铁12的外径。

为了便于安装柱形磁铁12，并方便柱形磁铁12发挥稳定的磁力，上盖11包裹柱形磁铁12的上端部，下盖13包裹柱形磁铁12的下端部 ，柱形磁铁12的中间部分裸漏，且柱形磁铁12的上下两端均设有外倒角和内倒角。磁铁组件1中的外周面为上、中、下三个同轴的圆柱形面，那么在中空轴2旋转的情况下也能保持各个角度的力都一致。

需要注意的是，柱形磁铁12为轴向充磁。

在一个实施例中，预设行程可以但不限于为磁铁组件1的上端面距离铁磁性壳3的下端面6-7mm的距离区间，即距离区间为1mm。当然，在实际使用过程中，可以根据实际需要选择其它距离区间。

在一个实施例中，如图1、3、4所示，一种芯片焊接机，包括芯片吸取机构和芯片吸取机构微压力装置，芯片吸取机构微压力装置的磁铁组件1的动力输出端连接于芯片吸取机构。

在一个实施例中，如图3所示，芯片焊接机还包括支架5和旋转驱动机构6，芯片吸取机构包括中空轴2和吸取部，中空轴2可沿其轴向移动地安装在支架5上，吸取部安装在中空轴2的末端，磁铁组件1的动力输出端作用于中空轴2的起始端，旋转驱动机构6与中空轴2相连，用于驱动中空轴2旋转。在吸取到的芯片相对于与基板的键合位置发生角度偏转的情况下，可以通过旋转驱动机构6驱动中空轴2及吸取部带动芯片旋转适当角度。

如图4所示，中空轴2通过两个滑动轴承10滑动安装在支架5上，两个滑动轴承10分布在旋转驱动机构6的上下两侧，两个滑动轴承10使中空轴2能够平稳旋转、顺畅滑动。

在一个实施例中，如图3、4所示，旋转驱动机构6包括传动机构62和旋转驱动件61，传动机构62安装在支架5上，并与中空轴2配合，且不干涉中空轴2沿轴向移动；旋转驱动件61安装在支架5上，并与传动机构62相连，用于通过传动机构62驱动中空轴2旋转。设置此种结构的旋转驱动机构6，可以在不增加中空轴2负重的情况下很好地驱动中空轴2旋转，且不会干涉到中空轴2沿其轴向相对于支架5发生位移。旋转驱动件61可以采用电机、旋转气缸等，在此不做限制。传动机构62可以采用主动轮、从动轮和皮带相配合的结构，主动轮和从动轮的周面上分别均设有若干通孔，主动轮安装在旋转驱动件61的输出轴上，从动轮与中空轴2间隙配合，螺钉穿过从动轮的通孔抵在中空轴2上，使中空轴2与从动轮可以一体转动，皮带同时套在主动轮和从动轮上。当中空轴2随吸取部在微小幅度内上下晃动时，从动轮也是小幅度随着上下晃动。

在一个实施例中，如图4所示，中空轴2的空腔21沿轴向贯穿，空腔21的上端部安装有镜片9，磁铁组件1具有正对镜片9的中心通孔14，中心通孔14及镜片9分别用于供照射光线自上而下通过。 如图1、4所示，支架5的位于铁磁性壳3正上方的位置安装有LED灯8，LED灯8发出的光线经铁磁性壳3、中心通孔14、镜片9、空腔21及吸取部的中心腔打到芯片上，进而可以对吸取的芯片进行拍摄检查。其中，为了方便往空腔21的上端部安装镜片9，空腔21的上端开口的内壁呈喇叭口状。

在一个实施例中，如图3、4所示，中空轴2的外周壁设有环形槽，环形槽与支架5共同围成腔室51，中空轴2的正对腔室51的位置设置有吸气口22，腔室51连通有吸气管7。

在一个实施例中，如图3、4所示，中空轴2的下端部的外周设置有定位块，定位块开设有螺纹孔23，在将吸取部插装在中空轴2的下端部后，通过旋拧在螺纹孔23内的螺杆顶紧吸取部，从而完成对吸取部的安装。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种芯片吸取机构微压力装置，其特征在于，

包括磁铁组件（1）、铁磁性壳（3）和线圈，所述磁铁组件（1）的动力输出端连接于芯片吸取机构，所述铁磁性壳（3）围绕所述磁铁组件（1）而设，所述铁磁性壳（3）对应于所述磁铁组件（1）的内周设置环形台（31），所述铁磁性壳（3）与所述环形台（31）围成容纳腔（33），所述线圈配置在所述容纳腔（33）内；其中，

所述环形台（31）的内周壁设有分别自上而下向内倾斜的上圆锥面（311）和下圆锥面（312），所述上圆锥面（311）和所述下圆锥面（312）用于相互配合以在所述线圈断电及有电情况下均在预设行程内向所述磁铁组件（1）施加恒定微压力。

2.根据权利要求1所述的芯片吸取机构微压力装置，其特征在于，

所述上圆锥面（311）和所述下圆锥面（312）用于相互配合以在所述线圈有电情况下在预设行程内向所述磁铁组件（1）施加第一恒定微压力及在所述线圈断电情况下在预设行程内向所述磁铁组件（1）施加第二恒定微压力，所述第一恒定微压力大于所述第二恒定微压力。

3.根据权利要求1所述的芯片吸取机构微压力装置，其特征在于，

所述上圆锥面（311）和所述下圆锥面（312）之间以朝下的阶梯面（313）过渡，所述阶梯面（313）为水平面。

4.根据权利要求3所述的芯片吸取机构微压力装置，其特征在于，

所述上圆锥面（311）与所述阶梯面（313）之间的夹角为α，所述下圆锥面（312）与阶梯面（313）之间的夹角为β，α与β的比值在0.9-1.1之间。

5.根据权利要求4所述的芯片吸取机构微压力装置，其特征在于，

α与β的比值在1-1.1之间，且α为70-80°。

6.根据权利要求1所述的芯片吸取机构微压力装置，其特征在于，

所述磁铁组件（1）包括柱形磁铁（12）、盖装在所述柱形磁铁（12）的上端部的上盖（11）及盖装在所述柱形磁铁（12）的下端部的下盖（13），所述上盖（11）和所述下盖（13）的外径相等，且均大于所述柱形磁铁（12）的外径。

7.根据权利要求1所述的芯片吸取机构微压力装置，其特征在于，

所述预设行程为所述磁铁组件（1）的上端面距离所述铁磁性壳（3）的下端面6-7mm的距离区间。

8.一种芯片焊接机，其特征在于，

包括芯片吸取机构和如权利要求1-7任一项所述的芯片吸取机构微压力装置，芯片吸取机构微压力装置的磁铁组件（1）的动力输出端连接于芯片吸取机构。

9.根据权利要求8所述的芯片焊接机，其特征在于，

还包括支架（5）和旋转驱动机构（6），所述芯片吸取机构包括中空轴（2）和吸取部，所述中空轴（2）可沿其轴向移动地安装在所述支架（5）上，所述吸取部安装在所述中空轴（2）的末端，所述磁铁组件（1）的动力输出端作用于所述中空轴（2）的起始端，所述旋转驱动机构（6）与所述中空轴（2）相连，用于驱动所述中空轴（2）旋转。

10.根据权利要求9所述的芯片焊接机，其特征在于，

所述中空轴（2）的空腔（21）沿轴向贯穿，所述空腔（21）的上端部安装有镜片（9），所述磁铁组件（1）具有正对所述镜片（9）的中心通孔（14），所述中心通孔（14）及所述镜片（9）分别用于供照射光线自上而下通过。