CN117373993A - 一种顶料机构及方法 - Google Patents

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陈金亮
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Abstract

本发明公开了一种顶料机构及方法，所述顶料机构包括支架，所述支架上设有安装座以及驱动装置，所述安装座上设有顶针主体，所述顶针主体包括连接于安装座的底座、顶针机构以及套设于顶针机构外周并与底座连接的顶针帽，所述驱动装置的输出端贯穿所述安装座与底座并连接于所述顶针机构，所述顶针帽上设有多个针孔，所述顶针机构设有多个顶针，所述驱动装置可控制顶针机构与顶针帽的相对位置使顶针沿针孔穿出，所述顶料方法包括定位吸附；顶针移动支撑晶圆；顶针剥离芯片；可以在贴装头吸取芯片之前将芯片从晶圆上剥离，贴装头只需要提高很小的吸附力即可实现，防止对芯片造成损伤。

Description

一种顶料机构及方法
技术领域
本发明涉及自动化设备技术领域，尤其涉及一种顶料机构及方法。
背景技术
贴片机是用于将芯片(IC)精确地贴装到电路板上的设备，而在芯片制造过程中，晶圆被用作芯片的基底。通过一系列的工艺步骤，例如光刻、薄膜沉积、离子注入、蚀刻等，将导电层、绝缘层和半导体器件等元件结构逐渐形成在晶圆上，而贴片机需要从晶圆上将芯片取下来，再进行后续的贴装芯片工作。
目前贴片机从晶圆上取芯片的过程为：首先对晶圆上的芯片位置进行定位标记，再由贴装头移动至芯片的中心位置，然后产生真空吸附力稳定地将芯片从晶圆上取下。但是晶圆和芯片都非常脆弱，容易受到物理和静电损伤，在使用贴装头吸附取芯片的过程中，如果操作不当或者吸盘力度控制过大，可能会导致芯片表面出现划痕、裂纹或破碎，如果吸盘力度控制过小，则可能会导致吸附力不够无法将芯片从晶圆上取下。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种顶料机构及方法，所述顶料方法应用如上文所述的顶料机构执行，可以在贴装头吸取芯片之前将芯片从晶圆上剥离，贴装头只需要提高很小的吸附力即可实现，防止对芯片造成损伤。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种顶料机构，包括支架，所述支架上设有安装座以及驱动装置，所述安装座上设有顶针主体，所述顶针主体包括连接于安装座的底座、顶针机构以及套设于顶针机构外周并与底座连接的顶针帽，所述驱动装置的输出端贯穿所述安装座与底座并连接于所述顶针机构，所述顶针帽上设有多个针孔，所述顶针机构设有多个顶针，所述驱动装置可控制顶针机构与顶针帽的相对位置使顶针沿针孔穿出。
作为上述方案的进一步改进，所述安装座与所述底座之间设有第一负压通道，所述顶针机构与安装座之间设有第二负压通道，所述第一负压通道用于实现安装座与底座之间的吸附连接，所述第二负压通道用于为顶针机构提供吸附力以吸附晶圆。
作为上述方案的进一步改进，还包括高度调节装置，所述高度调节装置设于所述驱动装置上，所述高度调节装置包括气缸、连接于气缸输出端的气缸连接板以及设于气缸连接板上方的调节支架，所述调节支架的投影局部覆盖于气缸连接板，所述气缸连接板固定连接于所述支架。
作为上述方案的进一步改进，所述顶针帽与所述底座之间通过多个销钉连接，所述底座连接于顶针帽的一端端部设有环形的密封槽，所述密封槽内设有密封圈。
作为上述方案的进一步改进，所述底座设有贯穿的第一通孔，所述顶针机构的一端设于所述第一通孔内，所述顶针帽套设于所述顶针机构远离于底座的一端，在所述驱动装置的控制下，所述顶针机构可相对于第一通孔滑动。
作为上述方案的进一步改进，所述顶针机构包括支撑轴、设于支撑轴一端的顶针基准板以及设于顶针基准板上的顶针套，所述顶针套上设有多个顶针安装位，所述顶针设于所述顶针安装位中，顶针套及顶针基准板上设有贯穿且连通顶针帽与第一通孔的气孔。
作为上述方案的进一步改进，所述驱动装置的输出端连接有顶针顶杆，所述安装座的中部设有贯穿的第二通孔，所述顶针顶杆设于支撑轴的下方，且所述顶针顶杆与第二通孔、第一通孔以及支撑轴呈直线状分布。
作为上述方案的进一步改进，还包括复位机构，所述复位结构包括垫盖板以及弹簧，所述垫盖板设于支撑轴靠近于顶针顶杆的一端，所述弹簧设于支撑轴的外周且弹簧的一端连接于所述垫盖板。
作为上述方案的进一步改进，还包括定位机构，所述定位机构包括第一定位组件以及第二定位组件，所述第一定位组件包括第一轴承，所述支撑轴设于所述第一通孔中，所述第一轴承套设于支撑轴的外周所述底座的第一通孔内径与所述第一轴承的外径相适配，所述第二定位组件包括第二轴承，所述第二轴承设于所述顶针基准板朝向于底座的一侧，所述底座上对应设有第二轴承安装孔。
本发明还提供了一种应用如上文所述的顶料机构的顶料方法，包括如下步骤：
步骤一、定位吸附；首先对晶圆上的芯片位置进行定位标记，再控制顶料机构移动至标记处，通过所述第二负压通道将晶圆吸附于顶针帽表面；
步骤二、顶针移动至支撑晶圆；由驱动装置控制顶针机构朝着顶针帽移动，使顶针沿针孔穿出并与晶圆接触；
步骤三、顶针移动剥离芯片；晶圆的位置保持不动，顶针继续移动，芯片被顶针支撑上升，直至晶圆与芯片的背面剥离。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种顶料机构及方法，所述顶料方法应用如上文所述的顶料机构执行，可以在贴装头吸取芯片之前将芯片从晶圆上剥离，贴装头只需要提高很小的吸附力即可实现，防止对芯片造成损伤。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明中顶料机构的装配示意图；
图2是本发明中顶料机构的结构拆分图；
图3是本发明中安装座与顶针机构的结构拆分图；
图4是本发明中顶针机构的示意图；
图5是本发明中顶针机构的结构拆分图；
附图标记说明：
1、支架；2、安装座；3、驱动装置；4、顶针主体；42、底座；44、顶针帽；440、针孔；457、顶针；456、顶针安装位；420、密封槽；422、密封圈；24、第一通道；23、第二通道；20、第一气管接头；40、盲孔；21、第二气管接头；41、第一通孔；45、支撑轴；454、顶针基准板；455、顶针套；30、顶针顶杆；22、第二通孔；451、垫盖板；450、弹簧；425、第一轴承；453、第二轴承；421、第二轴承安装孔；6、高度调节装置；61、气缸；62、气缸连接板；60、调节支架；5、导向组件；50、导向板；51、滑轨；52、滑块。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1至图5，本发明提供了一种顶料机构的实施例，包括支架1，所述支架1上设有安装座2以及驱动装置3，所述安装座2上设有顶针主体4。所述顶针主体4包括连接于安装座2的底座42、顶针机构以及套设于顶针机构外周并与底座42连接的顶针帽44，所述驱动装置3的输出端贯穿所述安装座2与底座42并连接于所述顶针机构。所述顶针帽44上设有多个针孔440，所述顶针机构设有多个顶针457，所述驱动装置3可控制顶针机构与顶针帽44的相对位置使顶针457沿针孔440穿出。
所述顶针帽44与所述底座42之间通过多个销钉连接，所述底座42连接于顶针帽44的一端端部设有环形的密封槽420，所述密封槽420内设有密封圈422，可以保证连接的密封性。
所述安装座2与所述底座42之间设有第一负压通道，所述第一负压通道用于实现安装座2与底座42之间的吸附连接。所述顶针机构与安装座2之间设有第二负压通道，所述第二负压通道用于为顶针机构提供吸附力以吸附晶圆。
具体为，所述安装座2上设有独立的第一通道24以及第二通道23，第一通道24的进气端设置有第一气管接头20，所述底座42上设有盲孔40，所述盲孔40的开口端与所述第一通道24的出气端连通。
当需要连接顶针机构与安装座2时，第一气管接头20接入外部负压气源，所述第一气管接头20、第一通道24及盲孔40共同组成第一负压通道，形成的负压可以将底座42吸附于安装座2上。当需要解除顶针机构与安装座2的连接关系时，关闭向第一气管接头20所连接的气源即可。
所述安装座2上第二通道23的进气端设置有第二气管接头21，所述底座42设有贯穿的第一通孔41，所述顶针机构的一端设于所述第一通孔41内，所述第二通道23的出气端通过第一通孔41连通于顶针机构，所述顶针帽44套设于所述顶针机构远离于底座42的一端，在所述驱动装置3的控制下，所述顶针机构可相对于第一通孔41滑动。
当需要吸附晶圆时，第二气管接头21接外部负压气源，所述第二气管接头21、第二通道23、第一通孔41、顶针机构以及顶针帽44上的针孔440共同组成第二负压通道，形成的负压可以将晶圆吸附于顶针帽44上。当需要释放晶圆时，关闭向第二气管接头21所连接的气源即可。
所述顶针机构包括支撑轴45、设于支撑轴45一端的顶针基准板454以及设于顶针基准板454上的顶针套455，所述顶针套455上设有多个顶针安装位456，所述顶针457设于所述顶针安装位456中。顶针套455及顶针基准板454上设有贯穿且连通于顶针帽44以及第一通孔41的气孔，以实现上文所述的第二负压通道。
由于芯片型号不同，导致芯片大小尺寸各异，在现有技术中，需要针对于不同的芯片准备不同的配件(如顶针帽44、顶针套455以及顶针457)，拉长了生产时间和增加了生产成本。而在本发明帽头中，所述顶针帽44与顶针套455上的针孔440排布可以适用于不同型号的芯片，在工作中只需依照一种规格来生产顶针帽44与顶针套455，当需要对不同规格的芯片进行拾取时，只需要在顶针套455上安装对应型号的顶针457即可，实现减少生产成本以及缩短生产时间。
作为本发明的一具体实施方式，所述驱动装置3包括音圈电机，可以利用音圈电机具有高效能、精准控制以及低噪音和震动的优势，在另一具体实施方式中，可以采用其他能够实现驱动功能的设备即可。
所述驱动装置3的输出端连接有顶针顶杆30，所述安装座2的中部设有贯穿的第二通孔22，所述顶针顶杆30设于支撑轴45的下方，且所述顶针顶杆30与第二通孔22、第一通孔41以及支撑轴45呈直线状分布。当需要顶起顶针机构时，在所述驱动装置3的控制下顶针顶杆30向上移动，顶起支撑轴45。
进一步地，本发明中设置有顶针机构的复位结构，所述复位结构包括垫盖板451以及弹簧450，所述垫盖板451设于支撑轴45靠近于顶针顶杆30的一端，所述弹簧450设于支撑轴45的外周且弹簧450的一端连接于所述垫盖板451。当顶起顶针机构时会压缩弹簧450，当需要将顶针机构复位时，所述驱动装置3带动顶针顶杆30返回初始位置，弹簧450的弹性复位功能可以带动支撑轴45恢复至初始位置。
作为本发明的一具体实施方式，本发明设置有定位机构，用于对顶针机构上下移动进行定位限制功能，所述定位机构包括第一定位组件以及第二定位组件。
所述第一定位组件包括第一轴承425，所述支撑轴45设于所述第一通孔41中，所述第一轴承425套设于支撑轴45的外周所述底座42的第一通孔41内径与所述第一轴承425的外径相适配。
所述第二定位组件包括第二轴承453，所述第二轴承453设于所述顶针基准板454朝向于底座42的一侧，所述底座42上对应设有第二轴承安装孔421。通过第一定位组件与第二定位组件实现二次定位的功能，可以保证支撑轴45在升降的过程中，支撑轴45的位置不会发生偏移或者不稳定的情况。
为实现对顶针机构移动的距离控制，本发明设计了高度调节装置6，所述高度调节装置6设于驱动装置3上。所述高度调节装置6包括气缸61、连接于气缸61输出端的气缸连接板62以及设于气缸连接板62上方的调节支架60，所述调节支架60的投影局部覆盖于气缸连接板62，所述气缸连接板62固定连接于所述支架1。可以理解的是，控制气缸61的伸缩可以控制气缸连接板62的高度，进一步控制支架1的高度，而调节支架60的高度即气缸连接板62可以移动的最高位置。
作为本发明的一具体实施方式，本发明还设置有导向组件5，所述导向组件5包括导向板50以及设于导向板50上的滑轨51与设于滑轨51上的滑块52，所述支架1的两侧分别设置有导向组件5，且支架1的两侧分别连接于导向组件5上的滑块52。在气缸61的控制下，支架1可以带动滑块52沿着滑轨51滑行，滑轨51可以为支架1移动起导向作用。
本发明还提供了一种应用如上文所述的顶料机构的顶料方法，该顶料方法包括如下步骤：
S1、定位吸附；首先对晶圆上的芯片位置进行定位标记，再控制顶料机构移动至标记处，通过所述第二负压通道将晶圆吸附于顶针帽44表面；
S2、顶针移动支撑晶圆；所述驱动装置3控制顶针机构朝着顶针帽44移动，使顶针457沿针孔440穿出并与晶圆接触；
S3、顶针剥离芯片；晶圆的位置保持不动，顶针457继续移动，芯片被顶针457支撑上升，直至晶圆与芯片的背面剥离。
在本实施例中，S1包括具体为：
通过第一负压通道将顶针机构连接于安装座2，控制顶料机构移动至标记的取芯片的位置，通过高度调节装置6对支架1的高度进行调节，支架1会带动其上设置的顶针机构的高度一起调节，使得顶针帽44的表面与晶圆之间的距离符合预设距离，通过所述第二负压通道将晶圆吸附于顶针帽44表面。
在本实施例中，S2包括具体为：
所述驱动装置3控制顶针顶杆30向上移动，顶针顶杆30控制顶针机构的支撑轴45向上移动，支撑轴45带动其顶部的顶针457沿顶针帽44的针孔440穿出，直至支撑于晶圆上的芯片。
在本实施例中，执行S3之后还需要执行复位操作，具体为：
所述驱动装置3带动顶针顶杆30回至初始位置，支撑轴45在其外周弹簧450的弹性作用下，会向下运动实现复位。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种顶料机构，其特征在于，包括支架，所述支架上设有安装座以及驱动装置，所述安装座上设有顶针主体，所述顶针主体包括连接于安装座的底座、顶针机构以及套设于顶针机构外周并与底座连接的顶针帽，所述驱动装置的输出端贯穿所述安装座与底座并连接于所述顶针机构，所述顶针帽上设有多个针孔，所述顶针机构设有多个顶针，所述驱动装置可控制顶针机构与顶针帽的相对位置使顶针沿针孔穿出。
2.根据权利要求1所述的一种顶料机构，其特征在于，所述安装座与所述底座之间设有第一负压通道，所述顶针机构与安装座之间设有第二负压通道，所述第一负压通道用于实现安装座与底座之间的吸附连接，所述第二负压通道用于为顶针机构提供吸附力以吸附晶圆。
3.根据权利要求1所述的一种顶料机构，其特征在于，所述支架上设置有高度调节装置，所述高度调节装置包括气缸、连接于气缸输出端的气缸连接板以及设于气缸连接板上方的调节支架，所述调节支架的投影局部覆盖于气缸连接板，所述气缸连接于所述驱动装置，所述气缸用于调节气缸连接板与调节支架的间距。
4.根据权利要求1所述的一种顶料机构，其特征在于，还包括导向组件，所述导向组件包括导向板以及设于导向板上的滑轨与设于滑轨上的滑块，所述支架的两侧分别连接于所述滑块。
5.根据权利要求1所述的一种顶料机构，其特征在于，所述底座设有贯穿的第一通孔，所述顶针机构的一端设于所述第一通孔内，在所述驱动装置的控制下，所述顶针机构可相对于第一通孔滑动，所述顶针帽套设于所述顶针机构远离于底座的一端。
6.根据权利要求1所述的一种顶料机构，其特征在于，所述顶针机构包括支撑轴、设于支撑轴一端的顶针基准板以及设于顶针基准板上的顶针套，所述顶针设于所述顶针套中。
7.根据权利要求1所述的一种顶料机构，其特征在于，所述驱动装置的输出端连接有顶针顶杆，所述顶针顶杆设于支撑轴的下方并与支撑轴呈直线状分布。
8.根据权利要求1所述的一种顶料机构，其特征在于，所述支撑轴远离于所述顶针基准板的一端设有垫盖板，所述支撑轴的外周设有弹簧，所述弹簧的一端固定连接于所述垫盖板。
9.根据权利要求1所述的一种顶料机构，其特征在于，还包括定位机构，所述定位机构包括第一定位组件以及第二定位组件，所述第一定位组件包括第一轴承，所述支撑轴设于所述第一通孔中，所述第一轴承套设于支撑轴的外周所述底座的第一通孔内径与所述第一轴承的外径相适配，所述第二定位组件包括第二轴承，所述第二轴承设于所述顶针基准板朝向于底座的一侧，所述底座上对应设有第二轴承安装孔。
10.一种应用如权利要求1至9任一项所述的顶料机构的顶料方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、首先对晶圆上的芯片位置进行定位标记，再控制顶料机构移动至标记处，通过所述第二负压通道将晶圆吸附于顶针帽表面；
步骤二、所述驱动装置控制顶针机构朝着顶针帽移动，使顶针沿针孔穿出并与晶圆接触；
步骤三、晶圆的位置保持不动，顶针继续移动，芯片被顶针支撑上升，直至晶圆与芯片的背面剥离。
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