CN209087772U - 智能双臂固晶系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能双臂固晶系统及固晶机，为解决现有产品效率低，成本高等问题而设计。本实用新型智能双臂固晶系统包括：固晶控制机构和顶针控制机构，固晶控制机构包括：旋转机构、升降机构和摆臂，摆臂包括：第一摆臂和第二摆臂，摆臂的自由端安装有用于吸晶和固晶的吸嘴。升降机构包括第一升降机构和第二升降机构。自动调节顶针机构包括：顶针机构和自动调节机构。本实用新型通过旋转机构实现了两个摆臂的旋转运动精度，通过两个升降机构分别实现了两个摆臂的垂直运动精度，通过顶针控制机构实现了顶针的精确定位。本实用新型固晶机包括上述的智能双臂固晶系统。本实用新型固晶机极大提高了生产效率和产品品质，降低了成本。

Description

智能双臂固晶系统

技术领域

本实用新型属于半导体封装技术领域，尤其涉及一种用于固晶机的智能双臂固晶系统。

背景技术

固晶是半导体行业封装重要的工序，随着固晶机的成熟以及大量推广，固晶在整个封装过程中的重要性尤为突出；传统的固晶机大致分为单头固晶机和双头固晶机，单头固晶机是由一个驱动源驱动一个固晶臂工作；双头固晶机是由两个驱动源分别驱动两个固晶臂工作，且两个固晶臂互不影响。

现有单头固晶机存在固晶效率低，操作机器需要人工高的问题；双头固晶机则存在生产成本高，性价比低，结构过于复杂的问题。

本实用新型智能双臂固晶系统很好的解决了单头固晶机和双头固晶机各自的缺点，极大的提高了固晶效率和性价比，降低了生产成本，有效减少客户的设备投入。

发明内容

本实用新型提供一种智能双臂固晶系统，用以解决现有技术中的单头固晶机固晶效率低和双头固晶机性价比低的问题。

本实用新型提供的智能双臂固晶系统，包括：固晶控制机构和顶针控制机构；

所述固晶控制机构包括：旋转机构、升降机构和摆臂机构，所述摆臂机构的自由端安装有用于吸晶和固晶的吸嘴，所述升降机构包括分别设置在所述旋转机构两侧的第一升降机构和第二升降机构，所述摆臂机构包括第一摆臂机构和第二摆臂机构；

所述旋转机构驱动所述第一摆臂机构和所述第二摆臂机构在同一平面或相互平行的平面上摆动，也可以在成一定角度的两个平面上摆动，还可以圆周运动，不改变方向；所述第一升降机构驱动所述第一摆臂机构进行升降运动，所述第二升降机构驱动所述第二摆臂机构进行升降运动；

所述吸嘴随着所述摆臂机构一起做摆动或者旋转以及升降运动，完成吸晶固晶动作；第一摆臂机构的吸嘴吸晶的同时第二摆臂机构的吸嘴固晶，第一摆臂机构的吸嘴固晶的同时第二摆臂机构的吸嘴吸晶，极大提高效率；

所述顶针控制机构包括：顶针机构和顶针自动调节机构；

所述顶针自动调节机构驱动顶针机构做平面运动；

所述固晶控制机构和顶针控制机构在配合吸嘴吸取芯片时，所述顶针控制机构控制的顶针始终与所述固晶控制机构控制的吸嘴保持同心。

所述的智能双臂固晶系统，其所述的第一摆臂机构和所述第二摆臂机构均可滑动地安装在所述旋转机构上；

所述第一摆臂机构上安装有第一随动件和第一摆臂，所述第一升降机构通过所述第一随动件带动所述第一摆臂做升降运动；

所述第二摆臂机构上安装有第二随动件和第二摆臂，所述第二升降机构通过所述第二随动件带动所述第二摆臂做升降运动。

所述的智能双臂固晶系统，其所述的旋转机构包括：旋转驱动源、旋转座和所述旋转轴；

所述旋转驱动源的输出端与所述旋转座的输入端连接，所述旋转座的输出端与所述旋转轴连接，所述旋转轴的两侧侧壁上分别安装有固定导轨，所述第一摆臂机构和所述第二摆臂机构上均安装有滑动导轨，所述第一摆臂机构和所述第二摆臂机构通过滑动导轨滑动的连接在所述两侧固定导轨上。

所述的智能双臂固晶系统，其所述的第一升降机构包括：第一升降驱动源、第一升降座、第一主动件；

所述第一升降驱动源的输出端与所述第一升降座的输入端连接，所述第一升降座的输出端与所述第一主动件连接，所述第一主动件用于带动所述第一随动件，所述第一转动源通过第一升降座和第一主动件，驱动第一随动件使第一摆臂机构做升降运动；

所述第二升降机构包括：第二升降驱动源、第二升降座、第二主动件；

所述第二升降驱动源的输出端与所述第二升降座的输入端连接，所述第二升降座的输出端与所述第二主动件连接，所述第二主动件用于带动所述第二随动件，所述第二转动源通过第二升降座和第二主动件，驱动第二随动件使第二摆臂机构做升降运动；

所述第一升降机构和所述第二升降机构均可独立做升降运动，互不干涉。

所述的智能双臂固晶系统，其所述的第一主动件和所述第二主动件可以是刚性连接也可以是柔性连接方式，柔性连接时，所述第一主动件和第二主动件都具有弹性预夹紧力；

所述第一主动件与第一随动件滚动或滑动摩擦连接；

所述第二主动件与第二随动件滚动或滑动摩擦连接；

所述弹性预夹紧力可以避免第一随动件上下运动时和第一主动件产生脱离；

所述弹性预夹紧力可以避免第二随动件上下运动时和第二主动件产生脱离；

所述的智能双臂固晶系统，其所述的顶针机构包括顶针驱动电机和顶针，所述顶针驱动电机驱动顶针做上下运动；

所述顶针自动调节机构包括X向自动调节机构和Y向自动调节机构；

所述X向自动调节机构包括X向驱动电机和X向导向机构，所述X向驱动电机驱动顶针机构通过X向自动调节机构做X向直线运动；

所述Y向自动调节机构包括Y向驱动电机和Y向导向机构，所述Y向驱动电机驱动顶针机构通过Y向导向机构做Y向直线运动；

所述的智能双臂固晶系统，其所述第一摆臂机构自由端安装有用于吸晶和固晶的第一吸嘴，所述第二摆臂机构自由端安装有用于吸晶和固晶的第二吸嘴；当所述第一摆臂机构带动第一吸嘴转动到晶圆上晶片中心位置的正上方时，所述第二摆臂机构带动第二吸嘴转动到工件上固晶位置的正上方；所述顶针控制机构自动将顶针中心调节到与晶片中心和第一吸嘴中心重合的位置，使第一吸嘴完成吸晶的动作，同时第二摆臂机构带动的吸嘴完成固晶的动作；当所述第一摆臂机构带动第一吸嘴转动到工件上固晶位置的正上方时，所述第二摆臂机构带动第二吸嘴转动到晶圆上晶片中心位置的上方，所述顶针控制机构自动将顶针中心调节到与晶片中心和第二吸嘴中心重合的位置，使第二吸嘴完成吸晶的动作，同时第一摆臂机构带动的吸嘴完成固晶的动作。

本实用新型通过一套旋转机构实现了两个摆臂机构一起做旋转运动，通过两个升降机构分别实现了两个摆臂机构的升降运动，通过顶针自动调节机构实现了顶针中心自动对齐吸嘴中心，使得两个摆臂机构一起旋转运动、升降运动的独立控制结构以及顶针自动调节机构互相配合，极大提高了机器的固晶精度、固晶效率和性价比，降低了生产成本。

附图说明

为了使本实用新型的实施例、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为吸晶工艺示意图；

图2为智能双臂固晶系统及固晶机整体示意图；

图3为顶针控制机构示意图；

图4为固晶控制机构示意图；

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而非全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，晶片202位于晶膜203上，吸取晶片时，吸嘴201必须处于晶片上表面，顶针204将晶片顶起使晶片脱离晶膜，现有固晶工艺和实践证明，要保证晶片的固晶精度和可靠吸取，必须保证吸嘴中心、晶片中心、顶针中心三轴同心。

如图2所示，本实用新型一实施例提供的固晶机包括：底板1、底座2、固晶底板3、固晶控制机构4、顶针控制机构5、工件6和晶圆7。其中底板1、底座2、固晶底板3、工件 6和晶圆7是固晶机的现有技术，固晶控制机构4、顶针控制机构5是新的发明内容。

底板1安装在机架上，底座2和顶针控制机构5安装于底板1上，固晶底板3安装于底座2 上，固晶控制机构4安装于固晶底板3上，固晶控制机构4从晶圆7上吸取晶片后，将晶片搬运到工件6上完成固晶动作。

本实用新型实施例的固晶控制机构如图3所示，包括旋转机构、升降机构和摆臂机构，所述升降机构包括分别设置在所述旋转机构两侧的第一升降机构和第二升降机构，所述摆臂机构包括第一摆臂机构和第二摆臂机构。

旋转机构安装在固晶座板3上，包括旋转驱动源11、旋转座12、旋转轴13、第一固定导轨 14和第二固定导轨15。旋转驱动源11的输出端与旋转座12的输入端连接，旋转座12的输出端与旋转轴13连接，旋转轴13的两侧侧壁上分别安装有和第一摆臂机构滑动连接的第一固定导轨14，以及和第二摆臂机构滑动连接的第二固定导轨15；旋转驱动源11驱动旋转轴 13带动第一固定导轨14和第二固定导轨15一起转动。转动可以是圆周运动，也可以是摆动，优选摆动。

需要说明的是，旋转驱动源11可以是电机，也可以是气缸，电磁铁等驱动源；导轨14和15可以是直线导轨，交叉滚子导轨，花键，直线轴承等直线运动的滚动摩擦或滑动摩擦轨道；旋转轴13转动的角度可以是0度到360度之间的任何角度。

第一升降机构和第二升降机构分别安装在旋转座两侧面上，第一升降机构包括第一升降动力源21、第一升降座22、第一主动件23、第一升降预压弹簧24。第一升降座22固定在旋转座12的一侧，第一升降驱动源21的输出端与所述第一升降座22的输入端连接，所述第一升降座22的输出端与所述第一主动件23连接，第一主动件23安装有上下两个滚动轴承，且两个滚动轴承之间距离柔性可调，第一升降预压弹簧24可以给两个轴承提供弹性预压力。第二升降机构包括第二升降动力源31、第二升降座32、第二主动件33、第二升降预压弹簧 34。第二升降座32固定在旋转座另一侧，第二升降驱动源31的输出端与所述第二升降座32 的输入端连接，所述第二升降座32的输出端与所述第二主动件33连接，第二主动件33安装有上下两个滚动轴承，且两个滚动轴承距离柔性可调，第二升降预压弹簧34可以给两个轴承提供弹性预压力。

需要说明的是，第一升降动力源21和第二升降动力源31可以是电机，也可以是气缸，电磁铁等驱动源；第一主动件23和第二主动件33可以是与随动件滚动摩擦连接的柔性可调的轴承组或滚动体，以及滑块或导轨，也可以是与被随动件滑动摩擦连接的其他的刚性件或摩擦片等；给主动件提供预压力的可以是弹簧，也可以是弹片或橡皮筋等弹性体。

第一摆臂机构和所述第二摆臂机构均滑动地安装在所述旋转机构的旋转轴13两侧，第一摆臂机构包括第一滑动块41、第一固晶臂42、第一吸嘴43、第一随动件44、第一滑动导轨45。第一滑动导轨45安装在第一滑动块41上，第一滑动导轨45与第一固定导轨14滑动连接，第一随动件44和第一固晶臂42均固定在第一滑动块41上，第一吸嘴43固定在第一固晶臂42的末端。

第二摆臂机构包括第二滑动块51、第二固晶臂52、第二吸嘴53、第二随动件54、第二滑动导轨55。第二滑动导轨55安装在第二滑动块51上，第二滑动导轨55与第二固定导轨15滑动连接，第二随动件54和第二固晶臂52均固定在第二滑动块51上，第二吸嘴53固定在第二固晶臂52的末端。

第一固晶臂42和第二固晶臂52可以在同一平面上，可以在相互平行的平面上，也可以在成一定角度的两个平面上。

如图4所示的顶针控制机构，包括顶针机构和顶针自动调节机构，顶针机构包括顶针驱动电机101、顶针102、顶针座103。顶针驱动电机101安装在顶针座103上，驱动顶针102做上下运动。

顶针自动调节机构包括X向自动调节机构和Y向自动调节机构，X向自动调节机构包括X向驱动电机111、X向偏心轴112、X向柔性夹113、X向夹持弹簧114、顶针X向导轨 115。X向驱动电机111安装在顶针底板100上，X向驱动电机111输出端连接到X向偏心轴 112，X向偏心轴112轴端连接到X向柔性夹113，X向夹持弹簧114使X向柔性夹113保持一定的夹紧力夹紧偏心轴112轴端，X向柔性夹113连接到顶针X向导轨115，这样就可以使X向驱动电机111驱动顶针机构沿顶针X向导轨115方向运动。

Y向自动调节机构包括Y向驱动电机121、Y向偏心轴122、Y向柔性夹123、Y向夹持弹簧 124、顶针Y向导轨125。Y向驱动电机121安装在顶针底板100上，Y向驱动电机121输出端连接到Y向偏心轴122，Y向偏心轴122轴端连接到Y向柔性夹123，Y向夹持弹簧124 使Y向柔性夹123保持一定的夹紧力夹紧偏心轴122轴端，Y向柔性夹123连接到顶针Y向导轨125，这样就可以使Y向驱动电机121驱动顶针机构沿顶针Y向导轨125方向运动。如此通过X向自动调节机构和Y向自动调节机构的运动，可以让顶针102精确的移动到行程范围内的任何位置。

顶针控制机构使顶针可以对应晶圆上相同或不同位置的晶片，使第一固晶臂42和第二固晶臂52上的两个吸嘴可以吸取晶圆上相同或者不同位置的晶片，即使两个固晶臂的夹角存在偏差，也不影响功能实现。

需要说明的是，顶针驱动电机101、X向驱动电机111和Y向驱动电机121可以是电机，也可以是气缸，电磁铁等驱动源；X向驱动电机111和Y向驱动电机121可以是偏心驱动方式，可以是丝杆导轨平台或直线电机平台驱动方式，也可以是驱动源直接驱动顶针机构运动，不需偏心轴和夹持机构相连；柔性夹也可以是刚性连接件，不用柔性和夹紧力；提供夹紧力的可以是弹簧，也可以是弹片或橡皮筋等弹性体。

上述实施例中，旋转驱动源11通过第一固定导轨14和第二固定导轨15的传动，带动第一吸嘴43和第二吸嘴53同时转动，使第一吸嘴43和第二吸嘴53转动到晶圆和工件的对应位置，然后第一升降动力源21通过第一主动件23的传动，带动第一随动件44，使第一吸嘴43做升降运动；第二升降动力源31通过第二主动件33的传动，带动第二随动件54，使第二吸嘴53做升降运动；第一吸嘴43和第二吸嘴53的升降运动均为独立控制，互不影响。

因此可实现以下动作：旋转驱动源11驱动第一吸嘴43和第二吸嘴53同时转动，使第一吸嘴43处于晶片中心位置正上方和第二吸嘴53处于工件固晶位置正上方；然后X向驱动电机111和Y向驱动电机121驱动顶针102移动到晶片中心位置正下方；然后第一升降动力源21驱动第一吸嘴43向下运动到晶片上表面；然后顶针驱动电机101驱动顶针102向上顶起晶片使晶片和晶膜脱离；然后第一升降动力源21驱动第一吸嘴43向上运动，完成吸晶动作；此时第二升降动力源31驱动第二吸嘴53带着晶片向下运动到工件上表面，放下晶片，然后再向上运动，完成固晶动作；然后旋转驱动源11驱动第一吸嘴43和第二吸嘴53同时转动，使第一吸嘴43处于工件固晶位置正上方和第二吸嘴53处于晶片中心位置正上方；然后 X向驱动电机111和Y向驱动电机121驱动顶针102移动到晶片中心位置正下方；然后第一升降动力源21驱动第一吸嘴43带着晶片向下运动到工件上表面，放下晶片，然后再向上运动，完成固晶动作；此时顶针驱动电机101驱动顶针102向上顶起晶片使晶片和晶膜脱离；然后第一升降动力源21驱动第一吸嘴43向上运动，完成吸晶动作；如此循环不断工作。

需要说明的是，晶片也可以是其他的元器件或工件；晶片可以是在蓝膜上，也可以在摇盘里或其他的载具上。

本实用新型通过一套旋转机构实现了两个摆臂机构一起做旋转运动，通过两个升降机构分别实现了两个摆臂机构的升降运动，通过顶针自动调节机构实现了顶针中心自动对齐吸嘴中心，使得两个摆臂机构一起旋转运动、升降运动的独立控制结构以及顶针自动调节机构互相配合，极大提高了机器的固晶精度、固晶效率和性价比，降低了生产成本，也降低了固晶机本身的制造成本。

以上为对本实用新型所提供的一种智能双臂固晶系统的描述，对于本领域的技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种智能双臂固晶系统，用于固晶机，其特征在于，包括：固晶控制机构和顶针控制机构；

所述固晶控制机构包括：旋转机构、升降机构和摆臂机构，所述摆臂机构的自由端安装有用于吸晶和固晶的吸嘴，所述升降机构包括分别设置在所述旋转机构两侧的第一升降机构和第二升降机构，所述摆臂机构包括第一摆臂机构和第二摆臂机构；

所述旋转机构驱动所述第一摆臂机构和所述第二摆臂机构在同一平面或相互平行或者成一定角度的两个平面上摆动或者旋转，所述第一升降机构驱动所述第一摆臂机构进行升降运动，所述第二升降机构驱动所述第二摆臂机构进行升降运动；

所述吸嘴随着所述摆臂机构一起做摆动或者旋转以及升降运动，完成吸晶固晶动作；第一摆臂机构的吸嘴吸晶的同时第二摆臂机构的吸嘴固晶，第一摆臂机构的吸嘴固晶的同时第二摆臂机构的吸嘴吸晶，极大提高效率；

所述顶针控制机构包括：顶针机构和顶针自动调节机构；

所述顶针自动调节机构驱动顶针机构做平面运动；

所述固晶控制机构和顶针控制机构在配合吸嘴吸取芯片时，所述顶针控制机构控制的顶针始终与所述固晶控制机构控制的吸嘴保持同心。

2.根据权利要求1所述的智能双臂固晶系统，其特征在于，所述第一摆臂机构和所述第二摆臂机构均可滑动地安装在所述旋转机构上；

所述第一摆臂机构上安装有第一随动件，所述第一升降机构通过所述第一随动件带动所述第一摆臂机构做升降运动；

所述第二摆臂机构上安装有第二随动件，所述第二升降机构通过所述第二随动件带动所述第二摆臂机构做升降运动。

3.根据权利要求1所述的智能双臂固晶系统，其特征在于，所述旋转机构包括：旋转驱动源、旋转座和旋转轴；

所述旋转驱动源的输出端与所述旋转座的输入端连接，所述旋转座的输出端与所述旋转轴连接，所述旋转轴的两侧侧壁上分别安装有固定导轨，所述第一摆臂机构和所述第二摆臂机构上均安装有滑动导轨，所述第一摆臂机构和所述第二摆臂机构通过滑动导轨滑动的连接在所述旋转轴的两侧固定导轨上。

4.根据权利要求1所述的智能双臂固晶系统，其特征在于，所述第一升降机构包括：第一升降动力源、第一升降座、第一主动件；

所述第一升降动力源的输出端与所述第一升降座的输入端连接，所述第一升降座的输出端与所述第一主动件连接，所述第一主动件用于带动所述第一随动件，所述第一升降动力源通过第一升降座和第一主动件，驱动第一随动件使第一摆臂机构做升降运动；

所述第二升降机构包括：第二升降动力源、第二升降座、第二主动件；

所述第二升降动力源的输出端与所述第二升降座的输入端连接，所述第二升降座的输出端与所述第二主动件连接，所述第二主动件用于带动所述第二被夹持件，所述第二升降动力源通过第二升降座和第二主动件，驱动第二被夹持件使第二摆臂机构做升降运动；

所述第一升降机构和所述第二升降机构均可独立做升降运动，互不影响。

5.根据权利要求4所述的智能双臂固晶系统，其特征在于，所述第一主动件和所述第二主动件的连接方式是刚性连接或柔性连接，柔性连接时，所述第一主动件和第二主动件都具有弹性预夹紧力；

所述第一主动件与第一随动件滚动或滑动摩擦连接；

所述第二主动件与第二随动件滚动或滑动摩擦连接；

所述弹性预夹紧力可以避免第一随动件上下运动时和第一主动件产生脱离；

所述弹性预夹紧力可以避免第二随动件上下运动时和第二主动件产生脱离。

6.根据权利要求1所述的智能双臂固晶系统，其特征在于，所述顶针机构包括顶针驱动电机和顶针，所述顶针驱动电机驱动顶针做上下运动；

所述顶针自动调节机构包括X向自动调节机构和Y向自动调节机构；

所述X向自动调节机构包括X向驱动电机和X向导向机构，所述X向驱动电机驱动顶针机构通过X向自动调节机构做X向直线运动；

所述Y向自动调节机构包括Y向驱动电机和Y向导向机构，所述Y向驱动电机驱动顶针机构通过Y向导向机构做Y向直线运动。

7.根据权利要求1所述的智能双臂固晶系统，其特征在于，所述第一摆臂机构自由端安装有用于吸晶和固晶的第一吸嘴，所述第二摆臂机构自由端安装有用于吸晶和固晶的第二吸嘴；当所述第一摆臂机构带动第一吸嘴转动到晶圆上晶片中心位置的正上方时，所述第二摆臂机构带动第二吸嘴转动到工件上固晶位置的正上方；所述顶针控制机构自动将顶针中心调节到与晶片中心和第一吸嘴中心重合的位置，使第一吸嘴完成吸晶的动作，同时第二摆臂机构带动的吸嘴完成固晶的动作；当所述第一摆臂机构带动第一吸嘴转动到工件上固晶位置的正上方时，所述第二摆臂机构带动第二吸嘴转动到晶圆上晶片中心位置的上方，所述顶针控制机构自动将顶针中心调节到与晶片中心和第二吸嘴中心重合的位置，使第二吸嘴完成吸晶的动作，同时第一摆臂机构带动的吸嘴完成固晶的动作。