TWI313900B - Bonding head for chip bonding machine - Google Patents

Description

1313900 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明為關於晶片黏接機器，且更特別地，關於 晶片黏接機器之黏接頭，其可藉由將力傳動單元與驅 元彼此斷開而降低操作錯誤，並可施行穩定操作，及 由緊密化每一元件而簡化整體結構。 【先前技術】 通常而言，黏接機器係可藉由黏接製程而電氣連 雜元件（如，半導體晶片）至晶片封裝導線架等。一般 熱壓法或超音波黏接製程作為半導體晶片與封裝之間 接製程。 液晶顯示（liquid crystal display，LCD)裝置在其 面板上設有複數個驅動電路。驅動電路係座為驅動晶 有複數個線路終端連接至驅動晶片上。 用於製造驅動電路之製程將參考第1圖解釋。 首先，驅動晶片3藉由晶片黏接機器分別黏接至 T的金屬圖案2上，膠帶T的金屬圖案2係配置在絕 1上。金屬圖案2構成複數個線路終端。在自晶圓切割 驅動晶片3即被配置在晶圓環框架上。 第2圖為前視圖，圖示根據先前技術之黏接機器 將本發明之黏接頭應用於其上。 如第2圖所示，具有複數個金屬圖案於絕緣膜上 繞於捲軸10的膠帶T從捲軸10上解纏繞。接著’膠 用於 動單 可藉 接複 使用 的黏 LCD 片並 膠帶 緣膜 後， ，可 且纏 帶供 5 1313900 給器2 0連續供給膠帶Τ，且膠帶T沿著膠帶導引3 0移至 黏接頭4 0。藉由晶圓環形框架供應單元5 0來供應設有薄 膜片（其上配置了驅動晶片3 )之晶片環框架。接著，晶片 傳送單元6 0 (定位於晶片環形框架供應單元5 0之橫向側） 可拾取配置於晶片環框架上之驅動晶片 3，藉此移動該些 驅動晶片3至黏接頭40。

接著，黏接頭4 0施行抽吸以夾持由晶片傳遞單元6 0 供應的驅動晶片，藉此將該些晶片黏接至配置於膠帶Τ上 的金屬圖案上。在此，驅動晶片藉由熱與Μ力而黏接在金 屬圖案上。下方工具70(或黏接台）位於膠帶Τ之下，藉此 支撐驅動晶片與黏接頭40。 當上述製程重複，配置於晶片環框架上的驅動晶片可 被分別黏接在配置於膠帶Τ之金屬圖案上。 將黏接有驅動晶片於其上之膠帶Τ纏繞在額外捲軸1 1 上。 下方工具70與晶片傳遞單元60係安裝在基座框架80 上，黏接頭4 0係安裝在一背框架9 0，背框架9 0位於基座 框架8 0的後側，且黏接頭4 0係垂直於該基座框架8 0。 元件符號1 〇 〇標示膠帶供應單元，且元件符號1 1 〇標 示膠帶纏繞單元。 一旦上述驅動晶片3藉由上述製程分別黏接至膠帶Τ 之金屬圖案上後，驅動晶片將因此而電氣連接至金屬圖案 上，意即，線路終端上。 為了精確地黏接驅動晶片至膠帶Τ的金屬圖案上，黏 6

1313900 接頭必須在垂直方向移動時可施壓於驅動晶片。 當黏接頭在垂直方向移動並施壓於驅動晶片時，如 因為元件間耦接錯誤或元件的操作錯誤導致施加於元件 力不同心（eccentric)或黏接頭操作不穩定，將使驅動晶 與金屬圖案間的黏接製程惡化。因此，會提高增加產品 良率。 【發明内容】 因此，本發明之一目的為提供用於晶片黏接機器的 接頭，其可藉由力傳動單元與驅動單元彼此斷開而降低 作錯誤，可施行穩定操作，以及藉由緊密化每一元件而 化整體結構。 為達到這些與其它優點且根據本發明之目的，如在 具體化且廣泛的描述，提供用於晶片黏接機器的黏接頭 包含：一線性馬達（linear motor, LM)導引，裝設在一背 架上；第一移動區塊，其係可移動地耦接至該LM導引 一第一驅動單元，用於線性地移動該弟一移動區塊；一 一線性馬達，裝設在該第一移動區塊上；一第二移動區场 耦接至該第一移動區塊以使其可在與該第一移動區塊之 動方向垂直的方向上移動；一力傳動單元，用於傳動該 一線性馬達之線性驅動力至該第二移動區塊上；一頭 元，其具有一可用來拾取多個驅動晶片的工具，且轉動 耦接至該第二移動區塊；以及一轉動驅動單元，用於轉 該頭單元。 果 之 片 不 黏 操 簡 此 > 框 1 第 ^ > 移 第 單 地 動 7 1313900 本發明之前述與其他目的、特徵、態樣與優點將從接 下來參考相關所附圖式之本發明詳細說明而變為更明顯。 【實施方式】 現在詳細參考本發明之較佳實施例，其例子為以所附 圖式描述。

此後，根據本發明之用於晶片黏接機器的黏接頭將參 考所附圖式解釋。 第3圖為前視圖，顯示根據本發明用於晶片黏接機器 之黏接頭，而第4圖為其側視圖。 黏接頭係設於晶片黏接機器上。在晶片黏接機器中， 可拾取多個驅動晶片使其可藉由熱與壓力之操作而被黏接 在一膠帶之金屬圖案上。 如第3與4圖所述，用於晶片黏接機器的黏接頭包括： 一線性馬達（LM)導引200，裝設在一背框架90上；一第一 移動區塊300，係可移動地耦接至該LM導引200上；一 第一驅動單元400，係裝設在該背框架90上用以線性地移 動該第一移動區塊300 ; —第一線性馬達（LM)500，裝設在 該第一移動區塊300上；一第二移動區塊600，耦接至該 第一移動區塊300上以使其可在與該第一移動區塊300之 移動方向垂直的方向上移動；一力傳動單元700’用於傳 動該第一線性馬達5 0 0之線性驅動力至該第二移動區塊 600上；一頭單元800，具有可用於拾取多個驅動晶片的工 具，且係轉動地耦接至該第二移動區塊600上；以及一轉 8 1313900 動驅動單元900，用於轉動該頭單元800。 背框架90包括一平板部分91，具有一定厚度與面積； 以及一強化部分9 2，自平板部分91之後表面以一定形狀 延伸。背框架9 0係垂直地裝設在黏接機器的基座框架8 0 上。

LM導引200包括兩垂直LM導引軌210,具有一定長 度，以彼此相隔一定間距方式被固定至背框架9 0之平板部 分91。兩LM導引軌210的位置係使其彼此平行且在舆基 座框架80垂直方向延伸。 第一移動區塊3 00包括主體310具有一定厚度與面 積；與複數個滑體320，可滑動地耦接至LM導引200之 導引軌210上且固定地耦接至主體310。 第一驅動單元包括轉動馬達410，其係固定地耦接至 背框架90上；滾珠螺桿420，藉由接收移動馬達4 1 0之轉 動力而可線性地往復運動該第一移動區塊 3 0 0 ;以及支撐 件430，用於支撐滾珠螺桿420。 當轉動馬達410向前與向後方向轉動，滚珠螺桿420 據此轉動且第一移動區塊3 0 0可沿著L Μ導引2 1 0而垂直 移動。 第一線性馬達500包括定子（stator)510，其係耦接至 該第一移動區塊300之主體310上；以及動子（mover)520， 其係線性可移動地耦接至該定子5 1 0上。第一線性馬達5 0 0 的位置係可使得其動子520能在水平方向上移動。 第二移動區塊600係緊鄰該第一線性馬達#位於其較 9 1313900 低側。 用於導引第二移動 & & 6〇〇之線性移動的導引單元 010,設在第一移動區塊^nn & 0與第二移動區塊600間。如第 5圖所示’導引單元61〇包含 左第一導弓丨通道611，固定於第 一移動區塊300;與第二 于5丨通道612，其係可移動地與第 一導引通道611耦接且固定 ;第一移動區塊600上。較佳 地，在第一移動區塊3〇〇夕 < ~側形成階狀部分3 1 1並往水

平方向延伸，且第一導引iS 等$丨通道611係裝設在第一移動區塊 300之階狀部分3U上。較 .^ 世地，在第一移動區塊6〇〇上 形成階狀部分60 1並往水平古a ^ 尺十方向延伸，且第二導引通道612 係裝設在第二移動區塊600之階狀部分6〇1。 如第6圖所示，力傳叙留_ , 單το 700包括主牦架71〇 助托架720，分別耦接至第— 兴稀 線性馬達500的動子$20、& 接至第二移動區塊6〇〇之支撐件73〇上，彈性連接 、 用於使辅助托架720與支撺件73〇互相連接且兀740 力於其間；以及圓筒狀凸輪75〇，係可轉動地耦接至生張 托架72 0及與支撐件730接觸。 至輔助 輔助托架720包括一平板部分721，I古_ * '、1 —疋厚度與 面積且耦接至第一線性馬達5〇〇之動子52〇· ^ 、 时\ , Λ及~連接 部分722 ’自平板部分721之較低表面延伸—*且— 毛長度。 圓筒狀凸輪750以條形狀形成，並具有—金 心長度與外 直徑’且可轉動地耦接至連接部分722。 支撐件730包括主體部分731，具有一定具疮 5笛- ^ 我度且輕接 至第—移動區塊6〇〇;以及一支樓部分732，曲此α 狀地自主體 10 1313900 部刀731之终端延伸。支撐件73〇固定地耦接至第二移動 區塊600的前表面使得支推部分732可被定位在垂直於第 二移動區&_之前表面的方向延伸。並1，圓筒狀凸輪 可_接觸支揮的水平表面，因此由支榜件73〇支樓。 彈性連接單元740包括第一連接栓741固定地耦接至 輔助㈣720之連接部幻22;帛二連接检742固定地耦 接支撐件730的支撐部分732;以及張力彈簧743使第 一連接栓741與第二連接栓742彼此連接。藉由張力弹簧 743推動使圓筒狀凸輪75〇與支樓73〇彼此接觸。 力傳動單元700可以多種方式來實施。 頭單元800包括轉動軸81〇，轉動地耦接至第二移動 區塊600;頭主體820,固定地輕接至轉動轴81〇;工具83〇, 設在頭主it 82〇的較低端；以及加熱單元84〇，用於加熱 工具830。微小孔（未圖示）形成在工具83〇的較低表面， 且當黏接頭操作時可真空抽吸並施加負麼於微小孔上。 如第7、8圖所不，轉動驅動單元包括第二線性馬達 91〇’裝設於第二移動區塊6〇〇;主把架92〇與輔助托架93〇 分別搞接至第二線性馬達9〗〇之動子912上；支撑柱94〇, 設在頭單元800上，·彈性連接單元95〇,使輔助托架93〇 與支㈣94“此連接且因此產生張力於其㈤；以及圓筒 狀凸輪960’可轉動地耦接至輔助托架93〇以使其與支撐 柱940接觸，用於傳㈣二馬達91()之線性驅動力至支掠 柱940，藉此轉動頭單元800。 第二線性馬達910包括靜子9n，固定地麵接至第二 1313900 移動區塊；以及動子9丨2，線性可 J移動地耦接至靜子911。 第二線性馬達910裝設在第二移動 秒動£塊600上使得動子 912可在與第一移動區塊3 〇〇之移動 砂動方向垂直的方向移動。 輔助托架930包括平板部分 J1,具有一定厚度與面 積且耦接至第二線性馬達91〇的動+ 初卞9 1 2，以及連接部分 932，自平板部分的較低表面延伸—定長度。

圓筒狀凸輪960以條形狀形成具有一定長度與外直 徑’且可轉動地耦接至連接部分93 2。 支撐柱940具有一定長度且固定地耦接至頭主體82〇 的上表面。支撐柱940的位置係使其可在往前與往後的方 向上與頭800之轉動軸810交錯。圓筒狀凸輪96〇與支撐 柱940的水平表面接觸’因此由支撑柱940支撐。 彈性連接單元950包括第一連接栓951，固定地輕接 至輔助托架93 0之連接部分932;第二連接栓952,固定地 輕接至支撑柱940;以及張力彈簧953，使第一連接栓951 與第二連接栓952以一定張力連接。 藉由張力彈簧953推動，圓筒狀凸輪960與支撐柱94〇 被帶至彼此接觸。 轉動驅動單元900被實施以便轉換線性馬達之線性驅 動力為轉動力。 在一例子中，第二線性馬達9】0的轉子912藉由第二 線性馬達9 1 0驅動而線性地移動，輔助托架9 3 0耦接至轉 子912為類似線性地移動。接著，可轉動地耦接至輔助耗 架930之圓筒凸輪960在藉由支撐柱940為在彈性支撐狀 12 1313900 態時為線性地移動。因此，支撐柱940與頭主體820為以 圍繞轉動軸810為中心角度地轉動。頭主體820與耦接至 頭主體 820之工具830的轉動角度為根據第二線性馬達 910的移動距離決定。意即，工具830的轉動角度可根據 第二線性馬達9 1 0的移動距離設定或校正。

背框架90可移動耦接至固定在基底框架80的第二LM 導引8 1，以及用於線性往復運動背框架9 0之第二驅動單 元82安裝於基底框架80。背框架90在與第二移動區塊600 之移動方向垂直的方向上移動，意即，在第3圖中往後與 往前的方向。再者，背框架 90係在與第一移動區塊300 之移動方垂直的方向上移動。當背框架90的移動方向假設 為Y軸，第二移動區塊60 0之移動方向定義為X軸且第一 移動區塊300之移動方向定義為Z軸。 根據本發明之用於晶片黏接機器之黏接頭的操作將解 釋。 首先，當第一移動區塊3 00藉著第一驅動單元400沿 著LM導引200垂直移動，操作第一線性馬達500。接著， 第一馬達500之驅動力藉由力傳動單元700傳動至第二移 動區塊600。因此，第二移動區塊600在第一移動區塊300 線性地移動。在此，第二移動區塊600藉由提供在第一移 動區塊300與第二移動區塊6 00之導引單元610線性地移 動。頭單元800轉動地耦接至第二移動區塊600為藉由轉 動驅動單元900角度轉動。 背框架90藉由第二驅動單元82在向後與向前方向移 13

1313900 動。 頭單元800在X與Y軸移動，且藉由上述機制 動。當藉由第一驅動單元400之操作在Ζ軸移動（圖 與較低方向），頭單元4 00藉由熱與壓力操作舆下方 接由頭單元800之工具830抽吸之驅動晶片至膠帶 圖案上。 在本發明中，用於在X軸方向驅動頭單元.800 線性馬達 500裝設在以垂直方向移動之第一移 300。因此，第一驅動單元400之驅動力，意即，施 接頭之工具上之壓力，當通過第一移動區塊300傳 單元8 0 0時，不傳動至第一線性馬達5 0 0。因此， 性馬達500避免形變且為自由地移動，藉此在X軸 確地控制頭單元8 0 0。 再者，用於傳動第一線性馬達500之驅動力至 動區塊600之力傳動單元700包括張力彈簧743及 輪750，而第二移動區塊600藉由導引單元610線 動。因此，當使第一線性馬達5 00與第二移動區塊 此連接之元件產生加工錯誤或組件錯誤，所產生錯 力彈簧743與圓筒凸輪750消減。結果，耦接至第 區塊6 0 0之頭單元可更精確定控制以使其沿著X軸 動。 此外，轉動驅動單元9 0 0之第二線性馬達9 1 0 第二移動區塊600，且第二移動區塊600之線性驅 藉由張力彈簧953與圓筒凸輪960之組合傳動至 角度轉 中較高 工具黏 之金屬 之第一 動區塊 加在黏 動至頭 第一線 方向精 第二移 圓筒凸 性地移 6 00彼 誤由張 二移動 方向移 安裝在 動力為 頭單元 14 1313900 800。因此，第一驅動單元400之驅動力不傳動至轉動驅動 單元9 0 0。結果，第二線性馬達9 1 0避免形變且第二線性 馬達910為自由地移動，藉此在轉動方向精確地控制頭單 元 800。 如前所述，第一驅動單元400之驅動力傳動至頭單元 800之工具830而不傳動至用於在X軸方向移動頭單元800 之部件與用於轉動頭單元8 0 0之部件，藉此最小化工具8 3 0

之形變。 再者，第一線性馬達500裝設在第一移動區塊300, 第二線性馬達910裝設在第二移動區塊600，且第一移動 區塊300、第二移動區塊600與頭單元800為設置在同一 條線。因此，第一驅動單元400之力容易地傳動至頭，且 黏接頭整個結構緊密化。 如前所述，根據本發明用於晶片黏接機器的黏接頭 中，藉由力傳動單元與驅動單元彼此斷開，施加於第一傳 動單元之力不傳動到頭，藉此降低頭的操作錯誤。並且， 由於黏接頭為穩定操作，其可靠度與精確度可加強。 再者，由於黏接頭的整體結構為緊密化製作，其整體 尺寸縮小。 當本發明可以數個形式具體化而不偏離其之精神或必 要特徵，應瞭解，除非另外指明，上述實施例不受限於上 述敘述的任何細節，而應在所附申請專利範圍所定義之其 精神與範圍内建構，且因此所有落於申請專利範圍之邊界 與界限内之改變與改良，或此等邊界與界限内之均等物為 15

1313900 因此意欲由所附申請專利範圍所包含。 【圖式簡單說明】 所附圖式，其為包括以提供本發明進一步了解且併 並構成此說明書的一部分，與說明一起描述本發明的實 例以解釋本發明的原理。 在圖式令_ 第1圖為平面圖，顯示膠帶具有驅動器晶片黏接於 上； 第2圖為前視圖，圖示根據先前技術之晶片黏接 器，根據本發明之黏接頭可應用於其上； 第3圖為前視圖，顯示根據本發明用於晶片黏接機 之黏接頭； 第4圖為側視圖，顯示根據本發明用於晶片黏接機 之黏接頭； 第5圖為部分放大侧視圖，顯示根據本發明用於晶 黏接機器之黏接頭之導引單元的細節； 第6圖為部分放大側視圖，顯示根據本發明用於晶 黏接機器之黏接頭之力傳動單元的細節，·以及 第7與8圖分別為部分放大前視與側視圖，顯示根 本發明用於晶#黏接機器之黏接頭之轉動連驅動單元的 節。 【主要元件符號說明】 入 施 其 機 器 器 片 片 據 細 16 1313900

1絕緣膜 3驅動晶片 2 0膠帶供給器 40黏接頭 60晶片傳遞單元 8 0基座框架 82第二驅動單元 9 1平板部分 100膠帶供應單元 200線性馬達導引 3 00第一移動區塊 311 > 601階狀部分 400第一驅動單元 420滾珠螺桿 5 0 0第一線性馬達 520動子 610導引單元 612第二導引通道 7 1 0主托架 721平板部分 730支撐件 732支撐部分 741第一連接栓 743張力彈簣 2金屬圖案 10、11捲軸 30膠帶導引 5 0晶片環形框架供應單元 70下方工具 81第二線性馬達導引 90背框架 92強化部分 11 0膠帶纏繞單元 210導引轨 3 1 0主體 320滑體 4 1 0轉動馬達 430支撐件 510定子 600第二移動區塊 61 1第一導引通道 700力傳動單元 720輔助托架 722連接部分 73 1主體部分 740彈性連接單元 742第二連接栓 7 5 0圓筒狀凸輪 17 1313900

800 頭 單 元 8 10 轉 動 轴 820 頭 主 體 830 工 具 840 加 熱 單 元 900 轉 動 驅 動 單元 910 第 二 線 性 馬 達 911 靜 子 912 動 子 920 主 托 架 930 輔 助 托 架 93 1 平 板 部 分 932 連 接 部 分 940 支 撐 柱 950 彈 性 連 接 單 元 951 第 — 連 接 栓 952 第 二 連 接 栓 953 張 力 彈 簧 960 圓 筒 狀 凸 輪

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Claims (1)

1313900 十、申請專利範圍： 1. 一種用於晶片黏接機器的黏接頭，其至少包含： 一線性馬達（linear motor, LM)導引，裝設在一背框架 上’’ 一第一移動區塊，係可移動地耦接至該線性馬達導引 上；

一第一驅動單元，用於線性地移動該第一移動區塊； 一第一線性馬達，裝設於該第一移動區塊上； 一第二移動區塊，耦接至該第一移動區塊以使其可在一 與該第一移動區塊之移動方向垂直的方向上移動； 一力傳動單元，用於傳動該第一線性馬達之一線性驅動 力至該第二移動區塊； 一頭單元，具有一可用以拾取欲黏接晶片的工具，且係 轉動地耦接至該第二移動區塊上；以及 一轉動驅動單元，用於轉動該頭單元。

2.如申請專利範圍第1項所述之黏接頭，其中該第一 線性馬達係裝設在該第一移動區塊上使得該第一線性馬達 之一動子可在一與該第一移動區塊之移動方向垂直的方向 上移動。 3.如申請專利範圍第1項所述之黏接頭’其中該力傳 動單元包含一彈性構件，用於將該第一線性馬達與該第二 19 1313900 移動區塊彼此彈性地連接。 4.如申請專利範圍第1項所述之黏接頭，其中該力傳 動單元包含： 一托架，耦接至該第一線性馬達之一動子上； 一支撐件，耦接至該第二移動區塊； 一彈性連接單元，在張力下使該托架與該支撐件彼此連

一圓筒狀凸輪，可轉動地耦接至該托架且接觸該支撐 件。 5 .如申請專利範圍第4項所述之黏接頭，其中該彈性 連接單元包含： 一第一連接栓，固定地耦接至該托架； 一第二連接栓，固定地耦接至該支撐件；以及 Φ 一張力彈簧，使該第一連接栓與該第二連接栓彼此連 接。 6. 如申請專利範圍第1項所述之黏接頭，更包含一導 引單元，設於該第一移動區塊與該第二移動區塊間，用於 導引該第二移動區塊之一線性移動。 7. 如申請專利範圍第1項所述之黏接頭，其中該轉動 20 1313900 驅動單元可轉換該線性馬達之一線性驅動力為一轉動力。 8 ·如申請專利範圍第1項所述之黏接頭，其中該轉動 驅動單元包含： 一第二線性馬達，裝設在該第二移動區塊上； 一托架，耦接至該第二線性馬達之一動子上； 一支撐柱，設在該頭單元上；

一彈性連接單元，使該托架與該支撐柱可在張力下彼此 連接；以及 一圓筒狀凸輪，可轉動地耦接至該托架以與該支撐柱接 觸，用以傳動該第二馬達之一線性驅動力至該支撐柱上， 藉此轉動該頭單元。 9.如申請專利範圍第8項所述之黏接頭，其中該第二 線性馬達係裝設在該第二移動區塊上使得該第二線性馬達 之該動子可在一與該第一移動區塊之移動方向垂直的方向 上移動。 21