一種鍵合頭裝置及芯片封裝裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鍵合頭裝置及芯片封裝裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球電子信息技術(shù)的迅速發(fā)展，集成電路芯片不斷向高密度、高性能和輕薄短小的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的引線鍵合技術(shù)已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)需的要求，而倒裝芯片技術(shù)的發(fā)展為高密度封裝帶來了希望。倒裝芯片(Flip chip)技術(shù)是半導(dǎo)體芯片以凸點陣列結(jié)構(gòu)與基板直接鍵合互連的一種封裝工藝方法，與傳統(tǒng)的引線鍵合技術(shù)相比具有許多明顯的優(yōu)點，包括:優(yōu)越的電學(xué)及熱學(xué)性能，高I/O引腳數(shù)，封裝尺寸小等，因而在近年來正成為高端器件及高密度封裝領(lǐng)域中經(jīng)常采用的封裝形式。
[0003]倒裝芯片工藝中的鍵合頭是芯片封裝的關(guān)鍵部件，鍵合頭的設(shè)計直接影響到芯片封裝的可靠性和精度。鍵合頭在鍵合的過程中需要具有調(diào)整芯片角度的功能，以便使芯片與基板對準(zhǔn)和定位。因此，一般設(shè)計的鍵合頭都具有一個旋轉(zhuǎn)電機(jī)，從而帶動鍵合頭旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)芯片的角度。現(xiàn)有技術(shù)中的鍵合頭裝置，具有一個旋轉(zhuǎn)電機(jī)，但是該鍵合頭中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)是安裝在整個裝置的上方，這樣就會造成了鍵合頭的Z向尺寸過大，以至于鍵合頭運(yùn)動時需要更大的空間，從而也增加了整個倒裝設(shè)備的尺寸。因此，為了減小整個裝置的總尺寸，對各個部件的尺寸優(yōu)化具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鍵合頭裝置及芯片封裝裝置，克服現(xiàn)有技術(shù)中鍵合頭裝置高度尺寸過大的問題。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施例提供了一種鍵合頭裝置，包括本體，該本體包括:
[0006]氣缸，所述氣缸的內(nèi)部形成一中空的腔體，其中所述氣缸上開設(shè)有真空連接孔；
[0007]活塞，置于所述腔體內(nèi)；
[0008]花鍵軸，中空結(jié)構(gòu)，與所述活塞的中心位于同一軸線上，所述花鍵軸的第一端與所述活塞連接，通過所述活塞在所述腔體內(nèi)沿軸向方向的移動，帶動所述花鍵軸移動；
[0009]真空吸桿，中空結(jié)構(gòu)，與所述花鍵軸的第二端固定連接；其中所述真空吸桿的中空結(jié)構(gòu)和所述花鍵軸的中空結(jié)構(gòu)相連通，且連通至所述真空連接孔；
[0010]與所述花鍵軸同軸設(shè)置的中空電機(jī)，其中所述花鍵軸從所述中空電機(jī)的軸心中穿過，且所述中空電機(jī)設(shè)置于所述活塞與所述真空吸桿之間；
[0011]與所述花鍵軸同軸設(shè)置的花鍵套，所述花鍵軸與所述花鍵套嚙合連接，且所述花鍵套設(shè)置于所述中空電機(jī)與所述活塞之間，所述花鍵套與所述中空電機(jī)固定連接；通過所述中空電機(jī)帶動所述花鍵套繞所述花鍵軸的軸心轉(zhuǎn)動，所述花鍵軸跟隨所述花鍵套一起轉(zhuǎn)動。
[0012]其中，所述鍵合頭裝置還包括:一通氣孔，凸出設(shè)置于所述氣缸的頂部的外表面，并與所述腔體連通；所述通氣孔進(jìn)入所述腔體內(nèi)的氣體，對所述活塞施加一沿所述氣缸軸向的壓力。
[0013]其中，所述花鍵軸和所述真空吸桿之間固定一吸桿軸聯(lián)器；所述花鍵軸的下端穿入所述吸桿軸聯(lián)器上開設(shè)的安裝孔中，并通過螺栓鎖緊實現(xiàn)與所述吸桿軸聯(lián)器的鎖緊。
[0014]其中，所述吸桿軸聯(lián)器的一端面設(shè)置多個圓柱槽，所述圓柱槽內(nèi)設(shè)置有磁柱；所述真空吸桿包括同軸設(shè)置的安裝部和插入部，所述插入部通過所述安裝孔插入所述花鍵軸內(nèi)，所述安裝部與所述吸桿聯(lián)軸器的端面貼合，并與所述磁柱相互吸附。
[0015]其中，所述花鍵套與所述中空電機(jī)直接固定連接。
[0016]其中，所述鍵合頭裝置還包括:
[0017]直線滑塊，沿直線軌道運(yùn)動；
[0018]連接支架，將所述本體與所述直線滑塊固定。
[0019]其中，所述花鍵套包括與所述花鍵軸接觸的內(nèi)層和用于固定所述花鍵套的外層，所述內(nèi)層和外層之間夾有一層滾珠結(jié)構(gòu)。
[0020]其中，所述真空孔凸出于所述氣缸的表面。
[0021]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施例還提供了一種芯片封裝裝置，包括如上所述的鍵合頭裝置。
[0022]其中，所述芯片封裝裝置還包括:三條直線軌道，一條所述直線軌道垂直設(shè)置，兩條所述直線軌道水平設(shè)置，水平設(shè)置的兩條所述直線軌道互相垂直；
[0023]三個驅(qū)動電機(jī)，分別驅(qū)動直線滑塊沿三條所述直線軌道滑動。
[0024]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0025]本發(fā)明實施例的鍵合頭裝置，用于固晶或倒裝芯片等封裝設(shè)備中的芯片拾取和放置工藝。該裝置采用合理的設(shè)計，利用中空電機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)，可以使花鍵軸和真空吸桿直接從電機(jī)中間穿過，與傳統(tǒng)設(shè)計的鍵合頭裝置(伺服電機(jī)安裝于氣缸上方)相比，可以有效地減少鍵合頭的高度尺寸，從而減小鍵合頭的運(yùn)動空間，并且該裝置工作精度高、效率高。該裝置采用柔性操作，還可以避免對芯片造成的損壞。
【附圖說明】
[0026]圖1表示本發(fā)明實施例中鍵合頭裝置的裝置本體的剖視圖；
[0027]圖2表示本發(fā)明實施例中鍵合頭裝置吸附芯片的工況示意圖；
[0028]圖3表示本發(fā)明實施例中鍵合頭裝置的吸桿聯(lián)軸器的示意圖；
[0029]圖4表示本發(fā)明實施例中鍵合頭裝置的外觀機(jī)構(gòu)示意圖。
[0030]附圖標(biāo)記說明:
[0031]100-本體，1-氣缸，2-活塞，3-通氣孔，4-真空連接孔，5_花鍵軸，6_花鍵套，61-內(nèi)層，62-外層，63-滾珠結(jié)構(gòu)，7-中空電機(jī)，8-吸桿軸聯(lián)器，81-安裝孔，82-圓柱槽，83-磁柱，9-真空吸桿，91-安裝部，92-插入部，10-芯片，11-連接支架，12-直線滑塊。
【具體實施方式】
[0032]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0033]本發(fā)明實施例的鍵合頭裝置，通過合理布置旋轉(zhuǎn)電機(jī)的位置，有效地降低了鍵合頭的Z向高度，并且該裝置工作精度高、效率高。該裝置采用柔性操作，還可以避免對芯片造成的損壞。
[0034]如圖1所示，本發(fā)明的實施例提供了一種鍵合頭裝置，包括本體100，該本體100包括:氣缸1，氣缸I的內(nèi)部形成一中空的腔體，其中氣缸I上開設(shè)有真空連接孔4 ;活塞2，置于腔體內(nèi)；花鍵軸5，中空結(jié)構(gòu)，與活塞2的中心位于同一軸線上，花鍵軸5的第一端與活塞2連接，通過活塞2在腔體內(nèi)沿軸向方向的移動，帶動花鍵軸5移動；真空吸桿9，中空結(jié)構(gòu)，與花鍵軸5的第二端固定連接；其中真空吸桿9的中空結(jié)構(gòu)和花鍵軸5的中空結(jié)構(gòu)相連通，且連通至真空連接孔4 ;與花鍵軸5同軸設(shè)置的中空電機(jī)7，其中花鍵軸5從中空電機(jī)7的軸心中穿過，且中空電機(jī)7設(shè)置于活塞2與真空吸桿9之間；與花鍵軸5同軸設(shè)置的花鍵套6，花鍵軸5與花鍵套6嚙合連接，且花鍵套6設(shè)置于中空電機(jī)7與活塞2之間，花鍵套6與中空電機(jī)7固定連接；通過中空電機(jī)7帶動花鍵套6繞花鍵軸5的軸心轉(zhuǎn)動，花鍵軸5跟隨花鍵套6—起轉(zhuǎn)動。
[0035]具體來說，本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有鍵合頭存在的高度尺寸過大的問題，提出了一種鍵合頭裝置，可以用于固晶或倒裝芯片等封裝設(shè)備中的芯片10拾取和放置工藝。該裝置合理布置旋轉(zhuǎn)電機(jī)的位置，其中花鍵軸5從中空電機(jī)7的軸心中穿過，花鍵軸5穿過花鍵套6、中空電機(jī)7與真空吸桿9固定。當(dāng)活塞2推動花鍵軸5，花鍵軸5帶動真空吸桿9可以沿豎直方向運(yùn)動。真空吸桿9的中空結(jié)構(gòu)和花鍵軸5的中空結(jié)構(gòu)相連通，且連通至氣缸I上開設(shè)真空連接孔4，真空連接孔4設(shè)置有一凸出于氣缸外表面的接頭，當(dāng)外接的設(shè)備對真空連接孔4抽氣的時候，真空吸桿9可以產(chǎn)生對芯片10的吸力，實現(xiàn)對芯片10的吸取。中空電機(jī)7主要用于調(diào)節(jié)芯片10的角度，以便實現(xiàn)芯片10與基板的準(zhǔn)確定位與鍵合。中空電機(jī)7與花鍵套6直接相連，帶動花鍵套6旋轉(zhuǎn)，從而帶動花鍵軸5和真空吸桿9轉(zhuǎn)動，最終實現(xiàn)芯片10角度的調(diào)節(jié)。中空電機(jī)7的中空結(jié)構(gòu)，有效地降低了鍵合裝置的Z向高度。
[0036]進(jìn)一步來說，本發(fā)明實施例的鍵合頭裝置還包括:一通氣孔3，凸出設(shè)置于氣缸I的頂部的外表面，并與腔體連通；通氣孔3進(jìn)入腔體內(nèi)的氣體，對活塞2施加一沿氣缸I軸向的壓力，使得活塞2帶動花鍵軸5沿豎直方向運(yùn)動。氣缸I與活塞2用來提供氣動壓力，即鍵合頭裝置鍵合時所需的操作力。通過通氣孔3向氣缸I內(nèi)通入氣體，氣體推動活塞2運(yùn)動，可以提供裝置所需的操作力。
[0037]其中，花鍵套6包括與花鍵軸5接觸的內(nèi)層61和用于固定花鍵套6的外層62，內(nèi)層61和外層62之間夾有一層滾珠結(jié)構(gòu)63。設(shè)有滾珠結(jié)構(gòu)63的花鍵套6用于保證精確的直線運(yùn)動。因為在鍵合頭裝置的操作過程中，