真空吸桿9需要吸附芯片10進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，而真空吸桿9直接與花鍵軸5相連，因此花鍵軸5運(yùn)動(dòng)的直線精度直接決定了芯片10是否能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確鍵合。采用滾珠結(jié)構(gòu)63的花鍵套6和花鍵軸5相配合，滾珠在滾道和保持架的通道內(nèi)循環(huán)，具有自動(dòng)定心的功能，可以實(shí)現(xiàn)較高的直線運(yùn)動(dòng)精度，避免芯片10鍵合時(shí)發(fā)生傾斜，造成芯片10破碎和鍵合失敗。
[0038]如圖3所示，作為一種優(yōu)選的方式，花鍵軸5和真空吸桿9之間固定一吸桿軸聯(lián)器8 ;花鍵軸5的下端穿入吸桿軸聯(lián)器8上開設(shè)的安裝孔81中，并通過(guò)螺栓鎖緊實(shí)現(xiàn)與吸桿軸聯(lián)器8的鎖緊。吸桿軸聯(lián)器8的一端面設(shè)置多個(gè)圓柱槽82，圓柱槽82內(nèi)設(shè)置有磁柱83 ;真空吸桿9包括同軸設(shè)置的安裝部91和插入部92，插入部92通過(guò)安裝孔81插入花鍵軸5內(nèi)，安裝部91與吸桿聯(lián)軸器8的端面貼合，并與磁柱83相互吸附。為適應(yīng)不同尺寸的芯片10，需要更換不同的真空吸桿9。吸桿聯(lián)軸器8采用特殊設(shè)計(jì)，開設(shè)有圓柱槽82，在槽內(nèi)安放磁柱83，使得吸桿聯(lián)軸器8具有磁力吸附的功能，可以實(shí)現(xiàn)花鍵軸5和真空吸桿9的快速裝配，方便真空吸桿9的更換。
[0039]下面結(jié)合圖1和圖2對(duì)本裝置的工作動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0040]在芯片10的拾取操作過(guò)程中，鍵合頭裝置通過(guò)真空吸附的功能拾取芯片10。具體的，活塞2、花鍵軸5和真空吸桿9開設(shè)有真空管路，與真空連接孔4構(gòu)成完整的真空系統(tǒng)。芯片10通過(guò)傳送帶到達(dá)拾取位，鍵合頭裝置在直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下移動(dòng)到芯片10附近，利用真空連接孔4抽真空，真空吸桿9將芯片10拾起。
[0041]在鍵合操作過(guò)程中，當(dāng)真空吸桿9拾取到芯片10后，若視覺(jué)系統(tǒng)(圖中未標(biāo)出)檢測(cè)到芯片10有歪斜，控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)中空電機(jī)7旋轉(zhuǎn)一定的調(diào)整角度。中空電機(jī)7帶動(dòng)花鍵套6旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)花鍵軸5和真空吸桿9旋轉(zhuǎn)一定的角度，當(dāng)視覺(jué)系統(tǒng)檢測(cè)到芯片10達(dá)到合適的位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)停止，中空電機(jī)7停止旋轉(zhuǎn)。
[0042]鍵合頭裝置還包括:直線滑塊12，沿直線軌道運(yùn)動(dòng)；連接支架11，將本體100與直線滑塊12固定。
[0043]如圖4所示，本體100和連接支架11相連，連接支架11和直線滑塊12相連，直線滑塊12在直線電機(jī)或絲杠的帶動(dòng)下作直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)鍵合頭裝置的直線運(yùn)動(dòng)。
[0044]本發(fā)明實(shí)施例的鍵合頭裝置還具有對(duì)芯片10的柔性保護(hù)作用。在直線電機(jī)或絲杠的驅(qū)動(dòng)下，直線滑塊12帶動(dòng)整個(gè)鍵合頭裝置做豎直方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)真空吸桿9運(yùn)動(dòng)到距離晶圓或基板約Imm時(shí)，直線電機(jī)或絲杠停止運(yùn)動(dòng)。然后，通過(guò)通氣孔3向氣缸I內(nèi)通氣，氣體壓力驅(qū)動(dòng)活塞2運(yùn)動(dòng)，活塞2帶動(dòng)花鍵軸5和真空吸桿9向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)芯片10進(jìn)行鍵合。通氣孔3外部連接有比例電氣閥，可以柔性調(diào)節(jié)氣缸I內(nèi)的壓力，從而提供合適的鍵合力。比例電氣閥可以對(duì)芯片10起到保護(hù)作用，避免了因?yàn)樾酒?0厚度的差異或鍵合力過(guò)大造成的芯片10壓碎現(xiàn)象。
[0045]本發(fā)明實(shí)施例的鍵合頭裝置，通過(guò)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(duì)芯片造成的損壞。
[0046]由于本發(fā)明實(shí)施例的鍵合頭裝置應(yīng)用于芯片封裝裝置，因此，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種芯片封裝裝置，包括:如上述實(shí)施例中所述的鍵合頭裝置。其中，上述鍵合頭裝置的所述實(shí)施例均適用于該芯片封裝裝置的實(shí)施例中，也能達(dá)到相同的技術(shù)效果。
[0047]進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，芯片封裝裝置還包括:三條直線軌道，一條直線軌道垂直設(shè)置，兩條直線軌道水平設(shè)置，水平設(shè)置的兩條直線軌道互相垂直；三個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，分別驅(qū)動(dòng)直線滑塊沿三條直線軌道滑動(dòng)。通過(guò)分別設(shè)置X、Y、Z三個(gè)方向的直線軌道，可以實(shí)現(xiàn)鍵合頭裝置三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。
[0048]在直線軌道上可安裝位置傳感器和光柵尺，來(lái)提高鍵合頭的定位精度，從而提高鍵合質(zhì)量。鍵合頭裝置的直線運(yùn)動(dòng)可以采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，但不僅限于直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，還可以采用絲杠驅(qū)動(dòng)等。
[0049]以上所述的是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述的原理前提下還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鍵合頭裝置，其特征在于，包括本體(100)，該本體(100)包括: 氣缸(I)，所述氣缸(I)的內(nèi)部形成一中空的腔體，其中所述氣缸(I)上開設(shè)有真空連接孔⑷； 活塞(2)，置于所述腔體內(nèi)； 花鍵軸(5)，中空結(jié)構(gòu)，與所述活塞(2)的中心位于同一軸線上，所述花鍵軸(5)的第一端與所述活塞(2)連接，通過(guò)所述活塞(2)在所述腔體內(nèi)沿軸向方向的移動(dòng)，帶動(dòng)所述花鍵軸(5)移動(dòng)； 真空吸桿(9)，中空結(jié)構(gòu)，與所述花鍵軸(5)的第二端固定連接；其中所述真空吸桿(9)的中空結(jié)構(gòu)和所述花鍵軸(5)的中空結(jié)構(gòu)相連通，且連通至所述真空連接孔(4); 與所述花鍵軸(5)同軸設(shè)置的中空電機(jī)(7)，其中所述花鍵軸(5)從所述中空電機(jī)(7)的軸心中穿過(guò)，且所述中空電機(jī)(7)設(shè)置于所述活塞(2)與所述真空吸桿(9)之間； 與所述花鍵軸(5)同軸設(shè)置的花鍵套￠)，所述花鍵軸(5)與所述花鍵套(6)嚙合連接，且所述花鍵套(6)設(shè)置于所述中空電機(jī)(7)與所述活塞(2)之間，所述花鍵套(6)與所述中空電機(jī)(7)固定連接；通過(guò)所述中空電機(jī)(7)帶動(dòng)所述花鍵套(6)繞所述花鍵軸(5)的軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，所述花鍵軸(5)跟隨所述花鍵套(6) —起轉(zhuǎn)動(dòng)。2.如權(quán)利要求1所述的鍵合頭裝置，其特征在于，所述鍵合頭裝置還包括:一通氣孔(3)，凸出設(shè)置于所述氣缸(I)的頂部的外表面，并與所述腔體連通；所述通氣孔(3)進(jìn)入所述腔體內(nèi)的氣體，對(duì)所述活塞(2)施加一沿所述氣缸(I)軸向的壓力。3.如權(quán)利要求1所述的鍵合頭裝置，其特征在于，所述花鍵軸(5)和所述真空吸桿(9)之間固定一吸桿軸聯(lián)器(8);所述花鍵軸(5)的下端穿入所述吸桿軸聯(lián)器(8)上開設(shè)的安裝孔(81)中，并通過(guò)螺栓鎖緊實(shí)現(xiàn)與所述吸桿軸聯(lián)器(8)的鎖緊。4.如權(quán)利要求3所述的鍵合頭裝置，其特征在于，所述吸桿軸聯(lián)器(8)的一端面設(shè)置多個(gè)圓柱槽(82)，所述圓柱槽(82)內(nèi)設(shè)置有磁柱(83);所述真空吸桿(9)包括同軸設(shè)置的安裝部(91)和插入部(92)，所述插入部(92)通過(guò)所述安裝孔(81)插入所述花鍵軸(5)內(nèi)，所述安裝部(91)與所述吸桿聯(lián)軸器(8)的端面貼合，并與所述磁柱(83)相互吸附。5.如權(quán)利要求1所述的鍵合頭裝置，其特征在于，所述花鍵套(6)與所述中空電機(jī)(7)直接固定連接。6.如權(quán)利要求1所述的鍵合頭裝置，其特征在于，所述鍵合頭裝置還包括: 直線滑塊(12)，沿直線軌道運(yùn)動(dòng)； 連接支架(11)，將所述本體(100)與所述直線滑塊(12)固定。7.如權(quán)利要求1所述的鍵合頭裝置，其特征在于，所述花鍵套(6)包括與所述花鍵軸(5)接觸的內(nèi)層(61)和用于固定所述花鍵套(6)的外層(62)，所述內(nèi)層(61)和外層(62)之間夾有一層滾珠結(jié)構(gòu)(63)。8.如權(quán)利要求1所述的鍵合頭裝置，其特征在于，所述真空連接孔(4)上設(shè)置有一凸出于所述氣缸(I)表面的接頭。9.一種芯片封裝裝置，其特征在于，包括如上權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的鍵合頭裝置。10.如權(quán)利要求9所述的芯片封裝裝置，其特征在于，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；三個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，分別驅(qū)動(dòng)所述直線滑塊(12)沿三條所述直線軌道滑動(dòng)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鍵合頭裝置及芯片封裝裝置，涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，解決現(xiàn)有鍵合頭裝置高度尺寸過(guò)大的問(wèn)題，該裝置包括本體，本體包括：氣缸，內(nèi)部形成一中空的腔體，氣缸上開設(shè)有真空連接孔；活塞，置于腔體內(nèi)；花鍵軸，中空結(jié)構(gòu)，與活塞中心位于同一軸線，第一端與活塞連接；真空吸桿，中空結(jié)構(gòu)，與花鍵軸第二端固定連接；真空吸桿和花鍵軸的中空結(jié)構(gòu)相連通至真空連接孔；與花鍵軸同軸設(shè)置的中空電機(jī)，花鍵軸從中空電機(jī)的軸心中穿過(guò)，中空電機(jī)設(shè)置于活塞與真空吸桿之間；與花鍵軸同軸設(shè)置的花鍵套，花鍵軸與花鍵套嚙合連接，花鍵套設(shè)置于中空電機(jī)與活塞之間，花鍵套與中空電機(jī)固定連接。本發(fā)明的方案有效降低了鍵合頭裝置的高度。
【IPC分類】H01L21/60
【公開號(hào)】CN105070670
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510424713
【發(fā)明人】葉樂(lè)志, 王家鵬, 唐亮
【申請(qǐng)人】北京中電科電子裝備有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月17日