專利名稱：平移式芯片倒裝裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種平移式芯片倒裝裝置，該裝置實現(xiàn)了僅通過小行程平移運動完成芯片的高速拾取、翻轉和放置，適用于LED和集成電路芯片倒裝鍵合機以及其它有高速精密倒裝操作需要的機電設備。
背景技術：
芯片倒裝鍵合機是將裸芯片拾取后上下翻轉然后把裸芯片上的凸點與封裝基板上的焊盤對位連接的半導體器件關鍵生產(chǎn)設備。芯片倒裝鍵合エ藝由于其特有的電氣連接路徑短、引腳數(shù)量大和散熱面積大等優(yōu)勢，在高頻、多引腳、大功率集成電路的封裝中得到了越來越多的應用。在以藍寶石為襯底的高亮度、大功率LED封裝中，芯片倒裝エ藝將LED 芯片透明的藍寶石襯底向上放置，便于LED芯片產(chǎn)生的光透出；同時芯片與基板之間較大的接觸面積便于芯片的散熱。芯片倒裝エ藝作為高亮度、大功率LED通光性和散熱性優(yōu)良的封裝解決方案正在得到大量的應用。芯片倒裝鍵合機的芯片倒裝裝置完成裸芯片的拾取、上下翻轉和放置，是芯片倒裝鍵合機的關鍵部件。現(xiàn)有的芯片倒裝裝置采用拾片臂拾取凸點向上的芯片后繞水平轉軸將芯片由下向上翻轉180度其后由放片臂從拾片臂拾取凸點向下的芯片后以芯片凸點與封裝基板焊盤各自對位的方式將芯片粘接到封裝基板上的方式，不僅芯片的180度長行程翻轉降低了設備生產(chǎn)效率，拾片臂同時平移和旋轉的復雜結構降低了定位精度，而且拾片臂和放片臂同時都在芯片承載藍膜和封裝基板的上方操作，藍膜和基板的工作臺無法緊湊疊加，導致芯片倒裝裝置的平移運動行程較長和設備占地面積較大，降低了設備生產(chǎn)效率也増加了設備的使用成本?，F(xiàn)有的基于拾片臂拾取芯片后進行180度上下翻轉然后放片臂從拾片臂拾取芯片后將芯片與封裝基板對位粘接的芯片倒裝裝置方案無法滿足芯片倒裝鍵合機日益提高的對速度和精度以及使用成本的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種平移式芯片倒裝裝置，解決現(xiàn)有芯片倒裝裝置的速度和精度不足的問題；還解決芯片倒裝裝置占地面積大、使用成本高的問題。本發(fā)明的技術方案
這種平移式芯片倒裝裝置包括在一臺線性電機驅動下沿豎直方向升降的拾片機構和在兩臺直線電機驅動下分別沿豎直方向升降和水平面內縱向移動的放片機構，芯片藍膜以芯片向下的方式倒懸于拾片和放片機構之上，封裝基板位于拾片和放片機構下方，其特征在于
拾片升降電機是線性電機，它的定子固定在拾片機構基座上，它的動子固定在拾片升降電機連接件上，拾片升降電機連接件通過滑塊和導軌固定在拾片機構基座上，拾片臂的一端固定在拾片升降電機連接件上，分別固定在拾片升降電機連接件和拾片機構基座上的光柵尺和讀數(shù)頭提供拾片臂的位置信息，拾片升降電機通過拾片升降電機連接件驅動拾片臂作升降運動，拾片臂末端的吸嘴向上從倒懸的芯片藍膜上拾取凸點向下的芯片之后拾片臂下降；放片升降電機是線性電機，它的定子固定在放片機構基座上，它的動子固定在放片升降電機連接件上，放片升降電機連接件通過滑塊和導軌固定在放片機構基座上；放片縱向電機是線性電機，它的定子固定在放片機構基座上，它的動子固定在放片縱向電機連接件上，放片縱向電機連接件通過豎向轉接滑塊和導軌固定在正交轉接板上；正交轉接板通過縱向轉接滑塊和導軌固定在放片升降電機連接件上，放片臂的一端固定在正交轉接板上，分別固定在放片升降電機連接件和放片機構基座上的光柵尺和讀數(shù)頭提供放片臂的豎直位置信息，分別固定在放片縱向電機連接件和放片機構基座上的光柵尺和讀數(shù)頭提供放片臂的縱向位置信息；放片升降電機通過放片升降電機連接件、縱向轉接滑塊和導軌、正交轉接板驅動放片臂作升降運動，放片縱向電機通過放片縱向電機連接件、豎向轉接滑塊和導軌、正交轉接板驅動放片臂作水平面內的縱向運動，正交轉接板及固定于其上的縱向轉接滑塊和導軌及豎向轉接滑塊和導軌實現(xiàn)了豎直和水平縱向兩個正交運動的解耦，放片臂在放片升降電機和放片縱向電機的驅動下同時沿豎直和水平縱向運動；放片臂首先通過水平縱向運動到達拾片臂的正上方然后下降，使用其末端的吸嘴從拾片臂拾取凸點向下的芯片，然后上升并水平縱向移動一段很小但足以避開拾片臂的距離后下降，以芯片凸點與封 裝基板焊盤各自對位的方式將芯片粘接到封裝基板上。上述芯片藍膜與封裝基板的工作臺完全上下疊加放置。上述拾片機構基座和放片機構基座可以固定不動而芯片藍膜工作臺和封裝基板工作臺分別由電機驅動在水平面內作縱、橫向運動以達到下ー拾片和放片位置；也可以芯片藍膜工作臺和封裝基板工作臺固定不動而拾片機構基座和放片機構基座分別由電機驅動在水平面內作縱、橫向運動以達到下ー拾片和放片位置，這種情況下放片縱向電機及相應的解耦機構可以省去。上述拾片機構和放片機構固定不動而芯片藍膜工作臺和封裝基板工作臺作水平縱、橫向運動時，拾片機構和放片機構之間水平面內的橫向距離可以通過拾片機構基座下的精密螺紋滑臺手動調節(jié)并鎖定。上述封裝基板可以是金屬引線框架、印刷線路板、卷軸式載帶和晶圓等多種形式。本發(fā)明取消了現(xiàn)有芯片倒裝裝置的180度長行程翻轉運動，縮短了處理時間并且簡化了拾片臂的結構，從而同時提高了裝置的速度和精度。本發(fā)明采用芯片藍膜與封裝基板的工作臺完全上下疊加的緊湊布局，縮小了芯片倒裝裝置的占地面積，因而降低了裝置的使用成本；上下疊加的芯片藍膜與封裝基板的工作臺相互盡量靠近，能夠縮短拾片機構和放片機構平移運動的行程，進ー步提高裝置的速度。


圖I是本發(fā)明的總裝三維示意 圖2是本發(fā)明的拾片機構結構 圖3是本發(fā)明的放片機構結構圖。I-拾片機構、2-放片機構、3-封裝基板工作臺、4-芯片藍膜、5-封裝基板、6-拾片升降電機定子、7-拾片升降電機動子、8-拾片豎向導軌、9-拾片豎向滑塊、10-拾片機構基座、11-拾片升降電機連接件、12-拾片升降光柵尺、13-拾片升降讀數(shù)頭、14-拾片吸嘴、15-拾片臂、16-放片升降電機定子、17-放片升降電機動子、18-放片升降電機連接件、19-放片豎向導軌、20-放片豎向滑塊、21-放片升降光柵尺、22-放片升降讀數(shù)頭、23-放片縱向讀數(shù)頭、24-放片縱向光柵尺、25-放片機構基座、26-縱向轉接滑塊、27-正交轉接板、28-豎向轉接導軌、29-縱向轉接導軌、30-豎向轉接滑塊、31-放片縱向電機連接件、32-放片吸嘴、33-放片臂、34-放片縱向電機動子、35-放片縱向電機定子。
具體實施例方式具體實施方式
參見圖1、2、3。本發(fā)明的結構包括拾片機構I和放片機構2，芯片藍膜4以芯片向下的方式倒懸于拾片機構I和放片機構2之上,封裝基板5和封裝基板工作臺3位于拾片機構I和放片機構2下方；拾片升降電機定子6固定在拾片機構基座10上，拾片升降電機動子7固定在拾片升降電機連接件11上，拾片豎向滑塊9固定在拾片升降電機連接件11上，與拾片豎向滑塊9配合的拾片豎向導軌8固定在拾片機構基座10上，拾片豎向滑塊9和拾片豎向導軌8為相互連接的拾片升降電機動子7和拾片升降電機連接件11 的升降運動提供導向和支承，拾片臂15的一端固定在拾片升降電機連接件11上，分別固定在拾片升降電機連接件11和拾片機構基座10上的拾片升降光柵尺12和拾片升降讀數(shù)頭13提供拾片臂15的位置信息，拾片升降電機(定子6和動子7)通過拾片升降電機連接件11驅動拾片臂15作升降運動，拾片臂15末端的拾片吸嘴14向上從倒懸的芯片藍膜4上拾取凸點向下的芯片之后拾片臂15下降；放片升降電機定子16固定在放片機構基座25上，放片升降電機動子17固定在放片升降電機連接件18上，放片豎向滑塊20固定在放片升降電機連接件18上，與放片豎向滑塊20配合的放片豎向導軌19固定在放片機構基座25上，放片豎向滑塊20和放片豎向導軌19為相互連接的放片升降電機動子17、放片升降電機連接件18和正交轉接板27的升降運動提供導向和支承；放片縱向電機定子35固定在放片機構基座25上，放片縱向電機動子34固定在放片縱向電機連接件31上，豎向轉接滑塊30固定在放片縱向電機連接件31上，與豎向轉接滑塊30配合的豎向轉接導軌28固定在正交轉接板27上；縱向轉接滑塊26固定在正交轉接板27上，與縱向轉接滑塊26配合的縱向轉接導軌29固定在放片升降電機連接件18上，縱向轉接滑塊26和縱向轉接導軌29為相互連接的放片縱向電機動子34、放片縱向電機連接件31和正交轉接板27的縱向運動提供導向和支承，放片臂33的一端固定在正交轉接板27上，分別固定在放片升降電機連接件18和放片機構基座25上的放片升降光柵尺21和放片升降讀數(shù)頭22提供放片臂33的豎直位置信息，分別固定在放片縱向電機連接件31和放片機構基座25上的放片縱向光柵尺24和放片縱向讀數(shù)頭23提供放片臂33的縱向位置信息；放片升降電機(定子16和動子17)通過放片升降電機連接件18、縱向轉接滑塊26和縱向轉接導軌29、正交轉接板27驅動放片臂33作升降運動，放片縱向電機(定子35和動子34)通過放片縱向電機連接件31、豎向轉接滑塊30和豎向轉接導軌28、正交轉接板27驅動放片臂33作水平面內的縱向運動，正交轉接板27及固定于其上的縱向轉接滑塊26和縱向轉接導軌29及豎向轉接滑塊30和豎向轉接導軌28實現(xiàn)了豎直和水平縱向兩個正交運動的解耦，放片臂33在放片升降電機(定子16和動子17)和放片縱向電機(定子35和動子34)的驅動下同時沿豎直和水平縱向運動；放片臂33首先通過水平縱向運動到達拾片臂15的正上方然后下降，使用其末端的放片吸嘴32從拾片臂15拾取凸點向下的芯片，然后上升并水平縱向移動一段很小但足以避開拾片臂15的距離后下降，以芯片凸點與封裝基板5的焊盤各自對位的方式將芯片粘接到封裝基板5上。芯片藍膜4與封裝基板工作臺3完全上下疊加放置。拾片機構基座10和放片機構基座25可以固定不動而芯片藍膜4的工作臺(為簡潔起見圖中未顯示芯片藍膜工作臺細節(jié))和封裝基板工作臺3分別由電機驅動在水平面內作縱、橫向運動以達到下ー拾片和放片位置；也可以芯片藍膜4的工作臺和封裝基板工作臺3固定不動而拾片機構基座10和放片機構基座25分別由電機驅動在水平面內作縱、橫向運動以達到下ー拾片和放片位置，這種情況下放片縱向電機(定子35和動子34)及相應的解耦機構(放片縱向電機連接件31、豎向轉接滑塊30和豎向轉接導軌28、正交轉接板27、縱向轉接滑塊26和縱向轉接導軌29、放片縱向光柵尺24和放片縱向讀數(shù)頭23等)可以省去(放片臂33的一端直接固定在放片升降電機連接件18上)。拾片機構I和放片機構2固定不動而芯片藍膜4的工作臺和封裝基板工作臺3作水平縱、橫向運動時，拾片機構I和放片機構2之間水平面內的橫向距離可以通過拾片機構 基座10下的精密螺紋滑臺手動調節(jié)并鎖定(圖中未顯示)。封裝基板5可以是金屬引線框架、印刷線路板、卷軸式載帶和晶圓等多種形式。
權利要求
1.一種平移式芯片倒裝裝置，包括在一臺線性電機驅動下沿豎直方向升降的拾片機構和在兩臺直線電機驅動下分別沿豎直方向升降和水平面內縱向移動的放片機構，芯片藍膜以芯片向下的方式倒懸于拾片和放片機構之上，封裝基板位于拾片和放片機構下方，其特征在于 拾片升降電機是線性電機，它的定子固定在拾片機構基座上，它的動子固定在拾片升降電機連接件上，拾片升降電機連接件通過滑塊和導軌固定在拾片機構基座上，拾片臂的一端固定在拾片升降電機連接件上，分別固定在拾片升降電機連接件和拾片機構基座上的光柵尺和讀數(shù)頭提供拾片臂的位置信息，拾片升降電機通過拾片升降電機連接件驅動拾片臂作升降運動，拾片臂末端的吸嘴向上從倒懸的芯片藍膜上拾取凸點向下的芯片之后拾片臂下降；放片升降電機是線性電機，它的定子固定在放片機構基座上，它的動子固定在放片升降電機連接件上，放片升降電機連接件通過滑塊和導軌固定在放片機構基座上；放片縱向電機是線性電機，它的定子固定在放片機構基座上，它的動子固定在放片縱向電機連接件上，放片縱向電機連接件通過豎向轉接滑塊和導軌固定在正交轉接板上；正交轉接板通過縱向轉接滑塊和導軌固定在放片升降電機連接件上，放片臂的一端固定在正交轉接板上，分別固定在放片升降電機連接件和放片機構基座上的光柵尺和讀數(shù)頭提供放片臂的豎直位置信息，分別固定在放片縱向電機連接件和放片機構基座上的光柵尺和讀數(shù)頭提供放片臂的縱向位置信息；放片升降電機通過放片升降電機連接件、縱向轉接滑塊和導軌、正交轉接板驅動放片臂作升降運動，放片縱向電機通過放片縱向電機連接件、豎向轉接滑塊和導軌、正交轉接板驅動放片臂作水平面內的縱向運動，正交轉接板及固定于其上的縱向轉接滑塊和導軌及豎向轉接滑塊和導軌實現(xiàn)了豎直和水平縱向兩個正交運動的解耦，放片臂在放片升降電機和放片縱向電機的驅動下同時沿豎直和水平縱向運動；放片臂首先通過水平縱向運動到達拾片臂的正上方然后下降，使用其末端的吸嘴從拾片臂拾取凸點向下的芯片，然后上升并水平縱向移動一段很小但足以避開拾片臂的距離后下降，以芯片凸點與封裝基板焊盤各自對位的方式將芯片粘接到封裝基板上。
2.根據(jù)權利要求I所述的平移式芯片倒裝裝置，其特征在于上述芯片藍膜與封裝基 板的工作臺完全上下疊加放置。
3.根據(jù)權利要求I所述的平移式芯片倒裝裝置，其特征在于上述拾片機構基座和放片機構基座可以固定不動而芯片藍膜工作臺和封裝基板工作臺分別由電機驅動在水平面內作縱、橫向運動以達到下ー拾片和放片位置；也可以芯片藍膜工作臺和封裝基板工作臺固定不動而拾片機構基座和放片機構基座分別由電機驅動在水平面內作縱、橫向運動以達到下ー拾片和放片位置，這種情況下放片縱向電機及相應的解耦機構可以省去。
4.根據(jù)權利要求I所述的平移式芯片倒裝裝置，其特征在于上述拾片機構和放片機構固定不動而芯片藍膜工作臺和封裝基板工作臺作水平縱、橫向運動時，拾片機構和放片機構之間水平面內的橫向距離可以通過拾片機構基座下的精密螺紋滑臺手動調節(jié)并鎖定。
5.根據(jù)權利要求I所述的平移式芯片倒裝裝置，其特征在于上述封裝基板可以是金屬引線框架、印刷線路板、卷軸式載帶和晶圓等多種形式。
全文摘要
一種平移式芯片倒裝裝置，包括在一臺線性電機驅動下沿豎直方向升降的拾片機構和在兩臺直線電機驅動下分別沿豎直方向升降和水平面內縱向移動的放片機構，芯片藍膜以芯片向下的方式倒懸于拾片和放片機構之上，封裝基板位于拾片和放片機構下方；拾片機構向上從芯片藍膜上拾取凸點向下的芯片，放片機構向下從拾片機構拾取芯片后以芯片凸點與封裝基板焊盤各自對位的方式向下將芯片粘接到封裝基板上。該裝置實現(xiàn)了僅通過小行程平移運動完成高速芯片拾取、翻轉和放置，提高了芯片倒裝操作的速度和精度，縮小了裝置的占地面積從而降低了使用成本。適用于LED和集成電路芯片倒裝鍵合機以及其它有高速精密倒裝操作需要的機電設備。
文檔編號H01L21/683GK102655193SQ20121014572
公開日2012年9月5日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權日2012年3月11日
發(fā)明者何田, 姜凱, 韓笑 申請人:無錫派圖半導體設備有限公司