[发明专利]一种竖直倒装键合设备

说明书

技术领域

本发明属于芯片贴装设备相关领域，更具体地，涉及一种竖直倒装键合设备。

背景技术

随着信息产业的迅猛发展，电子产品的应用越来越广泛，其需求量也日益增加。如芯片之类的微小电子元器件作为电子产品的最小单位，是电子产品制造和应用的基础。目前，电子元器件由传统PCB通孔插装到贴装转变，组装技术革命迅速升温。SMD正在成为当前和未来国际上一打科技潮流，为电子封装领域带来了新的发展势头。

为了对譬如SMD之类的芯片实现贴装的高效率和可靠性，对贴片相关设备提出了更好的要求：首先，贴片机能准确地从存储芯片处吸取芯片，并能准确贴放到相应位置；此外，贴片机还需保证高效率的吸取贴片动作，降低生产成本，增大生产效率。

现有技术中已经提出了一些用于芯片倒装键合的贴装设备，如CN104409373A提出的一种用于bump晶元的贴片机，CN104752283A提出了一种芯片倒装装置等。然而，进一步的研究表明，这类现有的贴装设备在贴装效率和精度方面仍难于满足现有工况的需求，并存在结构组成复杂、成本高昂，操作不便等缺陷。相应地，本领域亟需针对上述技术问题寻求更为完善的解决方案，以满足目前日益提高的工艺要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种竖直倒装键合设备，其中通过结合芯片贴装的工艺特点进行针对性设计，对其整体构造重新进行布局设计，同时对其关键组件如贴料组件、供料组件、吸嘴组件等的具体结构及其设置方式进行研究和改进，相应与现有设备相比能够显著提高贴装的效率，同时具备结构紧凑、稳定可靠、精度和自动化程度高等特点，因而尤其适用于SMD之类芯片的倒装键合的大批量工业化规模生产场合。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种竖直倒装键合设备，其特征在于，该竖直倒装键合设备包括供料组件、贴料组件以及双轴驱动组件，其中：

所述供料组件包括晶元盘、顶针单元、X向平动模块和Y向平动模块，其中该晶元盘呈倒置方式设立，并承载有待键合的多个芯片；该顶针单元通过所包含的顶针沿着Z轴方向直线运动，用于将所述晶元盘上的芯片向下戳离；该X向平动模块和Y向平动模块配合用于执行所述晶元盘沿着X轴和Y轴方向的直线移动，由此实现晶元盘及芯片的双自由度运动；

所述贴料组件相对设置在所述晶元盘的下方，并包括转盘组件及配套的齿轮拨动机构，其中该转盘组件包括其轴线与X轴方向相平行的转盘、设置在所述转盘内部的凸轮机构，以及沿着所述转盘的周向方向间隔分布且各自沿着转盘径向方向向外突出的多个吸嘴组件；其中所述转盘配置有直驱电机执行旋转；所述凸轮机构同样配置有凸轮驱动电机执行旋转，进而驱动与此凸轮机构的凸轮外壁相接触的所述吸嘴组件执行伸缩运动；所述吸嘴组件通过与之相连的旋转接头获得气路传输与分配，由此将从所述晶元盘戳离的芯片予以吸附转移，然后贴装至基板；此外，该齿轮拨动机构设置在所述转盘的相邻一侧，并用于执行各个所述吸嘴组件沿其自身轴线的旋转运动；

所述双轴驱动组件包括X轴驱动单元、Y轴驱动单元及其配套的滑轨，并用于使上述供料组件、贴料组件作为整体一同实现在X轴和Y轴方向上的双自由度运动。

作为进一步优选地，上述竖直倒装键合设备优选还包括视觉识别组件，该视觉识别组件包括第一相机、第二相机、第三相机和第四相机，其中该第一相机用于对芯片被所述吸嘴组件执行吸附转移过程中的位置执行实时感测；该第二相机用于对所述吸嘴组件中的吸嘴与芯片之间的对接位置执行实时感测；该第三相机用于对芯片在贴装前后的姿态执行实时感测；该第四相机则用于对芯片在贴装区域的位置执行实时感测。

作为进一步优选地，对于所述吸嘴组件而言，其优选包括吸嘴、吸嘴内轴和吸嘴外轴，其中该吸嘴密封安装在所述吸嘴内轴上，并用于执行芯片的真空吸附转移；该吸嘴内轴嵌合安装在所述吸嘴外轴的内部，并沿着轴线方向具备移动行程；该吸嘴外轴的轴端设置有钢珠滚轮，由此通过此钢珠滚轮与所述凸轮机构的凸轮外壁相滚动接触，进而实现整个吸嘴组件的伸缩运动。

作为进一步优选地，所述齿轮拨动机构包括不完全齿轮，其中当所述转盘上的吸嘴随着此转盘一同旋转时，该不完全齿轮的光面正对着所述吸嘴内轴；而当所述转盘上的吸嘴运动到吸附工位时，该不完全齿轮发生旋转，并通过安装在所述吸嘴内轴上的调整齿轮来对其旋转角度相应进行调节。

作为进一步优选地，在所述吸嘴内轴与所述吸嘴外轴相接触的内侧区域，还加工有短槽且在该短槽内设有滚珠，由此使得当吸嘴内轴与吸嘴外轴能够彼此带动一同旋转。