CN105023860B - 一种芯片精密操作装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种芯片精密操作装置，包括壳体，所述壳体上设置有固定支架，所述壳体内设置有传动装置，所述传动装置与壳体以及固定支架之间形成密闭空间，所述密闭空间内设置有传动介质用以驱动传动装置沿Z轴方向作直线运动，所述传动装置上端连接有扭矩输出装置以驱动该传动装置沿Z轴转动，所述传动装置下端设置有芯片吸取装置用以吸取芯片。本发明利用恒压控制技术，通过设定恒压控制***的输出压力大小，无须压力传感器反馈即可获得所需的精确且恒定的操作力；双直线运动单元的结构，能在不影响芯片压力情况下，通过伺服电机和联轴器自动调节芯片的旋转角度；采用间隙密封技术，避免了真空管弯曲对芯片操作力的影响。
Description
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，特别是指一种芯片精密操作装置。
背景技术
随着全球电子信息技术的迅速发展，集成电路芯片不断向高密度、高性能和轻薄短小方向发展，为满足IC封装要求，越来越多的薄芯片将会出现在封装中。芯片的轻薄化发展对现有电子封装技术提出了挑战，其中一个主要的难题是薄芯片的精密操作技术。芯片操作工艺广泛应用于电子封装工业生产中，用于实现IC芯片的无损精确传输与键合，如固晶、引线键合和倒装芯片等封装设备。芯片操作是电子封装中的一个关键工艺过程，其精度和可靠性是IC设备的重要性能指标。
芯片操作装置在高速运动过程中，接触芯片时易于产生较大的冲击力。IC芯片为脆性半导体材料，芯片强度低易碎，所以必须精密控制芯片的操作力。而现有技术的芯片操作设备成本高，控制精度低，易损坏IC芯片，亟待技术改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种芯片精密操作装置，以解决现有技术中芯片操作设备成本高，控制精度低，易损坏IC芯片的问题。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种芯片精密操作装置，包括壳体，所述壳体上设置有固定支架，所述壳体内设置有传动装置，所述传动装置与壳体以及固定支架之间形成密闭空间，所述密闭空间内设置有传动介质用以驱动传动装置沿Z轴方向作直线运动，所述传动装置上端连接有扭矩输出装置以驱动该传动装置沿Z轴转动，所述传动装置下端设置有芯片吸取装置用以吸取芯片。
其中，所述固定支架包括电机支架，所述电机支架上设置有伺服电机，所述伺服电机的输出轴上设置有联轴器，所述传动装置包括活塞，所述联轴器下端设置有直线运动单元，所述活塞上端连接于该直线运动单元上并沿该直线运动单元作Z轴方向运动。
其中，所述直线运动单元竖直设置有两组，左右对称设置于联轴器下端。
其中，所述电机支架侧壁上设置有直线滑块，所述直线滑块设于直线滑轨上，所述直线滑轨竖直设置。
其中，所述活塞上部与电机支架之间形成所述密闭空间，所述壳***于密闭空间处的侧壁上设置有管接头，所述管接头一端与密闭空间联通，另一端连接恒压控制装置。
其中，所述活塞内设置有芯片吸杆，所述芯片吸杆下端伸出所述壳体，所述壳体内下部设置有行程衬套，所述芯片吸杆穿过所述行程衬套并与行程衬套之间形成间隙密封。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，利用恒压控制技术，通过设定恒压控制***的输出压力大小，无须压力传感器反馈即可获得所需的精确且恒定的操作力；双直线运动单元的结构，能在不影响芯片压力情况下，通过伺服电机和联轴器自动调节芯片的旋转角度；采用间隙密封技术，避免了真空管弯曲对芯片操作力的影响。
附图说明
图1是本发明实施例的芯片精密操作装置的直线运动工作原理图；
图2是本发明实施例的芯片精密操作装置的转动工作原理图；
图3是本发明实施例的芯片精密操作装置的结构示意图。
［主要元件符号说明］
1：活塞；
2：固定支架；
3：传动装置；
4：密闭空间；
5：芯片吸取装置；
6：芯片；
7：直线滑轨；
8：直线滑块；
9：伺服电机；
10：电机支架；
11：联轴器；
12：直线运动单元；
13：活塞；
14：行程衬套；
15：芯片吸杆；
16：恒压控制装；
17：真空通道。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有技术中芯片操作设备成本高，控制精度低，易损坏IC芯片的问题，提供一种芯片精密操作装置。
如图1所示的，本发明实施例提供的一种芯片精密操作装置，包括壳体1，所述壳体1上设置有固定支架2，所述壳体1内设置有传动装置3，所述传动装置3与壳体1及固定支架2之间形成密闭空间4，所述密闭空间4内设置有传动介质用以驱动传动装置3沿Z轴方向作直线运动，传动介质可以是气压或液压，所述传动装置3下端设置有芯片吸取装置5用以吸取芯片6。如图2所示的，所述传动装置3上端连接有扭矩输出装置（未图示）以驱动该传动装置3沿Z轴转动。
本发明通过控制气压/液压的压力大小控制传动装置3作用于芯片6时，芯片6所受到的压力，其压力的精度取决于控制***的精度。通过控制扭矩输出装置控制控制芯片6旋转的角度和精度，从而实现在封装设备中对芯片6进行拾取和精确放置的工序。
如图3所示的，所述芯片精密操作装置，还包括直线导轨7、直线滑块8、伺服电机9、电机支架10、联轴器11、直线运动单元12、活塞13、行程衬套14、芯片吸杆15、恒压控制装置16。
其中，所述电机支架10上设置有所述伺服电机9，所述伺服电机9的输出轴上设置有联轴器11，所述联轴器11下端设置有直线运动单元12，所述直线运动单元12左右各设置一组。所述活塞13上端连接于该直线运动单元12上并沿该直线运动单元12作Z轴方向运动。
如图3所示的，所述电机支架10侧壁上设置有直线滑块8，所述直线滑块8设于直线滑轨7上，所述直线滑轨7竖直设置，外部设置的驱动单元驱动电机支架10沿着直线滑块8作Z轴方向的直线运动。
如图3所示的，所述活塞13与壳体1内侧壁之间通过间隙密封，即活塞13外径和外壳1内径保持微米级别的间隙配合，从而保证活塞13在作上下运动时，与外壳1内壁之间保持密封。所述活塞13上部与电机支架10之间形成所述密闭空间4，所述壳体1位于密闭空间4处的侧壁上设置有管接头18，所述管接头18一端与密闭空间4联通，另一端连接恒压控制装置16。所述活塞13内设置有所述芯片吸杆15，所述芯片吸杆15下端伸出所述壳体1，所述壳体1内下部设置有所述行程衬套14，所述芯片吸杆15穿过所述行程衬套14并与行程衬套14之间形成间隙密封。该行程衬套14可以保证直线运动和旋转运动，从而保证了联轴器11在壳体1内能自由地进行Z向的直线运动和旋转。
其中，芯片吸杆15和壳体1上设有真空通道17，通过气动接头和真空通道17连接在一起。由于活塞13与壳体1之间采用金属间隙密封，使得芯片吸杆15和行程衬套14运动时不受真空管弯曲时拉伸力的影响，并获得精密的芯片操作力。
如图3所示的，本发明拾取芯片6，放置或键合芯片6时，外部设置的驱动单元驱动直线滑块8作Z向下降运动，直线滑块8带动整个机构运动。芯片吸杆15接触芯片6前，或者芯片6接触引线框架、基板或晶圆时，恒压控制***16中通入芯片6所需操作力对应的介质压力，该介质压力大小与活塞13所受吸力关系可通过压力传感器标定。芯片吸杆15接触芯片6时，直线滑块8带动电机支架10、伺服电机9、壳体1、联轴器11、直线运动单元12、活塞13以及行程衬套14继续朝Z向下降一定高度。此时芯片吸杆15和活塞13的Z向高度不发生变化，在该位移内芯片吸杆15以一恒定压力压在芯片6上，该恒定压力即为恒压控制装置提供的介质压力。该过程中伺服运动***设置为高效的位置模式，从而使电子封装设备既满足了工艺要求的定位精度，又兼顾了***的工作效率。
本发明利用恒压控制技术，通过设定恒压控制***的输出压力大小，无须压力传感器反馈即可获得所需的精确且恒定的操作力；双直线运动单元的结构，能在不影响芯片压力情况下，通过伺服电机和联轴器自动调节芯片的旋转角度；采用间隙密封技术，避免了真空管弯曲对芯片操作力的影响。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种芯片精密操作装置，包括壳体，其特征在于，所述壳体上设置有固定支架，所述壳体内设置有传动装置，所述传动装置与壳体以及固定支架之间形成密闭空间，所述密闭空间内设置有传动介质用以驱动传动装置沿Z轴方向作直线运动，所述传动装置上端连接有扭矩输出装置以驱动该传动装置沿Z轴转动，所述传动装置下端设置有芯片吸取装置用以吸取芯片；所述固定支架包括电机支架，所述电机支架上设置有伺服电机，所述伺服电机的输出轴上设置有联轴器，所述传动装置包括活塞，所述联轴器下端设置有直线运动单元，所述活塞上端连接于该直线运动单元上并沿该直线运动单元作Z轴方向运动。
2.根据权利要求1所述的芯片精密操作装置，其特征在于，所述直线运动单元竖直设置有两组，左右对称设置于联轴器下端。
3.根据权利要求2所述的芯片精密操作装置，其特征在于，所述电机支架侧壁上设置有直线滑块，所述直线滑块设于直线滑轨上，所述直线滑轨竖直设置。
4.根据权利要求2所述的芯片精密操作装置，其特征在于，所述活塞上部与电机支架之间形成所述密闭空间，所述壳***于密闭空间处的侧壁上设置有管接头，所述管接头一端与密闭空间联通，另一端连接恒压控制装置。
5.根据权利要求4所述的芯片精密操作装置，其特征在于，所述活塞内设置有芯片吸杆，所述芯片吸杆下端伸出所述壳体，所述壳体内下部设置有行程衬套，所述芯片吸杆穿过所述行程衬套并与行程衬套之间形成间隙密封。
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