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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