CN106672619A - 塑封料转运设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种芯片塑封料转运设备包括：真空吸取机构，具有第一真空吸嘴和第二真空吸嘴；所述第一真空吸嘴，用于吸附刚性板，与可独立控制的第一真空风路连通；所述第二真空吸嘴，用于吸附柔性薄膜，与可独立控制的第二真空风路连通；本技术方案相对现有技术的进步是：1、塑封料不会落入到刚性板下方；2、使用刚性板作为承受力的构件，柔性薄膜在运输过程中不会发生变形；3真空吸取机构一体设置简化了现有技术的机械结构。
Description
技术领域
本发明涉及芯片塑封料转运设备，特别涉及用于压模（Compression-mold）封装工艺转运芯片封装时使用的刚性板、柔性薄膜和塑封料的转运设备及方法。
背景技术
芯片压模（Compression-mold）封装工艺用离型膜装载塑封料移入压模设备的下模腔,上模腔真空吸附装有芯片的基板,上模腔和下模腔再合模,通过加热融化塑封料进行塑封,离型膜同时用于脱模.不同于传统注塑封装,压模工艺更利于降低塑封厚度,保障塑封质量的稳定性,和连续作业提高产率。
部分芯片(如指纹传感器)封装要求塑封层表面有刚性盖板,为芯片提供保护或散热。请参照图1a和1b现有做法是先将刚性板放置在离型膜上,在刚性板上撒塑封料,保持塑封料在刚性板上方,使用离型膜装载刚性板和塑封料移入下膜腔.其导致的问题是离型膜因刚性板的重量而变形arc,转运中可能导致塑封料24滑落至刚性板下方与离型膜之间.现有解决办法是增加离型膜厚度并降低弹性来减小该问题的程度,但较厚的离型膜在塑封过程中压缩变形尺度较大,不利于塑封芯片的结构尺寸稳定性,低弹性的离型膜则不利于脱模.
现有技术中吸取设备分为可相对活动两部分，包括带有真空吸嘴的部分吸附柔性薄膜和不带真空吸嘴的部分，因此现有设备存在以下的缺点：1、没有定位刚性板的功能刚性板在上料结构中位置不固定；塑封料会掉入刚性板边缘和真空吸取设备之间的缝隙中，最终在脱模时会导致塑封料留在刚性板表面。2、现有技术在转运的过程，使用柔性薄膜作为承受力的构件，柔性薄膜在运输过程中会发生变形。3、具有相对活动的构件，机械结构复杂。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种塑封料转运设备，其使用吸嘴吸附刚性板，防止塑封颗粒料进入刚性板转运机构之间的间隙，同时使用刚性板作为承力机构柔性薄膜不会发生变形。塑封料转运设备，具体地包括：
真空吸取机构，具有第一真空吸嘴和第二真空吸嘴；
所述第一真空吸嘴，用于吸附刚性板，并与可独立控制的第一真空风路连通；
所述第二真空吸嘴，用于吸附柔性薄膜，并与可独立控制的第二真空风路连通。
优选地，还包括转运机构，用于带动所述真空吸取机构在第一位置、第二位置和第三位置之间移动。
优选地，还包括顶料机构，所述真空吸取机构移动至第一位置时，顶料机构将刚性板转移至所述第一真空吸嘴的位置。
优选地，还包括撒料机构，所述真空吸取机构移动至第一位置时，所述撒料机构将塑封料放置在所述刚性板上。
优选地，还包括薄膜载台，所述真空吸取机构移动至第二位置时，薄膜载台将柔性薄膜转移至第二真空吸嘴的位置或仅用于承载所述柔性薄膜待。
优选地，还包括撒料机构，所述真空吸取机构移动至第二位置时，所述撒料机构将塑封料放置在所述刚性板上。
优选地，还包括压模设备，所述真空吸取机构移动至第三位置时，压模设备与所述真空吸取机构配合接收真空吸取机构转移的刚性板、柔性薄膜和塑封料。
优选地，所述第一真空吸嘴的位置高于第二真空吸嘴。
为更好的解决上述技术问题本发明还提供一种塑封料转运方法，包括如下步骤：
S1将刚性板转移至顶料机构中；
S2转运机构带动真空吸取机构移动至第一位置,顶料机构将刚性板转移至第一真空吸嘴的位置；
S3真空吸取机构吸附住刚性板，顶料机构离开；
S4转运机构带动真空吸取机构将刚性板移动至第二位置；真空吸取机构吸附柔性薄膜；撒料机构在刚性板上放置塑封料；
S5转运机构带动真空吸取机构移动至第三位置，真空吸取机构将柔性薄膜、刚性板、塑封料放置在压模设备上。
为更好的解决上述技术问题本发明还提供另一种塑封料转运方法，包括如下步骤：
S1将刚性板传送至顶料机构中；
S2转运机构带动真空吸取机构移动至第一位置,顶料机构将刚性板转移至第一真空吸嘴的位置；
S3真空吸取机构吸附住刚性板，顶料机构离开；撒料机构在刚性板上放置塑封料；
S4转运机构带动真空吸取机构将刚性板移动至第二位置；真空吸取机构吸附柔性薄膜；
S5转运机构带动真空吸取机构移动至第三位置，真空吸取机构将柔性薄膜、刚性板、塑封料放置在压模设备上。
本发明相对现有技术使用了第一真空吸嘴吸住刚性板的边缘其带来多个好处：1刚性板边缘和转运机构之间不存在缝隙使得塑封料不会进入刚性板的底部；2可以使用刚性板作为承载塑封颗粒料的受力构件不会发生弯曲；3、真空吸取机构一体设置简化了现有技术的机械结构。
附图说明
图1a展示了现有技术塑封料转运设备剖面示意图视图。
图1b展示了图1a中塑封料转运设备转运状态示意图，其中柔性薄膜产生了弯曲arc。
图2展示了本发明塑封料转运设备俯视图。
图3展示了本发明塑封料转运设备的顶料机构和真空吸取机构的剖面示意图其中刚性板被传送至顶料机构中。
图4展示了本发明塑封料转运设备顶料机构将刚性板转移至第一真空吸嘴的位置。
图5展示了本发明塑封料转运设备顶料机构离开图4中的位置，刚性板被第一真空吸嘴吸住。
图6展示了本发明塑封料转运设备刚性板上放置塑封颗粒料和第二真空吸嘴吸住柔性薄膜的状态。
图7展示了本发明塑封料转运设备将刚性板和柔性薄膜转移到与压模设备对应的位置。
图8展示了本发明塑封料转运设备将上的辅助定为装置和压模设备上的定位装置定位刚性板。
图9展示了本发明塑封料转运设备上的展示了刚性板和柔性薄膜被收入压模设备压模腔中。
图10展示了本发明塑封料转运设备实施例二剖面示意图。
图11展示了图10中的局部放大图。
具体实施方式
本发明揭示的塑封料转运设备1，可以使用在任何技术领域的芯片的封装，本发明以指纹芯片封装作为实施例说明本发明的技术方案和方法，但不应当解释为对本发明保护范围的限定，本发明的保护范围应当以权利要求书的限定为准。
以下结合附图对本发明的所述的塑封料转运设备和方法做进一步的描述：
实施例一
请参照图2和图3展示的塑封料转运设备包括真空吸取机构1，真空吸取机构1包括本领域技术人员公知的转运机构（图中未示出），转运机构能够带动真空吸取机构1在下文所述的刚性板所在的第一位置、柔性薄膜所在的第二位置和压模设备所在的第三位置之间移动。真空吸取机构1呈框体结构具有一定的厚度，框体结构中心包括矩形的开口10，该矩形开口10用于收容颗粒塑封料24（参照图6）。框体结构包括在***框体结构101和在内围的框体结构102，两者一体设置。在内围框体结构101和***框体结构102对称的位置内部设置有至少两个第一真空吸嘴11和第二真空吸嘴12，第一真空吸嘴11设置在内围框体101结构底部端面103上，第二真空吸嘴12设置在***框体结构的底部端面上100，内围框体的底部端面103高于***框体的底部端面100使得第一真空吸嘴11的水平高度高于第二真空吸嘴12的水平高度。第一真空吸嘴11高于第二真空吸嘴12使得刚性板23能够的收容在第一真空吸嘴11所在的内框体结构底部的台阶空间内，并且吸附刚性板时第一真空吸嘴11能够直接将刚性板23提升上去，不需要为了适应不同的材料设置能够使得外框体和内框体能够对活动的轴x和轴孔h(参照图1b)。第一真空吸嘴11用于吸附用于封装芯片的刚性板23，刚性板23为不易发生形变具有高介电常数的材料，包括但不限于：玻璃、蓝宝石、陶瓷等各向异性材料或各项同性材料。刚性板23塑封后附着在指纹传感芯片的表面，其具有高介电常数能够形成在指纹传感器（图中未示出）和手指之间形成感测电场进而感测指纹图像。第一真空吸嘴11吸附刚性板23的负压吸力是通过和能够独立控制的第一真空风路13联通实现的，第一真空风路13与真空源联通（图中未示出）。第二真空吸嘴12用于吸附柔性薄膜25，柔性薄膜材料25用于铺装在压模设备3和封装原料之间用于将封装后的芯片从模具中分离出来，第二真空吸嘴12吸附柔性薄膜25的负压吸力是通过和能够独立控制的第二真空风路14实现的，第二真空风路14与真空源联通。第一真空风路13与第二真空风路14相互独立不联通，如此真空吸嘴工作的时机可以单独控制，但是第一真空风路13和第二真空风路14可以使用相同的真空源。
请参照图3和图4展示的塑封料转运设备，在真空吸取机构1上第一真空吸嘴和第二真空吸嘴的中间的位置设置有凹槽104，在凹槽104的表面向上延伸设置有辅助定位的定位孔15。用于辅助定位刚性板23辅助定位孔15为盲孔，其沿着真空吸取机构的框体101设置至少两个，本实施方案设置了三个（参照图2）。在真空吸取机构转移到第一位置时，其底部还包括用于将刚性板23移动至第一真空吸嘴11底部的顶料板2，顶料板2包括在底部延伸的平板结构21和在平板结构一端的位置调整机构20，位置调整机构20的剖面呈矩形其高度略大于底部延伸的平板结构21。在位置调整机构20的上表面上设置有定位针22用于***设置在真空吸取机构1凹槽内104的定位孔15内。在顶料板2的一端设置有挡板用于顶住刚性板23的挡杆24，刚性板23由传送机构自动输送到顶料机构2中，所述挡杆24升起顶住刚性板23，位置调整机构20调整刚性板23在顶料机构2中的位置使得刚性板23与顶料机构2的相对位置确定，顶料机构23与真空吸取机构1啮合时位置调整机构20被收容在第一真空吸嘴和第二真空吸嘴的之间的凹槽104内，同时所述刚性板23的上表面与第一真空吸嘴11相抵触，也可以在第一真空吸嘴和刚性盖板预留一定的间隙利用吸力将刚性盖板提升上去。
请参照图5和图6使用撒料机构5,在所述框体结构101的开口10内刚性板23上放置塑封颗粒原料24，第一真空吸嘴11可通过真空吸住刚性原料板23的外侧边缘，使得刚板性原料23的外边缘和真空吸取机构之间不存在间隙g解决了现有技术中刚性原料板23和真空吸取机构1之间存在间隙g漏料导致塑封料残留在刚性板表面的技术缺陷。真空吸取机构1位于第二位置时，第二真空吸嘴12位于薄膜载台4上方，柔性薄膜铺设薄膜载台4上，第二真空吸嘴12靠近所述载台并吸住柔性薄膜25。本领域技术人员易于得知，还可以移动所述载台将柔性薄膜25转移到第二真空吸嘴12的位置。
请参照图7-9真空吸取机构1在第三位置时，刚性板23、塑封料24和柔性薄膜25被放置在压模设备3上，压模设备3包括上模（图中未示出）和下模31、32，下模包括压合下模32和支撑下模31，支撑下模31设置在压合下模32的外部。压合下模32设置在支撑下模31内部形成的腔体内，压合下模32可在支撑下31模内部滑动以在塑封压合的时候对塑封料施加一定的压力，压合下模32相对支撑下模31下模向下滑动会形成收容塑封注塑腔体36。在支撑下模31上部端面35上还设置有定位针34，定位针34用于***真空吸取机构1上的定位孔15使得刚性板23能够被恰好的放置在压合下模35上。同时定位针34刺破设置在定位孔15正下方的柔性薄膜中，在支撑下模31上端面35上还设置有可独立控制的真空腔33，真空腔33用于吸住放置在支撑下模32上的柔性薄膜35起到固定柔性薄膜25的作用。
上述的塑封料转运设备1工作时是按照如下的步骤进行的，
S1将刚性板传送至顶料机构中；S2转运机构带动真空吸取机构移动至第一位置,顶料机构将刚性板转移至第一真空吸嘴的位置；S3真空吸取机构吸附住刚性板，顶料机构离开；撒料机构在刚性板上放置塑封料；S4转运机构带动真空吸取机构将刚性板移动至第二位置；真空吸取机构吸附柔性薄膜；S5转运机构带动真空吸取机构移动至第三位置，真空吸取机构将柔性薄膜、刚性板、塑封料放置在压模设备上。
进一步对上述的各个步骤描述：
请参照图3中展示的步骤S1,设备工作状态，传送机构将刚性板23传送至顶料机构2中，所述传送机构23包括本领域技术人员公知的传送设备和方法，例如传送带。位于顶料机构上右侧的挡杆24和位于顶料机构左侧的位置调整机构20处于升起的状态限定了刚性板23的位置，此时位置调整机构20进一步调整刚性板的位置使得刚性板固定在顶料机构2上。
请参照图3和图4展示的步骤S2设备工作状态，转运机构带动真空吸取机构1移动至第一位置,第一位置在顶料机构的上方，顶料机构将刚性板23转移/抬升至第一真空吸嘴11的位置。
请参照图4和图5展示的步骤S3塑封料转运设备1的工作状态，顶料机构23向上移动，在上移的过程中设置在顶料机构23上的定位针22***真空吸取机构上的定为孔15内，本领域技术人员只要恰当的设置定位孔15的位置就能够使得刚性板23恰好被移动至所述第一真空吸嘴11的位置时，刚性板23左右两侧边缘位置恰好与左右两侧的第一真空吸嘴11对齐。真空吸取机构通过第一真空吸嘴11吸住刚性板23，此时顶料机构2移开，刚性板23的边缘与第一真空吸嘴11之间密封不存在缝隙，同时刚性板23与顶料机构2之间的相对位置固定。然后，通过塑封料24从撒料机构5的出口流出至在刚性板上，由于刚性板23作为直接的受力支撑，不会发生类似柔性薄膜23的变形现象。
请参照图6展示的步骤S4塑封料转运设备的工作状态，转运机构带着真空吸取机构1转移刚性板23至第二位置，所述薄膜载台在第二位置的下方，所述所述第二真空吸嘴12吸附摆放在薄膜载台上的柔性薄膜25，或者可以通过移动薄膜载台将薄膜转移到第二真空吸嘴的位置后第二真空吸嘴吸附柔性薄膜。
请参照图7-图9展示的步骤S5塑封料转运设备的工作状态，转运机构带着真空吸取机构1将刚性板23、塑封料24和柔性薄膜25转移至第三位置，第三位置下方设置有压模设备3上，在真空吸取机构1放置刚性板23的过程中，支撑下模31上的定位针34对准顶料机构2上的定位孔15，在定位针34***定位孔15之前定位针34先刺破位于真空吸取机构底部的柔性薄膜25使得柔性薄膜25和支撑下模31的相对位置固定。定位针34完全***定位孔15后所述真空腔33吸住柔性薄膜25原料。第一真空吸嘴11和第二真空吸嘴12断开真空吸力将将刚性板23、塑封料24和柔性薄膜25放下，第一真空吸嘴11和第二真空吸嘴12可通过关闭预设在第一真空风路13和第二真空风路中14的阀门131、141（参照图2）断开吸力。随后压合下模32向下移动将刚性板23和部分的柔性薄膜25收容在压模设备3的模腔36中。
转运设备离开压模设备3完成一次塑封料转运过程，在随后的注塑过程中进行上下模合模，抽真空加温融化塑封料等常规步骤。
请参照图6本领域技术人员易于得知塑封料转运设备1工作时还可以是按照如下的步骤进行的：S1将刚性板转移至顶料机构中；S2转运机构带动真空吸取机构移动至第一位置,顶料机构将刚性板转移至第一真空吸嘴的位置；S3真空吸取机构吸附住刚性板，顶料机构离开；S4转运机构带动真空吸取机构将刚性板移动至第二位置；真空吸取机构吸附柔性薄膜；撒料机构在刚性板上放置塑封料；S5转运机构带动真空吸取机构移动至第三位置，真空吸取机构将柔性薄膜、刚性板、塑封料放置在压模设备上。与上述步骤的区别仅在于防止塑封料的动作被设置在步骤S4内，其他步骤完全相同不再赘述。
实施例二
请参照图10和图11，本实施与实施例一不同之处在于，第一真空风路13和第二真空风路14相互联通，在第一真空风路中设置第一真空阀门131，在第二真空风路14中设置第二真空阀门141。第一真空阀门131和第二真空阀门141可以独立控制，并且能够在步骤S3和S4中处于打开的状态使得第一真空吸嘴11和第二真空吸嘴12具备吸力，在步骤S5中处于关闭的状态使得第一真空吸嘴11和第二真空吸嘴12都失去吸力便于真空吸取机构离开所述压模设备3。
本发明相对现有技术使用了第一真空吸嘴吸住刚性板的边缘其带来多个好处：1刚性板边缘和真空吸取机构之间不存在缝隙使得塑封料不会漏水渗透到刚性板表面；2可以使用刚性板作为承载塑封颗粒料的受力构件不会发生弯曲；3在顶料机构中装载刚性板时使用挡板和位置调整机构限定刚性板的位置，在顶料机构将刚性板顶入真空吸取机构中时使用定位针和定位孔限定刚性板和顶料机构的相对位置，在真空吸取机构将刚性板放入压模设备上时使用定位孔和定位针限定刚性板和压模设备的相对位置，上述在刚性板转移的过程中每次的位置都相同，达到与吸嘴精准配合目的；4简化了现有技术的机械结构。
Claims (10)
1.塑封料转运设备，其特征在于，包括：
真空吸取机构，具有第一真空吸嘴和第二真空吸嘴；
所述第一真空吸嘴，用于吸附刚性板，并与可独立控制的第一真空风路连通；
所述第二真空吸嘴，用于吸附柔性薄膜，并与可独立控制的第二真空风路连通。
2.根据权利要求1所述的塑封料转运设备，其特征在于，还包括转运机构，用于带动所述真空吸取机构在第一位置、第二位置和第三位置之间移动。
3.根据权利要求2所述的塑封料转运设备，其特征在于，还包括顶料机构，所述真空吸取机构移动至第一位置时，顶料机构将刚性板转移至所述第一真空吸嘴的位置。
4.根据权利要求3所述的塑封料转运设备，其特征在于，还包括撒料机构，所述真空吸取机构移动至第一位置时，所述撒料机构将塑封料放置在所述刚性板上。
5.根据权利要求2所述的塑封料转运设备，其特征在于，还包括薄膜载台，所述真空吸取机构移动至第二位置时，薄膜载台将柔性薄膜转移至第二真空吸嘴的位置或仅用于承载所述柔性薄膜待。
6.根据权利要求5所述的塑封料转运设备，其特征在于，还包括撒料机构，所述真空吸取机构移动至第二位置时，所述撒料机构将塑封料放置在所述刚性板上。
7.根据权利要求2所述的塑封料转运设备，其特征在于，还包括压模设备，所述真空吸取机构移动至第三位置时，压模设备与所述真空吸取机构配合接收真空吸取机构转移的刚性板、柔性薄膜和塑封料。
8.根据权利要求1所述的塑封料转运设备，其特征在于，所述第一真空吸嘴的位置高于第二真空吸嘴。
9.塑封料转运方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1将刚性板转移至顶料机构中；
S2转运机构带动真空吸取机构移动至第一位置,顶料机构将刚性板转移至第一真空吸嘴的位置；
S3真空吸取机构吸附住刚性板，顶料机构离开；
S4转运机构带动真空吸取机构将刚性板移动至第二位置；真空吸取机构吸附柔性薄膜；撒料机构在刚性板上放置塑封料；
S5转运机构带动真空吸取机构移动至第三位置，真空吸取机构将柔性薄膜、刚性板、塑封料放置在压模设备上。
10.塑封料转运方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1将刚性板传送至顶料机构中；
S2转运机构带动真空吸取机构移动至第一位置,顶料机构将刚性板转移至第一真空吸嘴的位置；
S3真空吸取机构吸附住刚性板，顶料机构离开；撒料机构在刚性板上放置塑封料；
S4转运机构带动真空吸取机构将刚性板移动至第二位置；真空吸取机构吸附柔性薄膜；
S5转运机构带动真空吸取机构移动至第三位置，真空吸取机构将柔性薄膜、刚性板、塑封料放置在压模设备上。
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