CN109979837A - 植针方法及运用此方法的植针机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植针方法及运用此方法的植针机，植针方法含以下步骤：先提供一供料单元以容置多个针料，并利用震动整列方式将针料逐一整列运送，接着在针料运送过程中，通过一视觉感测器对针料进行针脚方位的判别，让针脚排列方位正确的针料，继续输送至一运送单元前侧的多个料斗中，排列脚位不正确的针料则进行抛料，并回到震动整列的步骤，借由控制一驱动器切换料斗的位置，让针料得以依序落入不同料斗内，而料斗的底部各设有一喷嘴，最后，当一针盘位移至该喷嘴下方时，即可由喷嘴释出气体，以将料斗中的针料喷送至该针盘的孔中，以逐步达成植针作业，植针机包括一机座、一供料单元、一运送单元及一针盘，实现自动化作业快速、降低制造成本。

Description

植针方法及运用此方法的植针机

技术领域

本发明涉及一种精密细微针料的插组方法与设备，特别是有关于一种自动化作业快速且可降低制造成本的植针方法及运用此方法的植针机。

背景技术

晶圆测试（Wafer Probe）及晶圆封装（Packaging）为半导体制造过程的后段制程，而晶圆测试是对芯片（chip）上的每个晶粒进行针测作业，在检测头装上以金线制成细如毛发的针料（probe），与晶粒上的接点（pad）接触，以测试其电气特性，不合格的晶粒会被淘汰，而被测试合格的晶粒方可进行下一个制程，以维持组装品质与产品良率，因此，晶圆测试制程为集成电路制造中对制造成本影响甚巨的重要制程。

然而，随着集成电路的发展，封装与测试的技术亦不断地提升，近几年来晶圆测试的针料(probe)规格也从150µm进化到24.5µm，此规格比毛发还要细，这已经到了人工很难组装的极限。

针对针料的整列作业，在业界当中仍是采以人工插置，工作人员必须借由夹具将毛发大小的针料逐一夹制于集料盘中，平均每个工作人员一天要操作数百根至上千根的针料，显然，倚赖人工来插针的方式，不但耗费人力，制造成本相对也高昂，此在高科技产业中，将导致生产速度缓慢，进而降低制造效率，故为监控成本的考虑下，必须再进一步研发解决的方针。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动化作业快速且可降低制造成本的植针方法及运用此方法的植针机。

基于此，本发明主要采用下列技术手段，来实现上述目的。

一种植针方法，包含以下步骤：步骤A：提供一供料单元以容置多个针料，并利用震动整列方式将前述针料逐一整列运送；步骤B：在前述针料运送过程中，通过一视觉感测器对针料进行针脚方位的判别；步骤C：让针脚排列方位正确的针料，继续输送至一运送单元前侧的多个料斗中，而方位不正确的针料则进行抛料，并回到步骤A中整列运送；步骤D：借由控制一驱动器切换料斗的位置，让针料得以依序落入不同料斗内，而料斗的底部各设有一喷嘴；步骤E：当一针盘位移至该喷嘴下方时，即可由喷嘴释出气体，以将前述料斗中的针料喷送至该针盘的孔中，以逐步达成植针作业。

进一步，在步骤C中，针脚方位正确的针料被输送至该料斗之前，先开启一闸门，以使针料通过该闸门再落入料斗。

进一步，在步骤C之后，针脚方位不正确的针料，利用喷气方式抛至一回流区，针料经由震动方式通过该回流区而送回至该供料单元。

进一步，在步骤E中，喷嘴释出气体之前，将一第二驱动器下压以封设在该料斗顶部。

进一步，在步骤E中，针料喷出后，利用一光纤单元检测该针料是否出料，若针料并未出料，则再控制喷嘴释出气体。

进一步，在步骤E中，针料喷出后，利用一第二视觉感测器检查针盘的孔，以检测针料是否已植入该针盘的孔内，若未确实植入孔中，则进行卡料排除。

进一步，在步骤D中，该驱动器为马达、汽缸、旋转缸的任一个。

一种植针机，包含有：一提供安置以下各单元的机座；一供料单元，具有一供容置多个针料的振动料盘、一导轨，及一位于该导轨一侧的视觉感测器；一运送单元，具有一驱动器、至少两个受动于驱动器的料斗，及至少两个连接于各料斗的喷嘴，控制该驱动器以切换料斗的位置，让针料得以依序落入不同料斗内；一针盘，位于该喷嘴的下方，并具有多个孔，喷嘴释出气体后，将针料喷出而投置于该针盘的孔中。

较佳的，所述的植针机还包含至少二用以检测针料是否出料的光纤单元，各光纤单元分别位于该喷嘴的一侧。

较佳的，所述的植针机，其特征在于：还包含至少一用以检测针料是否植入该针盘的孔内的第二视觉感测器，该第二视觉感测器位于该针盘的底部。

较佳的，该供料单元还具有至少一气孔及一回流区，该气孔是位于该导轨中段的一侧，该回流区是位于该导轨的另一侧。

较佳的，该运送单元还具有一轴杆及一承接座，该轴杆与该驱动器相轴接，该承接座安置在该轴杆顶部，两个料斗相间隔设置于该承接座上。

较佳的，两个料斗分别是形成于该承接座上的漏斗。

较佳的，该供料单元还具有一压缸及一闸门，常态下，该闸门是阻挡在该导轨内部，供料模式下，该压缸将驱动该闸门以脱离该导轨，让针料不受阻挡而能沿着该导轨逐步运行。

较佳的，该运送单元还包含至少两个导引管及一第二驱动器，各导引管连接在各料斗与各喷嘴之间，该第二驱动器对应于其中一个料斗以喷出气体，被吹动的针料自该料斗滑下以沿着该导引管进入喷嘴向下，以准确进入要安装的针盘孔中。

较佳的，该驱动器为马达、汽缸、旋转缸的任一个。

采用上述技术手段后，本发明的植针方法及运用此方法的植针机，是将针料在经过震动筛选后依序排列，再侦测针脚排列方位是否正确，排列合格的针料以喷嘴送至一针盘进行植针，未合格针料则抛回重复震动筛选，如此，让植针作业达成自动化，不仅快速、方便，且组装成本更低，利用震动式供料单元作筛选针料，并配合视觉感测器来监视针料的输送作业，以确认针料脚位排列的方向性，使针料投置作业更确实无误，使用漏斗状的料斗采以往复式盛接针料，稳定不会伤针及卡料，具体而言，较于现有针料使用人工插针方式，衍生制造成本高昂与费时等问题；本发明利用该植针机以自动化机具来执行插针作业，不但作业快速，相对可降低制造成本，更免除人工操作的耗时与效率不彰等问题，且本发明中，除了使用震动式作筛选针料，再利用漏斗结构的料斗来盛接针料，让针料确实且稳定滑入导引管内，且不会伤及针料或卡料，此外，再利用气体喷射方式将针料喷射入针盘中，操作快速且确实，最后，更配合视觉感测器监视针物的输送作业，以使针料在供料过程预先执行外观辨识筛选作业，并确保针料针脚的方向性，让针料投置作业更确实，故本发明植针方法及运用此方法的植针机整合针料的筛选、输送、侦测及校正，更具有卡料排除功能，让针料整理更快速且成本更低廉。

附图说明

图1为本发明植针方法的流程图。

图2为本发明植针机的外观立体图。

图3为本发明植针机的运送单元的放大图。

图4是显示针料自导轨落料至料斗的示意图。

图5是显示该光纤单元及该第二视觉感测器检测针料的示意图。

图6是显示针料已落料至料斗的示意图。

图7为该承接座经旋转角度180度后，令气缸下压以喷气方式吹动针料的示意图。

图8为本发明的供料单元在进行抛料的示意图。

图9是显示针料被喷离导轨而落置于回流区的剖视图。

【符号说明】

10 机座 20 供料单元

21 振动料盘 211 第一出料口

22 导轨 221 第二出料口

23 视觉感测器 231 光学路径

24 选料路径 25 气孔

251 回流区 26 压缸

27 闸门 30 运送单元

31 驱动器 32 承接座

321 料斗 322 料斗

33 导引管 34 导引管

35 喷嘴 36 喷嘴

37 第二驱动器 38 轴杆

40 针盘 41 孔

50 光纤单元 51 光纤单元

60 第二视觉感测器 100 针料。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明的植针方法，其操作流程如以下步骤：

步骤A：首先，提供一供料单元20以容置多个针料100，并利用震动整列方式，将多个针料100逐一整列运送，针料100沿着一选料路径24移动，以震动方式通过一第一出料口211而逐一进入一导轨22中。

步骤B：在前述针料100进入该导轨22的运送过程中，通过一视觉感测器23发出一光学路径231(如图1、图8)，以对该针料100进行针脚方位的判别。

步骤C：当判别针料100的针脚排列方位正确时，此时一压缸26将驱动一闸门27向上升起以脱离该导轨22(如图4中假想线所示的闸门27)，让针料100沿着该导轨22而自一第二出料口221出料，并输送至一运送单元30的其中一个料斗321中。当判别针料100的针脚方位不正确时，则经由一气孔25喷出气体，以进行抛料，将针料100喷至一回流区251(如图8、图9)，被抛至该回流区251的针料100，则经由震动方式再回流至该供料单元20的振动料盘21中，使回到步骤A中整列运送。

步骤D：如图6、图7所示，借由控制一驱动器31，利用往复旋转方式，切换料斗321、322的位置，让针料100得以依序落入不同料斗321、322内，而料斗321、322的底部各设有一喷嘴35、36(如图3)。

步骤E：当一针盘40位移至该喷嘴35、36下方(如图5)，同时将一第二驱动器37下压以封设在该料斗321顶部(如图7)，再控制该第二驱动器37喷出气体，以将该料斗321中的针料100自该喷嘴35出料而被喷至该针盘40的孔41中，接着，利用该光纤单元50、51检测该针料100是否出料，若针料100并未出料，则再控制喷嘴35释出气体；当针料100喷出后，利用一第二视觉感测器60检查针盘40的孔41，以检测针料100是否已植入该针盘40的孔41内，若未确实植入孔41中，则进行卡料排除。本实施例中，卡料排除是借由调整该针盘40的位置来达成针料100落入孔41中，由于排除方法非本发明主要要求的重点，于此不再详述。

此外，图2所示，本发明的植针机的一较佳实施例，包含有一机座10、一供料单元20、一运送单元30及一针盘40。

该机座10，提供安置以下各单元。

参照图2、图4，该供料单元20，具有一供安置多个针料100的振动料盘21、一位于该振动料盘21一侧的第一出料口211、一导轨22、一位于该导轨22末端的第二出料口221，及一视觉感测器23。该供料单元20利用该振动料盘21以震动方式让针料100沿一选料路径24位移，经过该第一出料口211送入该导轨22的过程中，并经过该视觉感测器23作外观辨识，以执行筛选作业。如图8、图9，该供料单元20还具有至少一气孔25及一回流区251，该气孔25是位于该导轨22中段的一侧，该回流区251是位于该导轨22的另一侧，在图8中，本发明设有三个气孔25，以确保针料100能被喷吹至该回流区251。另外，如图4所示，该供料单元20还具有一压缸26及一闸门27，常态下，该闸门27是阻挡在该导轨22内部(如图4中实线所示的闸门27)，供料模式下，该压缸26将驱动该闸门27以脱离该导轨22(如图4中假想线所示的闸门27)，让针料100不受阻挡而能沿着该导轨22逐步运行。

如图2、图4、图5所示，该运送单元30，具有一驱动器31、一承接座32、至少两个等间隔设于承接座32且受动于驱动器31的料斗321、322、至少两个导引管33、34、至少两个连接在各导引管33、34末端的喷嘴35、36，及一第二驱动器37，该驱动器31先将其中一个料斗321转至该第二出料口221的下方，以承接该针料100，该第二驱动器37对应于该料斗321以喷出气体，被吹动的针料100自该料斗321滑出，以沿着该导引管33进入喷嘴35向下准确进入要安装的针盘40的孔41中。而该运送单元30还具有一轴杆38，该轴杆38与该驱动器31相轴接，本实施例中，两个料斗321、322分别是形成于该承接座32上的漏斗结构，该驱动器31为马达、汽缸、旋转缸的任一个，而该第二驱动器37为气缸。

本实施例中，如图3所示，该承接座32上是设置两个料斗321、322，进行接料作业时，该驱动器31以顺时针(或逆时针)方向作180度旋转角度(如图7所示)，切换任一料斗321、322位置使处于该第二出料口221下方，让针料100得以依序落不同料斗321、322内。此外，料斗的数量亦可为四个、六个、八个等，而该驱动器的旋转角度是配合料斗的数量而变化，例如：当料斗等间隔设成四个时，该驱动器31每次操作的旋转角度为顺时针(或逆时针)方向切换角度90度旋转。而当料斗等间隔设成六个时，该驱动器31每次操作的旋转角度为顺时针(或逆时针)方向切换角度60度旋转，以此类推。

如图3所示，该针盘40，位于该喷嘴35、36的下方，并具有多个孔41，通过该导引管33、34及喷嘴35、36的针料100，将投置于该针盘40的孔41中。

如图5所示，本发明还包含至少二光纤单元50、51，各光纤单元50、51分别位于该喷嘴35、36的一侧，用以检测针料100是否出料。

归纳上述，相较于现有针料使用人工插针方式，衍生制造成本高昂与费时等问题，本发明利用该植针机以自动化机具来执行插针作业，不但作业快速，相对可降低制造成本，更免除人工操作的耗时与效率不彰等问题，且本发明中，除了使用震动式作筛选针料100，再利用漏斗结构的料斗321、322来盛接针料100，让针料100确实且稳定滑入导引管34内，且不会伤及针料100或卡料，此外，再利用气体喷射方式将针料100喷射入针盘40中，操作快速且确实，最后，更配合视觉感测器23监视针料100的输送作业，以使针料100的供料过程预先执行观辨识筛选作业，并确保针料100的针脚的方向性，让针料100投置作业更确实，故本发明植针方法及运用此方法的植针机整合针料的筛选、输送、侦测及校正，更具有卡料排除功能，让针料整理更快速且成本更低廉。

值得一提的是，前述视觉感测器23是使用光学感测器。而本发明中的针料100是以探针为例，当然亦可运用于各种精密的组装料件，例如硅芯片、精密镜片等等。

以上所述，仅为本发明的一个较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (16)

1.一种植针方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤A：提供一供料单元以容置多个针料，并利用震动整列方式将前述针料逐一整列运送；

步骤B：在前述针料运送过程中，通过一视觉感测器对针料进行针脚方位的判别；

步骤C：让针脚排列方位正确的针料，继续输送至一运送单元前侧的多个料斗中，而方位不正确的针料则进行抛料，并回到步骤A中整列运送；

步骤D：借由控制一驱动器切换料斗的位置，让针料得以依序落入不同料斗内，而料斗的底部各设有一喷嘴；

步骤E：当一针盘位移至该喷嘴下方时，即可由喷嘴释出气体，以将前述料斗中的针料喷送至该针盘的孔中，以逐步达成植针作业。

2.如权利要求1所述的植针方法，其特征在于：在步骤C中，针脚方位正确的针料被输送至该料斗之前，先开启一闸门，以使针料通过该闸门再落入料斗。

3.如权利要求1所述的植针方法，其特征在于：在步骤C之后，针脚方位不正确的针料，利用喷气方式抛至一回流区，针料经由震动方式通过该回流区而送回至该供料单元。

4.如权利要求1所述的植针方法，其特征在于：在步骤E中，喷嘴释出气体之前，将一第二驱动器下压以封设在该料斗顶部。

5.如权利要求1所述的植针方法，其特征在于：在步骤E中，针料喷出后，利用一光纤单元检测该针料是否出料，若针料并未出料，则再控制喷嘴释出气体。

6.如权利要求1所述的植针方法，其特征在于：在步骤E中，针料喷出后，利用一第二视觉感测器检查针盘的孔，以检测针料是否已植入该针盘的孔内，若未确实植入孔中，则进行卡料排除。

7.如权利要求1所述的植针方法，其特征在于：在步骤D中，该驱动器为马达、汽缸、旋转缸的任一个。

8.一种植针机，其特征在于，包含有：

一提供安置以下各单元的机座；

一供料单元，具有一供容置多个针料的振动料盘、一导轨，及一位于该导轨一侧的视觉感测器；

一运送单元，具有一驱动器、至少两个受动于驱动器的料斗，及至少两个连接于各料斗的喷嘴，控制该驱动器以切换料斗的位置，让针料得以依序落入不同料斗内；

一针盘，位于该喷嘴的下方，并具有多个孔，喷嘴释出气体后，将针料喷出而投置于该针盘的孔中。

9.如权利要求8所述的植针机，其特征在于：还包含至少二用以检测针料是否出料的光纤单元，各光纤单元分别位于该喷嘴的一侧。

10.如权利要求8所述的植针机，其特征在于：还包含至少一用以检测针料是否植入该针盘的孔内的第二视觉感测器，该第二视觉感测器位于该针盘的底部。

11.如权利要求8所述的植针机，其特征在于：该供料单元还具有至少一气孔及一回流区，该气孔是位于该导轨中段的一侧，该回流区是位于该导轨的另一侧。

12.如权利要求8所述的植针机，其特征在于：该运送单元还具有一轴杆及一承接座，该轴杆与该驱动器相轴接，该承接座安置在该轴杆顶部，两个料斗相间隔设置于该承接座上。

13.如权利要求12所述的植针机，其特征在于：两个料斗分别是形成于该承接座上的漏斗。

14.如权利要求8所述的植针机，其特征在于：该供料单元还具有一压缸及一闸门，常态下，该闸门是阻挡在该导轨内部，供料模式下，该压缸将驱动该闸门以脱离该导轨，让针料不受阻挡而能沿着该导轨逐步运行。

15.如权利要求8所述的植针机，其特征在于：该运送单元还包含至少两个导引管及一第二驱动器，各导引管连接在各料斗与各喷嘴之间，该第二驱动器对应于其中一个料斗以喷出气体，被吹动的针料自该料斗滑下以沿着该导引管进入喷嘴向下，以准确进入要安装的针盘孔中。

16.如权利要求8所述的植针机，其特征在于：该驱动器为马达、汽缸、旋转缸的任一个。