器件高速取放装置的制作方法

本发明涉及一种器件取放装置，尤其是涉及一种器件高速取放装置，以提高器件的取放速度和精度。

背景技术：

取放装置是一种产品处理装置，可以从一位置拾取一产品，并且将该产品放置于另一位置。在半导体封装领域中，取放装置如PP机(pick and place，或称为挑晶机)中的机械手臂，用于将晶圆切割形成的器件(die，或称芯片chip)，放置到料盘(tray盘)或者另一晶圆载板上。如专利CN102983094A，机械手臂取放的主要流程为，机械手臂在预定位置取出一颗器件，然后，摆动手臂到达料盘或晶圆位置，放下器件，再摆动手臂回到预定位置，如此重复该动作。然而，对于8寸晶圆甚至是12寸晶圆，尺寸较大，器件取放之间的距离导致机械手臂必须加长，来完成一次取放动作，一颗器件的取放，时间主要耗费在手臂来回摆动过程中，效率会降低，拾取和摆放的误差也会加大。

为处理此项问题，提出了许多复杂的机制，例如美国专利US20080000756A1，设置多个机械手臂同时取放，由于机械手臂只能沿固定轨道水平移动和垂直移动，故机械手臂需要能伸缩或翻越以实现相互之间的蔽障，该装置虽相对增加取放效率，但机械手臂动作复杂，还是会对取放速度有较大影响。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提出一种器件高速取放装置，利用在转动式传送组件上均匀设置的多个取放组件，完成了器件的连续性高速取放，大大提高了取放效率和取放精度。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种器件高速取放装置，包括转动式传送组件、均匀间隔设置于所述转动式传送组件上的若干取放组件、位于器件拾取区的一第一载台、驱动所述第一载台在水平面内移动并定位的第一移动机构、位于器件放置区的第二载台和驱动所述第二载台在水平面内移动并定位的第二移动机构；所述转动式传送组件可周期性转动传送其上的取放组件到达器件拾取区和器件放置区；所述转动式传送组件和所述取放组件至少其一可上下移动，使所述取放组件到达第一载台上预设的拾取点和第二载台上预设的放置点；若干所述取放组件在转动式传送组件的带动下，依次在拾取点拾取器件，在放置点依次放置器件；所述第一载台在所述第一移动机构驱动下，可将第一载台上待拾取器件移动至拾取点，所述第二载台在所述第二移动机构驱动下，可将第二载台上待放置器件位置移动至放置点。

进一步的，所述转动式传送组件为传送带式输送机构或链条式输送机构或转盘式输送机构或转杆式输送机构。

进一步的，所述转动式传送组件的传输距离可根据拾取点与放置点间的距离进行调节。

进一步的，所述取放组件可上下移动时，所述转动式传送组件包括转动本体和若干均匀排布设于所述转动本体上的垂直制动器组件，由垂直制动器组件驱动所述取放组件上下移动。

进一步的，所述垂直制动器组件同时驱动至少两个取放组件上下移动。

进一步的，所述第一载台和所述第二载台上承载晶圆或料盒或编带或载板。

进一步的，还包括用于控制所述转动式传送组件、所述取放组件、所述第一移动机构、所述第二移动机构作动的中央控制系统。

进一步的，还包括一机械手臂，所述机械手臂能够拾取所述取放组件上器件，并将其放置于一基板上。

本发明的有益效果是：本发明提供一种器件高速取放装置，将传统机械手臂来回拾取的动作分解，由不同组件配合完成，具体为：将取放动作分为，由取放组件执行拾取动作，由转动式传送组件执行传输动作，再由取放组件执行放置动作。同时待拾取的器件放置在第一载台上，将拾取后的器件放置在第二载台上，第一载台和第二载台配合精密移动，将拾取点和放置点移至取放组件下落位置。转动式传送组件上设置多个取放组件，依次拾取，到达放置点后依次放置。转动式传送组件可采用在竖直平面内转动的传送带输送机构，也可采用在水平面内转动的传送带输送机构，还可以采用在水平面内转动的转盘式输送机构来实现。这样，随着转动式传送组件的转动，可在拾取点依次连续拾取器件，传送到达放置点依次放置器件，而控制第一载台和第二载台水平移动，可将待拾取器件和待放置器件位置分别移动到拾取点和放置点，使拾取和放置动作几乎同步，因此，本发明能够显著缩短拾取和放置周期，大幅提高取放效率。传送带输送机构的传送带可实现较远距离的连续输送，充分满足器件取放之间的距离需要，解决机械手臂加长，完成一次取放动作，时间主要耗费在手臂来回摆动过程中，效率会降低的问题；且取放组件的移动仅有上下移动，载台配合在水平方向移动，动作简单，提高了整体的运行速度和取放精度，解决了机械手臂动作复杂，会对取放速度有较大影响的问题。更佳的，传送带输送机构的传输距离可根据拾取点与放置点间的距离进行调节，应用更加灵活，更加提高了取放效率和取放精度。

附图说明

图1a为本发明实施例一器件高速取放装置垂直平面内转动工作示意图；

图1b为本发明实施例一器件高速取放装置取放组件竖直挂于垂直平面内转动的传送带侧边工作示意图；

图1c为本发明实施例一垂直制动器组件同时驱动多个取放组件示意图；

图2为本发明实施例二器件高速取放装置工作示意图；

图3为本发明实施例二器件高速取放装置操作中各取放组件相对状态示意图；

图4为本发明实施例二器件高速取放装置倒装芯片的工作示意图；

图5为本发明实施例三器件高速取放装置工作示意图；

结合附图，作如下说明：

1-转动式传送组件，11-传送带，12-垂直制动器组件，13-转盘，14-驱动机构，2-取放组件，3-第一载台，31-拾取点，4-第一移动机构，5-第二载台，51-放置点，6-第二移动机构，7-器件，8-机械手臂，81-取放件，9-基板。

具体实施方式

为使本发明能够更加易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。为方便说明，实施例附图的结构中各组成部分未按正常比例缩放，故不代表实施例中各结构的实际相对大小。

实施例1

参见图1a，为本发明一器件高速取放装置的侧视图，该器件高速取放装置包括转动式传送组件1、均匀间隔设置于所述转动式传送组件上的若干取放组件2、位于器件拾取区的一第一载台3、驱动所述第一载台在水平面内移动并定位的第一移动机构4、位于器件放置区的第二载台5和驱动所述第二载台在水平面内移动并定位的第二移动机构6。

作为一种优选实施例，这里使用传送带输送机构作为转动式传送组件。传送带输送机构包括支撑架、安装到支撑架上的传送带11和驱动该传送带在支撑架上周期性转动的动力源(比如驱动电机)，驱动电机可经减速器、传动齿轮组(主动齿轮和被动齿轮等)等实现驱动传送带周期性转动的功能，此为传送带输送机构常用技术，在此不再赘述。传送带输送机构的传动方式不以传动齿轮组为限，只要能够带动传送带转动及停止即可。作为一种优选实施例，传送带设置为在垂直平面内周期性转动，且位于拾取区和放置区的上方，即位于第一载台和第二载台的上方，若干取放组件2均匀设置在传送带表面，动力源通过驱动传动齿轮组的转停，实现传送带在竖直平面内的逆时针转动与停止，以便传送器件7达到第一载台上的拾取点31上方和第二载台上的放置点51的上方。取放组件到达第一载台的拾取点上方和第二载台上的放置点的上方后，需要下行拾取和放置器件，这一功能可采用转动式传送组件和取放组件至少其一可上下移动来实现，以使取放组件到达第一载台上的拾取点31位置和第二载台上的放置点51位置，作为一种优选实施方式，各取放组件2可以分别通过一个垂直制动器组件12，通过垂直制动器组件驱动取放组件上下移动，以便到达目标区域(拾取点或放置点)拾取和放置器件。垂直制动器组件可采用直线气缸、直线电缸、线性模组等，比如采用直线气缸，气缸本体通过安装座与传动带固定连接，气缸的动力输出轴通过转接座与取放组件固定连接，气缸的伸缩动作可带动取放组件上下移动。

若干取放组件在转动式传送组件的带动下，可依次在拾取点拾取器件7，在放置点依次放置器件7；作为一种优选实施例，取放组件的拾取和放置功能可通过真空吸嘴实现，在其他实施例中，取放组件还可以通过吸盘、吸垫、磁铁等吸附式工件实现，还可以为其他有拾取和放置功能的组件，例如夹爪、夹头等夹持组件或黏取组件等。

所述第一载台在所述第一移动机构驱动下，可将第一载台上待拾取器件移动至拾取点，所述第二载台在所述第二移动机构驱动下，可将第二载台上放置点处的器件移开。这样，由拾取区的第一载台3承载待拾取的器件7，第二载台5承载待放置的器件，第一载台和第二载台配合取放组件顺利将器件取放完毕，两者分别通过第一、第二移动机构实现水平面内的移动和定位。这样，在上一取放组件拾取/放置和下一取放组件拾取/放置期间，第一、第二移动机构分别实时调节待拾取器件和待放置位置位于取放组件下降位置(拾取点/放置点)，实现器件的连续取放。例如，第一载台上承载的是划片后的晶圆或料盒，第二载台上承载的是另一片晶圆，或基板/载板，或料盒，或编带。如第一载台上放一划片后晶圆，第二载台上放置另一载板晶圆，通过器件高速取放装置可完成器件在晶圆上的重组。

上述第一、第二移动机构可采用两轴线性模组实现，比如由X轴线性模组和Y轴线性模组组成，X轴线性模组实现拾取点/放置点在左右方向的移动，Y轴线性模组实现拾取点/放置点在前后方向的移动。但不限于这种两轴线性模组，也可采用其他比如气缸或电缸推动的方式实现。

综上，本实施例器件高速取放装置的工作原理如下：

传动带输送机构的传动带转动，带动其上的若干垂直制动器组件和若干取放组件同时转动，当第一个取放组件到达拾取点时，转动式传送组件停止转动，垂直制动器组件驱动其对应的取放组件垂直下落，拾取器件，而后上升，转动式传送组件继续转动，当下一个取放组件到达拾取点时，转动式传送组件在此停止，重复上述拾取动作。同样，当第一个已拾取器件的取放组件到达放置点时，转动式传送组件停止转动，垂直制动器组件驱动其对应的取放组件垂直下落，放置器件，而后上升，转动式传送组件继续转动，当下一个取放组件到达放置点时，转动式传送组件在此停止，重复上述放置动作。具体实施时，可对拾取点和放置点进行调整，使拾取和放置同步进行。在拾取和放置的同时，拾取区的第一载台在第一移动机构的驱动下水平移动，将待拾取器件依次移动至拾取点，放置区的第二载台在第二移动机构的驱动下水平移动，将待放器件位置移动至放置点。这样，随着传送带的转动，可在拾取点依次连续拾取器件，传送到达放置点依次放置器件，而第一载台和第二载台水平移动，将待拾取器件和待放置器件位置分别移动到拾取点和放置点，拾取和放置动作同步，显著缩短了拾取和放置周期，大幅提高取放效率。这里，传送带输送机构的传送带可实现较远距离的连续输送，充分满足了器件取放之间的距离需要，解决了机械手臂加长，完成一次取放动作，时间主要耗费在手臂来回摆动过程中，效率会降低的问题；且取放组件的移动仅有上下移动，载台配合在水平方向移动，动作简单，提高了整体的运行速度和取放精度，解决了机械手臂动作复杂，会对取放速度有较大影响的问题。更佳的，传送带输送机构的传输距离可根据拾取点与放置点间的距离进行调节，应用更加灵活，更加提高了取放效率和取放精度。

其他实施例中，传送带设置为在竖直平面内转动，取放组件保持竖直挂于传送带的一侧边，参见图1b。

其他实施例中，传送带设置为在水平面内周期性转动，且位于拾取区和放置区的上方，即位于第一载台和第二载台的上方，若干取放组件均匀设置在传送带侧边。

其他实施例中，也可以控制传送带整体的上下移动，以便指定取放组件到达目标区域(拾取点或放置点)拾取和放置器件。

在其他实施例中，可以有至少两个取放组件同时下降拾取和/或放置多颗器件，以增加拾取和/或放置速度；也可以通过一个垂直制动器组件同时驱动至少两个取放组件上下移动，参见图1c，该垂直制动器组件下降时，同时拾取/放置多颗器件，提高拾取和/或放置速度。

在其他实施例中，传送带可以替换为传送链条，即转动式传送组件采用链条式输送机构，链条式输送机构为现有技术，在此不再赘述。

上述转动式传送组件、垂直制动器组件、取放组件、第一、第二移动机构由一中央控制系统控制其运转或停止。中央控制系统如计算机系统、嵌入式系统等，图中未示出。

实施例2

参见图2，为本发明器件高速取放装置另一实施例的侧视图，其与实施例1不同之处在于，传送带传送方向为顺时针转动，在拾取区与放置区相对方向(如图1a、图1b、图2)不变情况下，该传送方式所载器件运输路程大于逆时针方向。可依据一颗器件的取放期间内，是否需要做其他工序或测试停留，而选择不同的传送方式。

如图3所示，为本发明实施例2器件高速取放装置操作中各取放组件相对状态示意图，该实施方式以一个垂直制动组件对应一个取放组件为例。t1时刻，a取放组件移动至拾取区待取器件上方，传送带停止；t2时刻a取放组件对应的垂直制动组件将取放组件下移至器件上，并吸住器件；t3时刻a取放组件对应的垂直制动组件将取放组件上移至初始高度；动力源带动传送带顺时针移动，t4时刻b取放组件移动至拾取区待取器件上方，传送带停止，同时拾取过器件的r取放组件移动至放置区待放置位置上方，传送带停止；t5时刻b取放组件和r取放组件通过各自垂直制动组件下移，b取放组件拾取下一颗器件，r取放组件释放所载器件；t6时刻b取放组件和r取放组件通过各自垂直制动组件上升到初始高度，传送带通过驱动装置继续顺时针移动，重复t4至t6时段的动作。

本实施例中，可附加一机械手臂8，如图4所示。如拾取区内器件为晶圆级封装的背切芯片，即芯片焊球面朝上排列在拾取区，取放组件吸取芯片的焊球面，由传送带传输，附加的机械手臂末端设置一取放件81，比如吸嘴或吸盘，机械手臂8吸取一芯片，直接放置到另一基板如PCB板9，可实现芯片的倒装焊，避免芯片翻转动作。

实施例3

参见图5，为本发明器件高速取放装置的又一实施例的侧视图，与实施例1不同之处在于，使用水平方向转动的转盘式输送机构作为转动式传送组件，转盘式输送机构包括转盘13和驱动转盘旋转的驱动机构14，这样，若干取放组件2可均匀设置在转盘下表面或者侧边。驱动机构驱动转盘在水平面上的转动与停止，以便传送器件到达拾取点和放置点。同样，各取放组件可以分别通过一个垂直制动器组件实现上下移动，以便到达目标区域(拾取点或放置点)拾取和放置器件。

其他实施例中，也可以控制转盘整体的上下移动，以便指定取放组件到达目标区域(拾取点或放置点)拾取和放置器件。

其他实施例中，转盘式输送机构可变形为转杆式输送机构，即包括转动本体和若干均匀排布设于所述转动本体上的转杆，垂直制动器组件及取放组件安装到该转杆上。通过垂直制动器组件驱动取放组件上下移动。

以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。