一种转塔式倒装芯片拾取装置的制作方法

本发明属于半导体行业封装设备技术领域，涉及一种对芯片实现拾取和翻转的装置。

背景技术：

随着全球科学经济技术的不断发展，半导体封装设备也是得到广泛需求和不断升级，倒装芯片(Flip-chip)技术取得了较快速的推广及其应用。芯片拾取与翻转装置作为倒转芯片封装中不可或缺的重要部件，得到了不断开发和研究；尤其是随着半导体芯片的微小化、超薄化，拾取过程中也越容易造成芯片破裂、破损，对拾取芯片的接触强度、翻转角度、拾取定位等均有了更加严格的要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种转塔式倒装芯片拾取装置，该装置能够实现高效率的超薄芯片的无损吸取,并保证较高的翻转精度，工作效率高。

为了解决上述技术问题，本发明的转塔式倒装芯片拾取装置包括旋转驱动机构，第一回转轴，第二回转轴，进气管支座，翻转盘，吸嘴固定座，直线微调机构；所述旋转驱动机构的输出轴与第一回转轴的左端固连，第一回转轴的右端与第二回转轴的左端固连，翻转盘固定在第二回转轴的右端；旋转驱动机构可以驱动第一回转轴、第二回转轴及翻转盘一同转动；进气管支座套装在第二回转轴上且通过弹性机构被压紧在第二回转轴的左端面，多个进气管固定在进气管支座上，通过进气管支座与第二回转轴内部的导气通道相通；翻转盘上装配有多个吸嘴固定座，并且翻转盘与吸嘴固定座之间通过滑轨副连接；各吸嘴固定座上安装有吸嘴；过渡气管的左端与第二回转轴的右端固定连接，右端由翻转盘的中央通孔穿过并与吸嘴固定座活动连接；第二回转轴内部的导气通道通过过渡气管、吸嘴固定座内的气流通道与吸嘴相通；回位弹簧的一端与翻转盘连接，另一端与吸嘴固定座连接；吸嘴固定座及其上的吸嘴可在直线微调机构的作用下沿翻转盘的径向移动，并在回位弹簧的作用下回到初始位置。

所述的旋转驱动组件包括伺服电机，伺服电机固定板，联轴节；所述的伺服电机固定在伺服电机固定板上，伺服电机固定板固定在底板上，第一回转轴通过联轴节与伺服电机的输出轴相连。

所述第一回转轴和第二回转轴分别由固定在底板上的立板和轴承座作为支撑，并且可相对于立板、轴承座和进气管支座转动。

所述第二回转轴由前滚动轴承和后滚动轴承支撑于轴承座的内孔中，前滚动轴承由第二回转轴的左轴肩和轴承座的轴肩定位，后滚动轴承由第二回转轴的右轴肩和翻转盘的左端面定位。

所述的弹性机构包括弹簧和手推器；手推器位于立板与进气管支座之间，弹簧套装在第一回转轴上，且弹簧的部分簧丝嵌入于立板的环形沟槽内，部分簧丝被压缩于手推器与进气管支座之间。

本发明还包括定位板，所述定位板套装在第二回转轴的前端，并通过紧定螺钉与第二回转轴固定连接。

所述吸嘴固定座上固连有限位板，翻转盘上固连有限位块，当吸嘴固定座沿翻转盘14的径向向内移动到限位位置时，限位板与限位块相接触。

所述直线微调机构安装在轴承座上，包括直线电机、移动臂；直线电机固定于轴承座上，移动臂与直线电机的动力输出部件固定连接，并且移动臂与轴承座之间通过滑轨副连接；当移动臂在直线电机的作用下做直线运动时，可推动吸嘴固定座沿翻转盘的径向向内移动。

所述直线微调机构还包括直线滑轨滑块、直线导轨、滑块；直线电机的动力输出部件通过直线滑轨滑块与移动臂固定连接；直线导轨固定在轴承座上，滑块连接移动臂，直线滑轨滑块可在直线电机的作用下带动移动臂沿直线导轨做前后直线运动。

所述进气管支座固定连接四个进气管，进气管座靠近第二回转轴的一端端面开有两个对称的弧形凹槽，其中有两条对称分布的进气管分别与两个弧形凹槽相通；第二回转轴上均匀分布有四条导气通道；四条导流通道的右端分别与四个过渡气管连通；进气管、弧形凹槽、导流通道、过渡气管、气流通道和吸嘴共同构成的真空通道。

所述翻转盘上均匀设有四个与小滑轨底座连接的开槽，四个小滑轨底座通过螺栓连接固定在对应的开槽中，并且小滑轨底板固连小滑轨；吸嘴固定座固定在小滑板上，小滑轨与小滑板滑动配合。

本发明的技术效果体现在：伺服电机通过联轴节驱动第一回转轴和第二回转轴旋转，第二回转轴与翻转盘的机械连接，因而伺服电机可以直接驱动翻转盘转动，能够保证较高的翻转精度。直线微调机构通过移动臂对吸嘴固定座进行水平距离的微调，限位板和限位块的存在，用于实现吸嘴固定座的限位保护。进气管座内部的通孔、第二回转轴的导气通道、过渡气管以及吸嘴固定座内部的气流通道共同组成了真空通道，外部气源通过真空通道作用于吸嘴端部，能够实现对芯片的无损吸取。工作时，其中一个导气通道处于负压状态，保证与负压状态导气通道相连通的吸嘴在拾取芯片后直至旋转到翻转位置前一直处于吸紧状态。本发明采用了四个工位，第二回转轴旋转一周可吸取四个芯片，大幅度提高了生产效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的转塔式倒装芯片拾取装置的轴侧视图。

图2是本发明的转塔式倒装芯片拾取装置的轴向剖视。

图3是本发明的转塔式倒装芯片拾取装置的俯视图。

图4、图5、图6是本发明的局部立体图。

图7是进气管支座与定位板装配在一起的右视图。

图8是本发明的转塔式倒装芯片拾取装置的局部右视图。

图9是第二回转轴的剖视图。

具体实施方式

本发明主要包括旋转驱动组件，支撑组件，芯片水平微调组件、芯片吸取组件四个部分。支撑组件将整个装置安装固定在芯片倒装贴合设备中，旋转驱动组件带动芯片吸取组件旋转，为芯片翻转提供动力，芯片水平微调组件推动芯片吸取组件实现直线运动，并可以通过微调行程完成吸嘴与芯片之间距离的调整，保证芯片的有效拾取。芯片吸取组件和旋转驱动组件之间形成真空通道，完成芯片的拾取与释放。

如图1、2、3、4、8所示，旋转驱动组件包括伺服电机11，伺服电机固定板12，联轴节13、第一回转轴19、第二回转轴16、前滚动轴承17、后滚动轴承18、轴承座15以及翻转盘14。所述的伺服电机11固定在伺服电机固定板12上，伺服电机固定板12固定在底板21上；第一回转轴19通过联轴节13与伺服电机11的输出轴相连。第一回转轴19的右端带有凸缘191，在该凸缘191处，第一回转轴19与第二回转轴16通过螺钉192固定连接在一起，两个回转轴可在伺服电机11驱动下旋转，将伺服电机11的回转运动传递给与第二回转轴16机械连接的翻转盘14。第二回转轴16与轴承座15之间通过前滚动轴承17和后滚动轴承18支撑。前滚动轴承17套装在第二回转轴16上，其两端分别以第二回转轴16的左轴肩和轴承座15的轴肩定位；后滚动轴承18左端以第二回转轴16的右轴肩定位，右端以翻转盘14的左端面定位。轴承座15与底板21之间固定连接。第二回转轴16的右端与翻转盘14螺纹连接，并且在螺纹连接处通过顶丝固紧(图中未示出顶丝)。

所述支撑组件主要有底板21、立板22、进气管支座23、进气管25、弹簧27、手推器26和定位板24组成。其中底板21是整个芯片拾取和翻转装置的基础，底板21与配置本发明的滑动平台相固连。立板22与底板21固连，为弹簧27和手推器26提供支持。由于进气管座23上连接进气管25，不随第一回转轴19旋转，因而利用手推器26和弹簧27的配合，实现其在第一回转轴19上的轴向定位，且能保证进气管座23和第二回转轴16、定位板24之间的紧密配合，确保气路系统所需要的密封条件。手推器26位于立板22与进气管支座23之间，弹簧27套装在第一回转轴19上，且弹簧27的部分簧丝嵌入于立板22的环形沟槽内，部分簧丝被压缩于手推器26与进气管支座23之间。通过手推器26和弹簧27，进气管座23可以实现其在第一回转轴19上的定位。进气管座23上固定有四个进气管25。定位板24由紧定螺钉达到其与第二回转轴16的连接(如图4所示)，可随第二回转轴16旋转。进气管支座23还可以通过其他方式压紧在第二回转轴16的左端面上，例如，弹簧27套装在第一回转轴19上，手推器26采用转筒形式，并位于立板22与弹簧27之间，利用手推器26和弹簧27的配合，保证进气管座23和第二回转轴16、定位板24之间的紧密配合。

芯片吸取组件主要包含吸嘴31、过渡气管33及其吸嘴固定座32。吸嘴固定座32上连通四个过渡气管33，过渡气管33与吸嘴固定座32上的光孔气密配合；吸嘴31直接与吸嘴固定座32的光孔气密配合，并通过吸嘴紧定螺钉51固紧以防止脱落。过渡气管33通过吸嘴固定座32内的气流通道321与吸嘴31相通。

芯片水平微调组件主要包括直线电机41、直线滑轨滑块42、移动臂43、小滑块46、小滑轨45、滑轨底板47、限位块48和限位板49。直线电机41通过电机固定座40固定在轴承座15上；直线电机41的动力输出部件通过直线滑轨滑块42与移动臂43固定连接，直线导轨421固定在轴承座15上，滑块420连接移动臂43，直线滑轨滑块42可在直线电机41的作用下带动移动臂43沿直线导轨421做前后直线运动；翻转盘14上均匀设有四个与小滑轨底座47连接的开槽，四个小滑轨底座47通过螺栓连接固定在对应的开槽中，并且滑轨底板47固连小滑轨45；吸嘴固定座32固定在小滑板46上，小滑轨45与小滑板46滑动配合，移动臂43可驱动吸嘴固定座32与小滑板46一起沿翻转盘14的径向移动。吸嘴固定座32和小滑块46机械连接，沿着小滑轨45在滑轨底座47内滑动配合，可以限制吸嘴直线运动时出现大角度的旋转，并能顺畅自由滑动。在翻转盘14和吸嘴固定座32上分别设有限制芯片吸取组件微调距离的限位块48和限位板49。回位弹簧34沿翻转盘14的径向布置，其一端与翻转盘14连接，另一端与吸嘴固定座32连接；芯片吸取组件可在回位弹簧34的作用下回到初始位置。

如图7、8所示，进气管座23靠近第二回转轴16的一端端面开有两个对称的弧形凹槽231，其中有两条对称分布的进气管25分别与两个弧形凹槽231相通；第二回转轴16上均匀分布有四条导气通道161。四条导流通道161的右端分别与四个过渡气管33连通。进气管25、弧形凹槽231、导流通道161、过渡气管33、气流通道321和吸嘴31共同构成的真空通道。工作时，其中一个导气通道161处于负压状态，保证与负压状态导气通道161相连通的吸嘴31在拾取芯片后直至旋转到翻转位置前一直处于吸紧状态。本发明采用了四个工位，第二回转轴16旋转一周可吸取四个芯片，提高了工作效率。