一种面向芯片的倒装键合贴装设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于芯片贴装设备相关领域，更具体地，涉及一种面向芯片的倒装键合贴装设备。
【背景技术】
[0002]随着信息产业的迅猛发展，电子产品的应用越来越广泛，其需求量也日益增加。如芯片之类的微小电子元器件作为电子产品的最小单位，是电子产品制造和应用的基础。目前，电子设备产品越来越复杂，所采用的电子元器件在种类和数量等方面均呈爆发性增长，为保证芯片的贴装高效率和可靠性，针对芯片高效可靠贴装的研究，尤其是倒装键合贴装的研究就一直未曾停止过，工业生产也对其提出越来越苛刻的要求，贴装效率已经成为制约发展的技术瓶颈所在。
[0003]现有技术中已经提出了一些用于芯片倒装键合的贴装设备，如〇吧00910190790.3、0吧01310275947.9和0吧01180047735.4等。然而，进一步的研究表明，这类现有的贴装设备在贴装效率和精度方面仍难于满足现有工况的需求，并存在结构组成复杂、成本高昂，操作不便等缺陷。相应地，本领域亟需针对上述技术问题寻求更为完善的解决方案，以满足目前日益提高的工艺要求。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种面向芯片的倒装键合贴装设备，其中通过结合芯片贴装的工艺特点进行针对性设计，对倒装键合贴装设备的整体构造重新进行布局设计，同时对其关键组件如晶元移动单元、大/小转盘组件、吸嘴头等的具体结构及其设置方式进行研究和改进，相应与现有设备相比能够显著提高贴装的效率，同时具备结构紧凑、便于操控、精度和自动化程度高等特点，因而尤其适用于芯片倒装键合贴装的大批量工业化规模生产场合。
[0005]为实现上述目的，按照本实用新型，提供了一种面向芯片的倒装键合贴装设备，其特征在于，该倒装键合贴装设备包括晶元移动单元、顶针单元、大转盘单元、小转盘单元、基板进给单元以及贴装运动单元，其中:
[0006]所述晶元移动单元包括以倒置悬挂方式进行结构布置的晶元盘、以及配套的X向平动模块、Y向平动模块和Z向旋转模块，这三个模块分别用于执行所述晶元盘在X轴和Y轴方向的直线移动以及Z轴方向上的旋转，由此实现晶元盘及承载其上的芯片的三自由度运动；
[0007]所述顶针单元通过所包含的顶针沿着Z轴方向直线运动，用于将承载在所述晶元盘上的芯片向下戳出；
[0008]所述大转盘单元相对设置在所述晶元移动单元的下方，并包括大转盘和整体装载其上的大转盘吸嘴组件，其中该大转盘联接有直驱电机，由此实现其沿着Z轴方向的旋转运动；该大转盘吸嘴组件由沿着所述大转盘周向方向间隔设置的多个吸嘴共同组成，这些吸嘴通过与之相连的第一气路旋转接头获得气路传输与分配，进而将从所述晶元盘戳出的芯片予以吸附转移;此外，该大转盘吸嘴组件还分别联接有大转盘吸嘴压杆和第一旋转电机，由此独立实现其相对于所述晶元移动单元的上下运动自由度、以及绕着Z轴方向的旋转自由度；
[0009]所述小转盘单元相对设置在所述大转盘单元的上方，并包括小转盘和整体装载其上的小转盘吸嘴组件，其中该小转盘的直径小于所述大转盘，并联接有第二旋转电机来实现其沿着Z轴方向的旋转运动;该小转盘吸嘴组件同样由沿着所述小转盘周向方向间隔设置的多个吸嘴共同组成，这些吸嘴通过与之相连的第二气路旋转接头获得气路传输与分配，进而将从所述大转盘吸嘴组件上已吸附转移的各个芯片逐一拾取;此外，该小转盘吸嘴组件还联接有小转盘吸嘴压杆，由此独立实现其相对于所述大转盘单元的上下运动自由度；
[0010]所述基板进给单元用于将待贴装基板相对于所述小转盘单元执行进给操作;所述贴装运动单元包括安装板以及配套的X向直线电机和Y向直线电机，其中该安装板用于固定安装所述小转盘单元，该X向3向直线电机则驱动该安装板及固定其上的小转盘单元运动至基板贴装位置，进而实现芯片的贴装操作。
[0011]作为进一步优选地，对于所述大转盘吸嘴组件中的各个吸嘴而言，其包括第一吸嘴头、第一吸嘴短杆、第一吸嘴长杆和吸嘴长杆套筒，其中该第一吸嘴头固定安装在所述第一吸嘴短杆上，并用于执行芯片的真空吸附转移;该第一吸嘴短杆呈中空导气结构，并整体嵌合安装在所述第一吸嘴长杆内部;该第一吸嘴长杆同样呈中空导气结构，它以贯穿嵌合的方式安装在所述吸嘴长杆套筒内部，并且其上端经由导气接头与所述第一气路旋转接头相连通以获得气源;此外，所述吸嘴长杆套筒的外部还固定设置有同步带轮，该同步带轮由所述第一旋转电机带动以产生旋转运动，进而带动吸嘴长杆套筒、第一吸嘴长杆、第一吸嘴短杆以及第一吸嘴头的旋转运动;所述第一吸嘴长杆上还固定设置有第一吸嘴压片，当所述大转盘吸嘴压杆压住该第一吸嘴压片向下运动时，则带动所述第一吸嘴长杆一同向下运动，进而带动第一吸嘴短杆和第一吸嘴头也向下运动，然后通过设置在所述第一吸嘴压片下方的第一吸嘴长杆回复弹簧来实现第一吸嘴长杆的复位。
[0012]作为进一步优选地，所述第一吸嘴短杆与所述第一吸嘴长杆之间构成滚珠花键式嵌合，并使得两者之间仅存在滑动运动而不存在旋转运动;此外，所述第一吸嘴长杆与所述吸嘴长杆套筒之间同样构成滚珠花键式嵌合，并使得两者之间仅存在滑动运动而不存在旋转运动。
[0013]作为进一步优选地，对于所述小转盘吸嘴组件中的各个吸嘴而言，其包括第二吸嘴头、第二吸嘴短杆和第二吸嘴长杆，其中该第二吸嘴头固定安装在所述第二吸嘴短杆上，并用于执行芯片的真空吸附转移;该第二吸嘴短杆呈中空导气结构，并整体嵌合安装在所述第二吸嘴长杆内部;该第二吸嘴长杆同样呈中空导气结构，并且其上端经由导气接头与所述第二气路旋转接头相连通以获得气源;此外，所述第二吸嘴长杆上还固定设置有第二吸嘴压片，当所述小转盘吸嘴压杆压住该第二吸嘴压片向下运动时，则带动所述第二吸嘴长杆一同向下运动，进而带动第二吸嘴短杆和第二吸嘴头也向下运动，然后通过设置在所述第二吸嘴压片下方的第二吸嘴长杆回复弹簧来实现第二吸嘴长杆的复位。
[0014]作为进一步优选地，所述大转盘吸嘴压杆优选配备有手动滑台，并通过手动方式来为大转盘吸嘴压杆提供上下运动调节，进而实现所述大转盘吸嘴组件的上下运动自由度。
[0015]作为进一步优选地，上述倒装键合贴装设备还具有视觉检测单元，该视觉检测单元包括晶圆盘斜视相机、大转盘仰视相机、小转盘侧视相机、大转盘俯视相机、小转盘仰视相机和小转盘俯视相机，其中该晶元盘斜视相机用于观测所述大转盘吸嘴组件与所述晶元盘上芯片之间的转移间距和位置偏差;该大转盘仰视相机于观测所述晶元盘中下一个待拾取芯片的位置;该小转盘侧视相机用于观测所述大转盘吸嘴组件与所述小转盘吸嘴之间的对中精度和间距偏差;该大转盘俯视相机用于观察所述大转盘吸嘴组件所转移芯片的角度和位置偏差;该小转盘仰视相机用于检测所述小转盘吸嘴组件上的芯片位置和角度;该小转盘俯视相机则用于观测所述基板上的芯片贴装位置。
[0016]总体而言，按照本实用新型的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点:
[0017]1、通过结合芯片倒装键合的工艺特征进行针对性设计，相应对本实用新型中的贴装设备的整体构造重新进行布局设计，并可实现多吸嘴高精度同步贴装，与现有设备相比显著提高了生产效率；
[0018]2、通过对其关键组件的特定组成结构及其设置方式进行研究改进，尤其是采用倒置晶元转移单元、大/小转盘单元之间的水平旋转对接等手段，能够在实现高效率芯片转移的同时，还确保高定位精度和操作便利性;此外，还对各个吸嘴组件的具体组成结构进行了相应设计；
[0019]3、按照本实用新型的贴装设备整体结构紧凑、布局巧妙且操作简单，而且各个模块单元之间相互联系，共同协作，因而尤其适用于芯片倒装键合贴装的大批量规模化生产场合。
【附图说明】
[0020]图1是按照本实用新型优选实施方式所构建的面向芯片的倒装键合贴装设备的立体结构示意图；
[0021 ]图2是图1中所示倒装键合贴装设备的主体结构侧视图；
[0022]图3是图1中所示晶元移动单元和顶针单元的结构示意图；
[0023]图4是图1中所示大转盘单元的结构侧视图；
[0024]图5是图1中所示大转盘单元的结构俯视图；
[0025]图6是按照本实用新型的优选实施例，用于显示图4中所示大转盘吸嘴组件的结构剖视图；
[0026]图7是图1中所示小转盘单元的结构示意图；
[0027]图8是按照本实用新型的优选实施例，用于显示图7中所示小转盘吸嘴组件的结构剖视图；<