一种芯片拾取交接装置的制作方法

本发明涉及半导体器件封装技术领域，尤其涉及一种芯片拾取交接装置。

背景技术：

随着现代信息科技的不断发展，集成电路芯片正在日益朝向高密度、高性能的方向发展。使用to、dip、plcc、qfp等传统封装和互连技术制造的芯片已经很难满足日益提高的芯片性能需求，由此，将半导体封装和组装技术融为一体的先进封装技术应运而生，用于降低产品价格、完善集成电路芯片性能、提高互连密度，减少器件封装尺寸。其中，芯片倒置贴装是一种将半导体芯片以凸点阵列结构与基板直接键合互连的封装工艺方法。芯片倒置贴装工艺作为一种高密度芯片互连技术以及芯片粘接技术，将带有凸点的芯片从蓝膜上拾取后翻转，使得其带有焊点图形一侧背向芯片拾取装置的吸嘴侧，然后通过机器视觉识别对准，最后将芯片放置到基板上。芯片倒置贴装制造的芯片具有优越的电学及热学性能、较高的i/o引脚数，且具有封装尺寸较小等优点，使得封装后的器件更薄并具有更好的电性能、热性能，因此在pga(pingridarraypackage，插针网格阵列封装)、bga(ballgridarraypackage，球栅阵列封装)、csp(chipscalepackage，芯片级封装)中获得了广泛的应用。

芯片倒置贴装设备中的拾取交接装置是倒置封装工艺的关键部件，直接影响着整个芯片倒置贴装设备的精度、效率和可靠性。在现有技术的芯片拾取交接装置中，有的芯片拾取交接装置通常只安装有一个吸嘴，每次拾取交接动作循环包括一次拾取和一次交接；还有的芯片拾取交接装置安装有两个吸嘴，每次拾取交接动作循环包括两次拾取和两次交接，相比单一吸嘴提高了芯片拾取和交接的效率，但是每次动作循环完成后，芯片的旋转角度为180度，这样需要整机设备互为平行地安排芯片供给装置和芯片键合装置的位置，造成芯片倒置贴装设备整机的占地面积大、使用成本高。

为此，亟需设计一种新型芯片拾取交接装置，解决芯片倒置贴装设备整机的器械笨重、占地面积大、使用成本高的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供的芯片拾取交接装置，能够针对现有技术的不足，在保证芯片拾取交接功能和精度的基础上，解决芯片倒置贴装设备整体占地面积大、使用成本高的技术问题。

本发明提供一种芯片拾取交接装置，包括：

用于实现芯片拾取的拾取臂，所述拾取臂包括转轴、位于所述转轴顶部的拾取头座、以及位于所述拾取头座顶部的多个拾取头；

用于支撑所述拾取臂的基座；

安装在所述基座上的旋转带动装置，用于带动所述拾取臂的旋转；

其特征在于，所述旋转带动装置带动所述拾取臂的转轴旋转预置角度后，所述多个拾取头的位置互换。

可选地，上述预置角度为180度。

可选地，上述多个拾取头的数量为两个，第一拾取头和第二拾取头的夹角呈90度，且所述第一拾取头和第二拾取头均与所述转轴夹45度角。

可选地，上述旋转带动装置包括：安装在所述基座上的电机；安装在所述电机顶部的第一同步带轮；以及套在所述第一同步带轮上的同步带。

可选地，上述拾取臂的转轴上还固定有第二同步带轮，所述第一同步带轮和所述第二同步带轮通过所述同步带套接。

可选地，上述第一拾取头和所述第二拾取头的顶部分别装有第一吸嘴和第二吸嘴，所述第一吸嘴和第二吸嘴可以通入真空，用于吸取芯片。

可选地，上述芯片拾取交接装置还包括安装在所述基座上的视觉系统，用于对芯片进行识别和计算。

可选地，上述拾取头座的几何中心处开有长圆孔，当所述旋转带动装置带动所述拾取臂的转轴旋转到预置角度的一半角度时，所述视觉系统的水平光轴可以直线穿过所述长圆孔。

可选地，上述多个拾取头的位置互换过程循环进行。

可选地，上述芯片拾取交接装置从竖直的芯片供给装置上拾取处于竖直位置的芯片，经过所述旋转带动装置带动所述拾取臂的转轴旋转预置角度后，所述芯片呈现适用键合位的水平位置。

本发明提供的芯片拾取交接装置，通过设置2个拾取头在每次拾取交接动作循环中完成2次拾取和2次交接，使得芯片在拾取后旋转90度角实现交接，能够提高整机效率，允许芯片提供装置竖直安装，节省设备总占地面积，降低客户使用成本，增强设备市场竞争力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一个实施例的芯片拾取交接装置的整体结构示意图；

图2为本发明一个实施例的芯片拾取交接装置的拾取臂结构示意图；

图3为本发明一个实施例的芯片拾取交接装置的运行状态结构示意图；

图4为本发明一个实施例的视觉系统运行状态结构侧视图；

图5为本发明一个实施例的视觉系统运行状态结构主视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明一个实施例的芯片拾取交接装置的整体结构示意图。如图所示，本发明的一个实施例提供的芯片拾取交接装置包括拾取臂101、基座102、同步带103、电机104、同步带轮105。

具体的，拾取臂101通过转轴1016(图2示出)与基座102相连，基座102具有轴承，用于提供拾取臂101的结构支撑和旋转底座。电机104固定在基座102的一侧，电机104的上方安装有同步带轮105，同步带轮105通过同步带103与拾取臂101的转轴1016(图2示出)相连。当电机104启动时，同步带轮105开始旋转，通过同步带103带动拾取臂101的转轴1016进行旋转。

图2示出了本发明一个实施例的芯片拾取交接装置的拾取臂结构示意图。如图所示，拾取臂101包括第一拾取头1011、第一吸嘴1012、第二吸嘴1013、第二拾取头1014、拾取头座1015、转轴1016、同步带轮1017。

具体的，在芯片拾取交接装置工作状态下，拾取臂101的转轴1016与水平方向呈45度夹角，并且与竖直方向也呈45度夹角。转轴1016的顶部固定有同步带轮1017，同步带轮1017和电机104顶部的同步带轮105通过同步带103相连，在电机104启动时，同步带轮105旋转，带动同步带103的旋转，同步带103的旋转带动了同步带轮1017的旋转，由此产生转轴1016的旋转。因此，电机104可以带动拾取臂101的旋转。

在同步带轮1017的顶部具有拾取头座1015，可选的，拾取头座1015的形状为左右对称的八边形。典型的，拾取头座1015的中心还开有长圆孔1015a，以通过视觉系统的光线。其中，八边形的顶部具有两个拾取头：第一拾取头1011和第二拾取头1014，可选的，第一拾取头1011和第二拾取头1014均为圆柱状体。优选的，第一拾取头1011和第二拾取头1014的夹角呈90度，并且第一拾取头1011和第二拾取头1014均与转轴106夹45度角放置。

第一拾取头1011和第二拾取头1014的上方均安装有吸嘴，第一拾取头1011上具有吸嘴1012，第二拾取头1014上具有吸嘴1013，吸嘴1012和吸嘴1013用于在拾取头中通入真空时吸取芯片，实现芯片的拾取和放置。

图3示出了本发明一个实施例的芯片拾取交接装置的运行状态结构示意图。如图所示，拾取臂101上的拾取头1011及拾取头1011上的吸嘴1012位于竖直位置，拾取臂101上的拾取头1014及拾取头1014上的吸嘴1013位于水平位置。水平位置上的拾取头1014上的吸嘴1013可以拾取竖直放置的芯片供给机构108上的芯片107。此时，芯片107处于竖直位置。

进一步的，电机104启动，带动电机104顶部的同步带轮105转动，同步带轮105通过同步带103带动固定在拾取臂101的转轴1016上的同步带轮1017进行转动，从而带动转轴1016进行转动。

当电机104带动拾取臂101的转轴1016转动180度后，原处于水平位置上的拾取头1014及拾取头1014上的吸嘴1013带着原位于竖直位置上的芯片旋转90度，原处于水平位置上的拾取头1014上的吸嘴1013朝向竖直位置。原处于竖直位置上的拾取头1011及拾取头1011上的吸嘴1012改变为水平位置。此时，芯片107由原竖直位置改变为适用于键合的水平位置，可以与键合机构交接芯片。

特别的，在芯片拾取交接装置工作过程中，基座102上还安装有视觉系统106。在电机104带动拾取臂101的转轴1016转动180度的过程中，当电机104带动拾取臂101的转轴1016转动到90度时，芯片供给机构108需要在水平位置上移动到提供下一个待拾取的芯片的相应位置，例如一个芯片距离。此时，由于拾取臂101上的拾取头座1015的中心具有长圆孔1015a，能够通过视觉系统106的光线，视觉系统106可以通过长圆孔1015a看到芯片供给机构108上的下一个待拾取的芯片，拍照成像后通过计算机计算并识别上述下一个待拾取的芯片的位置。

随后，电机104带动拾取臂101的转轴1016继续转动剩余的90度。即，原处于水平位置上的拾取头1014及拾取头1014上的吸嘴1013带着原位于竖直位置上的芯片旋转90度，原处于水平位置上的拾取头1014上的吸嘴1013改变为竖直位置，芯片变为水平位置，可以适用于与键合机构的交接。原处于竖直位置上的拾取头1011及拾取头1011上的吸嘴1012改变为水平位置，可以用于进行下一个待拾取芯片的拾取操作。该过程反复进行，从而高效率地完成芯片的拾取和交接工作。

特别的，在电机104带动拾取臂101的转轴1016转动180度的过程中，可以旋转180度，然后再反向旋转180度，而不需要拾取臂101的转轴1016能够进行360度的旋转。

图4示出了本发明一个实施例的视觉系统运行状态结构左视图。如图所示，视觉系统106安装在基座102的顶部，拾取臂101的转轴1016安装在于水平和竖直位置分别呈45度角的基座102的开孔中。转轴1016的顶部具有拾取头座1015，拾取头座1015的中央具有长圆形开口1015a。当电机104带动拾取臂101的转轴1016旋转90度时，拾取头座1015处于如图所示方向，视觉系统106的水平光轴106a可以通过拾取头座1015的长圆孔1015a到达芯片供给机构108上的待拾取的芯片107上，用于拍照和计算识别芯片107的位置。

图5示出了本发明一个实施例的视觉系统运行状态结构主视图。如图所示，视觉系统106的水平光轴106a可以通过拾取头座1015的长圆孔1015a到达芯片供给机构108上的待拾取的芯片107上，用于拍照和计算识别芯片107的位置。

本发明实施例提供的芯片拾取交接装置，通过设置2个拾取头在每次拾取交接动作循环中完成2次拾取和2次交接，使得芯片在拾取后旋转90度角实现交接，能够提高整机效率，允许芯片提供装置竖直安装，节省设备总占地面积，降低客户使用成本，增强设备市场竞争力。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。