一种全自动多头机功率模块粘片设备

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，特别是涉及一种全自动多头机功率模块粘片设备。

背景技术

现有的功率模块单管封装技术，需要两台粘片设备才能够实现两种不同芯片的粘片，因此导致现有的功率模块单管封装设备的成本及资源能耗较高，且占用场地和所需设备操作人员较多。

传统的封装过程中在进行粘片时，框架需要经过两台粘片设备进行加热，由于采用的是同样熔点的焊锡，在粘第二颗芯片时，会导致第一颗芯片的焊锡融化，从而出现位置偏移、焊锡厚度不均匀、气泡增加等问题。若采用更低熔点的焊锡对第二颗芯片进行粘接，则会增加串联电阻，影响使用，并且框架经过两次升温降温，会造成物理机械性能上的影响，也会增加时间成本。并且在升温降温过程中的热胀冷缩，也可能会造成框架的变形，影响第二次粘片后的过片，造成卡料而报废。

因此本申请为了应对上述日益复杂的模块封装要求，提出了能够将多种不同类型和不同尺寸的芯片进行一次性封装的设备，从而提高产品的可靠性和设备的产能，同时还能够节约了占用产地以及减少设备操作人员。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种全自动多头机功率模块粘片设备，能够通过一次性升温降温将两款以上不同的芯片粘接到框架上，完成并提高产品封装质量和效率。

本发明提供了一种全自动多头机功率模块粘片设备，包括：

输送轨道，内置加热模块，用于对输送的框架进行加热；

画锡压锡机构，位于所述输送轨道一侧，用于对框架进行画锡和压锡；

第一晶圆台机构和第二晶圆台机构，位于所述输送轨道另一侧，所述第一晶圆台机构上吸附固定有一类芯片，所述第二晶圆台机构上吸附固定有二类芯片；

拾取装置，用于对所述第一晶圆台机构和所述第二晶圆台机构上吸附固定的一类芯片和二类芯片拾取至框架上的画锡压锡位置，以完成两类芯片的固定。

在其中一个实施例中，所述拾取装置包括移裁机构；所述移裁机构用于将所述第一晶圆台机构上吸附固定的一类芯片拾取到芯片中转台上，所述芯片中转台对一类芯片进行吸附固定，所述芯片中转台与所述第二晶圆台机构并列设置。

在其中一个实施例中，所述拾取装置还包括多绑头机构，所述多绑头机构用于将所述芯片中转台上的一类芯片和所述第二晶圆台机构上吸附固定的二类芯片拾取到框架上。

在其中一个实施例中，所述第一晶圆台机构上设置有左晶圆台上相机，所述左晶圆台上相机用于对所述第一晶圆台机构上吸附固定的一类芯片进行识别定位，所述移裁机构根据所述左晶圆台上相机的识别定位结果将一类芯片拾取到芯片中转台。

在其中一个实施例中，所述第二晶圆台机构上设置有右晶圆台上相机，所述右晶圆台上相机用于对所述第二晶圆台机构上吸附固定的二类芯片进行识别定位；所述芯片中转台上设置有中转台上相机，所述中转台上相机用于对所述芯片中转台上吸附固定的一类芯片进行识别定位；所述多绑头机构根据所述右晶圆台上相机和所述中转台上相机的识别定位结果将一类芯片和二类芯片拾取到框架上。

在其中一个实施例中，当所述左晶圆台上相机完成对一类芯片的识别定位后，所述第一晶圆台机构下方的第一顶针机构启动，并将所述第一晶圆台机构吸附的芯片顶松。

在其中一个实施例中，当所述右晶圆台上相机完成对二类芯片的识别定位后，所述第二晶圆台机构下方的第二顶针机构启动，并将所述第二晶圆台机构吸附的芯片顶松。

在其中一个实施例中，还包括轨道上相机，位于所述输送轨道上方，用于对所述输送轨道输送的框架进行识别定位，所述多绑头机构根据所述轨道上相机的识别定位结果将一类芯片和二类芯片拾取到框架上的画锡压锡位置。

在其中一个实施例中，还包括上料器，所述上料器位于所述输送轨道的首端，用于将框架从框架载台中取出并搬运到输送轨道内。

在其中一个实施例中，还包括收料机构，所述收料机构位于所述输送轨道的尾端，用于将固定有芯片的框架层叠放至料盒内。

上述全自动多头机功率模块粘片装置，在使用时输送轨道会对框架进行输送，并在输送的过程中对框架进行加热，随后画锡压锡机构会在加热后的框架上画锡，并加锡压成合适结构，此时多绑头机构会对第一晶圆台机构和第二晶圆台机构上吸附的两个芯片（或多个不同种类的芯片）进行拾取，并固定在框架上的画锡压锡位置，从而完成粘片。该粘片装置由原本两台设备的功能集成于一台设备，减少了设备成本、资源能耗以及占用场地和操作人员。并且该设备可以通过一次性升温降温将两款以上不同的芯片粘接到框架上，完成并提高产品封装质量和效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。

图1为本发明提供的粘片设备的立体结构示意图；

图2为本发明提供的粘片设备内部组件的立体结构示意图；

图3为本发明提供的上料器的结构示意图；

图4为本发明提供的输送轨道的结构示意图；

图5为本发明提供的左晶圆台上相机的结构示意图；

图6为本发明提供的画锡压锡机构的结构示意图；

图7为本发明提供的轨道上相机的结构示意图；

图8为本发明提供的多绑头机构的结构示意图之一；

图9为本发明提供的多绑头机构的结构示意图之二；

图10为本发明提供的晶圆台机构的结构示意图；

图11为本发明提供的移裁机构的结构示意图；

图12为本发明提供的收料机构的结构示意图。

附图标记：

1、上料器；2、输送轨道；3、左晶圆台上相机；4、画锡压锡机构；5、轨道上相机；6、多绑头机构；7、第一晶圆台机构；8、移裁机构；9、第二晶圆台机构；10、收料机构；11、Y轴上料电机；12、上料轨道；13、真空吸爪；14、进料轨道电机；15、Z轴上料电机；16、框架载台；17、废料盒；18、轨道本体；19、轨道直线轴承底座；20、X轴拨料电机；21、Z轴拨料电机；22、框架拨料杆；23、Z轴画锡压框架电机；24、Z轴画锡压框架滑块；25、Z轴压锡压框架电机；26、气管；27、加热棒；28、相机固定座；29、第一相机；30、第一变倍镜头；31、第一光源；32、Y轴画锡压锡电机；33、Y轴画锡压锡滑块；34、X轴画锡压锡电机；35、X轴画锡压锡滑块；36、Z轴画锡电机；37、Z轴画锡滑块；38、第一画锡电机；39、画锡头；40、Z轴压锡电机；41、Z轴压锡滑块；42、压锡头；43、第二相机；44、第二变倍镜头；45、第二光源；46、Y轴读头传感器；47、相机Y轴电机；48、相机Y轴导轨；49、X轴双焊头导轨；50、Z轴双焊头电机；51、右晶圆台上相机；52、第三变倍镜头；53、中转台上相机；54、Y轴双焊头电机；55、Y轴双焊头导轨；56、第三光源；57、第一镜头；58、芯片中转台；59、点光源；60、离子风机；61、Z轴双焊头滑轨；62、Z轴中转台焊头电机；63、Z轴中转台焊头滑轨；64、Z轴中转台焊头读头传感器；65、Z轴双焊头读头传感器；66、焊头旋转电机；67、Z轴音圈电机；68、第一Z轴位移传感器；69、第一焊头吸嘴；70、Z轴圆台升降电机；71、圆台；72、升降丝杆；73、Z轴圆台旋转电机；74、X轴圆台电机；75、X轴圆台电机导轨；76、顶针机构；77、Y轴圆台电机导轨；78、Y轴圆台电机；79、X轴移裁电机；80、X轴移裁电机导轨；81、Y轴移裁电机；82、Z轴移裁电机；83、Z轴移裁电机导轨；84、第二Z轴位移传感器；85、第一音圈电机；86、第二焊头吸嘴；87、第一位移传感器；88、收料电机；89、第一气缸；90、料盒；91、料盒载杆；92、料盒推杆；93、第二气缸。

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、完整地说明，显然，所描述的实施例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。

下面结合图1至图12描述本发明的全自动多头机功率模块粘片设备。

如图1所示，在一个实施例中，一种全自动多头机功率模块粘片设备，包括输送轨道2、画锡压锡机构4、第一晶圆台机构7、第二晶圆台机构9和拾取装置；输送轨道2内置加热模块，用于对输送的框架进行加热；画锡压锡机构4位于输送轨道2一侧，用于对框架进行画锡和压锡；第一晶圆台机构7和第二晶圆台机构9位于输送轨道2另一侧，第一晶圆台机构7上吸附固定有一类芯片，第二晶圆台机构9上吸附固定有二类芯片；拾取装置用于对第一晶圆台机构7和第二晶圆台机构9上吸附固定的一类芯片和二类芯片拾取至框架上的画锡压锡位置，以完成两类芯片的固定。

优选的，第一晶圆台机构7和第二晶圆台机构9分别采用8英寸晶圆台机构和12英寸晶圆台机构实现两类芯片的固定。

上述全自动多头机功率模块粘片装置，在使用时输送轨道2会对框架进行输送，并在输送的过程中对框架进行加热，随后画锡压锡机构4会在加热后的框架上画锡，并加锡压成合适结构，此时多绑头机构6会对第一晶圆台机构7和第二晶圆台机构9上吸附的两个芯片（或多个不同种类的芯片）进行拾取，并固定在框架上的画锡压锡位置，从而完成粘片。该粘片装置由原本两台设备的功能集成于一台设备，减少了设备成本、资源能耗以及占用场地和操作人员。并且该设备可以通过一次性升温降温将两款以上不同的芯片粘接到框架上，完成并提高产品封装质量和效率。

如图4所示，输送轨道2包括轨道本体18、轨道直线轴承底座19、X轴拨料电机20、Z轴拨料电机21、框架拨料杆22、气管26、加热棒27、Z轴画锡压框架电机23、Z轴画锡压框架滑块24和Z轴压锡压框架电机25；轨道本体18上盖设有盖板，盖板用于在轨道本体18上为框架提供相对封闭的环境，轨道直线轴承底座19用于实现轨道的自适应热胀冷缩，X轴拨料电机20用于带动框架拨料杆22进行X向移动，Z轴拨料电机21用于带动框架拨料杆22进行Z向移动，Z轴画锡压框架电机23用于压平框架，防止画锡操作时跑位，Z轴压锡压框架电机25用于压平框架，防止压锡操作时跑位，气管26用于连接盖板，以连通保护气，加热棒27用于加热轨道本体18。

如图6所示，画锡压锡机构4包括Y轴画锡压锡电机32、Y轴画锡压锡滑块33、X轴画锡压锡电机34、X轴画锡压锡滑块35、Z轴画锡电机36、Z轴画锡滑块37、第一画锡电机38、画锡头39、Z轴压锡电机40、Z轴压锡滑块41和压锡头42；Y轴画锡压锡电机32用于分别带动画锡和压锡沿Y向移动，X轴画锡压锡电机34用于分别带动画锡和压锡沿X向移动，Z轴画锡电机36用于带动画锡头39沿Z向移动，第一画锡电机38用于传送锡丝，画锡头39用于给框架画锡，Z轴压锡电机40用于带动压锡头42沿Z向移动，压锡头42用于给框架压锡。

具体的，如图10所示，第一晶圆台机构7和第二晶圆台机构9结构相同，包括Z轴圆台升降电机70、圆台71、升降丝杆72、Z轴圆台旋转电机73、X轴圆台电机74、X轴圆台电机导轨75、顶针机构76、Y轴圆台电机导轨77和Y轴圆台电机78；Z轴圆台升降电机70用于驱动升降丝杆72完成对圆台71的升降调整，Z轴圆台旋转电机73用于带动圆台71进行转动，X轴圆台电机74用于带动圆台71进行X向的调整， 顶针机构76用于将圆台71上吸附的芯片进行顶松，Y轴圆台电机78用于带动圆台71进行Y向的调整。

在一个实施例中，拾取装置包括移裁机构8；移裁机构8用于将第一晶圆台机构7上吸附固定的一类芯片拾取到芯片中转台58上，芯片中转台58对一类芯片进行吸附固定，芯片中转台58与第二晶圆台机构9并列设置。

如图11所示，移裁机构8包括X轴移裁电机79、X轴移裁电机导轨80、Y轴移裁电机81、Z轴移裁电机82、Z轴移裁电机导轨83、第二Z轴位移传感器84、第一音圈电机85、第二焊头吸嘴86和第一位移传感器87。X轴移裁电机79用于带动第二焊头吸嘴86沿X向移动，Y轴移裁电机81用于带动第二焊头吸嘴86沿Y向位置调整，Z轴移裁电机82用于带动第二焊头吸嘴86沿Z向位置调整，第二Z轴位移传感器84用于检测第二焊头吸嘴86Z轴移动距离，第二焊头吸嘴86负责取放芯片。

在一个实施例中，拾取装置还包括多绑头机构6，多绑头机构6用于将芯片中转台58上的一类芯片和第二晶圆台机构9上吸附固定的二类芯片拾取到框架上。

具体的，如图8和图9所示，多绑头机构6包括X轴双焊头导轨49、Z轴双焊头电机50、第三变倍镜头52、Y轴双焊头电机54、Y轴双焊头导轨55、第三光源56、第一镜头57、点光源59、离子风机60、Z轴双焊头滑轨61、Z轴中转台焊头电机62、Z轴中转台焊头滑轨63、Z轴中转台焊头读头传感器64、Z轴双焊头读头传感器65、焊头旋转电机66、Z轴音圈电机67、第一Z轴位移传感器68和第一焊头吸嘴69；X轴双焊头导轨49用于带动第一焊头吸嘴69进行X向的调整，Z轴双焊头电机50用于带动第一焊头吸嘴69进行Z向的调整，第三变倍镜头52设置在右晶圆台上相机51，Y轴双焊头电机54设置在Y轴双焊头导轨55，用于带动第一焊头吸嘴69进行Y向的调整，第三光源56用于为右晶圆台上相机51提供光源，第一镜头57设置在右晶圆台上相机51上，点光源59用于为中转台上相机53提供光源，离子风机60用于为芯片中转台58提供风力吸附， Z轴中转台焊头电机62，用于带动第一焊头吸嘴69沿Z向移动，焊头旋转电机66用于定位芯片旋转角度位置，第一焊头吸嘴69用于取放芯片。

在一个实施例中，第一晶圆台机构7上设置有左晶圆台上相机3，左晶圆台上相机3用于对第一晶圆台机构7上吸附固定的一类芯片进行识别定位，移裁机构8根据左晶圆台上相机3的识别定位结果将一类芯片拾取到芯片中转台58。

在一个实施例中，第二晶圆台机构9上设置有右晶圆台上相机51，右晶圆台上相机51用于对第二晶圆台机构9上吸附固定的二类芯片进行识别定位；芯片中转台58上设置有中转台上相机53，中转台上相机53用于对芯片中转台58上吸附固定的一类芯片进行识别定位；多绑头机构6根据右晶圆台上相机51和中转台上相机53的识别定位结果将一类芯片和二类芯片拾取到框架上。

具体的，如图5所示，左晶圆台上相机3与右晶圆台上相机51结构相同，左晶圆台上相机3包括相机固定座28、第一相机29、第一变倍镜头30和第一光源31，相机固定座28用于固定第一相机29，第一变倍镜头30安装在第一相机29上，第一光源31用于为第一相机29提供光源。

在一个实施例中，当左晶圆台上相机3完成对一类芯片的识别定位后，第一晶圆台机构7下方的第一顶针机构启动，并将第一晶圆台机构7吸附的芯片顶松。

在一个实施例中，当右晶圆台上相机51完成对二类芯片的识别定位后，第二晶圆台机构9下方的第二顶针机构启动，并将第二晶圆台机构9吸附的芯片顶松。

在一个实施例中，还包括轨道上相机5，位于输送轨道2上方，用于对输送轨道2输送的框架进行识别定位，多绑头机构6根据轨道上相机5的识别定位结果将一类芯片和二类芯片拾取到框架上的画锡压锡位置。

具体的，如图7所示，轨道上相机5包括第二相机43、第二变倍镜头44、第二光源45、Y轴读头传感器46、相机Y轴电机47和相机Y轴导轨48；第二变倍镜头44设置在第二相机43上，第二光源45用于为第二相机43提供光源，相机Y轴电机47用于带动第二相机43进行调整。

在一个实施例中，粘片设备还包括上料器1，上料器1位于输送轨道2的首端，用于将框架从框架载台16中取出并搬运到输送轨道2内。

具体的，如图3所示，上料器1包括Y轴上料电机11、上料轨道12、真空吸抓、进料轨道电机14、Z轴上料电机15、框架载台16和废料盒17；Y轴上料电机11用于带动真空吸爪13沿Y向移动，上料轨道12用于传送框架，真空吸爪13用于从框架载台16中将框架移动到上料轨道12，进料轨道电机14用于带动料杆从而将框架推送到输送轨道2内进行加热，框架载台16用于收放框架，废料盒17用于放置框架隔片。

在一个实施例中，还包括收料机构10，收料机构10位于输送轨道2的尾端，用于将固定有芯片的框架层叠放至料盒90内。

具体的，如图12所示，收料机构10包括收料电机88、第一气缸89、料盒90、料盒载杆91、料盒推杆92和第二气缸93；收料电机88用于调整料盒载杆91的高度从而改变料盒90的高度，第一气缸89用于顶住上方料盒90以让下方满料的料盒90推出，料盒90用于装载框架，料盒载杆91用于承托料盒90，料盒推杆92由第二气缸93带动用于将料盒90推出。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。