芯片分拣装置及芯片分拣方法

技术领域

本申请涉及光通讯封装技术领域，具体而言，本申请涉及一种芯片分拣装置及芯片分拣方法。

背景技术

芯片是将不同尺寸的晶片切断成设定的规格大小，通常为了保持切断后的芯片整齐，晶片表面通常粘接具有粘性的保持带，再将分拣将保持带上合格的晶片取下，而残次品留在保持带上。被切割的芯片通常尺寸规格较小，且结构不规则。

如专利CN110899128A中所介绍，当前现有的芯片分拣一般多是采用人工的方式来进行，人工分拣容易出现误判的问题，不仅如此，人工分拣的效率低下，且人工成本高。

综上所述，现有技术中的分拣方法存在人工成本高、效率低下、准确性和可靠性不佳的技术问题。

发明内容

本申请针对现有方式的缺点，提出一种芯片分拣装置及芯片分拣方法，用以解决现有技术中的分拣方法存在的人工成本高、效率低下、准确性和可靠性不佳的技术问题。

本申请实施例提供了一种芯片分拣装置及芯片分拣方法，具体如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种芯片分拣装置，用于分拣多个芯片，包括本体单元、上料单元、分拣单元以及搬运单元：

其中，所述本体单元承载所述上料单元、所述分拣单元和所述搬运单元；

所述上料单元包括晶圆盘和顶针机构，所述晶圆盘连接于所述本体单元且承载所述芯片，所述顶针机构位于所述晶圆盘与所述本体单元之间，所述顶针机构沿垂直于所述本体单元的方向往复运动，用于分离所述芯片；

所述分拣单元包括第一图像传感器、第二图像传感器和棱镜，所述第一图像传感器、所述第二图像传感器滑动连接于所述本体单元，所述第一图像传感器和所述第二图像传感器的朝向之间互相垂直且朝向所述棱镜的不同侧，所述第一图像传感器、所述第二图像传感器分别用于接收经过所述棱镜的折射光、反射光，以识别所述芯片的位置和编码；

所述搬运单元包括抓取组件和多个下料盘，所述抓取组件、所述下料盘滑动连接于所述本体单元。

在本申请的一些实施例中，所述本体单元包括底座、立柱和横梁，所述横梁平行于所述底座，所述立柱的两端分别与所述横梁、所述底座连接。

在本申请的一些实施例中，所述上料单元还包括第一电机组件、第二电机组件和皮带轮组件；

所述第一电机组件包括十字直线电机，所述十字直线电机连接于所述底座，所述第二电机组件包括旋转电机，所述皮带轮组件套设于所述旋转电机的输出轴，所述皮带轮组件与所述晶圆盘传动连接。

在本申请的一些实施例中，所述顶针机构还包括拉杆和顶针安装棒，所述拉杆和顶针安装棒滑动连接于所述本体单元，所述顶针安装棒垂直于所述本体单元，所述拉杆套设于所述顶针安装棒且滑动连接于所述顶针安装棒。

在本申请的一些实施例中，所述顶针机构还包括十字微动滑台、顶针转接板、交叉滚珠滑轮和拉杆座；

所述拉杆座通过所述交叉滚珠滚轮与所述顶针转接板滑动连接，所述顶针转接板通过所述十字微动滑台与所述底座连接，所述拉杆座套设于所述顶针安装棒且承载所述拉杆，所述十字微动滑台的运动方向平行于所述底座，所述交叉滚珠滑轮的运动方向垂直于所述底座。

在本申请的一些实施例中，所述顶针机构还包括凸轮和减速电机；

所述凸轮套设于所述减速电机的输出轴，所述凸轮与所述拉杆座抵接。

在本申请的一些实施例中，所述分拣单元包括第一滑台、第二滑台和连接座；

所述第一图像传感器通过所述第一滑台与所述横梁连接，所述第二图像传感器通过所述第二滑台与所述横梁连接，所述连接座分别与所述棱镜、所述第一图像传感器连接，所述第一滑台的运动方向垂直于所述底座，所述第二滑台的运动方向平行于所述底座。

在本申请的一些实施例中，所述搬运单元还包括第三电机组件和第四电机组件，所述抓取组件通过所述第三电机组件滑动连接于所述横梁，所述下料盘通过所述第四电机组件滑动连接于所述底座。

在本申请的一些实施例中，所述第三电机组件和所述第四电机组件均包括直线电机，所述第三电机组件和所述第四电机组件的运动方向之间互相垂直。

第二方面，本申请实施例提供了一种芯片分拣方法，采用如第一方面中任一实施例所述的芯片分拣装置分拣多个芯片，包括以下步骤：

将上料单元、分拣单元以及搬运单元固定安装于本体单元；

将多个所述芯片放置于所述上料单元的晶圆盘中，利用所述上料单元的顶针机构分离所述芯片；

利用所述分拣单元的第一图像传感器和第二图像传感器识别所述芯片的位置和编码；

利用所述搬运单元的抓取组件抓取所述芯片并分别放置于所述搬运单元的多个下料盘。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：本申请实施例中通过分拣单元的第一图像传感器和第二图像传感器分别识别所述芯片的位置和编码，第一图像传感器和第二图像传感器分别朝向棱镜的不同侧分别接收经过棱镜的折射光和反射光，再配合上料单元的顶针机构分离芯片，搬运单元的抓取组件搬运芯片，从而实现芯片的自动识别和分拣，降低了人工成本，提高了生产的自动化程度，提高了芯片的生产效率和分拣准确性。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例中一种芯片分拣装置的结构示意图；

图2为本申请实施例中一种本体单元的结构示意图；

图3为本申请实施例中一种上料单元的结构示意图；

图4为本申请实施例中一种顶针机构的结构示意图；

图5为本申请实施例中一种分拣单元的结构示意图；

图6为本申请实施例中一种搬运单元的结构示意图；

图7为本申请实施例中一种分拣单元的光路示意图；

图8为本申请实施例中一种芯片分拣方法的流程示意图。

附图标记：

1-本体单元、2-上料单元、3-分拣单元、4-搬运单元；

11-底座、12-立柱、13-横梁；

21-晶圆盘、22-顶针机构、23-第一电机组件、24-第二电机组件、25-皮带轮组件、26-物料盘、27-电机连接座；

2201-拉杆、2202-顶针安装棒、2203-十字微动滑台、2204-顶针转接板、2205-交叉滚珠滑轮、2206-拉杆座、2207-凸轮、2208-减速电机、2209-第一光电开关、2210-滑座、2211-限位块、2212-立板、2213-夹紧块；

31-第一图像传感器、32-第二图像传感器、33-棱镜、34-第一滑台、35-第二滑台、36-连接座、37-安装板、38-第一锁紧块、39-连接板；

331-第一固定座、321-第二固定座；

41-抓取组件、42-下料盘、43-第三电机组件、44-第四电机组件、45-限位片、46-搬运转接板、47-第二光电开关、48-托盘、49-位置识别组件、40-第三光电开关；

42A-第一下料盘、42B-第二下料盘、42C-第三下料盘、42D-第四下料盘、42E-第五下料盘。

具体实施方式

下面结合本申请中的附图描述本申请的实施例。应理解，下面结合附图所阐述的实施方式，是用于解释本申请实施例的技术方案的示例性描述，对本申请实施例的技术方案不构成限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”“一个”“上述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除实现为本技术领域所支持其他特征、信息、数据、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合等。应该理解，当我们称一个元件被“连接”到另一元件时，该一个元件可以直接连接到另一元件，也可以指该一个元件和另一元件通过中间元件建立连接关系。此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式做进一步详细描述。需要指出的是，下述实施方式之间可以相互参考、借鉴或结合，对于不同实施方式中相同的术语、相似的特征以及相似的实施步骤等，不再重复描述。

本申请实施例提供了一种芯片分拣装置及芯片分拣方法，具体如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种芯片分拣装置，如图1所示，图1为本申请实施例中一种芯片分拣装置的结构示意图。

芯片分拣装置，用于分拣多个芯片，包括本体单元1、上料单元2、分拣单元3以及搬运单元4：其中，所述本体单元1承载所述上料单元2、所述分拣单元3和所述搬运单元4；所述上料单元2包括晶圆盘21和顶针机构22，所述晶圆盘21连接于所述本体单元1且承载所述芯片，所述顶针机构22位于所述晶圆盘21与所述本体单元1之间，所述顶针机构22沿垂直于所述本体单元1的方向往复运动，用于分离所述芯片；所述分拣单元3包括第一图像传感器31、第二图像传感器32和棱镜33，所述第一图像传感器31、所述第二图像传感器32滑动连接于所述本体单元1，所述第一图像传感器31和所述第二图像传感器32的朝向之间互相垂直且朝向所述棱镜33的不同侧，所述第一图像传感器31、所述第二图像传感器32分别用于接收经过所述棱镜33的折射光、反射光，以识别所述芯片的位置和编码；所述搬运单元4包括抓取组件41和多个下料盘42，所述抓取组件41、所述下料盘42滑动连接于所述本体单元1。

本申请实施例中通过分拣单元3的第一图像传感器31和第二图像传感器32分别识别所述芯片的位置和编码，第一图像传感器31和第二图像传感器32分别朝向棱镜33的不同侧分别接收经过棱镜33的折射光和反射光，再配合上料单元2的顶针机构22分离芯片，搬运单元4的抓取组件41搬运芯片。

如图2所示，图2为本申请实施例中一种本体单元1的结构示意图。

在本申请的一些实施例中，所述本体单元1包括底座11、立柱12和横梁13，所述横梁13平行于所述底座11，所述立柱12的两端分别与所述横梁13、所述底座11连接。

在本实施例中，本体单元1用于完成装置本身及其他单元零部件的固定和安装。连接方式为立柱12通过螺钉分别与底座11和横梁13固连。

如图3所示，图3为本申请实施例中一种上料单元2的结构示意图。

在本申请的一些实施例中，所述上料单元2还包括第一电机组件23、第二电机组件24和皮带轮组件25；所述第一电机组件23包括十字直线电机，所述十字直线电机连接于所述底座11，所述第二电机组件24包括旋转电机，所述皮带轮组件25套设于所述旋转电机的输出轴，所述皮带轮组件25与所述晶圆盘21传动连接。

在本实施例中，上料单元2用于承载芯片以及分离芯片。

在封装芯片技术中，芯片位于保持带上，需要通过顶针装置来将芯片顶出而脱离保持带，并配合抓取组件41取走芯片。

上料单元2还包括物料盘26、电机连接座27。

连接方式为第一电机组件23的底部导轨和顶针机构22的底部固定端，通过螺钉分别与本体单元1中的底座11固连，物料盘26通过螺钉分别与电机连接座27和第一电机组件23顶部的滑台固连，第二电机组件24的固定端通过螺钉与电机连接座27固连，皮带轮组件25中的转动轴和固定组件分别通过螺钉与第二电机组件24的输出轴、物料盘26固连，晶圆盘21通过螺钉固定在皮带轮组件25中固定组件的转动盘中。

第二电极组件带动皮带轮组件25转动，进而带动晶圆盘21转动。

如图4所示，图4为本申请实施例中一种顶针机构22的结构示意图。

在本申请的一些实施例中，所述顶针机构22还包括拉杆2201和顶针安装棒2202，所述拉杆2201和顶针安装棒2202滑动连接于所述本体单元1，所述顶针安装棒2202垂直于所述本体单元1，所述拉杆2201套设于所述顶针安装棒2202且滑动连接于所述顶针安装棒2202。

在本申请的一些实施例中，所述顶针机构22还包括十字微动滑台2203、顶针转接板2204、交叉滚珠滑轮2205和拉杆座2206；所述拉杆座2206通过所述交叉滚珠滚轮与所述顶针转接板2204滑动连接，所述顶针转接板2204通过所述十字微动滑台2203与所述底座11连接，所述拉杆座2206套设于所述顶针安装棒2202且承载所述拉杆2201，所述十字微动滑台2203的运动方向平行于所述底座11，所述交叉滚珠滑轮2205的运动方向垂直于所述底座11。

在本申请的一些实施例中，所述顶针机构22还包括凸轮2207和减速电机2208；所述凸轮2207套设于所述减速电机2208的输出轴，所述凸轮2207与所述拉杆座2206抵接。

顶针机构22还包括顶针、第一光电开关2209、滑座2210、限位块2211、立板2212、夹紧块2213。

顶针机构22的底部固定端及其顶部移动端通过螺钉分别与本体单元1中的底座11和顶针转接板2204固连，两组交叉滚柱滑轮的两个滚柱通过螺钉分别与顶针转接板2204和滑座2210固连，同理，另外两组交叉滚柱滑轮的两个滚柱通过螺钉分别与滑座2210和立板2212固连，限位块2211、减速电机2208的固定端、夹紧块2213通过螺钉与滑座2210固连，第一光电开关2209和限位片45通过螺钉分别与滑座2210和拉杆座2206固连，拉杆座2206通过螺钉分别与立板2212和拉杆2201固连，顶针安装棒2202依次插入拉杆座2206和拉杆2201的孔中，并通过螺钉与夹紧块2213固连，顶针通过螺钉固定在顶针安装棒2202中，并且顶针安装棒2202可在拉杆座2206和拉杆2201的内孔中上下滑动。凸轮2207通过螺钉与减速电机2208的转轴固连。

上料单元2的运动方式：通过第一电机组件23的两个直线滑台和第二电机组件24相结合的驱动下，晶圆盘21运动到初始位置，顶针机构22中的减速电机2208转动，带动凸轮2207转动，凸轮2207顶着拉杆座2206上行，进而带动拉杆2201上行，拉杆2201的上端面与晶圆盘21的下端面贴合。当减速电机2208反转，拉杆2201在自重作用下下行，与拉杆2201贴合的晶圆盘21上芯片随着下行，当拉杆2201继续下行，此时，顶针安装棒2202中的顶针顶破晶圆盘21底层的薄膜，将芯片顶出。

如图5所示，图5为本申请实施例中一种分拣单元3的结构示意图。

在本申请的一些实施例中，所述分拣单元3包括第一滑台34、第二滑台35和连接座36；所述第一图像传感器31通过所述第一滑台34与所述横梁13连接，所述第二图像传感器32通过所述第二滑台35与所述横梁13连接，所述连接座36分别与所述棱镜33、所述第一图像传感器31连接，所述第一滑台34的运动方向垂直于所述底座11，所述第二滑台35的运动方向平行于所述底座11。

分拣单元3用于完成芯片的自动分拣。

分拣单元3还包括安装板37、第一固定座331、第一锁紧块38、连接板39、第二固定座321。第一滑台34包括手动滑台，第二滑台35包括十字手动滑台，第一图像传感器31和第二图像传感器32中至少一者为电荷耦合器件相机(Charge Coupled Device Camera，CCD)。

安装板37通过螺钉与本体单元1中的横梁13固连，第一滑台34的固定端和移动端通过螺钉分别与安装板37和第一固定座331固连，锁紧块和第一固定座331将第一图像传感器31固定，连接座36通过螺钉将锁紧块和棱镜33固连，连接板39通过螺钉分别与安装板37和第二滑台35的固定端固连，第二滑台35的移动端通过螺钉与固定座固连，第二图像传感器32通过螺钉将其与锁紧块和固定座固连。棱镜33通过螺钉将连接座36固连。

如图6所示，图6为本申请实施例中一种搬运单元4的结构示意图。

在本申请的一些实施例中，所述搬运单元4还包括第三电机组件43和第四电机组件44，所述抓取组件41通过所述第三电机组件43滑动连接于所述横梁13，所述下料盘42通过所述第四电机组件44滑动连接于所述底座11。

在本申请的一些实施例中，所述第三电机组件43和所述第四电机组件44均包括直线电机，所述第三电机组件43和所述第四电机组件44的运动方向之间互相垂直。

搬运单元4用于芯片分拣完成后，对分拣的结果进行搬运分类。

搬运单元4还包括限位片45、搬运转接板46、第二光电开关47、第一下料盘42、第二下料盘42、托盘48、位置识别组件49、第三下料盘42、第四下料盘42、第三光电开关40、第五下料盘42。

抓取组件41包括吸嘴装置。

第三电机组件43的导轨和滑台通过螺钉分别与本体单元1中的横梁13和搬运转接板46固连，限位片45和抓取组件41通过螺钉分别与搬运转接板46固连，第二光电开关47通过螺钉与第三电机组件43的导轨固连。位置识别组件49和第四电机组件44的导轨通过螺钉与本体单元1中的底座11固连，托盘48通过螺钉分别与第一下料盘42A、第二下料盘42B、第三下料盘42C、第四下料盘42D、第五下料盘42E固连，第三光电开关40通过螺钉与第四电机组件44的导轨固连。

如图7所示，图7为本申请实施例中一种分拣单元3的光路示意图。

放置芯片的晶圆盘21进入初始状态后，分拣单元3中的第一图像传感器31和第二图像传感器32分别通过棱镜33的折射和反射，分别识别芯片位置和芯片编码(IdentityDocument，ID)，识别完成后，分拣单元3的抓取组件41通过第一电机组件23的驱动搬运到指定位置，经过位置识别组件49，将搬运的芯片位置识别后，再通过分拣单元3的第一电机组件23和第二电机组件24的配合，将芯片搬运到指定的下料盘42中。

第二方面，本申请实施例提供了一种芯片分拣方法，如图8所示，图8为本申请实施例中一种芯片分拣方法的流程示意图。

芯片分拣方法，采用如第一方面中任一实施例所述的芯片分拣装置分拣多个芯片，包括以下步骤：

S1、将上料单元2、分拣单元3以及搬运单元4固定安装于本体单元1；

S2、将多个所述芯片放置于所述上料单元2的晶圆盘21中，利用所述上料单元2的顶针机构22分离所述芯片；

S3、利用所述分拣单元3的第一图像传感器31和第二图像传感器32识别所述芯片的位置和编码；

S4、利用所述搬运单元4的抓取组件41抓取所述芯片并分别放置于所述搬运单元4的多个下料盘42。

与现有技术相比可实现，应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：本申请实施例中通过分拣单元3的第一图像传感器31和第二图像传感器32分别识别所述芯片的位置和编码，第一图像传感器31和第二图像传感器32分别朝向棱镜33的不同侧分别接收经过棱镜33的折射光和反射光，再配合上料单元2的顶针机构22分离芯片，搬运单元4的抓取组件41搬运芯片，从而实现芯片的自动识别和分拣，降低了人工成本，提高了生产的自动化程度，提高了芯片的生产效率和分拣准确性。

在本申请的描述中，词语“中心”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”等指示的方向或位置关系，为基于附图所示的示例性的方向或位置关系，是为了便于描述或简化描述本申请的实施例，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请的方案技术构思的前提下，采用基于本申请技术思想的其他类似实施手段，同样属于本申请实施例的保护范畴。