一种高精度环氧贴片机及快速贴片方法

技术领域

本发明涉及半导体封装的技术领域，尤其是指一种高精度环氧贴片机及快速贴片方法。

背景技术

半导体封装是将晶圆加工并得到所需要的独立芯片的过程，包括将晶圆切割为小的晶片，然后将小晶片粘贴到基板上并进行引脚焊接构成电路，以及对独立的晶圆用塑料外壳封装保护等操作。其中，贴片是指将切割好的晶片粘贴到基板上的过程，贴片依赖的基本技术是晶片和基板的图像识别及定位技术，即通过相机对晶片、点胶位置、贴片位置均进行拍照，并经过计算机视觉处理进行坐标定位，再通过设备对基板上指定位置进行点胶以及将已经定位的晶片移送到粘贴位置。

相关技术中，现有的贴片设备包括用于承载晶片的晶圆托盘机构、顶针、晶片抓取机构、基板台、高倍相机、低倍相机和点胶机构，晶圆放置在晶圆托盘机构上，晶圆托盘机构和基板台均为水平位移平台，顶针设置在晶圆托盘机构下方。高倍相机和低倍相机固定安装在晶片抓取机构上随晶片抓取机构同步移动从而避免相机与运动机构的运动干涉。在贴片过程中首先需要通过摄像机对晶片的位置、参考点位置、晶片预定粘贴位置分别拍照，然后设备根据计算机处理结果确定晶片姿态和位置坐标、基板上参考点坐标以及预定粘贴位置的坐标，由于高倍相机取景范围十分有限，为了减少未完整拍照到目标使计算机处理结果会出现偏差的情况，先通过低倍相机对目标预定位再用高倍相机进行拍照，低倍相机和高倍相机的配合拍照均需要依赖晶片抓取机构的位移来对准拍照目标。设备的整体工作步骤依次为：1.低倍相机拍照晶圆确定晶片位置；2.高倍相机对晶片位置精确拍照；3.晶圆托盘机构调整晶片位置使晶片位移至顶针正上方；4.顶针与晶片抓取机构配合抓取晶片；5.晶片抓取机构将晶片移送至基板台上方；6.低倍相机拍照基板上参考点确定参考点位置；7.高倍相机拍照参考点位置；8.基板台调整基板位置，点胶机构点胶；9.晶片抓取机构放置晶片完成粘贴；10.晶片抓取机构回到晶圆上方；11.重新完成步骤1使低倍相机拍照确定下一枚晶片的位置，如此循环直至完成基板上芯片的全部贴片工作。

但本申请的申请人在实现上述技术方案的过程中，发现上述技术存在如下技术问题：从晶片的定位至完成单个晶片粘贴的过程中晶片抓取结构的运动轨迹长、步骤较多，导致贴片效率低。

发明内容

为此，本发明通过提供一种高精度环氧贴片机及快速贴片方法，解决了现有技术中设备从抓取单个晶片至完成单个晶片粘贴的过程中抓取结构运动轨迹长、步骤多导致贴片效率低的问题，实现了保证晶片贴片精度的同时提升了贴片效率的效果。

为解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种高精度环氧贴片机，包括机架，用于存放目标晶片的托盘机构、用于放置基板的基板平台机构，托盘机构和基板平台机构均设置在机架上，其特征在于：还包括取晶模组、固晶模组和中继台，所述中继台设置在机架上且位于托盘机构和基板平台机构之间；所述取晶模组被配置为将目标晶片从托盘机构运送至中继台，其包括二号低倍相机，所述二号低倍相机被配置为对所述目标晶片进行拍照定位；所述固晶模组被配置为将目标晶片从中继台运送至基板平台机构，以及将目标晶片放置到相应基板上；所述固晶模组包括一号低倍相机和高倍相机，所述一号低倍相机被配置为对目标晶片位置和目标晶片的粘贴位置进行初步定位，所述高倍相机被配置为对目标晶片位置和目标晶片的粘贴位置进行精确定位。

在本发明的一个实施例中，所述机架上设置有驱动轨架，所述取晶模组和固晶模组均与驱动轨架滑动配合，所述取晶模组还包括三号低倍相机和取晶头，所述二号低倍相机和三号低倍相机分别设置在取晶头沿驱动轨架运动方向上的前侧和后侧，其中所述二号低倍相机位于取晶头靠近固晶模组的一侧。

在本发明的一个实施例中，所述中继台为具有X轴水平位移及绕Z轴旋转功能的运动平台。

在本发明的一个实施例中，所述托盘机构包括底座和晶盘，所述底座为XY轴位移平台，所述晶盘用于放置晶圆，所述晶圆固定安装在底座顶部的动平台上。

在本发明的一个实施例中，所述基板平台机构为XY轴位移平台，所述基板平台机构处设有点胶机构,所述点胶机构包括驱动组件、位移架、点胶头和存胶盒，所述驱动组件包括一个直线滑台和升降滑台，所述升降滑台安装在直线滑台的滑块上，所述位移架安装在升降滑台的滑块上，所述点胶头安装在位移架上，所述直线滑台的轨道侧壁上固定连接有一块托板，所述托板位于位移架在直线滑台驱动下运动轨迹的下侧，所述存胶盒安装在托板上。

在本发明的一个实施例中，所述存胶盒呈圆盘状，所述存胶盒与托板转动连接，所述托板上设置有驱动电机，所述驱动电机通过带传动驱动同步带轮转动，所述存胶盒的上侧开设有与存胶盒同轴的环型胶槽，所述环形胶槽内固设有与环形胶槽轮廓适配的弧形刮胶板。

在本发明的一个实施例中，所述托板上固定安装有升降驱动机构，所述升降驱动机构的动作模块上固设有限位块，所述弧形刮胶板上开设有限位槽，所述限位块底端与限位槽相适配，当所述限位块插入限位槽时阻止弧形刮胶板随存胶盒的转动运动。

在本发明的一个实施例中，所述驱动轨架上设置有水平设置的直线电机轨道，所述取晶动力托架和固晶动力托架上均设置有与直线电机轨道适配的直线电机滑台。

在本发明的一个实施例中，所述一号低倍相机与高倍相机共用同一个相机镜头。

第二方面，本发明提供了一种高精度快速贴片方法，包括以下步骤：S1、取晶模组对晶圆上的目标晶片进行定位，根据定位结果调整目标晶片至第一位置，取晶模组对目标晶片进行抓取；S2、固晶模组对基板上参考点进行定位初步定位，确定基板上参考点位置，随后固晶模组对参考点进行精确定位，同时取晶模组携带目标晶片向中间位置运动，在取晶模组向中间位置运动的过程中取晶模组对下一颗目标晶片进行定位；S3、固晶模组根据S2中精确定位结果确定点胶位置和贴片的第二位置坐标，取晶模组将目标晶片运送至中间平台，同时下一颗目标晶片被调整至第一位置；S4、取晶模组向第一位置运动，固晶模组向中间位置运动，当固晶模组离开基板上方后点胶机构进行点胶动作，取晶模组向第一位置运动的过程中对中间平台处目标晶片进行初步定位，随后根据初步定为结构调整目标晶片位置和姿态；S5、固晶模组对中间平台处的目标晶片进行精确定位，根据精确定位结果精确调整目标晶片位置和姿态，随后固晶模组抓取目标晶片并向第二位置运动，取晶模组完成S4中对中间平台出目标晶片的初步定位后对第一位置处的下一颗目标晶片进行定位，确保下一颗目标晶片位于第一位置；S6、固晶模组将目标晶片运送至第二位置并进行贴片动作，取晶模组对下一颗目标晶片进行抓取；S7、重复步骤S2-S6，直至结束加工。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的一种高精度环氧贴片机及快速贴片方法，通过设置取晶模组、固晶模组和中继台，将单个晶片的抓取和运送轨迹分割，由取晶模组从晶圆上抓取晶片并运送至中继台，再由固晶模组抓取中继台上存放的晶片并运送至基板处进行贴片动作，从而使贴片和取片动作所需的时间缩短和重叠，有效的缩减了整个动作流程所需的时间；

另一方面，本发明的技术方案在取晶模组处不设高倍相机，而是设置二号低倍相机，并在固晶模组处设置一号低倍相机和高倍相机，在取晶模组抓取晶片时通过二号低倍相机对晶片进行初步定位而省略了高倍相机的拍照定位，当晶片送至中继台后先由取晶模组处低倍相机对中继台处晶片拍照定位，再由固晶模组的高倍相机配合对晶片、点胶位置和粘贴位置进行精确定位从而保证了贴片精度，同时，取晶模组和固晶模组的运动相对独立，在其中一个模组处的相机进行拍照时，另一个模组仍然可以处理工艺的其它步骤，因此在保证了贴片精度的同时极大的提升了加工效率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明设备整体结构的示意图。

图2是图1中A部分的放大结构示意图。

图3是本发明用于体现顶针机构位置结构的隐藏晶盘等结构后的结构示意图。

图4是图3中B部分的放大结构示意图。

图5是图3中C部分的放大结构示意图。

图6是本发明用于体现基板平台机构和点胶机构位置结构的示意图。

图7是图6中D部分的放大结构示意图。

图8是本发明用于体现点胶机构结构的示意图。

图9是本发明用于体现弧形刮胶板下侧容纳槽位置结构的示意图。

图10是本发明用于体现取晶模组和固晶模组位置结构的示意图。说明书附图标记说明：1、机架；11、直线电机轨道；12、辅助轨道；13、直线电机滑台；2、托盘机构；21、底座；22、晶盘；221、安装环；222、凸沿；223、放置孔；23、顶针机构；232、针体；3、基板平台机构；4、中继台；41、直线电机模组；42、转台；5、驱动轨架；6、点胶机构；61、驱动组件；611、直线滑台；612、升降滑台；613、托板；62、位移架；63、点胶头；64、存胶盒；641、环形胶槽；642、同步带轮环；643、弧形刮胶板；644、容纳槽；65、驱动电机；66、升降驱动机构；661、限位块；662、限位槽；7、取晶模组；71、取晶动力托架；72、取晶头；73、二号低倍相机；74、三号低倍相机；8、固晶模组；81、固晶动力托架；82、固晶头；83、一号低倍相机；84、高倍相机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

为了解决现有技术当中对单个晶片从取晶到贴片的整体流程过程中动作结构的运动轨迹长，且动作步骤多导致的贴片效率低的问题，本申请将整个动作流程的运动轨迹分割，并通过设置取晶模组7完成从晶圆上定位和抓取晶片的动作再将晶片运送至中继台4，设置固晶模组8完成对点胶位置和粘贴位置的定位，并且将晶片从中继台4上抓取、运送和粘贴到基板上，在固晶模组8前往中继台4的过程中，点胶机构6对点胶位置进行点胶动作，从而使点胶机构6、固晶模组8和取晶模组7的工作时间在多处重合，极大的缩短了整体流程所需时间。另一方面，在取晶模组7处设置二号低倍相机73对晶圆上的晶片和中继台4处的晶片进行拍照定位，在固晶模组8处设置一号低倍相机83和高倍相机84配合对中继台4处晶片、点胶位置和粘贴位置进行拍照定位保证贴片的精度，也将拍照动作所需时间进行重叠，进一步提升了效率。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例

参照图1所示，本发明提供一种高精度环氧贴片机，包括机架1、托盘机构2、基板平台机构3和中继台4，托盘机构2和基板平台机构3分别安装在机架1上侧并且位于机架1长度方向的两端，中继台4安装在机架1上并且位于托盘机构2和基板平台机构之间。机架1上位于托盘机构2和基板平台机构3的后侧设置有驱动轨架5，驱动轨架5平行于机架1的长度方向水平设置，驱动轨架5上设置有与驱动轨架5滑动配合的取晶模组7和固晶模组8，其中取晶模组7位于固晶模组8靠近托盘机构2的一侧。

请参阅图1和图2，托盘机构2包括底座21和晶盘22，底座21为电力驱动的XY轴位移平台，可以沿机架1的宽度方向和长度方向位移，晶盘22安装在底座21上，晶盘22上设置有若干放置孔223，放置孔223为通孔，晶盘22位于放置孔223处设置有安装环221，安装环221的环内侧设置有沿环周向延伸的凸沿222，晶圆放置在安装环221内并且撘放在凸沿222上，由安装环221的内侧壁和凸沿222共同完成对晶圆的限位。

请参阅图3和图4，机架1上位于托盘机构2处还设置有顶针机构23，顶针机构23位于晶盘22的下方，顶针机构23包含升降结构(图中未示出)和针体232，针体232设置在放置孔223的正下方并且随升降结构实现升降动作，本实施例中选用的升降结构为升降电机丝杆。

请参阅图3和图5，中继台4为具有X轴位移及绕Z轴旋转功能的运动平台，具体设置为固定安装在机架1上并且沿机架1宽度方向位移的直线电机模组41以及设置在直线电机动作模块上的转台42，转台42由设置在动作模块上的电机通过同步带传动驱动。

请参阅图6至图9，基板平台机构3为可沿机架1长度方向和宽度方向移动的XY轴位移平台，基板平台由直线电机驱动。

基板平台机构3上设置有点胶机构6，点胶机构6包括驱动组件61、位移架62、点胶头63和存胶盒64。驱动组件61包括一个由直线电机驱动的直线滑台611和一个电机丝杆驱动的升降滑台612，直线滑台611固定安装在基板平台机构3上并且平行于机架1的宽度方向设置，升降滑台612固定安装在直线滑台611的滑块上,位移架62安装在升降滑台612的滑块上，点胶头63安装在位移架62上。

点胶头63包括三根蘸胶针，三根蘸胶针在机架1宽度方向上等距排列并安装在位移架62上，从而同时完成多个位置的点胶动作。

请参阅图8和图9，驱动组件61的直线滑台611的轨道侧壁上固定连接有一个水平设置的托板613，存胶盒64设置在托板613上。存胶盒64呈圆盘状并且转动连接在托板613上，存胶盒64的上侧开设有与存胶盒64同轴的环形胶槽641，胶水存放于环形胶槽641内。存胶盒64的周向外侧壁上套设固定有同步带轮环642，托板613上固定安装有驱动电机65，驱动电机65通过与同步带轮环642适配的同步带驱动存胶盒64转动。环形胶槽641内设置有与环形胶槽641轮廓适配的弧形刮胶板643，当点胶头63的三根蘸胶针在驱动组件61的驱动下完成了蘸胶后，电机驱动环形胶槽641转动，使弧形刮胶板643对蘸胶针的端部进行刮胶，使胶面平整，从而提高粘接质量。弧形刮胶板643的底侧开设有容纳槽644，容纳槽644沿环形胶槽641的环形轨迹延伸，使弧形刮板下方可以容纳胶水，减少了弧形刮胶板643对环形胶槽641空间的占用，提升了胶水容量。

托板613上固定安装有升降驱动机构66，升降驱动机构66的动作模块上固设有限位块661，弧形刮板643上侧开设有与限位块相适配的限位槽662，当限位块661插入限位槽662时阻止弧形刮板643随存胶盒64转动。

请参阅图10，驱动轨架5上水平设置有直线电机轨道11，直线电机轨道11平行于机架1的长度方向水平设置。直线电机轨道11的上下两侧均设置有与直线电机轨道11平行的辅助轨道12。

取晶模组7包括取晶动力托架71、取晶头72、二号低倍相机73和三号低倍相机74，取晶动力托架71上设置有与直线电机轨道11适配的直线电机滑台13，取晶动力托架71与两个辅助轨道12滑动连接。取晶头72固定安装在取晶动力托架71上，二号低倍相机73和三号低倍相机74分别安装在取晶头72的两侧，其中二号低倍相机73位于取晶头72靠近固晶模组8的一侧。由于二号低倍相机73和三号低倍相机74分别位于取晶头72的两侧，拍照时根据取晶模组7运动的轨迹选择位于轨迹上的二号低倍相机73或者三号低倍相机74进行拍照，从而无需使取晶模组7为了拍照而重复位移而延长运动轨迹，提高了生产效率。

固晶模组8包括固晶动力托架81、固晶头82、一号低倍相机83和高倍相机84，固晶动力托架81上设置有与直线电机轨道11适配的直线电机滑台13，固晶动力托架81与两个辅助轨道12滑动连接。固晶头82固定安装在固晶动力托架81上，一号低倍相机83和高倍相机84固定安装在固晶动力托架81上且位于固晶头82的同侧，一号低倍相机83和高倍相机84共用同一个镜头，从而进一步减少在拍照过程中固晶模组8所需的移动距离。

本发明实施例还提供一种高精度快速贴片方法，包括以下步骤：

S1、开机校准，取晶模组7和固晶模组8运动至初始状态，取晶模组7位于托盘机构2上方，固晶模组8位于基板平台机构3上方，三号低倍相机74对托盘机构2上的晶圆拍照，计算机定位一个目标晶片位置，并通过托盘机构2调整该目标晶片至第一位置，第一位置即为顶针正上方，取晶模组7的取晶头72与顶针机构23配合抓取顶针正上方晶片；

S2、固晶模组8处一号低倍相机83对基板上参考点拍照，计算机根据拍照结果调整基板平台机构3使参考点进入高倍相机84镜头取景范围，同时取晶模组7向中间平台即中继台4运动，当取晶模组7的三号低倍相机74与顶针机构23对齐时取晶模组7运动停止，三号低倍相机74拍照下一颗目标晶片位置；

S3、固晶模组8处高倍相机84拍照参考点，计算机根据拍照结果计算点胶位置和贴片的第二位置坐标；取晶模组7运动至中继台4位置，并且取晶头72将晶片放置到中继台4上，同时托盘机构2调整位置使下一颗目标晶片移动至顶针正上方；

S4、取晶模组7向存放晶圆托盘机构2运动，固晶模组8向中继台4方向运动，当固晶模组8离开基板上方后点胶机构6进行点胶动作，当取晶模组7二号低倍相机73运动至中继台4上方时取晶模组7运动停滞使二号低倍相机73对晶片进行拍照，随后取晶模组7继续向托盘机构2运动，同时计算机根据二号低倍相机73拍照结果驱动中继台4调整晶片位置；

S5、固晶模组8的高倍相机84运动至中继台4上方并对晶片进行拍照，随后中继台4进一步调整晶片的位置和姿态，再随后固晶模组8运动使固晶头82抓取目标晶片随后固晶模组8向基板运动平台方向运动，同时取晶模组7运动向托盘机构2运动过程中当三号低倍相机74对准顶针机构23时停滞，三号低倍相机74拍照下一颗待取晶片位置，确保晶片位于顶针机构23上方；

S6、固晶模组8运动至基板上方的第二位置，并且固晶头82进行贴片动作，取晶模组7运动至与顶针机构23上方并且取晶头72抓取下一颗待取晶片；

S7、重复步骤S2-S6，直至结束加工。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

1.通过设置取晶模组7、固晶模组8和中继台4，将单个晶片的抓取和运送轨迹分割，由取晶模组7从晶圆上抓取晶片并运送至中继台4，再由固晶模组8抓取中继台4上存放的晶片并运送至基板处进行贴片动作，从而使贴片和取片动作所需的时间缩短和重叠，有效的缩减了整个动作流程所需的时间。

2.本实施例的技术方案在取晶模组7处不设高倍相机84，而是设置二号低倍相机73，并在固晶模组8处设置一号低倍相机83和高倍相机84，在取晶模组7抓取晶片时通过二号低倍相机73对晶片进行初步定位而省略了高倍相机84的拍照定位，当晶片送至中继台4后先由取晶模组7处低倍相机对中继台4处晶片拍照定位，再由固晶模组8的高倍相机84配合对晶片、点胶位置和粘贴位置进行精确定位从而保证了贴片精度，同时，取晶模组7和固晶模组8的运动相对独立，在其中一个模组处的相机进行拍照时，另一个模组仍然可以处理工艺的其它步骤，因此在保证了贴片精度的同时极大的提升了加工效率。

3.二号低倍相机73和三号低倍相机74分别位于取晶头72的两侧，从而使取晶模组7仅需要在中继台4和托盘机构2之间做往复运动时在适当位置停滞即可完成拍照动作，而无需在运动轨迹的局部往复运动对齐相机，缩短了取晶模组7运动路径长度，提升了加工效率，在一种高精度快速贴片方法中，贴片流程中实际重复的步骤为S2-S6，共5个步骤，相比于现有技术中的流程大大缩短，极大地提升了加工效率。

4.由于取晶头72将晶片从晶圆上抓取时，晶圆下方的胶膜对晶片有一定黏着力，在抓取时可能会造成晶片出现少量偏移，本申请的取晶头72从晶圆上取下晶片后放置到中继台4上，再由二号低倍相机73和高倍相机84对晶片再次拍照定位，从而消除了偏移量，保证了贴片精度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。