转盘式探针激光焊接装置的多轴夹持单元

技术领域

本发明涉及转盘式探针激光焊接装置，更详细地，涉及如下的转盘式探针激光焊接装置的多轴夹持单元，即，在分别安装在4面的针夹以转盘式连续旋转并将探针自动激光焊接在探针卡的转盘式探针激光焊接装置中，适用于上述激光焊接装置来以微米为单位非常精密地向多轴方向，例如，X轴、Y轴、Xθ轴、Yθ轴、夹持轴方向自由地进行直线或旋转运动并连续处理探针(probe pin)的拾取、浸渍、激光焊接工序。

背景技术

通常，探针卡为用于检查形成在半导体基板上的芯片的电性能的装置。

更具体地，在探针卡上焊接很多探针，多个探针通过与半导体芯片板接触来施加电信号的方式确认芯片是否正常。

随着这种半导体器件的持续高集成化，半导体器件的电路图案也呈微细化的趋势。由此，也需要以具有对应于半导体器件的微细电路图案的间隔的间隔的方式焊接探针的探针卡。

但是，现有的探针的制作方法并非全自动化，因此，为了固定一个探针卡而需要消耗大量的时间，且不良率也偏高。

更具体地，以往，人们利用钳子来将晶圆上的探针转移到盒子并装载。即，以往，人们直接通过手工作业来将晶圆上的探针立起之后装载到盒子，因此，在探针发生裂痕，或者发生弯曲而导致不良发生。

尤其，最近，为了减少探针之间的间隔，探针的厚度变得更小，因此，探针的复原力将大幅度减少。即，晶圆上的探针在通过手工作业转移到盒子的过程中，即便受到很小的冲击，发生损伤的可能性也更高。因此，需要通过不会对探针产生损伤的最小限度的力量来自动移送探针。

并且，以往，在人们直接移送探针的情况下，根据每个人的技术熟练度，将晶圆上的探针装载到盒子的时间不同，在熟练的人的情况下，每段时间的产量也存在差异，因此，很难准确地预测基于时间经过的半成品的生产量。

但是，以往，因移送探针的装置的厚度，缩减附着在探针卡的探针之间的间隔存在限制。

更具体地，在探针卡上夹紧探针并移送的夹紧模块具有规定厚度，因此，即使制作厚度较薄的探针，附着在探针卡的多个探针的间隔也无法缩减成夹紧模块的厚度以下。

因此，实际上迫切需要在探针卡生产现场实现全自动，可将施加到探针的冲击最小化，并且，对可将附着在探针卡的探针的间隔最小化的探针焊接装置的要求较高。

以下，参照图1及图2，本发明的申请人申请了如上所述的分别安装在4面的针夹以转盘式连续旋转并将探针自动激光焊接在探针卡的转盘式探针激光焊接装置。

图1为示出以往转盘式探针激光焊接装置的结构的一实施例的俯视图，图2为示出图1的拾取单元的分解立体图。

参照图1，以往转盘式探针激光焊接装置100可包括拾取单元110、浸渍单元120、激光焊接单元130、抽吸单元140。

首先，上述拾取单元110位于上述多个单元120、130、140之间，在水平线上旋转360度并移送放置在托盘T上的探针P。

如图1所示，上述拾取单元110从配置在拾取单元110的右侧(以图1为基准)的托盘T夹起探针P来拾取之后，可向顺时针方向隔着90度的时间差来旋转。

并且，在上述拾取单元110的下侧(以图1为基准)配置浸渍单元120，上述浸渍单元120向通过拾取单元110向顺时针方向旋转90度来移送的探针P涂敷锡膏(solder paste，参照图5)。

并且，在上述拾取单元110的左侧(以图1为基准)设置激光焊接单元130，上述激光焊接单元130向通过拾取单元110从浸渍单元120向顺时针方向旋转90度来移送的探针P的锡膏照射激光束来将上述探针P焊接在探针卡S。

并且，在上述拾取单元110的上侧(以图1为基准)设置抽吸单元140，在通过拾取单元110从浸渍单元130向顺时针方向旋转90度来移送的探针P发生不良的情况下，抽吸单元140吸入上述不良探针P并去除。

即，上述拾取单元110隔着时间差向顺时针方向旋转预设角度(例如，90度)并从托盘T夹起探针P来固定之后，依次执行基于浸渍单元120的浸渍工序、基于激光焊接单元130的激光焊接工序及基于抽吸单元140抽吸工序。

以下，参照图2，详细说明上述拾取单元的结构如下。

在上述拾取单元110的最下端设置用于夹起(grip)来进行固定的夹子形状的针夹112。

并且，在上述针夹112的上端设置控制针夹112的力量控制部114，以向探针P施加规定的夹起力量(Grip force)。

并且，上述针夹112和力量控制部114安装在Z轴驱动部116，通过上述Z轴驱动部116的上下驱动，上述针夹112和力量控制部114也一同上下升降。

并且，上述Z轴驱动部116设置在四边箱形态的本体部117的每个侧面，上述本体部117具有相互垂直的4个侧面。

由此，在上述本体部117的各个侧面分别设置针夹112、力量控制部114及Z轴驱动部116。

并且，旋转驱动部118在上述本体部117的上端结合成一体，例如，通过上述旋转驱动部118的旋转力，本体部117旋转90度。

在此情况下，若上述本体部117进行旋转，则固定结合在上述本体部117的各个侧面的针夹112、力量控制部114及Z轴驱动部116也与上述本体部117一同旋转。

并且，随着在上述旋转驱动部118的上端旋转轴118a结合龙门架形态的支撑框架119，通过上述支撑框架119，包括旋转驱动部118的拾取单元110以可旋转的方式被支撑。

因此，通过上述拾取单元110，可拾取以放置在托盘T上的状态供给的探针P来在水平线上向顺时针方向移送预设角度。

但是，上述现有探针激光焊接装置的拾取单元为了对日益微细化成微米单位的探针进行拾取、浸渍、激光焊接工序连续处理而需要使探针以微米为单位向X轴、Y轴、Z轴方向进行直线或旋转运动并非常精巧地自由移送。

现有技术文献

专利文献1：韩国授权专利第1748583号(2017年06月13日授权)

专利文献2：韩国授权专利第1879376号(2018年07月11日授权)

发明内容

对此，本发明可以解决上述问题，本发明的目的在于，提供如下的转盘式探针激光焊接装置的多轴夹持单元，即，在分别安装在4面的针夹以转盘式连续旋转并将探针自动激光焊接在探针卡的转盘式探针激光焊接装置中，适用于上述激光焊接装置来以微米为单位非常精密地向多轴方向，例如，X轴、Y轴、Xθ轴、Yθ轴、夹持轴方向自由地进行直线或旋转运动并连续处理探针的拾取、浸渍、激光焊接工序。

根据用于实现上述目的的本发明一实施例，本发明转盘式探针激光焊接装置的多轴夹持单元包括：拾取单元，在水平线上旋转360度并通过由一对左右夹子构成的针夹抓住放置在托盘上的探针之后将其移送；浸渍单元，向通过上述拾取单元移送的探针涂敷锡膏；以及激光焊接单元，向通过上述拾取单元从浸渍单元移送的探针的锡膏照射激光束来将上述探针焊接在探针卡，而本发明的特征在于，包括：X轴及Y轴线性移送模块，设置在上述拾取单元的末端，将针夹向X轴或Y轴方向线性移送；Xθ轴及Yθ轴旋转移送模块，设置在上述X轴及Y轴线性移送模块与针夹之间，使针夹向Xθ轴或Yθ轴方向旋转；以及夹持轴线性移送模块，设置在上述Xθ轴及Yθ轴旋转移送模块与针夹之间，以缩减或展开针夹之间的间隔的方式进行移送，以使上述针夹能够抓住或放下探针。

并且，根据一实施例，上述X轴及Y轴线性移送模块分别包括：基础框架；压电执行器，沿X轴或Y轴方向配置在上述基础框架；以及滑动框架，通过上述压电执行器的动作向X轴及Y轴方向线性移送。

并且，根据一实施例，上述压电执行器以插在与滑动框架结合成一体的管销部件的状态设置，通过上述压电执行器的动作，管销部件及滑动框架向X轴或Y轴方向线性移送。

并且，根据一实施例，在上述基础框架及滑动框架还分别附加比例尺和编码器印刷电路板，以控制滑动框架的X轴或Y轴方向线性移送量。

并且，根据一实施例，上述Xθ轴及Yθ轴旋转移送模块分别包括：盖框架；旋转块，以能够旋转的方式设置在上述盖框架之间；以及压电执行器，在贯通上述盖框架来结合的状态下使旋转块向Xθ轴或Yθ轴方向旋转。

并且，根据一实施例，在上述旋转块的旋转轴一侧结合至少两个板簧，压电执行器以插在上述板簧之间的状态设置，通过上述压电执行器的动作，使板簧及旋转块向Xθ轴或Yθ轴方向旋转移送。

并且，根据一实施例，在上述盖框架及旋转块还分别附加比例尺和编码器印刷电路板，以控制旋转块的Xθ轴或Yθ轴方向旋转移送量。

并且，根据一实施例，上述夹持轴线性移送模块包括：夹持基础框架；压电执行器，沿X轴方向插在上述夹持基础框架；以及夹持滑动框架，通过上述压电执行器的动作向X轴方向线性移送。

并且，根据一实施例，在上述夹持基础框架及夹持滑动框架分别固定针夹的左右夹子中的一个，以根据上述夹持滑动框架的X轴方向线性移送来缩减或展开针夹的左右夹子之间的间隔的方式工作，以使针夹能够抓住或放下探针。

并且，根据一实施例，在上述夹持基础框架及夹持滑动框架还分别附加比例尺和编码器印刷电路板，以控制夹持滑动框架的X轴方向线性移送量。

如上所述的本发明具有如下的效果，即，附加在转盘式探针激光焊接装置的多轴夹持单元以微米为单位非常精密地向多轴方向，例如，X轴、Y轴、Xθ轴、Yθ轴、夹持轴方向自由地进行直线或旋转运动，并可实现探针的拾取、浸渍、激光焊接处理，由此大幅度提高探针焊接工序的效率及精密度。

由此，本发明具有如下的效果，即，可应对日益微细化成微米单位的探针的激光焊接工序，不仅如此，在连续执行探针的拾取、浸渍、激光焊接等的工序的期间，可以使向非常微细且精巧的探针施加的物理损伤最小化。

附图说明

图1为现有转盘式探针激光焊接装置的结构的一实施例的俯视图。

图2为图1的拾取单元的分解立体图。

图3为本发明转盘式探针激光焊接装置的多轴夹持单元的一实施例的整体立体图。

图4为放大示出图3的X轴及Y轴线性移送模块的要部分解立体图。

图5为放大示出图3的Yθ轴旋转移送模块的要部分解立体图。

图6为放大示出图3的Xθ轴旋转移送模块的要部分解立体图。

图7为放大示出图3的夹持轴线性移送模块的要部分解立体图。

具体实施方式

在本说明书中所使用的术语仅用于说明特定实施例，而并非用于限定本发明。除非上下文明确表示，否则单数的表现包括复数的表现。在本说明书中，“包括”或“具有”或“具备”等术语用于指定本说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或这些组合的存在，而并非预先排出一个或一个以上的其他特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或这些组合的存在或附加可能性。

除非在本说明书中另有定义，否则包括技术或科学术语在内的在此使用的所有术语的含义与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的含义相同。

通常使用的词典定义的术语的含义与相关技术的上下文所具有的含义相同，除非在本说明书中明确定义，否则不能被解释成理想或过度形式的含义。

以下，参照图3至图7，具体说明本发明一实施例的转盘式探针激光焊接装置的多轴夹持单元如下。

首先，如图1及图2中所示，本发明涉及转盘式探针激光焊接装置的多轴夹持单元，其包括：拾取单元，在水平线上旋转360度并通过由一对左右夹子构成的针夹抓住放置在托盘上的探针之后将其移送；浸渍单元，向通过上述拾取单元移送的探针涂敷锡膏；以及激光焊接单元，向通过上述拾取单元从浸渍单元移送的探针的锡膏照射激光束来将上述探针焊接在探针卡。

图3为本发明转盘式探针激光焊接装置的多轴夹持单元的一实施例的整体立体图。

参照图3，根据一实施例，本发明的多轴夹持单元可由5轴模块构成。

首先，作为5轴模块的第一结构要素、第二结构要素，包括设置在转盘式探针激光焊接装置的拾取单元110的末端，将针夹112向X轴或Y轴方向线性移送的X轴及Y轴线性移送模块(1100：1110、1120)。

并且，在本发明中，作为第三、第四结构要素，包括设置在上述X轴及Y轴线性移送模块1100与针夹112之间，使上述针夹112向Xθ轴或Yθ轴方向旋转的Xθ轴及Yθ轴旋转移送模块(1200：1210、1220)。

并且，在本发明中，作为第五结构要素，包括夹持轴线性移送模块1300，设置在上述Xθ轴及Yθ轴旋转移送模块1200与针夹112之间，以缩减或展开针夹112之间的间隔的方式进行移送，以使上述针夹112可以抓住或放下探针(未图示)。

并且，如图3所示，为了在上述夹持轴线性移送模块1300螺纹结合并固定针夹112而还可以包括单独的托架1500。

图4为放大示出图3的X轴及Y轴线性移送模块的要部分解立体图。

参照图4，上述X轴及Y轴线性移送模块1110、1120分别包括：基础框架1111、1121，呈

作为一例，上述压电执行器可以为利用压电陶瓷的超小型压电执行器。上述超小型压电执行器可向沿一侧方向极化的压电陶瓷施加电场，由此根据极化方向和所施加的电场方向在压电陶瓷产生收缩或膨胀运动，向移动轴传递上述弯曲振动来使移动体线性运动。

并且，上述压电执行器1114、1124以插在与滑动框架1112、1122结合成一体的管销部件1113、1123的状态设置，随着向上述压电执行器1112、1122施加电能，发生振动等微细的动作，通过上述压电执行器1112、1122的动作，管销部件1113、1123及滑动框架1112、1122向X轴或Y轴方向非常精密地线性移送。

并且，随着在上述基础框架1111、1121及滑动框架1112、1122还分别附加比例尺1115、1125和编码器印刷电路板1116、1126，精密地控制滑动框架1112、1122的X轴或Y轴方向线性移送量。

由此，通过上述压电执行器1112、1122、比例尺1115、1125及编码器印刷电路板1116、1126的结构，X轴及Y轴线性移送模块1110、1120以微米为单位非常精密地线性移送滑动框架1112、1122。

图5为放大示出图3的Yθ轴旋转移送模块的要部分解立体图。

参照图5，上述Yθ轴旋转移送模块1210分别包括：一对左右盖框架1211-L、1211-R；旋转块1212，以可旋转的方式设置在上述盖框架1211-L、1211-R之间；以及压电执行器1214，以贯通上述盖框架1211-L、1211-R来结合的状态来使旋转块1212向Yθ轴方向旋转。

如图5所示，根据一实施例，上述旋转块1212由在旋转轴的一部分具有圆弧形状的弯曲面的旋转块形成，在上述弯曲面的左右侧面分别结合一对板簧1213。

在此情况下，上述板簧1213在通过至少一个隔板1217相互隔开规定间隔的状态下固定结合在旋转块1212。

接着，随着上述压电执行器1214插在上述一对板簧1213之间的状态下配置，通过上述压电执行器1214的振动等微细动作，板簧1213及旋转块1212向Yθ轴方向精密地旋转移送。

并且，在上述左右盖框架1211-L、1211-R及旋转块1212还分别附加比例尺1215和编码器印刷电路板1216，以精密地控制旋转块1212的Xθ轴或Yθ轴方向旋转移送量。

图6为放大示出图3的Xθ轴旋转移送模块的要部分解立体图。

图6示出Xθ轴旋转移送模块的一实施例，与上述图5的盖框架结构不同，图6的Xθ轴旋转移送模块的盖框架1221可形成为一体，其余结构1222、1223、1224、1225、1226、1227可以与图5的结构相同。以下，省略对与图5结构相同的结构的说明。

图7为放大示出图3的夹持轴线性移送模块的要部分解立体图。

参照图7，上述夹持轴线性移送模块1300包括：夹持基础框架1301；压电执行器1303，沿X轴方向插在上述夹持基础框架1301；以及夹持滑动框架1302，通过上述压电执行器1303的动作向X轴方向线性移送。

若上述压电执行器1304在插在与夹持滑动框架1302结合的管销部件1303的状态下发生振动等微细的动作，则将管销部件1303及夹持滑动框架1302向X轴方向以微米尺寸精密地线性移送。

在此情况下，如上述图3所示，在上述夹持基础框架1301及夹持滑动框架1302分别固定针夹112的左右夹子112-L、112-R，随着上述夹持滑动框架1302的X轴方向线性移送，以缩减或展开针夹112的左右夹子112-L、112-R之间的间隔的方式工作，以使针夹112抓住或放下探针(未图示)。

并且，在上述夹持基础框架1301及夹持滑动框架1302还分别附加比例尺1305和编码器印刷电路板1306，以精密地控制夹持滑动框架1302的X轴方向上的线性移送量。

同时，本发明并不局限于上述记述的一实施例，当改变装置的详细结构或数量及配置结构时也可以获得相同的效果，因此，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员，就可以在本发明的技术思想的范畴内进行多种结构的附加、删除及变形。