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【行业应用】激光位移传感器用于芯片键合设备中回转机构的回转精度检测

发表时间:2021-12-17 17:16

芯片键合是将芯片与基板直接安装互联的一种方法,通常采用芯片键合设备对芯片进行键合,芯片键合装置是芯片键合设备中的关键,其决定了芯片封装的精度、效率和可靠性。

现有的芯片键合装置主要为转盘式芯片键合装置,该装置的转盘进行单方向的圆周旋转,拾取装置均匀分布在转盘上,为了提高效率,通常设置8个拾取装置,转盘旋转每40°停止一次,便于拾取装置进行芯片拾取和键合。由于转盘单方向圆周旋转,所连接气路、线缆需通过转盘滑环转接,增加了成本,降低了可靠性;转盘存在转动惯量,加速和急停时存在冲击力,影响芯片键合精度;由于要同时控制8个拾取装置,控制系统复杂,转盘出现转动误差时,也不好调整。

本发明的目的在于提供一种回转装置、芯片键合装置及芯片的键合方法,以解决现有芯片键合装置中存在的连接气路和线缆复杂、成本高、可靠性低、芯片键合精度低、控制系统复杂和不好调整转动误差等问题。


图1

参阅图1,其为实施例提供的回转装置的示意图,如图1所示,所述回转装置1包括第一转盘11、第二转盘12、连接件15、电机13和平衡块14;所述第一转盘11和所述第二转盘12分别与所述连接件15的两端连接;所述电机13 位于所述第一转盘11和所述第二转盘12之间;所述电机包括动子131和定子 132,所述电机的动子131与所述连接件15连接,以驱动所述连接件15旋转,所述连接件15带动所述第一转盘11和所述第二转盘12同步旋转;所述平衡块 14套接于所述电机的定子132外,所述回转装置1在自然状态下固定于框架16 上,由于所述平衡块14与所述电机的定子连接,而所述第一转盘11和所述第二转盘12可以等同于通过连接件15与电机的动子131连接,在电机13高速停止或启动时,由于平衡块套接于所述电机的定子上,并且有一定的质量与厚度,所以所述平衡块14与所述第一转盘11和所述第二转盘12存在相互的作用力,运动方向相反,角动量相等,从而减少了所述第一转盘11和所述第二转盘12 高速停止或启动时对框架16的冲击,及框架16对转盘的反作力,达到提高所述第一转盘11和所述第二转盘12位置精度与寿命的目的。

优选的,所述第二转盘12的尺寸可以大于所述第一转盘11的尺寸。自然状态下,所述第一转盘11位于所述第二转盘12的上方,所述第二转盘12用于承载待转动对象,所述电机13更靠近所述第二转盘12,所述第二转盘12的尺寸大于所述第一转盘11的尺寸,以利于保持整个回转装置的平衡。优选的,所述连接件15、所述电机13和所述平衡块14的中心位于同一直线上,便于电机更好的驱动所述第一转盘11和所述第二转盘12,减少了对框架16的冲击力。


图2

参阅图2,其为实施例提供的芯片的键合装置的示意图,如图2所示,所述芯片键合装置2包括所述回转装置1、第一拾取装置21、第二拾取装置22、用于提供芯片33的芯片供应装置3和用于提供基板43的基板供应装置4,所述第一拾取装置21和所述第二拾取装置22对称设置于所述回转装置1的第二转盘12上;自然状态下,所述芯片供应装置3和所述基板供应装置4分别设置于所述第一拾取装置21和所述第二拾取装置22的下方;所述回转装置1的第一转盘11和第二转盘12来回旋转180度。所述电机13转动时带动所述回转装置1 的第一转盘11和第二转盘12转动,设置于第二转盘12上的第一拾取装置21 和第二拾取装置22同步转动,所述第一拾取装置21和第二拾取装置22对称设置,通过所述回转装置1的第一转盘11和第二转盘12来回旋转180度,实现所述第一拾取装置21和第二拾取装置22不断交换位置,整个芯片的键合装置2 较现有技术来说减少了滑环结构,便于气管、线缆连接,简化了电机的运动控制及计算,并且减少了拾取装置的数量,简化了控制系统。


3

优选的,所述芯片的键合装置2还包括一检测装置23,用于精确定位所述第一拾取装置21和第二拾取装置22在键合位置时的偏差。优选的,所述检测装置23包括设于所述第二转盘12侧壁上的标记以及用于检测所述标记的位移传感器,所述位移传感器检测第二转盘12的旋转角度偏差,得到所述第一拾取装置21和第二拾取装置22在键合位置时的旋转角度偏差。参阅图3,其为实施例提供的芯片的键合装置的俯视图,如图3所示,所述检测装置23为一激光位移传感器,所述激光位移传感器设置于所述芯片键合装置2外,优选的,所述激光位移传感器正对所述第一转盘11或所述第二转盘12,例如正对所述第二转盘12。在所述第二转盘12上激光位移传感器正对的两个位置设置第一标志点 121和第二标志点122,所述第二转盘12每旋转180度,所述激光位移传感器检测一次,通过对比第一标志点121和第二标志点122是否与原来的位置相同来判断第一拾取装置21和第二拾取装置22在键合时是否存在偏差,当偏差达到一定值时,及时控制调整所述第一转盘11和第二转盘12与平衡块14的相对位置,以提高芯片的键合精度。

当然,本领域技术人员应当认识到,所述检测装置23的类型的位置并非固定的,只要能够精确定位所述第一拾取装置21和第二拾取装置22在键合位置时的偏差即可。例如,所述检测装置23可以为一编码器,所述编码器固定在框架16上,编码器轴固定在连接件15上,时时测量连接件15的转动角度,间接得出所述第一拾取装置21和第二拾取装置22在键合位置是否存在偏差。

本实施例中,所述第一拾取装置21和第二拾取装置22用于拾取芯片33和将芯片33键合至基板43上。优选的,所述第一拾取装置21和第二拾取装置22 可以均设置多个拾取手。参阅图4,其为实施例提供的芯片的键合装置的2个拾取手的示意图,如图4所示,所述第一拾取装置21和第二拾取装置22在所述第二转盘12上对称设置,并且均包括两个对称的拾取手,提高了键合的效率,并且控制较现有技术来说也比较简单。

原文说明:本文内容节选自网络公开专利(CN108987297A)。

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