固晶机械臂及固晶设备的制作方法

1.本发明涉及半导体晶片的固晶领域，尤其涉及一种固晶机械臂，以及包含所述固晶机械臂的固晶设备。


背景技术：

2.固晶机是led封装生产线中的关键设备，其作用是将晶圆上的led芯片转移安装至led板(例如mini led显示面板或micro led显示面板)上的led芯片安装位置。
3.现有的固晶机主要包括载台、晶圆盘和摆臂。其中，载台用于放置基板，如需要安装led芯片的led板。晶圆盘用于放置晶圆，如具有红色led芯片的晶圆、具有绿色led芯片的晶圆、具有蓝色led芯片的晶圆等。摆臂能够在晶圆盘和载台之间往复移动，在晶圆盘处，摆臂从晶圆上取到晶圆上的晶片，如红色led芯片、绿色led芯片和蓝色led芯片等；在载台处，摆臂将取到的晶片转移安装到放置于载台上的基板上。
4.上述现有的固晶机中，摆臂每次在晶圆盘处只能取到一个晶片，也就是每次过程只能向基板上转移安装一个晶片，因此其效率较低。为提高固晶的工艺效率，现有技术中有使用多个摆臂同时向一个载台上的基板转移安装晶片，但这样所能提高的效率有限。其原因在于，一方面，每个载台周围的空间是有限的，不能无限制的增加摆臂的数量；而且，每个摆臂在晶圆盘和载台之间的运动是通过转动实现的，因此一个摆臂所需要占用的空间就很大，进一步限制了一个载台周围所能放置的摆臂的数量；另一方面，增加摆臂也就意味增加成本，成本的因素也限制了通过增加摆臂的数量来提高效率的可行性。
5.综上上述，现有技术亟需一种可行的、高效率的固晶方案和固晶设备。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种固晶机械臂及固晶设备，以解决上述现有技术中缺乏可行的高固晶效率的固晶方案的技术问题。
7.本发明提供的固晶机械臂，其包括基体和第一驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动基体在用于放置晶圆的晶圆盘和用于放置目标基板的载台之间移动；所述基体上设置有多个固晶头，多个所述固晶头排列成m行n列；其中，m≥1，n≥2，且m、n为整数；每个固晶头包括升降机构和吸咀，所述吸咀设置在所述升降机构上，所述升降机构用于驱动所述吸咀升降，所述吸咀能够吸取晶片。
8.其中，所述第一驱动机构安装在安装架上，所述安装架具有与晶圆盘对应的第一区域以及与载台对应的第二区域；所述第一驱动机构驱动所述基体在第一区域和第二区域之间运动。
9.其中，所述安装架上设置有滑轨；所述基体包括设置在滑轨上的、能沿所述滑轨滑动的安装板；所述第一驱动机构用于驱动所述安装板沿所述滑轨移动。
10.其中，所述安装架上设置有沿第一方向延伸的一级滑轨，所述一级滑轨上设置有滑动平台，所述滑动平台上设置有沿第二方向延伸的二级滑轨；所述基体包括设置在二级
滑轨上的、能沿所述二级滑轨滑动的安装板；所述第一驱动机构用于驱动所述安装板沿所述二级滑轨移动，以及驱动所述滑动平台沿所述一级滑轨移动。
11.本发明提供的固晶设备，其包括上述固晶机械臂。
12.其中，所述固晶设备包括载台和晶圆盘；所述固晶机械臂的数量为多个，每个固晶机械臂具有与其对应的晶圆盘；多个所述固晶机械臂的第一驱动机构安装在一个安装架上，多个所述固晶机械臂的第一驱动机构分别驱动多个固晶机械臂的基体在各自对应的晶圆盘和载台之间移动。
13.其中，所述晶圆盘的数量为一个或多个，且至少一个所述晶圆盘具有多个与其对应的固晶机械臂；且与一个晶圆盘对应的多个固晶机械臂的在所述晶圆盘和载台之间的移动路径不重合。
14.其中，所述载台上的固晶工位和每个晶圆盘的取晶工位处设置有第一图像采集装置。
15.其中，所述固晶设备还包括载台驱动机构，所述载台驱动机构用于驱动放置在载台上的目标基板移动。
16.其中，所述固晶设备包括第二图像采集装置，所述第二图像采集装置用于在所述吸咀吸取晶片后采集被吸取的晶片的图像；每个所述固晶头还包括旋转机构；所述旋转机构能够带动所述吸咀旋转，以对被所述吸咀吸取的晶片的角度进行修正。
17.本发明实施例提供的上述固晶机械臂及固晶设备与现有技术相比具有如下优点：
18.本发明实施例提供的固晶机械臂，其基体上设置有多个固晶头，且多个固晶头排列成m行n列的阵列形式(最少可以为1行2列)，在固晶机械臂进行固晶工艺时，每个固晶头能够独立地下降至与放置在晶圆盘上的晶圆对应的位置，通过吸咀吸取晶片，从而多个固晶头就可以一次性地取多个晶片，暂存到多个固晶头上，而在载台处，固晶机械臂能够一次性地将多个固晶头上暂存的多个晶片依次转移安装到放置在载台上的目标基板上。与现有技术中每次在晶圆盘和目标基板之间的运动只向目标基板上转移安装一个晶片的方案相比，本发明实施例提供的固晶机械臂的固晶效率高；并且，固晶效率的提高并不是单纯依赖固晶机械臂的数量的增加实现的，就不会占用很多的空间，不会受到空间大小的较大限制，因此，固晶效率所能达到的上限更高。
19.本发明实施例提供的固晶设备，其包括上述固晶机械臂，能够在晶圆盘处从放置在晶圆盘上的晶圆上一次性地取多个晶片，暂存到多个固晶头上，以及在载台处，一次性地将多个固晶头上暂存的多个晶片转移安装到放置在载台上的目标基板上。与现有技术中每次在晶圆盘和目标基板之间的运动只向目标基板上转移安装一个晶片的方案相比，本实施例提供的固晶设备的固晶效率高；并且，固晶效率的提高并不是单纯依赖固晶机械臂的数量的增加实现的，就不会占用很多的空间，不会受到空间大小的较大限制，因此，固晶效率所能达到的上限更高。
附图说明
20.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
21.为了更清楚地说明本发明实施例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简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例1提供的固晶机械臂应用于固晶设备的结构示意图；
23.图2为图1所示固晶机械臂的结构示意图；
24.图3为本发明实施例2提供的固晶机械臂应用于固晶设备的结构示意图；
25.图4为图3所述固晶机械臂(去除安装架)的结构示意图；
26.图5为本发明实施例3提供的固晶设备的结构示意图。
27.图中：
28.10
‑
固晶机械臂；20
‑
晶圆盘；30
‑
载台；40
‑
安装架；50
‑
第一图像采集装置；60
‑
第二图像采集装置；
29.11
‑
基体；
30.110
‑
固晶头；111
‑
安装板；112
‑
第二驱动机构；
31.400
‑
滑轨；401
‑
滑动平台。
具体实施方式
32.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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
33.下面结合附图对本发明提供的固晶机械臂及固晶设备的实施例进行说明。
34.(1)固晶机械臂的实施例1
35.在本实施例中，如图1和图2所示，固晶机械臂10包括基体11和第一驱动机构。第一驱动机构用于驱动基体11在用于放置晶圆的晶圆盘20和用于放置目标基板的载台30之间移动。基体11上设置有多个固晶头110，多个固晶头110排列成m行n列；其中，m≥1，n≥2，且m、n为整数。每个固晶头110包括升降机构和吸咀，吸咀设置在升降机构上，升降机构用于驱动吸咀升降，吸咀能够吸取晶片。
36.本实施例提供的上述固晶机械臂，其基体11上设置有多个固晶头110，且多个固晶头110排列成m行n列的阵列形式(最少可以为1行2列)，在固晶机械臂10进行固晶工艺时，每个固晶头能够独立地下降至与放置在晶圆盘20上的晶圆对应的位置，通过吸咀吸取晶片，从而多个固晶头就可以一次性地取多个晶片，暂存到多个固晶头110上，而在载台30处，固晶机械臂10能够一次性地将多个固晶头110上暂存的多个晶片转移安装到放置在载台30上的目标基板上。与现有技术中每次在晶圆盘和目标基板之间的运动只向目标基板上转移安装一个晶片的方案相比，本实施例提供的固晶机械臂的固晶效率高；并且，固晶效率的提高并不是单纯依赖固晶机械臂的数量的增加实现的，就不会占用很多的空间，不会受到空间大小的较大限制，因此，固晶效率所能达到的上限更高。
37.参看图2，在本实施例中，m的数值取1，n的数值取5，即基体11上设置有五个固晶头110，该五个固晶头110排列为一行。每个固晶头110可以取到并暂存一个晶片，因此本实施例提供的固晶机械臂，其基体11可以同时向目标基板上安装五个晶片。
38.参看图1和图2，第一驱动机构安装在安装架40上，安装架40具有与晶圆盘20对应
的第一区域以及与载台30对应的第二区域。第一驱动机构驱动基体11在第一区域和第二区域之间运动。在图2中，具体而言，第一区域即为安装架40的两侧边缘区域，第二区域即为安装架40的中部区域。
39.具体地，安装架40上设置有滑轨400，滑轨400的一个区间段从第一区域延伸到第二区域；在该区间段之外，滑轨400还可以具有其他的延伸段，例如，在上述区间段的两个端点分别向外延伸预定的距离。基体11包括设置在滑轨400上的、能沿滑轨400滑动的安装板111，多个固晶头110安装在安装板111上。第一驱动机构与安装板111连接，用于驱动安装板111沿滑轨400移动，从而使安装在安装板111上的多个固晶头110能够在第一区域和第二区域之间移动。
40.参看图2，基体11上设置有第二驱动机构112，第二驱动机构112用于驱动多个固晶头110整体作升降运动。在固晶头110从晶圆盘20处放置的晶圆上取晶片时，第二驱动机构112驱动多个固晶头110向晶圆方向移动，每个固晶头110可以通过其吸咀以负压吸附等方式从晶圆上取到晶片，在取到晶片之后，第二驱动机构112驱动多个固晶头110向远离晶圆的方向移动。在固晶头110向载台30上的目标基板上转移安装暂存在固晶头110上的晶片时，第二驱动机构112驱动多个固晶头110向目标基板方向移动，在移动到位之后，将暂存的晶片转移到目标基板上，在完成晶片向目标基板上的转移后，第二驱动机构112驱动晶片远离目标基板。
41.需要说明的是，就本发明的实施而言，还可以在实施例1的基础上作简单变换，作为实施例1的替代实施例。在实施例1的一个替代实施例中，第二驱动机构112还可以单独驱动每个固晶头110作升降运动。在此情况下，第二驱动机构112具体可以包括多个子驱动单元，每个子驱动单元实质为固晶头110的升降机构，通过每个子驱动单元与一个固晶头110的吸咀连接，从而独立地驱动每个固晶头110做升降运动。
42.(2)固晶机械臂的实施例2
43.在本实施例中，安装架40上设置的滑轨与上述实施例1不同，具体而言，参看图3和图4，安装架40上设置有沿第一方向延伸的一级滑轨(图中未示出，被滑动平台401遮挡)，一级滑轨上设置有滑动平台401，滑动平台401上设置有沿第二方向延伸的二级滑轨(图中未示出，被安装板111遮挡)。基体11包括设置在二级滑轨上的、能沿二级滑轨滑动的安装板111。第一驱动机构与安装板111连接，用于驱动安装板111沿二级滑轨移动，以及驱动滑动平台401沿一级滑轨移动。
44.在本实施例中，第一驱动机构可以驱动基体11沿第一方向运动，又可以驱动基体11沿第二方向运动，这样就可以使基体11在晶圆盘20和载台30之间的移动路径不同于上述实施例1中的在晶圆盘20和载台30之间的直线，其移动路径可以有各种的变化。
45.在实际使用中，可以在一个晶圆盘20和一个载台30之间规划多个不重合的移动路径，分别由多个固晶机械臂10的基体11按照该多个移动路径在晶圆盘20和载台30之间移动，这样实际上由多个固晶机械臂10能够从同一个晶圆盘20上放置的晶圆上取晶片，并移动到载台处，将晶片转移安装到目标基板上。当然地，更可以在一个晶圆盘20和多个载台30之间规划多个不重合的移动路径，使多个固晶机械臂10从同一个晶圆盘20上放置的晶圆上取晶片，并分别转移安装到不同的载台上的目标基板上。
46.本实施例未提及的其他部分与上述实施例1相同，在此不再赘述。
47.综上所述，本发明上述实施例提供的固晶机械臂，其基体11上设置有多个固晶头110，且多个固晶头110排列成m行n列的阵列形式(最少可以为1行2列)，在固晶机械臂10进行固晶工艺时，每个固晶头110能够独立地下降至与放置在晶圆盘20上的晶圆对应的位置，通过吸咀吸取晶片，从而多个固晶头110就可以一次性地吸取多个晶片，暂存到多个固晶头110上，而在载台30处，固晶机械臂10能够一次性地将多个固晶头110上暂存的多个晶片转移安装到放置在载台30上的目标基板上。与现有技术中每次在固晶盘和目标基板之间的运动只向目标基板上转移安装一个晶片的方案相比，本实施例提供的固晶机械臂的固晶效率高；并且，固晶效率的提高并不是单纯依赖固晶机械臂的数量的增加实现的，就不会占用很多的空间，不会受到空间大小的较大限制，因此，固晶效率所能达到的上限更高。
48.(3)固晶设备的实施例1
49.在本实施例中，固晶设备包括上述固晶机械臂实施例中提供的固晶机械臂10，以及晶圆盘20和载台30。
50.参看图1，固晶机械臂10的数量为多个，每个固晶机械臂10具有与其对应的晶圆盘20。具体地，固晶机械臂10的数量和晶圆盘20的数量相等，且一一对应。多个固晶机械臂10的第一驱动机构安装在一个安装架40上，多个固晶机械臂10的第一驱动机构分别驱动多个固晶机械臂10的基体11在各自对应的晶圆盘20和载台30之间移动。在进行固晶工艺时，由多个固晶机械臂10同时向载台30上的目标基板上转移晶片，目标基板上的晶片位被装满晶片所需的时间就会缩短，实现更高的固晶效率。
51.在本实施例中，固晶设备还包括载台驱动机构和晶圆驱动机构，其中，所述载台驱动机构用于驱动放置在载台30上的目标基板移动，以使目标基板上的待要安装晶片的晶片位位于固晶工位。晶圆驱动机构用于驱动放置在晶圆盘20上的晶圆移动，以及晶圆上待要安装的晶片位于取晶工位。
52.在本实施例中，载台30上的固晶工位和每个晶圆盘20的取晶工位处设置有第一图像采集装置50，第一图像采集装置50用于采集固晶工位、取晶工位的图像，根据第一图像采集装置50所采集的图像，可以判断载台30上的目标基板的位置是否移动到位，以及判断晶圆盘20上放置的晶圆是否移动到位。具体地，第一图像采集装置50可以为ccd相机，其采集的图像并不仅指静态图片，还可以是动态的视频信息，或者实时拍摄和传输的监控视频画面。
53.(4)固晶设备的实施例2
54.在本实施例中，不同于上述实施例1，参看图3和图4，晶圆盘20的数量为多个，该多个晶圆盘20中的至少一个具有多个与其对应的固晶机械臂10。并且，与一个晶圆盘20对应的多个固晶机械臂10的在晶圆盘20和载台30之间的移动路径不重合。
55.在本实施例中，一个晶圆盘20对应多个固晶机械臂10，也即是，多个固晶机械臂10共用一个晶圆盘20，共同从该晶圆盘20上放置的晶圆取晶片，并转移到一个或不同的载台30上的目标基板上。由于该多个固晶机械臂10在晶圆盘20和载台30之间的移动路径不重合，该多个固晶机械臂10在从晶圆盘20上放置的晶圆取晶片时也就不会出现彼此的干扰。与上述实施例1相比，本实施例的固晶设备中可以减少配置的晶圆盘20的数量，以及还可以减少用于对晶圆盘20的取晶工位进行成像的第一图像采集装置50的数量，这样就可以明显地降低固晶设备的成本。
56.本实施例未提及的其他部分与上述实施例1相同，在此不再赘述。
57.需要说明的是，在本实施例中，晶圆盘20的数量也可以为一个，该晶圆盘20具有多个与其对应的固晶机械臂10，并且，与该晶圆盘20对应的多个固晶机械臂10的在晶圆盘20和载台30之间的移动路径不重合。
58.(5)固晶设备的实施例3
59.在本实施例中，区别与上述实施例1和实施例2，如图5所示，固晶设备还包括第二图像采集装置60，固晶机械臂的每个固晶头110还包括旋转机构。
60.第二图像采集装置60用于在多个吸咀吸取晶片后采集被吸取的多个晶片的图像。具体地，图像采集机构具体可以为ccd相机等，其所采集的图像可以是静态的照片，也可以是动态的视频信息，还可以是实时的视频监控画面。根据图像采集机构所采集的图像，可以在吸咀吸取晶片后，判断被吸取的晶片在吸咀上所呈现的角度，并对该角度进行评估，确定晶片的角度是否是能够准确对位安装到载台30上的目标基板上的角度。
61.旋转机构与吸咀连接，能够带动吸咀旋转。在根据第二图像采集装置所采集的图像，确定每个晶片的角度不能够满足准确对位安装到目标基板上时，可以通过控制旋转机构，由旋转机构带动吸咀旋转，从而对被吸咀吸取的晶片的角度进行修正，将晶片的角度修正到能够满足准确对位安装到目标基板上的状态。与上述实施例1和实施例2相比，本实施例中，向目标基板上对位安装晶片的准确率会更高，减少晶片安装过程中出现的偏差。
62.本实施例未提及的其他部分与上述实施例1、实施例2相同，在此不再赘述。
63.综上所述，本发明上述实施例提供的固晶设备，其包括上述固晶机械臂的实施例所提供的固晶机械臂，能够在晶圆盘20处从放置在晶圆盘20上的晶圆上一次性地取多个晶片，暂存到多个固晶头110上，以及在载台30处，一次性地将多个固晶头110上暂存的多个晶片转移安装到放置在载台30上的目标基板上。与现有技术中每次在晶圆盘和目标基板之间的运动只向目标基板上转移安装一个晶片的方案相比，本实施例提供的固晶设备的固晶效率高；并且，固晶效率的提高并不是单纯依赖固晶机械臂的数量的增加实现的，就不会占用很多的空间，不会受到空间大小的较大限制，因此，固晶效率所能达到的上限更高。
64.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
65.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。