一种DieBond工艺的双头驱动装置的制作方法

一种diebond工艺的双头驱动装置
技术领域
1.本发明涉及一种半导体封装设备的执行机构，尤其涉及一种diebond工艺的双头驱动装置。


背景技术：

2.diebond工艺是半导体封装中常见的一种封装形式，主要是在晶圆（wafer）完成了划片工序之后，通过邦头将晶圆蓝膜上的芯片剥离开，在银浆、锡膏等粘合剂的作用下将其粘贴在框架、料片或者其他封装体上的安装区域。diebond工艺中邦头取晶和固晶工作时候的接触压力、运动速度、取放精度等主要指标直接影响了封装器件整体的质量和封装效率。
3.现有技术中采用的邦头驱动方式通常为凸轮式硬接触驱动，邦头在凸轮的驱动下做竖直方向点动，然而现有的邦头驱动方式一方面邦头换向运动时由于惯性作用会有迟滞，封装效率不高，另一方面邦头运动至极限位置时容易冲击、抖动、振动从而造成封装不良甚至芯片破损划伤。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：本发明提供了一种diebond工艺的双头驱动装置来解决上述邦头取晶固晶时易冲击、抖动、振动且邦头运动迟滞，封装效率低的问题。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种diebond工艺的双头驱动装置，包括固定设置的机架，包括沿水平方向上相背设置的第一邦头和第二邦头；转台，所述转台上安装所述第一邦头和所述第二邦头；旋转驱动电机，固定安装在所述机架上并驱动所述转台沿水平方向旋转；竖直驱动机构，驱动所述第一邦头和所述第二邦头沿竖直方向运动，所述竖直驱动机构包括沿竖直方向运动的第一连接板和第二连接板，所述第一连接板驱动所述第一邦头，所述第二连接板驱动所述第二邦头；缓冲平衡机构，设置在所述第一连接板和所述第二连接板的下方，包括第一平衡柱塞、第一缓冲弹簧、第一弹簧座、第二平衡柱塞、第二缓冲弹簧、第二弹簧座和固定设置在所述机架上的平衡座，所述平衡座上设置有第一缸孔和第二缸孔；所述第一平衡柱塞密封安装于所述第一缸孔中并沿轴向滑动，所述第一缓冲弹簧安装于所述第一平衡柱塞顶部，所述第一缓冲弹簧将所述第一弹簧座向上顶推贴紧于所述第一连接板底部；所述第二平衡柱塞密封安装于所述第二缸孔中并沿轴向滑动，所述第二缓冲弹簧安装于所述第二平衡柱塞顶部，所述第二缓冲弹簧将所述第二弹簧座向上顶推贴紧于所述第二连接板底部；所述第一缸孔和所述第二缸孔通过气道连通。
6.进一步地：所述转台的右侧竖直设置有第一导轨、左侧竖直设置有第二导轨，所述第一导轨上滑动设置有第一滑块，所述第一邦头设置在所述第一滑块上；所述第二导轨上滑动设置有第二滑块，所述第二邦头设置在所述第二滑块上；所述竖直驱动机构还包括内导杆和外导杆，所述第一连接板设置于所述第二连接板的上方；所述外导杆为中空结构，所述内导杆上下贯穿穿设于所述外导杆中，所述外导杆和所述内导杆设置于所述转台内，且所述外导杆的轴心、所述内导杆的轴心和所述旋转驱动电机的转动中心同轴，所述转台以
所述外导杆和所述内导杆为中心作180
°
转动；所述内导杆的顶端与所述第一连接板固定，其底端通过第一转套连接所述第一滑块，所述第一转套沿所述内导杆外周转动；所述外导杆的顶端与所述第二连接板固定，其底端通过第二转套连接所述第二滑块，所述第二转套沿所述外导杆外周转动。
7.进一步地：所述竖直驱动机构还包括第一驱动部和第二驱动部；所述第一驱动部包括有第一丝杠、第一点动电机、第一螺母，所述第一丝杠竖直设置，所述第一螺母安装于所述第一丝杠上，所述第一点动电机驱动所述第一丝杠转动并驱动第一螺母沿所述第一丝杠移动，所述第一连接板和所述第一螺母连接；所述第二驱动部包括有第二丝杠、第二点动电机和第二螺母，所述第二丝杠竖直设置，所述第二螺母安装于所述第二丝杠上，所述第二点动电机驱动所述第二丝杠转动并驱动第二螺母沿所述第二丝杠移动，所述第二连接板和所述第二螺母连接。
8.进一步地：所述第一驱动部还包括有第一驱动导轨，所述第一驱动导轨平行于所述第一丝杠设置，所述第一驱动导轨上滑动设置有第一驱动滑块，所述第一驱动滑块和所述第一连接板固定连接；所述第二驱动部还包括有第二驱动导轨，所述第二驱动导轨平行于所述第二丝杠设置，所述第二驱动导轨上滑动设置有第二驱动滑块，所述第二驱动滑块和所述第二连接板固定连接。
9.进一步地：所述机架上设置有视觉检测装置，包括安装在所述机架上的横向调节机构、安装在所述横向调节机构上的纵向调节机构、安装在所述纵向调节机构上的夹头和安装在所述夹头上的相机，所述第一邦头和所述第二邦头的取晶固晶工位的上方均设置有所述相机。
10.进一步地：所述第一转套和所述第二转套中设置有轴套。
11.进一步地：所述机架的外部设置有防护罩，所述防护罩的两侧外壁上对应设置有对流风扇。
12.本发明的有益效果是，本发明专利通过双头驱动的形式，在邦头驱动部件处设置缓冲平衡机构，一方面吸收邦头换向时的振动和冲击，另一方面在其中一个邦头运动时，会给另一个邦头提供辅助工作的外力，提升了邦头动作相应时间，提升了整体封装质量且提高了作业效率。
附图说明
13.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
14.图1是本发明一种diebond工艺的双头驱动装置的结构示意图；图2-图4是双头驱动装置的局部结构示意图；图5是竖直驱动机构的剖视图；图6是图5的a处局部放大图；图7是双头驱动装置的外形结构示意图；图8是缓冲平衡机构的安装位置示意图；图9是图8中b处局部放大图，即缓冲平衡机构的细节示意图。
15.图中1、机架，2、第一邦头，3、第二邦头，4、转台，5、第一导轨，6、第一滑块，7、第二导轨，8、第二滑块，9、内导杆，10、外导杆，11、第一连接板，12、第二连接板，13、第二转套，
14、第一转套，15、第二点动电机，16、第二丝杠，17、第二螺母，18、第一点动电机，19、第一丝杠，20、第一螺母，21、第二驱动部，22、第一驱动部，23、第二驱动导轨，24、第二驱动滑块，25、第一驱动导轨，26、第一驱动滑块，27、横向调节机构，28、纵向调节机构，29、相机，30、视觉检测装置，31、轴套，32、防护罩，33、对流风扇，34、旋转驱动电机，35、第一平衡柱塞，36、第一缓冲弹簧，37、第一弹簧座，38、第二平衡柱塞，39、第二缓冲弹簧，40、第二弹簧座，41、平衡座，42、第一缸孔，43、第二缸孔，44、气道。
具体实施方式
16.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
17.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元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发明的限制。
18.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
19.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
20.如图1-7所示，本发明提供了一种diebond工艺的双头驱动装置，包括固定设置的机架1，包括沿水平方向上相背设置的第一邦头2和第二邦头3；转台4，所述转台4上安装所述第一邦头2和所述第二邦头3；旋转驱动电机34，固定安装在所述机架1上并驱动所述转台4沿水平方向旋转；竖直驱动机构，驱动所述第一邦头2和所述第二邦头3沿竖直方向运动，所述竖直驱动机构包括沿竖直方向运动的第一连接板11和第二连接板12，所述第一连接板11驱动所述第一邦头2，所述第二连接板12驱动所述第二邦头3；缓冲平衡机构，设置在所述第一连接板11和所述第二连接板12的下方，包括第一平衡柱塞35、第一缓冲弹簧36、第一弹簧座37、第二平衡柱塞38、第二缓冲弹簧39、第二弹簧座40和固定设置在所述机架1上的平衡座41，所述平衡座41上设置有第一缸孔42和第二缸孔43；所述第一平衡柱塞35密封安装于所述第一缸孔42中并沿轴向滑动，所述第一缓冲弹簧36安装于所述第一平衡柱塞35顶
部，所述第一缓冲弹簧36将所述第一弹簧座37向上顶推贴紧于所述第一连接板11底部；所述第二平衡柱塞38密封安装于所述第二缸孔43中并沿轴向滑动，所述第二缓冲弹簧39安装于所述第二平衡柱塞38顶部，所述第二缓冲弹簧39将所述第二弹簧座40向上顶推贴紧于所述第二连接板12底部；所述第一缸孔42和所述第二缸孔43通过气道44连通。
21.在diebond封装时，通过第一邦头2和第二邦头3来进行取晶固晶操作，具体的是先通过邦头上的吸嘴将芯片由晶圆蓝膜上吸取出来，以此完成取晶操作，再将邦头运动至下工位，邦头上的吸嘴将所吸附的芯片以在一定的接触压力和位置精度的要求下放置框架或者料片的pad处，以此完成固晶操作。
22.该方案中第一邦头2和第二邦头3各自都可以完成单独完整的取晶固晶操作循环，由于第一邦头2和第二邦头3相背设置，具体的来说，在第一邦头2处于取晶工位上时，第二邦头3处于固晶工位上，旋转驱动电机34可以驱动转台4转动，以此完成第一邦头2和第二邦头3工位的切换。
23.现有技术中邦头在取晶固晶的时大多通过凸轮驱动的方式实现邦头在竖直方向的位移操作，由于邦头竖直方向往复运动，这种驱动方式通常会造成邦头在上止点和下止点处产生抖动和振动，且在取晶操作时邦头下移，吸嘴接触晶圆蓝膜的芯片，传统的邦头无缓冲机构只是“硬对硬”式施加驱动的外力在极短时间内完成换向，一方面因为抖动或者振动会造成吸嘴对芯片异常的压揉，另一方面无缓冲接触会造成邦头的吸嘴对芯片表面造成按压冲击，严重情况下会造成芯片划伤或者破损。
24.本方案设置的缓冲平衡机构，当第一连接板11和第二连接板12在运动到下极限位置时可以对其起到有效缓冲，第一连接板11或者第二连接板12在接近下止点时受到一定阻尼作用，第一缓冲弹簧36或者第二缓冲弹簧39能吸收极限位置冲击和振动，避免对芯片表面产生不利影响。
25.在使用时，第一缸孔42、第二缸孔43及气道44内充满一定压力的空气或者其他如液压油等介质，第一平衡柱塞35和第二平衡柱塞38一方面可以保持紧贴缓冲弹簧，吸收缓冲弹簧多余跳动，另一方面，可以对取晶、固晶时第一连接板11和第二连接板12起到平衡辅助的作用即一侧连接板运动会对另一侧连接板施加有利的外力。具体来说，以图示位置举例，此时第一邦头2处于取晶工位，第一邦头2运动到最下端即将吸取晶圆蓝膜上的芯片，第二邦头3处于固晶工位，第二邦头3运动到了最上端即将将所吸取的一粒芯片放至固晶的pad处。
26.以第一连接板11处于下止点，第二连接板12处于上止点为界进行分析，在此之前第一缓冲弹簧36被压缩变短，在第一邦头2接近芯片时起到了缓冲阻尼吸收冲击振动的作用，同时第一平衡柱塞35也运动至第一缸孔42的底部，并在运行时起到辅助的阻尼以及吸收振动的作用；同时，由于第一平衡柱塞35往下运动过程中，由于气道44连通作用，第二平衡柱塞38上移，对第二连接板12施加了辅助的向上的作用力，协助第二连接板12及时上升。
27.第一连接板11处于下止点，第二连接板12处于上止点为界，在此之后第二连接板12向下运动，一方面压缩第二缓冲弹簧39吸收多余的振动或冲击，另一方面第二平衡柱塞38下移，气道44连通作用将推动第一平衡柱塞35向上移动，将会辅助推动第一连接板11上移，可以辅助第一邦头2完成取晶工序，平稳迅速离开芯片表面。
28.缓冲平衡机构一方面可以缓冲吸收振动，另一方面在一个连接板位移时能对另一
连接板起到辅助加力的作用，这样第一连接板11和第二连接板12是通过两个不同的动力源进行驱动的情况下优点更为突出，因为两个不同动力源进行驱动，无法实现完全的步调一致，因此，缓冲平衡机构可以缓解不同动力源不同步导致的动作时差，提升了邦头的运动相应速度，同时使得邦头的运动更加平稳，提升了封装效率且提升了封装质量。
29.所述转台4的右侧竖直设置有第一导轨5、左侧竖直设置有第二导轨7，所述第一导轨5上滑动设置有第一滑块6，所述第一邦头2设置在所述第一滑块6上；所述第二导轨7上滑动设置有第二滑块8，所述第二邦头3设置在所述第二滑块8上；所述竖直驱动机构还包括内导杆9和外导杆10，所述第一连接板11设置于所述第二连接板12的上方；所述外导杆10为中空结构，所述内导杆9上下贯穿穿设于所述外导杆10中，所述外导杆10和所述内导杆9设置于所述转台4内，且所述外导杆10的轴心、所述内导杆9的轴心和所述旋转驱动电机34的转动中心同轴，所述转台4以所述外导杆10和所述内导杆9为中心作180
°
转动；所述内导杆9的顶端与所述第一连接板11固定，其底端通过第一转套14连接所述第一滑块6，所述第一转套14沿所述内导杆9外周转动；所述外导杆10的顶端与所述第二连接板12固定，其底端通过第二转套13连接所述第二滑块8，所述第二转套13沿所述外导杆10外周转动。
30.竖直驱动机构分别驱动第一滑块6和第二滑块8竖直运动，以此可以驱动第一邦头2和第二邦头3竖直运动，邦头在取晶和固晶工位上就是通过竖直驱动机构来完成上下运动位移的变化的，邦头的上下运动在取晶工位上所起的作用是将芯片由晶圆蓝膜上吸取分离，在固晶工位上所起的作用是将邦头吸嘴上的芯片贴合放置在pad点的指定位置处。
31.因此在竖直驱动机构作用下完成取晶工作，邦头转动至下一个固晶工位在竖直驱动机构作用下再完成固晶工作，为一个工作循环。在该工作循环中该邦头的转动角度为180
°
，第一邦头2和第二邦头3相背设置，在第一邦头2处于固晶工位时第二邦头3处于取晶工位，同理当第一邦头2处于取晶工位时第二邦头3处于固晶工位。这样在一个工作循环中，两个邦头可均进行了取晶和固晶的工作循环，相比较与单邦头的封装机构，该双头驱动装置的封装效率提升了一倍。
32.因为竖直驱动机构需要对第一邦头2和第二邦头3分别进行竖直方向的位移驱动，因此需要分别设置第一邦头2和第二邦头3各自的动力驱动单元，本案中即通过第一驱动部22和第二驱动部21分别进行驱动。为了尽可量减小第一驱动部22和第二驱动部21的所占空间，将第一驱动部22和第二驱动部21设置为了层套的结构，即内导杆9穿设于外导杆10中的结构，有利于简化传动结构且大大减小占用，使得结构整体更加紧凑。
33.同时，第一驱动部22驱动第一连接板11以及第二连接部驱动第二连接板12均只进行竖直方向上下移动，内导杆9和外导杆10可在第一连接板11和第二连接板12带动下沿轴向各自运动互不干涉；而转台4以及转台4上的第一导轨5和第二导轨7在旋转驱动电机34的带动下只进行旋转运动，第一导轨5上的第一滑块6和第二导轨7上的第二滑块8在转台4驱动下转动的同时又在第一转套14和第二转套13的竖直方向运动的驱动下分别沿第一导轨5和第二导轨7各自上下位移。第一转套14和第二转套13可转动设置在内导杆9和外导杆10上，这样可以灵活地随内导杆9和外导杆10上下位移的同时又可以避免将转台4的转动传递到内导杆9或者外导杆10上造成干涉。由此，满足了第一邦头2或者第二邦头3可以旋转变换取晶和固晶工位，同时能够各自单独控制地竖直方向运动以此满足邦头上的吸嘴取放芯片
的要求。
34.所述竖直驱动机构还包括第一驱动部22和第二驱动部21；所述第一驱动部22包括有第一丝杠19、第一点动电机18、第一螺母20，所述第一丝杠19竖直设置，所述第一螺母20安装于所述第一丝杠19上，所述第一点动电机18驱动所述第一丝杠19转动并驱动第一螺母20沿所述第一丝杠19移动，所述第一连接板11和所述第一螺母20连接；所述第二驱动部21包括有第二丝杠16、第二点动电机15和第二螺母17，所述第二丝杠16竖直设置，所述第二螺母17安装于所述第二丝杠16上，所述第二点动电机15驱动所述第二丝杠16转动并驱动第二螺母17沿所述第二丝杠16移动，所述第二连接板12和所述第二螺母17连接。
35.通过丝杠、电机和螺母的组合可以满足第一驱动部22和第二驱动部21精确传动的要求，丝杠螺母配合精密且电机的控制精确方便，可以使得第一驱动部22和第二驱动部21的驱动响应迅速、准确且灵活可调，大大提高了取晶和固晶操作时的灵活性。
36.所述第一驱动部22还包括有第一驱动导轨25，所述第一驱动导轨25平行于所述第一丝杠19设置，所述第一驱动导轨25上滑动设置有第一驱动滑块26，所述第一驱动滑块26和所述第一连接板11固定连接；所述第二驱动部21还包括有第二驱动导轨23，所述第二驱动导轨23平行于所述第二丝杠16设置，所述第二驱动导轨23上滑动设置有第二驱动滑块24，所述第二驱动滑块24和所述第二连接板12固定连接。
37.第一连接板11和第二连接板12为一端受力另一端固定的悬臂结构，第一驱动滑块26和第二驱动滑块24可对第一连接板11和第二连接板12起到辅助支撑作用，可避免第一连接板11和第二连接板12饶性变形，同时增加了传动的稳定性，可以使得邦头适应于较大频率的上下往复运动速率，增加了封装速率的上限。
38.所述机架1上设置有视觉检测装置30，包括安装在所述机架1上的横向调节机构27、安装在所述横向调节机构27上的纵向调节机构28、安装在所述纵向调节机构28上的夹头和安装在所述夹头上的相机29，所述第一邦头2和所述第二邦头3的取晶固晶工位的上方均设置有所述相机29。
39.相机29的横向调节机构27和纵向调节机构28为常见的手轮调节方式，通过手轮调节可以调整横向和纵向方向上的位置，以此可以将相机29设置在取晶和固晶工位中心的上方，在邦头进行取晶和固晶操作时，视觉检测装置30可以对取晶和固晶流程进行监控以此来在线检测和记录封装质量。
40.所述第一转套14和所述第二转套13中设置有轴套31，轴套31可以减小第一转套14和内导杆9以及第二转套13和外导杆10之间的摩擦力，降低相对转动部位之间的磨损，提高避免较大间隙产生，提升了封装寿命且提升了操作精度。
41.所述机架1的外部设置有防护罩32，所述防护罩32的两侧外壁上对应设置有对流风扇33。对流风扇33的可以增加防护罩32与外界的空气对流，优化双头驱动装置内部电机等电子元件的散热，保障了设备稳定运行。
42.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、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。