一種倒封裝翻轉及光路結構的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種倒封裝翻轉及光路結構，用于芯片的拾取、翻轉、視覺定位和貼裝。它包括反射鏡、翻轉吸頭、裝片吸頭、相機鏡頭組、翻轉基座、荷重線圈、荷重驅動框架；反射鏡設置在翻轉吸頭和裝片吸頭交接位置的正下方。當翻轉吸頭旋轉到交接位置的時候，下光路無遮擋，此時對頂針帽上的芯片進行拍照；當翻轉吸頭旋轉到取片位置的時候，上光路無遮擋，此時對裝片吸頭上的芯片進行拍照；從而實現了裝片吸頭在水平方向的同一個位置可一并進行上識別拍照任務和芯片交接任務。優點是縮短了裝片吸頭的運動行程、減少了一個運動位置，從而提高了產能。此外集成化的荷重音圈結構緊湊、負載小，降低了震動導致的誤差。
【專利說明】
一種倒封裝翻轉及光路結構
技術領域
[0001]本發明涉及半導體封裝設備領域，特別涉及倒封裝芯片設備的翻轉及光路結構。
【背景技術】
[0002]目前倒封裝芯片設備的光路結構通常如公開號CN104701199A中圖2所示。
[0003]目前半導體倒封裝設備的主要工藝是將芯片從晶圓上摘下來，再通過翻轉吸頭把芯片翻轉180度，裝片吸頭交接得到芯片后，需要移動到一個獨立的上識別位置進行拍照，然后裝在目標位置上。這樣不僅導致每個裝片動作的運動行程很大;而且多了一個停頓的運動位置。或者有采用飛行拍照技術的，但是實現困難且精度低。綜上導致設備的產能UPH低，或裝片精度差。
[0004]傳統結構的翻轉吸頭和荷重結構不夠緊湊、重量及負載偏大，進而導致震動，最終影響了裝片精度。
[0005]傳統結構用來檢測荷重音圈到位信號的觸點結構不夠緊湊。
【發明內容】
[0006]本發明針對現有技術的不足，工作時序上利用翻轉過程中光路無遮擋的時段，結構上利用交接位置正下方的空間，通過一種新穎的倒封裝芯片設備的翻轉結構和光路結構來解決上述問題。
[0007]本發明可以用以下技術手段來實現:
[0008]反射鏡設置在翻轉吸頭和裝片吸頭交接位置的正下方，即反射鏡、翻轉吸頭交接位置、裝片吸頭交接位置處于同一豎直位置。反射鏡的正反兩面都具有良好的反射性能，可由兩個薄反射鏡背貼粘接結構成，也可由一個直角棱鏡代替，實現正反兩面的光反射。這樣，當翻轉吸頭旋轉到交接位置的時候，下光路無遮擋，此時對頂針帽上的芯片進行拍照；當翻轉吸頭旋轉到頂針帽附近的取片位置的時候，上光路無遮擋，此時對裝片吸頭上的芯片進行拍照;從而實現了裝片吸頭在水平方向的同一個位置可一并進行上識別拍照任務和芯片交接任務。由于空間限制，采用反射鏡和對應水平布置的相機鏡頭組實現上述發明，當然也可以選用緊湊型相機鏡頭組取代反射鏡的位置，直接設置在翻轉吸頭和裝片吸頭交接位置的正下方。
[0009]實施例[I]中技術手段是:翻轉吸頭的吸頭部分為探出的單懸臂結構，探出的吸頭部分占據旋轉區域的外環，與之徑向對應的內環中心區域設置有反射鏡，即翻轉吸頭部分在翻轉的過程中可避讓開軸心內環區域的反射鏡;反射鏡的正反兩面分別與兩個水平布置的相機鏡頭組對應構成兩個完整的光路，一個光路用于向上拍照裝片吸頭上的芯片，另一個光路用于向下拍照頂針帽上的芯片。
[0010]實施例[2]中技術手段是:翻轉吸頭的吸孔軸線與翻轉軸的軸線位置間具有一段距離a，翻轉吸頭旋轉到取片位置時，其正下方設置有反射鏡。
[0011]實施例[3]中技術手段是:視覺光路部的反射鏡和與之固定的鏡轉軸通過電機驅動，可往返旋轉一定度角，對應反射鏡的兩種角度狀態，以及翻轉吸頭對應翻轉的兩個角度位置，使用一個相機鏡頭組分別實現向上拍照和向下拍照。
[0012]實施例[I]和實施例[2]中的反射鏡嵌入安裝在反射鏡框架內，并固定在鏡轉軸上，擰動鏡轉軸，可以調節反射鏡的角度，通過頂緊固定夾上的鎖緊螺絲可以把鏡轉軸抱死固定。
[0013]翻轉執行部的翻轉吸頭直接內嵌安裝荷重線圈，荷重驅動框架內設置4塊強磁鐵，翻轉吸頭端部直接固定在滑軌上;翻轉吸頭通過荷重線圈的驅動實現伸縮動作，荷重驅動框架直接固定在翻轉基座上，實現了緊湊有效的電磁荷重功能。
[0014]為了實現相機的有效固定，設置了相機固定夾，相機固定夾為外框式結構，框的四個面上設置了四個螺紋通孔，通過擰緊幾個頂絲對相機外殼的側面進行夾緊固定。
[0015]為了實現更緊湊的觸點信號功能，荷重驅動框架上端安裝觸點PCB板，翻轉吸頭也裝有觸點PCB板，兩個觸點PCB板上焊接金屬觸點，在翻轉吸頭向外伸出的時候，兩個金屬觸點可通過荷重驅動框架上端的通孔接觸。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面對實施例描述中需要的附圖做介紹，顯而易見地，下面推述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例。
[0017]圖1為本發明的整體結構示意圖。
[0018]圖2為本發明主結構特征示意圖A。
[0019]圖3為本發明主結構特征示意圖B。
[0020]圖4為本發明主結構特征示意圖C。
[0021]圖5為本發明實施例[I]翻轉吸頭交接位置時的工作示意圖。
[0022]圖6為本發明實施例[I]翻轉吸頭取片位置時的工作示意圖。
[0023]圖7為本發明實施例[2]翻轉吸頭交接位置時的工作示意圖。
[0024]圖8為本發明實施例[2]翻轉吸頭取片位置時的工作示意圖。
[0025]圖9為本發明實施例[3]翻轉吸頭交接位置時的工作示意圖。
[0026]圖10為本發明實施例[3]翻轉吸頭取片位置時的工作示意圖。
[0027]圖11為本發明荷重音圈以及觸點的結構分解示意圖。
[0028]圖12為本發明光路結構DEMO示意圖。
[0029]附圖標記說明:以下為各附圖中出現的標記說明
[0030]圖1: 101裝片吸頭、102裝片吸頭上的芯片、103翻轉吸頭、104上光路、105相機鏡頭組[I]、106固定夾、107反射鏡、108反射鏡轉軸、109頂針帽、110頂針帽上的芯片、111下光路、112翻轉軸、113相機鏡頭組[2]、114主動同步帶輪、115電機、116同步帶、117從動同步帶輪、118翻轉基座、119滑塊、120滑軌。圖2:201翻轉軸中心線。圖3:301翻轉吸頭的吸頭部分。圖4:401翻轉吸頭部分旋轉掃過的外環區域、402內環中心區域。圖5:501完成裝載后的芯片、502基材、503軌道載臺。圖9:118[2]翻轉基座。圖11:1101上觸點PCB板、1102上金屬觸點、1103荷重驅動框架上端的通孔、1104強磁鐵、1105荷重驅動框架、1106下金屬觸點、1107下觸點PCB板、1108荷重線圈。圖12:1201螺紋通孔、1202相機固定夾、1203后相機、1204前相機、1205相機固定夾板。
【具體實施方式】
[0031]下面參照附圖詳細說明本發明及3個實施例，詳細闡明本發明的特征和【具體實施方式】。
[0032]圖1為本發明的整體結構示意圖，描繪了根據本發明的一種實施例概圖。
[0033]圖中由翻轉軸112、主動同步帶輪114、電機115、同步帶116、從動同步帶輪117連接構成翻轉機構的主轉軸部分，翻轉基座118固定在翻轉軸112上，翻轉吸頭103通過滑軌120、滑塊119連接到翻轉基座118上，實現由電機115驅動的翻轉吸頭103可以繞翻轉軸112的軸心旋轉，從而實現如圖5翻轉吸頭交接位置，以及如圖6翻轉吸頭取片位置的兩種工作位置狀態。
[0034]如圖5所示，本發明的工作過程是芯片的下視覺定位、拾取、翻轉、上視覺定位和貼裝。具體的:先對頂針帽上的芯片110進行拍照，然后翻轉吸頭103把頂針帽109上面的芯片吸取后，翻轉180度交接給裝片吸頭101，再由裝片吸頭101平移運動到位于軌道載臺503上承載的基材502對應工藝位置上方，把芯片裝到如圖示的完成裝載后的芯片501所示的各個位置上。
[0035]如圖5所示，翻轉吸頭103處于交接位置附近時，下光路111無遮擋，此時對頂針帽上的芯片110進行拍照；如圖6所示當翻轉吸頭103旋轉到頂針帽附近，即取片位置的時候，上光路104無遮擋，此時對裝片吸頭上的芯片102進行拍照;從而實現了裝片吸頭101在水平方向的同一個位置可一并進行上識別拍照任務和芯片交接任務。上述兩種拍照時刻的附圖為翻轉吸頭103兩個旋轉端的工作位置，只是方便示意一個光路無遮擋，實際上可以在翻轉吸頭103旋轉一個小角度后，保證了相機的曝光時間內光路無遮擋的前提下，在旋轉過程中進行拍照，下面敘述的拍照時刻都具有此特點。
[0036]如圖1所示，本發明特征主要在于把反射鏡107或者緊湊型相機鏡頭組設置在翻轉吸頭交接位置的正下方，使裝片吸頭101不需要在水平位置上多移動一段距離或多運動一個位置，對裝片吸頭101而言，芯片交接位置就是芯片上識別位置。
[0037]為了輔助上述發明的主要特征，相機和反射鏡等原件的布置可由以下3種發明的實施例結構實現，下面分別對3種實施例詳細描述，當然本發明不限于下述3種實施方式。
[0038]圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6為本發明優選實施例[I]的示意圖，如圖3所示，翻轉吸頭103的吸頭部分301為探出的單懸臂結構，如圖4所示探出的吸頭部分301占據旋轉區域的外環401，與之徑向對應的內環中心區域402設置有反射鏡107，即翻轉吸頭103的吸頭部分301在翻轉的過程中可避讓開位于內環中心區域402的反射鏡107。圖5為翻轉吸頭交接位置時的工作示意圖；圖6為翻轉吸頭取片位置時的工作示意圖。反射鏡107的正反兩面分別與水平布置的相機鏡頭組[I]和相機鏡頭組[2]對應構成兩個完整的光路，一個是上光路104用于向上拍照裝片吸頭上的芯片102，另一個是下光路111用于向下拍照頂針帽上的芯片110，分別在無遮擋的時刻進行拍照。
[0039]圖7、圖8為本發明實施例[2]的示意圖，圖7為翻轉吸頭交接位置時的工作示意圖；圖8為翻轉吸頭取片位置時的工作示意圖。如圖7所示，翻轉吸頭103旋轉到交接位置，由電機驅動旋轉的反射鏡107呈圖示中的角度，此時光路111無遮擋，相機鏡頭組105對頂針帽上的芯片110進行拍照。如圖8所示，翻轉吸頭103旋轉到取片位置，由電機驅動旋轉的反射鏡107呈圖示中的角度，此時光路104無遮擋，相機鏡頭組105對裝片吸頭上的芯片102進行拍照。
[0040]圖9、圖10為本發明實施例[3]的示意圖，圖9為翻轉吸頭交接位置時的工作示意圖；圖10為翻轉吸頭取片位置時的工作示意圖。如圖9所示，翻轉基座118[2]的一種樣式，特點是翻轉吸頭103的吸孔軸線與翻轉軸的軸線位置間具有一段距離901，翻轉吸頭103旋轉到交接位置，其正下方設置有反射鏡107，此時光路111無遮擋，相機鏡頭組113對頂針帽上的芯片110進行拍照。如圖10所示，翻轉吸頭103旋轉到取片位置，此時光路104無遮擋，相機鏡頭組105對裝片吸頭上的芯片102進行拍照。
[0041 ]圖11為本發明荷重音圈以及觸點的結構分解示意圖，如圖所示荷重線圈1108直接嵌入翻轉吸頭103中，為一體式結構，4塊方形強磁鐵1104如圖位置設置在荷重驅動框架1105內，荷重驅動框架1105為鐵質材料，荷重線圈1108為漆包線繞制的線圈。荷重驅動框架1105安裝到如圖2所示翻轉基座118的位置上，當線圈中通入正反電流的時候可以驅動翻轉吸頭103伸縮運動。
[0042]如圖11所示上金屬觸點1102焊接到上觸點PCB板上，再一并安裝到荷重驅動框架1105上;下金屬觸點1106焊接在下觸點PCB板1107上，再一并粘接到翻轉吸頭103上;翻轉吸頭103向外伸出的時候，兩個金屬觸點通過荷重驅動框架上端的通孔1103接觸，實現觸點到位信號的獲取。
[0043]如圖12所示，為了固定相機的位置，本發明設置了相機固定夾，通過相機固定夾上面的幾個頂絲對相機外殼的上下左右方向進行頂緊，相機固定夾1202為如圖的框式結構，框的上端面設置有螺紋通孔1201 [2]，左側面也設置有螺紋通孔1201 [ I ]，同樣的，下端面和右側面也設有螺紋通孔，通過調節上下左右四個螺紋通孔中的頂絲，來鎖緊固定后相機1203。前相機1204的左右兩側設置有相機固定夾板1205，類似相機固定夾1202的特征，其左、右、下三個端面設置有螺紋通孔和頂絲，用來固定前相機1204。
【主權項】
1.一種倒封裝翻轉及光路結構，用于芯片的拾取、翻轉、視覺定位和貼裝，它包括反射鏡、翻轉吸頭、裝片吸頭、相機鏡頭組、翻轉基座、荷重線圈、荷重驅動框架、相機固定夾； 所述的反射鏡、翻轉吸頭、裝片吸頭，其特征在于，反射鏡設置在翻轉吸頭和裝片吸頭交接位置的正下方，反射鏡、翻轉吸頭交接位置、裝片吸頭交接位置處于同一豎直軸線上。2.如權利要求1中所述的一種倒封裝翻轉及光路結構，其特征在于，所述的翻轉吸頭的吸頭部分為探出的單懸臂結構，探出的吸頭部分占據旋轉區域的外環，與之徑向對應的內環中心區域設置有反射鏡;反射鏡的正反兩面分別與兩個水平布置的相機鏡頭組對應構成上光路和下光路。3.如權利要求1中所述的一種倒封裝翻轉及光路結構，其特征在于，所述的視覺光路部的反射鏡和與之固定的鏡轉軸通過電機驅動，可往返旋轉，相機鏡頭組[I ]對應反射鏡的兩種角度狀態，分別對應上光路和下光路。4.如權利要求1中所述的一種倒封裝翻轉及光路結構，其特征在于，所述的權利要求1包括翻轉吸頭的吸孔軸線與翻轉軸的軸線位置間具有一段距離的情況，反射鏡、翻轉吸頭交接位置、裝片吸頭交接位置處于同一豎直軸線上。5.如權利要求1、2、3、4中所述的一種倒封裝翻轉及光路結構，其特征在于，所述的反射鏡和相機鏡頭組可由一個緊湊型相機鏡頭組代替，緊湊型相機鏡頭組設置在翻轉吸頭和裝片吸頭交接位置的正下方，緊湊型相機鏡頭組、翻轉吸頭交接位置、裝片吸頭交接位置處于同一豎直軸線上。6.如權利要求3中所述的一種倒封裝翻轉及光路結構，其特征在于，所述的反射鏡的正反兩面都具有良好的反射性能，可由兩個薄反射鏡背貼粘結構成，也可由一個直角棱鏡代替實現正反兩面的光反射。7.如權利要求1、2、3、4、5中所述的一種倒封裝翻轉及光路結構，其特征在于，所述的視覺光路部的反射鏡嵌入安裝在反射鏡框架內，并固定在鏡轉軸上，反射鏡隨鏡轉軸可以轉動，鏡轉軸可以通過頂緊固定夾上的鎖緊螺絲固定。8.如權利要求1、2、3、4、5中所述的一種倒封裝翻轉及光路結構，其特征在于，所述的翻轉執行部的翻轉吸頭直接內嵌安裝荷重線圈，荷重驅動框架內設置4塊方形強磁鐵，翻轉吸頭端部直接固定在滑軌上；荷重驅動框架直接固定在翻轉基座上，翻轉吸頭通過荷重線圈的驅動實現伸縮動作。9.如權利要求1、2、3、4、5中所述的一種倒封裝翻轉及光路結構，其特征在于，所述的視覺光路部設置有相機固定夾，通過相機固定夾上面的幾個頂絲對相機外殼的上下左右方向進行頂緊。10.如權利要求1、2、3、4、5中所述的一種倒封裝翻轉及光路結構，其特征在于，所述的荷重驅動框架上端安裝有觸點PCB板，翻轉吸頭也裝有觸點PCB板，兩個觸點PCB板上焊接有金屬觸點，兩個金屬觸點可通過荷重驅動框架上端的通孔接觸。
【文檔編號】H01L21/67GK105914169SQ201610265785
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月19日
【發明人】劉寧
【申請人】劉寧