[發明專利]一種芯片拾放控制方法及裝置

有效

• 申請號: 200910272685.4
• 申請日: 2009-11-06
• 公開（公告）號: CN101707181A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 尹周平;蔡偉林;陳建魁;王瑜輝;熊有倫
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/68;H01L21/50
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本發明涉及電子封裝領域，具體涉及一種芯片拾放控制方法及裝置。

背景技術

微小芯片的拾取與貼裝一直以來都是電子封裝行業的難題。近年來，為了獲得更輕、更小、更薄的電子產品，強烈要求半導體芯片的超薄化，而通過研磨、磨削以及蝕刻半導體晶片的背面，可以使芯片厚度薄至100μm以下。但是，對于厚度在100μm以下的芯片而言，芯片的拾取與貼裝的難度進一步加大了。半導體芯片通常都是易碎的，薄芯片更加容易破裂或者損傷，必須對其操作力進行嚴格控制。芯片拾放裝置在工作時，需要預先設定拾取和貼裝芯片時的壓力，而將芯片放在框架或基板上時必須給予一定量的壓力，以便使芯片與框架或基板有更好的粘結。所以在實際芯片貼裝過程中，必須精確設定與控制該壓力的大小，保證芯片可靠粘結的同時不損傷芯片。據相關文獻介紹，芯片貼裝過程中需實現沖擊力＜100g，接觸壓力＜40g，芯片的減薄對沖擊力與接觸壓力提出了更嚴苛的要求。

除力控功能外，芯片拾放裝置還必須具有響應快速的特點以提高整設備的效率。另外，由于芯片在拾取的過程經常產生微小的位置變化，在貼裝前需要對芯片的位置進行糾正，這對于定位精度要求高的封裝設備來說尤為重要，必須對貼裝上吸取的芯片進行一定角度的旋轉以補償位置的偏差。要具有該功能，芯片拾放裝置必須還具有旋轉自由度。

目前部分拾放裝置僅僅采用了彈簧對該壓力進行控制，如專利CN1533237A，彈簧控制壓力方案原理簡單，但是壓力的調節較為粗略，精度不夠，容易發生拾不到芯片或者芯片粘結不牢固等現象，并且容易損傷芯片。也有專利方案(CN?101005757A)采用了氣壓的方式來控制壓力，這類方案結構簡單，但是壓力調節不易，且氣動作用通常都有一定的滯后性，響應速度不夠快；而且氣動執行機構以較大的速度下降而使芯片與基板接觸的過程中承受較大的沖擊力。另外，大多數方案(CN?2633839Y、CN?1533239A等)僅僅考慮了芯片貼裝時的直線運動而不考慮芯片的旋轉位置補償，這種芯片拾放裝置一般僅適合貼裝時角度無精確要求的場合。

發明內容

本發明的目的在于提供一種芯片拾放控制方法，實現芯片的可靠粘結并有效防止芯片在貼裝過程中因為壓力過大而損壞。

本發明的另一目的在于提供一種兩自由度芯片拾放裝置，完成薄芯片的拾取，并在糾正芯片的位姿后貼裝，最終實現芯片的可靠粘結并有效防止芯片在貼裝過程中因為壓力過大而損壞。

一種芯片拾放控制方法，具體為：芯片拾放裝置以第一速度V₁下降到速度切換位置，對其直接減速至第二速度V₂，再以第二速度V₂下降至芯片待拾取或貼裝處，完成芯片拾取或貼裝，0.2m/s≤V₁≤0.3m/s，0.02≤V₂≤0.04m/s。

一種芯片拾放裝置，包括支撐機構30、安裝在其上的直線驅動機構10、旋轉驅動機構20、花鍵24和芯片拾放機構40，花鍵24包括花鍵軸242和套在其表面的花鍵軸242；

直線驅動機構10包括直線驅動音圈電機11、彈簧22、電氣限位組件13和電機位置檢測組件14，直線驅動音圈電機11連接花鍵軸242一端，花鍵軸242的另一端連接芯片拾放機構40，花鍵軸242上設有彈簧22，花鍵軸242的一側設有電氣限位組件13，另一側設有電機位置檢測組件14；

旋轉驅動機構20包括傳動機構和旋轉驅動電機23，花鍵套243通過傳動機構連接旋轉驅動電機23。

本發明控制方法優化了經典的力/位混合控制的速度曲線，將電機從位置控制模式切換到速度控制模式時速度先減速到零然后再加速到一個較低的速度優化為速度直接從高速減速過渡到一個較低的速度，從而減小了減速過程的沖擊力。拾取裝置采用音圈電機實現三種模式的切換控制，并設計了旋轉驅動機構在芯片貼裝前對芯片位姿校正，實現芯片的可靠粘結和精確位姿貼片。

附圖說明

圖1是本發明裝置的一種具體實施方式的總體結構示意圖；

圖2是圖1中直線驅動機構的立體分解圖；

圖3是圖2中軸承座結構的立體分解圖；

圖4是圖1中旋轉驅動機構的立體分解圖；

圖5是芯片貼裝過程的流程圖；

圖6是芯片貼裝下降過程的速度曲線示意圖，圖6(a)為現有的經典力/位混合控制的速度曲線圖，圖6(b)為本發明控制方法的速度曲線圖。

具體實施方式