[發明專利]一種自動粘片機三維運動焊頭的控制系統和控制方法

有效

• 申請號: 201410038858.7
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN103809525A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 姚劍鋒;張順;肖峰;胡永剛
• 申請（專利權）人: 佛山市藍箭電子股份有限公司
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414;H01L21/677
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 艾持平

技術領域

本發明屬于半導體封裝設備領域，特別是半導體芯片的自動粘片機，具體涉及一種自動粘片機三維運動焊頭的控制系統和控制方法。

背景技術

在半導體后工序封裝中，一般采用自動粘片機從晶圓芯片臺拾取芯片，然后將芯片粘貼到引線框架的載芯板上，目前，自動粘片機的拾取和粘貼芯片的焊頭的結構主要存在三種形式，一是采用雙軸方式，由于X軸方向焊頭的運動距離較小，因此X方向運動機構不用電機控制，只保留Y、Z兩個運動機構采用電機控制，由于自動粘片機的焊頭在X方向是不運動的，因此要通過調整晶圓芯片臺的頂針的位置及在軌道內運送引線框架的位置來達到，這種調整方法復雜，在一些國產設備中較常見。二是用旋轉臂來取代X、Y軸運動機構，但由于旋轉臂長度是固定的，因此拾取芯片和粘貼芯片的位置也必須固定，因而也需要通過調整晶圓芯片臺的頂針位置及在軌道內運送框架的位置來實現，調整相對復雜，并且由于在粘貼片式器件時，無法實現自動改變粘貼芯片的Y方向位置而受到限制，這種焊頭機構在一些香港生產的設備中較為常見。三是采用可以三維運動拾取和粘貼芯片的焊頭，X、Y、Z三個方向的位置獨立控制，但現有設備的采用專門的控制電路對機械運動進行控制，對電路元件和機械精度要求高，運行穩定性差，不便維護，生產效率低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，針對現有技術的不足提供一種不需要配套專門的控制電路就可以有效實現自動粘片機焊頭的三維運動的控制系統和控制方法。

本發明所要解決的技術問題是通過如下技術方案實現的：

一種自動粘片機的三維運動焊頭控制系統，包括焊頭的運動控制系統，焊頭的吸嘴控制系統、焊頭吸嘴的檢測系統，其中焊頭的運動控制系統為X軸、Y軸、Z軸三個軸向運動的控制系統，所述的X軸向的運動機構處于最低層，Y軸向運動機構固定在X軸運動平臺上，Z軸向運動機構固定在Y軸運動平臺上，焊頭的吸嘴固定在Z軸運動平臺上，所述的焊頭吸嘴在晶圓芯片臺吸取芯片然后將芯片粘貼在引線框架軌道上的引線框架的載芯板上；

所述的焊頭運動控制系統包括工控機、運動控制卡、信號輸入/輸出卡、分別驅動X軸、Y軸、Z軸運動平臺進行運動的X軸、Y軸、Z軸伺服電機以及限定X軸、Y軸、Z軸運動平臺的運動位置的位置傳感器；所述三維運動焊頭的各個伺服電機、各個位置傳感器與運動控制卡電連接，所述的運動控制卡插入工控機的PCI插槽中；

所述焊頭吸嘴控制系統包括真空控制電磁閥和壓縮空氣控制電磁閥，所述真空控制電磁閥與壓縮空氣控制電磁閥分別與所述的信號輸入/輸出卡電連接；所述的焊頭吸嘴檢測系統包括漏晶傳感器和漏晶檢測燈，所述的漏晶傳感器與所述的信號輸入/輸出卡電連接：所述的信號輸入/輸出卡插入工控機的PCI插槽中。

具體地，所述的位置傳感器為光敏傳感器，包括對X軸、Y軸、Z軸運動平臺分別設置的原點位置傳感器、正向極限位置傳感器和負向極限位置傳感器。

所述的真空控制電磁閥為兩位三通電磁閥，所述的壓縮空氣控制電磁閥為兩位三通電磁閥，分別設置在真空/壓縮氣管24上。

所述的漏晶傳感器為光敏傳感器，設置在焊頭吸嘴的上方，所述的漏晶檢測燈設置在焊頭吸嘴的原點位置與晶圓芯片臺的芯片粘貼位置之間焊頭吸嘴移動路徑的下方。

更好地，所述的焊頭吸嘴的原點位置與晶圓芯片臺的芯片拾取位置的三維距離為：X小于±2.5mm，Z等于45mm至55mm，Y等于8mm至12mm；焊頭吸嘴的原點位置與引線框架軌道上的引線框架元件的待粘片位置的三維距離為：X小于2.5mm，Z等于15mm至25mm，Y等于35mm至45mm。

本發明的自動粘片機三維運動焊頭控制系統的控制方法，包括如下步驟：

步驟一、焊頭吸嘴從原點位置向前移動到晶圓芯片臺的芯片待拾取位置；

步驟二、焊頭吸嘴的真空控制電磁閥和壓縮空氣電磁閥接通真空，從芯片待拾取位置吸取芯片；

步驟三、焊頭吸嘴向后移動，經過吸嘴原點位置，到引線框架軌道上引線框架元件的待粘片位置；

步驟四、焊頭吸嘴的真空控制電磁閥和壓縮空氣電磁閥關閉真空，將芯片粘貼到引線框架元件的待粘片位置；

步驟五、焊頭吸嘴返回其原點位置；

然后，焊頭吸嘴按上述步驟一至五循環往復移動進行芯片拾取和粘貼。

焊頭吸嘴從步驟一至步驟五的周期時間小于或等于100ms（毫秒）。