[發明專利]一種多芯片組合封裝的自動化系統及方法

有效

• 申請號: 202110045995.3
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112928044B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 胡躍明;黃嘉揚;羅展豪
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣州現代產業技術研究院
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/677;H01L21/607;H01L21/603
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種多芯片組合封裝的自動化系統，其特征在于，包括多個傳送單元、多個視覺檢測單元、檢拾熱壓超聲焊頭單元、承片加工臺、XY軸移動裝置、上位機以及系統支架；

所述系統支架包括固定支架以及銜接支架；

所述承片加工臺固設于所述系統支架中間；承片加工臺包括物夾和用于判斷是否存在芯片基板的觸發器；所述承片加工臺還用于對芯片基板進行加熱；

所述傳送單元設于承片加工臺四周，用于傳送物資至承片加工臺或從承片加工臺向外傳送物資；傳送單元具體包括基板傳送單元、芯片傳送單元以及出物料傳送單元，基板傳送單元、芯片傳送單元以及出物料傳送單元均包括傳送帶，用于實現物資傳送；所述基板傳送單元和芯片傳送單元分別用于向承片加工臺傳送基板和芯片，分別設置在所述承片加工臺的左右兩側；所述出物料傳送單元用于向外傳送完成封裝的芯片，設置在承片加工臺的前側；

所述視覺檢測單元設置于所述固定支架上，且位于傳送單元上方，包括攝像機、顯微鏡以及配套光源，用于拍攝傳送單元上的芯片和基板，確定芯片和基板是否存在；

所述XY軸移動裝置設置在固定支架上；

所述檢拾熱壓超聲焊頭單元設置在所述XY軸移動裝置上，包括檢拾熱壓超聲焊頭、氣吸單元以及可移動支架，用于芯片檢拾、組合封裝；檢拾熱壓超聲焊頭設有壓強檢測儀，用于反饋壓強信息給所述上位機；

所述檢拾熱壓超聲焊頭還用于對芯片進行加熱；

所述上位機通過導線連接所述傳送單元、視覺檢測單元、檢拾熱壓超聲焊頭單元、承片加工臺以及XY軸移動裝置，設有模板導入和數據庫功能，用于通過數據傳輸控制視覺檢測單元進行拍攝、確定傳送單元上的芯片是否滿足數量需求以及基板上芯片放置位置、控制檢拾熱壓超聲焊頭單元對傳送單元上隨機放置的芯片進行位置調整、按照芯片位置控制檢拾熱壓超聲焊頭移動、升起下降、吸附芯片以及松開芯片；

多芯片組合封裝的自動化系統包括以下步驟：

S1、在上位機中導入對應格式的芯片模板以及基板模板或在數據庫中選擇過去導入過的數據；

S2、系統進行初始化，具體為：

檢拾熱壓超聲焊頭移動到原點位置、傳送單元與視覺檢測單元的能動性測試、上位機對所導入的數據進行提取并獲取芯片信息和基板信息，承片加工臺的物夾根據輸入數據進行調整；

S3、系統通過承片加工臺上的觸發器判斷是否存在基板，若存在則跳轉至步驟S5；

S4、上位機通過基板傳送單元上視覺檢測單元的攝像機判斷當前基板傳送單元傳送帶上是否存在基板，若存在則獲取其基板信息，隨后上位機控制檢拾熱壓超聲焊頭根據基板信息到達基板中心上方，拾取基板，進行旋轉將其旋轉至正位置后，移動到承片加工臺正中心上方，將其放置承片加工臺；若不存在則控制基板傳送單元傳送帶前進一定距離后重新執行本步驟；

S5、上位機通過芯片傳送單元上視覺檢測單元獲得當前視野下芯片傳送單元傳送帶上所有芯片的芯片信息進行儲存，若視覺檢測單元視野下無芯片，則控制芯片傳送單元前進一定距離后重新執行本步驟；

S6、上位機通過S5所存的芯片信息控制檢拾熱壓超聲焊頭下降拾取對應芯片，通過旋轉對應角度使其達到正位，移動到基板上方對應位置，下降至指定高度，并加大芯片與基板壓強，當上位機獲取到壓強達到預設值后，控制檢拾熱壓超聲焊頭和承片加工臺對芯片及基板進行加熱，達到預設值后進行維持一段預設時間；

S7、時間達到預設值后，檢拾熱壓超聲焊頭松開芯片，抬升，繼續對基板下一個芯片進行步驟S6的同樣處理，直到所需的芯片都封裝在基板上；

S8、檢拾熱壓超聲焊頭拾取基板送入出物料傳送單元，并回到原點位置，進行下一輪封裝，即重復步驟S1至S8。

2.根據權利要求1所述的一種多芯片組合封裝的自動化系統，其特征在于，所述XY軸移動裝置由兩個垂直相接的氣動裝置組成，用于控制檢拾熱壓超聲焊頭單元到達承片加工臺以及傳送單元的各個位置。

3.根據權利要求1所述的一種多芯片組合封裝的自動化系統，其特征在于，所述視覺檢測單元具體為兩個，實際使用時根據封裝芯片尺寸不同選擇不同的檢測單元；

所述視覺檢測單元具體設置于基板傳送單元和芯片傳送單元的上方，傳送單元上的信息通過視覺檢測單元傳送至上位機處理。