[發明專利]一種三維基板自動貼片方法和裝置

在審

• 申請號: 202211067556.3
• 申請日: 2022-09-01
• 公開（公告）號: CN115484812A
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 葉樂志;宋宣頡
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H05K13/04
• 分類號: H05K13/04;H05K13/08;H05K3/30;H01L21/67;H01L21/683;H05K1/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 王兆波

本發明公開了一種三維基板自動貼片方法和裝置，包括：三軸旋轉貼裝模塊、吸嘴切換及精度校準模塊、芯片料盒模塊和取片及貼裝模塊。將三軸旋轉貼裝模塊置于大理石平臺上，作為芯片的貼片區域，可實現多角度的貼片。配備吸嘴切換及精度校準模塊，可更換十多種吸嘴類型，對設備精度進行及時校正。對芯片進行拾取及鍵合，同時具備多個CCD相機可準確獲取芯片和基板的位置芯片，實現芯片于基板之間的高精度鍵合。將點膠頭和芯片吸嘴集成到一個龍門模組中，減少了多個移動組件帶來的精度誤差；配備有精度校準模塊，可對精度進行實時校正，在大批量生產中，既保證了設備的效率，又提供了高的貼裝精度。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種三維旋轉自動貼片的方法及裝置。

背景技術

近年來，隨著集成電路封裝產業迅猛發展，半導體芯片貼片設備的功能也陸續提高。其中，半導體貼片設備作為集成電路封裝領域中至關重要的一環，具備貼裝效率高，精度好，貼裝質量較為穩定等優點，極大的解放了勞動力，提升了生產效率，是現代化封裝領域中不可或缺的關鍵設備之一。

現有半導體貼片設備中，多數將貼裝平臺置于水平方向的固定位置，僅通過貼片吸嘴在X-Y方向的大行程移動，實現芯片與封裝基板在X-Y平面上的貼合。例如，專利CN204217233U公開的一種貼片機平臺及貼片機，該貼片機平臺將基座與凸臺設計為可拆裝式結構，在X-Y平面內有較大的貼裝尺寸，也因其緊湊的位置分布和可拆裝式結構設計，極大的降低了貼片機平臺的加工制造難度和成本。由于該設備僅將貼片機平臺置于基座上，且該基座僅能夠在X-Y方向的移動，因此，通過貼片吸嘴通過電機導軌的移動僅能實現水平方向的貼片，對于曲面的基板將無法實現貼裝。此外，由于該貼片方式僅能夠在X-Y平面內貼裝，要想提升貼片數量，將使得X-Y方向貼裝范圍增大，這會導致不可避免的大行程位移，將直接影響芯片的貼裝誤差。

專利CN216529831U公開了一種貼片設備，該設備將待貼裝的芯片置于底座，通過兩組龍門框架結構分別實現對焊接組件和貼片吸嘴組件的連接。通過多組CCD的配合，實現了芯片和基板的位置定位，該設備通過各組件的配合可提升貼片的效率，也具備較好的貼裝精度。但該貼裝平臺固定于X-Y平面內，僅能實現水平面的芯片貼裝，對于曲面基板將束手無策，且該平臺的焊接組件和貼片吸嘴組件置于不同的龍門結構上，過多的移動結構將帶來不可避免的誤差，影響設備的貼片精度。

發明內容

為解決以上技術問題，本發明提供了一種三維基板自動貼片方法及設備。將三軸旋轉貼裝模塊置于大理石平臺上，作為芯片的貼片區域，可實現多角度的貼片。提供芯片料盒模塊，可放置二十種不同尺寸的芯片，為貼片提供原料。配備吸嘴切換及精度校準模塊，可更換十多種吸嘴類型，對設備精度進行及時校正。此外，還包括取片及貼裝模塊，可對芯片進行拾取及鍵合，同時具備多個CCD相機可準確獲取芯片和基板的位置芯片，實現芯片于基板之間的高精度鍵合。

具體的技術方案及裝置包括：三軸旋轉貼裝模塊、吸嘴切換及精度校準模塊、芯片料盒模塊和取片及貼裝模塊。其中，三軸旋轉貼裝模塊固定在大理石平臺上，與吸嘴切換及精度校準模塊前后相隔并保持一定間距。吸嘴切換及精度校準模塊分別固定在左大理石塊和右大理石塊上，橫跨左右兩端，并保持一定高度。其中左大理石塊和右大理石塊與大理石平臺固定。芯片料盒模塊也置于大理石平臺上方，為操作區域的最前端，與三軸旋轉貼裝模塊前后相隔，并設在吸嘴切換及精度校準模塊豎直下方。取片及貼裝模塊設在X-Y向龍門機構上，配合實現X-Y向移動，其中X-Y向龍門機構設在左大理石塊和右大理石塊上，橫跨整個裝置，可實現X-Y兩軸高精度移動。

作為優選地，所述三軸旋轉貼裝模塊包括：旋轉軸X、旋轉軸Z、旋轉軸Y、吸附平臺、工裝基板固定臺和基板。旋轉軸X與模塊底座固定，并通過方形框架與旋轉軸Y相連，旋轉軸Y與旋轉軸Z底座相連，其中旋轉軸Z底座與旋轉軸Y同時旋轉，旋轉軸Z可獨立沿吸附平臺軸心旋轉，實現整體的三軸旋轉。吸附平臺固定在旋轉軸Z上，工裝基板固定臺置于吸附平臺上，可通過螺栓等緊固件連接。基板通過工裝基板固定臺上的真空孔吸附固定。