專利名稱：平面雙滑塊并聯(lián)機構(gòu)二自由度粘片機焊頭結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及半導(dǎo)體元件制造中的關(guān)鍵設(shè)備——晶片粘片機的焊頭機構(gòu)，本實用新型具體涉及平面雙滑塊并聯(lián)機構(gòu)二自由度粘片機焊頭結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
焊頭是粘片機的核心部件，其功能是將晶園上已切割分離的晶片吸起，傳送并放置于載體上(如引線框架、PCB板等)進行粘貼焊接。為此，焊頭機構(gòu)屬于兩自由度(Y、Z)的傳動機構(gòu)，需要精確、平穩(wěn)地往返于拾片點和粘片點兩個位置，完成拾取晶片、傳送晶片、粘焊晶片等動作。拾取和粘焊晶片所必需的直線傳動行程很小，僅為1～3mm。傳送晶片的行程卻很大，一般與晶圓的直徑有關(guān)。目前晶園直徑已達12英寸，即250mm以上，而且還有不斷增大的趨勢。市場上常用的多種焊頭機構(gòu)，均采用傳統(tǒng)的串聯(lián)機構(gòu)形式往返于拾片點和粘片點的運動，即在Y方向，是通過導(dǎo)軌、滾珠絲桿螺母、直線軸承等零件制成Y滑塊，固定在機架上的電動機由滾珠絲桿驅(qū)動Y滑塊作直線運動。安裝固定在Y滑塊上的另一電機經(jīng)過相應(yīng)的直線運動機構(gòu)形成焊頭Z方向的拾片和焊片動作。在Y和Z電機的配合作用下，焊頭完成預(yù)先設(shè)定的粘焊動作。但是由于Z方向運動的驅(qū)動電機和運動機構(gòu)是裝配在Y滑塊上的跟隨運動，該電機的質(zhì)量占整個焊頭運動質(zhì)量的比例很大，因而焊頭的運動慣量較大。降低滑塊或焊頭的質(zhì)量以減少運動慣量受到限制，因此串聯(lián)機構(gòu)的焊頭速度受運動沖擊的影響無法提高。另外，串聯(lián)機構(gòu)的焊頭末端只能是懸臂結(jié)構(gòu)，剛性不足。解決此問題的有效途徑是采用并聯(lián)機構(gòu)，即一種平面雙滑塊二自由度焊頭結(jié)構(gòu)，使兩個驅(qū)動單元都安裝在固定不動的機架上，實現(xiàn)焊頭兩自由度獨立運動。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有粘片機直線傳動串聯(lián)運動焊頭機構(gòu)運動慣量大、剛性不足等缺點，達到多點粘焊的目的；本實用新型提供一種并聯(lián)機構(gòu)形式的平面雙滑塊二自由度焊頭結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠完成從晶圓拾取晶片，然后高速、高精度地放置在指定的不同位置，實現(xiàn)粘焊片過程而且兩個驅(qū)動單元都安裝固定在機架上，移動質(zhì)量輕，動作沖擊小，剛性大。
本實用新型提供的平面雙滑塊并聯(lián)機構(gòu)二自由度粘片機焊頭結(jié)構(gòu)的特點是導(dǎo)軌安裝固定在機架上，兩個驅(qū)動單元分別驅(qū)動左右兩個滑塊沿導(dǎo)軌作往復(fù)直線移動，通過三組連桿使兩個滑塊同焊頭座鉸接起來，兩滑塊的移動合成焊頭座在工作平面二自由度的曲線和直線運動，焊頭座上安裝有焊頭吸嘴，完成焊頭吸嘴在拾片點拾取晶片、傳送晶片和在多個粘片點粘焊晶片的動作。
上述驅(qū)動滑塊作直線移動的驅(qū)動單元為直線電機或滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)裝置。
上述滑塊(2)、連桿(6)、連桿(7)和焊頭座(9)鉸接形成平行四邊形結(jié)構(gòu)，使得與焊頭座垂直安裝的焊頭吸嘴在平面運動過程中始終保持垂直狀態(tài)。
上述焊頭吸嘴與焊頭座之間有緩沖裝置。
本實用新型采用的方案如附圖所示由左驅(qū)動單元(1)驅(qū)動左滑塊(2)沿著導(dǎo)軌(4)作往復(fù)直線移動。同理，右驅(qū)動單元(5)驅(qū)動右滑塊(3)沿著導(dǎo)軌(4)作往復(fù)直線移動。左滑塊通過兩組等長連桿(6)和(7)焊頭座(9)鉸接，形成平行四邊形結(jié)構(gòu)。因而焊頭座(9)同左滑塊(2)的方向始終平行。右滑塊(3)通過連桿(8)同焊頭座的右端橫軸鉸接起來。當(dāng)左右兩滑塊以一定速度作相對移動時，固定在焊頭座上的焊頭吸嘴(10)作垂直方向移動，當(dāng)左右兩滑塊以相同速度作同向移動時，焊頭吸嘴作水平方向移動。當(dāng)左右兩滑塊的速度和方向按一定的變化規(guī)律移動，可以形成粘焊晶片所要求的特定運動曲線(11)。曲線的左端點為焊頭吸嘴的拾片點，右端點為粘片點。焊頭吸嘴通過真空可以對晶片有吸附作用。本方案可以方便地根據(jù)粘焊片的要求，控制左右兩滑塊，使焊頭吸嘴具有在特定的拾片點拾取晶片和在多粘片點焊片的功能。
本實用新型的有益效果是兩個驅(qū)動單元都安裝在機架上，大大降低焊頭的重量，有利于提高焊頭往返速度和改善動態(tài)性能；兩滑塊的移動分別由兩驅(qū)動單元控制，它們的運動規(guī)律合成焊頭的運動軌跡，可以方便地實現(xiàn)多點粘焊片；整個焊頭結(jié)構(gòu)具有相對獨立性，在一定的工作范圍，通過改變控制策略或改變程序就能適用于不同粘片機的應(yīng)用場合。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)圖圖中1左驅(qū)動單元；2左滑塊；3右滑塊；4導(dǎo)軌；5右驅(qū)動單元；6、7、8連桿；9焊頭座；10焊頭；11運動軌跡；。
具體實施方式
在附圖中，實線表示焊頭處于拾片點(PICK)，虛線表示粘片點(BOND)。附圖中表示有一個拾片點和四個粘片點。在工作范圍內(nèi)，Y方向和Z方向的移動距離和粘片點數(shù)量可根據(jù)要求作調(diào)整。
滑塊(2)可以沿導(dǎo)軌(4)滑動，通過驅(qū)動單元(1)獲得直線移動的動力。同理，滑塊(3)從驅(qū)動單元(5)獲得動力并沿導(dǎo)軌(4)移動；滑塊(2)上的兩個橫軸上分別鉸接著兩組連桿(6)和(7)，可以繞橫軸轉(zhuǎn)動。連桿的另一端同焊頭座鉸接，形成滑塊(2)、連桿(6)、(7)和焊頭座(9)組成的平行四邊形結(jié)構(gòu)。在平面運動過程中，焊頭座始終同滑塊或?qū)к壉３制叫袪顟B(tài)。導(dǎo)軌(4)安裝固定在機架上，位置狀態(tài)不變，因此在焊頭座上垂直安裝的焊頭吸嘴的位姿狀態(tài)始終保持垂直，以滿足拾片和焊片的要求。焊頭吸嘴同焊頭座之間有垂直緩沖裝置，以確保拾片和焊片的動態(tài)和靜態(tài)需求。
焊頭機構(gòu)的工作順序主要包括拾取晶片、傳送晶片、粘焊晶片等步驟。第一步，左右滑塊移動到導(dǎo)軌左端，焊頭來到拾片點上方，左右滑塊相對移動，焊頭垂直下移，焊頭上的吸嘴與晶圓上的晶片接觸，吸嘴在真空的作用下吸附接觸著的晶片；然后左右滑塊反方向移動，吸嘴垂直上移，完成晶片拾取動作；第二步，左右滑塊分別向?qū)к売曳揭苿?，完成晶片傳送動作；在此過程中，左右滑塊按各自的變速移動，形成一條曲線狀的焊頭運動軌跡。第三步，在導(dǎo)軌的右端，左右滑塊相對移動，焊頭又垂直下移，吸嘴將吸附著的晶片粘焊在承載基體上；然后左右滑塊又反方向移動，焊頭吸嘴頭上移，完成晶片粘焊動作；第四步，左右滑塊分別向左端移動，使焊頭吸嘴回到拾片點上方，為下一循環(huán)作準(zhǔn)備。
權(quán)利要求1.一種平面雙滑塊并聯(lián)機構(gòu)二自由度粘片機焊頭結(jié)構(gòu)，其特征在于導(dǎo)軌安裝固定在機架上，兩個驅(qū)動單元分別驅(qū)動左右兩個滑塊沿導(dǎo)軌作往復(fù)直線移動，通過三組連桿使兩個滑塊同焊頭座鉸接起來，兩滑塊的移動合成焊頭座在工作平面的曲線和直線運動，焊頭座上安裝有焊頭吸嘴，完成焊頭吸嘴在拾片點拾取晶片、傳送晶片和在多個粘片點粘焊晶片的動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面雙滑塊并聯(lián)機構(gòu)二自由度粘片機焊頭結(jié)構(gòu)，其特征在于上述驅(qū)動滑塊作直線移動的驅(qū)動單元為直線電機或滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面雙滑塊并聯(lián)機構(gòu)二自由度粘片機焊頭結(jié)構(gòu)，其特征在于上述滑塊(2)、連桿(6)、連桿(7)和焊頭座(9)鉸接形成平行四邊形結(jié)構(gòu)，使得與焊頭座垂直安裝的焊頭吸嘴在平面運動過程中始終保持垂直狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面雙滑塊并聯(lián)機構(gòu)二自由度粘片機焊頭結(jié)構(gòu)，其特征在于上述焊頭吸嘴與焊頭座之間有緩沖裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種平面雙滑塊并聯(lián)機構(gòu)二自由度粘片機焊頭結(jié)構(gòu)，該粘片機焊頭結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌安裝固定在機架上，兩個驅(qū)動單元分別驅(qū)動左右兩個滑塊沿導(dǎo)軌作往復(fù)直線移動，通過三組連桿使兩個滑塊同焊頭座鉸接起來，兩滑塊的移動合成焊頭座在工作平面的曲線和直線運動，焊頭座上安裝有焊頭吸嘴，完成焊頭吸嘴在拾片點拾取晶片、傳送晶片和在多個粘片點粘焊晶片的動作，并且具有多粘片點的粘焊功能；該焊頭結(jié)構(gòu)具有相對獨立性，在一定的工作范圍，通過改變控制策略或改變程序就能適用于不同粘片機的應(yīng)用場合。
文檔編號H01L21/02GK2742572SQ200420093649
公開日2005年11月23日 申請日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者李克天, 陳新, 彭衛(wèi)東 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)