一種全自動植球機的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種全自動植球機，其包括架臺、網(wǎng)板、供球機構(gòu)、六自由度機械手、刮板及三維力傳感器，網(wǎng)板通過網(wǎng)板夾持機構(gòu)固定于架臺上，所述的網(wǎng)板上設(shè)有與晶圓PAD點相對應(yīng)的網(wǎng)孔，供球機構(gòu)向網(wǎng)板上供應(yīng)錫球；六自由度機械手為刮板動作的驅(qū)動機構(gòu)，用于模仿手工植球方式，刮板設(shè)在六自由度機械手末端，受六自由度機械手帶動而進行植球動作，三維力傳感器設(shè)在六自由度機械手末端與刮板之間，用于檢測植球過程中刮板的受力突變，并將刮板受力信息傳遞給六自由度機械手。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的植球機采用六自由度機械手，模仿人工植球動作，使植球動作更柔性、平穩(wěn)，在工廠大批量生產(chǎn)情況下，穩(wěn)定的植球質(zhì)量可以得到保障。
【專利說明】
一種全自動植球機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種植球裝置，尤其是涉及一種全自動植球機。
【背景技術(shù)】
[0002]晶圓級植球機是一種高端半導(dǎo)體封裝設(shè)備，用于將錫球精準(zhǔn)放置于已經(jīng)印刷助焊劑的晶圓上，目前晶圓級植球機使用的錫球球徑一般在75μπι?300μπι范圍內(nèi)，其核心技術(shù)之一就是植球方式。
[0003]現(xiàn)有的晶圓級植球設(shè)備為了實現(xiàn)將錫球精確植入晶圓，基本采用手工植球、掃球植球、治具吸球植球等方式。
[0004]手工植球(如專利CN103606527A)是操作工手拿一個塑料刮板在網(wǎng)板上來回幾次刮球，將球刮入網(wǎng)孔內(nèi)，網(wǎng)孔與晶圓上的PAD點預(yù)先對位，每個網(wǎng)孔落入一個錫球，通過此種手動方式將錫球植到晶圓的PAD點上，此種方式需要專業(yè)操作人員操作，在工廠大批量生產(chǎn)情況下，植球質(zhì)量可能受人工操作的影響。
[0005]掃球方式(如專利CN101106098A)是用集束多根極細(xì)的線做成旋轉(zhuǎn)頭，在網(wǎng)板上往復(fù)掃球?qū)⑶驋呷刖W(wǎng)孔內(nèi)植在晶圓上，此種方式的細(xì)線毛刷消耗量大、制作過程及步驟繁瑣、需要專業(yè)人員經(jīng)常更換，因而成本較高，植球過程中錫球浪費嚴(yán)重、也容易出現(xiàn)錫球飛濺的情況而影響生產(chǎn)質(zhì)量。
[0006]治具吸球(如專利CN201529822U)是制作一個與晶圓或基板大小相同的治具，治具上制作與需要植球位置相對應(yīng)的Pin針，利用真空在震動的供料槽內(nèi)將錫球吸到治具上，再通過精確的定位系統(tǒng)將錫球植入晶圓或基板。此種方式動作機構(gòu)復(fù)雜，需要圖像識別系統(tǒng)、精確定位系統(tǒng)、高性能檢測系統(tǒng)等，硬件質(zhì)量要求較高，價格極其昂貴。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種全自動植球機。
[0008]本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0009]—種全自動植球機，包括:
[0010]架臺，
[0011 ]網(wǎng)板:通過網(wǎng)板夾持機構(gòu)固定于架臺上，所述的網(wǎng)板上設(shè)有與晶圓PAD點相對應(yīng)的網(wǎng)孔，網(wǎng)孔用于錫球的漏入；
[0012]供球機構(gòu):設(shè)在架臺上，用于向網(wǎng)板上供應(yīng)錫球；
[0013]六自由度機械手:設(shè)在架臺旁，為刮板動作的驅(qū)動機構(gòu)，用于模仿手工植球方式；
[0014]刮板:設(shè)在六自由度機械手末端，受六自由度機械手帶動而進行植球動作；
[0015]三維力傳感器:設(shè)在六自由度機械手末端與刮板之間，用于檢測植球過程中刮板的受力突變，并將刮板受力信息傳遞給六自由度機械手。
[0016]所述的網(wǎng)板夾持機構(gòu)為設(shè)置在架臺四角處的四個網(wǎng)板夾持氣缸，所述的網(wǎng)板由四個網(wǎng)板夾持氣缸夾持而呈水平狀態(tài)。
[0017]所述的供球機構(gòu)包括供球氣缸、供球盒與供球管，所述的供球盒內(nèi)盛放錫球，所述的供球氣缸設(shè)在供球盒出口處，并與供球管上端連接，所述的供球管下端伸到網(wǎng)板上方，所述的供球氣缸控制錫球的供應(yīng)。
[0018]所述的網(wǎng)板中部為晶圓位置，晶圓位置下方用于放置晶圓，網(wǎng)板在晶圓位置內(nèi)設(shè)有與晶圓PAD點相對應(yīng)的網(wǎng)孔。
[0019]所述的架臺中間部分上下貫通，所述的網(wǎng)板水平設(shè)置在架臺的中間。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點及有益效果:
[0021]1、本實用新型的植球機采用六自由度機械手，模仿人工植球動作，使植球動作更柔性、平穩(wěn)，在工廠大批量生產(chǎn)情況下，穩(wěn)定的植球質(zhì)量可以得到保障；
[0022]2、使用本實用新型的植球機進行植球較常規(guī)的自動植球，材料經(jīng)濟實用、制作簡單，植球機結(jié)構(gòu)簡潔，更換快速，植球效率高，適應(yīng)能力強；
[0023]3、本實用新型的植球機操控靈活，通過程序控制可實現(xiàn)不同軌跡動作，利用三維力傳感器反饋，可以檢測植球過程中卡球等狀況，并對迅速調(diào)整手臂動作解決突發(fā)狀況；
[0024]4、本實用新型的植球機采用柔性化設(shè)計，利用六自由度機械手可滿足不同工作需求，實現(xiàn)一機多用，大大降低制造成本。
【附圖說明】
[0025]圖1為全自動植球機的立體結(jié)構(gòu)示意圖
[0026]圖2為全自動植球機的俯視結(jié)構(gòu)示意圖
[0027]圖3為網(wǎng)板上刮板運行位置示意圖
[0028]圖4為鋪球動作示意圖
[0029]圖5為鋪球動作運行線路圖
[0030]圖6為掃球動作示意圖
[0031]圖7為掃球動作運行線路圖
[0032]圖8為除凈動作示意圖
[0033]圖9為除凈動作運行線路圖
[0034]圖中標(biāo)號:1.六自由度機械手，2.供球氣缸，3.供球盒，4.供球管，5.三維力傳感器，6.刮板，7.架臺，8.晶圓位置，9.網(wǎng)板，1.網(wǎng)板夾持氣缸，11.機械手待機位置，12-18.刮板運行位置，19.錫球，20.晶圓。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細(xì)說明。
[0036]實施例
[0037]—種全自動植球機，如圖1、圖2所示，包括架臺7、網(wǎng)板9、供球機構(gòu)、六自由度機械手1、刮板6及三維力傳感器5，架臺7中間部分上下貫通，網(wǎng)板9水平設(shè)置在架臺7的中間。網(wǎng)板9通過網(wǎng)板夾持機構(gòu)固定于架臺7上，網(wǎng)板9中部為晶圓位置8，晶圓位置8下方用于放置晶圓20，網(wǎng)板9在晶圓位置8內(nèi)設(shè)有與晶圓20PAD點相對應(yīng)的網(wǎng)孔，網(wǎng)孔用于錫球19的漏入；網(wǎng)板夾持機構(gòu)為設(shè)置在架臺7四角處的四個網(wǎng)板夾持氣缸1，網(wǎng)板9由四個網(wǎng)板夾持氣缸10夾持而呈水平狀態(tài)。供球機構(gòu)設(shè)在架臺7上，用于向網(wǎng)板9上供應(yīng)錫球19，供球機構(gòu)包括供球氣缸2、供球盒3與供球管4，供球盒3內(nèi)盛放錫球19，供球氣缸2設(shè)在供球盒3出口處，并與供球管4上端連接，供球管4下端伸到網(wǎng)板9上方，供球氣缸2控制錫球19的供應(yīng)。六自由度機械手I設(shè)在架臺7旁，為刮板6動作的驅(qū)動機構(gòu)，用于模仿手工植球方式;刮板6設(shè)在六自由度機械手I末端，受六自由度機械手I帶動而進行植球動作;三維力傳感器5設(shè)在六自由度機械手I末端與刮板6之間，用于檢測植球過程中刮板6的受力突變，并將刮板6受力信息傳遞給六自由度機械手I。
[0038]基于上述全自動植球機的植球方法，包括以下步驟:
[0039]1、將在前道工序中印刷完助焊劑的晶圓20經(jīng)由晶圓搬送機構(gòu)傳送到網(wǎng)板9下方，由相機對晶圓20和網(wǎng)板9進行對位調(diào)整之后，晶圓搬送機構(gòu)使晶圓20上升至植球位，吸附住網(wǎng)板9，晶圓20PAD點和網(wǎng)板9的網(wǎng)孔——對應(yīng)；
[0040]2、供球機構(gòu)動作，將指定數(shù)量的錫球19落入到網(wǎng)板9中指定位置；
[0041]3、六自由度機械手I帶動刮板6模仿人工植球進行以下動作:鋪球、掃球、除凈。
[0042]如圖3所示，網(wǎng)板9其中一個角落處設(shè)有一機械手待機位置11，網(wǎng)板9從其中右邊到左邊對應(yīng)刮板6運行的位置分別為位置12、13、14、15、16、17、18。
[0043]如圖4、圖5所示，鋪球動作具體方法如下:六自由度機械手I從機械手待機位置11移動到鋪球初始的位置12，刮板6在網(wǎng)板9上方間隔一小段距離，此時刮板6在網(wǎng)板9之間的夾角為α，六自由度機械手I帶動刮板6保持α夾角姿勢將錫球19從位置12推到位置17，然后反方向從位置18運動的位置13，接著反方向從位置12運動到位置17，最后反方向從位置18運動到位置13，經(jīng)過六自由度機械手I模擬兩次人工鋪球動作，此時錫球19均勻的鋪在網(wǎng)板9上，網(wǎng)板9上有孔的地方落入一個錫球19，植到晶圓20相應(yīng)的PAD點上，其余的錫球19留在網(wǎng)板9上，由掃球動作將錫球19掃到網(wǎng)板9一側(cè)。α優(yōu)選為45°。
[0044]如圖6、圖7所示，掃球動作具體方法如下:鋪球完成之后，刮板6在位置13，六自由度機械手I帶動刮板6移動到位置17，刮板6在網(wǎng)板9上方并緊貼網(wǎng)板9，此時刮板6和網(wǎng)板9之間的夾角為β，六自由度機械手I帶動刮板6保持β夾角姿勢，按照走兩步退一步的方式將錫球19從網(wǎng)板9上掃走;走兩步退一步的方式具體為:六自由度機械手I帶動刮板6首先從位置17運動兩步到位置15，六自由度機械手I抬起一定高度，退一步回到位置16，刮板6緊貼網(wǎng)板9從位置16運動兩步到位置14，六自由度機械手I抬起一定高度，退一步回到位置15，刮板6緊貼網(wǎng)板9從位置15運動兩步到位置13，六自由度機械手I抬起一定高度，退回到位置18，刮板6緊貼網(wǎng)板9從位置18運動兩步到位置13，掃球完成;在掃球過程中如遇到卡球現(xiàn)象，三維力傳感器5會檢測到刮板6受力突變，并將刮板6受力信息傳遞給六自由度機械手I，六自由度機械手I從該位置退一步重新掃球，以排除卡球現(xiàn)象。β優(yōu)選為60°。
[0045]掃球完成之后，刮板6在位置13，會有部分錫球19遺留在刮板6運行方向的兩側(cè)，通過除凈動作將網(wǎng)板9上的錫球19掃干凈。
[0046]如圖8、圖9所示，除凈動作具體方法如下:六自由度機械手I帶動刮板6移動到位置18上側(cè)，刮板6緊貼網(wǎng)板9，此時刮板6和網(wǎng)板9之間的夾角為δ，六自由度機械手I帶動刮板6保持S夾角姿勢向網(wǎng)板9右下角移動到位置13的下側(cè)，六自由度機械手I抬起一定高度，退回到網(wǎng)板9左下方位置18下側(cè)，刮板6緊貼網(wǎng)板9從位置18下側(cè)朝網(wǎng)板9右上方運動到位置13的上側(cè)，經(jīng)過除凈步驟，錫球19從網(wǎng)板9的植球區(qū)域掃干凈;在掃球過程中如遇到卡球現(xiàn)象，三維力傳感器5會檢測到刮板6受力突變，并將刮板6受力信息傳遞給六自由度機械手I，六自由度機械手I從該位置退一步重新掃球，以排除卡球現(xiàn)象。δ優(yōu)選為90°。
[0047]上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用實用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本實用新型不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的揭示，不脫離本實用新型范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種全自動植球機，其特征在于，包括: 架臺(7)， 網(wǎng)板(9):通過網(wǎng)板夾持機構(gòu)固定于架臺(7)上，所述的網(wǎng)板(9)上設(shè)有與晶圓(20)PAD點相對應(yīng)的網(wǎng)孔； 供球機構(gòu):設(shè)在架臺(7)上，用于向網(wǎng)板(9)上供應(yīng)錫球(19); 六自由度機械手(I):設(shè)在架臺(7)旁，為刮板(6)動作的驅(qū)動機構(gòu)； 刮板(6):設(shè)在六自由度機械手(I)末端，受六自由度機械手(I)帶動而進行植球動作； 三維力傳感器(5):設(shè)在六自由度機械手(I)末端與刮板(6)之間，用于檢測植球過程中刮板(6)的受力突變，并將刮板(6)受力信息傳遞給六自由度機械手(I)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全自動植球機，其特征在于，所述的網(wǎng)板夾持機構(gòu)為設(shè)置在架臺(7)四角處的四個網(wǎng)板夾持氣缸(10)，所述的網(wǎng)板(9)由四個網(wǎng)板夾持氣缸(10)夾持而呈水平狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全自動植球機，其特征在于，所述的供球機構(gòu)包括供球氣缸(2)、供球盒(3)與供球管(4)，所述的供球盒(3)內(nèi)盛放錫球(19)，所述的供球氣缸(2)設(shè)在供球盒(3)出口處，并與供球管(4)上端連接，所述的供球管(4)下端伸到網(wǎng)板(9)上方，所述的供球氣缸(2)控制錫球(19)的供應(yīng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全自動植球機，其特征在于，所述的網(wǎng)板(9)中部為晶圓位置(8)，晶圓位置(8)下方用于放置晶圓(20)，網(wǎng)板(9)在晶圓位置(8)內(nèi)設(shè)有與晶圓(20)PAD點相對應(yīng)的網(wǎng)孔。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全自動植球機，其特征在于，所述的架臺(7)中間部分上下貫通，所述的網(wǎng)板(9)水平設(shè)置在架臺(7)的中間。
【文檔編號】H01L21/67GK205564718SQ201620300282
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】劉勁松, 邱進軍, 郭儉
【申請人】上海微松工業(yè)自動化有限公司