一种板上芯片封装键合自动生产线制造技术

一种板上芯片封装键合自动生产线，属于半导体后封装技术领域，为节省人力资源而发明专利技术。其包含最少两台键合机（50）、键合前处理设备、键合后处理设备、有机械手和运输带参与构成的输送装置、以及传感器和控制器；其特征是：所有键合机（50）同向沿一直线排列；于所有键合机的对应位置，键合前运输带（10）和键合后运输带（90）并排分别设置且均平行于该直线；每台键合机配套一个机械手（45），其作业区域涵盖该台键合机的键合工位（501）、键合前运输带（10）和键合后运输带（90）。

【技术实现步骤摘要】
一种板上芯片封装键合自动生产线
本专利技术涉及将半导体的(裸)芯片(ChiporDie)键合(Bonding)至印刷电路板[ChipOnBoardBonding(COB)]的自动生产线；属半导体后封装

技术介绍
板上芯片封装键合(ChipOnBoardBonding)的生产工艺依次经过以下工序：印刷电路板(PCB)键合位清洁(通常通过擦拭达成，业内称“擦板”，下称“擦板”)、往键合位点粘接胶(通常为厌氧胶，或称“厌氧胶”)然后往键合位粘贴芯片(业内称“固晶”，下称“固晶”，其中“晶”所指为芯片)、烘干粘接胶、键合(Bonding，即焊线)、BOI(BindingOpticInspection，键合光学检测)、通电检测、以封装胶覆盖芯片(业内称“滴胶”，下称“滴胶”)、烘烤固化封装胶；然后再进行产品检测(全检或抽样检查)和包装。本文的“工件”，是指在工序中某一时刻被作业或输送的对象。比如在擦板工序，不包含芯片的一个线路板是该时刻的工件；而在键合工序，其“工件”则包含一个线路板和其上安装的芯片。本文的“工位”，是指工件的某一停留位置，并且在该位置工件被施加工序中的某一作业。“工序名”+“工位”的组合词，是指相应工序时刻的工件停留位置；比如擦板工位、键合工位，等。现在，即使是知名的工厂，也还是单机、单工序、一机一技工操作。其存在人工成本高、工效低、成品率低、能耗大、易发生工人烫伤的缺陷。由于键合工序的作业时间远大于其它各个工序的作业时间(相差几倍到几十倍。前述工序中烘干粘接胶和烘烤固化封装胶，工件在隧道炉中被输送的同时被烘干，在比较各工序作业时间时被忽略。)，所以在一条上述工序所对应的人工流水线上，往往有几十台键合机。
技术实现思路
本专利技术公开一种板上芯片封装键合自动生产线，以降低对技术工人的需求，也兼有提升工效和成品率的效果。在研发该板上芯片封装键合自动生产线的过程中，我们设想过分别如图1和图2的两种布局：其中图1布局以一个机械手从紧临键合机的上一工位取得工件，然后依次给多个键合机安放工件；以另一个机械手依次从多个键合机卸载工件，并且传递到下一工位；其中图2布局以同一个机械手依次给多个键合机安放工件；也以该机械手依次从多个键合机卸载工件，并且传递到下一工位。图1布局和图2布局都需要臂展很大的机械手，这本身会带来场地、时间和安全方面的问题；再者，无论该机械手的臂展有多大，其作业区域内可容纳的键合机的数量总是有限的。我们构思和试验了如图3所示的布局，其基本构成是：一种板上芯片封装键合自动生产线，其包含最少两台键合机、键合前处理设备、键合后处理设备、有机械手和运输带参与构成的输送装置、以及传感器和控制器；其特征是：所有键合机同向沿一直线排列；于所有键合机的对应位置，键合前运输带和键合后运输带并排分别设置且均平行于该直线；每台键合机配套一个机械手，其作业区域涵盖该台键合机的键合工位、键合前运输带和键合后运输带。当某台键合机处于待工状态、并且其面前区域的键合前运输带上有工件时，键合前运输带运载工件到针对该键合机的设定位置然后停顿，对应的键合工位工件装卸机械手将该工件移动到该键合机的键合工位，键合机的工件夹具夹紧工件，该键合机进行键合作业；当某台键合机处于工作状态、并且其面前区域的键合前运输带上有工件时，运输带继续运转，将工件往后运送到相邻的键合机的面前区域。当某台键合机的键合工位有已经键合完成的工件，键合机的工件夹具释放工件，与之配套的键合工位工件装卸机械手将该工件移动到其面前区域的键合后运输带，键合机回复到待工状态。键合后运输带持续运转，或者控制为通常不运转、检测到运载有工件时才运转；两者均可。本专利技术的有益效果：显而易见的，本专利技术可以减少所需要的技工数量，提高工效；同时，由于在多环节减少了手工的参与，减少了人为差错的发生机会，因此具有更高的成品率。附图说明下面结合附图详细介绍本专利技术的实施例：图1是板上芯片封装键合自动生产线构成示意图之一。图2是板上芯片封装键合自动生产线构成示意图之二。图3是本专利技术一种板上芯片封装键合自动生产线的构成示意图。图4是图3所示一种板上芯片封装键合自动生产线的实施例1的构成示意图。图5是实施例1的立体示意图。图6～图11是自动拾板、擦板、固晶在线一体机(或称一体机)的示意图；其中，图6是一体机的整机示意图；图7，该图于图6状态隐藏部分遮挡并且切断一体机，主要表示工件运输带；图8是图7的局部放大图；图9是工件运输带锁定夹的示意图。图中略去了一体机的其余构件；图10是拾板机械手的示意图；图11是擦板机构之擦板头的示意图。图12是在线粘接胶固化炉122的示意图。图示为一个有两个机架的在线粘接胶固化炉，为表示其第二机架段隧道的端部(图中圆圈部分)，该两个机架相互有错开。图13～图17是键合机在线配套装置的示意图；其中：图13是键合机在线配套装置的示意图；图14是键合工位装卸机械手45的运动机构示意简图；图15是键合工位装卸机械手抓爪的示意图；图16是键合机夹具自动开关器的示意图；图17是键合前运输带机前节段105和键合后运输带机前节段905的示意图。图18是在线追随BOI921的示意图。同时也作为在线追随悬挂工作台60的示意图。图19是在线追随测试机922的示意图。图20是在线追随滴胶机923的示意图。图21是在线封装固化炉(或称“封装炉”)的示意图。其中圆圈部分表示其隧道的断面结构。图中标记说明：1000工件；50键合机，501键合工位；10键合前运输带；90键合后运输带；40机械手；105键合前运输带机前节段，1050键合前运输带机前节段同步轮；905键合后运输带机前节段，9050键合后运输带机前节段同步轮；10905(键合前、键合后)运输带机前节段共用安装架。121自动拾板、擦板、固晶在线一体机(或称“一体机”)；其中：1210一体机机架；1211线路板仓盒；1212一体机工件运输带(或称“运输带”)，12120运输带同步轮，12121运输带同步带，12122运输带上工件锁定夹(或称“锁定夹”)，121220锁定夹气缸，121221锁定夹弹簧；1213拾板机械手，12130拾板机械手底座，12131拾板机械手步进电机，12132拾板机械手转轴，12133拾板机械手摆臂，12134拾板机械手气缸，12135拾板机械手吸盘；1214擦板机构，12149擦板头，121490擦板头电机，121498纤维棒下料机构(“纤维棒”系擦板消耗料)，121499纤维棒夹具；1215固晶机构；1216控制箱；122在线粘接胶固化炉；其中：1220粘接胶固化炉机架，1221粘接胶固化炉罩体，12221前导轮，12229后导轮，12222铁氟龙(Teflon)网状运输带，1223粘接胶固化炉控制装置；123在线掰板机；45键合工位工件装卸机械手；其中：450摆轴,451平行摆臂,454滑块，459滑杆,4560抓爪气缸，4561定抓爪，4562动抓爪；461键合机在线配套装置控制屏,462键合机在线配套装置控制箱；47键合机夹具自动开关器；其中：470基座，471手动旋转调节座，4719压杆铰连臂，472压杆，473压杆气缸；60在线追随悬挂工作台；其中：601第一条X向导轨,602第二条X向导轨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种板上芯片封装键合自动生产线，包含最少两台键合机(50)、键合前处理设备、键合后处理设备、有机械手和运输带参与构成的输送装置、以及传感器和控制器；所有键合机(50)同向沿一直线排列；于所有键合机的对应位置，键合前运输带(10)和键合后运输带(90)并排分别设置且均平行于该直线；每台键合机配套一个键合工位工件装卸机械手(45)，其作业区域涵盖该台键合机的键合工位(501)、于该台键合机的对应位置的键合前运输带(10)和键合后运输带(90)；其特征是：配套每一台键合机(50)，分别有一个键合机在线配套装置；该键合机在线配套装置包含前述键合工位工件装卸机械手(45)、一个作为前述键合前运输带(10)的局部的键合前运输带机前节段(105)、一个作为前述键合后运输带(90)的局部的键合后运输带机前节段(905)；前述键合工位工件装卸机械手(45)具有如下结构：其包含一组平行摆臂(451)；该平行摆臂(451)的两个摆轴(450)位于同一水平面且平行于工件行进方向；平行摆臂的摆动端铰连一连杆；连杆上固装滑轨；滑轨上有滑块(454)；滑块(454)下方固装一水平滑道，水平滑道的下方一侧固装有定抓爪(4561)；水平滑道内安装有滑杆(459)，滑杆(459)的一端下方固装有动抓爪(...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭捷，谢创，
申请(专利权)人：谢创，彭捷，
类型：发明
国别省市：