一种芯片倒装键合用高承载精密运动平台制造技术

本发明专利技术属于电路器件制造设备技术领域，具体为一种芯片倒装键合用高承载精密运动平台，其包括Y向移动平台、X向移动平台和气浮支撑工作台；Y向移动平台为L型弯板；短板位于大理石基准平台的侧壁上；长板的自由端连接设有气浮垫的支撑柱，X向移动平台位于长板上；X向移动平台的另一侧向长板的外侧延伸形成安装部，安装部连接设有气浮垫的支撑柱，气浮支撑工作台安装至安装部，气浮支撑工作台的底壁上粘附有多孔石墨结构层，多孔石墨结构层的侧壁上设置有多个使气泵与多孔石墨结构层内部相连通的节流阀。通过气浮垫或多孔石墨结构层，使移动结构整体的支撑力满足大尺寸芯片、基板对大压力键合的需求，也可保证键合精度。也可保证键合精度。也可保证键合精度。

【技术实现步骤摘要】
一种芯片倒装键合用高承载精密运动平台


[0001]本专利技术属于集成电路器件制造设备
，涉及精密运动平台，具体为一种芯片倒装键合用高承载精密运动平台。

技术介绍

[0002]芯片倒装焊接设备主要用于大规模集成电路器件制造的倒装焊接工艺，完成芯片与基板的直接互连键合，使封装具有更优越的高频、低延迟、低串扰的电路特性，能有效提高电路、部件或系统的组装互连可靠性。倒装焊接设备主要由三部分组成：第一部分是设置在花岗岩基准平台上的基板放置台，基板放置台可沿基准平台的X、Y方位置调整、沿与基准平台平面垂直的θ轴旋转调整；第二部分是设置在花岗岩基准平台正上方的Z向升降臂机构，在Z向升降臂机构的下端设置有芯片吸盘，Z向升降臂机构的主要功能是通过下压实现芯片与基板的键合；第三部分是光学系统，光学系统是设置在基板放置台与Z向升降臂机构之间的，该光学系统主要承担芯片与基板是否对位到位，以及芯片与基板键合平面的平行度检测；被键合的基板放置在基板放置台上，被键合的芯片吸附在具有俯仰和偏摆功能的芯片吸盘上，依据激光测距获得芯片与基板两键合面的平行度差值，通过调整俯仰和偏摆平台，使被键合的基板与芯片满足键合的平行度要求，通过调整控制基板放置台的位置，使被键合芯片与基板对位到位，当平行度和对位调整完毕后，Z向升降臂下压，将被键合的芯片与基板压接键合在一起，从而完成芯片的倒装键合工艺过程。
[0003]基板放置台具备X轴、Y轴、θ轴的精确定位功能，其精确定位功能由高承载精密运动平台实现。传动的运动平台多采用堆叠式设计，即两个直线运动轴和一个旋转轴叠放在一起，这种结构用于芯片倒装互连有以下缺陷：（1）占用的空间大，运动平台只能承受较小的压力，如果承受过大的压力，超过导轨、轴环等导向部件的额定载荷，必然加快运动部件的磨损，导致运动平台精度降低；（2）芯片倒装焊接设备要求基板在对位过程中平行于大理石基准台面运动，运动轴叠放在一起，无法消除运动轴跳动带来的基板姿态的变化，造成调平和对位误差，无法满足要求；（3）运动轴叠放后，基板承载台的基板姿态调整难度大。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决上述缺陷，提供了一种芯片倒装键合用高承载精密运动平台。
[0005]本专利技术解决其技术问题采用的技术手段是：一种芯片倒装键合用高承载精密运动平台，包括大理石基准平台，还包括Y向移动平台、X向移动平台和气浮支撑工作台；Y向移动平台为L形弯板，L形弯板由短板和长板一体成型，短板与大理石基准平台的侧壁平行，长板与大理石基准平台的顶壁平行，Y向与水平方向平行且与X向垂直；大理石基准平台的侧壁上固连有与短板滑动配合的Y向移动导轨，短板配合有Y向滑行驱动机构，大理石基准平台侧壁上设置有Y向光栅尺，短板上固连有与Y向光栅尺配合的Y向读数头；长板的自由端连接有至少一根底部设有气浮垫的支撑柱，长板上固连有与X向移动平台滑动配合的X向移动导轨，X向移动平台配合有X向滑行驱动机构，长板上设置有X向光栅尺，X向移动平台上固连有
与X向光栅尺配合的X向读数头；X向移动平台的一侧位于长板范围之内，X向移动平台的另一侧向长板的外侧延伸形成安装部，安装部连接有至少一根底部设有气浮垫的支撑柱，安装部上开有安装通孔，气浮支撑工作台通过交叉滚珠轴环安装至安装通孔中，气浮支撑工作台的顶面与水平面平行，气浮支撑工作台的底壁上粘附有多孔石墨结构层，多孔石墨结构层与大理石基准平台的顶壁平行且相接触，多孔石墨结构层的侧壁上设置有多个使气泵与多孔石墨结构层内部相连通的节流阀，节流阀沿多孔石墨结构层周向均匀分布；安装部上固连有用于驱动气浮支撑工作台绕交叉滚珠轴环的轴线转动一定角度的转动驱动机构，气浮支撑工作台上固定连接有旋转度光栅尺，安装部上连接有与旋转度光栅尺配合的旋转度读数头。
[0006]优选的，交叉滚珠轴环的外侧固定连接有轴环外圈固定环，轴环外圈固定环通过弹性连接环固定至气浮支撑工作台的安装通孔处，弹性连接环的内圈延伸有多根沿其径向布置的连接桥臂，连接桥臂沿弹性连接环的周向均匀分布，轴环外圈固定环通过连接桥臂与弹性连接环固定连接。更优选的，弹性连接环的外径大于安装通孔的孔径，弹性连接环与安装通孔同轴设置且固连至X向移动平台的底面上。
[0007]优选的，转动驱动机构包括摆杆和推动直线电机，摆杆沿交叉滚珠轴环的径向布置且固连至气浮支撑工作台的侧壁上，摆杆的自由端穿置有竖直螺栓，竖直螺栓的上部位于摆杆之上，竖直螺栓的下部位于摆杆之下，推动直线电机固定至安装部上，推动直线电机的动子上固连有水平推动板，水平推动板的下表面固连有竖直连接臂，水平推动板的前端与竖直螺栓的上部相抵，竖直连接臂与竖直螺栓的下部之间连接有复位弹簧。更优选的，竖直螺栓的上部转动配合有轴承，水平推动板的前端与轴承的外壁相抵。
[0008]优选的，转动驱动机构包括驱动齿轮和正反转减速电机，正反转减速电机固连至安装部上，正反转减速电机的驱动轴与驱动齿轮固定连接，气浮支撑工作台上设置有与驱动齿轮啮合的齿条。
[0009]优选的，Y向移动导轨设置的数量为两根且相互平行，Y向滑行驱动机构包括固定在两根Y向移动导轨之间的Y向直线电机，短板与Y向直线电机的动子固定连接。
[0010]优选的，X向移动导轨设置的数量为两根且相互平行，X向滑行驱动机构包括固定在两根X向移动导轨之间的X向直线电机，X向移动平台与X向直线电机的动子固定连接。
[0011]优选的，长板自由端的支撑柱数量为两根；安装部上支撑柱的数量为两根。
[0012]优选的，节流阀的数量为四个。
[0013]本专利技术的有益效果是：（1）结构简单，长板和安装部的悬空位置都设置有支撑柱，支撑柱的底部连接气浮垫，气浮垫通气后底部可形成一层气膜，可在大理石基准平台上低摩擦滑动，同时还能起到支撑作用，满足大尺寸芯片、基板对大压力键合的需求；（2）定位精度高，三个运行方向均采用高精度光栅尺反馈，大大提高了整个系统的定位精度；（3）工作安全可靠，高承载，寿命长，气浮支撑工作台直接设置在大理石基准平台上，通过气膜支撑在大理石基准平面上滑动，作用力直接作用在气浮工作台上，承载高；（4）运动过程跳动小，气浮支撑工作台直接设置在大理石基准平台上，通过底部气膜的支撑在大理石基准平台上滑动，气浮支撑工作台运行平稳，大大降低了机械导向部件
带来的跳动影响，提高了芯片与基板调平对位的准确性；（5）X向滑行驱动机构、Y向滑行驱动机构以及转动驱动机构的调试简单方便，由于气浮支撑工作台圆周方向等间距设置多个节流阀，通过多个节流阀调节气浮支撑工作台不同位置的进气量，可调整气浮支撑工作台底部不同位置气膜的厚度，最终实现基板姿态的微调，实现基板与大理石基准台面的平行运动，保证基板调平对位的准确性。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芯片倒装键合用高承载精密运动平台，包括大理石基准平台（1），其特征在于，还包括Y向移动平台（2）、X向移动平台（3）和气浮支撑工作台（4）；Y向移动平台（2）为L形弯板，L形弯板由短板（5）和长板（6）一体成型，短板（5）与大理石基准平台（1）的侧壁平行，长板（6）与大理石基准平台（1）的顶壁平行，Y向与水平方向平行且与X向垂直；大理石基准平台（1）的侧壁上固连有与短板（5）滑动配合的Y向移动导轨（7），短板（5）配合有Y向滑行驱动机构，大理石基准平台（1）侧壁上设置有Y向光栅尺（8），短板（5）上固连有与Y向光栅尺（8）配合的Y向读数头（9）；长板（6）的自由端连接有至少一根底部设有气浮垫的支撑柱，长板（6）上固连有与X向移动平台（3）滑动配合的X向移动导轨（10），X向移动平台（3）配合有X向滑行驱动机构，长板（6）上设置有X向光栅尺（11），X向移动平台（3）上固连有与X向光栅尺（11）配合的X向读数头（12）；X向移动平台（3）的一侧位于长板（6）范围之内，X向移动平台（3）的另一侧向长板（6）的外侧延伸形成安装部，安装部连接有至少一根底部设有气浮垫的支撑柱，安装部上开有安装通孔（13），气浮支撑工作台（4）通过交叉滚珠轴环（14）安装至安装通孔（13）中，气浮支撑工作台（4）的顶面与水平面平行，气浮支撑工作台（4）的底壁上粘附有多孔石墨结构层（15），多孔石墨结构层（15）与大理石基准平台（1）的顶壁平行且相接触，多孔石墨结构层（15）的侧壁上设置有多个使气泵与多孔石墨结构层（15）内部相连通的节流阀（16），节流阀（16）沿多孔石墨结构层（15）周向均匀分布；安装部上固连有用于驱动气浮支撑工作台（4）绕交叉滚珠轴环（14）的轴线转动一定角度的转动驱动机构，气浮支撑工作台（4）上固定连接有旋转度光栅尺（17），安装部上连接有与旋转度光栅尺（17）配合的旋转度读数头（18）。2.根据权利要求1所述的一种芯片倒装键合用高承载精密运动平台，其特征在于，交叉滚珠轴环（14）的外侧固定连接有轴环外圈固定环（19），轴环外圈固定环（19）通过弹性连接环（20）固定至气浮支撑工作台（4）的安装通孔（13）处，弹性连接环（20）的内圈延伸有多根沿其径向布置的连接桥臂（21），连接桥臂（21）沿弹性连接环（20）的周向均匀分布，轴环外圈固定环（19）通过连接桥臂（21）与弹性连接环（20）固定连接。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝耀武，闫瑛，狄希远，张文琪，李浩志，庄园，吕琴红，康永新，田芳，董永谦，
申请(专利权)人：西北电子装备技术研究所中国电子科技集团公司第二研究所，
类型：发明
国别省市：