晶粒挑拣机论文和设计-不公告发明人

全文摘要

本实用新型提供一种晶粒挑拣机，包括：伺服移动器总成，具有伺服马达转子与伺服马达定子；连接器，经由第一枢轴与伺服马达转子枢接；横杆组，经由第二枢轴与连接器枢接；线性移动器总成，具有线性马达转子与线性马达定子；以及取放总成，具有拾取头，取放总成分别与横杆组及线性马达转子机械连接。伺服马达定子与线性马达定子个别驱动伺服马达转子与线性马达定子在第一方向运动，以带动所述拾取头进行运转，借此，减少拾取头震动的机会，并带动拾取头进行有效率的运转。

主设计要求

1.一种晶粒挑拣机，其特征在于，包括：伺服移动器总成，具有伺服马达转子与伺服马达定子；连接器，经由第一枢轴与所述伺服马达转子枢接；横杆组，经由第二枢轴与所述连接器枢接；线性移动器总成，具有线性马达转子与线性马达定子；以及取放总成，具有拾取头，所述取放总成与所述横杆组及所述线性马达转子机械连接；其中，所述伺服马达定子驱动所述伺服马达转子在第一方向运动，以及所述线性马达定子驱动所述线性马达转子在所述第一方向运动，借此，带动所述拾取头进行运转。

设计方案

1.一种晶粒挑拣机，其特征在于，包括：

伺服移动器总成，具有伺服马达转子与伺服马达定子；

连接器，经由第一枢轴与所述伺服马达转子枢接；

横杆组，经由第二枢轴与所述连接器枢接；

线性移动器总成，具有线性马达转子与线性马达定子；以及

取放总成，具有拾取头，所述取放总成与所述横杆组及所述线性马达转子机械连接；

其中，所述伺服马达定子驱动所述伺服马达转子在第一方向运动，以及所述线性马达定子驱动所述线性马达转子在所述第一方向运动，借此，带动所述拾取头进行运转。

2.如权利要求1所述的晶粒挑拣机，其特征在于，所述伺服移动器总成是线性滑轨。

3.如权利要求1所述的晶粒挑拣机，其特征在于，所述连接器在第一平面上的投影形状是L形。

4.如权利要求1所述的晶粒挑拣机，其特征在于，所述第一枢轴、所述连接器与所述第二枢轴构成四连杆机构。

5.如权利要求1所述的晶粒挑拣机，其特征在于，所述横杆组更包括横杆、至少四个第一横杆轨道、第二横杆轨道，以及设置在所述第二横杆轨道上的第一滑块。

6.如权利要求1所述的晶粒挑拣机，其特征在于，所述线性移动器总成更包括第三轨道、设置于所述第三轨道上的第三滑块、第四轨道，以及设置在所述第四轨道上的第四滑块。

7.如权利要求1所述的晶粒挑拣机，其特征在于，所述运转是在所述第一方向与第二方向运动，其中所述第一方向与所述第二方向垂直。

8.如权利要求1所述的晶粒挑拣机，其特征在于，所述伺服马达转子驱动所述伺服马达定子在所述第一方向运动后，所述伺服马达转子驱动所述连接器以所述第一枢轴为转轴转动。

9.如权利要求1所述的晶粒挑拣机，其特征在于，所述伺服马达定子与所述线性马达定子异步地驱动所述伺服马达转子与所述线性马达转子在所述第一方向运动。

设计说明书

技术领域

本实用新型揭露一种晶粒挑拣机，特别是可增加拾取头稳定性的晶粒挑拣机。

背景技术

在芯片制作领域中，集成电路(Integrated Circuit，IC)经电路设计公司设计电路(design)、逻辑合成(logic synthesis)与电路布局(circuit layout)后，就会交付晶圆代工厂制造。完成制造的所有晶粒(die)会以数组方式遍布在一片晶圆(wafer)之上。后续对于每一个晶粒，晶圆代工厂会进行基本的电性测试，也就是直接在制造完成的整片晶圆上进行晶圆接受测试 (Wafer Acceptance Test,WAT)。而在晶圆代工厂会将晶圆接受测试检测合格的晶圆后交付给电路设计公司。之后，电路设计公司或是其所委托的封装测试厂会将晶圆上的晶粒切割(Die Saw)并分离，将该些晶粒放至在晶粒承载盘(Tray)，然后运送至测试机台来进行后段测试(Circuit Probe,CP)。晶粒放置在晶粒承载盘必须使用晶粒挑拣机(Pick&Place apparatus)进行。另外，将晶粒由晶圆框(Wafer Frame)移至晶粒承载盘，或是反向的由晶粒承载盘移至晶圆框，也都是透过晶粒挑拣机进行。

请参考图1，图1为目前工厂中所使用的传统晶粒挑拣机构之示意图。传统晶粒挑拣机构9包括了传统垂直致动器91、传统水平致动器92、机械连接此传统垂直致动器91与此传统水平致动器92的传统取放总成93。另外，还包括了与此传统取放总成93机械连接的传统拾取头94。其中，传统垂直致动器91控制传统取放总成93在Y轴轴向移动，传统水平致动器92控制传统取放总成93在X轴轴向移动，以让传统拾取头94挑拣晶粒D。但是，传统拾取头94在拾取过程中，因为会传统垂直致动器91运转时晃动幅度大，此晃动会传递给正在运行的传统拾取头94，进而影响完成拾取的时间。另外，传统垂直致动器91与传统水平致动器92的运转不同步，会造成传统拾取头 94在运转时震动，甚至会让晶粒D的吸力不足造成晶粒D掉落的风险。传统垂直致动器91震动同时会造成定位不精确而造成重心偏移，导致对应至晶粒挑拣时对位、吸取与放置等步骤偏差大，而使晶粒挑拣效率差又耗时。进一步的，晃动甚至会造成传统拾取头94刮伤晶粒，增加生产成本。

因此，如何发展能够在晶粒挑拣时，具有较稳定拾取头的晶粒挑拣装置，实为本领域的重要课题之一。

实用新型内容

为改善现有技术的缺失，本实用新型提供一种晶粒挑拣机，包括：伺服移动器总成，具有伺服马达转子与伺服马达定子；连接器，经由第一枢轴与伺服马达转子枢接；横杆组，经由第二枢轴与连接器枢接；线性移动器总成，具有线性马达转子与线性马达定子；以及取放总成，具有拾取头，取放总成分别与横杆组及线性马达转子机械连接。伺服马达定子与线性马达定子个别驱动伺服马达转子与线性马达定子在第一方向运动，以带动所述拾取头进行运转。

优选地，其中伺服移动器总成是线性滑轨。

优选地，其中连接器在第一平面上的投影形状是L形。

优选地，其中第一枢轴、连接器与第二枢轴构成四连杆机构。

优选地，其中横杆组具有横杆，至少四个第一横杆轨道，第二横杆轨道以及滑设在第二横杆轨道上的第一滑块。

优选地，其中线性移动器总成具有第三轨道，以及滑设于第三轨道上的第三滑块；第四轨道，以及滑设于第四轨道上的第四滑块。

优选地，其中运转是在第一方向与第二方向进行运动，而第一方向与第二方向垂直。

优选地，其中伺服马达转子进行运动时，带动连接器进行以第一枢轴为转轴的转动。

优选地，其中伺服马达转子与线性马达转子在第一方向进行的运动是异步的。

使用本实用新型所提供的晶粒挑拣机，仅需3微秒就可以完成一个晶粒的取放，减少运转时间，能快速的将大量晶粒从蓝膜上取出并放置在平台上。另外，透过伺服移动器总成与线性移动器总成的两个致动器皆往第一方向移动的设计，可以让晶粒挑拣机运转时，缩短拾取头的运作时间，并减少晃动产生的机会，让晶粒挑拣更有效率。

附图说明

图1为目前工厂中所使用的传统晶粒挑拣机之示意图；

图2是根据本实用新型所揭露的技术，表示晶粒挑拣机在第一平面的侧视图；

图3是根据本实用新型所揭露的技术，表示晶粒挑拣机在第二平面的局部侧视图；

图4是根据本实用新型所揭露的技术，表示晶粒挑拣机的全视图；

图5(a)与图5(b)是根据本实用新型所揭露的技术，表示晶粒挑拣机局部的全视图与在第三平面的局部侧视图；

图6是根据本实用新型所揭露的技术，表示晶粒挑拣机运作时的系统架构图；以及

图7是根据本实用新型所揭露的技术，表示晶粒挑拣机运作时，在第一平面的局部侧视图。

具体实施方式

为使本领域技术人员对于本实用新型之结构目的和功效有更进一步之了解与认同，兹配合图示详细说明如后。以下将参照图式来描述为达成本实用新型目的所使用的技术手段与功效，而以下图式所列举之实施方式仅为辅助说明，但本案之技术手段并不限于所列举图式。

在本实用新型中，所述的X轴、Y轴与Z轴系采用笛卡尔坐标系 (Cartesiancoordinate system)，而且是右旋的笛卡尔坐标系。X轴、Y轴与Z轴与原点的详细方向在本实用新型中系依照各个图式内容所标示，其中 X轴轴向为第一方向、Y轴轴向为第二方向、Z轴轴向为第三方向。第一方向包括+X轴轴向与-X轴轴向、第二方向包括+Y轴轴向与-Y轴轴向、第三方向包括+Z轴轴向与-Z轴轴向。又定义X轴与Y轴所构成的平面为第一平面，Y 轴与Z轴所构成的平面为第二平面，X轴与Z轴所构成的平面为第三平面。

首先请参考图2，图2表示表示晶粒挑拣机构在第一平面的侧视图。其中，晶粒挑拣机1包括了伺服移动器总成20、连接器30、横杆组40、线性移动器总成50、取放总成60、支撑座70以及固定座80。晶粒挑拣机1连接电源(图2未揭示)后，是利用上述取放总成60以外的机构当成动力源，带动取放总成60在X轴轴向与Y轴轴向运转，让取放总成60到达操作者指定的位置，藉此，完成晶粒D的挑拣。

请继续参考图2，其中，伺服移动器总成20是由马达所组成，而且是由线性马达组成。其具有可以移动的伺服马达转子21，以及固定不动的伺服马达定子(图2未揭示)。伺服马达转子21会在第一方向往复的运动，如同图 2中邻近伺服马达转子21的双箭号所示。连接器30，是一个L型的机构，由塑料片或铁片所构成，其机械连接伺服移动器总成20与横杆组40。而连接器30是透过第一枢轴31与伺服移动器总成20枢接，透过第二枢轴32与横杆组40枢接。而在横杆组40中，横杆41是由长条型的金属块或是塑料所构成，并包括了四个第一横杆轨道42与一个第二横杆轨道43。使用四个第一横杆轨道42的用意为，避免横杆41在运动时发生抖动。在其他实施例中，为了增加运转中横杆41的稳固性，第一横杆轨道42的数量最佳为偶数，且必须要超过四个。横杆41在第一平面上的投影形状是一个长方型，且为了能在移动时抵抗外界的机械冲击，在本具体实施方式中，最佳是使用金属块。另外，在本实施例中，第一枢轴31与第二枢轴32都是由可转动的螺丝与螺孔所构成。横杆41会在第二方向往复的运动，如同图2中邻近横杆41的双箭号所示。

请继续参考图2，其中，取放总成60与横杆41接机械连接。取放总成 60具有T形杆61与拾取头62。在第一平面上，T形杆61系呈现倒T字形。取放总成60是透过T字形中，形状「1」的部分与横杆组40机械连接。而拾取头62则是与T字形中形状「一」的部分连接。在本实施例中，拾取头62 是一个抽气式吸盘，其可以透过额外或马达与计算机(图2未揭示)的控制，让拾取头62先对准并接触块状物体，后对于拾取头62抽气，以吸取此块状物体。若要在吸取后要将此块状物体卸下，则可通过排气方式让此块状物体远离拾取头62。在本实用新型中，此块状物体是半导体晶粒D(die)，或是可挠性电路板(flexible PCB)。

请继续参考图2。其中，取放总成60除了与横杆组40机械连接外，也与线性移动器总成50机械连接。从第一平面观察，线性移动器总成50是放置在横杆组40的下方，并且跨接在两个支撑座70之间，且透过两个支撑座 70支撑在地面(图2未揭示)上。在本实施例中，线性移动器总成50相同于伺服移动器总成20的种类，都是线性马达。线性移动器总成50具有线性马达转子51、线性马达定子52、第三轨道53、第三滑块53A、第四轨道54 以及第四滑块54A。其中，当晶粒挑拣机1通电时，线性马达定子52驱动线性马达转子51在第一方向运动。线性马达转子51会在第一方向进行往复运动(如同图2中邻近线性马达转子51的双箭号所示)，以带动第三滑块53A 与第四滑块54A分别在第三轨道53与第四轨道54中，于第一方向进行往复运动。与第三滑块53A及第四滑块54A机械连接的T形杆61，也可连带的在第一方向上往复运动。线性马达转子51在第一方向的投影形状是一个长方形；线性马达定子52是由固定的磁铁所构成。

接着请参考图3，其中图3是表示晶粒挑拣机1在第二平面的局部侧视图。从图3中可以得知，伺服马达定子22在第二平面上的投影形状是U字形，而伺服马达转子21在第二平面上的投影形状是L形。实际的配置为，L形的「1」部分插置在伺服马达定子22的U型口内，L形的「一」部分则透过第一枢轴31与连接器30连接。在本实用新型中，当晶粒挑拣机1通电时，伺服马达定子22驱动伺服马达转子21在第一方向运动。伺服马达转子21的移动方向是垂直于纸面方向，也就是第一方向。而伺服马达转子21会驱动第一枢轴31进行转矩方向在第三方向的转动，第一枢轴31也会将转动动量传递给枢接于其上的连接器30，使连接器30一样进行转矩方向在第三方向的转动。另外，从图2中也可以得知，第二枢轴(图3未示)被一个长方形物体所遮住。此长方形物体是线性移动器总成50。另外，横杆组40是通过取放总成60中的T形杆61，间接的和线性移动器总成50连接。而横杆组40直接连接取放总成60。在取放总成60中，拾取头62是固定在一个向T形杆61 向外延伸的斜型横梁上。此斜型横梁设计是方便拾取头62的移动，以免拾取头62在移动时碰撞到T形杆61。

再接着请参考图4。图4是表示晶粒挑拣机1的全视图。从图4中可以得知，伺服移动器总成20中，伺服马达转子21是由两个块状物体所迭置形成，伺服马达定子22也是一个块状物体。此一个块状物体是具有磁性的铁块，也就是磁铁。磁铁中具有多个N极区域与S极区域。而第一枢轴31是一个典型传统的圆柱状枢接头。连接器30则是一个L型的块状物。横杆组40则是由多个长条块状物所构成，包括有一个与连接器30枢接的横杆41、迭设于横杆41上的四个第一横杆轨道42，与第一横杆轨道42啮合的第二横杆轨道 43，以及迭设于第二横杆轨道43上的第一滑块44。其中，四个第一横杆轨道42分别设置在两个不相连的金属块体上，而第二横杆轨道43则跨接在此两个不相连的金属块体上；连接器30则设置在两个不相连的金属块中的空间。再者，第一滑块44经由多个螺丝锁固在T形杆61，以及借由线性马达转子 51与线性马达定子52连接的T型杆。以及在取放总成60中，透过四个延伸杆连接T形杆61的拾取头62。另外，从图4中可以看到，在晶粒挑拣机1 中，固定座80是一个大型的长方体。而以固定座80为基础，往+Y轴轴向、由下到上依序迭置线性移动器总成50、横杆组40、伺服移动器总成20与连接器30。而线性移动器总成50嵌设于固定座80之中。最后固定座80在架设于支撑座70之上。若是由0点往-Z轴轴向来看，则依序是伺服移动器总成20、连接器30、横杆组40、线性移动器总成50以及取放总成60。

接着请一并参考图5(a)与图5(b)。图5(a)与图5(b)表示晶粒挑拣机1 局部的全视图与在第三平面的局部侧视图。而在本实施例中，在第一枢轴31 中有一个连杆与两个小枢轴、连接器30也是连杆，第三枢轴中也有一个连杆与两个小枢轴；而第四个连杆则是没有任何机械连接的第一枢轴31与第二枢轴32之间的联机。上述四个连杆与多个枢轴构成了四连杆机构。当第一枢轴31直接连接动力源时，第一枢轴31会主动进行转矩在第三方向的转动，所以第一枢轴31中的连杆是四连杆机构的曲柄。另外，第二枢轴32是连带被第一枢轴31与连接器30带动，以进行转矩在第三方向的转动，所以第二枢轴32中的连杆是四连杆机构的的游戏杆。而第二枢轴32所连接的横杆组40 中的横杆41，因受限于第二横杆轨道43的排列，所以第二枢轴32所传递而来的、具有第一方向分量与第二方向分量的动量，到了横杆41仅剩下第二方向分量的动量，因此，横杆41运转时，仅能在第一方向上运动。综上所述，本实施例属于四连杆机构中的曲柄游戏杆组类型。使用此机构设计的意义为，可以将伺服运动器总成所进行的第一方向运动，通过第一枢轴31、连接器30 与第二枢轴32所构成的四连杆机构，将此运动方向转变成第二方向，以推动横杆组40与取放总成60活动。

图2至图5(b)已清楚说明晶粒挑拣机1中主要零件的配置位置与连接关系。后续利用图6至图7说明晶粒挑拣机1如何运作。请先参考图6，图6 是表示晶粒挑拣机1运作时的系统架构图。在图6中可以看到，横杆组40 分别与伺服移动器总成20、线性移动器总成50以及取放总成60机械连接，所以横杆组40是晶粒挑拣机1的核心。而伺服移动器总成20与线性移动器总成50分别连接不同类型的动力源，以驱动伺服移动器总成20与线性移动器总成50移动。在本实施例中，动力源是马达。而当第一动力源M1发出第二方向移动信号时，伺服移动器总成20就会在第二方向运动，并连带带动横杆组40在第二方向运动。另外，当第二动力源M2发出第一方向移动信号时，伺服移动器总成20就会在第一方向运动，并连带带动横杆组40在第一方向运动。而取放总成60会连带的被横杆组40牵引而移动，藉此，带动该拾取头62进行运转。其中，第一动力源M1与第二动力源M2可以在相同时间下(同步地)或是不同时间下(异步地)发出移动信号。在一个实施例中，若是第一动力源M1与第二动力源M2在相同时间发出移动信号，则取放总成60中的拾取头62在第一平面上的移动轨迹是一个斜线。在另一个实施例中，若是第一动力源M1与第二动力源M2在不同时间发出移动信号，则取放总成60中的拾取头62在第一平面上的移动轨迹是两个直线的组合。

最后请一并参考图6与图7。图7表示晶粒挑拣机1运作时，在第一平面的局部侧视图。在晶粒挑拣机1未运作时，拾取头62会停在初始位置，也就是图7中的R2点。在晶粒挑拣机1通电后，控制器88会在第一时间内，发出吸取程序讯号给第一动力源M1，第一动力源M1就会发出第一移动信号，透过第一枢轴31以驱动连接器30进行转矩在Z轴轴向的转动时，此时连接器30在第一平面上进行逆时钟方向的运动。同时通过第二枢轴32的连接，最终让横杆组40中的横杆41与第二横杆轨道43依照多个第一横杆轨道42 的设置路径，朝向-Y轴轴向运动，而且连带带动T形杆61与拾取头62往-Y 轴轴向移动，也就是朝向放置在蓝膜B上的晶粒D移动。此时拾取头62是保持在抽气状态。若是拾取头62与晶粒D距离小于0.5mm时，拾取头62就会将晶粒D吸取并且维持住晶粒D不掉落。此时就完成了吸取程序。吸取程序执行所需的时间，也就是第一时间是0.4微秒。

请继续参考图7。当完成吸取程序后，控制器88会在第二时间内发出移动程序讯号给第一动力源M1与第二动力源M2。当第一动力源M1接收移动程序讯号时，立即发出第一移动信号，透过第一枢轴31以驱动连接器30进行转矩在+Z轴轴向的转动时，此时连接器30在第一平面上进行逆时钟方向的运动。同时通过第二枢轴32的连接，最终让横杆组40中的横杆41与第二横杆轨道43依照多个第一横杆轨道42的设置路径，朝向+Y轴轴向运动，此时拾取头62就会往+Y轴轴向移动，也就是远离蓝膜B，并且到达拾取最高点 R2。且此时拾取头62仍是保持在抽气状态。接着，在第二时间内，第二动力源M2接收移动程序讯号后，立即发出第二移动信号，让线性移动器总成50 中的线性马达转子51往+X轴轴向移动，连带带动第一滑块44在第二横杆轨道43上、第三滑块53A在第三轨道53与第四滑块54A在第四轨道54往+X轴方向移动，直到第二滑块与第三滑块53A遇到止冲档55后移动才停止。此时的拾取头62仍是保持在抽气状态，且拾取头62的动作路径是从图7中R2 点移动到R3点，约移动了300微米的距离。此时就完成了移动程序。移动程序执行所需的时间，也就是第二时间是2.5微秒。

请继续参考图7。当完成移动程序后，控制器88会在第三时间内，发出放置程序讯号给第一动力源M1，第一动力源M1接收放置程序讯号后，立即发出第一移动信号，透过第一枢轴31以驱动连接器30进行转矩在Z轴轴向的转动，此时的连接器30在第一平面上进行逆时钟方向的运动。同时通过第二枢轴32的连接，最终让横杆组40中的横杆41与第二横杆轨道43依照多个第一横杆轨道42的设置路径，朝向-Y轴轴向运动，而且连带带动T形杆 61与拾取头62往-Y轴轴向移动，也就是朝向平台P的方向。在第三时间中，拾取头62起初是保持在抽气状态，但若是当时拾取头62中所附有的侦测器 (图6与图7未揭示)侦测到晶粒D已经接触到平台P时，拾取头62就会切换到排气状态，以让晶粒D排除到平台P上。此时就完成了放置程序。放置程序执行所需的时间，也就是第三时间是0.1微秒。完成了放置程序，也结束了晶粒挑拣机1一次的运转，也就是一个晶粒D的取放。

使用本实用新型所提供的晶粒挑拣机1，透过四连杆机构的设置，不仅仅需3微秒就可以完成一个晶粒D的取放，减少运转时间，能快速的将大量晶粒D从蓝膜B上取出并放置在平台P上。更重要的是，透过伺服移动器总成20与线性移动器总成50的两个致动器皆往第一方向移动的设计，可以让晶粒挑拣机1运转时，缩短拾取头62的运作时间，并减少产生晃动机会，让拾取头62在吸取、移动与放置三个程序中快速进入稳定状态，减少晶粒D 掉落与控制器88控制失准的机会，实为方便。

上述仅为本实用新型之较佳实施例，并非用以限定本实用新型之权利范围；同时以上的描述，对于相关技术领域之专门人士应可明了及实施，因其他未脱离本实用新型所揭示之精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在申请专利范围中。

设计图

晶粒挑拣机论文和设计

晶粒挑拣机论文和设计-不公告发明人

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢