一種帶有解耦機構的鍵合工具包括：軸；旋轉模塊，其與所述軸的第一部分耦合；旋轉運動致動器，其可操作地連接到所述旋轉模塊，并可操作地用于驅動所述旋轉模塊和所述軸圍繞基本沿所述軸的中心軸線延伸的旋轉軸旋轉；線性運動模塊，與所述軸的第二部分相耦合，該第二部分與所述第一部分分開；和線性運動致動器，其可操作地連接到所述線性運動模塊，并可操作地驅動所述線性運動模塊和所述軸沿與所述旋轉軸平行的方向移動。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術總體上涉及一種用于拾取和放置電子元件(例如，芯片)并在鍵合操作期間向該電子元件施加鍵合力的鍵合工具，更具體地，涉及一種具有用于使鍵合臂的旋轉運動軸和線性運動軸解耦的解耦機構的鍵合工具或鍵合臂。
技術介紹
1、在環氧樹脂芯片鍵合工藝中，鍵合臂是鍵合工具的核心模塊之一，其配置為提供用于拾取和放置芯片并調整所拾取芯片的旋轉角定向的力。為了實現上述功能，鍵合臂通常被設計為具有旋轉軸和線性運動軸。在傳統鍵合臂中，兩個軸中的一個軸被設置為基軸，另一個軸安裝在該基軸上并在該基軸的頂部移動。將兩個軸進行耦合，不僅會增加鍵合臂中旋轉運動和線性運動的驅動系統的負載，而且會對鍵合臂的致動和停止特性以及定位精度產生極為不利地影響。為了使兩個軸之間的耦合解耦，已經提出了不同的鍵合臂。
2、在一種現有技術的鍵合臂中，正時皮帶用于驅動旋轉軸/桿以實現解耦。然而，由于正時皮帶是一種間接驅動機構，在旋轉馬達的輸出通過正時皮帶驅動旋轉軸之前會有一段延遲，這會導致鍵合力不一致。此外，由于鍵合工具圍繞線性運動軸設計為非對稱性，在施加鍵合力的過程中會產生彎曲力矩。
3、在另一現有技術的鍵合臂中，為實現解耦的目的，使用一組齒輪來驅動旋轉軸。但是，輪齒之間的摩擦會導致鍵合力不一致。此外，齒輪之間的間隙可能導致鍵合臂的旋轉軸產生旋轉間隙。此外，使用氣動缸來引導線性運動軸而產生的摩擦也將使得施加到芯片的鍵合力不一致。
4、因此，提供一種具有解耦機構的新的鍵合臂設計將是有益的，其可以避免現有技術鍵合臂中的至少一個上述缺點。
r/>技術實現思路
1、因此，本專利技術的目的是尋求提供一種改進的鍵合工具或鍵合臂，其具有解耦機構，用于解耦該鍵合工具的旋轉軸和線性運動軸之間的耦合。
2、根據本專利技術的各個實施例，提供了一種帶有新型解耦機構的鍵合工具。該鍵合工具包括：軸；旋轉模塊，其與所述軸的第一部分耦合；旋轉運動致動器，其可操作地連接到所述旋轉模塊，并可操作地用于驅動所述旋轉模塊和所述軸圍繞基本沿所述軸的中心軸線延伸的旋轉軸旋轉；線性運動模塊，與所述軸的第二部分相耦合，該第二部分與所述第一部分分開；線性運動致動器，其可操作地連接到所述線性運動模塊，并可操作地驅動所述線性運動模塊和所述軸沿與所述旋轉軸平行的方向移動。
3、本專利技術各個實施例中所提出的鍵合臂包括：單獨的旋轉和線性運動模塊，它們分別耦合到所述軸的兩個單獨部分，并且由相應的致動器或馬達驅動。由于鍵合臂的旋轉運動和線性運動由各自的直接驅動機構致動，因此能夠基本上避免由任何間接驅動機構導致的鍵合力不一致。根據所提出的設計，該線性運動模塊和旋轉模塊將不會一起移動，因此，鍵合臂的旋轉運動和線性運動會有效解耦，并且鍵合臂的位置控制將大大改進。
4、在一些實施例中，所述軸的第一部分可以是所述軸的上部，第二部分可以是所述軸的與所述上部分開的下部。即，所述旋轉模塊可以耦合到所述軸的上部，并且所述線性運動模塊可以耦合至所述軸的下部。可替代地，所述第一部分可以是所述軸的下部，所述第二部分可以是所述軸的上部。即，所述旋轉模塊可以耦合到所述軸的下部，而線性運動馬達可以耦合到所述軸的上部。
5、優選地，所述軸可以穿過形成在所述旋轉模塊上的中心孔和形成在所述線性運動模塊上的中心孔，使得向所述軸提供真空以拾取和傳送電子元件的連接裝置能夠可釋放地且方便地連接到所述軸。可替代地，所述軸可以不穿過或僅部分穿過形成在所述旋轉模塊或所述線性運動模塊上的中心孔，該中心孔耦合到所述軸的上部。
6、為了在鍵合工具的旋轉運動期間減少不同部件之間的摩擦，鍵合工具還包括：第一旋轉軸承，其與所述旋轉模塊耦合以引導所述旋轉模塊繞所述旋轉軸旋轉；以及第二旋轉軸承，其與所述軸的所述第二部分耦合以引導所述軸繞所述旋轉軸旋轉。
7、為了在鍵合工具的線性運動期間減少不同部件之間的摩擦，鍵合工具還包括：第一線性軸承，其耦合到所述旋轉模塊及所述軸的第一部分，以引導所述軸沿平行于所述旋轉軸的方向移動；以及第二線性軸承，其耦合到所述線性運動模塊，以引導所述線性運動模塊沿平行于所述旋轉軸的方向移動。
8、在一些實施例中，所述第一線性軸承可以包括撓性件或球脊。第一線性軸承設置為將旋轉動力從旋轉運動致動器傳遞到所述軸，并引導所述軸的線性運動。即，在平行于旋轉軸的方向上提供運動自由度，以使所述軸上下移動。
9、在一些實施例中，所述第二線性軸承可以包括至少一個撓性件、線性襯套、保持架軸承或球脊，其耦合到所述線性運動模塊，用于引導所述線性運動模塊在平行于旋轉軸的方向上移動。優選地，第二線性軸承可以包括兩個撓性件，一個撓性件耦合到線性運動模塊的頂部，另一撓性件耦合到線性運動模塊的底部。第二線性軸承設置為引導所述線性運動模塊的線性運動。由于撓性件起到非接觸型線性軸承的作用，所以在線性運動模塊的線性運動期間，在撓性件和線性運動模塊之間不會產生摩擦，從而可以避免由線性運動模塊和線性軸承之間的摩擦而使得鍵合力不一致。
10、為了提供更精確的鍵合力，所述線性運動致動器被設計為包括至少兩個線性運動馬達，例如電磁馬達或壓電馬達，它們圍繞所述軸對稱地設置，使得施加到所述線性運動模塊的總線性致動力與所述鍵合工具的所有線性運動部件的重心和所述鍵合工具的功能點基本共線。通過這種共線設置，可以避免所述鍵合工具線性運動期間產生彎曲力矩。
11、該鍵合工具還可以包括外殼，其中，所述旋轉運動致動器和所述線性運動致動器固定安裝在所述外殼中。所述外殼相對于所述鍵合工具的其他部件或組件是不可移動的。所述外殼可被設計為包括彼此連接的第一殼體部分和第二殼體部分。第一殼體部分配置為容納所述旋轉運動致動器、所述旋轉模塊和所述軸的第一部分。所述第二殼體部分配置為容納所述線性運動致動器、所述線性運動模塊和所述軸的第二部分。由于線性運動致動器固定地安裝在外殼中，所以它將不會與所述線性運動模塊一起移動。如此，能夠將線性運動軸的移動質量最小化，從而與現有技術的鍵合臂相比使得最小鍵合力更小，并能讓鍵合臂的定位更精確。
12、為了監測軸的線性運動，該鍵合工具還可以包括至少一個線性編碼器，該線性編碼器安裝在所述鍵合工具的外殼上并與所述線性運動模塊相耦合，其中，所述線性編碼器的線性標尺可以與線性運動模塊一起線性移動，以確定所述軸的線性位置。為了避免由于所有線性運動部件的重心偏離所述軸的中心而導致鍵合力不一致，所述鍵合工具可以被設計為包括兩個類似或相同的線性編碼器，它們圍繞所述軸對稱設置。
13、以下說明書部分、所附權利要求和附圖有利于更好地理解上述和其他特征、方面和優點。
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【技術保護點】
1.一種鍵合工具，包括：
2.根據權利要求1所述的鍵合工具，還包括：第一旋轉軸承，其與所述旋轉模塊耦合以引導所述旋轉模塊繞所述旋轉軸旋轉；以及第二旋轉軸承，其與所述軸的所述第二部分耦合以引導所述軸繞所述旋轉軸旋轉。
3.根據權利要求1所述的鍵合工具，還包括：第一線性軸承，其耦合到所述旋轉模塊和所述軸的第一部分，以引導所述軸沿平行于所述旋轉軸的方向移動；以及第二線性軸承，其耦合到所述線性運動模塊，以引導所述線性運動模塊沿平行于所述旋轉軸的方向移動。
4.根據權利要求3所述的鍵合工具，其中，所述第二線性軸承包括至少與所述線性運動模塊的第一部分耦合的第一撓性件和與所述線性運動模塊的第二部分耦合的第二撓性件。
5.根據權利要求4所述的鍵合工具，其中，所述第一撓性件與所述線性運動模塊的頂部或上部耦合，所述第二撓性件與所述線性運動模塊的底部耦合。
6.根據權利要求3所述的鍵合工具，其中，所述第二線性軸承包括線性襯套、保持架軸承或球脊，其與所述線性運動模塊耦合，用于引導所述線性運動模塊沿與所述旋轉軸平行的方向移動。
7.根據權利要求3所述的鍵合工具，其中，所述第二線性軸承包括兩個線性運動導軌，它們分別與所述線性運動模塊的兩個相對側耦合，以引導所述線性運動模塊沿與所述旋轉軸平行的方向移動。
8.根據權利要求1所述的鍵合工具，其中，所述第一線性軸承包括撓性件或球脊。
9.根據權利要求1所述的鍵合工具，其中，所述線性運動致動器包括至少兩個圍繞所述軸對稱設置的線性馬達，使施加到所述線性運動模塊上的總線性致動力與所述鍵合工具的所有線性運動部件的重心及所述鍵合工具的功能點基本共線。
10.根據權利要求1所述的鍵合工具，還包括：外殼，其中，所述旋轉運動致動器和所述線性運動致動器固定安裝在所述外殼中。
11.根據權利要求9所述的鍵合工具，其中，所述外殼包括相互連接的第一殼體部分和第二殼體部分，其中，所述第一殼體部分配置為容納所述旋轉模塊、所述旋轉運動致動器和所述軸的所述第一部分，并且所述第二殼體部分配置為容納所述線性運動模塊、所述線性運動致動器和所述軸的所述第二部分。
12.根據權利要求9所述的鍵合工具，還包括：線性編碼器，其安裝在所述外殼上并與所述線性運動模塊相耦合，其中，所述線性編碼器的線性標尺可隨所述線性運動模塊線性移動，用于確定所述軸的線性位置。
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【技術特征摘要】
1.一種鍵合工具，包括：
2.根據權利要求1所述的鍵合工具，還包括：第一旋轉軸承，其與所述旋轉模塊耦合以引導所述旋轉模塊繞所述旋轉軸旋轉；以及第二旋轉軸承，其與所述軸的所述第二部分耦合以引導所述軸繞所述旋轉軸旋轉。
3.根據權利要求1所述的鍵合工具，還包括：第一線性軸承，其耦合到所述旋轉模塊和所述軸的第一部分，以引導所述軸沿平行于所述旋轉軸的方向移動；以及第二線性軸承，其耦合到所述線性運動模塊，以引導所述線性運動模塊沿平行于所述旋轉軸的方向移動。
4.根據權利要求3所述的鍵合工具，其中，所述第二線性軸承包括至少與所述線性運動模塊的第一部分耦合的第一撓性件和與所述線性運動模塊的第二部分耦合的第二撓性件。
5.根據權利要求4所述的鍵合工具，其中，所述第一撓性件與所述線性運動模塊的頂部或上部耦合，所述第二撓性件與所述線性運動模塊的底部耦合。
6.根據權利要求3所述的鍵合工具，其中，所述第二線性軸承包括線性襯套、保持架軸承或球脊，其與所述線性運動模塊耦合，用于引導所述線性運動模塊沿與所述旋轉軸平行的方向移動。
7.根據權利要求3所述的鍵合工具，其中，所述第二線性軸承包...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭志華，丘允賢，尹學文，
申請(專利權)人：先進科技新加坡有限公司，
類型：發明
國別省市：
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