一种喷液打印装置和芯片产品加工系统的制作方法

1.本技术涉及芯片修复领域，尤其涉及一种喷液打印装置和芯片产品加工系统。


背景技术：

2.随着芯片技术的发展，芯片性能提升的同时，其加工难度也显著增加。芯片的加工或芯片产品的修复步骤开始增加，在此过程中，不同生产步骤所需的专用设备各不相同。因而，芯片往往在不同设备之间来回转移，由此导致了芯片生产效率低，也容易出现良率问题，且需要购置大量专用设备以应对各种生产环节，成本高昂。芯片产品的生产加工对于精度和效率的要求一直是各生产厂商所追求的。
3.因此，如何保证芯片产品生产加工的精度和效率并节约生产成本是亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.鉴于上述相关技术的不足，本技术的目的在于提供一种喷液打印装置和芯片产品加工系统，旨在解决芯片生产效率低，也容易出现良率问题，且需要购置大量专用设备以应对各种生产环节，成本高昂的问题。
5.一种喷液打印装置，包括：
6.喷液头，包括中空连通的喷液端和连接端，所述喷液端的端面用于与待吸附物体接触时气密贴合以在负压状态下产生吸附；
7.通过所述连接端与所述喷液头相连通的管道；
8.与所述管道配合的储液容器；以及
9.正负压换向单元，所述正负压换向单元控制所述管道在正压和负压状态之间切换，所述管道通入正压时，所述储液容器内存储的液体通过所述管道注入所述喷液头，所述管道通入负压时，所述喷液头中的液体通过所述管道被抽走。
10.上述喷液打印装置除传统的打印之外，还能够利用其喷液头作为拾取头对物体进行拾取，在一些实施过程中，芯片的某些生产步骤可以连续的通过喷液打印装置执行，无需转移生产场景，且节省设备，无论是生产效率还是成本都得到优化，另外，被加工物料转移次数的减少避免了不同设备重新对位时的精度误差，一些应用中也保证了加工的精度。
11.可选地，所述喷液头的所述喷液端为斜口。
12.斜口的喷液头在进行喷液打印时，喷液头整体以倾斜的姿态布置，此时可调整喷液端的端面仍与加工面平行，不仅让出了更好的观测视野，且不会因喷液头的倾斜而出现喷溅，仍能够实现较好的打印效果。
13.可选地，所述喷液头的所述喷液端的端面设有缓冲层。
14.缓冲层的设置使得喷液头在拾取物体时存在一定的缓冲模量，有效避免喷液端按压芯片的损伤。
15.可选地，所述缓冲层的最外层为弹性胶层。
16.缓冲层的最外层为弹性胶层，能够提高吸附力度，保证拾取的成功率。
17.可选地，所述喷液头内壁的表面包括驱液层。
18.驱液层上残留有更少的液体，或是不残留，这使得喷液头在负压工作时不残留液体，保证负压拾取的效果。
19.基于同样的发明构思，本技术还提供一种芯片产品加工系统，包括：
20.打印单元，包括上述的喷液打印装置；
21.视觉单元，被配置为获取所述喷液头周围的图像；
22.与所述视觉单元连接的处理单元，被配置为接收所述图像并对所述喷液打印装置进行控制。
23.上述芯片产品加工系统能够进行包括但不限于打印焊料、拾取芯片等加工操作，无论是生产效率还是成本都得到优化，一些应用中也保证了加工的精度。
附图说明
24.图1为本技术实施例提供的喷液头的一种结构示意图；
25.图2为本技术实施例提供的可选择支架的一种结构示意图；
26.图3为本技术实施例提供的喷液头的另一种结构示意图；
27.图4为本技术实施例提供的喷液打印装置的一种结构示意图；
28.图5为本技术实施例提供的正负压换向单元的一种示意图；
29.图6为本技术实施例提供的芯片产品加工系统的一种框架示意图；
30.附图标记说明：
31.101-喷液头；1011-缓冲层；102-管道；103-储液容器；104-正负压换向单元；1041-弹簧；1042-第一机构；111-旋转电机；112-夹具基座；113-夹具；121-打印单元；122-视觉单元；123-处理单元；200-芯片；s1-喷液端的端面；s2-加工面。
具体实施方式
32.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳实施方式。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本技术的公开内容理解的更加透彻全面。
33.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。
34.相关技术中芯片生产效率低，也容易出现良率问题，且需要购置大量专用设备以应对各种生产环节，成本高昂。
35.基于此，本技术希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。
36.实施例：
37.本实施例提供一种喷液打印装置，该喷液打印装置能够进行喷液打印，例如可进行焊料打印。同时，该喷液打印装置还具有吸附物体的功能，这使得该装置能够被应用在更
多加工场景下。
38.请参见图1至图5，本实施例提供的喷液打印装置包括喷液头101、与喷液头101相连通的管道102、与管道102配合的储液容器103以及控制管道102在正压和负压环境之间切换的正负压换向单元104。
39.喷液头101包括中空连通的喷液端和连接端，其中，喷液端的端面s1用于与待接触物体接触时气密贴合以在负压状态下产生吸附。为保证喷墨打印的效果，喷液头101可以是圆形中空，喷液头101可以为包括但不限于管状或针状的形状，中空的区域从其一端贯穿至另一端。示例性的，当喷液头101为针状时，喷液头101一端较大一端较小，较小的一端为喷液端以实现更高精度的喷墨打印，且能够吸附到更小的物体，较大的一端为连接端，方便与管道102连接安装。喷液端的端面s1可以平整的，能够较好的与具有平整表面的待接触物体贴合，更容易对物体进行吸附；另一些示例中，喷液端的端面s1可以具有弧度的圆滑表面，当其表面较为光滑时，也能够较好的形成气密。可以理解的是，要求喷液端的端面s1与待接触物体接触时能够形成气密主要是为了进行吸附，因此本实施例并不对气密程度进行限制，气密程度可根据待吸附物体而选择，在待吸附物体较轻时，即使气密程度不高也能够成功吸附和拾取起待吸附物体。
40.喷液头101的连接端与管道102相连通，喷液头101与管道102可以直接或间接的连接，可通过管道102向喷液头101内的中空腔体注入液体，或将其中的液体抽出。管道102可以全部是软管，也可以全部是硬质管道102，一些实施方式中可以是软管与硬质管道的组合，作为一种示例，与喷液头101可以直接通过软管相连以便于连接和保证喷液头101的活动，软管远离喷液头101的一端过渡到硬质管道，硬质管道的部分便于固定设置且稳定性好。管道102的具体材质本实施例并不限制，但可以理解的是，管道102应当在填充有液体时保持相对稳定的性质，例如喷液打印装置可打印焊料，则管道102可选择不与焊料发生反应的材质；另一方面，其他材质的管道102内也可以设置保护层等反射保证不被液体反应或侵蚀。
41.储液容器103用来存储打印所需的液体，例如墨水、液态的焊料等。管道102与储液容器103相配合，也即管道102能够伸入储液容器103内抽取其中存储的液体，在一些实施方式中，喷液头101以及管道102中的液体在被负压抽走时，可以回到储液容器103内。
42.正负压换向单元104被配置以控制所述管道102在正压和负压状态之间切换，当然，与管道102相连通的喷液头101内的中空腔体也同样在正压和负压状态，管道102通入正压时，储液容器103内存储的液体通过管道102注入喷液头101，管道102通入负压时，喷液头101中的液体通过管道102被抽走。可以理解的是，当正负压换向单元104控制管道102通入正压，此时的喷液头101内注入有液体，喷液打印装置能够执行打印，而管道102通入负压时，喷液头101产生吸力，能够进行吸附，能够被用来对芯片200等物体进行拾取等动作。
43.可以见得，本实施例的喷液打印装置除传统的打印之外，还能够利用其喷液头101作为拾取头对物体进行拾取，在一些实施过程中，芯片200的某些生产步骤可以连续的通过喷液打印装置执行，无需转移生产场景，且节省设备，无论是生产效率还是成本都得到优化，另外，被加工物料转移次数的减少避免了不同设备重新对位时的精度误差，一些应用中也保证了加工的精度。
44.如图1所示，在一些实施方式中，喷液头101的喷液端为斜口，喷液端的端面s1与喷
diode，微型发光二极管)芯片产品的生产场景，毛细管。应当说明的是，毛细管的形状可以是针状的，其内径小，毛细管的内径通常不大于1毫米，可根据精度和加工物体的尺寸选择。为了实现高精度的打印以及对更小物体的拾取，例如micro led芯片的单边尺寸小于100微米，则选择内径不大于100微米的毛细管，示例性的，其内径可以是10微米至100微米。
49.为了更好的进行拾取，如图3所示，在喷液头101的喷液端的端面s1可设有缓冲层1011。喷液头101通常为硬质的材料，例如硬质玻璃，若直接对芯片200等物体进行拾取、转移，可能导致损伤甚至断晶。缓冲层1011包括但不限于具有一定弹性的材质，缓冲层1011的设置使得喷液头101在拾取物体时存在一定的缓冲模量，有效避免喷液端按压芯片200的损伤。缓冲层1011可以是单层缓冲材料，也可以是多层材料的复合结构。为了进一步保证喷液端与待吸附物体接触时气密性，一些实施方式中缓冲层1011的最外层为弹性胶层，能够提高吸附力度，保证拾取的成功率。示例性的，弹性胶层具体材料包括但不限于pdms(即polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)。
50.在一些实施方式中，喷液头101内壁的表面包括驱液层，驱液层的表面光滑或具有一定程度的疏离液体的特性，当喷液头101内的液体被抽走，驱液层上残留有更少的液体，或是不残留，这使得喷液头101在负压工作时不残留液体，保证负压拾取的效果。驱液层可以是涂层，例如通过涂层溶液在喷液头101内壁的表面形成涂层，或其他方式在喷液头101内壁设置额外的驱液层；驱液层也可以是喷液头101内壁的表面转换而形成，例如激光或化学药剂的处理可以使得喷液头101内壁的表面转化为光滑的驱液层。对于具体的打印液体，驱液层的材质或处理方法可能存在差异，具体可根据实际需要配置。实际应用中，也可以通过缩短喷液头101的行程长度等方式保证负压工作时吸力充足。
51.参见图4的示例，正负压转换单元采用电磁阀，电磁阀的一端与管道102连通以控制管道102内介质的流向。本示例中，电磁阀具体采用四通电磁阀，四通电磁阀用来改变管道102中的液体的流动通道以改变其流向，也即控制液体流向喷液头101和从喷液头101流回。电磁阀的一端通过管道102连接至喷液头101，一端接入压缩干燥空气cda(compressed dry air)；另外两端分别通过管道102与储液容器103配合，分别在正压时与喷液头101的一端连通以向喷液头101注入液体，另一端在负压时与喷液头101的一端连通以将喷液头101的液体吸回储液容器103。另一示例中，可以通过电磁阀的同一端向喷液头101注入液体以及将喷液头101的液体吸回，也即正负压转换单元也可以采用三通电磁阀。只要能够实现相应功能，本技术并不限制采用的电磁阀的通道数量。
52.如图5所示，还作为另外的一种示例，正负压换向单元104可以包括设置在储液容器103内部的弹簧1041以及能够对储液容器103的一个可活动侧壁施加向弹簧1041方向挤压的外力的第一机构1042。储液容器103仅与管道102相连，且其余部分密闭，通过外力挤压储液容器103的空间，可使储液容器103内部压力增加，液体被正压推入管道102直至注满喷液头101，撤去外力后，弹簧1041推动储液容器103恢复空间形状，液体被吸回，且喷液头101产生负压吸附。
53.还作为一种示例，与前述示例类似的是，储液容器103仍然是空间可变的密封容器，仅通过管道102对外连通。本示例中，正负压换向单元104包括第二机构，第二机构直接与储液容器103相连接，储液容器103内可不设置弹簧1041，第二机构往复运动时，直接带动储液容器103产生空间形状的变化。第二机构压缩储液容器103的空间，可使储液容器103内
部压力增加，液体被正压推入管道102直至注满喷液头101，第二机构反向运动恢复储液容器103的空间，液体被吸回，且喷液头101产生负压吸附。
54.正负压转换单元并不局限于上述示例，还可以为其他任意能够使连接的管道102在正压和负压之间切换的实施方式。
55.作为一种应用的示例，本实施例的喷液打印装置可以应用于芯片修复的场景中，单个喷液打印装置即可实现打印焊料、拾取芯片、将拾取的芯片放置到目标基板进行键合的修补流程。芯片修复时，储液容器103内容纳的是液态的焊料，在打印焊料时，通过正负压换向单元104控制管道102内为正压，使焊料被注入喷液头101进行打印；打印焊料完成后，通过正负压换向单元104控制管道102内为负压，将焊料从喷液头101中抽走，并利用喷液头101的负压对芯片200进行吸附拾取，喷液头101携带芯片200以将芯片200设置到目标基板完成键合。可以理解的是，实际应用中，还可以配合包括但不限于机械臂等运动机构对喷液头101进行移动，对此根据需求进行设置，本实施例并不限制。
56.本实施例还提供一种芯片200产品加工系统，可用于包括但不限于芯片键合、芯片拾取转移、芯片修复等场景。参见图6，其包括打印单元121、视觉单元122以及与视觉单元122连接的处理单元123，打印单元121即包括前述示例的喷液打印装置，视觉单元122被配置为获取喷液头101周围的图像，处理单元123被配置为接收视觉单元122获取到的图像并对喷液打印装置进行控制。
57.处理单元123包括但不限于上位机pc、mcu(microcontroller unit，微控制单元)、fpga(field programmable gate array，现场可编程逻辑门阵列)等设备或芯片200。视觉单元122包括但不限于相机，例如高倍定位相机等。
58.处理单元123对喷液打印装置进行控制包括但不限于控制正负压换向单元104切换正压和负压状态以使喷液打印装置应对不同的加工工艺。示例性的，正负压换向单元104包括电磁阀时，处理单元123只需输出信号来控制电磁阀以切换到需要的连通状态。具体的控制流程是基于加工的实际需求由技术人员设定或基于技术人员在处理单元123中预设的规则生成，本实施例并不关注。另外，喷液打印装置中的可转动支架也可通过处理单元123进行控制。
59.本实施例的芯片产品加工系统能够进行包括但不限于打印焊料、拾取芯片等加工操作，无论是生产效率还是成本都得到优化，一些应用中也保证了加工的精度。
60.本领域的技术人员应该明白，上文中所公开装置、系统中的功能模块/单元可以被实施为固件、硬件及其适当的组合。单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。
61.应当理解的是，本技术的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本技术所附权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种喷液打印装置，其特征在于，包括：喷液头，包括中空连通的喷液端和连接端，所述喷液端的端面用于与待吸附物体接触时气密贴合以在负压状态下产生吸附；通过所述连接端与所述喷液头相连通的管道；与所述管道配合的储液容器；以及正负压换向单元，所述正负压换向单元控制所述管道在正压和负压状态之间切换，所述管道通入正压时，所述储液容器内存储的液体通过所述管道注入所述喷液头，所述管道通入负压时，所述喷液头中的液体通过所述管道被抽走。2.如权利要求1所述的喷液打印装置，其特征在于，所述正负压换向单元包括电磁阀，所述电磁阀的一端与所述管道连通以控制所述管道内介质的流向。3.如权利要求1所述的喷液打印装置，其特征在于，所述喷液头的所述喷液端为斜口。4.如权利要求1所述的喷液打印装置，其特征在于，所述喷液头的所述喷液端的端面设有缓冲层。5.如权利要求4所述的喷液打印装置，其特征在于，所述缓冲层的最外层为弹性胶层。6.如权利要求1所述的喷液打印装置，其特征在于，所述喷液头内壁的表面包括驱液层。7.如权利要求1所述的喷液打印装置，其特征在于，所述喷液头至少在靠近所述喷液端的区域导电。8.如权利要求1所述的喷液打印装置，其特征在于，所述喷液头为毛细管。9.如权利要求1-8任一项所述的喷液打印装置，其特征在于，还包括：固定所述喷液头的可转动支架，所述可转动支架在平面内转动以调整所述喷液头的所述喷液端的端面朝向。10.一种芯片产品加工系统，其特征在于，包括：打印单元，包括权利要求1-9任一项所述的喷液打印装置；视觉单元，被配置为获取所述喷液头周围的图像；与所述视觉单元连接的处理单元，被配置为接收所述图像并对所述喷液打印装置进行控制。

技术总结
本申请涉及一种喷液打印装置和芯片产品加工系统。喷液打印装置包括喷液头，包括中空连通的喷液端和连接端，喷液端的端面用于与待吸附物体接触时气密贴合以在负压状态下产生吸附；通过连接端与喷液头相连通的管道；与管道配合的储液容器；以及正负压换向单元，正负压换向单元控制管道在正压和负压状态之间切换，管道通入正压时，储液容器内存储的液体通过管道注入喷液头，管道通入负压时，喷液头中的液体通过管道被抽走。某些生产步骤可以节省设备，无论是生产效率还是成本都得到优化，一些应用中也保证了加工的精度。些应用中也保证了加工的精度。些应用中也保证了加工的精度。


技术研发人员：刘新 林浩翔 萧俊龙
受保护的技术使用者：重庆康佳光电技术研究院有限公司
技术研发日：2023.02.14
技术公布日：2023/7/19