CN103151273B - 二极管封装设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二极管封装设备，其包括：机座；至少一输送机构，其滑动连接于机座上；驱动机构，设置于机座上；第一点胶机构，设置于机座的一端、输送机构运动方向的上方；至少一固晶机构，设置于机座上、输送机构运动方向的上方；至少一供晶机构，设置于机座上、固晶机构的一侧位置，该供晶机构包括顶针机构和取晶运动机构；第二点胶机构，设置于机座上、输送机构运动方向的上方；至少一机械手机构，滑动连接和/或转动连接于机座上；第一点胶机构、固晶机构、第二点胶机构和机械手机构沿着输送机构的运动方向依次设置。本发明可以减少芯片暗伤、提高二极管成品一致性、提高加工效率以及更加适用于小型二极管芯片。

Description

二极管封装设备

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，特别涉及一种二极管封装设备。

背景技术

在二极管的封装过程中，将芯片贴合到二极管的上、下料片之间是一非常重要的工序。

传统中对于这一工序的实现大多是通过人工或者半人工的方式实现的。具体的实施方式为：第一位工人使用点胶机在下料片上进行点胶，然后将点完胶的下料片移给下一位工人，这位工人此时则进行固晶步骤，一般是通过摇盘将晶粒（即芯片）筛到下料片的点胶位上，完成固晶，固晶完毕的半成品再移给下一位工人，这位工人再使用点胶机在上料片上进行点胶，然后自己或者由其他人将上料片和本成品贴合，完成将芯片贴合到二极管的上、下料片之间这一工序。

现在，也出现了很多固晶机，其通过机器来代替传统人工的固晶方式。如公开号为102543801的中国专利申请就公开了一种固晶机，其在一台机器上安装了固晶运动机构、固晶摆臂、固晶邦头、点胶模块、取晶运动机构等。作业时，固晶运动机构将下料片移动到固晶位，取晶运动机构将晶圆移动到取晶位，此时点胶模块对置于固晶运动机构上的下料片进行点胶作业，然后固晶邦头驱动固晶摆臂到取晶位取得晶粒然后将晶粒置于下料片的点胶位上，完成固晶。可见，这种固晶机在给下料片点胶和固晶这两个步骤实现了机器操作。

以上所述的现有技术所存在的缺点在于：

首先且最为重要的是，在传统的人工作业中，利用摇盘来进行固晶或者手工贴合是会对晶粒产生潜在的一定的暗伤，这种存在于晶粒中的暗伤在加工中也是很难被注意或者检测到，这种暗伤带入到二极管成品中后，也势必会影响到二极管的整体质量和使用寿命，对二极管成品造成影响，另外，分步骤的人工作业会对二极管成品的一致性造成影响，如晶粒的摆放位置不一致等问题，都会使得同批次的二极管成品出现差异，这种差异也会直接影响到下游产品，虽然固晶机的出现解决给下料片点胶和固晶这两个步骤中的一致性问题，但是在最后与上料片贴合这一步骤，任然需要通过人工或者其他设备来进行，一致性的问题仍然存在；

其次，传统的人工作业方式，其至少需要3-4个人进行作业，即使使用固晶机来协助作业，也至少需要2-3人进行作业，因此其对于人力资源的耗费是比较大的；一方面，在人力成本日益看涨以及出现用工荒的今天，许多企业都在竭力压缩工人数量，来控制企业的成本支出或者保证企业的正常生产，上述的这些作业方式显然难以满足企业的需求；另一方面，人工或者半人工的作业方式，其生产效率显然也是不高的，并且工人的情绪高低势必都会影响到其工作中来，使得加工效率不稳定；

最后，现在随着各类设备小型化的发展趋势，二极管也正日益超小型化发展，因此其芯片也被加工地越来越小，传统的人工或者半人工的作业方式，对于较大的芯片还能进行操作，但对于小型的芯片来讲，其作业难度会变高，作业难度变高所带来的成品质量的问题也会出现。

因此，为了能够更好地完成二极管中芯片与上、下料片的贴合，亟需一种可以克服上述缺点的设备。

发明内容

本发明的目的就是针对上述问题，提供一种可以减少芯片暗伤、提高二极管成品一致性、提高加工效率以及更加适用于小型二极管芯片的二极管封装设备。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：二极管封装设备，用于将二极管的芯片贴合于二极管的上、下料片之间，该封装设备包括：

机座；

至少一输送机构，其滑动连接于上述的机座上；

驱动机构，其设置于上述的机座上，用于驱动上述的输送机构到达多个工位；

第一点胶机构，其设置于上述机座的一端、上述输送机构运动方向的上方，该第一点胶机构包括至少一个第一点胶头；

至少一固晶机构，其设置于上述机座上、上述输送机构运动方向的上方，该固晶机构包括固晶摆臂以及驱动该固晶摆臂的摆臂驱动装置，该固晶摆臂的一端与上述机座转动连接；

至少一供晶机构，其设置于上述机座上、上述固晶机构的一侧位置，该供晶机构包括顶针机构和取晶运动机构，该取晶运动机构与上述机座滑动连接和/或转动连接，该顶针机构设置于上述机座上、上述取晶运动机构的运动方向的下方；

第二点胶机构，其设置于上述机座上、上述输送机构运动方向的上方，该第二点胶机构包括至少一个第二点胶头；

至少一机械手机构，其滑动连接和/或转动连接于上述的机座上；

上述的第一点胶机构、固晶机构、第二点胶机构和机械手机构沿着上述输送机构的运动方向依次设置形成上述的多个工位。

进一步地，上述的封装设备还包括外壳，其罩设于上述的机座上，该外壳上设置有可视窗。

再进一步地，上述的封装设备还包括下料机构，其设置于上述机座的另一端，该下料机构包括抓料机械手。

进一步地，上述的封装设备还包括至少一托盘，其设置于上述的输送机构上。

再进一步地，上述的输送机构包括导轨以及滑动连接于该导轨上的滑座。

进一步地，上述的驱动机构包括多个气缸，其间隔设置于上述机座的多个位置上。

进一步地，上述的第一点胶机构还包括与上述的第一点胶头对应的第一相机模块，上述的第二点胶机构还包括与上述的第二点胶头对应的第二相机模块。

再进一步地，上述的第一、第二点胶机构均还包括用于检测目标物的传感器，其与该第一、第二点胶机构电连接。

进一步地，上述的固晶摆臂的另一端设置有吸嘴。

进一步地，上述的取晶运动机构包括底座和取晶夹具，该底座与上述的机座滑动连接和/或转动连接，该取晶夹具包括夹具臂和晶圆夹具，该夹具臂的一端与上述的底座固定连接、另一端与上述的晶圆夹具固定连接，上述的顶针机构设置于该晶圆夹具的运动方向的下方。

采用以上技术方案的有益效果在于：

1）本发明主要包括机座、滑动连接于机座上的输送机构、驱动机构、第一点胶机构、固晶机构、设置于固晶机构一侧位置的供晶机构、第二点胶机构和机械手机构，其中，第一点胶机构、固晶机构、第二点胶机构和机械手机构均设置于机座上、输送机构运动方向的上方，它们沿着输送机构的运动方向依次设置形成多个工位，将下料片置于输送机构上，在驱动机构的驱动下，输送机构将下料片输送至第一点胶机构的工位上对下料片进行点胶作业，然后继续输送至固晶机构的工位，通过固晶机构和供晶机构来进行固晶作业，然后再继续输送至第二点胶机构的工位上对晶粒进行点胶作业，最后输送至机械手机构的工位上，机械手机构将上料片置于晶粒上，完成整个二极管的封装，可以看到的是，本设备对整个封装过程进行机器化操作，减少了传统摇盘筛晶粒或者手工贴合所带来的潜在的且一定量的暗伤，整个工序的机器化操作也使得加工的一致性得到了保证；

2）从第一点中对技术方案的介绍可以看到，整个封装过程的机器化操作也降低了人工的强度，整台设备只需要一个工人进行察看和协作即可，相对于传统的至少2-3个工人进行加工，数量上进行了较大的缩减，正好解决了企业因为人力成本日益看涨以及出现用工荒所带来的烦恼，减少了人工干预，保证了稳定的加工效率，当然也提高了加工效率；

3）从第一点中对技术方案的介绍可以看到，整个封装过程的机器化操作相对于传统的人工或者半人工的作业方式，也更加适用于小心的芯片的贴合作业；

4）本发明进一步的实施方案中，上述的封装设备还包括外壳，其罩设于机座上，该外壳上设置有可视窗，可以在对内部装置进行保护的同时还可以方便工作人员观察内部的作业情况；

5）本发明进一步的实施方案中，上述的封装设备还包括下料机构，其设置于机座的另一端，该下料机构包括抓料机械手，用于抓取完成封装的二极管成品，方便整理出货；

6）本发明进一步的实施方案中，上述的封装设备还包括至少一托盘，其设置于输送机构上，用于放置目标物。

附图说明

图1是本发明的二极管封装设备在实施例1中前视角度的结构示意图。

图2是本发明的二极管封装设备在实施例1中俯视角度的结构示意图。

图3是本发明的二极管封装设备在实施例1中加装外壳的结构示意图。

其中，1.机座 2.输送机构 21.导轨 22.滑座 3.第一点胶机构 31.第一点胶头 32.第一相机模块 33.传感器 34.支架4.固晶机构 41.固晶摆臂 42.摆臂驱动装置、邦头51.顶针机构 511.顶针 512.顶针座 52.取晶运动机构521.底座 522.夹具臂 523.晶圆夹具 6.第二点胶机构 61.第二点胶头 62.第二相机模块63.传感器 64.支架71.机械手 711.机械臂 712.机械爪 72.支座 8.外壳 81.可视窗91.抓料机械手 911.机械臂 912.机械爪 92.支座 10.托盘111.气缸。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

实施例1

如图1、图2所示，本实施例中的二极管封装设备包括：机座1；输送机构2，其滑动连接于机座1上；驱动机构，其设置于机座1上，用于驱动输送机构2到达多个工位；第一点胶机构3，其设置于机座1的一端、输送机构2运动方向的上方，该第一点胶机构3包括两个第一点胶头31；固晶机构4，其设置于机座1上、输送机构2运动方向的上方，该固晶机构4包括固晶摆臂41以及驱动该固晶摆臂41的摆臂驱动装置42，该固晶摆臂41的一端还与机座1转动连接，摆臂驱动装置42在本实施例中采用邦头进行实施；供晶机构，其设置于机座1上、固晶机构4的一侧位置，该供晶机构包括顶针机构51和取晶运动机构52，该取晶运动机构52与机座1滑动连接和转动连接，来实现取晶运动机构52各个方向的运动，滑动连接可以通过安装滑轨和滑座等来实现，转动连接可以通过安装铰接件等来实现，该顶针机构51设置于机座1上、取晶运动机构52的运动方向的下方，上述的取晶运动机构52与机座1的连接方式也可以设置为滑动连接或者转动连接，以满足实际操作中的使用需要；第二点胶机构6，其设置于机座1上、输送机构2运动方向的上方，该第二点胶机构6包括两个第二点胶头61；机械手机构，其滑动连接和转动连接于机座1上，来实现机械手机构各个方向的运动，滑动连接可以通过安装滑轨和滑座等来实现，转动连接可以通过安装铰接件等来实现，上述的机械手机构与机座1的连接方式也可以设置为滑动连接或者转动连接，以满足实际操作中的使用需要；上述的第一点胶机构3、固晶机构4、第二点胶机构6和机械手机构沿着输送机构2的运动方向依次设置形成上述的多个工位。

上述的输送机构2还可以设置为多于一个，来适应更大规模的作业需要；上述的固晶机构4、供晶机构和机械手机构也可以设置为多于一个，来同样适应更大规模的作业需要。

上述的第一点胶头31和第二点胶头61的数量也可以设置为一个或者多于两个，来满足不同的作业需要，如作业规模较小则可以只设置一个、如作业规模较大则可以设置两个以上，至少应该设置一个。

如图1所示，上述的顶针机构51包括顶针511和顶针座512，顶针511固定连接在顶针座512上，顶针座512与机座1滑动连接和转动连接，来实现顶针机构51各个方向的运动，滑动连接可以通过安装滑轨和滑座等来实现，转动连接可以通过安装铰接件等来实现。

如图1所示，上述的机械手机构包括机械手71和支座72。该机械手71包括机械臂711和机械爪712。支座72与机座1滑动连接，机械臂711与支座72转动连接，这样可以实现机械手多个方向的运动。

如图3所示，上述的封装设备还包括外壳8，其罩设于机座1上，该外壳8上设置有可视窗81，可视窗81可以开设一扇或者多扇。

如图1、图2所示，上述的封装设备还包括下料机构，其设置于机座1的另一端，用来对封装完成的二极管进行下料和整理作业，该下料机构包括抓料机械手91，还包括了支座92。该抓料机械手91包括机械臂911和机械爪912。支座92与机座1滑动连接，机械臂911与支座92转动连接，这样可以实现机械手多个方向的运动。

如图1所示，上述的封装设备还包括一托盘10，其设置于输送机构2上，用来承装工件。

如图1、图2所示，上述的输送机构2包括导轨21以及滑动连接于该导轨上的滑座22，来使得输送机构2可以滑动。导轨21和滑座22也可以用滑槽和滑块等现有技术中已知的滑动连接方式来代替实施。

如图1所示，上述的驱动机构包括四个气缸111，其间隔设置于机座1的四个位置上。

上述的气缸111的数量应该根据工位的多少来进行调整，但是至少都是多于一个的。

如图1、图2所示，第一点胶机构3还包括与第一点胶头31对应的第一相机模块32，第二点胶机构6还包括与上述的第二点胶头61对应的第二相机模块62，第一相机模块32和第二相机模块62分别可以保证第一点胶机构3和第二点胶机构6的点胶位的准确性。第一点胶机构3和第二点胶机构6还都可以包括支架31和支架61。

如图1所示，上述的第一点胶机构3和第二点胶机构6均还包括用于检测目标物的传感器33和传感器63，其与该第一点胶机构3和第二点胶机构6电连接，可以在检测到工件进入后驱动第一点胶机构3和第二点胶机构6来对工件进行点胶。该传感器33和传感器63可以采用红外线传感器等现有技术中已知的一些传感器来进行实施。

上述的固晶摆臂41的另一端设置有吸嘴（图中未示出），方便取拿晶粒。

如图2所示，上述的取晶运动机构52包括底座521和取晶夹具，该底座522与机座1滑动连接和转动连接，该取晶夹具包括夹具臂522和晶圆夹具523，该夹具臂522的一端与底座1固定连接、另一端与上述的晶圆夹具523固定连接，上述的顶针机构51设置于该晶圆夹具523的运动方向的下方。上述的底座521与机座1的连接方式也可以设置为滑动连接或者转动连接，以满足实际操作中的使用需要。

实施例2

其他与实施例1所述的内容相同，不同之处在于：摆臂驱动装置42为一解耦式直驱装置，该装置包括旋转直驱装置、线性直驱装置和花键机构，该花键机构包括花键轴（或者叫外花键）、和花键母（或者叫内花键），并且旋转直驱装置的转动部件与线性直驱装置的线性运动部件中的一个与花键轴相连并同步运动，另外一个与花键母相连并同步运动。

下面介绍本发明的工作原理：

将二极管的下料片置于输送机构2上，在驱动机构的驱动下，输送机构2将该下料片输送至第一点胶机构3的工位上对其进行点胶作业，点胶完成的下料片继续被输送至固晶机构4的工位上，同时晶圆在取晶运动机构52的作用下被输送至供晶机构的工位上，即对应在顶针机构51的位置上，顶针机构51顶出晶粒，由固晶机构4的摆臂驱动装置42驱动固晶摆臂41在顶针机构51上取得晶粒再放置于下料片的点胶位上，完成固晶，然后固晶完毕的下料片再继续被输送至第二点胶机构6的工位上对下料片上的晶粒进行点胶作业，最后输送至机械手机构的工位上，机械手机构将上料片置于下料片上的晶粒上，完成整个二极管的封装，使得晶粒能够贴合在上、下料片之间。

上述实施例的有益效果在于：

1）本发明主要包括机座、滑动连接于机座上的输送机构、驱动机构、第一点胶机构、固晶机构、设置于固晶机构一侧位置的供晶机构、第二点胶机构和机械手机构，其中，第一点胶机构、固晶机构、第二点胶机构和机械手机构均设置于机座上、输送机构运动方向的上方，它们沿着输送机构的运动方向依次设置形成多个工位，将下料片置于输送机构上，在驱动机构的驱动下，输送机构将下料片输送至第一点胶机构的工位上对下料片进行点胶作业，然后继续输送至固晶机构的工位，通过固晶机构和供晶机构来进行固晶作业，然后再继续输送至第二点胶机构的工位上对晶粒进行点胶作业，最后输送至机械手机构的工位上，机械手机构将上料片置于晶粒上，完成整个二极管的封装，可以看到的是，本设备对整个封装过程进行机器化操作，减少了传统摇盘筛晶粒或者手工贴合所带来的潜在的且一定量的暗伤，整个工序的机器化操作也使得加工的一致性得到了保证；

2）从第一点中对技术方案的介绍可以看到，整个封装过程的机器化操作也降低了人工的强度，整台设备只需要一个工人进行察看和协作即可，相对于传统的至少2-3个工人进行加工，数量上进行了较大的缩减，正好解决了企业因为人力成本日益看涨以及出现用工荒所带来的烦恼，减少了人工干预，保证了稳定的加工效率，当然也提高了加工效率；

3）从第一点中对技术方案的介绍可以看到，整个封装过程的机器化操作相对于传统的人工或者半人工的作业方式，也更加适用于小心的芯片的贴合作业；

4）本发明进一步的实施方案中，上述的封装设备还包括外壳，其罩设于机座上，该外壳上设置有可视窗，可以在对内部装置进行保护的同时还可以方便工作人员观察内部的作业情况；

5）本发明进一步的实施方案中，上述的封装设备还包括下料机构，其设置于机座的另一端，该下料机构包括抓料机械手，用于抓取完成封装的二极管成品，方便整理出货；

6）本发明进一步的实施方案中，上述的封装设备还包括至少一托盘，其设置于输送机构上，用于放置目标物。

本发明其他未提及的内容皆为现有技术中可以得知的，因此在此不再赘述。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和该进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.二极管封装设备，用于将二极管的芯片贴合于二极管的上、下料片之间，其特征在于：所述封装设备包括：

机座；

至少一输送机构，其滑动连接于所述机座上；

驱动机构，其设置于所述机座上，用于驱动所述输送机构到达多个工位；

第一点胶机构，其设置于所述机座的一端、所述输送机构运动方向的上方，所述第一点胶机构包括至少一个第一点胶头；

至少一固晶机构，其设置于所述机座上、所述输送机构运动方向的上方，所述固晶机构包括固晶摆臂以及驱动所述固晶摆臂的摆臂驱动装置，所述固晶摆臂的一端与所述机座转动连接；

至少一供晶机构，其设置于所述机座上、所述固晶机构的一侧位置，所述供晶机构包括顶针机构和取晶运动机构，所述取晶运动机构与所述机座滑动连接或转动连接，所述顶针机构设置于所述机座上、所述取晶运动机构的运动方向的下方；

第二点胶机构，其设置于所述机座上、所述输送机构运动方向的上方，所述第二点胶机构包括至少一个第二点胶头；

至少一机械手机构，其滑动连接或转动连接于所述机座上，所述机械手机构包括机械手和支座，所述机械手包括机械臂和机械爪，所述支座与所述机座滑动连接，所述机械臂与所述支座转动连接；

所述第一点胶机构、固晶机构、第二点胶机构和机械手机构沿着所述输送机构的运动方向依次设置形成所述多个工位；

将二极管的下料片置于所述输送机构上，在所述驱动机构的驱动下，所述输送机构将该下料片输送至所述第一点胶机构的工位上对其进行点胶作业，点胶完成的下料片继续被输送至所述固晶机构的工位上，同时晶圆在所述取晶运动机构的作用下被输送至所述供晶机构的工位上，即对应在所述顶针机构的位置上，所述顶针机构顶出晶粒，由所述固晶机构的所述摆臂驱动装置驱动所述固晶摆臂在顶针机构上取得晶粒再放置于下料片的点胶位上，完成固晶，然后固晶完毕的下料片再继续被输送至所述第二点胶机构的工位上对下料片上的晶粒进行点胶作业，最后输送至所述机械手机构的工位上，所述机械手机构将上料片置于下料片上的晶粒上，完成整个二极管的封装，使得晶粒能够贴合在上、下料片之间。

2.根据权利要求1所述的二极管封装设备，其特征在于：所述封装设备还包括外壳，其罩设于所述机座上，所述外壳上设置有可视窗。

3.根据权利要求1所述的二极管封装设备，其特征在于：所述封装设备还包括下料机构，其设置于所述机座的另一端，所述下料机构包括抓料机械手。

4.根据权利要求1所述的二极管封装设备，其特征在于：所述封装设备还包括至少一托盘，其设置于所述输送机构上。

5.根据权利要求1或4所述的二极管封装设备，其特征在于：所述输送机构包括导轨以及滑动连接于所述导轨上的滑座。

6.根据权利要求1所述的二极管封装设备，其特征在于：所述驱动机构包括多个气缸，其间隔设置于所述机座的多个位置上。

7.根据权利要求1所述的二极管封装设备，其特征在于：所述第一点胶机构还包括与所述第一点胶头对应的第一相机模块，所述第二点胶机构还包括与所述第二点胶头对应的第二相机模块。

8.根据权利要求1或7所述的二极管封装设备，其特征在于：所述第一、第二点胶机构均还包括用于检测目标物的传感器，其与所述第一、第二点胶机构电连接。

9.根据权利要求1所述的二极管封装设备，其特征在于：所述固晶摆臂的另一端设置有吸嘴。

10.根据权利要求1所述的二极管封装设备，其特征在于：所述取晶运动机构包括底座和取晶夹具，所述底座与所述机座滑动连接或转动连接，所述取晶夹具包括夹具臂和晶圆夹具，所述夹具臂的一端与所述底座固定连接、另一端与所述晶圆夹具固定连接，所述顶针机构设置于所述晶圆夹具的运动方向的下方。