CN106564194A - 一种旋转式热压键合装置及热压键合方法 - Google Patents

Abstract

一种旋转式热压键合装置，包括旋转单元、加载单元，旋转单元包括与加载单元相对的转盘及转盘驱动装置，加载单元包括加载板、及加载板驱动装置，转盘与加载板相对的端面上设有相互匹配的加热键合组件；本发明能在加热结束后迅速旋转切换至键合工位使两个零件加热完后快速键合；转盘与加载板之间连接有导向杆，防止加载板在作直线运动过程中发生偏移；加热单元的位置可调，定位精确度高；导热片设有凸边或凹槽对待键合零件进行加热，键合更牢固。本发明的热压键合方法设有隔空加热过程，防止受热后的待键合零件达到熔融温度后粘附到导热片上。

Description

一种旋转式热压键合装置及热压键合方法

技术领域

本发明涉及热压键合设备，特别的，涉及一种旋转式热压键合装置及热压键合方法。

背景技术

近年来，随着塑料组件在汽车与3C产品中的广泛应用，塑料组件的生产效率也急需提高。常见塑料组件的制造工艺以模内分别注塑成型和模外辅助键合为主，工序分散而且周期较长，极大的影响了其生产效率和成本。注塑成型模内键合技术将零件成型与组件键合工序在模具内部整合，为塑料组件的高效、低成本生产提供了一种新的选择。具体地，在模具内部首先注塑成型塑料组件的各组成零件，然后通过模具内置的加热器将零件键合区域加热熔融，最后通过模具的对准和合模动作实现塑料组件的热压键合成型。

中国专利201410716011.X公开了一种基于微机械电子系统技术的多功能键合实验装置，其多功能键合台包括可调基座、加热器下电极、可拆卸上电极组件，该方案利用上电极与下电极分别连接高压电对硅-玻璃芯片进行静电键合，且需提供高温环境，存在一定的安全隐患，且适用范围小。

又如中国专利201410570392.5公开了一种晶圆真空键合机及键合方法，该方案主要键合方法是：在两块需要键合对接的晶圆上涂键合胶，将两块晶圆通过键合胶对接后再抽真空加压加热使键合胶升温而将上下两块晶圆粘合，该方案加热是通过下部的托盘对下晶圆底面传热，通过上部支架对上晶圆的顶面进行传热，而上晶圆与下晶圆相对且分别与键合胶接触的一面没有直接受热，因此，加热过程中，晶圆不需要键合的一面会先熔化，晶圆的变形程度很难控制。

总之，现有的键合装置在模具内置加热器特性、模具对准定位精度、合模位置精度及其提供的键合压力等各方面都有待改进，现有的键合方法在键合效率和加热温度与加热过程的控制上也需要更好的替代方案。

发明内容

本发明目的在于提供一种旋转式热压键合装置及热压键合方法，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种旋转式热压键合装置，包括旋转单元、加载单元、支撑件A及支撑件B，所述旋转单元装设在支撑件A上，所述加载单元装设在支撑件B上，所述旋转单元包括与加载单元相对的转盘、及固定在支撑件A上的驱动转盘旋转的转盘驱动装置，所述加载单元包括加载板、及固定在支撑件B上的驱动加载板作水平直线往复运动使加载板靠近或远离转盘的加载板驱动装置，转盘与加载板相对的端面上设有一组或多组加热键合组件A，加载板与转盘相对的一面设有与各组加热键合组件A一一对应的加热键合组件B，每一组加热键合组件A及加热键合组件B均包括一个装夹待键合零件的夹持单元以及一个加热待键合零件的加热单元。

同一组加热键合组件A中的夹持单元A及加热单元A到转盘的旋转轴心线的距离相等，加载板上与该组加热键合组件A对应的加热键合组件B中的夹持单元B及加热单元B到转盘的旋转轴心线的距离也相等。

每一组加热键合组件A中的夹持单元A与加热单元A到转盘旋转轴心线的垂线之间的夹角等于加载板上每一组加热键合组件B中的夹持单元B与加热单元B到转盘旋转轴心线的垂线之间的夹角，使得转盘旋转过程中当夹持单元A和加热单元B轴向对准时，夹持单元B和加热单元A轴向对准；且在转盘旋转一定角度后，夹持单元A还可以与夹持单元B轴向对准。

所述加载板驱动装置带动加载板作直线运动使加热键合组件A与加热键合组件B贴合或分离。

进一步的，所述加载板驱动装置包括固定在支撑件B上的加载板主驱动装置，以及与加载板主驱动装置输出轴连接的丝杆，丝杆与加载板主驱动装置连接的一端由设置在加载板上的丝杆座B支撑，丝杆另一端沿轴向方向伸至转盘端面的圆心位置处，转盘端面圆心位置处设有支撑丝杆的丝杆座A，丝杆上旋设有丝杆套，所述加载板与丝杆套固定连接。

进一步的，所述旋转单元还包括固定在支撑件A上的转盘支架，所述转盘支架设有与转盘同轴的通孔，转盘套在转盘支架的通孔内，支撑件A与支撑件B之间固定连接有与转盘旋转轴心线平行的对加载板的直线运动进行导向的导向杆，转盘支架与加载板上分别设有供导向杆穿过的导向孔，导向杆两端分别穿过导向孔后与支撑件A、支撑件B固定连接。

进一步的，所述转盘支架的通孔孔壁与转盘之间设有轴承C，转盘的外圆柱面与轴承C的内圈卡接，转盘支架的通孔孔壁与轴承C的外圈卡接。

进一步的，所述夹持单元包括可拆卸的固定连接在转盘或加载板上的夹持底座、以及沿转盘轴向方向依次与夹持底座固定连接的夹持单元加热器与卡盘，卡盘上设有可卡住待键合零件的卡爪，卡盘内还设有检测键合零件温度的温度传感器。

进一步的，所述加热单元包括可拆卸的固定连接在转盘或加载板上的加热底座、以及沿轴向方向与加热底座固定连接的对待键合零件的键合面进行加热的加热组件。

进一步的，所述加热组件包括调节螺栓、调节螺母、加热片、导热片，调节螺栓一端旋入加热底座端面，另一端通过调节螺母依次将加热片及导热片夹在调节螺母与调节螺栓的螺栓头之间，其中，导热片位于与待键合零件接触的一端。

进一步的，导热片与待键合零件接触的表面设有可沿转盘轴向方向嵌入待键合零件表面预设凹槽的凸边或可被待键合零件表面预设凸边沿转盘轴向方向嵌入的凹槽，若加热单元A的导热片上为凸边，则加热单元B的导热片上设有可与加热单元A的导热片上凸边匹配的凹槽，若加热单元A的导热片上为凹槽，则加热单元B的导热片上设有可与加热单元A的导热片上凹槽匹配的凸边。

进一步的，所述转盘及加载板均采用导磁材料，所述加热单元A与加热单元B的加热底座均采用电磁铁。所述导热片表面还涂覆有防止待键合零件粘附的防粘涂层。

进一步的，加载板上夹持单元B的夹持底座采用可在与加载板平行的竖直平面内调节夹持单元B卡盘的上下及前后位置的调节滑台。

进一步的，所述转盘与支撑件A之间、加载板与支撑件B之间、夹持底座与夹持单元加热器之间均隔设有隔热板，加热底座与加热组件固定连接的表面设有隔热板。

进一步的，转盘端面的加热键合组件A为一组或多组，每一组加热键合组件A在加载板上对应一组加热键合组件B。

进一步的，所述旋转式热压键合装置还设有控制器，所述转盘驱动装置、加载板驱动装置、加热单元的电磁铁、温度传感器、夹持单元加热器、加热片均由控制器电连接控制。

进一步的，支撑件A与支撑件B均罩设有带透明视窗的保护罩，平台底板上设有导轨，保护罩可在平台底板的导轨上沿转盘轴向方向来回滑动。

根据所述旋转式热压键合装置，本发明还提供了一种热压键合方法，包括以下步骤：

1)零件准备及装夹步骤：在两个待键合零件的键合表面分别预加工相互匹配的凸边与凹槽，再将待键合零件分别装夹到夹持单元A及夹持单元B卡盘内，两个待键合零件带凸边或凹槽的面相对。

2)对准步骤：启动转盘驱动装置，使转盘正转或反转，至旋转单元上的夹持单元A与加载单元上的加热单元B沿转盘轴向方向对准，同时旋转单元上的加热单元A与加载单元上的夹持单元B沿转盘轴向方向对准，即待键合零件与导热片沿转盘轴向方向对准，对准后，关闭转盘驱动装置，转盘停止，转盘停止后，正向启动加载板驱动装置，加载板在丝杆套的带动下沿丝杆朝转盘方向作直线运动，至待键合零件的凸边或凹槽与导热片的凹槽或凸边匹配接触，关闭加载板驱动装置，准备进入加热步骤。

3)加热步骤：启动加热单元A及加热单元B上的加热片对待键合零件加热，至待键合零件被加热区域温度即将到达热变形温度或维卡软化点时，反向启动加载板驱动装置，使加载板带动加热单元B与夹持单元B后退一定距离，使加热单元与夹持单元产生一定间隙，关闭加载板驱动装置，继续对待键合零件进行隔空加热，至待键合零件到达熔融温度以上30～50℃。

4)键合步骤：再反向启动加载板驱动装置，至夹持单元A与夹持单元B沿转盘轴向方向相距一定的距离，关闭加载板驱动装置，再启动转盘驱动装置，使转盘在步骤2的基础上正转或反转一定的角度，使夹持单元A装夹的待键合零件与夹持单元B装夹的待键合零件沿转盘轴向方向对准后，关闭转盘驱动装置，转盘停止，再正向启动加载板驱动装置，加载单元端加热后的待键合零件朝旋转单元端加热后的待键合零件作直线运动，至两者对接，即完成待键合零件的键合。

进一步的，步骤2与步骤3之间还包括步骤2-1：对加热单元进行定位校准：

将加热单元A及加热单元B上的调节螺栓向下拧，使加热片及导热片相对于加热底座的高度降低5～10mm，将加热单元A及加热单元B拆下来，分别将加热单元A及加热单元B手动放置到与夹持单元B及夹持单元A对准，使待键合零件的凸边或凹槽与导热片的凹槽或凸边精确匹配接触，两将两个加热底座分别被重新固定到转盘与加载板上；再将两个加热底座上的调节螺栓向上回拧5～10mm，使加热片及导热片恢复原来的位置并使待键合零件与导热片重新精确匹配接触，加热底座的定位校准完成，准备进入步骤3的加热步骤。

有益效果：本发明提供了一种能在加热工位用加热单元同时加热两个待键合零件的键合区域，并能在加热结束后迅速旋转切换至键合工位使两个待键合零件对准键合，达到加热完后快速键合的效果，键合效率高，键合效果好；转盘支架与加载板之间连接有导向杆，防止加载板在作直线运动过程中发生位移，增强对准精度；加热单元采用可拆卸的方式如电磁铁固定在转盘或加载板上，使得导热片与待键合零件之间的位置可调，进一步增强定位精确度；导热片与待键合零件接触的表面设有可沿转盘轴向方向嵌入待键合零件表面预设凹槽的凸边或可被待键合零件表面预设凸边沿转盘轴向方向嵌入的凹槽，通过带凹槽或凸边的导热片对待键合零件键合表面预设的凸边或凹槽进行加热，配合其他平坦表面加热，使待键合零件键合更牢固。

本发明的热压键合方法在待键合零件表面预设可相互匹配的凸边与凹槽，键合更紧密，加热步骤中设有隔空加热过程，防止受热后的待键合零件达到熔融温度后粘附到导热片上。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例一的旋转式热压键合装置整体外部结构图；

图2是本发明优选实施例一的旋转式热压键合装置整体内部结构图；

图3是本发明优选实施例一中旋转单元的细节放大图；

图4是本发明优选实施例一中加载单元的细节放大图；

图5是本发明优选实施例一中加热单元的立体结构图；

图6是本发明优选实施例一中夹持单元A的立体结构图；

图7是本发明优选实施例一中夹持单元B的立体结构图；

图8是本发明优选实施例一的热压键合方法的对准步骤结构示意图；

图9是本发明优选实施例一的热压键合方法的加热步骤结构示意图；

图10是本发明优选实施例一的热压键合方法的键合步骤结构示意图；

图11是本发明优选实施例二的转盘及加热键合组件A的立体结构图。

图中：1、平台底板；2、透明视窗；3、左保护罩；4、旋转单元；5、加载单元；6、右保护罩；7、控制箱；8、电磁铁控制模块；9、夹持单元温度控制模块；10、加热单元控制模块；11、加载单元及旋转单元控制模块；12、支撑件A；13、导向杆；14、固定螺母；15、支撑件B；16、丝杆；17、丝杆座B；18、丝杆座A；19、伺服电机A及减速器A(转盘驱动装置)；20、连接件；21、转盘；22、夹持单元A；231、加热单元A；232、加热单元B；24、轴承C；25、转盘支架；26、隔热板A；27、夹持单元B；28、丝杆套；29、加载板；30、隔热板B；31、电机支架；32、联轴器；33、伺服电机B及减速器B(加载板主驱动装置)；34、加热底座(电磁铁)；35、隔热板C；36、调节螺母；37、调节螺栓；38、导热片；381、左导热片；382、右导热片；39、加热片；40、夹持底座；41、隔热板D；421、左夹持单元加热器；422、右夹持单元加热器；431左卡盘；432、右卡盘；441、左卡爪；442、右卡爪；45、待键合零件A；461、左温度传感器；462、右温度传感器；47、待键合零件B；48、上下方向调节旋钮；49、连接板；50、调节滑台；51、前后方向调节旋钮。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1～图7的实施例一的旋转式热压键合装置，包括平台底板1、旋转单元4、加载单元5、及分别固定在平台底板1上的支撑件A12、支撑件B15，旋转单元4装设在支撑件A12上靠近支撑件B15一端，加载单元5装设在支撑件B15上靠近支撑件A12一端，旋转单元4包括与加载单元5相对的转盘21、及固定在支撑件A12上的驱动转盘21旋转的转盘驱动装置，加载单元5包括加载板29、及固定在支撑件B15上的驱动加载板29作直线往复运动使加载板29靠近或远离转盘21的加载板驱动装置，转盘21端面与加载板29相对且沿竖直方向平行，转盘21与加载板29相对的端面上设有一组加热键合组件A，加载板29与转盘21相对的一面设有一组与加热键合组件A对应的加热键合组件B，加热键合组件A及加热键合组件B均包括装夹待键合零件的夹持单元以及加热待键合零件的加热单元；

实施例一中，加热键合组件A所包括的夹持单元A22与加热单元A231均沿转盘21轴向方向设置在转盘端面上，且该组加热键合组件A中，夹持单元A22连接在转盘21上的中心点到转盘旋转轴心线的距离与加热单元A231连接在转盘上的中心点到转盘旋转轴心线的距离相等，夹持单元A22连接在转盘上的中心点与加热单元A231连接在转盘上的中心点之间的连线与转盘旋转轴心线相交。

实施例一中，加热键合组件B也只有一组，热键合组件B所包括的夹持单元B27与加热单元B232均沿转盘轴向方向设置在加载板29与转盘相对的端面上，且该组加热键合组件B中，夹持单元B27连接在加载板29上的中心点到转盘21轴心线的距离与加热单元B232连接在加载板29上的中心点到转盘21轴心线的距离相等，夹持单元B27连接在加载板29上的中心点与加热单元B连接在加载板上的中心点之间的连线与转盘旋转轴心线相交。使得当转盘驱动装置带动夹持单元A22和加热单元A231旋转时，夹持单元A22可与加载板29上的加热单元B232对正，同时加热单元A231与加载板29上的夹持单元B27对正；且在转盘21正向或反向旋转一定角度后(实施例一中为180°)，夹持单元A22与加载板29上的夹持单元B27对正，同时加热单元A231与加载板29上的加热单元B232对正；加载板驱动装置带动加载板作直线运动使加热键合组件A与加热键合组件B贴合或分离。

本发明中，待键合零件包括由左边夹持单元A22装夹的待键合零件A45与由右边夹持单元B27装夹的待键合零件B47。

转盘驱动装置采用带减速器A的伺服电机A19，带减速器A的伺服电机A19通过连接件20固定在支撑件A12上，加载板驱动装置包括固定在支撑件B15上的伺服电机B与减速器B33，即加载板主驱动装置，伺服电机B与减速器B33通过固定在支撑件B15上的电机支架31固定在支撑件B15上，加载板驱动装置还包括与减速器B33输出轴连接且与转盘21同轴的丝杆16以及固设在加载板上的丝杆座B17，实施例一中，丝杆座B17带轴向通孔，丝杆座B17的轴向通孔内设有支撑丝杆16的轴承B(图中未示出)，丝杆16一端穿过轴承B的内孔与减速器B33连接，减速器B33输出轴通过联轴器32与丝杆16连接，丝杆16另一端沿轴向方向伸至转盘21端面的圆心位置处，转盘21端面轴心线位置处设有支撑丝杆16的丝杆座A18，丝杆座A18也带轴向孔，丝杆座A18的轴向孔内设有支承丝杆16的轴承A(图中未示出)，丝杆16上靠近加载板29的一端旋设有丝杆套28，加载板29与丝杆套28固定连接。

旋转单元4还包括固定在支撑件A12上的转盘支架25，转盘支架25设有与转盘21同轴的通孔，转盘21套在转盘支架25的通孔内，支撑件A12与支撑件B15之间固定连接有与转盘21轴心线平行的对加载板29的直线运动进行导向的导向杆13，转盘支架25与加载板29上分别设有供导向杆13穿过的导向孔，导向杆13两端分别穿过导向孔后通过固定螺母14与支撑件A12、支撑件B15固定连接。

转盘支架25的通孔孔壁与转盘21之间设有轴承C24，转盘21的外圆柱面与轴承C24的内圈卡接，转盘支架25的通孔孔壁与轴承C24的外圈卡接。实施例一中，轴承C24采用自润滑轴承。

参见图6，夹持单元A22包括可拆卸的固定连接在转盘21上的夹持底座40、以及沿转盘21轴向方向依次与夹持底座40固定连接的左夹持单元加热器421与左卡盘431，左卡盘431上设有可卡住待键合零件A45的左卡爪441，左卡盘431内还设有检测待键合零件A45温度的左温度传感器461。

参见图7，夹持单元B27包括可拆卸的固定连接在加载板29上的调节滑台50、以及与调节滑台50上的滑块固定连接的连接板49，用于装夹待键合零件B47的右卡盘432固定在连接板49上，右卡盘432与连接板49之间还夹设有右夹持单元加热器422，右卡盘432位于与加载板29平行的竖直平面内，右卡盘432上设有装夹待键合零件B47的右卡爪442，调节滑台50设有可沿前后方向调节右卡盘432位置的前后方向调节旋钮51，调节滑台50还设有可沿上下方向调节右卡盘432位置的上下方向调节旋钮48；右卡盘432内还设有检测待键合零件B47温度的右温度传感器462。

参见图5，加热单元包括可拆卸的固定连接在转盘21或加载板29上的加热底座34、以及沿轴向方向与加热底座34固定连接的对待键合零件的键合面进行加热的加热组件。

加热组件包括调节螺栓37、调节螺母36、加热片39、导热片38，调节螺栓37一端旋入加热底座34端面，另一端通过调节螺母36依次将加热片39及导热片38夹在调节螺母36与调节螺栓37的螺栓头之间，其中，导热片38位于与待键合零件接触的一端。

导热片38与待键合零件接触的表面设有可沿转盘21轴向方向嵌入待键合零件表面预设凹槽的凸边或可被待键合零件预设凸边沿转盘21轴向方向嵌入的凹槽。

实施例一中，加热单元A231的导热片上为凸边，加热单元B232的导热片上为凹槽，加热单元A231导热片上的凸边与加热单元B232导热片上的凹槽可相互匹配。

转盘21及加载板29均采用导磁材料，加热单元A231与加热单元B232的加热底座34均采用电磁铁。导热片38表面涂覆有防止待键合零件粘附的防粘涂层。

转盘21与支撑件A12之间隔设有隔热板A26、加载板29与支撑件B15之间隔设有隔热板B30、夹持底座40与夹持单元加热器之间隔设有隔热板D41，加热底座34与加热组件固定连接的表面设有隔热板C35。

本旋转式热压键合装置还设有控制器，控制器包括分别设置在控制箱7内的主控制模块，及分别与主控制模块连接的电磁铁控制模块8、夹持单元温度控制模块9、加热单元控制模块10、加载单元及旋转单元控制模块11。转盘驱动装置、加载板驱动装置分别由加载单元及旋转单元控制模块11电连接控制，加热单元的电磁铁由电磁铁控制模块8电连接控制，温度传感器、夹持单元加热器分别由夹持单元温度控制模块9电连接控制，加热片39由加热单元控制模块10电连接控制。

支撑件A12罩设有带透明视窗2的左保护罩3，支撑件B15罩设有带透明视窗的右保护罩6，实施例一中，控制箱7安装在右保护罩上，平台底板1上设有导轨，左保护罩3及右保护罩6均可在平台底板1的导轨上沿转盘21轴向方向来回滑动。

参见图8～图10的实施例一的热压键合方法，包括以下步骤：

1)零件准备及装夹步骤：在待键合零件A45及待键合零件B47的键合表面分别预加工相互匹配的凸边与凹槽，将待键合零件A45装夹到左边夹持单元A22的左卡盘431内，将待键合零件B47装夹到右边夹持单元B27的右卡盘432内，其中待键合零件A45带凸边的一面朝向待键合零件B47，待键合零件B47带凹槽的一面朝向待键合零件A45。

2)对准步骤：启动伺服电机A19，使转盘21正转或反转，至旋转单元4上的夹持单元A22与加载单元5上的加热单元B232沿转盘21轴向方向对准，同时旋转单元4上的加热单元A231与加载单元5上的夹持单元B27沿转盘21轴向方向对准，即待键合零件A45与右导热片382沿转盘21轴向方向对准，同时待键合零件B47与左导热片381沿转盘21轴向方向对准，对准后，关闭伺服电机A19，转盘21停止，转盘21停止后，正向启动伺服电机B33，加载板29在丝杆套28的带动下沿丝杆16朝转盘21方向作直线运动，至待键合零件A45的凸边与右导热片382的凹槽匹配接触，待键合零件B47的凹槽与左导热片381的凸边匹配接触，关闭伺服电机B33，准备进入加热步骤。

3)加热步骤：启动加热单元A231及加热单元B232上的加热片39对待键合零件A45及待键合零件B47加热；当左温度传感器461及右温度传感器462分别检测到待键合零件A45及待键合零件B47被加热区域温度即将到达热变形温度时，反向启动伺服电机B33，使加载板29带动加热单元B232与夹持单元B27后退一定距离，使加热单元B232与夹持单元B27产生一定间隙，该间隙大小与由伺服电机B33每脉冲决定的加载板29最小移动距离决定，关闭伺服电机B33，继续对待键合零件A45及待键合零件B47进行隔空加热，至待键合零件A45及待键合零件B47到达熔融温度以上30～50℃。

4)键合步骤：再反向启动伺服电机B33，至夹持单元A22与夹持单元B27沿转盘21轴向方向相距70～80mm的距离，关闭伺服电机B33，再启动伺服电机A19，使转盘21在步骤2的基础上正转或反转180°的角度，使夹持单元A22装夹的待键合零件A45与夹持单元B27装夹的待键合零件B47沿转盘21轴向方向对准后，关闭伺服电机A19，转盘21停止，再正向启动伺服电机B33，加热后的待键合零件B47朝加热后的待键合零件A45作直线运动，至两者对接，即完成待键合零件A45及待键合零件B47键合，键合压力可根据需要通过伺服电机B33的转动幅度来设定。

实施例一中，步骤2与步骤3之间还包括步骤2-1：对加热单元进行定位校准：

将加热单元A231及加热单元B232上的调节螺栓37向下拧，使加热片39及导热片相对于加热底座34的高度降低8mm，关闭两个加热底座34的电磁铁电源并将加热单元A231及加热单元B232取下，分别将加热单元A231及加热单元B232手动放置到与夹持单元B及夹持单元A对准，使待键合零件A45的凸边与右导热片382的凹槽精确匹配接触，待键合零件B47的凹槽与左导热片381的凸边精确匹配接触，开启两个加热底座34的电磁铁电源，两个加热底座34分别被重新固定到转盘21与加载板29上；再将两个加热底座34上的调节螺栓37向上回拧8mm，使加热片39及导热片恢复原来的位置，待键合零件A45及待键合零件B47又重新与导热片精确匹配接触，加热底座34的定位校准完成，准备进入步骤3的加热步骤。

参见图11的实施例二，实施例二中，转盘21端面上设有4组加热键合组件A，4组加热键合组件A呈环形阵列分布在转盘21端面上，4组加热键合组件在转盘21端面上排列成一个阵列环，本领域内的技术人员应当可以想到，加热键合组件A在转盘21端面上排列形成的阵列环还可以为多个同心的阵列环，加载板29上设有与加热键合组件A一一对应的4组加热键合组件B。

实施例二中，每一组加热键合组件A所包括的夹持单元A22与加热单元A231均沿转盘21轴向方向设置在转盘端面上，每一组加热键合组件A中，夹持单元A22连接在转盘21上的中心点到转盘旋转轴心线的距离与加热单元A231连接在转盘上的中心点到转盘旋转轴心线的距离相等。

实施例二中，每一组热键合组件B所包括的夹持单元B27与加热单元B232均沿转盘轴向方向设置在加载板29与转盘相对的端面上，每一组加热键合组件B中，夹持单元B27连接在加载板29上的中心点到转盘21轴心线的距离与加热单元B232连接在加载板29上的中心点到转盘21轴心线的距离相等，使得当转盘驱动装置带动各夹持单元A22和加热单元A231旋转时，各夹持单元A22可与加载板29上的各加热单元B232对正，同时各加热单元A231与加载板29上的各夹持单元B27对正；且在转盘21正向或反向旋转一定角度后(实施例二中为45°)，各夹持单元A22与加载板29上的各夹持单元B27对正，同时各加热单元A231与加载板29上的各加热单元B232对正；加载板驱动装置带动加载板29作直线运动使加热键合组件A与加热键合组件B贴合或分离。

实施例二的其他部分结构与实施例一相同，本发明不再重复。

实施例二的热压键合方法，包括以下步骤：

1)零件准备及装夹步骤：在4个待键合零件A45及4个待键合零件B47的键合表面分别预加工相互匹配的凸边与凹槽，将4个待键合零件A45分别装夹到左边的4个夹持单元A22的左卡盘431内，将4个待键合零件B47分别装夹到右边的4个夹持单元B27的右卡盘432内，其中待键合零件A45带凸边的一面朝向待键合零件B47，待键合零件B47带凹槽的一面朝向待键合零件A45。

2)对准步骤：启动伺服电机A19，使转盘21正转或反转，至旋转单元4上的夹持单元A22与加载单元5上的加热单元B232沿转盘21轴向方向对准，同时旋转单元4上的加热单元A231与加载单元5上的夹持单元B27沿转盘21轴向方向对准，即4个待键合零件A45与4个右导热片382沿转盘21轴向方向对准，同时4个待键合零件B47与左导热片381沿转盘21轴向方向对准，对准后，关闭伺服电机A19，转盘21停止，转盘21停止后，正向启动伺服电机B33，加载板29在丝杆套28的带动下沿丝杆16朝转盘21方向作直线运动，至4个待键合零件A45的凸边与4个右导热片382的凹槽匹配接触，4个待键合零件B47的凹槽与4个左导热片381的凸边匹配接触，关闭伺服电机B33，准备进入加热步骤。

3)加热步骤：启动加热单元A231及加热单元B232上的加热片39对待键合零件A45及待键合零件B47加热；当左温度传感器461及右温度传感器462分别检测到待键合零件A45及待键合零件B47被加热区域温度即将到达热变形温度时，反向启动伺服电机B33，使加载板29带动加热单元B232与夹持单元B27后退一定距离，使加热单元B232与夹持单元B27产生一定间隙，该间隙大小与由伺服电机B33每脉冲决定的加载板29最小移动距离决定，关闭伺服电机B33，继续对待键合零件A45及待键合零件B47进行隔空加热，至待键合零件A45及待键合零件B47到达熔融温度以上30～50℃。

4)键合步骤：再反向启动伺服电机B33，至夹持单元A22与夹持单元B27沿转盘21轴向方向相距70～80mm的距离，关闭伺服电机B33，再启动伺服电机A19，使转盘21在步骤2的基础上正转或反转45°的角度，使4个夹持单元A22分别装夹的待键合零件A45与4个夹持单元B27分别装夹的待键合零件B47沿转盘21轴向方向对准后，关闭伺服电机A19，转盘21停止，再正向启动伺服电机B33，加热后的待键合零件B47朝加热后的待键合零件A45作直线运动，至两者对接，即完成待键合零件A45及待键合零件B47键合，键合压力可根据需要通过伺服电机B33的转动幅度来设定。

实施例二中，步骤2与步骤3之间还包括步骤2-1：对加热单元进行定位校准：

将加热单元A231及加热单元B232上的调节螺栓37向下拧，使加热片39及导热片相对于加热底座34的高度降低8mm，关闭两个加热底座34的电磁铁电源并将加热单元A231及加热单元B232取下，分别将加热单元A231及加热单元B232手动放置到与夹持单元B及夹持单元A对准，使待键合零件A45的凸边与右导热片382的凹槽精确匹配接触，待键合零件B47的凹槽与左导热片381的凸边精确匹配接触，开启两个加热底座34的电磁铁电源，两个加热底座34分别被重新固定到转盘21与加载板29上；再将两个加热底座34上的调节螺栓37向上回拧8mm，使加热片39及导热片恢复原来的位置，待键合零件A45及待键合零件B47又重新与导热片精确匹配接触，加热底座34的定位校准完成，准备进入步骤3的加热步骤。

设有4组加热键合组件的实施例二的键合效率是实施例一的4倍。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种旋转式热压键合装置，其特征在于，一种旋转式热压键合装置，包括旋转单元、加载单元、支撑件A及支撑件B，所述旋转单元装设在支撑件A上，所述加载单元装设在支撑件B上，所述旋转单元包括与加载单元相对的转盘、及固定在支撑件A上的驱动转盘旋转的转盘驱动装置，所述加载单元包括加载板、及固定在支撑件B上的驱动加载板作水平直线往复运动使加载板靠近或远离转盘的加载板驱动装置，转盘与加载板相对的端面上设有一组或多组加热键合组件A，加载板与转盘相对的一面设有与各组加热键合组件A一一对应的加热键合组件B，每一组加热键合组件A及加热键合组件B均包括一个装夹待键合零件的夹持单元以及一个加热待键合零件的加热单元；

同一组加热键合组件A中的夹持单元A及加热单元A到转盘的旋转轴心线的距离相等，加载板上与该组加热键合组件A对应的加热键合组件B中的夹持单元B及加热单元B到转盘的旋转轴心线的距离也相等；

每一组加热键合组件A中的夹持单元A与加热单元A到转盘旋转轴心线的垂线之间的夹角等于加载板上每一组加热键合组件B中的夹持单元B与加热单元B到转盘旋转轴心线的垂线之间的夹角，使得转盘旋转过程中当夹持单元A和加热单元B轴向对准时，夹持单元B和加热单元A轴向对准；且在转盘旋转一定角度后，夹持单元A还可以与夹持单元B轴向对准。

2.根据权利要求1所述的一种旋转式热压键合装置，其特征在于，所述加载板驱动装置包括固定在支撑件B上的加载板主驱动装置，以及与加载板主驱动装置输出轴连接的丝杆，丝杆与加载板主驱动装置连接的一端由设置在加载板上的丝杆座B支撑，丝杆另一端沿轴向方向伸至转盘端面的圆心位置处，转盘端面圆心位置处设有支撑丝杆的丝杆座A，丝杆上旋设有丝杆套，所述加载板与丝杆套固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种旋转式热压键合装置，其特征在于，所述旋转单元还包括固定在支撑件A上的转盘支架，所述转盘支架设有与转盘同轴的通孔，转盘套在转盘支架的通孔内，支撑件A与支撑件B之间固定连接有与转盘旋转轴心线平行的对加载板的直线运动进行导向的导向杆，转盘支架与加载板上分别设有供导向杆穿过的导向孔，导向杆两端分别穿过导向孔后与支撑件A、支撑件B固定连接；

所述转盘支架的通孔孔壁与转盘之间设有轴承C，转盘的外圆柱面与轴承C的内圈卡接，转盘支架的通孔孔壁与轴承C的外圈卡接。

4.根据权利要求3所述的一种旋转式热压键合装置，其特征在于，所述夹持单元包括可拆卸的固定连接在转盘或加载板上的夹持底座、以及沿转盘轴向方向依次与夹持底座 固定连接的夹持单元加热器与卡盘，卡盘上设有可卡住待键合零件的卡爪，卡盘内还设有检测键合零件温度的温度传感器；

所述加热单元包括可拆卸的固定连接在转盘或加载板上的加热底座、以及沿轴向方向与加热底座固定连接的对待键合零件的键合面进行加热的加热组件；

所述加热组件包括调节螺栓、调节螺母、加热片、导热片，调节螺栓一端旋入加热底座端面，另一端通过调节螺母依次将加热片及导热片夹在调节螺母与调节螺栓的螺栓头之间，其中，导热片位于与待键合零件接触的一端。

5.根据权利要求4所述的一种旋转式热压键合装置，其特征在于，导热片与待键合零件接触的表面设有可沿转盘轴向方向嵌入待键合零件表面预设凹槽的凸边或可被待键合零件表面预设凸边沿转盘轴向方向嵌入的凹槽，若加热单元A的导热片上为凸边，则加热单元B的导热片上设有可与加热单元A的导热片上凸边匹配的凹槽，若加热单元A的导热片上为凹槽，则加热单元B的导热片上设有可与加热单元A的导热片上凹槽匹配的凸边。

6.根据权利要求5中任意一项所述的一种旋转式热压键合装置，其特征在于，所述转盘及加载板均采用导磁材料，所述加热单元A与加热单元B的加热底座均采用电磁铁；

所述导热片表面还涂覆有防止待键合零件粘附的防粘涂层；

加载板上夹持单元B的夹持底座采用可在与加载板平行的竖直平面内调节夹持单元B卡盘的上下及前后位置的调节滑台；

所述转盘与支撑件A之间、加载板与支撑件B之间、夹持底座与夹持单元加热器之间均隔设有隔热板，加热底座与加热组件固定连接的表面设有隔热板；

转盘端面的加热键合组件A为一组或多组，每一组加热键合组件A在加载板上对应一组加热键合组件B。

7.根据权利要求6所述的一种旋转式热压键合装置，其特征在于，所述旋转式热压键合装置还设有控制器，所述转盘驱动装置、加载板驱动装置、加热单元的电磁铁、温度传感器、夹持单元加热器、加热片均由控制器电连接控制。

8.根据权利要求1～7中任一项所述旋转式热压键合装置设置的一种热压键合方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)零件准备及装夹步骤：在两个待键合零件的键合表面分别预加工相互匹配的凸边与凹槽，再将待键合零件分别装夹到夹持单元A及夹持单元B卡盘内，两个待键合零件带凸边或凹槽的面相对；

2)对准步骤：启动转盘驱动装置，使转盘正转或反转，至旋转单元上的夹持单元A与加载单元上的加热单元B沿转盘轴向方向对准，同时旋转单元上的加热单元A与加载单元上的夹持单元B沿转盘轴向方向对准，即待键合零件与导热片沿转盘轴向方向对准，对准后，关闭转盘驱动装置，转盘停止，转盘停止后，正向启动加载板驱动装置，加载板在丝杆套的带动下沿丝杆朝转盘方向作直线运动，至待键合零件的凸边或凹槽与导热片的凹槽或凸边匹配接触，关闭加载板驱动装置，准备进入加热步骤；

3)加热步骤：启动加热单元A及加热单元B上的加热片对待键合零件加热，至待键合零件被加热区域温度即将到达热变形温度或维卡软化点时，反向启动加载板驱动装置，使加载板带动加热单元B与夹持单元B后退一定距离，使加热单元与夹持单元产生一定间隙，关闭加载板驱动装置，继续对待键合零件进行隔空加热，至待键合零件到达熔融温度以上；

4)键合步骤：再反向启动加载板驱动装置，至夹持单元A与夹持单元B沿转盘轴向方向相距一定的距离，关闭加载板驱动装置，再启动转盘驱动装置，使转盘在步骤2的基础上正转或反转一定的角度，使夹持单元A装夹的待键合零件与夹持单元B装夹的待键合零件沿转盘轴向方向对准后，关闭转盘驱动装置，转盘停止，再正向启动加载板驱动装置，加载单元端加热后的待键合零件朝旋转单元端加热后的待键合零件作直线运动，至两者对接，即完成待键合零件的键合。

9.根据权利要求8所述的一种热压键合方法，其特征在于步骤2与步骤3之间还包括步骤2-1：对加热单元进行定位校准：

将加热单元A及加热单元B上的调节螺栓向下拧，使加热片及导热片相对于加热底座的高度降低5～10mm，将加热单元A及加热单元B拆下来，分别将加热单元A及加热单元B手动放置到与夹持单元B及夹持单元A对准，使待键合零件的凸边或凹槽与导热片的凹槽或凸边精确匹配接触，两将两个加热底座分别被重新固定到转盘与加载板上；再将两个加热底座上的调节螺栓向上回拧5～10mm，使加热片及导热片恢复原来的位置并使待键合零件与导热片重新精确匹配接触，加热底座的定位校准完成，准备进入步骤3的加热步骤。