CN106735702A - 一种半导体器件自动焊接装置 - Google Patents

Abstract

一种半导体器件自动焊接装置，属于半导体器件焊接设备领域。其特征在于：所述的机架（6）上设有加热机构（7）和冷却机构（8），通过卸货机械手（9）将冷却机构（8）出料端的芯片输送至芯片装盒机构（17）完成装盒；加热机构（7）和冷却机构（8）的下方设有输送半导体器件水平方向移位的提升移动机构（3），加热机构（7）的下部设有气氛输送机构。本发明通过提升移动机构从下方直接托住半导体器件，避免了夹取方式对半导体器表面造成损伤，以及定位不准的问题。同时实现装卸物料自动化，不但降低了劳动强度，而且，提高了物料堆积摆放的精度。

Description

一种半导体器件自动焊接装置

技术领域

一种半导体器件自动焊接装置，属于半导体器件焊接设备领域。

背景技术

随着现代科技的发展，半导体器件和组件在工程、商业上得到了广泛应用。它在雷达、遥控遥测、航空航天等的大量应用对其可靠性提出了越来越高的要求。而因芯片焊接（粘贴）不良造成的失效也越来越引起了人们的重视，因为这种失效往往是致命的，不可逆的。

在组装半导体器件时，使用粘接剂对电路部与外围壳体进行加热、固定的工序，之后，进行通过利用焊膏（焊锡）的焊接来连接形成于外围壳体的端子部与绝缘基板的配线的工序。在粘接电路部与外围壳体的情况下，在电路部或外围壳体涂敷粘接剂，并在以适度压力按压外围壳体的状态下加热粘接面，由此使粘接剂固化，固接电路部与外围壳体。

目前，半导体器件是将多个、排列整齐的半导体晶块焊接在底板上制成的，在现有技术中，所使用的半导体器件的焊接装置是电加热盘；使用时，将摆放有晶块的底板放置在电加热盘上，用手使用按压工具按压晶块，使晶块和底板热熔焊接在一起，达到焊接的目的；这样的装置具有工人劳动强度大、效率低、精度低、合格率低、能耗大的缺点。在加热过程中必须准确的控制加热温度，同时又要保证加热效果，不影响焊接效果。但申请人发现，目前的焊接板多为一体式结构，焊接板的一侧或上部设有加热丝或加热管，此种结构形成的加热面不够均匀，加热效果并不好，影响了半导体器件的焊接效果；而且，半导体器件在每个工序之间的输送多为人工或者器械夹持，容易破坏半导体器件表面，或对人体造成一定损害。而且，现有的半导体焊接设备中，还没有能够实现全自动的流水线式工作模式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种全自动焊接、装盒，避免器件损伤、便于输送、提高焊接效果的半导体器件自动焊接装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该半导体器件自动焊接装置，包括机架，机架下方设有控制柜，机架上方设有焊接压盖，其特征在于：所述的机架上按照工序步骤依次设有加热机构和冷却机构，冷却机构的出料端设有芯片装盒机构，芯片装盒机构固定连接在所述的控制柜一侧，加热机构的进料端设有装货机械手，冷却机构的出料端设有卸货机械手，通过卸货机械手将冷却机构出料端的芯片输送至芯片装盒机构完成装盒；加热机构和冷却机构的下方设有输送半导体器件水平方向移位的提升移动机构，提升移动机构的移动端托举半导体器件的底面，加热机构的下部设有气氛输送机构。

在加热机构和冷却机构的下方设置输送半导体器件水平方向移位的提升移动机构，通过提升移动机构从下方直接托住半导体器件，直接将完成前一工序的半导体器件托送至下一工位，无需移动加热板，而且，从半导体器件的下方直接托送，可避免夹取方式对半导体器表面造成损伤，以及夹具对工位的定位不准的问题。

在加热机构的进料端及冷却机构的出料端分别设置机械手，实现全称工序的全部自动糊装卸和转移，不但降低了劳动强度，节省人力物力，而且，提高了物料堆积摆放的精度。

所述的加热机构包括多个并排铺设在机架顶部的加热板，每个加热板顶面分别单独放置一半导体器件，加热板包括上下拼组而成的上板体和下板体，上板体和下板体之间设有加热装置及测温热电阻。

将传统的一体式的板体改为上下分体式拼装的结构，然后在上下板体之间安装加热装置，并配装测温热电阻，能够保证板体整体的加热效果，彻底杜绝板体对半导体器件的加热面不均匀的现象，同时利用热电阻进行实时测温，从而灵活调控加热装置的加热温度，进一步保证了板体的加热均匀性和加热温度的恒定。再者，板体分为上下两部分，更便于安装和拆卸，便于后期对加热装置和热电阻的维修、更换，嵌入式的内部安装结构，保证了加热板顶面的平整度，进一步保证焊接效果。

所述的上板体顶面设有多条纵向设置的装卸插槽，提升移动机构的动力输出端穿套在所述的装卸插槽内，并可在装卸插槽升降及前后移动。优选的，装卸插槽的设置方向与上板体的宽度方向一致，在需要转移半导体器件时，可通过装卸插槽从下方将半导体器件提升转移，方便快捷，又避免对半导体器件表面造成损伤。

所述的上板体的底部和下板体的顶部沿长度方向对应开设有相匹配的电加热安装槽，两组电加热安装槽对接形成放置加热装置的安装通孔。通过在上板体和下板体内部设置电加热安装槽，在上板体与下板体之间形成多条安装加热装置的通道，该通道与板体的长度相匹配，充分保证了上板体整体的加热，保证整体温升的均匀。同时，还能保证加热装置的平整，放置压缩变形。

所述的上板体的底面设有安装热电阻测温端的固定孔，下板体顶面对应设有安装热电阻管体及线路的热电阻安装槽。通过热电阻安装槽将热电阻也隐藏在上板体与下板体内部，节省整体结构空间，结构更紧凑。

所述的下板体下方设有加热板底座，下板体底部四周通过插销插接加热板底座顶面的插接内孔，并在插销上套装套筒。通过设置加热板底座，将加热板的高度略微提升，在下板体的下方形成一定的空间，该空间用于焊接时，防氧化气氛的流通，保证焊接效果。

所述的提升移动机构包括端板、提升移动板和提升组件及平移组件，提升组件和平移组件的顶部分别连接所述的提升移动板。

所述的提升组件包括提升臂和升降滑板，提升臂包括上部的伸缩气缸和气缸下部活动端连接的走轮，走轮滑动设置在坡形设置的升降滑板上；平移组件包括平移电机、平移臂和丝杠，平移电机输出端连接丝杠，并通过丝杠螺纹连接平移臂的下部。

所述的芯片装盒机构包括双层设置的装盒平板，下层装盒平板内入口处设有芯片盒平移机构，下层装盒平板出口处与上层装盒平板之间设有将芯片盒提升并推向上层装盒平板的芯片盒提升推出机构。在冷却机构的出料端设置全自动装盒模式的芯片装盒机构，实现芯片的全自动装盒，省去了人工装盒的麻烦，也提高了芯片的装盒效率，避免了人工装盒对芯片造成的损伤。

所述的气氛输送机构包括向下突出的弧形气氛挡板和穿过气氛挡板设置在加热板下方的氮气输送管。通过设置气氛输送机构，在加热板的下方及周围形成抗氧化的氛围，防止焊接后半导体器件表面金属发生氧化，进而影响其性能。

所述的装货机械手包括两平行设置的夹紧板，两侧的夹紧板的内侧下部设有上下平行设置的提升凸台和校正凸台。通过提升凸台和校正凸台的设置，使得机械手的夹紧板在夹取两层芯片时，无需实现定位，即可完成两层芯片的校准动作，节省工艺步骤及工作时间，进一步保证焊接效果。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本发明在加热机构和冷却机构的下方设置输送半导体器件水平方向移位的提升移动机构，通过提升移动机构从下方直接托住半导体器件，直接将完成前一工序的半导体器件托送至下一工位，无需移动加热板，而且，从半导体器件的下方直接托送，可避免夹取方式对半导体器表面造成损伤，以及夹具对工位的定位不准的问题。同时，在加热机构的进料端及冷却机构的出料端分别设置机械手，实现装卸物料自动化，不但降低了劳动强度，而且，提高了物料堆积摆放的精度。

附图说明

图1为半导体器件自动焊接装置轴测图示意图。

图2为半导体器件自动焊接装置除去控制柜后的侧视图示意图。

图3为加热机构爆炸图示意图。

图4为图3的主视图示意图。

图5为图1的A部分局部放大示意图。

图6为图1 的后视图示意图。

图7为图6 的B部分局部放大示意图。

其中，1、控制柜 2、龙门架 3、提升移动机构 301、端板 302、提升移动板303、提升臂 304、升降滑板 305、平移电机 306、平移臂 307、丝杠 4、装货机械手401、提升凸台 402、校正凸台 403、夹紧板 5、焊接压盖 6、机架 601、纵向挡板602、水平挡板 7、加热机构 701、下板体 7011、插销 7012、电热丝上安装槽 7013、热电阻安装槽 702、加热套管 7021、电热丝 703、上板体 7031、电热丝下安装槽 7032、装卸插槽 7033、固定孔 704、安装孔 8、冷却机构 9、卸货机械手 10、连接转臂 11、半导体器件 12、气氛挡板 13、氮气输送管 14、加热板底座 1401、插接内孔 15、套筒16、热电阻 17、芯片装盒机构 1701、装盒平板 1702、立板 18、芯片盒平移机构 19、芯片盒 1901、芯片分装槽 20、芯片盒提升推出机构 2001、提升电机 2002、提升架2003、提升导轨 2004、提升板 2005、推出电机 2006、推出杆 21、芯片 22、芯片提取盘 23、芯片推出机构 24、芯片摆放小车。

具体实施方式

图1~7是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~7对本发明做进一步说明。

参照附图1~7：一种半导体器件自动焊接装置，包括机架6，机架6下方放置在控制柜1上部，控制柜1顶面为操作平台，内部设有电路控制装置及气氛发生源等装置。机架6上方设有焊接压盖5，机架6上按照工序步骤依次设有加热机构7和冷却机构8，加热机构7的进料端设有装货机械手4，冷却机构8的出料端设有卸货机械手9，装货机械手4和卸货机械手9分别通过各自的龙门架2顶部的水平部分安装机械手的滑动轨道；加热机构7和冷却机构8的下方设有输送半导体器件水平方向移位的提升移动机构3，加热机构7的下部设有气氛输送机构。

加热机构7包括多个并排铺设在机架6顶部的加热板，每个加热板顶面分别单独放置一半导体器件11，加热板包括上下拼组而成的上板体703和下板体701，上板体703和下板体701之间设有加热装置及测温热电阻16。上板体703顶面设有多条纵向设置的装卸插槽7032，提升移动机构3的动力输出端穿套在装卸插槽7032内，并可在装卸插槽7032升降及前后移动，即多条提升移动板302穿套在装卸插槽7032内，且提升移动板302纵向长度小于装卸插槽7032的深度。上板体703的底部和下板体701的顶部沿长度方向对应开设有相匹配的电加热安装槽，两组电加热安装槽对接形成放置加热装置的安装通孔。上板体703的底面设有安装热电阻16测温端的固定孔7033，下板体701顶面对应设有安装热电阻16管体及线路的热电阻安装槽7013。下板体701下方设有加热板底座14，下板体701底部四周通过插销7011插接加热板底座14顶面的插接内孔1401，并在插销7011上套装套筒。

提升移动机构3包括端板301、提升移动板302和提升组件及平移组件，提升组件和平移组件的顶部分别连接提升移动板302，提升移动板302设有水平平行设置的多条，多条提升移动板302两端分别通过端板301封装固定。提升组件包括提升臂303和升降滑板304，提升臂303包括上部的伸缩气缸和气缸下部活动伸缩端连接的走轮，走轮滑动设置在坡形设置的升降滑板304上；平移组件包括平移电机305、平移臂306和丝杠307，平移电机305输出端连接丝杠307，并通过丝杠307螺纹连接平移臂306的下部。

在工作时，当半导体器件11完成在加热板处的操作工序后，启动平移电机305，平移电机305带动丝杠307转动，通过丝杠307带动平移臂306实现平移，平移臂306带动多个托举在提升移动板302上的半导体器件11同步移动一个或多个工位，在移动的过程中，提升臂303跟随提升移动板302同步移动，同样与提升移动板302连接的伸缩气缸伸缩端伸出，并通过走轮沿升降滑板304逐渐下滑，工位完成后，提升移动板302在伸缩气缸的带动下，下降一定的位置，脱离与半导体器件11的接触，而后，平移电机305翻转，平移臂306反向平移回原位，同理，伸缩气缸伸缩端逐渐缩回原位，并通过走轮沿升降滑板304逐渐上滑。

如图6和图7所示，芯片装盒机构17包括双层设置的装盒平板1701，两层装盒平板1701一侧通过立板1702连接，下层装盒平板1701内入口处设有芯片盒平移机构18，芯片盒平移机构18可采用如图7所示的齿条，也可采用皮带或链条，并配装相应的齿轮、皮带轮或链轮，再通过齿轮、皮带轮或链轮连接电机；下层装盒平板1701出口处的与上层装盒平板1701之间设有将芯片盒19提升并推向上层装盒平板1701的芯片盒提升推出机构20。芯片盒提升推出机构20包括提升电机2001、提升架2002、提升导轨2003、提升板2004、推出电机2005和推出杆2006，提升电机2001、提升导轨2003、提升板2004、推出电机2005和推出杆2006分别安装在提升架2002的两侧面，提升电机2001通过传动机构连接带动芯片盒19提升的提升板2004，推出电机2005连接推出杆2006，推出杆2006穿过提升架2002连接提升板2004，可横向推动提升板2004。在芯片盒19的长度方向一侧，设有芯片推出机构23，芯片推出机构23的下方设有芯片提取盘22。

具体的，在工作时，先通过卸货机械手9将冷却完成的芯片摆放在设置在控制柜1一侧的移动式芯片摆放小车24，然后通过芯片提取盘22逐个提取芯片，并移动至芯片装盒机构17处，此时，芯片盒19放置在下层装盒平板1701入口处，通过芯片盒平移机构18输送至内侧，然后通过芯片推出机构23将芯片推入芯片盒19最高层的芯片分装槽1901内，然后芯片盒提升推出机构20带动芯片盒19向上移动一层芯片分装槽1901的高度，以此类推，直至，整个芯片盒19装满，然后通过推出电机2005和推出杆2006推动提升板2004，将装满的芯片盒19推出至上层装盒平板1701上，整个装盒动作实现全自动一体化。

气氛输送机构包括向下突出的弧形气氛挡板12和穿过气氛挡板12设置在加热板下方的氮气输送管13。装货机械手4包括两平行设置的夹紧板403，两侧的夹紧板403的内侧下部设有上下平行设置的提升凸台401和校正凸台402。通过提升凸台401和校正凸台402的设置，使得机械手的夹紧板403在夹取两层芯片时，无需实现定位，即可完成两层芯片的校准动作，节省工艺步骤及工作时间，进一步保证焊接效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种半导体器件自动焊接装置，包括机架（6），机架（6）下方设有控制柜（1），机架（6）上方设有焊接压盖（5），其特征在于：所述的机架（6）上按照工序步骤依次设有加热机构（7）和冷却机构（8），冷却机构（8）的出料端设有芯片装盒机构（17），芯片装盒机构（17）固定连接在所述的控制柜（1）一侧，加热机构（7）的进料端设有装货机械手（4），冷却机构（8）的出料端设有卸货机械手（9），通过卸货机械手（9）将冷却机构（8）出料端的芯片输送至芯片装盒机构（17）完成装盒；加热机构（7）和冷却机构（8）的下方设有输送半导体器件水平方向移位的提升移动机构（3），提升移动机构（3）的移动端托举半导体器件（11）的底面，加热机构（7）的下部设有气氛输送机构。

2.根据权利要求1所述的一种半导体器件自动焊接装置，其特征在于：所述的加热机构（7）包括多个并排铺设在机架（6）顶部的加热板，每个加热板顶面分别单独放置一半导体器件（11），加热板包括上下拼组而成的上板体（703）和下板体（701），上板体（703）和下板体（701）之间设有加热装置及测温热电阻（16）。

3.根据权利要求2所述的一种半导体器件自动焊接装置，其特征在于：所述的上板体（703）顶面设有多条纵向设置的装卸插槽（7032），提升移动机构（3）的动力输出端穿套在所述的装卸插槽（7032）内，并可在装卸插槽（7032）升降及前后移动。

4.根据权利要求2所述的一种半导体器件自动焊接装置，其特征在于：所述的上板体（703）的底部和下板体（701）的顶部沿长度方向对应开设有相匹配的电加热安装槽，两组电加热安装槽对接形成放置加热装置的安装通孔；所述的上板体（703）的底面设有安装热电阻（16）测温端的固定孔（7033），下板体（701）顶面对应设有安装热电阻（16）管体及线路的热电阻安装槽（7013）。

5.根据权利要求2所述的一种半导体器件自动焊接装置，其特征在于：所述的下板体（701）下方设有加热板底座（14），下板体（701）底部四周通过插销（7011）插接加热板底座（14）顶面的插接内孔（1401），并在插销（7011）上套装套筒。

6.根据权利要求1所述的一种半导体器件自动焊接装置，其特征在于：所述的提升移动机构（3）包括端板（301）、提升移动板（302）和提升组件及平移组件，提升组件和平移组件的顶部分别连接所述的提升移动板（302）。

7.根据权利要求7所述的一种半导体器件自动焊接装置，其特征在于：所述的提升组件包括提升臂（303）和升降滑板（304），提升臂（303）包括上部的伸缩气缸和气缸下部活动端连接的走轮，走轮滑动设置在坡形设置的升降滑板（304）上；平移组件包括平移电机（305）、平移臂（306）和丝杠（307），平移电机（305）输出端连接丝杠（307），并通过丝杠（307）螺纹连接平移臂（306）的下部。

8.根据权利要求1所述的一种半导体器件自动焊接装置，其特征在于：所述的芯片装盒机构（17）包括双层设置的装盒平板（1701），下层装盒平板（1701）内入口处设有芯片盒平移机构（18），下层装盒平板（1701）出口处与上层装盒平板（1701）之间设有将芯片盒（19）提升并推向上层装盒平板（1701）的芯片盒提升推出机构（20）。

9.根据权利要求1所述的一种半导体器件自动焊接装置，其特征在于：所述的气氛输送机构包括向下突出的弧形气氛挡板（12）和穿过气氛挡板（12）设置在加热板下方的氮气输送管（13）。

10.根据权利要求1所述的一种半导体器件自动焊接装置，其特征在于：所述的装货机械手（4）包括两平行设置的夹紧板（403），两侧的夹紧板（403）的内侧下部设有上下平行设置的提升凸台（401）和校正凸台（402）。