CN108257897A - 一种共晶机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种共晶机，包括机台和整机控制系统，机台上设有上下料系统、共晶台、双晶圆台、芯片拾取控制系统和芯片校准系统,上下料系统包括管座托盘、吸嘴、气缸、滑轨、线性精密XY滑台和控制线性精密XY滑台的电机；共晶台包括将管座从上下料系统输送至共晶台的输送装置、手指吸嘴、共晶座、管座夹爪、夹爪气缸和加热棒，双晶圆台包括热沉托盘固定环、芯片托盘固定环、顶针系统组件和线性精密XY模组，所述顶针系统组件包括顶针、顶针帽和顶针调节系统；芯片拾取控制系统包括热沉吸嘴、芯片吸嘴、运动组件和摄像头。本发明配合多轴运动控制、视觉定位等技术，自动化程度高，产品良率高，且具有快速批量生产能力。

Description

一种共晶机
技术领域
本发明涉及共晶领域，具体涉及一种共晶机。
背景技术
目前，光电通讯领域的TO（晶体管外形）型激光器件的全自动共晶贴片设备,均生产效率低，自动化程度不高，产品良率低。特别是管座共晶，其芯片所贴位置偏差大，热沉熔化不充分，共晶操作烦琐，需要大量人工劳动力，且生产效率低，不能快速批量生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种共晶机，配合多轴运动控制、视觉定位等技术，自动化程度高，产品良率高，且具有快速批量生产能力。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种共晶机，包括机台和整机控制系统，所述机台上设有上下料系统、共晶台、双晶圆台、芯片拾取控制系统和芯片校准系统,所述上下料系统包括管座托盘、吸嘴、气缸、滑轨、线性精密XY滑台和控制线性精密XY滑台的电机，所述吸嘴通过气缸和滑轨实现上下运动，所述吸嘴上方设有光电感应件和光电开关；所述共晶台包括将管座从上下料系统输送至共晶台的输送装置、手指吸嘴、共晶座、管座夹爪、夹爪气缸和加热棒，所述加热棒处设有热敏传感器；所述双晶圆台包括热沉托盘固定环、芯片托盘固定环、顶针系统组件和线性精密XY模组，所述顶针系统组件包括顶针、顶针帽和顶针调节系统，所述顶针帽下设有抽真空管；所述芯片拾取控制系统包括热沉吸嘴、芯片吸嘴、运动组件和摄像头；所述芯片校准系统包括芯片校准台、下摄像头和芯片校准控制系统，所述芯片校准台上设有可吸住芯片的小孔，所述小孔与真空吸管连通。
作为进一步的改进，所述共晶座前侧设有压缩弹簧，后侧设有氮气小孔和空气小孔。
作为一种优选，所述输送装置包括气动滑台、水平气缸、转轴、连杆和调节螺丝。
作为一种优选，所述加热棒加热温度为380～450℃。
作为进一步的改进，所述顶针调节系统包括导向台和惰轮，实现顶针帽向上或向下。
作为一种优选，所述热沉吸嘴和芯片吸嘴运动重复精度为：XY 小于正负 4 微米，θ小于 0.1 度。
作为进一步的改进，所述芯片校准控制系统包括线性XY滑台及控制线性XY滑台的伺服电机，所述线性XY滑台上设有支撑臂用于支撑和调节芯片校准台。
本发明的有益效果是:配合多轴运动控制、视觉定位等技术，自动化程度高，产品良率高，且具有批量生产能力。共晶座后侧设有氮气小孔通入氮气，防止加热共晶时焊料氧化，大大提高产品良率。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例上下料系统的结构示意图。
图3为本发明实施例共晶台的结构示意图。
图4为本发明实施例双晶圆台的结构示意图。
图5为本发明实施例顶针调节系统的结构示意图。
图6为本发明实施例芯片拾取控制系统的结构示意图一。
图7为本发明实施例芯片拾取控制系统的结构示意图二。
图8为本发明实施例热沉和芯片校准系统的结构示意图。
下面结合附图对本发明做进一步说明。
具体实施方式
如附图1所示， 一种共晶机，包括机台和整机控制系统，所述机台上设有上下料系统1、共晶台2、双晶圆台3、芯片拾取控制系统4和芯片校准系统5, 上下料系统1从管座托盘6吸取管座后插入共晶台加热（氮气保护）；拾取控制系统4从双晶圆台3吸取热沉与芯片后经摄像头46进行位置自动较准，然后将热沉和芯片移至共晶台2的管座上，共晶台2加热到420℃实现管座与芯片的共晶；完成共晶后上下料系统1将加工成品管座放回管座托盘6。
如附图2所示，上下料系统1包括管座托盘6、吸嘴7、气缸8、滑轨9、线性精密XY滑台10和控制线性精密XY滑台10的电机，所述吸嘴7通过气缸8和滑轨9实现上下运动，所述吸嘴7上方设有光电感应件11和光电开关12。上下料系统1负责管座的上下料，通过软件控制线性精密XY滑台10，运动到管座托盘6上方，定位到管座托盘6里的管座后，气缸8推动吸嘴7沿着滑轨向下运动，接触到管座后，吸嘴7内抽真空，吸住管座，然后气缸8反向推动吸嘴7向上运动，并将光电感应部件11与光电开关12闭合，接收到信号后，软件控制线性精密XY滑台10将管座搬运到共晶台2的手指吸嘴13上。
如附图3所示，所述共晶台2包括将管座从上下料系统输送至共晶台的输送装置、手指吸嘴13、共晶座14、管座夹爪15、夹爪气缸16和加热棒17，所述加热棒17处设有热敏传感器21；所述共晶座14前侧设有压缩弹簧18，后侧设有氮气小孔19和空气小孔20；所述输送装置包括气动滑台22、水平气缸23、转轴24、连杆25和调节螺丝26。共晶台2负责固定、加热管座。管座被放在手指吸嘴13上，同时手指吸嘴13内抽真空吸住管座，水平气缸23运动推动连杆25，转轴24转动使手指吸嘴13由垂直状态改为水平状态，此时气动滑台22水平向前移动，将手指吸嘴13上的管座插入共晶台2上的共晶座14内，同时夹爪气缸16向内运动带动管座夹爪15夹住管座，压缩弹簧18起到缓冲作用，防止夹爪力过大损坏管座。共晶台2使用加热棒17对管座进行加热，加热温度至420℃，热敏传感器21实时对加热温度监控；氮气小孔19缓缓吹出氮气，减少管座及焊料氧化；空气小孔20可将较热的气流吹散，便于上方摄像头47进行视觉识别。
如附图4、图5所示，所述双晶圆台包括热沉托盘固定环27、芯片托盘固定环28、顶针系统组件29和线性精密XY模组30，所述顶针系统组件包括顶针31、顶针帽32和顶针调节系统，所述顶针调节系统包括导向台34和惰轮35，实现顶针帽32向上或向下。所述顶针帽32下设有抽真空管33。双晶圆台调试初期先用调节螺丝48分别手动调节滑台49的XY方向位置，使得顶针系统组件29在合适的位置。软件控制线性精密XY模组30运动，通过图像识别定位系统，精确识别定位热沉和芯片。当识别定位到热沉和芯片后，气缸50推动导向台34沿滑轨51方向运动，惰轮35沿着导向台34斜坡向上运动，推动顶针帽32向上运动靠近热沉或芯片，伺服电机52转动带动连杆53，推动顶针31向上运动顶起热沉或芯片，使热沉吸嘴36或芯片吸嘴37分别吸取热沉或芯片。同时光电开关转盘54旋转到光电开关55闭合处，接受到信号后，气缸50收回，导向台34收回，顶针31向下收回。
如附图6、7所示，所述芯片拾取控制系统包括热沉吸嘴36、芯片吸嘴37、运动组件38和摄像头39；所述热沉吸嘴和芯片吸嘴运动重复精度为：XY 小于正负 4 微米，θ小于0.1 度。拾取控制系统分为热沉拾取和芯片拾取，实现将热沉和芯片从双晶圆台拾取，并安放到共晶台的共晶座14上。其中热沉拾取时，运动组件38控制热沉吸嘴36沿X方向运动到合适位置，滑台57向下带动热沉吸嘴36运动，直到热沉吸嘴36与热沉刚好接触，此时光电感应部件58与光电开关59刚好断开，热沉吸嘴36中抽真空吸住热沉，滑台57向上运动直到光电感应部件58与光电开关59合上，向上运动停止，运动组件38将热沉吸嘴36上的热沉沿X方向运动到自动校准组件中下摄像头41上方，伺服电机60转动带动同步轮61转动，转轴62带动热沉吸嘴36拾取的热沉缓慢旋转，同时更下摄像头41采集信息，软件进行自动视觉识别校准，当校准完成后，停止转动，光电开关转盘63与光电开关65闭合，运动组件38将热沉吸嘴36上的热沉再沿X方向运动到共晶台2正上方，将热沉贴放到共晶台2上的共晶座14中。其中芯片拾取时，运动组件38控制芯片吸嘴37沿X方向运动到合适位置，滑台64向下带动芯片吸嘴37运动，直到芯片吸嘴37与芯片刚好接触，此时光电感应部件59与光电开关59刚好断开，芯片吸嘴37中抽真空吸住芯片，滑台64向上运动直到光电感应部件58与光电开关59合上，向上运动停止，运动组件38将芯片吸嘴37上的芯片沿X方向运动到自动校准组件中芯片自动校准台40正上方，此时芯片吸嘴37真空关闭，芯片贴放在自动校准台40上。经自动校准后的芯片再被芯片吸嘴37吸住拾取，运动组件38将芯片吸嘴37上的芯片再沿X方向运动到共晶台2正上方，将芯片贴放到共晶台2上的共晶座14中。
如附图8所示，所述芯片校准系统包括芯片校准台40、下摄像头41和芯片校准控制系统，所述芯片校准台40上设有可吸住芯片的小孔，所述小孔与真空吸管42连通；所述芯片校准控制系统包括线性XY滑台43及控制线性XY滑台43的伺服电机44，所述线性XY滑台43上设有支撑臂45用于支撑和调节芯片校准台40。芯片自动校准系统负责校准芯片正面，芯片放置于芯片校准台40上，经过视觉对芯片正面进行定位。调节螺丝56可以分别手动调节芯片校准台40的高度和下摄像头的位置。芯片吸嘴37将芯片放在芯片自动校准台40后，真空吸管抽真空，芯片校准台40的小孔吸住芯片。伺服电机44带动芯片转动，同时摄像头采集信息，软件进行自动视觉识别校准。伺服电机44带动线性精密XY滑台43，可以对芯片校准台40进行精密调节，使芯片着陆到芯片校准台40位置更精确。吸嘴放置芯片到芯片校准台40、吸嘴从芯片校准台40拾取芯片过程中，两吸嘴之间的运动会对芯片产生冲击，可能会损伤芯片。因此，采用软着陆功能，进过软件控制，使吸嘴与芯片校准台接触的瞬间速度降低，维持较小的压力，防止因冲击对芯片造成损伤。

Claims (7)

1.一种共晶机，包括机台和整机控制系统，其特征在于：所述机台上设有上下料系统（1）、共晶台（2）、双晶圆台（3）、芯片拾取控制系统（4）和芯片校准系统（5）,所述上下料系统（1）包括管座托盘（6）、吸嘴（7）、气缸（8）、滑轨（9）、线性精密XY滑台（10）和控制线性精密XY滑台（10）的电机，所述吸嘴（7）通过气缸（8）和滑轨（9）实现上下运动，所述吸嘴（7）上方设有光电感应件（11）和光电开关（12）；所述共晶台（2）包括将管座从上下料系统输送至共晶台的输送装置、手指吸嘴（13）、共晶座（14）、管座夹爪（15）、夹爪气缸（16）和加热棒（17），所述加热棒（17）处设有热敏传感器（21）；所述双晶圆台包括热沉托盘固定环（27）、芯片托盘固定环（28）、顶针系统组件（29）和线性精密XY模组（30），所述顶针系统组件（29）包括顶针（31）、顶针帽（32）和顶针调节系统，所述顶针帽（32）下设有抽真空管（33）；所述芯片拾取控制系统包括热沉吸嘴（36）、芯片吸嘴（37）、运动组件（38）和摄像头（39）；所述芯片校准系统包括芯片校准台（40）、下摄像头（41）和芯片校准控制系统，所述芯片校准台（40）上设有可吸住芯片的小孔，所述小孔与真空吸管（42）连通。
2.如权利要求1所述的共晶机，其特征在于：所述共晶座（14）前侧设有压缩弹簧（18），后侧设有氮气小孔（19）和空气小孔（20）。
3.如权利要求1所述的共晶机，其特征在于：所述输送装置包括气动滑台（22）、水平气缸（23）、转轴（24）、连杆（25）和调节螺丝（26）。
4.如权利要求1所述的共晶机，其特征在于：所述加热棒（17）加热温度为380～450℃。
5.如权利要求1所述的共晶机，其特征在于：所述顶针调节系统包括导向台（34）和惰轮（35），实现顶针帽（32）向上或向下。
6.如权利要求1所述的共晶机，其特征在于：所述热沉吸嘴（36）和芯片吸嘴（37）运动重复精度为：XY 小于正负 4 微米，θ小于 0.1 度。
7.如权利要求1所述的共晶机，其特征在于：所述芯片校准控制系统包括线性XY滑台（43）及控制线性XY滑台（43）的伺服电机（44），所述线性XY滑台（43）上设有支撑臂（45）用于支撑和调节芯片校准台（40）。
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