CN110985520A - 一种用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座。该真空底座包括底座本体、定位平台，所述底座本体的下表面为平整面，上表面为定位平台；定位平台为四周凸起、中央局部下陷的承载台；定位平台正中央设置有用于对准凝胶盘底部真空通孔的抽气凸台；在下陷区域还设置有导向块；水平抽气通道有多条，分别延伸至底座边缘的末端，且末端设置有带螺纹的导气孔；导气孔的外部末端通过设置气流调节阀、导气孔堵头、微型速插接头，分别实现导气孔的气流调节、密封、外接连通功能。本发明具有结构简单、轻巧便携、安全可靠、成本低廉、易于维修、扩展性强的特点，可用于微组装技术领域内芯片自吸附凝胶盘的吸附固定和半导体芯片的拾取。
Description
技术领域
本发明涉及微组装技术领域，特别是一种用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座。
背景技术
随着微组装技术领域器件集成密度的大幅提高，在微系统产品中裸芯片的直接安装逐步取代了含有封装外壳器件的安装。在微系统装配过程中应用的裸芯片直接安装工艺，具体可分为胶水粘接、软钎焊等两种方式。无论采取何种方式进行安装，在安装前都必须对裸芯片采取防尘、防潮、防振、防静电的保护措施。目前在微组装技术领域已经广泛运用的防静电芯片塑胶盒可以实现上述目的，为了达到固定芯片的目的，盒内装有可拆卸式的芯片自吸附凝胶盘，凝胶盘上表面覆盖的凝胶膜对芯片具有较强的吸附力，在使用时可将凝胶盘从盒内拆出，并通过工具或设备从凝胶盘上拾取芯片。但凝胶膜吸附力较大且容易变形，在实际使用时容易造成芯片脱膜困难，因此需要对凝胶盘进行定位并从底部真空通孔施加负压使凝胶膜紧贴于盘底，以便于操作者或设备快速拾取芯片。
现有的可用于微组装领域的芯片自吸附凝胶盘真空底座采用定位平台下方设置真空泵，或在真空底座的外部连接手动抽气装置，通过与定位平台相连的导气管向凝胶盘底部真空通孔抽气的方式实现凝胶盘的定位和真空加载。上述的真空底座存在的问题有：(1)真空泵安装在定位平台正下方，结构复杂，体积庞大，使用及维修不便；且真空泵运行时产生的振动容易引起凝胶盘颤动，影响操作者观察盒内芯片，真空泵扬尘也容易污损芯片。(2)真空泵表面设置的散热片外露在底座周围，容易造成操作者烫伤。(3)采用220V交流电源的真空泵与真空底座之间未能实现电气隔离，发生漏电故障时容易造成操作者触电或引发芯片拾取设备连锁性故障。(4)在真空底座外部连接的手动抽气装置无法持续提供充足的真空度，当真空度不足时操作者需要停止拾取芯片，用手动抽气装置再次抽真空，生产效率较低。(5)真空底座的定位平台部分虽然采用不锈钢制作，但厚度较薄，容易发生变形，影响凝胶盘的定位和吸附。(6)每个真空底座只设置了一个导气管接口，无法实现多个真空底座的互连式组合，可扩展性较差。(7)采用四周下陷式定位平台，芯片自吸附凝胶盘出现加工成形误差时凝胶盘底部的真空通孔无法对准底座抽气孔，造成抽气困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用方便、生产效率高、安全可靠、不易变形、可扩展性差及定位容差性好的用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座，包括：底座本体、定位平台、抽气凸台、导向块、垂直抽气孔、水平抽气通道、导气孔、气流调节阀、导气管、导气孔堵头、微型速插接头；
所述底座本体的下表面为平整面，上表面为定位平台；定位平台为四周凸起、中央局部下陷的承载台；定位平台正中央设置有用于对准凝胶盘底部真空通孔的抽气凸台；在定位平台四周凸起部分和抽气凸台之间的下陷区域还设置有导向块；抽气凸台中央的垂直抽气孔连通至底座内部的水平抽气通道；水平抽气通道有多条，分别延伸至底座边缘的末端，且末端设置有带螺纹的导气孔；导气孔的外部末端通过设置气流调节阀、导气孔堵头、微型速插接头，分别实现导气孔的气流调节、密封、外接连通功能；气流调节阀、微型速插接头的外侧与导气管连接。
进一步地，所述水平抽气通道与导气孔共同构成的气路组合共有四处，在底座本体内呈十字交叉对称分布，并全部互连至所述垂直抽气孔，底座本体的四个侧面均有一个导气孔。
进一步地，所述底座本体、定位平台，用于放置芯片自吸附凝胶盘，提供支撑和防静电作用。
进一步地，所述抽气凸台通过导向块的导向作用对准芯片自吸附凝胶盘底部正中央的真空通孔，垂直抽气孔与芯片自吸附凝胶盘底部正中央的真空通孔形成连通，并通过底座本体内的水平抽气通道连通至底座本体侧面的导气孔。
进一步地，所述气流调节阀通过螺纹安装在导气孔上，并通过阀体侧面的速插接头连接导气管，导气管连接至真空泵，实现抽气作用。
进一步地，所述导气孔堵头设置有螺纹，通过螺纹旋入导气孔实现导气孔的密封作用。
进一步地，所述导气孔安装微型速插接头，实现与其他相同结构的真空底座之间气路连通，具体为：与本真空底座组合使用的另一相同结构的真空底座的导气孔上安装微型速插接头、其余导气孔安装导气孔堵头，将两个真空底座之间通过导气管连接，实现相邻真空底座之间的真空气路导通，从而实现两个及两个以上真空底座的排列组合使用。
进一步地，所述底座本体、定位平台、抽气凸台、导向块、垂直抽气孔、水平抽气通道、导气孔作为一个整体，一次性加工成形。
进一步地，所述气流调节阀由06Cr19Ni10不锈钢和聚氯乙烯塑料制成，呈T型结构，一端自带螺纹用于安装、一端带有旋钮用于调节气流，另一端带有接口用于连接导气管。
进一步地，所述导气管为外直径8mm、内直径4mm～5mm的聚氨酯软管；导气孔堵头由06Cr19Ni10不锈钢制成，安装在导气孔上；微型速插接头由06Cr19Ni10不锈钢和PVC塑料制成，呈L型结构，一端自带螺纹用于安装、另一端带有接口用于连接相邻真空底座的导气管。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)通过与内部水平抽气通道连通的垂直抽气孔，实现对凝胶盘施加负压和水平校准的功能；(2)通过定位平台四周的凸起部分，以及平台内设置的导向块，实现对凝胶盘的定位，且定位平台、导向块、抽气凸台、垂直抽气孔的尺寸配合允许凝胶盘的加工成形误差在±1.0mm时仍能完成定位；(3)通过在真空底座内部对称分布的水平抽气通道和真空底座四周对称设置的导气孔，实现多个底座之间的互连与组合使用，具有良好的可扩展性；(4)底座本体采用一体化成型设计，结构简洁，材料易得，加工、装配过程便捷，定位平台和导气孔堵头可以通过常规的机械加工方法制得，气流调节阀、导气管、微型速插接头均为标准件，附件安装通过螺纹完成，易于维修；(5)通过选取坚固材料、增加整体厚度，有效防止长期使用过程中定位平台发生的变形现象；(6)真空泵与真空底座分开设置，真空泵可采用来源广泛的市售小型真空泵，不受电源电压、散热温度、泵体尺寸的限制，大大减小了真空底座整体的体积和重量，便于移动和放置；(5)真空底座通过PU导气管连接至真空泵，根据实际使用需要可通过延长PU导气管的长度，将真空泵安装在远离真空底座、接地良好、安全通风的位置，实现了底座与真空泵之间的热隔离、电气隔离，有效防止了操作者发生烫伤或触电事故，同时消除了真空泵运行时振动和扬尘对芯片产生的直接影响；(6)设置在真空底座侧面的气流调节阀既可调节底座工作时的抽气流量，也可作为真空开关，便于操作者就近实现对凝胶盘底部真空度的即时动态控制，提高了生产效率；(7)底座采用良导体材料和表面导电氧化工艺，防静电性能良好。
附图说明
图1为本发明用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座的三维示意图，其中(a)为整体外观示意图，(b)为零件分解及内部结构示意图。
图2为本发明用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座的结构示意图，其中(a)为俯视图，(b)为侧视图，(c)为(a)中的A-A剖视图，(d)为(a)中的B-B剖视图。
图3为本发明用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座的独立使用状态工作原理图。
图4为本发明用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座的四联组合使用状态安装示意图。
图中标记：1-底座本体、2-定位平台、3-抽气凸台、4-导向块、5-垂直抽气孔、6-水平抽气通道、7-导气孔、8-气流调节阀、9-导气管、10-导气孔堵头、11-微型速插接头、12-芯片自吸附凝胶盘、13-裸芯片。
具体实施方式
结合图1(a)～(b)、图2(a)～(d)，本发明用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座，其特征在于，包括：底座本体1、定位平台2、抽气凸台3、导向块4、垂直抽气孔5、水平抽气通道6、导气孔7、气流调节阀8、导气管9、导气孔堵头10、微型速插接头11；
所述底座本体1的下表面为平整面，上表面为定位平台2；定位平台2为四周凸起、中央局部下陷的承载台；定位平台2正中央设置有用于对准凝胶盘底部真空通孔的抽气凸台3；在定位平台2四周凸起部分和抽气凸台3之间的下陷区域还设置有导向块4；抽气凸台3中央的垂直抽气孔5连通至底座内部的水平抽气通道6；水平抽气通道6有多条，分别延伸至底座边缘的末端，且末端设置有带螺纹的导气孔7；导气孔7的外部末端通过设置气流调节阀8、导气孔堵头10、微型速插接头11，分别实现导气孔7的气流调节、密封、外接连通功能；气流调节阀8、微型速插接头11的外侧与导气管9连接。
进一步地，所述水平抽气通道6与导气孔7共同构成的气路组合共有四处，在底座本体1内呈十字交叉对称分布，并全部互连至所述垂直抽气孔5，底座本体1的四个侧面均有一个导气孔7。
进一步地，所述底座本体1、定位平台2，用于放置芯片自吸附凝胶盘，提供支撑和防静电作用。
进一步地，所述抽气凸台3通过导向块4的导向作用对准芯片自吸附凝胶盘底部正中央的真空通孔，垂直抽气孔5与芯片自吸附凝胶盘底部正中央的真空通孔形成连通，并通过底座本体1内的水平抽气通道6连通至底座本体1侧面的导气孔7。
进一步地，所述气流调节阀8通过螺纹安装在导气孔7上，并通过阀体侧面的速插接头连接导气管9，导气管9连接至真空泵，实现抽气作用。
进一步地，所述导气孔堵头10设置有螺纹，通过螺纹旋入导气孔7实现导气孔的密封作用。
进一步地，所述导气孔7安装微型速插接头11，实现与其他相同结构的真空底座之间气路连通，具体为：与本真空底座组合使用的另一相同结构的真空底座的导气孔7上安装微型速插接头11、其余导气孔7安装导气孔堵头10，将两个真空底座之间通过导气管7连接，实现相邻真空底座之间的真空气路导通，从而实现两个及两个以上真空底座的排列组合使用。
进一步地，所述底座本体1、定位平台2、抽气凸台3、导向块4、垂直抽气孔5、水平抽气通道6、导气孔7作为一个整体，一次性加工成形。
进一步地，所述气流调节阀8由06Cr19Ni10不锈钢和聚氯乙烯塑料制成，呈T型结构，一端自带螺纹用于安装、一端带有旋钮用于调节气流，另一端带有接口用于连接导气管9。
进一步地，所述导气管9为外直径8mm、内直径4mm～5mm的聚氨酯软管；导气孔堵头10由06Cr19Ni10不锈钢制成，安装在导气孔7上；微型速插接头11由06Cr19Ni10不锈钢和PVC塑料制成，呈L型结构，一端自带螺纹用于安装、另一端带有接口用于连接相邻真空底座的导气管9。
上述用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座的具体工作过程如下：
一种用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座处于独立使用状态时，在某一导气管9上安装气流调节阀8，在气流调节阀8上安装导气管9，连接导气管9至外部的市售商用小型真空泵，其余三个导气管9安装导气孔堵头10进行密封，将载有裸芯片13的芯片自吸附凝胶盘12放置在定位平台2上，确保所有导向块4均不露出在芯片自吸附凝胶盘12之外，此时芯片自吸附凝胶盘12底部正中央的真空通孔对准抽气凸台3，并且与垂直抽气孔5、水平抽气通道6、导气孔7连通，启动真空泵，旋转气流调节阀8的旋钮调节抽气流量，底座本体1内部形成按图3箭头流动的负压气流，实现芯片自吸附凝胶盘12通过真空吸附作用迅速固定在定位平台2上，同时垂直抽气孔5对芯片自吸附凝胶盘12持续抽气使盘内凝胶膜紧贴于盘底不易变形和移动，裸芯片13四周边缘局部脱膜使凝胶膜对芯片的吸附力下降，操作者通过工具或设备可轻易完成对芯片的拾取。
一种用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座处于组合使用状态时，只需在上述独立使用状态工作原理的基础上，拆除导气孔7上安装的某一导气孔堵头10，改为安装微型速插接头11，与之组合使用的另一相同结构的真空底座的某个导气孔上安装微型速插接头、其余导气孔安装导气孔堵头，将两者之间通过导气管连接即可实现相邻底座之间的真空气路的导通，按上述方法增加微型速插接头11的安装数量、减少导气孔堵头10的安装数量，并将相邻真空底座之间的微型速插接头11用导气管相连，即可实现两个及两个以上真空底座的排列组合使用，例举的一种四联组合使用状态的安装示意图如图4所示。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例
本实施例用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座，包括：底座本体1、定位平台2、抽气凸台3、导向块4、垂直抽气孔5、水平抽气通道6、导气孔7、气流调节阀8、导气管9、导气孔堵头10、微型速插接头11。底座本体1的下表面为平整面，上表面为定位平台2；定位平台2为四周凸起、中央局部下陷的承载台；平台正中央设置有用于对准凝胶盘底部真空通孔的抽气凸台3；在定位平台2四周凸起部分和抽气凸台3之间的下陷区域还设置有导向块4；抽气凸台3中央的垂直抽气孔5连通至底座内部的水平抽气通道6；水平抽气通道6延伸至底座边缘的末端设置有带螺纹的导气孔7，水平抽气通道6与导气孔7共同构成的气路组合共有四处，在底座本体内呈对称分布，底座本体的四个侧面均有一个导气孔7；气流调节阀8通过自有的螺纹安装在导气孔7上，并通过阀体侧面的速插接头连接导气管9；导气管9可连接至各类市售商用小型真空泵，真空泵产生的负压为底座提供持续的抽气效果；导气孔堵头10可通过自带螺纹旋入导气孔7实现任一导气孔的密封；导气孔7还可安装微型速插接头11与其他相同结构的真空底座实现气路连通。
本实施例所述定位平台2内设置的抽气凸台3与导向块4共同构成定位装置，实现50.8mm×50.8mm规格的芯片自吸附凝胶盘的定位功能。所述导气孔7根据实际需要选择性安装所述气流调节阀8、导气孔堵头10、微型速插接头11，实现两个及两个以上底座本体1之间的自由排列组合使用功能。
底座本体1、定位平台2、抽气凸台3、导向块4、垂直抽气孔5、水平抽气通道6、导气孔7采用5A05铝合金一体化机械加工成型，表面经过彩虹导电氧化处理，提供定位与吸附作用；气流调节阀8由06Cr19Ni10不锈钢和聚氯乙烯(以下简称PVC)塑料制成，呈“T”型结构，一端自带螺纹用于安装、一端带有旋钮用于调节气流，另一端带有接口用于连接导气管9；导气管9为外直径8mm、内直径4mm～5mm的聚氨酯(以下简称PU)软管，长度可依据操作者的需要变化；导气孔堵头10由06Cr19Ni10不锈钢制成，可用螺丝刀安装在导气孔7上；微型速插接头11由06Cr19Ni10不锈钢和PVC塑料制成，呈“L”型结构，一端自带螺纹用于安装、另一端带有接口用于连接相邻真空底座的PU导气管。
虽然已经参照附图和具体实施例详细地描述了本发明，但本领域技术人员应当理解，本发明并不限于上述实施方式和实施例，在不背离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以进行各种更改、替换，本发明的范围如在所附权力要求中限定。
Claims (10)
1.一种用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座，其特征在于，包括：底座本体(1)、定位平台(2)、抽气凸台(3)、导向块(4)、垂直抽气孔(5)、水平抽气通道(6)、导气孔(7)、气流调节阀(8)、导气管(9)、导气孔堵头(10)、微型速插接头(11)；
所述底座本体(1)的下表面为平整面，上表面为定位平台(2)；定位平台(2)为四周凸起、中央局部下陷的承载台；定位平台(2)正中央设置有用于对准凝胶盘底部真空通孔的抽气凸台(3)；在定位平台(2)四周凸起部分和抽气凸台(3)之间的下陷区域还设置有导向块(4)；抽气凸台(3)中央的垂直抽气孔(5)连通至底座内部的水平抽气通道(6)；水平抽气通道(6)有多条，分别延伸至底座边缘的末端，且末端设置有带螺纹的导气孔(7)；导气孔(7)的外部末端通过设置气流调节阀(8)、导气孔堵头(10)、微型速插接头(11)，分别实现导气孔(7)的气流调节、密封、外接连通功能；气流调节阀(8)、微型速插接头(11)的外侧与导气管(9)连接。
2.根据权利要求1所述的用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座，其特征在于，所述水平抽气通道(6)与导气孔(7)共同构成的气路组合共有四处，在底座本体(1)内呈十字交叉对称分布，并全部互连至所述垂直抽气孔(5)，底座本体(1)的四个侧面均有一个导气孔(7)。
3.根据权利要求1所述的用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座，其特征在于，所述底座本体(1)、定位平台(2)，用于放置芯片自吸附凝胶盘，提供支撑和防静电作用。
4.根据权利要求1所述的用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座，其特征在于，所述抽气凸台(3)通过导向块(4)的导向作用对准芯片自吸附凝胶盘底部正中央的真空通孔，垂直抽气孔(5)与芯片自吸附凝胶盘底部正中央的真空通孔形成连通，并通过底座本体(1)内的水平抽气通道(6)连通至底座本体(1)侧面的导气孔(7)。
5.根据权利要求1所述的用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座，其特征在于，所述气流调节阀(8)通过螺纹安装在导气孔(7)上，并通过阀体侧面的速插接头连接导气管(9)，导气管(9)连接至真空泵，实现抽气作用。
6.根据权利要求1所述的用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座，其特征在于，所述导气孔堵头(10)设置有螺纹，通过螺纹旋入导气孔(7)实现导气孔的密封作用。
7.根据权利要求1所述的用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座，其特征在于，所述导气孔(7)安装微型速插接头(11)，实现与其他相同结构的真空底座之间气路连通，具体为：与本真空底座组合使用的另一相同结构的真空底座的导气孔(7)上安装微型速插接头(11)、其余导气孔(7)安装导气孔堵头(10)，将两个真空底座之间通过导气管(7)连接，实现相邻真空底座之间的真空气路导通，从而实现两个及两个以上真空底座的排列组合使用。
8.根据权利要求1～7任一项所述用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座，其特征在于，所述底座本体(1)、定位平台(2)、抽气凸台(3)、导向块(4)、垂直抽气孔(5)、水平抽气通道(6)、导气孔(7)作为一个整体，一次性加工成形。
9.根据权利要求8所述用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座，其特征在于，所述气流调节阀(8)由06Cr19Ni10不锈钢和聚氯乙烯塑料制成，呈T型结构，一端自带螺纹用于安装、一端带有旋钮用于调节气流，另一端带有接口用于连接导气管(9)。
10.根据权利要求8所述用于芯片自吸附凝胶盘的真空底座，其特征在于，所述导气管(9)为外直径8mm、内直径4mm～5mm的聚氨酯软管；导气孔堵头(10)由06Cr19Ni10不锈钢制成，安装在导气孔(7)上；微型速插接头(11)由06Cr19Ni10不锈钢和PVC塑料制成，呈L型结构，一端自带螺纹用于安装、另一端带有接口用于连接相邻真空底座的导气管(9)。
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