CN113421837A - 基于自动贴片设备的贴片工装、贴片装置及贴片方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于自动贴片设备的贴片工装、贴片装置及贴片方法。基于自动贴片设备的贴片工装，包括：第一零件，适于固定至自动贴片设备的设备平台的上表面，第一零件具有与设备平台的真空孔吸头连通的第一贯通孔；第二零件，其上表面适于在自动贴片设备的吸嘴的吸附作用下，利用粘接件将其下表面连接至第一零件的上表面，以保证第二零件的上表面与吸嘴的下表面平行，第二零件包括第二贯通孔，第一贯通孔位于第二贯通孔内。本发明可以消除设备平台的贴装误差，提高贴装的平面度，大大提高了贴装效率。

Description

基于自动贴片设备的贴片工装、贴片装置及贴片方法

技术领域

本发明涉及芯片领域，尤其涉及一种基于自动贴片设备的贴片工装、贴片装置及贴片方法。

背景技术

红外探测器可以实现对红外波段光线的探测，其中制冷型探测器由于具有高成像分辨率、高隐蔽性、抗干扰能力强、探测距离远等优势被广泛应用。红外探测器芯片作为红外探测器的眼睛，其封装后的平面度影响着红外探测器的成像质量，对于红外探测器的探测能力至关重要。

红外探测器的芯片一般与基板进行粘接封装，芯片与基板上均有定位标记，用于芯片-基板粘接时X,Y方向的定位，而芯片粘接平面度则主要通过粘接剂厚度进行控制。传统的芯片与基板的粘接采用手工贴装工艺，操作时间长且对操作人员有较高的工艺要求。为了提高贴装效率和贴装一致性，采用自动化的设备进行芯片封装成为未来工艺发展的重要方向。

发明内容

本发明实施例提供一种基于自动贴片设备的贴片工装、贴片装置及贴片方法，用以解决现有技术中芯片与基板封装效果差、效率低的问题。

根据本发明实施例的基于自动贴片设备的贴片工装，包括：

第一零件，适于固定至所述自动贴片设备的设备平台的上表面，所述第一零件具有与所述设备平台的真空孔吸头连通的第一贯通孔；

第二零件，其上表面适于在所述自动贴片设备的吸嘴的吸附作用下，利用粘接件将其下表面连接至所述第一零件的上表面，以保证所述第二零件的上表面与所述吸嘴的下表面平行，所述第二零件包括第二贯通孔，所述第一贯通孔位于所述第二贯通孔内。

根据本发明的一些实施例，所述第一零件的下表面设有包围所述第一贯通孔的环形凹槽，所述环形凹槽内设有弹性件，所述弹性件用于密封所述第一零件与所述设备平台之间的缝隙。

根据本发明的一些实施例，所述第一零件与所述设备平台通过紧固件连接。

根据本发明的一些实施例，所述第一零件设有适于穿设于所述第二贯通孔的第一凸台，所述第一贯通孔穿设所述第一凸台。

根据本发明的一些实施例，所述粘接件为粘接剂。

根据本发明的一些实施例，所述第一零件设有第一凹槽，所述第一凸台设于所述第一凹槽的底壁，所述第一凸台的外周壁与所述第一凹槽的内壁面限定出用于容纳粘接剂的容纳空间；

所述第二零件的下表面设有自由端适于嵌入所述第一凹槽的第二凸台，所述第二贯通孔贯穿所述第二凸台。

根据本发明的一些实施例，所述第一零件设有第二凹槽，所述第一凹槽位于所述第二凹槽的底壁。

根据本发明的一些实施例，所述第二零件的上表面设有用于限定基板的限位凸起。

根据本发明实施例的贴片装置，包括：

自动贴片设备，包括设备平台和吸嘴，所述吸嘴相对于所述设备平台可动；

如上所述的基于自动贴片设备的贴片工装。

根据本发明实施例的贴片方法，所述贴片方法基于如上所述的贴片装置实现，所述贴片方法，包括：

将第一零件固定至设备平台的上表面，连通第一贯通孔与真空孔吸头；

利用吸嘴吸附第二零件的上表面并移动至距离所述第一零件预设距离处，且对准第一贯通孔和第二贯通孔；

利用粘接件连接所述第二零件的下表面与所述第一零件的上表面，以保证所述第二零件的上表面与所述吸嘴的下表面平行；

将基板放置在所述第二零件的上表面，并利用所述吸嘴吸附芯片运动至目标位置处，连接所述芯片和所述基板。

采用本发明实施例，可以消除设备平台的贴装误差，提高贴装的平面度，大大提高了贴装效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例中贴片装置局部结构示意图；

图2是本发明实施例中第一零件下表面结构示意图；

图3是本发明实施例中弹性件装配至第一零件的示意图；

图4是本发明实施例中第一零件上表面结构示意图；

图5是本发明实施例中第二零件截面结构示意图；

图6是本发明实施例中贴片装置工作示意图。

附图标记：

第一零件10，环形凹槽110，中心凸起111、第一凸筋112，第二凸筋113，第二凹槽120，第一凹槽130，第一凸台140，第一贯通孔150，容纳空间a，第二零件20，第二凸台210，第二贯通孔220，限位凸起230，弹性件30，设备平台40，吸嘴50，基板60，芯片70，紧固件80。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明第一方面实施例提出一种基于自动贴片设备的贴片工装，如图1所示，包括：

第一零件10，适于固定至自动贴片设备的设备平台40的上表面。如图4所示，第一零件10具有与设备平台40的真空孔吸头连通的第一贯通孔150；

第二零件20，其上表面适于在自动贴片设备的吸嘴50的吸附作用下，利用粘接件将其下表面连接至第一零件10的上表面，以保证第二零件20的上表面与吸嘴50的下表面平行。如图5所示，第二零件20包括第二贯通孔220，第一贯通孔150位于第二贯通孔220内。

采用本发明实施例，可以消除设备平台40的贴装误差，提高贴装的平面度，大大提高了贴装效率。

在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。

如图2-图3所示，根据本发明的一些实施例，第一零件10的下表面设有包围第一贯通孔150的环形凹槽110，环形凹槽110内设有弹性件30，弹性件30用于密封第一零件10与设备平台40之间的缝隙。

例如，如图2所示，第一零件10包括中心凸起111、第一凸筋112和第二凸筋113，第一凸筋112和第二凸筋113位于中心凸台的两侧且与中心凸台间隔开，中心凸起111、第一凸筋112和第二凸筋113限定出环形凹槽110。

中心凸起111的厚度、第一凸筋112的厚度和第二凸筋113的高度均小于弹性件30的厚度。例如，中心凸起111的厚度、第一凸筋112的厚度和第二凸筋113的高度均相等且与弹性件30的厚度差为0.2㎜-0.3㎜。中心凸起111的厚度、第一凸筋112的厚度和第二凸筋113的高度均比弹性件30的厚度小0.2㎜-0.3㎜。

如图1所示，根据本发明的一些实施例，第一零件10与设备平台40通过紧固件80连接。

如图4所示，根据本发明的一些实施例，第一零件10设有适于穿设于第二贯通孔220的第一凸台140，第一贯通孔150穿设第一凸台140。

根据本发明的一些实施例，粘接件为粘接剂。

如图4所示，根据本发明的一些实施例，第一零件10设有第一凹槽130，第一凸台140设于第一凹槽130的底壁，第一凸台140的外周壁与第一凹槽130的内壁面限定出用于容纳粘接剂的容纳空间a；

如图5所示，第二零件20的下表面设有自由端适于嵌入第一凹槽130的第二凸台210，第二贯通孔220贯穿第二凸台210。

吸嘴50通过真空拾取第二零件20，放到第一零件10上，第二贯通孔220与第一贯通孔150对中安装。第一凹槽130内填充粘接剂，粘接剂固化后形成过渡胶层，固定第一零件10和第二零件20，并使得吸嘴50的下表面与第二零件20的上表面处于平行状态。

如图4所示，根据本发明的一些实施例，第一零件10设有第二凹槽120，第一凹槽130位于第二凹槽120的底壁。第二凹槽120用于容纳在装配第一零件10与第二零件20的过程中，从第一凹槽130溢出的粘接剂，从而避免粘接剂流到第一零件10的上表面上。

如图5所示，根据本发明的一些实施例，第二零件20的上表面设有用于限定基板60的限位凸起230。限位凸起230与第二零件20的上表面构造形成限位凹槽，以实现对基板60的限位。

下面参照图1-图6以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的基于自动贴片设备的贴片工装。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

贴片设备主要是通过高倍相机找到芯片和基板的标记点，从而找到芯片与基板的中心，然后将芯片贴于基板相应位置上。然而，由于相机视场较小，设备平台没有对基板的限位装置，当基板偏离原设定中心0.6mm时，就会导致贴片设备对基板定位失败。另外，设备平台不具备平面度调校功能，当吸嘴下表面与设备平台上表面之间存在偏角时，贴装后芯片与基板也会引起严重的平面度偏差。

为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种基于自动贴片设备的贴片工装。如图1-图5所示，本发明实施例的基于自动贴片设备的贴片工装包括第一零件10、第二零件20、以及弹性件30。

如图1、图6所示，第一零件10适于固定至自动贴片设备的设备平台40的上表面。例如，设备平台40与第一零件10通过螺接进行固定，设备平台40与第一零件10之间通过弹性件30进行密封，以保证设备平台40与第一零件10之间的真空环境。弹性件30可以为硅胶垫片。

如图4所示，第一零件10的上表面设有第二凹槽120，第二凹槽120的底壁进一步设有第一凹槽130。第一凹槽130的底壁设有第一凸台140，第一凸台140设有第一贯通孔150，第一贯通孔150贯通第一凸台140和第一零件10。第一贯通孔150与设备平台40的真空孔吸头连通。

第一凸台140的外周壁与第一凹槽130的内壁面限定出用于容纳粘接剂的容纳空间a。

如图2所示，第一零件10的下表面设有包围第一贯通孔150的环形凹槽110。如图3所示，环形凹槽110内设有弹性件30，弹性件30用于密封第一零件10与设备平台40之间的缝隙。例如，第一零件10包括中心凸起111、第一凸筋112和第二凸筋113，第一凸筋112和第二凸筋113位于中心凸台的两侧且与中心凸台间隔开，中心凸起111、第一凸筋112和第二凸筋113限定出环形凹槽110。

中心凸起111的厚度、第一凸筋112的厚度和第二凸筋113的高度均小于弹性件30的厚度。例如，中心凸起111的厚度、第一凸筋112的厚度和第二凸筋113的高度均相等且与弹性件30的厚度差为0.2㎜-0.3㎜。

如图1所示，第二零件20的上表面适于在自动贴片设备的吸嘴50的吸附作用下，利用粘接件将其下表面连接至第一零件10的上表面，以保证第二零件20的上表面与吸嘴50的下表面平行。如图5所示，第二零件20的下表面设有自由端适于嵌入第一凹槽130的第二凸台210，第二凸台210设有第二贯通孔220，第二贯通孔220贯穿第二凸台210和第二零件20。

将第二零件20利用粘接剂连接至第一零件10上后，第一凸台140穿过第二贯通孔220，第一贯通孔150位于第二贯通孔220内。

如图5所示，第二零件20的上表面设有用于限定基板60的限位凸起230，限位凸起230与第二零件20的上表面构造形成限位凹槽，以实现对基板60的限位。

在利用该贴片工装粘接芯片70和基板60的过程中，需要先将贴片工装连接至设备平台40，具体的：

首先将弹性件30装配至第一零件10上，然后将第一零件10与设备平台40通过多个紧固件80进行连接。紧固件80可以选用螺钉，且螺钉处用螺钉紧固胶进行固定。弹性件30的厚度比环形凹槽110的深度大0.2mm-0.3mm，通过螺钉加压后可保证第一零件10与设备平台40之间的真空环境。

然后启动自动贴片设备的贴装流程，吸嘴50的中心对准第二贯通孔220的中心后拾取第二零件20，然后对准第一凸台140的中心进行接触式测高，为了使得第二零件20可落到第一零件10内，第二贯通孔220的直径需大于第一凸台140的直径，第二凸台210的直径小于第一凹槽130的直径，第二凸台210的高度大于第一凹槽130相对于第一零件10上表面的深度。

随后自动贴片设备在第一凹槽130内注满粘接剂，第一凹槽130的深度需在加工时进行控制，在加工第一零件10之前，先利用平面度极高的样件进行贴装，并通过贴装后的平面度偏差和样件尺寸计算设备平台40上表面相对于吸嘴50下表面的偏角α。弹性件30的厚度与环形凹槽110的深度之差引起的偏差不超过β，通过机加工保证第一零件10的上表面与第二凸台210的下表面，第一凹槽130的底壁与环形凹槽110的底壁的倾角偏差不超过γ。第一凹槽130的最大直径为D，第一凹槽130的底壁的平面度偏差为d，d的值为D×sin(α+β+2γ)，若预设粘接剂厚度为d1，则第一凹槽130的深度不小于d+d1即可。

最后吸嘴50重新拾取第二零件20并与第一零件10进行装配，第一零件10下降到装配高度后，第一凹槽130内的胶会溢出，为了避免粘接剂溢出到第一零件10的上表面，第二凹槽120的面积S及深度d2的乘积S×d2不小于π×(D/2)²×(d+d1)；为了避免胶溢到第一贯通孔150内，第一凸台140的高度d3需大于d+d1+d2。

吸嘴50吸附第二零件20停留在装配高度直至粘接剂固化，固化后第二零件20上表面与吸嘴50下表面便处于平行状态。此时，将基板60放到第二零件20上表面上，再次拾取芯片70与基板60进行贴装时，芯片70面则与基板60平行。因此，为了保证基板60可以放到第二零件20上表面上，第二凸台210到第二零件20上表面的距离需大于d3-d1；此外，限位凹槽的深度d4应小于基板60的厚度d5，以方便基板60在第二零件20上表面处的放置和拾取，第二零件20上表面的直径比基板60大0.1mm-0.2mm即可，以准确对基板60的位置进行限位。

本发明实施例基于不具备平面度测量及调节功能的贴片设备设计了一套贴片工装，此贴片工装利用设备贴装时的粘接剂厚度控制功能，将吸嘴50的下表面与基板60的放置面(即第二零件20的上表面)校准到相对平行，从而消除设备平台40的贴装误差，提高贴装的平面度。同时，贴片工装还增加了对基板60的限位，大大提高了贴装效率。

需要说明的是，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。

本发明第二方面实施例提出一种贴片装置，如图1所示，包括：

自动贴片设备，包括设备平台40和吸嘴50，吸嘴50相对于设备平台40可动；

如第一方面实施例中任一实施例的基于自动贴片设备的贴片工装。

本发明第三方面实施例提出一种贴片方法，贴片方法基于第二方面实施例的贴片装置实现，贴片方法，包括：

将第一零件固定至设备平台的上表面，连通第一贯通孔与真空孔吸头；

利用吸嘴吸附第二零件的上表面并移动至距离第一零件预设距离处，且对准第一贯通孔和第二贯通孔；

利用粘接件连接第二零件的下表面与第一零件的上表面，以保证第二零件的上表面与吸嘴的下表面平行；

将基板放置在第二零件的上表面，并利用吸嘴吸附芯片运动至目标位置处，连接芯片和基板。

需要解释说明的是，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

不应将位于括号之内的任何参考符号构造成对权利要求的限制。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种基于自动贴片设备的贴片工装，其特征在于，包括：

第一零件，适于固定至所述自动贴片设备的设备平台的上表面，所述第一零件具有与所述设备平台的真空孔吸头连通的第一贯通孔；

第二零件，其上表面适于在所述自动贴片设备的吸嘴的吸附作用下，利用粘接件将其下表面连接至所述第一零件的上表面，以保证所述第二零件的上表面与所述吸嘴的下表面平行，所述第二零件包括第二贯通孔，所述第一贯通孔位于所述第二贯通孔内。

2.如权利要求1所述的基于自动贴片设备的贴片工装，其特征在于，所述第一零件的下表面设有包围所述第一贯通孔的环形凹槽，所述环形凹槽内设有弹性件，所述弹性件用于密封所述第一零件与所述设备平台之间的缝隙。

3.如权利要求1所述的基于自动贴片设备的贴片工装，其特征在于，所述第一零件与所述设备平台通过紧固件连接。

4.如权利要求1所述的基于自动贴片设备的贴片工装，其特征在于，所述第一零件设有适于穿设于所述第二贯通孔的第一凸台，所述第一贯通孔穿设所述第一凸台。

5.如权利要求4所述的基于自动贴片设备的贴片工装，其特征在于，所述粘接件为粘接剂。

6.如权利要求5所述的基于自动贴片设备的贴片工装，其特征在于，所述第一零件设有第一凹槽，所述第一凸台设于所述第一凹槽的底壁，所述第一凸台的外周壁与所述第一凹槽的内壁面限定出用于容纳粘接剂的容纳空间；

所述第二零件的下表面设有自由端适于嵌入所述第一凹槽的第二凸台，所述第二贯通孔贯穿所述第二凸台。

7.如权利要求6所述的基于自动贴片设备的贴片工装，其特征在于，所述第一零件设有第二凹槽，所述第一凹槽位于所述第二凹槽的底壁。

8.如权利要求1所述的基于自动贴片设备的贴片工装，其特征在于，所述第二零件的上表面设有用于限定基板的限位凸起。

9.一种贴片装置，其特征在于，包括：

自动贴片设备，包括设备平台和吸嘴，所述吸嘴相对于所述设备平台可动；

如权利要求1-8中任一项所述的基于自动贴片设备的贴片工装。

10.一种贴片方法，其特征在于，所述贴片方法基于权利要求9所述的贴片装置实现，所述贴片方法，包括：

将第一零件固定至设备平台的上表面，连通第一贯通孔与真空孔吸头；

利用吸嘴吸附第二零件的上表面并移动至距离所述第一零件预设距离处，且对准第一贯通孔和第二贯通孔；

利用粘接件连接所述第二零件的下表面与所述第一零件的上表面，以保证所述第二零件的上表面与所述吸嘴的下表面平行；

将基板放置在所述第二零件的上表面，并利用所述吸嘴吸附芯片运动至目标位置处，连接所述芯片和所述基板。

Images