CN114769982A - 一种半导体芯片焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体生产技术领域。本发明公开了一种半导体芯片焊接装置，包括：壳体组件，所述壳体组件包括罩壳和设置于所述罩壳内的工作台，所述工作台底部设置有支撑柱，所述工作台底部设置有驱动件，所述罩壳一侧铰接设置有观察窗；固定组件，所述固定组件包括横向夹持件和纵向夹持件，所述向夹持件和纵向夹持件设置于所述工作台上；焊接组件，所述焊接组件包括定位件、抓取件和点焊件，所述定位件设置于所述罩壳顶部，所述抓取件和点焊件设置于所述定位件上。本发明可以对半导体芯片进行固定以及位置其在工作台中心，便于焊接组件的定点焊接；本发明的固定组件可通过驱动件实现顺次夹持固定以及顺次解除固定。

Description

一种半导体芯片焊接装置

技术领域

本发明涉及半导体生产技术领域，尤其涉及一种半导体芯片焊接装置。

背景技术

半导体芯片是在半导体片材上进行浸蚀，布线，制成的能实现某种功能的半导体器件。

现有的功率半导体芯片在进行焊接时，需要对功率半导体芯片进行定位焊接，现有的功率半导体芯片焊接装置只能对同种规格大小的功率半导体芯片进行限位，适用范围窄，且现有对贴片式元器件的焊接最常用的方式为回流焊，其需定制钢板以对焊点刷上锡膏，操作手续繁琐。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明解决的技术问题是：现有技术难以对不同尺寸的半导体芯片的固定以及定位，不利于焊接工作的进行。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种半导体芯片焊接装置，包括，

壳体组件，所述壳体组件包括罩壳和设置有所述罩壳内的工作台，所述工作台底部设置有支撑柱，所述工作台底部设置有驱动件，所述罩壳一侧铰接设置有观察窗；

固定组件，所述固定组件包括横向夹持件和纵向夹持件，所述横向夹持件和纵向夹持件设置于所述工作台上；

焊接组件，所述焊接组件包括定位件、抓取件和点焊件，所述定位件设置于所述罩壳顶部，所述抓取件和点焊件设置于所述定位件上。

作为本发明所述的半导体芯片焊接装置的一种优选方案，其中：所述工作台上设置有放置层，所述放置层两端沿横向设置有横槽，所述横槽中设置有第一夹持件；

所述放置层两侧沿纵向设置有纵槽，所述纵槽中设置有第二夹持件。

作为本发明所述的半导体芯片焊接装置的一种优选方案，其中：所述第一夹持件包括第一侧板和第一搭板，所述第一侧板一侧设置有侧槽；

所述第一搭板端部设置有嵌块，所述嵌块嵌于所述侧槽中。

作为本发明所述的半导体芯片焊接装置的一种优选方案，其中：第一夹持件还包括第一卡板，所述第一卡板包括第一长板和第一短板；

所述第一搭板上设置有第一支架，所述第一长板和第一短板连接处与所述第一支架端部铰接。

作为本发明所述的半导体芯片焊接装置的一种优选方案，其中：所述工作台内设置有推压槽，所述推压槽与所述横槽通过通槽连通；

所述推压槽内靠近通槽一端设置有挡块。

作为本发明所述的半导体芯片焊接装置的一种优选方案，其中：所述第一侧板一侧设置有推动杆，所述推动杆端部设置有活塞；

所述推动杆穿设于所述通槽中，所述活塞嵌于所述推压槽中，所述活塞与推压槽底部通过第一弹簧连接。

作为本发明所述的半导体芯片焊接装置的一种优选方案，其中：所述驱动件中设置有中置槽，所述中置槽通过第一油道与所述推压槽连通；

所述第一油道与所述推压槽的连通口与挡块位置对应。

作为本发明所述的半导体芯片焊接装置的一种优选方案，其中：所述中置槽和第一油道的连通处还设置有中间槽，所述中间槽中设置有堵块；

所述中间槽中设置有竖杆，所述竖杆端部设置有限位板，所述堵块内设置有限位槽。

作为本发明所述的半导体芯片焊接装置的一种优选方案，其中：所述限位板嵌于所述限位槽中，所述限位板端部通过第二弹簧与所述限位槽底部连接；

所述中间槽侧面设置有第二通道与所述纵槽连通。

作为本发明所述的半导体芯片焊接装置的一种优选方案，其中：所述堵块内与第二通道对应处设置有回流槽道，所述回流槽道中设置有单向阀。

本发明的有益效果：本发明可以对不同尺寸的半导体芯片进行固定以及位置其在工作台中心，便于焊接组件的定点焊接；本发明的固定组件可通过驱动件实现顺次夹持固定以及顺次解除固定。

附图说明

图1为本发明所述半导体芯片焊接装置的整体正向结构示意图；

图2为本发明所述半导体芯片焊接装置的整体立体结构示意图；

图3为本发明半导体芯片夹持于工作台上的结构示意图；

图4为工作台的剖面结构示意图；

图5为图4中C处放大图；

图6为第一夹持件的结构示意图；

图7为图4中D处放大图；

图8为堵块的剖面结构示意图；

图9为第二夹持件的结构示意图；

图10为焊接组件的结构示意图。

其中：壳体组件100、罩壳101、工作台102、支撑柱103、驱动件104、观察窗105、固定组件200、横向夹持件201、纵向夹持件202、焊接组件300、定位件301、抓取件302、点焊件303、放置层102a、横槽102b、第一夹持件102c、纵槽102d、第二夹持件102e、半导体芯片A、第一侧板102c-1、第一搭板102c-2、第一侧板102c-1、侧槽102c-11、嵌块102c-21、第一卡板102c-3、第一长板102c-31、第一短板102c-32、第一支架B1、推压槽102f、通槽102g、挡块102f-1、推动杆102c-4、活塞102c-5、中置槽104a、第一油道104b、活塞102c-5、中间槽102h、堵块102j、竖杆102h-1、限位板102h-2、限位槽102j-1、第二弹簧102j-2、第二通道102k、第二侧板102e-1、第二搭板102e-2、第二卡板102e-3、第二支架B2、回流槽道102j-3、单向阀102j-4、伸缩件301a、第一滑轨301b、第二滑轨301c、直杆302a、负压头302b、圆盘302c、径向槽302d。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本发明中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含A、B和C”、“包含A、B、C”是指A、B、C三者都包含，“包含A、B或C”是指包含A、B、C三者之一，“包含A、B和/或C”是指包含A、B、C三者中任1个或任2个或3个。

应当理解，在本发明中，“与A对应的B”、“与A相对应的B”、“A与B相对应”或者“B与A相对应”，表示B与A相关联，根据A可以确定B。根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其他信息确定B。A与B的匹配，是A与B的相似度大于或等于预设的阈值。

取决于语境，如在此所使用的“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

实施例1

参照图1~图6，本实施例提供了一种半导体芯片焊接装置，包括，

壳体组件100，壳体组件100包括罩壳101和设置有罩壳101内的工作台102，工作台102底部设置有支撑柱103，工作台102底部设置有驱动件104，罩壳101一侧铰接设置有观察窗105；

固定组件200，固定组件200包括横向夹持件201和纵向夹持件202，横向夹持件201和纵向夹持件202设置于工作台102上；

焊接组件300，焊接组件300包括定位件301、抓取件302和点焊件303，定位件301设置于罩壳101顶部，抓取件302和点焊件303设置于定位件301上。

在本实施例中，壳体组件100为焊接装置的承载体，其中罩壳101用于防护，避免焊接过程中产生的烟气外泄，较佳的，罩壳101外侧设置有风扇，用于在工作时抽取罩壳101内的烟气，并收集集中处理，避免空气污染以及产生危害，应说明的是，设置风扇排烟的技术方案现有中已多有应用，故不再赘述；工作台102通过支撑柱103支撑设置于罩壳101内侧底部，在工作时被焊接的半导体芯片放置于工作台102上，通过固定组件200夹持固定，驱动件104用于对固定组件200提供动力。

应说明的是，驱动件104可为液压泵。

进一步的，罩壳101的一侧设置有观察口，观察窗105铰接设置于观察口处，对观察口进行封堵的同时又不影响观察罩壳101内部的情况，较佳的，观察窗105主体为透明玻璃，其可打开，并通过观察口更换半导体芯片。

具体的，固定组件200用于对放置于工作台102上的半导体芯片A进行固定以及定位，使半导体芯片A相对于工作台102居中设置，便于焊接组件300定位焊接位置，更进一步的，焊接组件300用于抓取芯片或其他元器件，应说明的是，本发明主要应用于贴片式元器件的焊接，在半导体芯片经固定组件200夹持到位后，定位件301移动至待焊接的芯片处，利用抓取件302抓取芯片，通过定位件301移动并放置于待贴片处，按压固定，利用点焊件303对芯片的各引脚进行逐个焊接。

应说明的是，待焊接的芯片固定放置于罩壳101内的放置盒中，放置盒的位置固定，待焊接的所有芯片在放置盒中的位置固定，且相对位置可知，以便于抓取件302移动到固定位置，抓取特定芯片，具体的，抓取件302定位至芯片的中心处，抓取芯片中心位置，因此对于特定芯片，其引脚数量以及各引脚的相对于抓取件302的位置可知。

同样的，对于某个待焊接的半导体芯片，半导体芯片的大小，以及其上待焊接的位置和该位置需要焊接的芯片型号是在设计过程中确定的，因此将芯片向半导体芯片上指定位置所需移动的参数量可知。

较佳的，抓取件302为负压吸盘。

工作台102上设置有放置层102a，放置层102a两端沿横向设置有横槽102b，横槽102b中设置有第一夹持件102c；放置层102a两侧沿纵向设置有纵槽102d，纵槽102d中设置有第二夹持件102e。

应说明的是，放置层102a用于垫高半导体芯片A以及避免电气损伤，具体的，放置层102a为绝缘硬质层，如PVC材质，便于加工使其保证顶部的平整度；横槽102b设置于工作台102靠近端面的两端，纵槽102d设置于工作台102靠近侧面的两端，应说明的是，横槽102b用于限制第一夹持件102c的横向移动，纵槽102d用于限制第二夹持件102e的纵向移动，第一夹持件102c和第二夹持件102e均成对及对称设置，对半导体芯片A的四边进行限位固定。

进一步的，第一夹持件102c包括第一侧板102c-1和第一搭板102c-2，第一侧板102c-1一侧设置有侧槽102c-11；第一搭板102c-2端部设置有嵌块102c-21，嵌块102c-21嵌于侧槽102c-11中。

侧槽102c-2截面形状为T形，嵌块102c-21结构与侧槽102c-2结构配合，嵌块102c-21嵌于侧槽102c-2中使得第一搭板102c-2仅可在侧槽102c-11中沿直线移动，也即相对于第一侧板102c-1移动。

第一夹持件102c还包括第一卡板102c-3，第一卡板102c-3包括第一长板102c-31和第一短板102c-32；第一搭板102c-2上设置有第一支架B1，第一长板102c-31和第一短板102c-32连接处与第一支架B1端部铰接。

更进一步的，对称设置的第一夹持件102c由驱动件104同步驱动向中间对半导体芯片A进行夹持，具体的，第一搭板102c-2顶面与放置层102a的顶面齐平，因此第一搭板102c-2在向中间夹持过程中其顶面将处于半导体芯片A的下方。

应说明的是，第一长板102c-31靠近第一侧板102c-1设置，较佳的，第一卡板102c-3与第一支架B1的铰接处设置有扭力弹簧使自然状态下第一短板102c-32处于水平，在夹持过程中，半导体芯片A边缘接触第一长板102c-32并推动第一卡板102c-3转动，使第一短板102c-32位置下降，直至第一短板102c-32端部接触并挤压半导体芯片A，将半导体芯片A两边夹持。

进一步的，工作台102内设置有推压槽102f，推压槽102f与横槽102b通过通槽102g连通；推压槽102f内靠近通槽102g一端设置有挡块102f-1；第一侧板102c-1一侧设置有推动杆102c-4，推动杆102c-4端部设置有活塞102c-5；推动杆102c-4穿设于通槽102g中，活塞102c-5嵌于推压槽102f中，活塞102c-5与推压槽102f底部通过第一弹簧102f-2连接。

驱动件104中设置有中置槽104a，中置槽104a通过第一油道104b与推压槽102f连通；第一油道104b与推压槽102f的连通口与挡块102f-1位置对应。

参照图4，在本发明中，第一油道104b中填充有液压油，驱动件104向第一油道104b中输送液压油，进而推动活塞102c-5移动，进而使两个第一夹持件102c向中间收拢将半导体芯片A夹持。

挡块102f-1的设置避免了活塞102c-5在移动过程中将第一油道104b与推压槽102f的连通口堵住，进而导致无法驱动活塞102c-5动作的情况。

更进一步的，第一弹簧102f-2用于使两个第一夹持件102c动作同步，因通道对称，液压油对两个活塞102c-5的压力一致，若两者不同步，则会出现一侧活塞移动另一侧活塞不移动的情况，则两侧弹簧的形变程度不一致，则液压油与第一弹簧102f-2对两个活塞102c-5的推动合力则不一样，因此液压油将驱动弹簧形变程度小的一侧活塞移动，使两侧平衡同步。

实施例2

参照图1~图9，本实施例与上一实施例的不同之处在于，中置槽104a和第一油道104b的连通处还设置有中间槽102h，中间槽102h中设置有堵块102j；中间槽102h中设置有竖杆102h-1，竖杆102h-1端部设置有限位板102h-2，堵块102j内设置有限位槽102j-1；限位板102h-2嵌于限位槽102j-1中，限位板102h-2端部通过第二弹簧102j-2与限位槽102j-1底部连接；中间槽102h侧面设置有第二通道102k与纵槽102d连通。

应说明的是，初始状态下，堵块102j将中间槽102h以及第二通道102k封堵，液压油无法从中置槽104a流通至第二通道102k中，第二弹簧102j-2趋向于使堵块102j向下移动；在第一夹持件102c对半导体芯片A夹持到位后，液压油无法驱动活塞102c-5移动，液压油的压力将推动堵块102j克服第二弹簧102j-2向上移动，使中置槽104a与第二通道102k相通，进而驱动第二夹持件102e向中间靠拢将半导体芯片A的另外两边夹持；应说明的是，因需要对半导体芯片A进行居中设置，因此第一夹持件102e在夹持过程中将可能推动半导体芯片A移动，也即使第一搭板102c-2相对于第一侧板102c-1移动；至第二夹持件102e对半导体芯片A夹持到位后，关闭驱动件104，则在第二弹簧102j-2作用下，堵块102j继续将封堵第二通道102k。

应说明的是，第二通道102k与纵槽102d的连通方式与第一通道104b和横槽102b的连通方式相同，同样的，也是该连通方式使得第一夹持件102e可以被驱动件104通过第二通道102k进行驱动，其驱动原理与第一夹持件102e相同，均是通过驱动件104对通道内的液压油进行控制间接实现。

应说明的是，第一通道104b和第二通道102k中均填充有液压油。

应说明的是，第二夹持件102e包括第二侧板102e-1、第二搭板102e-2和第二卡板102e-3，不同于第一夹持件102c的结构，第二搭板102e-2固定设置于第二侧板102e-1一侧，其无法相对于第二侧板102e-1移动。

第二卡板102e-3与设置于第二搭板102e-2上的第二支架B2铰接，第二卡板102e-3的夹持方式与第一卡板102c-3的相同，需要说明的是，对第二卡板102e-3是否夹持到位的判断可通过目视确定，也可通过设置传感器确定第二卡板102e-3的转动角度，判断，进而将信号传输给驱动件104用以终止驱动件104，此方案可通过中间继电器实现控制。

堵块102j内与第二通道102k对应处设置有回流槽道102j-3，回流槽道102j-3中设置有单向阀102j-4。

而对半导体芯片A的解除固定则是通过驱动件104产生负压往回抽油，则开始时第一夹持件102c首先解除夹持状态，第一夹持件102c回位到位后，在负压下单向阀102j-4开启，第二通道102k中的液压油从回流槽道102j-3流回中置槽104a中，第二夹持件102e解除对半导体芯片A的夹持。

实施例3

参照图1~图10，本实施例与上一实施例的不同之处在于，定位件301包括伸缩件301a、固定于伸缩件301a端部的第一滑轨301b和设置于第一滑轨301b上的第二滑轨301c，第二滑轨301c可以沿着第一滑轨301b移动，抓取件302设置于第二滑轨301c上，抓取件302可以沿着第二滑轨301c移动，应说明的是第一滑轨301b和第二滑轨301c相互垂直，共同实现抓取件302在平面上的移动。

抓取件302包括直杆302a和设置于直杆302a端部的负压头302b，直杆302a上设置有圆盘302c，圆盘302c可被驱动相对于直杆302a转动，圆盘302c底面沿径向设置有径向槽302d，点焊件303一端嵌于径向槽302d中，点焊件303可被驱动在径向槽302d中移动。

因此在负压头302b吸取元器件并放置在待焊接位置时，可通过转动圆盘302c和使点焊件303在径向槽302d中移动实现将点焊件303定位到焊点位置。

应说明的是，点焊件303为现有焊接机。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种半导体芯片焊接装置，其特征在于，包括：

壳体组件（100），所述壳体组件（100）包括罩壳（101）和设置于所述罩壳（101）内的工作台（102），所述工作台（102）底部设置有支撑柱（103）和驱动件（104），所述罩壳（101）一侧铰接设置有观察窗（105）；

固定组件（200），所述固定组件（200）包括横向夹持件（201）和纵向夹持件（202），所述横向夹持件（201）和纵向夹持件（202）设置于所述工作台（102）上；

焊接组件（300），所述焊接组件（300）包括定位件（301）、抓取件（302）和点焊件（303），所述定位件（301）设置于所述罩壳（101）顶部，所述抓取件（302）和点焊件（303）设置于所述定位件（301）上；

所述工作台（102）上设置有放置层（102a），所述放置层（102a）两端沿横向设置有横槽（102b），所述横槽（102b）中设置有第一夹持件（102c）；

所述放置层（102a）两侧沿纵向设置有纵槽（102d），所述纵槽（102d）中设置有第二夹持件（102e）；

所述第一夹持件（102c）包括第一侧板（102c-1）和第一搭板（102c-2），所述第一侧板（102c-1）一侧设置有侧槽（102c-11）；

所述第一搭板（102c-2）端部设置有嵌块（102c-21），所述嵌块（102c-21）嵌于所述侧槽（102c-11）中；

第一夹持件（102c）还包括第一卡板（102c-3），所述第一卡板（102c-3）包括第一长板（102c-31）和第一短板（102c-32）；

所述第一搭板（102c-2）上设置有第一支架（B1），所述第一长板（102c-31）和第一短板（102c-32）连接处与所述第一支架（B1）端部铰接。

2.根据权利要求1所述的半导体芯片焊接装置，其特征在于：所述工作台（102）内设置有推压槽（102f），所述推压槽（102f）与所述横槽（102b）通过通槽（102g）连通；

所述推压槽（102f）内靠近通槽（102g）一端设置有挡块（102f-1）。

3.根据权利要求2所述的半导体芯片焊接装置，其特征在于：所述第一侧板（102c-1）一侧设置有推动杆（102c-4），所述推动杆（102c-4）端部设置有活塞（102c-5）；

所述推动杆（102c-4）穿设于所述通槽（102g）中，所述活塞（102c-5）嵌于所述推压槽（102f）中，所述活塞（102c-5）与推压槽（102f）底部通过第一弹簧（102f-2）连接。

4.根据权利要求3所述的半导体芯片焊接装置，其特征在于：所述驱动件（104）中设置有中置槽（104a），所述中置槽（104a）通过第一油道（104b）与所述推压槽（102f）连通；

所述第一油道（104b）与所述推压槽（102f）的连通口与挡块102f-1位置对应。

5.根据权利要求4所述的半导体芯片焊接装置，其特征在于：所述中置槽（104a）和第一油道（104b）的连通处还设置有中间槽（102h），所述中间槽（102h）中设置有堵块（102j）；

所述中间槽（102h）中设置有竖杆（102h-1），所述竖杆（102h-1）端部设置有限位板（102h-2），所述堵块（102j）内设置有限位槽（102j-1）。

6.根据权利要求5所述的半导体芯片焊接装置，其特征在于：所述限位板（102h-2）嵌于所述限位槽（102j-1）中，所述限位板（102h-2）端部通过第二弹簧（102j-2）与所述限位槽（102j-1）底部连接；

所述中间槽（102h）侧面设置有第二通道（102k）与所述纵槽（102d）连通。

7.根据权利要求6所述的半导体芯片焊接装置，其特征在于：所述堵块（102j）内与第二通道（102k）对应处设置有回流槽道（102j-3），所述回流槽道（102j-3）中设置有单向阀（102j-4）。

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