CN114883223B - 一种半导体共晶焊的封装装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种半导体共晶焊的封装装置，通过在上料工位和下料工位上设置皮带取料机构，用于料片的上下料；在焊接炉本体设置料片传输机构，用于在焊接炉本体内料片的传输，加热工位上设有多个加热区，多个所述加热区的温度从左到右依次升高；在固晶工位上设置取晶固晶机构、蓝膜张紧顶升机构和检测机构，焊接炉本体上的固晶工位所在的盖板上开设有窗口，取晶固晶机构用于从蓝膜上吸取晶圆，并插入窗口中将晶圆固定在固晶工位的料片上，蓝膜张紧顶升机构用于固定蓝膜以便于所述取晶固晶机构进行取晶，检测机构用于检测晶圆的位置误差，该全自动的半导体共晶焊封装装置，工作效率高，可应用在高频、大功率器件中芯片与基板的封装。

Description

一种半导体共晶焊的封装装置
技术领域
本发明涉及半导体封装领域，尤其涉及一种半导体共晶焊的封装装置。
背景技术
共晶焊技术在电子封装行业得到广泛应用，如芯片与基板的粘接、基板与管壳的粘接、管壳封帽等。与传统的环氧导电胶粘接相比，共晶焊具有热导率高、电阻小、传热快、可靠性强、粘接后剪切力大的优点，适用于高频、大功率器件中芯片与基板、基板与管壳的互联。对于有较高散热要求的功率器件必须采用共晶焊接，共晶焊是利用了共晶合金的特性来完成焊接工艺的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，应用共晶焊技术封装高频、大功率器件中芯片与基板，本发明提供了一种半导体共晶焊的封装装置来解决上述问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种半导体共晶焊的封装装置，用于完成料片和晶圆的共晶焊接，包括机架以及设置在所述机架上的焊接炉本体，所述焊接炉本体上从左到右依次设有上料工位、加热工位、固晶工位、冷却工位和下料工位，所述上料工位上设有上料机构，用于料片的上料；所述加热工位上设有若干个加热区，若干个所述加热区的温度从左到右依次升高，用于逐渐增加料片的温度；所述固晶工位上设有取晶固晶机构和蓝膜张紧顶升机构，所述焊接炉本体上，位于所述加热工位和冷却工位之间设有窗口，所述蓝膜张紧顶升机构上安装有蓝膜，所述取晶固晶机构用于从所述蓝膜上吸取晶圆，并伸入所述窗口中将晶圆固定在固晶工位的料片上；所述冷却工位用于完成晶圆和料片焊接后的冷却工作；所述下料工位上设有下料机构，用于焊接完成后料片的下料；所述焊接炉本体上还设有料片传输机构，所述料片传输机构用于在焊接炉本体内将料片从所述上料工位、加热工位、固晶工位、冷却工位和下料工位之间进行依次传递。
进一步地：所述皮带取料机构包括第一吸嘴、皮带驱动机构和料架，所述皮带驱动机构安装在所述机架上，所述料架上堆叠有料片，所述皮带驱动机构可控制所述第一吸嘴吸取所述料片进行上料或者下料，所述料架下方设有自动推料机构，所述自动推料机构可顶推所述料架上的料片上下移动；所述皮带驱动机构包括第一电机、第一滑块、第一滑轨和第一支撑板，所述机架上固定连接有第一安装板，所述第一滑块固定在所述第一安装板的底面，所述第一滑轨滑动设置在所述第一滑块上，所述第一滑轨横向固定在所述第一支撑板上，所述第一电机固定在所述第一安装板上，所述第一电机的输出轴上设有第一带轮，所述第一支撑板的两端均转动设有第二带轮，所述第一带轮和两个所述第二带轮通过第一同步带进行连接，所述第一同步带上固定设有连接块，所述连接块固定在所述第一支撑板上；所述第一支撑板的右端竖直固定有第一气缸，所述第一气缸上竖直固定有第二滑轨，所述第二滑轨上滑动设有第二滑块，所述第一气缸的活塞杆与所述第二滑块的下端连接，所述第二滑块的下端固定有第二安装板，所述第一吸嘴安装在所述第二安装板上；所述自动推料机构包括第二电机、第一丝杆、推板和丝杆支座，所述丝杆支座竖直固定在所述机架上，所述第一丝杆安装在所述丝杆支座上，所述第二电机固定在所述丝杆支座的底端，所述第二电机的输出端与所述第一丝杆传动连接，所述第一丝杆上套设有第一螺母，所述推板的一端固定在所述第一螺母上，所述推板的另一端设置在所述料架内料片的下方。
进一步地：所述料片传输机构包括载具、同步支撑组件、横向移动机构和竖直移动机构，所述同步支撑组件包括左支撑杆、右支撑杆和同步板，所述左支撑杆和右支撑杆分别设置在所述载具的两侧，所述左支撑杆和右支撑杆上均设有L型槽口，所述料片的两端放置在所述L型槽口上，所述左支撑杆和右支撑杆的两端分别安装有第一连接板和第二连接板，所述同步板的一端与所述第一连接板固定连接，所述同步板的另一端与所述第二连接板固定连接；所述横向移动机构包括第一伺服电机、第二丝杆、第三滑块和第三滑轨，所述第一伺服电机横向固定在所述机架上，所述第二丝杆与所述第一伺服电机的输出端传动连接，所述第二丝杆上套设有第二螺母，所述第二螺母上固定连接有第二支撑板，所述第三滑块固定在所述第二支撑板的底面，所述第三滑块滑动设置在所述第三滑轨上，所述第三滑轨横向固定在所述机架上；所述竖直移动机构包括第二伺服电机、第三丝杆、第四滑块和第四滑轨，所述第二伺服电机竖直固定在所述第二支撑板底面，所述第三丝杆与所述第二伺服电机的输出端传动连接，所述第三丝杆上套设有第三螺母，所述第四滑块固定在所述第三螺母上，所述第四滑块的一侧滑动设置在所述第四滑轨上，所述第四滑块另一侧与所述同步板固定连接，所述第四滑轨竖直固定在所述第二支撑板上；所述第三滑轨上滑动设有若干个第五滑块，若干个所述第五滑块均与所述第二支撑板固定连接，若干个所述第五滑块上均固定设有第五滑轨，每个所述第五滑轨上滑动设置有第六滑块，每个所述第六滑块均与所述同步板固定连接。
进一步地：所述蓝膜张紧顶升机构包括张紧机构和顶升机构，所述张紧机构用于蓝膜的固定和张紧，所述顶升机构用于取晶时将蓝膜顶起，还包括第一X轴驱动机构、第一Y轴驱动机构和第一Z轴驱动机构，所述第一X轴驱动机构、第一Y轴驱动机构和第一Z轴驱动机构均设置在所述机架上，所述第一X轴驱动机构和第一Y轴驱动机构用于驱动所述张紧机构在沿X轴方向和Y轴方向上移动，所述第一Z轴驱动机构可驱动所述顶升机构沿Z轴方向上移动；所述张紧机构包括扩晶环、安装环、活动环和半分环，所述扩晶环固定在所述安装环上，所述活动环套设在所述扩晶环的外围，所述半分环设有两个，两个所述半分环对称安装在所述活动环上，所述活动环上竖直设有螺纹孔，所述安装环上竖直转动设有转轴，所述转轴上端设有外螺纹，所述外螺纹设置在所述螺纹孔内，所述转轴和螺纹孔的数量为均若干个，若干个所述转轴和螺纹孔沿圆周设置；所述张紧机构还包括第三支撑板、减速电机、第二气缸和齿轮轴，所述齿轮轴竖直转动设置在所述安装环上，所述齿轮轴的下端为直齿轮，所述齿轮轴的上端为第一斜齿轮，若干个所述转轴上均固定有第三带轮，若干个所述第三带轮与所述齿轮轴的直齿轮通过闭环第二同步带连接，所述第二气缸水平固定在所述第三支撑板上，所述第二气缸的活塞杆固定连接有第三连接板，所述减速电机水平固定在所述第三连接板上，所述减速电机的输出端设有第二斜齿轮，所述第一斜齿轮与所述第二斜齿轮相互啮合，所述第三连接板上固定有限位块，所述安装环上设有限位槽，所述限位块可插入所述限位槽内；所述张紧机构还包括步进电机、传动带和齿轮环，所述步进电机固定在所述第三支撑板上，所述步进电机的输出端设有第四带轮，所述齿轮环设置在所述安装环的外壁上，所述传动带套设在所述第四带轮和齿轮环上；所述顶升机构包括第一支撑架、连杆、顶杆和第三伺服电机，所述第三伺服电机水平固定在所述第一支撑架上，所述第三伺服电机的输出轴安装有偏心轴，所述连杆竖直方向设置，其一端与所述偏心轴连接，其另一端与所述顶杆铰接，所述顶杆沿竖直方向活动设置在所述第一支撑架的上端。
进一步地：所述取晶固晶机构包括第二X轴驱动机构、第二Y轴驱动机构、第二Z轴驱动机构、点晶机构和第二吸嘴，所述第二X轴驱动机构设置在所述机架上，所述第二Y轴驱动机构设置在所述第二X轴驱动机构上，所述第二Z轴驱动机构设置在所述第二Y轴驱动机构上，所述点晶机构设置在所述第二Y轴驱动机构上，所述第二X轴驱动机构、第二Y轴驱动机构和第二Z轴驱动机构可驱动所述第二吸嘴在蓝膜和料片之间运动，所述点晶机构控制所述第二吸嘴进行取晶和固晶；所述点晶机构包括第二支撑架、电机磁铁、线圈和第四支撑板，所述第二支撑架与所述第二Z轴驱动机构连接，所述电机磁铁固定在所述第二支撑架上，所述线圈设置在所述电机磁铁中，所述第四支撑板与所述线圈固定连接，所述第四支撑板上滑动设置在所述第二支撑架上，所述第二支撑架上还固定有转动电机，所述转动电机的输出端设有第一转轮，所述第二吸嘴竖直转动安装在所述第四支撑板上，所述第二吸嘴上设置有第二转轮，所述第一转轮与所述第二转轮通过圆皮带连接。
进一步地：所述固晶工位上还设有检测机构，所述检测机构包括第五支撑板、第一检测相机、第二检测相机和第三Y轴驱动机构，所述第五支撑板固定在所述机架上，所述第一检测相机固定在所述第五支撑板的端部，所述第三Y轴驱动机构横向安装在所述第五支撑板上，所述第二检测相机设置在所述第三Y轴驱动机构上，位于所述窗口的上方，所述第三Y轴驱动机构可驱动所述第二检测相机沿所述窗口横向移动。
进一步地：所述机架上还设有供气机构，所述供气机构可用于向所述加热区和所述窗口中供入氮气。
进一步地：所述供气机构包括加热缸、导气管、补气管和吹气管，所述加热缸和补气管均固定在所述第五支撑板上，所述导气管的一端与所述加热缸的出气口连接，所述导气管的另一端与所述补气管的进气口连接，所述补气管上沿轴向均匀设置有若干个导气口，若干个所述的导气口均连接有所述吹气管，所述吹气管的出口伸入所述加热区和所述窗口中。
本发明的有益效果是，本发明一种半导体共晶焊的封装装置，通过在上料工位和下料工位上设置皮带取料机构，用于料片的上下料；在焊接炉本体设置料片传输机构，用于在焊接炉本体内将料片依次经过上料工位、加热工位、固晶工位和下料工位，加热工位上设有多个加热区，多个所述加热区的温度从左到右依次升高；在固晶工位上设置取晶固晶机构、蓝膜张紧顶升机构和检测机构，焊接炉本体上的固晶工位所在的盖板上开设有窗口，取晶固晶机构用于从蓝膜上吸取晶圆，并插入窗口中将晶圆固定在固晶工位的料片上，蓝膜张紧顶升机构用于固定蓝膜以便于所述取晶固晶机构进行取晶，检测机构用于检测取晶和固晶时晶圆的位置误差，该全自动的半导体共晶焊封装装置，工作效率高，可应用在高频、大功率器件中芯片与基板的封装。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明整体的结构示意图；
图2是本发明皮带取料机构整体的结构示意图；
图3是本发明皮带驱动机构和自动推料机构的结构示意图；
图4是本发明料片传输机构的整体结构示意图；
图5是本发明料片传输机构中横向移动机构的结构示意图；
图6是本发明料片传输机构中竖直移动机构的结构示意图；
图7是本发明蓝膜张紧顶升机构的俯视示意图；
图8是本发明张紧机构的结构示意图；
图9是本发明张紧机构中减速电机的安装示意图；
图10是本发明顶升机构的结构示意图；
图11是本发明取晶固晶机构的结构示意图；
图12是本发明点晶机构的结构示意图；
图13是本发明检测机构的结构示意图；
图14是本发明供气机构的结构示意图。
图中1、机架，2、焊接炉本体，3、窗口，4、第一吸嘴，5、料架，6、第一电机，7、第一滑块，8、第一滑轨，9、第一支撑板，10、第一安装板，11、第一带轮，12、第二带轮，13、第一同步带，14、第一气缸，15、第二滑轨，16、第二滑块，17、第二安装板，18、第二电机，19、第一丝杆，20、推板，21、丝杆支座，22、载具，23、左支撑杆，24、右支撑杆，25、同步板，26、第一连接板，27、第二连接板，28、第一伺服电机，29、第二丝杆，30、第三滑块，31、第三滑轨，32、第二支撑板，33、第二伺服电机，34、第三丝杆，35、第四滑块，36、第四滑轨，37、第五滑块，38、第五滑轨，39、第六滑块，40、第一X轴驱动机构，41、第一Y轴驱动机构，42、第一Z轴驱动机构，43、扩晶环，44、安装环，45、活动环，46、半分环，47、转轴，48、第三支撑板，49、减速电机，50、第二气缸，51、齿轮轴，52、第三带轮，53、第二同步带，54、第三连接板，55、限位块，56、限位槽，57、步进电机，58、传动带，59、齿轮环，60、第四带轮，61、第一支撑架，62、连杆，63、顶杆，64、第三伺服电机，65、偏心轴，66、第二X轴驱动机构，67、第二Y轴驱动机构，68、第二Z轴驱动机构，69、第二吸嘴，70、第二支撑架，71、电机磁铁，72、线圈，73、第四支撑板，74、转动电机，75、第一转轮，76、第二转轮，77、圆皮带，78、第五支撑板，79、第一检测相机，80、第二检测相机，81、第三Y轴驱动机构，82、加热缸，83、导气管，84、补气管，85、吹气管，86、上料机构，87、取晶固晶机构，88、蓝膜张紧顶升机构，89、料片传输机构，90、检测机构，91、下料机构，92、供气机构。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
如图1所示，本发明提供了一种半导体共晶焊的封装装置，用于完成料片和晶圆的共晶焊接，包括机架1以及设置在所述机架1上的焊接炉本体2，所述焊接炉本体2上从左到右依次设有上料工位、加热工位、固晶工位、冷却工位和下料工位，所述上料工位上设有上料机构86，用于料片的上料；所述加热工位上设有若干个加热区，若干个所述加热区的温度从左到右依次升高，用于逐渐增加料片的温度；所述固晶工位上设有取晶固晶机构87和蓝膜张紧顶升机构88，所述焊接炉本体2上，位于所述加热工位和冷却工位之间设有窗口3，所述蓝膜张紧顶升机构88上安装有蓝膜，所述取晶固晶机构87用于从所述蓝膜上吸取晶圆，并伸入所述窗口3中将晶圆固定在固晶工位的料片上；所述冷却工位用于完成晶圆和料片焊接后的冷却工作；所述下料工位上设有下料机构91，用于焊接完成后料片的下料；所述焊接炉本体2上还设有料片传输机构89，所述料片传输机构89用于在焊接炉本体2内将料片从所述上料工位、加热工位、固晶工位、冷却工位和下料工位之间进行依次传递。
本装置为全自动的半导体共晶焊封装线，半导体共晶焊接时，先将料片在焊接炉本体2中进行加热，使料片上的焊锡加热到合适温度，再将晶圆放置在焊锡上，使晶圆底部的焊锡与料片上的焊锡融合，然后进行冷却完成封装。
所述皮带取料机构包括第一吸嘴4、皮带驱动机构和料架5，所述皮带驱动机构安装在所述机架1上，所述料架5上堆叠有料片，所述皮带驱动机构可控制所述第一吸嘴4吸取所述料片进行上料或者下料，所述料架5下方设有自动推料机构，所述自动推料机构可顶推所述料架5上的料片上下移动；
所述皮带驱动机构包括第一电机6、第一滑块7、第一滑轨8和第一支撑板9，所述机架1上固定连接有第一安装板10，所述第一滑块7固定在所述第一安装板10的底面，所述第一滑轨8滑动设置在所述第一滑块7上，所述第一滑轨8横向固定在所述第一支撑板9上，所述第一电机6固定在所述第一安装板10上，所述第一电机6的输出轴上设有第一带轮11，所述第一支撑板9的两端均转动设有第二带轮12，所述第一带轮11和两个所述第二带轮12通过第一同步带13进行连接，所述第一同步带13上固定设有连接块，所述连接块固定在所述第一支撑板9上；
所述第一支撑板9的右端竖直固定有第一气缸14，所述第一气缸14上竖直固定有第二滑轨15，所述第二滑轨15上滑动设有第二滑块16，所述第一气缸14的活塞杆与所述第二滑块16的下端连接，所述第二滑块16的下端固定有第二安装板17，所述第一吸嘴4安装在所述第二安装板17上；
所述自动推料机构包括第二电机18、第一丝杆19、推板20和丝杆支座21，所述丝杆支座21竖直固定在所述机架1上，所述第一丝杆19安装在所述丝杆支座21上，所述第二电机18固定在所述丝杆支座21的底端，所述第二电机18的输出端与所述第一丝杆19传动连接，所述第一丝杆19上套设有第一螺母，所述推板20的一端固定在所述第一螺母上，所述推板20的另一端设置在所述料架5内料片的下方。
工作时，启动第一电机6驱动第一齿轮转动，第一带轮11带动第一同步带13进行转动，第一同步带13将绕第一带轮11和二个第二带轮12进行转动，第一同步带13转动将带动连接块和第一支撑板9驱动第一滑轨8沿横向在第一滑块7上滑动，进而驱动第一吸嘴4运动到料架5的上方，此时，第一气缸14的活塞杆驱动第二滑块16沿第二滑轨15向下运动，将第一吸嘴4压紧在料片上进行取料，当料架5上的料片高度较低时，第二电机18驱动第一丝杆19转动，第一螺母沿第一丝杆19做直线运动，进而驱动推板20向上运动顶推料片向上移动，将料片顶推到第二吸嘴69便于吸取的高度。
所述料片传输机构89包括载具22、同步支撑组件、横向移动机构和竖直移动机构，所述同步支撑组件包括左支撑杆23、右支撑杆24和同步板25，所述左支撑杆23和右支撑杆24分别设置在所述载具22的两侧，所述左支撑杆23和右支撑杆24上均设有L型槽口，所述料片的两端放置在所述L型槽口上，所述左支撑杆23和右支撑杆24的两端分别安装有第一连接板26和第二连接板27，所述同步板25的一端与所述第一连接板26固定连接，所述同步板25的另一端与所述第二连接板27固定连接；
所述横向移动机构包括第一伺服电机28、第二丝杆29、第三滑块30和第三滑轨31，所述第一伺服电机28横向固定在所述机架1上，所述第二丝杆29与所述第一伺服电机28的输出端传动连接，所述第二丝杆29上套设有第二螺母，所述第二螺母上固定连接有第二支撑板32，所述第三滑块30固定在所述第二支撑板32的底面，所述第三滑块30滑动设置在所述第三滑轨31上，所述第三滑轨31横向固定在所述机架1上；
所述竖直移动机构包括第二伺服电机33、第三丝杆34、第四滑块35和第四滑轨36，所述第二伺服电机33竖直固定在所述第二支撑板32底面，所述第三丝杆34与所述第二伺服电机33的输出端传动连接，所述第三丝杆34上套设有第三螺母，所述第四滑块35固定在所述第三螺母上，所述第四滑块35的一侧滑动设置在所述第四滑轨36上，所述第四滑块35另一侧与所述同步板25固定连接，所述第四滑轨36竖直固定在所述第二支撑板32上；
所述第三滑轨31上滑动设有若干个第五滑块37，若干个所述第五滑块37均与所述第二支撑板32固定连接，若干个所述第五滑块37上均固定设有第五滑轨38，每个所述第五滑轨38上滑动设置有第六滑块39，每个所述第六滑块39均与所述同步板25固定连接。
工作时，皮带取料机构将料片放置在焊接炉本体2的载具22上，第二伺服电机33驱动第三丝杆34转动，使得第三螺母上沿第三丝杆34直线运动，进而带动第四滑块35沿第四滑轨36向上运动，第二滑块16再带动同步支撑组件向上运动，同步支撑组件将托起料片向上移动，此时，第一伺服电机28驱动第二丝杆29转动，使第二螺母沿第二丝杆29直线运动，第二螺母带动第二支撑板32沿第一滑轨8横向向前移动，第二支撑板32再带动同步支撑组件支撑料片向前运动，竖直驱动机构驱动同步支撑组件向下移动，将料片放置在载具22上，横向驱动机构驱动同步支撑组件向后移动，回到原始位置，完成料片的传输，通过横向驱动机构和竖直驱动机构的搬运将料片在烧结炉内向前转运。
所述蓝膜张紧顶升机构88包括张紧机构和顶升机构，所述张紧机构用于蓝膜的固定和张紧，所述顶升机构用于取晶时将蓝膜顶起，还包括第一X轴驱动机构40、第一Y轴驱动机构41和第一Z轴驱动机构42，所述第一X轴驱动机构40、第一Y轴驱动机构41和第一Z轴驱动机构42均设置在所述机架1上，所述第一X轴驱动机构40和第一Y轴驱动机构41用于驱动所述张紧机构在沿X轴方向和Y轴方向上移动，所述第一Z轴驱动机构42可驱动所述顶升机构沿Z轴方向上移动；
所述张紧机构包括扩晶环43、安装环44、活动环45和半分环46，所述扩晶环43固定在所述安装环44上，所述活动环45套设在所述扩晶环43的外围，所述半分环46设有两个，两个所述半分环46对称安装在所述活动环45上，所述活动环45上竖直设有螺纹孔，所述安装环44上竖直转动设有转轴47，所述转轴47上端设有外螺纹，所述外螺纹设置在所述螺纹孔内，所述转轴47和螺纹孔的数量为均若干个，若干个所述转轴47和螺纹孔沿圆周设置；
所述张紧机构还包括第三支撑板48、减速电机49、第二气缸50和齿轮轴51，所述齿轮轴51竖直转动设置在所述安装环44上，所述齿轮轴51的下端为直齿轮，所述齿轮轴51的上端为第一斜齿轮，若干个所述转轴47上均固定有第三带轮52，若干个所述第三带轮52与所述齿轮轴51的直齿轮通过闭环第二同步带53连接，所述第二气缸50水平固定在所述第三支撑板48上，所述第二气缸50的活塞杆固定连接有第三连接板54，所述减速电机49水平固定在所述第三连接板54上，所述减速电机49的输出端设有第二斜齿轮，所述第一斜齿轮与所述第二斜齿轮相互啮合，所述第三连接板54上固定有限位块55，所述安装环44上设有限位槽56，所述限位块55可插入所述限位槽56内；
所述张紧机构还包括步进电机57、传动带58和齿轮环59，所述步进电机57固定在所述第三支撑板48上，所述步进电机57的输出端设有第四带轮60，所述齿轮环59设置在所述安装环44的外壁上，所述传动带58套设在所述第四带轮60和齿轮环59上；
所述顶升机构包括第一支撑架61、连杆62、顶杆63和第三伺服电机64，所述第三伺服电机64水平固定在所述第一支撑架61上，所述第三伺服电机64的输出轴安装有偏心轴65，所述连杆62竖直方向设置，其一端与所述偏心轴65连接，其另一端与所述顶杆63铰接，所述顶杆63沿竖直方向活动设置在所述第一支撑架61的上端。
第一X轴驱动机构40、第一Y轴驱动机构41和第一Z轴驱动机构42均是电机、丝杆、滑块和滑轨的配合直线运动。
由于现有晶圆蓝膜的顶升固定机构与蓝膜料架5的位置较远，在上料过程中蓝膜容易掉落，现在蓝膜固定机构下设置第一X轴驱动机构40和第一Y轴驱动机构41，使得取晶时通过移动蓝膜固定机构调节蓝膜顶升的位置，上料时，将蓝膜固定机构移动到蓝膜料架5便于上料的位置，第一Z轴驱动机构42可调节蓝膜顶升机构在竖直方向移动，避免与蓝膜固定机构大范围移动时发生干涉，工作时，将蓝膜放置在扩晶环43上，蓝膜的外缘通过半分环46固定在活动环45上，第二气缸50驱动连接板移动，带动减速电机49向齿轮轴51运动，使限位块55插入限位槽56内，第一斜齿轮与第二斜齿轮相互啮合，启动减速电机49驱动第二斜齿轮转动，第二斜齿轮通过第一斜齿轮带动齿轮轴51进行转轴47，进而驱动第二同步带53带动转轴47转动，使得活动块沿转轴47向下运动，将蓝膜张紧在扩晶环43上，扩晶完成后，第二气缸50驱动减速电机49脱离齿轮轴51，限位块55脱离限位槽56，当蓝膜安装有角度偏差时，启动步进电机57驱动传动带58转动，传动带58驱动安装环44转动，进而调整蓝膜安装的角度偏差，取晶时，顶杆63位于扩晶环43的下方，第三伺服电机64驱动偏心轴65转动，偏心轴65驱动连杆62做偏心运动，带动顶杆63在竖直向上运动，将蓝膜顶起，便于第二吸嘴69进行取晶。
所述取晶固晶机构87包括第二X轴驱动机构66、第二Y轴驱动机构67、第二Z轴驱动机构68、点晶机构和第二吸嘴69，所述第二X轴驱动机构66设置在所述机架1上，所述第二Y轴驱动机构67设置在所述第二X轴驱动机构66上，所述第二Z轴驱动机构68设置在所述第二Y轴驱动机构67上，所述点晶机构设置在所述第二Y轴驱动机构67上，所述第二X轴驱动机构66、第二Y轴驱动机构67和第二Z轴驱动机构68可驱动所述第二吸嘴69在蓝膜和料片之间运动，所述点晶机构控制所述第二吸嘴69进行取晶和固晶；
所述点晶机构包括第二支撑架70、电机磁铁71、线圈72和第四支撑板73，所述第二支撑架70与所述第二Z轴驱动机构68连接，所述电机磁铁71固定在所述第二支撑架70上，所述线圈72设置在所述电机磁铁71中，所述第四支撑板73与所述线圈72固定连接，所述第四支撑板73上滑动设置在所述第二支撑架70上，所述第二支撑架70上还固定有转动电机74，所述转动电机74的输出端设有第一转轮75，所述第二吸嘴69竖直转动安装在所述第四支撑板73上，所述第二吸嘴69上设置有第二转轮76，所述第一转轮75与所述第二转轮76通过圆皮带77连接。
通过第二X轴驱动机构66为、第二Y轴驱动机构67、第二Z轴驱动机构68将第二吸嘴69移动到蓝膜上方，点晶机构控制第二吸嘴69小幅度的上下运动，实现快速的进行取晶和固晶操作，有较高的精准性和工作效率，工作时，启动电机磁铁71驱动线圈72进行向下运动，带动第四支撑板73向下运动，进而带动第二吸嘴69向下移动到蓝膜上进行取晶，吸取晶圆后，通过检测机构90检测晶圆在吸嘴上的角度，转动电机74驱动第一转轮75转动，第一转轮75通过圆皮带77带动第二转轮76转动，进而带动第二吸嘴69进行转动，调节晶圆的角度偏差，使得晶圆正确的放置在料片上。
所述固晶工位上还设有检测机构90，所述检测机构90包括第五支撑板78、第一检测相机79、第二检测相机80和第三Y轴驱动机构81，所述第五支撑板78固定在所述机架1上，所述第一检测相机79固定在所述第五支撑板78的端部，所述第三Y轴驱动机构81横向安装在所述第五支撑板78上，所述第二检测相机80设置在所述第三Y轴驱动机构81上，位于所述窗口3的上方，所述第三Y轴驱动机构81可驱动所述第二检测相机80沿所述窗口3横向移动。
现有的半导体封装设备中，取晶固晶的检测机构90都是固定形式的，检测相机将料片全方位的覆盖，但是，在半导体共晶焊方式中，直接在焊接炉本体2的盖板上开设的窗口3中进行固晶，不需要大范围的进行检测，采用小型的第一检测相机79和第二检测相机80缩小检测范围，降低成本，取晶检测时，由于取晶用顶升机构顶起的位置不变，因此第一检测相机79固定在顶杆63的上方，检测第二吸嘴69吸取是否吸取晶圆，以及吸取晶圆的角度是否有偏差，固晶检测时，通过第三Y轴驱动机构81驱动第二检测相机80沿窗口3移动，检测料片上的晶圆放置的位置误差。
所述机架上还设有供气机构92，所述供气机构92可用于向所述加热区和所述窗口3中供入氮气，所述供气机构92包括加热缸82、导气管83、补气管84和吹气管85，所述加热缸82和补气管84均固定在所述第五支撑板78上，所述导气管83的一端与所述加热缸82的出气口连接，所述导气管83的另一端与所述补气管84的进气口连接，所述补气管84上沿轴向均匀设置有若干个导气口，若干个所述的导气口均连接有所述吹气管85，所述吹气管85的出口伸入所述加热区和所述窗口3中。
为了保证在真空焊接，通过在固晶工位添加供气机构92，通过供气机构92向窗口3和加热区中吹入氮气，在加热区，使料片在真空的状态下进行加热，在窗口3中，使晶圆在真空的状态下贴合在料片上，避免锡膏被氧化，进而完成共晶焊接，加热缸82内可将氮气进行加热是为了避免低温氮气降低料片上的共晶温度，保证焊接的质量，工作时，向加热缸82内充入氮气，加热缸82内的加热棒将氮气进行加热，加热的氮气通过导气管83进入补气管84内，补气管84内的氮气通过若干个吹气管85将高温氮气吹到窗口3和加热区中，使料片在加热工位和固晶工位上均处于真空状态，以便于进行真空焊接。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，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。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种半导体共晶焊的封装装置，用于完成料片和晶圆的共晶焊接，包括机架（1）以及设置在所述机架（1）上的焊接炉本体（2），所述焊接炉本体（2）上从左到右依次设有上料工位、加热工位、固晶工位、冷却工位和下料工位，其特征在于：
所述上料工位上设有上料机构，用于料片的上料；
所述加热工位上设有若干个加热区，若干个所述加热区的温度从左到右依次升高，用于逐渐增加料片的温度；
所述固晶工位上设有取晶固晶机构和蓝膜张紧顶升机构，所述焊接炉本体（2）上，位于所述加热工位和冷却工位之间设有窗口（3），所述蓝膜张紧顶升机构上安装有蓝膜，所述取晶固晶机构用于从所述蓝膜上吸取晶圆，并伸入所述窗口（3）中将晶圆固定在固晶工位的料片上；
所述冷却工位用于完成晶圆和料片焊接后的冷却工作；
所述下料工位上设有下料机构，用于焊接完成后料片的下料；
所述焊接炉本体（2）上还设有料片传输机构，所述料片传输机构用于在焊接炉本体（2）内将料片从所述上料工位、加热工位、固晶工位、冷却工位和下料工位之间进行依次传递；
所述上料机构和下料机构均为皮带取料机构，所述皮带取料机构包括第一吸嘴（4）、皮带驱动机构和料架（5），所述皮带驱动机构安装在所述机架（1）上，所述料架（5）上堆叠有料片，所述皮带驱动机构可控制所述第一吸嘴（4）吸取所述料片进行上料或者下料，所述料架（5）下方设有自动推料机构，所述自动推料机构可顶推所述料架（5）上的料片上下移动；
所述皮带驱动机构包括第一电机（6）、第一滑块（7）、第一滑轨（8）和第一支撑板（9），所述机架（1）上固定连接有第一安装板（10），所述第一滑块（7）固定在所述第一安装板（10）的底面，所述第一滑轨（8）滑动设置在所述第一滑块（7）上，所述第一滑轨（8）横向固定在所述第一支撑板（9）上，所述第一电机（6）固定在所述第一安装板（10）上，所述第一电机（6）的输出轴上设有第一带轮（11），所述第一支撑板（9）的两端均转动设有第二带轮（12），所述第一带轮（11）和两个所述第二带轮（12）通过第一同步带（13）进行连接，所述第一同步带（13）上固定设有连接块，所述连接块固定在所述第一支撑板（9）上；
所述第一支撑板（9）的右端竖直固定有第一气缸（14），所述第一气缸（14）上竖直固定有第二滑轨（15），所述第二滑轨（15）上滑动设有第二滑块（16），所述第一气缸（14）的活塞杆与所述第二滑块（16）的下端连接，所述第二滑块（16）的下端固定有第二安装板（17），所述第一吸嘴（4）安装在所述第二安装板（17）上；
所述自动推料机构包括第二电机（18）、第一丝杆（19）、推板（20）和丝杆支座（21），所述丝杆支座（21）竖直固定在所述机架（1）上，所述第一丝杆（19）安装在所述丝杆支座（21）上，所述第二电机（18）固定在所述丝杆支座（21）的底端，所述第二电机（18）的输出端与所述第一丝杆（19）传动连接，所述第一丝杆（19）上套设有第一螺母，所述推板（20）的一端固定在所述第一螺母上，所述推板（20）的另一端设置在所述料架（5）内料片的下方；
所述料片传输机构包括载具（22）、同步支撑组件、横向移动机构和竖直移动机构，所述同步支撑组件包括左支撑杆（23）、右支撑杆（24）和同步板（25），所述左支撑杆（23）和右支撑杆（24）分别设置在所述载具（22）的两侧，所述左支撑杆（23）和右支撑杆（24）上均设有L型槽口，所述料片的两端放置在所述L型槽口上，所述左支撑杆（23）和右支撑杆（24）的两端分别安装有第一连接板（26）和第二连接板（27），所述同步板（25）的一端与所述第一连接板（26）固定连接，所述同步板（25）的另一端与所述第二连接板（27）固定连接；
所述横向移动机构包括第一伺服电机（28）、第二丝杆（29）、第三滑块（30）和第三滑轨（31），所述第一伺服电机（28）横向固定在所述机架（1）上，所述第二丝杆（29）与所述第一伺服电机（28）的输出端传动连接，所述第二丝杆（29）上套设有第二螺母，所述第二螺母上固定连接有第二支撑板（32），所述第三滑块（30）固定在所述第二支撑板（32）的底面，所述第三滑块（30）滑动设置在所述第三滑轨（31）上，所述第三滑轨（31）横向固定在所述机架（1）上；
所述竖直移动机构包括第二伺服电机（33）、第三丝杆（34）、第四滑块（35）和第四滑轨（36），所述第二伺服电机（33）竖直固定在所述第二支撑板（32）底面，所述第三丝杆（34）与所述第二伺服电机（33）的输出端传动连接，所述第三丝杆（34）上套设有第三螺母，所述第四滑块（35）固定在所述第三螺母上，所述第四滑块（35）的一侧滑动设置在所述第四滑轨（36）上，所述第四滑块（35）另一侧与所述同步板（25）固定连接，所述第四滑轨（36）竖直固定在所述第二支撑板（32）上；
所述第三滑轨（31）上滑动设有若干个第五滑块（37），若干个所述第五滑块（37）均与所述第二支撑板（32）固定连接，若干个所述第五滑块（37）上均固定设有第五滑轨（38），每个所述第五滑轨（38）上滑动设置有第六滑块（39），每个所述第六滑块（39）均与所述同步板（25）固定连接；
所述取晶固晶机构包括第二X轴驱动机构（66）、第二Y轴驱动机构（67）、第二Z轴驱动机构（68）、点晶机构和第二吸嘴（69），所述第二X轴驱动机构（66）设置在所述机架（1）上，所述第二Y轴驱动机构（67）设置在所述第二X轴驱动机构（66）上，所述第二Z轴驱动机构（68）设置在所述第二Y轴驱动机构（67）上，所述点晶机构设置在所述第二Y轴驱动机构（67）上，所述第二X轴驱动机构（66）、第二Y轴驱动机构（67）和第二Z轴驱动机构（68）可驱动所述第二吸嘴（69）在蓝膜和料片之间运动，所述点晶机构控制所述第二吸嘴（69）进行取晶和固晶；
所述点晶机构包括第二支撑架（70）、电机磁铁（71）、线圈（72）和第四支撑板（73），所述第二支撑架（70）与所述第二Z轴驱动机构（68）连接，所述电机磁铁（71）固定在所述第二支撑架（70）上，所述线圈（72）设置在所述电机磁铁（71）中，所述第四支撑板（73）与所述线圈（72）固定连接，所述第四支撑板（73）上滑动设置在所述第二支撑架（70）上，所述第二支撑架（70）上还固定有转动电机（74），所述转动电机（74）的输出端设有第一转轮（75），所述第二吸嘴（69）竖直转动安装在所述第四支撑板（73）上，所述第二吸嘴（69）上设置有第二转轮（76），所述第一转轮（75）与所述第二转轮（76）通过圆皮带（77）连接；
所述固晶工位上还设有检测机构，所述检测机构包括第五支撑板（78）、第一检测相机（79）、第二检测相机（80）和第三Y轴驱动机构（81），所述第五支撑板（78）固定在所述机架（1）上，所述第一检测相机（79）固定在所述第五支撑板（78）的端部，所述第三Y轴驱动机构（81）横向安装在所述第五支撑板（78）上，所述第二检测相机（80）设置在所述第三Y轴驱动机构（81）上，位于所述窗口（3）的上方，所述第三Y轴驱动机构（81）可驱动所述第二检测相机（80）沿所述窗口（3）横向移动。
2.如权利要求1所述的一种半导体共晶焊的封装装置，其特征在于：所述蓝膜张紧顶升机构包括张紧机构和顶升机构，所述张紧机构用于蓝膜的固定和张紧，所述顶升机构用于取晶时将蓝膜顶起，还包括第一X轴驱动机构（40）、第一Y轴驱动机构（41）和第一Z轴驱动机构（42），所述第一X轴驱动机构（40）、第一Y轴驱动机构（41）和第一Z轴驱动机构（42）均设置在所述机架（1）上，所述第一X轴驱动机构（40）和第一Y轴驱动机构（41）用于驱动所述张紧机构在沿X轴方向和Y轴方向上移动，所述第一Z轴驱动机构（42）可驱动所述顶升机构沿Z轴方向上移动；
所述张紧机构包括扩晶环（43）、安装环（44）、活动环（45）和半分环（46），所述扩晶环（43）固定在所述安装环（44）上，所述活动环（45）套设在所述扩晶环（43）的外围，所述半分环（46）设有两个，两个所述半分环（46）对称安装在所述活动环（45）上，所述活动环（45）上竖直设有螺纹孔，所述安装环（44）上竖直转动设有转轴（47），所述转轴（47）上端设有外螺纹，所述外螺纹设置在所述螺纹孔内，所述转轴（47）和螺纹孔的数量为均若干个，若干个所述转轴（47）和螺纹孔沿圆周设置；
所述张紧机构还包括第三支撑板（48）、减速电机（49）、第二气缸（50）和齿轮轴（51），所述齿轮轴（51）竖直转动设置在所述安装环（44）上，所述齿轮轴（51）的下端为直齿轮，所述齿轮轴（51）的上端为第一斜齿轮，若干个所述转轴（47）上均固定有第三带轮（52），若干个所述第三带轮（52）与所述齿轮轴（51）的直齿轮通过闭环第二同步带（53）连接，所述第二气缸（50）水平固定在所述第三支撑板（48）上，所述第二气缸（50）的活塞杆固定连接有第三连接板（54），所述减速电机（49）水平固定在所述第三连接板（54）上，所述减速电机（49）的输出端设有第二斜齿轮，所述第一斜齿轮与所述第二斜齿轮相互啮合，所述第三连接板（54）上固定有限位块（55），所述安装环（44）上设有限位槽（56），所述限位块（55）插入所述限位槽（56）内；
所述张紧机构还包括步进电机（57）、传动带（58）和齿轮环（59），所述步进电机（57）固定在所述第三支撑板（48）上，所述步进电机（57）的输出端设有第四带轮（60），所述齿轮环（59）设置在所述安装环（44）的外壁上，所述传动带（58）套设在所述第四带轮（60）和齿轮环（59）上；
所述顶升机构包括第一支撑架（61）、连杆（62）、顶杆（63）和第三伺服电机（64），所述第三伺服电机（64）水平固定在所述第一支撑架（61）上，所述第三伺服电机（64）的输出轴安装有偏心轴（65），所述连杆（62）竖直方向设置，其一端与所述偏心轴（65）连接，其另一端与所述顶杆（63）铰接，所述顶杆（63）沿竖直方向活动设置在所述第一支撑架（61）的上端。
3.如权利要求1所述的一种半导体共晶焊的封装装置，其特征在于：所述机架上还设有供气机构，所述供气机构用于向所述加热区和所述窗口（3）中供入氮气。
4.如权利要求3所述的一种半导体共晶焊的封装装置，其特征在于：所述供气机构包括加热缸（82）、导气管（83）、补气管（84）和吹气管（85），所述加热缸（82）和补气管（84）均固定在所述第五支撑板（78）上，所述导气管（83）的一端与所述加热缸（82）的出气口连接，所述导气管（83）的另一端与所述补气管（84）的进气口连接，所述补气管（84）上沿轴向均匀设置有若干个导气口，若干个所述的导气口均连接有所述吹气管（85），所述吹气管（85）的出口伸入所述加热区和所述窗口（3）中。
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