CN114999970B - 一种含压力反馈的自重压合装置及压合系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含压力反馈的自重压合装置及压合系统，上料模组包括上料接驳单元及上料检测单元，通过上料接驳单元将贴盖基板的载台输送至上料检测单元检测；流水带机构通过传送组件将承载有基板的载台传输至自重压模组所在的下方；加热顶升平台向上顶升，并使得加热平台从载台所在的下端面对基板进行顶升作业，直至基板所在的上端面与压合机构所在的压头接触，并带动位于随动杆上的配重块同步顶升；下料模组用于对保压工序完成的载台上的基板进行转运。通过自重压模组与加热顶升平台同步设置，对基板进行加热式保压，并实现压力的实时监控，以便保证每次的压合都准确有效。

Description

一种含压力反馈的自重压合装置及压合系统

技术领域

本发明属于压合设备技术领域，具体涉及一种含压力反馈的自重压合装置及压合系统。

背景技术

半导体是一种内部含有集成电路、体积较小的硅片结构。半导体芯片中集成了大量的数据算法，可应用于大数据计算算法领域，为智能化生产提供便捷，在使用前需要对芯片基板进行切割、贴合、封装、保压等工序，才能达到使用需要。而保压环节直接影响了半导体芯片实际的贴合良品率。

在中国专利CN202010095854.8中公开了一种用于芯片镀膜工艺的砝码压力检测校验系统及方法，在该系统及方法中，采用了全自动保压及检测的方式对芯片进行保压，检测共有两次，分别在保压前和保压后，保压前检测保证没有贴歪的芯片或漏贴芯片，保压后检测保证芯片没有在保压过程中出现NG，能够很好地保证溅镀的质量。

但是上述方法中，在保压时，保压环节无压力检测，只是进行保压动作，无法实时监控保压时的真实压力，存在保压压力不达标的风险，从而导致产品的良率下降；极限不良情况的发生，严重影响整条生产的良率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种含压力反馈的自重压合装置及压合系统，解决了现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种含压力反馈的自重压合装置，包括上料模组、流水带机构、自重压模组、加热顶升平台、下料模组，其特征在于，所述上料模组包括上料接驳单元及上料检测单元，通过上料接驳单元将贴盖基板的载台输送至上料检测单元检测；

所述流水带机构包括固定支架、传送组件，所述固定支架用于支撑固定，并通过传送组件将承载有基板的载台传输至自重压模组所在的下方；

所述自重压模组包括压合机构、支撑轨道，所述压合机构整体置于支撑轨道所在的上部，此时压合机构由随动支架、配重块、压力传感器、压头以及随动杆组成，所述随动杆设置多组并阵列分布于随动支架所在的上端部，位于随动支架所在上端部的每组随动杆上套设若干组配重块，位于随动支架所在的下端部分离式设置有压头，且压头所在上部设置压力传感器，使压头顶升时，压力传感器与随动杆接触后顶升，并同步带动配重块的顶升；

所述加热顶升平台包括伺服电机、驱动丝杆、加热平台，所述伺服电机通过驱动丝杆连通在加热平台上，通过加热平台从流水带机构所在的载台上将阵列分布的基板顶升，并同步带动位于自重压模组上的压头顶升；

所述下料模组用于对保压工序完成的载台上的基板进行转运。

进一步的，所述上料检测单元包括检测相机、驱动组件、支座，所述支座位于上料模组所在的端部位置，通过驱动组件实现检测相机的位置调整，同时检测相机对承载有贴盖完成的基板进行视觉检测。

进一步的，所述下料模组包括下料接驳单元和下料检测单元，通过下料接驳单元对载有基板保压后的载台转运至下料检测单元上，并对完成保压工序的基板进行检测后，转运至下一个工序。

进一步的，位于固定支架所在的侧边位置设置有定位组件，同时位于传送组件传输方向的前后方向设置有限位组件，通过定位组件与限位组件对传输到位的载台位置进行限定。

进一步的，所述固定支架所在的侧边位置设置有翘边检测组件。

进一步的，所述支撑轨道所在的承载侧边对称设置有调平板，每组调平板均独立调平，每组压合机构所在的侧边位置设置有随动器，通过随动器与调平板相互贴合，以调整位于支撑轨道上方压合机构整体水平度。

进一步的，所述流水带机构所在的侧边位置设置有记录相机，用于记录基板顶升状态。

进一步的，所述加热顶升平台设置若干组，并使得每组加热顶升平台均位于压合机构所在的正下方位置，实现对位于流水带机构上由载台承载的基板进行上下方向的同步压合。

进一步的，所述驱动丝杆所在的外侧设置有多级驱动支架，所述驱动支架之间通过导向轴以及直线轴承实现在驱动丝杆所在轴线方向的同步运动。

所述的含压力反馈的自重压合装置的压合系统，包括以下步骤：

S1、首先通过上料模组将贴盖基板的载台进行视觉检测后转运至流水带机构上；

S2、通过流水带机构的传送组件将载台转运至自重压模组所在的下方，随后通过定位组件与限位组件对载台所在的四周进行限位；

S3、控制所述加热顶升平台向上顶升，并使得加热平台从载台所在的下端面对基板进行顶升作业，直至基板所在的上端面与压合机构所在的压头接触，并带动位于随动杆上的配重块同步顶升，同时压力传感器记录并反馈每组压头受压压力；

S4、通过流水带机构将完成保压的基板及载台整体转移至下料模组上，通过下料模组将基板重新检测后，再转运至下一个工序。

本发明的有益效果：

1、本装置通过加热顶升平台将位于载台上的基板向上顶升，直至基板所在的上端面与压合机构所在的压头接触并带动位于随动杆上的配重块同步顶升，同时压力传感器记录并反馈每组压头受压压力，且自重压模组采用的是压力传感器的实时压力反馈，实时检测数据显示到人机界面内，并保存及上传，实现压力的实时监控，以便保证每次的压合都准确有效。

2、本装置通过流水带机构的独立设置，可实现多组同时完成保压前的上料与下料工序，不影响相邻一组自重压模组的保压工序，提高了压合效率，并且位于侧边设置的定位组件以及限位组件均可实现对于载台的定位精准性调节。

3、本装置采用的加热顶升平台，在驱动丝杆的作用下，实现传动精度的调节，并且在加热的同时，可通过调平机构与载台上的基板底部精准匹配对齐。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明实施例的整体结构示意图；

图2是本发明实施例的俯视结构示意图；

图3是本发明实施例的上料模组结构示意图；

图4是本发明实施例的流水带机构结构示意图；

图5是本发明实施例的正面结构示意图；

图6是本发明实施例的支撑轨道结构示意图；

图7是本发明实施例的压合机构整体结构示意图；

图8是本发明实施例的压合机构剖面结构示意图；

图9是本发明实施例的加热顶升平台结构示意图；

图10是本发明实施例的加热顶升平台顶升状态结构示意图；

图11是本发明实施例的压合机构顶升状态结构示意图；

图12是本发明实施例的压合系统控制结构框图。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2、图5所示，本发明实施例提供一种含压力反馈的自重压合装置，包括上料模组1、流水带机构2、自重压模组3、加热顶升平台4、下料模组5，位于外部通过罩壳封盖，减少外部环境因素给保压工序带来的不良影响。如图3所示，上料模组1包括上料接驳单元11及上料检测单元12，通过上料接驳单元11将贴盖基板的载台101输送至上料检测单元12检测；上料检测单元12包括检测相机121、驱动组件122、支座123，支座123位于上料模组1所在的端部位置，通过驱动组件122实现检测相机121的位置调整，同时检测相机121对承载有贴盖完成的基板进行视觉检测(可采用Smartray3D相机检测)，检测在热压之前的基板上的贴盖是否发生偏移；横向移动采用驱动组件122的直线传输方式进行驱动，保证拍摄效果的稳定。

如图4所示，流水带机构2包括固定支架21、传送组件22，固定支架21用于支撑固定，传送组件22(采用防静电、耐高温、耐摩擦的材料制作为平皮带方式传送，保护载台101不被静电损伤的同时，增加平皮带的使用寿命，减少维护的时间和次数，提高生产效率)通过侧边的电机作为驱动源驱动，即当载台101接触到两侧设置的传送组件22时，则此时在摩擦力的作用下，对载台101整体进行传输，随后位于固定支架21所在前端部设置有限位组件221阻挡了载台101的继续传输，随后位于固定支架21所在的后端部设置有另一组限位组件221被抬升，对载台101实现左右两个方向的限位夹持(后端部另一组限位组件221为上下方向的伸缩式结构设置，当载台101开始传输时处于收缩状态，不影响载台101的传输，当传输至前端部的限位组件221被限位后会被抬升，从而从前后两个方向限制载台101的位置)，同时位于固定支架21所在的侧边设置有定位组件211，从侧边对载台101的位置进行固定，从而保证位于载台101在4个侧面方向(即定位组件211以及前后两个限位组件221为三个方向，固定支架21本身所在的一边共同围成四个侧边)的固定，保证定位的精准，此时的载台101被传输至自重压模组3所在的下方。

同时固定支架21所在的侧边位置设置有翘边检测组件212，通过翘边检测组件212对传输至固定支架21前端部位置的载台101进行翘边检测，防止有翘边的基板产品进行保压，而损伤基板产品。

如图5、图6所示，自重压模组3包括压合机构31、支撑轨道32，支撑轨道32通过中部的隔板分为多组，每组隔板区域上方均设置一组压合机构31(同时位于压合机构31所在下方位置对应设置一组流水带机构2)，压合机构31整体置于支撑轨道32所在的上部，支撑轨道32所在的承载侧边对称设置有多组调平板321，每组调平板321均独立调平，并在调平板321上部设置压合机构31，使每组压合机构31所在的侧边位置设置有随动器301，通过随动器301与调平板321相互贴合，以调整压合机构31整体水平稳定度。

此时位于支撑轨道32所在的端部设置有广角相机302，广角相机302根据采集的数据判定位于上方的压合机构31是否处于稳定状态，支撑轨道32整体利用稳定的三角支撑机构，中间添加加强筋，可以保证整体工装的稳定性，从而保证产品保压时的稳定性。

如图7、图8所示，压合机构31由随动支架311、配重块312、压力传感器313、压头314(采用防静电压头)、随动杆315组成，随动杆315设置多组并阵列分布于随动支架311所在的上端部，位于随动支架311所在上端部的每组随动杆315上套设若干组配重块312，随动杆315整体呈现上部直径小，下部直径宽的柱状结构，此时配重块312位于柱状结构直径小的上部，当随动杆315抬升时，配重块312会随着随动杆315同步抬升，当随动杆315下降时，配重块312会随重力落入在上部的随动支架311上，且随动杆315所在的下部向下伸出有凸起部。

位于随动支架311所在的下端部分离式设置有压头314，并位于压头314所在上部设置压力传感器313，使得使压头314顶升时，压力传感器313与随动杆315接触后同步顶升，并同步带动配重块312的顶升，通过压力传感器313实现压力的实时监控(即感应由上部随动杆315所在的配重块312重力)。

压头314上下滑动采用直线轴承，保证其运行滑畅；压头314所在的中部导向轴侧边开定位销槽，和定位销配合使用，防止在加热顶升过程中，压头314旋转，损坏压力传感器313。

如图9、图10所示，加热顶升平台4设置若干组，并使得每组加热顶升平台4均位于压合机构31所在的正下方位置，实现对位于流水带机构2上由载台101承载的基板进行上下方向的同步压合。加热顶升平台4包括伺服电机41、驱动丝杆42(多段式的驱动丝杆42通过中间的联轴器实现连接传动)、加热平台43，伺服电机41通过驱动丝杆42连通在加热平台43上，驱动丝杆42所在的外侧设置有多级驱动支架421，驱动支架421之间通过导向轴422以及直线轴承423实现在驱动丝杆42所在轴线方向的同步运动(即此时多级驱动支架421可在驱动丝杆42的延伸方向直线伸缩运动)。通过加热平台43从流水带机构2所在的顶部顶升，并与载台101上的基板下表面接触(为了保持加热平台43与基板底部接触面保持平齐，采用位于加热平台43底部所在的调平机构431实现与载台101的相互对齐)，并且加热平台43顶升时，仅对位于载台101上的基板进行顶升，而载台101的相对位置不发生改变，顶升后的基板接触到位于上方的压头314，从而带动压头314上方的随动杆315的抬升。

调平机构431的调平螺钉外置，方便设备的调试和维护，操作简单方便，节约调试时间，减少工作量；螺钉采用细牙螺纹，顶部镀铬处理，调节稳定，保证螺钉的强度。加热平台43在接触时，通过加热平台43的自身加热，传热方式对位于上部的基板同步实现加热升温。

下料模组5采用的结构与上料模组1所采用的结构相同(即包括下料接驳单元和下料检测单元，通过下料接驳单元对载有基板保压后的载台101转运至下料检测单元上)，并对载台101上完成保压工序的基板进行视觉检测后，监测合格后再转运至下一个工序。

如图12所示，含压力反馈的自重压合装置的压合系统，包括以下步骤：

S1、首先通过上料模组1将贴盖基板的载台101进行视觉检测，检测合格后转运至流水带机构2上(上料模组1的工作原理参照上述描述)。

S2、通过流水带机构2的传送组件22将载台101转运至自重压模组3所在的下方，并受到位于前端部限位组件221的限位，随后后端部的限位组件221同步抬升并限位，与此同时，通过定位组件211从侧边对载台101进行限位，实现载台101四个方向的位置固定限位(此时基板为阵列分布，并与压头314一一对应)。

S3、控制加热顶升平台4向上顶升(顶升平台4首先控温达到指定保压温度)，并使得加热平台43从载台101所在的下端面对基板进行接触式抬升，基板被整体顶升后与位于上方自重压模组3的压头314接触，并抬升，压头314会将位于上方的随动杆315同步抬升，而抬升在随动杆315上的配重块312也会脱离与随动支架311的接触，从而实现抬升状态的随动杆315及配重块312从基板的上部受到自身重力的作用对基板进行下压。

压力传感器313用于感应并记录来自随动杆315的受压压力，并完成指定的保压时间后，加热顶升平台4收缩，基板被重新复位到载台101所在的承载区域，同时压头314及随动杆315也重新复位，而配重块312被重新复位在随动支架311所在的上表面，为下一次保压按工序做准备(即压合机构31与加热顶升平台4分别从载台101所在的上下两个方向分别分离)。

同时在加热顶升平台4顶升时，如图11所示，位于流水带机构2所在的侧边位置设置有记录相机201，通过记录相机201记录每次加热顶升平台4顶升载台101上基板的过程视频，并存储至控制中心，因此当基板出现保压工序存在问题时，可以通过调取视频信息寻找(每组载台101均有一个独立的二维码识别编号，可方便快速定位)。

由于自重压模组3设置有多组，并且在其保压时需要一定时间，因此当其中一组保压时，不影响由流水带机构2传送载台101至另一组自重压模组3上，并且保压完成后每组自重压模组3均可独立实现传送至下料模组5上，因此在保压时间内，可同时实现多组载台101上的基板保压工序，大大提高了对于基板的保压效率。

S5、通过流水带机构2将完成保压的基板及载台101整体转移至下料模组5上，通过下料模组5将基板重新检测后，检测合格后，再转运至下一个工序。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种含压力反馈的自重压合装置，包括上料模组（1）、流水带机构（2）、自重压模组（3）、加热顶升平台（4）、下料模组（5），其特征在于，所述上料模组（1）包括上料接驳单元（11）及上料检测单元（12），通过上料接驳单元（11）将贴盖基板的载台（101）输送至上料检测单元（12）检测；

所述流水带机构（2）包括固定支架（21）、传送组件（22），所述固定支架（21）用于支撑固定，并通过传送组件（22）将承载有基板的载台（101）传输至自重压模组（3）所在的下方；

所述自重压模组（3）包括压合机构（31）、支撑轨道（32），所述压合机构（31）整体置于支撑轨道（32）所在的上部，此时压合机构（31）由随动支架（311）、配重块（312）、压力传感器（313）、压头（314）以及随动杆（315）组成，所述随动杆（315）设置多组并阵列分布于随动支架（311）所在的上端部，位于随动支架（311）所在上端部的每组随动杆（315）上套设若干组配重块（312），位于随动支架（311）所在的下端部分离式设置有压头（314），且压头（314）所在上部设置压力传感器（313），使压头（314）顶升时，压力传感器（313）与随动杆（315）接触后顶升，并同步带动配重块（312）的顶升；

所述加热顶升平台（4）包括伺服电机（41）、驱动丝杆（42）、加热平台（43），所述伺服电机（41）通过驱动丝杆（42）连通在加热平台（43）上，通过加热平台（43）从流水带机构（2）所在的载台（101）上将阵列分布的基板顶升，并同步带动位于自重压模组（3）上的压头（314）顶升；

所述下料模组（5）用于对保压工序完成的载台（101）上的基板进行转运。

2.根据权利要求1所述的含压力反馈的自重压合装置，其特征在于，所述上料检测单元（12）包括检测相机（121）、驱动组件（122）、支座（123），所述支座（123）位于上料模组（1）所在的端部位置，通过驱动组件（122）实现检测相机（121）的位置调整，同时检测相机（121）对承载有贴盖完成的基板进行视觉检测。

3.根据权利要求2所述的含压力反馈的自重压合装置，其特征在于，所述下料模组（5）包括下料接驳单元和下料检测单元，通过下料接驳单元对载有基板保压后的载台（101）转运至下料检测单元上，并对完成保压工序的基板进行检测后，转运至下一个工序。

4.根据权利要求1所述的含压力反馈的自重压合装置，其特征在于，位于固定支架（21）所在的侧边位置设置有定位组件（211），同时位于传送组件（22）传输方向的前后方向设置有限位组件（221），通过定位组件（211）与限位组件（221）对传输到位的载台（101）位置进行限定。

5.根据权利要求4所述的含压力反馈的自重压合装置，其特征在于，所述固定支架（21）所在的侧边位置设置有翘边检测组件（212）。

6.根据权利要求4所述的含压力反馈的自重压合装置，其特征在于，所述流水带机构所在的侧边位置设置有记录相机（201），用于记录基板顶升状态。

7.根据权利要求1所述的含压力反馈的自重压合装置，其特征在于，所述支撑轨道（32）所在的承载侧边对称设置有调平板（321），每组调平板（321）均独立调平，每组压合机构（31）所在的侧边位置设置有随动器（301），通过随动器（301）与调平板（321）相互贴合，以调整位于支撑轨道（32）上方压合机构（31）整体水平度。

8.根据权利要求7所述的含压力反馈的自重压合装置，其特征在于，所述加热顶升平台（4）设置若干组，并使得每组加热顶升平台（4）均位于压合机构（31）所在的正下方位置，实现对位于流水带机构（2）上由载台（101）承载的基板进行上下方向的同步压合。

9.根据权利要求8所述的含压力反馈的自重压合装置，其特征在于，所述驱动丝杆（42）所在的外侧设置有多级驱动支架（421），所述驱动支架（421）之间通过导向轴（422）以及直线轴承（423）实现在驱动丝杆（42）所在轴线方向的同步运动。

10.根据权利要求1-9任一项所述的含压力反馈的自重压合装置的压合系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过上料模组（1）将贴盖基板的载台（101）进行视觉检测后转运至流水带机构（2）上；

S2、通过流水带机构（2）的传送组件（22）将载台（101）转运至自重压模组（3）所在的下方，随后通过定位组件（211）与限位组件（221）对载台（101）所在的四周进行限位；

S3、控制所述加热顶升平台（4）向上顶升，并使得加热平台（43）从载台（101）所在的下端面对基板进行顶升作业，直至基板所在的上端面与压合机构（31）所在的压头（314）接触，并带动位于随动杆（315）上的配重块（312）同步顶升，同时压力传感器（313）记录并反馈每组压头（314）受压压力；

S4、通过流水带机构（2）将完成保压的基板及载台（101）整体转移至下料模组（5）上，通过下料模组（5）将基板重新检测后，再转运至下一个工序。

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