CN117066690B - 一种半导体加工用对准焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体加工用对准焊接装置，涉及半导体加工技术领域，该装置公开了焊接架，所述焊接架上滑动安装有两个移动块，所述移动块上转动安装有旋接杆，两个旋接杆均转动连接移动架，所述移动架上滑动安装有两个焊头架，所述焊头架上固定安装有激光焊接头，所述焊接架上固定安装有显示屏，设置两个可以调节间距的激光焊接头，可以对半导体与两个衬底的焊接面进行同步焊接，在满足不同厚度半导体的焊接基础上，提高半导体的焊接加工效率，在旋转架上设置多个定底组件以及定底块，满足不同大小的衬底的安装，设置可以双轴方向移动的气动手指，方便将半导体对准安装在两个衬底之间。

Description

一种半导体加工用对准焊接装置

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，更具体地说，它涉及一种半导体加工用对准焊接装置。

背景技术

半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，半导体在加工时需要置于两个衬底之间进行对准焊接。

目前的对准焊接装置在焊接后，半导体与衬底之间的焊缝会存在粗细不一的情况，当焊缝过粗或者过细时，就存在明显的半导体焊接缺陷问题，目前的对准焊接装置无法直观对半导体的焊接缺陷问题进行判断，操作人员需要通过仔细的观察才能判断半导体的焊接缺陷问题。目前的对准焊接装置也无法对焊接异常问题进行归类处理，操作人员难以对异常原因进行分析。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种半导体加工用对准焊接装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种半导体加工用对准焊接装置，包括焊接架，所述焊接架上滑动安装有两个移动块，所述移动块上转动安装有旋接杆，两个旋接杆均转动连接移动架，所述移动架上滑动安装有两个焊头架，所述焊头架上固定安装有激光焊接头，所述焊接架上固定安装有显示屏；

所述焊接架一侧固定安装有定底架，所述定底架上滑动安装有两个调节架，所述调节架上固定安装有旋转组件，所述旋转组件一侧设置有旋转架，所述旋转架上固定安装有多个定底组件，所述定底组件一侧设置有定底块，所述定底组件用于驱动定底块移动；

所述定底架一侧固定安装有上料架，所述上料架上滑动安装有调整组件，所述调整组件一侧设置有气动手指，所述调整组件用于驱动气动手指移动，所述气动手指用于夹持半导体，所述调整组件上固定安装有焊接检测头；

所述焊接检测头包括焊接拍摄模块、缺陷判断模块、型号判断模块、缺陷归类模块，所述焊接拍摄模块用于对半导体的焊接过程进行拍摄，获取得到影像数据，并将影像数据转换成视频影像帧，所述缺陷判断模块用于对半导体的焊接缺陷进行综合判断，具体为：对视频影像帧中的异常帧进行标记，将异常帧按照帧数先后进行排序，将相邻两个异常帧所对应的帧数进行帧数差值计算获取得到缺陷帧数间隔，将所有的缺陷帧数间隔进行求和处理并取均值获取得到缺陷帧数均隔并标记为Lm；获取得到异常帧的总数量，并标记为Pe，利用公式获取得到半导体的焊接缺陷值Cu，其中，a1、a2均为预设比例系数，设置焊接缺陷值阈值为Ty，当半导体的焊接缺陷值Cu≥焊接缺陷值阈值Ty时，将该半导体标记为焊接缺陷体；

所述型号判断模块用于识别半导体型号，并将半导体型号发送至缺陷归类模块，所述缺陷归类模块用于对同型号半导体进行归类处理，具体为：将当前时间之前50次同型号半导体的标记信息按照焊接先后顺序进行排序，将相邻两个同型号焊接缺陷体所对应的排序序号进行差值计算，获取得到缺陷序号差，将所有的缺陷序号差进行求和处理并取均值，获取得到缺陷序号均差，并标记为Er，获取得到当前时间之前50次同型号半导体中出现焊接缺陷体的总数量，并标记为Fm，获取得到同型号半导体的缺陷异常值Cg，利用公式获取得到同型号半导体的归类值Tq，其中，b1、b2、b3均为预设比例系数，设置归类值阈值为Mn，当同型号半导体的归类值Tq≥归类值阈值Mn时，将该型号半导体归类为焊接异常半导体，当同型号半导体的归类值Tq＜归类值阈值Mn时，将该型号半导体归类为焊接正常半导体，并将归类结果发送至显示屏进行显示。

进一步的，所述焊接架上固定安装有移动组件，所述焊接架上转动安装有第三丝杠，所述移动组件用于驱动第三丝杠旋转，所述第三丝杠两端螺纹面沿中部呈对称设置，所述第三丝杠两端螺纹连接两个移动块。

进一步的，所述移动架上固定安装有驱动组件，所述移动架上转动安装有第四丝杠，所述驱动组件用于驱动第四丝杠旋转，第四丝杠两端螺纹面沿中部呈对称设置，第四丝杠两端螺纹连接两个焊头架。

进一步的，所述定底架上固定安装有调节组件，所述定底架上转动安装有第二丝杠，所述调节组件用于驱动第二丝杠旋转，第二丝杠两端螺纹面沿中部呈对称设置，第二丝杠两端螺纹连接两个调节架。

进一步的，多个定底组件等弧度固定安装于旋转架上。

进一步的，所述上料架上固定安装有上料组件，所述上料架上转动安装有第一丝杠，所述上料组件用于驱动第一丝杠旋转，第一丝杠螺纹连接调整组件。

进一步的，视频影像帧中的异常帧通过下述步骤获取得到：制作图像分析模型，将视频影像帧作为图像分析模型的输入数据获取图像分析模型的输出数据，将输出数据标记为焊缝标签，将焊缝标签标记为Hf；所述焊缝标签的取值范围为[0,5]，其中，焊缝标签的数值越大，表示焊缝越粗；当焊缝标签Hf∈[0,1]时，则将焊缝标签对应位置标记为红色，当焊缝标签Hf∈(1,4]时，则将焊缝标签对应位置标记为绿色，当焊缝标签Hf∈(4,5]时，则将焊缝标签对应位置标记为红色，形成焊缝状态图，当焊缝状态图中存在红色标记时，则将该视频影像帧标记为异常帧。

进一步的，图像分析模型通过下述步骤制作获得：获取得到n张焊接素材照片，将焊接素材照片标记为训练图像，对训练图像赋予焊缝标签，将训练图像获取按照设定比例划分成训练集和验证集，构建神经网络模型，通过训练集和验证集对神经网络模型进行迭代训练，当迭代训练次数大于迭代次数阈值时，则判定神经网络模型完成训练，将训练完成的神经网络模型标记为图像分析模型。

进一步的，同型号半导体的缺陷异常值Cg通过下述步骤获取得到：将同型号半导体每次焊接中异常帧的数量进行求和处理并取均值，获取得到缺陷异常值Cg。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1、设置两个可以调节间距的激光焊接头，可以对半导体与两个衬底的焊接面进行同步焊接，在满足不同厚度半导体的焊接基础上，提高半导体的焊接加工效率，在旋转架上设置多个定底组件以及定底块，满足不同大小的衬底的安装，设置可以双轴方向移动的气动手指，方便将半导体对准安装在两个衬底之间，设置缺陷判断模块，可以对焊接后的半导体进行标记，操作人员可以根据焊缝状态图对焊接缺陷体的缺陷位置进行修补；

2、设置缺陷归类模块，可以对同型号半导体的焊接缺陷进行归类处理，直观的判断出同型号半导体是否存在焊接异常问题，操作人员可以对焊接异常问题进行排查。

附图说明

图1为一种半导体加工用对准焊接装置的结构示意图；

图2为本发明旋转架的结构示意图；

图3为本发明旋转架的内部结构图；

图4为本发明焊接架的内部结构图；

图5为本发明缺陷判断模块的原理框图；

图6为本发明缺陷归类模块的原理框图。

100、上料架；101、上料组件；102、调整组件；103、气动手指；104、焊接检测头；200、定底架；201、调节组件；202、调节架；203、旋转组件；204、旋转架；205、定底组件；206、定底块；300、焊接架；301、第三丝杠；302、移动块；303、旋接杆；304、移动架；305、驱动组件；306、焊头架；307、激光焊接头；308、移动组件；309、显示屏。

具体实施方式

实施例1

参照图1至图5，一种半导体加工用对准焊接装置，包括焊接架300，焊接架300上滑动安装有两个移动块302，移动块302上转动安装有旋接杆303，两个旋接杆303均转动连接移动架304，移动架304上滑动安装有两个焊头架306，焊头架306上固定安装有激光焊接头307，焊接架300上固定安装有显示屏309。焊接架300上固定安装有移动组件308，移动组件308可以是电机、回转气缸，焊接架300上转动安装有第三丝杠301，移动组件308用于驱动第三丝杠301旋转，第三丝杠301两端螺纹面沿中部呈对称设置，第三丝杠301两端螺纹连接两个移动块302。移动架304上固定安装有驱动组件305，驱动组件305可以是电机、回转气缸，移动架304上转动安装有第四丝杠，驱动组件305用于驱动第四丝杠旋转，第四丝杠两端螺纹面沿中部呈对称设置，第四丝杠两端螺纹连接两个焊头架306。设置两个可以调节间距的激光焊接头307，可以对半导体与两个衬底的焊接面进行同步焊接，在满足不同厚度半导体的焊接基础上，提高半导体的焊接加工效率。

焊接架300一侧固定安装有定底架200，定底架200上滑动安装有两个调节架202，调节架202上固定安装有旋转组件203，旋转组件203可以是电机、回转气缸，旋转组件203一侧设置有旋转架204，旋转架204上固定安装有多个定底组件205，定底组件205可以是气缸、油缸，定底组件205一侧设置有定底块206，定底组件205用于驱动定底块206移动。定底架200上固定安装有调节组件201，调节组件201可以是电机、回转气缸，定底架200上转动安装有第二丝杠，调节组件201用于驱动第二丝杠旋转，第二丝杠两端螺纹面沿中部呈对称设置，第二丝杠两端螺纹连接两个调节架202。多个定底组件205等弧度固定安装于旋转架204上。定底架200一侧固定安装有上料架100，上料架100上滑动安装有调整组件102，调整组件102可以是气缸、油缸，调整组件102一侧设置有气动手指103，调整组件102用于驱动气动手指103移动，气动手指103用于夹持半导体，调整组件102上固定安装有焊接检测头104。上料架100上固定安装有上料组件101，上料组件101可以是电机、回转气缸，上料架100上转动安装有第一丝杠，上料组件101用于驱动第一丝杠旋转，第一丝杠螺纹连接调整组件102。在旋转架204上设置多个定底组件205以及定底块206，满足不同大小的衬底的安装，设置可以双轴方向移动的气动手指103，方便将半导体对准安装在两个衬底之间，焊接检测头104包括焊接拍摄模块、缺陷判断模块，焊接拍摄模块用于对半导体的焊接过程进行拍摄，获取得到影像数据，并将影像数据转换成视频影像帧，缺陷判断模块用于对半导体的焊接缺陷进行综合判断，具体为：对视频影像帧中的异常帧进行标记，视频影像帧中的异常帧通过下述步骤获取得到：制作图像分析模型，将视频影像帧作为图像分析模型的输入数据获取图像分析模型的输出数据，图像分析模型通过下述步骤制作获得：获取得到n张焊接素材照片，焊接素材照片可以为10张，10张焊接素材照片可以从互联网获取，也可以取自之前拍摄的视频影像帧，将焊接素材照片标记为训练图像，对训练图像赋予焊缝标签，将训练图像获取按照设定比例划分成训练集和验证集，训练集和验证集的设定比例可以为1:1，构建神经网络模型，通过训练集和验证集对神经网络模型进行迭代训练，当迭代训练次数大于迭代次数阈值时，则判定神经网络模型完成训练，将训练完成的神经网络模型标记为图像分析模型。将输出数据标记为焊缝标签，将焊缝标签标记为Hf；焊缝标签的取值范围为[0,5]，其中，焊缝标签的数值越大，表示焊缝越粗；当焊缝标签Hf∈[0,1]时，表示焊缝过细，则将焊缝标签对应位置标记为红色，当焊缝标签Hf∈(1,4]时，表示焊缝正常，则将焊缝标签对应位置标记为绿色，当焊缝标签Hf∈(4,5]时，表示焊缝过粗，则将焊缝标签对应位置标记为红色，形成焊缝状态图，当焊缝状态图中存在红色标记时，则将该视频影像帧标记为异常帧。将异常帧按照帧数先后进行排序，将相邻两个异常帧所对应的帧数进行帧数差值计算获取得到缺陷帧数间隔，将所有的缺陷帧数间隔进行求和处理并取均值获取得到缺陷帧数均隔并标记为Lm；获取得到异常帧的总数量，并标记为Pe，利用公式获取得到半导体的焊接缺陷值Cu，其中，a1、a2均为预设比例系数，a1取值为0.2，a2取值为0.4，设置焊接缺陷值阈值为Ty，当半导体的焊接缺陷值Cu≥焊接缺陷值阈值Ty时，将该半导体标记为焊接缺陷体。焊接缺陷值阈值为5，当半导体a的焊接缺陷值为6时，将半导体a标记为焊接缺陷体，当半导体b的焊接缺陷值为4时，不对半导体b进行标记，操作人员可以根据焊缝状态图对半导体a的缺陷位置进行修补处理。

实施例2

参照图6，在实施例1的基础上，焊接检测头104包括型号判断模块、缺陷归类模块，型号判断模块用于识别半导体型号，并将半导体型号发送至缺陷归类模块，缺陷归类模块用于对同型号半导体进行归类处理，具体为：将当前时间之前50次同型号半导体的标记信息按照焊接先后顺序进行排序，将相邻两个同型号焊接缺陷体所对应的排序序号进行差值计算，获取得到缺陷序号差，将所有的缺陷序号差进行求和处理并取均值，获取得到缺陷序号均差，并标记为Er，获取得到当前时间之前50次同型号半导体中出现焊接缺陷体的总数量，并标记为Fm，获取得到同型号半导体的缺陷异常值Cg，同型号半导体的缺陷异常值Cg通过下述步骤获取得到：将同型号半导体每次焊接中异常帧的数量进行求和处理并取均值，获取得到缺陷异常值Cg。利用公式获取得到同型号半导体的归类值Tq，其中，b1、b2、b3均为预设比例系数，b1取值为0.5，b2取值为0.8，b3取值为1.2，设置归类值阈值为Mn，当同型号半导体的归类值Tq≥归类值阈值Mn时，将该型号半导体归类为焊接异常半导体，当同型号半导体的归类值Tq＜归类值阈值Mn时，将该型号半导体归类为焊接正常半导体，并将归类结果发送至显示屏309进行显示。归类值阈值为20，当x型号的半导体归类值为22时，将x型号的半导体归类为焊接异常半导体，当y型号的半导体归类值为18时，将y型号的半导体归类为焊接正常半导体，并将归类结果显示在显示屏309上，操作人员可以根据归类结果对焊接异常半导体的焊接异常问题进行排查。

工作原理：

步骤一：将两个衬底分别放在两个旋转架204上，定底组件205驱动定底块206移动，将定底块206将衬底固定在旋转架204上，将半导体放在气动手指103上，气动手指103将半导体夹持住，上料组件101驱动第一丝杠旋转，第一丝杠带动调整组件102水平移动，调整组件102驱动半导体移动，将半导体调整至两个衬底之间；

步骤二：调节组件201驱动第二丝杠旋转，第二丝杠带动两个调节架202相向移动，两个衬底将半导体对准夹持住，气动手指103取消对半导体的夹持，移动组件308驱动第三丝杠301旋转，第二丝杠301带动两个移动块302相向移动，移动块302配合旋接杆303带动移动架304水平移动，驱动组件305驱动第四丝杠旋转，第四丝杠带动两个焊头架306相向移动，将激光焊接头307调整至衬底与半导体的接触面一侧，激光焊接头307对衬底与半导体的接触面进行焊接，焊接过程中旋转组件203驱动旋转架204旋转；

步骤三：焊接完成后，焊接检测头104判断半导体是否为焊接缺陷体，并且显示屏309对该型号半导体的归类类别进行显示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本模板的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示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、以及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，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。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。

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“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，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连接，可以是两个元件内部的连通。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。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种半导体加工用对准焊接装置，包括焊接架（300），其特征在于，所述焊接架（300）上滑动安装有两个移动块（302），所述移动块（302）上转动安装有旋接杆（303），两个旋接杆（303）均转动连接移动架（304），所述移动架（304）上滑动安装有两个焊头架（306），所述焊头架（306）上固定安装有激光焊接头（307），所述焊接架（300）上固定安装有显示屏（309）；

所述焊接架（300）一侧固定安装有定底架（200），所述定底架（200）上滑动安装有两个调节架（202），所述调节架（202）上固定安装有旋转组件（203），所述旋转组件（203）一侧设置有旋转架（204），所述旋转架（204）上固定安装有多个定底组件（205），所述定底组件（205）一侧设置有定底块（206），所述定底组件（205）用于驱动定底块（206）移动；

所述定底架（200）一侧固定安装有上料架（100），所述上料架（100）上滑动安装有调整组件（102），所述调整组件（102）一侧设置有气动手指（103），所述调整组件（102）用于驱动气动手指（103）移动，所述气动手指（103）用于夹持半导体，所述调整组件（102）上固定安装有焊接检测头（104）；

所述焊接检测头（104）包括焊接拍摄模块、缺陷判断模块、型号判断模块、缺陷归类模块，所述焊接拍摄模块用于对半导体的焊接过程进行拍摄，获取得到影像数据，并将影像数据转换成视频影像帧，所述缺陷判断模块用于对半导体的焊接缺陷进行综合判断，具体为：对视频影像帧中的异常帧进行标记，将异常帧按照帧数先后进行排序，将相邻两个异常帧所对应的帧数进行帧数差值计算获取得到缺陷帧数间隔，将所有的缺陷帧数间隔进行求和处理并取均值获取得到缺陷帧数均隔并标记为Lm；获取得到异常帧的总数量，并标记为Pe，利用公式获取得到半导体的焊接缺陷值Cu，其中，a1、a2均为预设比例系数，设置焊接缺陷值阈值为Ty，当半导体的焊接缺陷值Cu≥焊接缺陷值阈值Ty时，将该半导体标记为焊接缺陷体；

所述型号判断模块用于识别半导体型号，并将半导体型号发送至缺陷归类模块，所述缺陷归类模块用于对同型号半导体进行归类处理，具体为：将当前时间之前50次同型号半导体的标记信息按照焊接先后顺序进行排序，将相邻两个同型号焊接缺陷体所对应的排序序号进行差值计算，获取得到缺陷序号差，将所有的缺陷序号差进行求和处理并取均值，获取得到缺陷序号均差，并标记为Er，获取得到当前时间之前50次同型号半导体中出现焊接缺陷体的总数量，并标记为Fm，获取得到同型号半导体的缺陷异常值Cg，利用公式获取得到同型号半导体的归类值Tq，其中，b1、b2、b3均为预设比例系数，设置归类值阈值为Mn，当同型号半导体的归类值Tq≥归类值阈值Mn时，将该型号半导体归类为焊接异常半导体，当同型号半导体的归类值Tq＜归类值阈值Mn时，将该型号半导体归类为焊接正常半导体，并将归类结果发送至显示屏（309）进行显示；

视频影像帧中的异常帧通过下述步骤获取得到：制作图像分析模型，将视频影像帧作为图像分析模型的输入数据获取图像分析模型的输出数据，将输出数据标记为焊缝标签，将焊缝标签标记为Hf；所述焊缝标签的取值范围为[0，5]，其中，焊缝标签的数值越大，表示焊缝越粗；当焊缝标签Hf∈[0,1]时，则将焊缝标签对应位置标记为红色，当焊缝标签Hf∈（1,4]时，则将焊缝标签对应位置标记为绿色，当焊缝标签Hf∈（4,5]时，则将焊缝标签对应位置标记为红色，形成焊缝状态图，当焊缝状态图中存在红色标记时，则将该视频影像帧标记为异常帧；

图像分析模型通过下述步骤制作获得：获取得到n张焊接素材照片，将焊接素材照片标记为训练图像，对训练图像赋予焊缝标签，将训练图像获取按照设定比例划分成训练集和验证集，构建神经网络模型，通过训练集和验证集对神经网络模型进行迭代训练，当迭代训练次数大于迭代次数阈值时，则判定神经网络模型完成训练，将训练完成的神经网络模型标记为图像分析模型；

同型号半导体的缺陷异常值Cg通过下述步骤获取得到：将同型号半导体每次焊接中异常帧的数量进行求和处理并取均值，获取得到缺陷异常值Cg。

2.根据权利要求1所述的一种半导体加工用对准焊接装置，其特征在于，所述焊接架（300）上固定安装有移动组件（308），所述焊接架（300）上转动安装有第三丝杠（301），所述移动组件（308）用于驱动第三丝杠（301）旋转，所述第三丝杠（301）两端螺纹面沿中部呈对称设置，所述第三丝杠（301）两端螺纹连接两个移动块（302）。

3.根据权利要求2所述的一种半导体加工用对准焊接装置，其特征在于，所述移动架（304）上固定安装有驱动组件（305），所述移动架（304）上转动安装有第四丝杠，所述驱动组件（305）用于驱动第四丝杠旋转，第四丝杠两端螺纹面沿中部呈对称设置，第四丝杠两端螺纹连接两个焊头架（306）。

4.根据权利要求3所述的一种半导体加工用对准焊接装置，其特征在于，所述定底架（200）上固定安装有调节组件（201），所述定底架（200）上转动安装有第二丝杠，所述调节组件（201）用于驱动第二丝杠旋转，第二丝杠两端螺纹面沿中部呈对称设置，第二丝杠两端螺纹连接两个调节架（202）。

5.根据权利要求4所述的一种半导体加工用对准焊接装置，其特征在于，多个定底组件（205）等弧度固定安装于旋转架（204）上。

6.根据权利要求5所述的一种半导体加工用对准焊接装置，其特征在于，所述上料架（100）上固定安装有上料组件（101），所述上料架（100）上转动安装有第一丝杠，所述上料组件（101）用于驱动第一丝杠旋转，第一丝杠螺纹连接调整组件（102）。