CN117096042B - 一种芯片真空压合机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种芯片真空压合机，应用在芯片真空压合设备技术领域，其技术方案要点是：所述基座上基于滑轨滑动连接有压合座，所述压合座上固定连接有一组压合块，所述安装座固定设有抵接所述压合座的真空腔，所述真空腔与所述压合座连接处设有第一密封圈，所述导向座上固定设有下压组件，所述真空腔上固定设有用于封闭所述真空腔与所述压合座连接处从而实现所述真空腔密封的第一密封组件，所述安装座上固定设有伸入所述真空腔内，用于压接所述压合块的压合组件，所述压合组件与所述安装座连接处设有第二密封组件；具有的技术效果是：操作简单，压力控制精准，易于保持真空环境。
Description
技术领域
本发明涉及芯片真空压合设备技术领域，特别涉及一种芯片真空压合机。
背景技术
在半导体支撑中，常常会使用真空压合设备将两片芯片结合在一起，利用压力、加热让两芯片形成共晶，使得金属全键结合到一起，进而实现两芯片的结合，在芯片压合过程中，需要芯片在真空环境下以设定的压力压合一定时间，在压合过程中，芯片所处的真空环境需要保持稳定，否则会严重影响芯片压合的质量。
目前，公告号为CN201072750Y的中国发明，公开了使用于真空腔体之芯片压合装置，包括一承置部，设置于该真空腔体内，该承置部的上方置放一第一芯片，并在该第一芯片上方置放一第二芯片；一压合部，设置于该真空腔体内；复数个连动轴，其一端固定于该压合部，并贯穿该承置部及该真空腔体而延伸出该真空腔体外：以及一下拉机构，该些连动轴的另一端固定于该下拉机构，该下拉机构使该些连动轴全下移动，而带动该压合部上下移动，以压合该压合部与承置部之间之该第一芯片与该第二芯片。
现有的发明通过压合装置从而使得芯片压合的效果更为良好，但是，一方面，该发明在放置芯片时不便利，需要打开真空腔进行放置，操作较为繁琐；另一方面，传动机构与真空腔连接部分以及真空腔难以保证完全密封，长期使用后难以保持芯片压合过程中的真空环境，具有改进的必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种芯片真空压合机，其优点是操作简单，压力控制精准，易于保持真空环境。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种芯片真空压合机，包括基座以及沿着竖直方向固定连接于所述基座上的导向座，所述导向座上沿着竖直方向滑动连接有安装座；所述基座上基于滑轨滑动连接有压合座，所述压合座上固定连接有一组压合块，所述安装座靠近所述基座的一端固定设有抵接所述压合座的真空腔，所述真空腔与所述压合座连接处设有第一密封圈，所述导向座上固定设有用于带动所述压合座下压从而实现实现所述真空腔密封的下压组件，所述真空腔上固定设有用于封闭所述真空腔与所述压合座连接处从而实现所述真空腔密封的第一密封组件，所述安装座上固定设有伸入所述真空腔内，用于压接所述压合块的压合组件，所述压合组件与所述安装座连接处设有第二密封组件。
本发明进一步设置为：所述下压组件包括对称固定连接于所述导向座沿着所述压合座输送方向两端的杠杆下压机构以及对称固定连接于所述导向座沿着垂直于所述压合座输送方向两端的下压气缸，所述杠杆下压机构包括转动连接于所述导向座上的旋转杆，所述旋转杆靠近所述安装座的一端转动连接有用于下压所述安装座的下压块，所述基座上沿着竖直方向设有顶升气缸，所述顶升气缸的伸缩端转动连接于所述旋转杆远离所述安装座的一端。
本发明进一步设置为：所述旋转杆靠近所述顶升气缸的一端距离旋转点的距离与所述旋转杆靠近所述下压块的一端距离旋转点的距离的比值不低于3：1。
本发明进一步设置为：所述压合组件包括固定连接于所述安装座上的压合件以及固定连接于所述压合件下压端，用于压接所述压合块的压合板，所述压合件与所述压合板之间固定连接有用于实时监测下压力大小的压力传感器。
本发明进一步设置为：所述压合件为压合电缸。
本发明进一步设置为：所述第一密封组件包括沿着竖直方向滑动连接于所述真空腔外围的密封环，所述密封环内沿着竖直方向固定设有若干环形气胀圈，所述真空腔以及所述压合座外侧壁开设有用于容纳所述环形气胀圈的密封槽，所述密封环上固定设有用于向所述环形气胀圈内充气的充气口，所述真空腔上固定设有若干用于带动所述密封环下降以实现包覆所述真空腔以及所述压合座的伸缩气缸。
本发明进一步设置为：所述环形气胀圈设有不低于3组，所述真空腔外侧壁设有不低于2个所述密封槽，所述压合座外侧壁设有不低于1个所述密封槽。
本发明进一步设置为：所述第二密封组件包括贴合固定设置于所述安装座上端面的密封板以及同轴心固定连接于所述安装座下端面的密封套，所述压合件密封固定连接于所述密封板上，所述压合件的下压杆穿过所述密封套固定连接于所述压合板上，所述密封套上分别设有固定密封机构以及活动密封机构。
本发明进一步设置为：所述固定密封机构包括不低于2组沿着水平方向同轴心开设于所述密封套上的第一密封孔，所述第一密封孔内设有截面呈圆形构造的第二密封圈，所述活动密封机构包括若干沿着竖直方向开设于所述密封套上的第二密封孔，所述第二密封孔内设有截面呈Y形构造的第三密封圈以及截面呈圆形构造的第四密封圈，所述第四密封圈设于所述第三密封圈之间，所述安装座上开设有与所述压合件的下压杆同轴心构造的第三密封孔，所述第三密封孔内同样设有截面呈Y形构造的第三密封圈。
本发明进一步设置为：所述真空腔两端以及顶端均开设有真空口，所述真空口外接真空泵，所述真空口上固定设有用于监测所述真空腔内的真空度的传感器，进行芯片真空压合时，所述真空腔内的真空度不低于90KPa。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.在真空腔与压合座连接处设置第一密封圈的同时设置第一密封组件，由于真空腔抵接压合座时，第一密封圈在长期动态挤压下会导致第一密封圈的弹性损失从而影响真空腔的气密性，此时第一密封组件通过设置密封环并在密封环内设置环形气胀圈，同时在真空腔以及压合座外侧壁设置密封槽，当密封腔内开始抽真空时，环形气胀圈充气充满密封槽，从而阻止空气经过而通过真空腔与压合座之间的间隙进入真空腔内，即使在第一密封圈密封效果不佳的同时也能保证真空腔的密封效果，同时在真空腔上设置带动密封环下降的伸缩气缸，当压合完成收料时，伸缩气缸缩回带动第一密封组件上升，避免影响压合座在基座上的正常滑移，不会影响芯片的正常放料收料；
2.同时在压合组件与安装座连接处设置第二密封组件，第二密封组件设置固定密封机构以及活动密封机构，由于密封套与安装板之间是静态连接的，第二密封圈不受动态损失，通过在密封套上开设第一密封孔以及呈圆形构造的第二密封圈就可以保证密封套与安装座之间的密封效果，而压合件的下压杆带动压合板下压时，下压杆与密封套之间是动态连接的，在第二密封孔以及第三密封孔内设置呈Y形构造的第三密封圈，从而实现下压杆下移过程中第三密封圈始终有部分能够接触下压杆从而保证密封套与下压杆之间的动态密封性能，而芯片在压合过程中需要保压一定时间，此时下压杆与密封套之间是静态连接的，通过在第二密封孔内设置呈圆形构造的第四密封圈，从而保证了下压杆与密封套之间的静态密封性能，保证了真空腔内真空环境；
3. 压合座基于滑轨滑动连接在基座上，当放置芯片时仅需要推拉压合座即可实现芯片的取放，操作简单，提高了压合的效率，压合件使用压合电缸，在能够提供足够大的压力的同时易于调控压力大小，同时设置压力传感器，避免在真空压合过程中损坏芯片，提升了压力控制的精准度；
4.下压组件在设置下压气缸的同时设置杠杆下压组件，通过杠杆机构提升下压块作用在安装座上的压力，从而使得第一密封圈充分形变，提升了真空腔的真空效果。
附图说明
图1是本实施例的整体的结构示意图；
图2是本实施例的整体的结构剖视示意图；
图3是图2的A部分放大示意图；
图4是图2的B部分放大示意图。
附图标记：1、基座；2、导向座；3、安装座；4、压合座；41、压合块；42、第一密封圈；5、滑轨；6、真空腔；61、真空口；62、传感器；7、下压组件；71、杠杆下压机构；711、旋转杆；712、下压块；713、顶升气缸；72、下压气缸；8、第一密封组件；81、密封环；82、环形气胀圈；83、密封槽；84、充气口；85、伸缩气缸；9、压合组件；91、压合件；92、压合板；93、压力传感器；10、第二密封组件；101、密封板；102、密封套；103、固定密封机构；104、活动密封机构；105、第一密封孔；106、第二密封圈；107、第二密封孔；108、第三密封圈；109、第四密封圈；110、第三密封孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例：
参考图1至图4，一种芯片真空压合机，包括固定设置的基座1以及基于导向杆沿着竖直方向固定连接在基座1上的导向座2，在导向座2上沿着竖直方向滑动连接有安装座3，在基座1上基于滑轨5滑动连接有压合座4，在压合座4上固定连接有一组压合块41，待压合的芯片放置在压合块41之间，在压合座4上固定设有4个用于定位压合块41的定位块，在安装座3靠近基座1的一端固定设有抵接压合座4的真空腔6，导向座2上固定设有用于带动压合座4下压从而实现实现真空腔6密封的下压组件7，真空腔6与压合座4以及安装座3之间形成用于容纳压合块41的空间，在真空腔6与压合座4连接处设有第一密封圈42，在真空腔6上固定设有用于封闭真空腔6与压合座4连接处从而实现真空腔6密封的第一密封组件8，同时在安装座3上固定设有伸入真空腔6内，用于压接压合块41的压合组件9，在压合组件9与安装座3连接处设有第二密封组件10，第一密封圈42、第一密封组件8以及第二密封组件10用于保证芯片压合状态时真空腔6内的真空状态，避免空气进入真空腔6内影响芯片真空压合的效果。在真空腔6两端以及顶端均开设有真空口61，真空口61外接真空泵，真空口61上固定设有用于监测真空腔6内的真空度的传感器62，进行芯片真空压合时，真空腔6内的真空度不低于90Kpa。
具体的，下压组件7包括对称固定连接在导向座2沿着压合座4输送方向两端的杠杆下压机构71以及对称固定连接在导向座2沿着垂直于压合座4输送方向两端的下压气缸72，杠杆下压机构71以及下压气缸72同步带动导向座2下压从而实现真空腔6抵接压合座4，杠杆下压机构71包括转动连接在导向座2上的旋转杆711，在旋转杆711靠近安装座3的一端转动连接有用于下压安装座3的下压块712，基座1上沿着竖直方向设有顶升气缸713，顶升气缸713的伸缩端转动连接在旋转杆711远离安装座3的一端，旋转杆711靠近顶升气缸713的一端距离旋转点的距离与旋转杆711靠近下压块712的一端距离旋转点的距离的比值不低于3：1，优选为4：1，通过杠杆机构提升下压块712作用在安装座3上的压力结合两个下压气缸72下压安装座3，从而使得第一密封圈42充分形变，从而提升真空腔6与压合座4之间的密封性，有利于保持密封腔内的真空度。
参考图1和图2，具体的，压合组件9包括固定连接在安装座3上的压合件91以及固定连接在压合件91下压端，用于压接压合块41的压合板92，压合板92与压合块41表面贴合，在压合件91与压合板92之间固定连接有用于实时监测下压力大小的压力传感器93。在本实施例中，压合件91为压合电缸，从而在能够提供足够大的压力的同时易于调控压力大小，同时设置压力传感器93，避免在真空压合过程中损坏芯片，提升了压力控制的精准度。
参考图1、图2和图4，具体的，第一密封组件8包括沿着竖直方向滑动连接在真空腔6外围的密封环81，密封环81环内壁与真空腔6外侧壁以及压合座4外侧壁的之间的距离处处相等，密封环81内沿着竖直方向固定设有若干环形气胀圈82，在真空腔6以及压合座4外侧壁开设有用于容纳环形气胀圈82的密封槽83，在密封环81上固定设有用于向环形气胀圈82内充气的充气口84，由于真空腔6抵接压合座4时，第一密封圈42在长期动态挤压下会导致第一密封圈42的弹性损失从而影响真空腔6的气密性，此时第一密封组件8通过设置密封环81并在密封环81内设置环形气胀圈82，同时在真空腔6以及压合座4外侧壁设置密封槽83，当密封腔内开始抽真空时，环形气胀圈82充气充满密封槽83，环形气胀圈82的表面与密封槽83槽壁贴合，从而阻止空气经过而通过真空腔6与压合座4之间的间隙进入真空腔6内，即使在第一密封圈42密封效果不佳的同时也能保证真空腔6的密封效果，真空腔6上固定设有若干用于带动密封环81下降以实现包覆真空腔6以及压合座4的伸缩气缸85，同时在真空腔6上设置带动密封环81下降的伸缩气缸85，当压合完成收料时，伸缩气缸85缩回带动第一密封组件8上升，避免影响压合座4在基座1上的正常滑移，不会影响芯片的正常放料收料。在本实施例中，环形气胀圈82设有不低于3组，真空腔6外侧壁设有不低于2个密封槽83，压合座4外侧壁设有不低于1个密封槽83，从而保证第一密封组件8在正常收起不影响芯片正常放置同时保证真空腔6的密封性。
参考图1、图2和图3，具体的，第二密封组件10包括贴合固定设置在安装座3上端面的密封板101以及同轴心固定连接在安装座3下端面的密封套102，密封板101通过焊接或是螺栓固定连接在安装座3上，外侧涂设密封胶增加气密性，压合件91密封固定连接在密封板101上，压合件91的下压杆穿过密封套102固定连接在压合板92上，密封套102上分别设有固定密封机构103以及活动密封机构104。具体的，固定密封机构103包括不低于2组沿着水平方向同轴心开设在密封套102上的第一密封孔105，在第一密封孔105内设有截面呈圆形构造的第二密封圈106，由于密封套102与安装板之间是静态连接的，第二密封圈106不受动态损失，通过在密封套102上开设第一密封孔105以及呈圆形构造的第二密封圈106就可以保证密封套102与安装座3之间的密封效果，活动密封机构104包括若干沿着竖直方向开设在密封套102上的第二密封孔107，在第二密封孔107内设有截面呈Y形构造的第三密封圈108以及截面呈圆形构造的第四密封圈109，第四密封圈109设置在第三密封圈108之间，压合件91的下压杆带动压合板92下压时，下压杆与密封套102之间是动态连接的，在第二密封孔107以及第三密封孔110内设置呈Y形构造的第三密封圈108，从而实现下压杆下移过程中第三密封圈108始终有部分能够接触下压杆从而保证密封套102与下压杆之间的动态密封性能，而芯片在压合过程中需要保压一定时间，此时下压杆与密封套102之间是静态连接的，通过在第二密封孔107内设置呈圆形构造的第四密封圈109，从而保证了下压杆与密封套102之间的静态密封性能，保证了真空腔6内真空环境，设置呈圆形构造的第四密封圈109设置在呈Y形构造的第三密封圈108之间，实现动态密封与静态密封的交替设置，保证了真空腔6的保持真空的效果，同时在安装座3上开设有与压合件91的下压杆同轴心构造的第三密封孔110，第三密封孔110内同样设有截面呈Y形构造的第三密封圈108，从而抑制空气自密封板101排出。在本实施例中，活动密封机构104中第三密封圈108以及第四密封圈109的排列方式为两个第三密封圈108-两个第四密封圈109-两个第三密封圈108，提升密封效果的同时也能够避免一个密封圈失效情况下的密封效果。
使用过程简述：首先工人将芯片放置到压合块41之间，随后通过滑轨5将压合座4推到指定位置，随后压合组件9带动安装座3下压使得真空腔6抵接压合座4，此时真空泵进行抽真空，同时环形气胀圈82充气充满密封槽83，环形气胀圈82的表面与密封槽83槽壁贴合以阻止空气经过而通过真空腔6与压合座4之间的间隙进入真空腔6内，当真空腔6内完成抽真空后，压合气缸的下压杆带动压合板92下压直到下压力达到设定压力数值后保持至少5分钟，当压合完成后，压合组件9带动安装座3上升，伸缩气缸85缩回带动第一密封组件8上升，拉动压合座4取出压合完成的芯片。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出具有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种芯片真空压合机，包括基座(1)以及沿着竖直方向固定连接于所述基座(1)上的导向座(2)，所述导向座(2)上沿着竖直方向滑动连接有安装座(3)；其特征在于，所述基座(1)上基于滑轨(5)滑动连接有压合座(4)，所述压合座(4)上固定连接有一组压合块(41)，所述安装座(3)靠近所述基座(1)的一端固定设有抵接所述压合座(4)的真空腔(6)，所述真空腔(6)与所述压合座(4)连接处设有第一密封圈(42)，所述导向座(2)上固定设有用于带动所述压合座(4)下压从而实现所述真空腔(6)密封的下压组件(7)，所述真空腔(6)上固定设有用于封闭所述真空腔(6)与所述压合座(4)连接处从而实现所述真空腔(6)密封的第一密封组件(8)，所述安装座(3)上固定设有伸入所述真空腔(6)内，用于压接所述压合块(41)的压合组件(9)，所述压合组件(9)与所述安装座(3)连接处设有第二密封组件(10)；
所述压合组件(9)包括固定连接于所述安装座(3)上的压合件(91)以及固定连接于所述压合件(91)下压端，用于压接所述压合块(41)的压合板(92)，所述压合件(91)与所述压合板(92)之间固定连接有用于实时监测下压力大小的压力传感器(93)；
所述第一密封组件(8)包括沿着竖直方向滑动连接于所述真空腔(6)外围的密封环(81)，所述密封环(81)内沿着竖直方向固定设有若干环形气胀圈(82)，所述真空腔(6)以及所述压合座(4)外侧壁开设有用于容纳所述环形气胀圈(82)的密封槽(83)，所述密封环(81)上固定设有用于向所述环形气胀圈(82)内充气的充气口(84)，所述真空腔(6)上固定设有若干用于带动所述密封环(81)下降以实现包覆所述真空腔(6)以及所述压合座(4)的伸缩气缸(85)；
所述第二密封组件(10)包括贴合固定设置于所述安装座(3)上端面的密封板(101)以及同轴心固定连接于所述安装座(3)下端面的密封套(102)，所述压合件(91)密封固定连接于所述密封板(101)上，所述压合件(91)的下压杆穿过所述密封套(102)固定连接于所述压合板(92)上，所述密封套(102)上分别设有固定密封机构(103)以及活动密封机构(104)；
所述固定密封机构(103)包括不低于2组沿着水平方向同轴心开设于所述密封套(102)上的第一密封孔(105)，所述第一密封孔(105)内设有截面呈圆形构造的第二密封圈(106)，所述活动密封机构(104)包括若干沿着竖直方向开设于所述密封套(102)上的第二密封孔(107)，所述第二密封孔(107)内设有截面呈Y形构造的第三密封圈(108)以及截面呈圆形构造的第四密封圈(109)，所述第四密封圈(109)设于所述第三密封圈(108)之间，所述安装座(3)上开设有与所述压合件(91)的下压杆同轴心构造的第三密封孔(110)，所述第三密封孔(110)内同样设有截面呈Y形构造的第三密封圈(108)。
2.根据权利要求1所述的一种芯片真空压合机，其特征在于，所述下压组件(7)包括对称固定连接于所述导向座(2)沿着所述压合座(4)输送方向两端的杠杆下压机构(71)以及对称固定连接于所述导向座(2)沿着垂直于所述压合座(4)输送方向两端的下压气缸(72)，所述杠杆下压机构(71)包括转动连接于所述导向座(2)上的旋转杆(711)，所述旋转杆(711)靠近所述安装座(3)的一端转动连接有用于下压所述安装座(3)的下压块(712)，所述基座(1)上沿着竖直方向设有顶升气缸(713)，所述顶升气缸(713)的伸缩端转动连接于所述旋转杆(711)远离所述安装座(3)的一端。
3.根据权利要求2所述的一种芯片真空压合机，其特征在于，所述旋转杆(711)靠近所述顶升气缸(713)的一端距离旋转点的距离与所述旋转杆(711)靠近所述下压块(712)的一端距离旋转点的距离的比值不低于3：1。
4.根据权利要求1所述的一种芯片真空压合机，其特征在于，所述压合件(91)为压合电缸。
5.根据权利要求1所述的一种芯片真空压合机，其特征在于，所述环形气胀圈(82)设有不低于3组，所述真空腔(6)外侧壁设有不低于2个所述密封槽(83)，所述压合座(4)外侧壁设有不低于1个所述密封槽(83)。
6.根据权利要求1所述的一种芯片真空压合机，其特征在于，所述真空腔(6)两端以及顶端均开设有真空口(61)，所述真空口(61)外接真空泵，所述真空口(61)上固定设有用于监测所述真空腔(6)内的真空度的传感器(62)，进行芯片真空压合时，所述真空腔(6)内的真空度不低于90KPa。
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