CN212218159U - 自动研磨、抛光及检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种自动研磨、抛光及检测设备，包括有机架、研磨台、抛光台、检测装置、样照采集装置、水平活动架、水平驱动机构、竖向活动架、竖向驱动机构以及夹持盘；该研磨台可旋转地设置于机架上，研磨台由第一驱动机构带动旋转；该抛光台可旋转地设置于机架上，抛光台由第二驱动机构带动旋转；通过采用本设备，可以实现自动研磨和抛光、自动测量和自动形貌照片采集，首先可以提高数倍研磨和抛光的效率，使用本设备的夹持盘可以同时研磨或者抛光多个产品，并且机械化自动化作业，可以减少人工成本和降低研磨作业中的不良品。

Description

自动研磨、抛光及检测设备

技术领域

本实用新型涉及研磨抛光领域技术，尤其是指一种自动研磨、抛光及检测设备。

背景技术

金相切片，又名切片，cross-section， x-section， 是用特制液态树脂将样品包裹固封，然后进行研磨抛光的一种制样方法，检测流程包括取样、固封、研磨、抛光、最后提供形貌照片（SEM）进行开裂分层大小判断、或尺寸等数据分析。是一种观察样品横截面组织结构情况的常用制样方法。

在电子产品封装中，金相切片应用于芯片倒装封装后观察和检查芯片凸点和基板的连接情况，以及确认底部填胶固化后的胶水覆盖等情况是否满足要求。传统取样和固封后，由人手握持研磨件在研磨机的砂纸上研磨或者手握辅助工具夹持后进行研磨。方法是研磨转盘旋转时，手掌下压研磨件下表面接触砂纸的表面在水平方向进行摩擦式的研磨，然后再通过高倍显微镜来观测研磨横切面的情况。当研磨到指定位置时需更换较小颗粒的砂纸进行精研磨，反复研磨和看镜检测工作效率低。且手工研磨方法需要经验的积累，才能保证研磨面的平整和金凸点连接处不被破坏。

而且电子产品的外形尺寸趋向小尺寸发展，这给手工研磨和检测过程带来很大的挑战。因为实际手持封胶后的产品研磨时，通常至少研磨两个表面，第一面研磨后再研磨第二面时，实际研磨件的尺寸变的更小，这样非常考验操作人员的技术熟练度。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种自动研磨、抛光及检测设备，其可改善目前技术在封装工艺的金相切片研磨的效率和品质。

为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案：

一种自动研磨、抛光及检测设备，包括有机架、研磨台、抛光台、检测装置、样照采集装置、水平活动架、水平驱动机构、竖向活动架、竖向驱动机构以及夹持盘；

该研磨台可旋转地设置于机架上，研磨台由第一驱动机构带动旋转；该抛光台可旋转地设置于机架上，抛光台由第二驱动机构带动旋转；

该检测装置和样照采集装置均设置于机架上并均位于研磨台和抛光台之间；

该水平活动架可水平来回活动地设置于机架上，该水平驱动机构设置于机架上并带动水平活动架水平来回活动；

该竖向活动架可竖向来回活动地设置于水平活动架上并随水平活动架水平来回活动，该竖向驱动机构设置于水平活动架上并带动竖向活动架竖向来回活动；

该夹持盘通过音圈马达与竖向活动架安装连接，夹持盘的周缘设置有产品安置位，夹持盘随竖向活动架竖向来回活动，并随水平活动架来回活动于研磨台的正上方和抛光台的正上方之间。

优选的，所述检测装置包括有间隔设置的发射端和接收端。

优选的，所述样照采集装置为摄像机。

优选的，所述机架上设置有滑轨，该滑轨水平延伸，该水平活动架滑动安装在滑轨上并沿滑轨水平来回活动。

优选的，所述水平驱动机构包括有丝杆和横向马达，该丝杆可转动地设置于机架上并横向延伸，丝杆与水平活动架螺合连接，该横向马达固定于机架上并带动丝杆来回转动。

优选的，所述竖向驱动机构包括有丝杆和伺服马达，该丝杆可转动地设置于水平活动架上并竖向延伸，丝杆与竖向活动架螺合连接，该伺服马达固定于水平活动架上并带动丝杆来回转动。

优选的，所述夹持盘的周缘间隔设置有多个前述产品安置位，针对每一产品安置位均于夹持盘上设置有用于固定产品的固定气缸。

优选的，所述音圈马达上设置有间隙感应器，所述音圈马达与夹持盘之间设置有弹簧。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

通过采用本设备，可以实现自动研磨和抛光、自动测量和自动形貌照片采集，首先可以提高数倍研磨和抛光的效率：目前行业的金相横切面分析方法是1个操作员手持1个固封后的产品研磨，每个需耗时40-60分钟（根据产品尺寸大小的不同耗时会有差异），使用本设备的夹持盘可以同时研磨或者抛光多个产品，并且机械化自动化作业，可以减少人工成本和降低研磨作业中的不良品。

为更清楚地阐述本实用新型的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型之较佳实施例的立体示意图；

图2是本实用新型之较佳实施例另一角度的立体示意图；

图3是本实用新型之较佳实施例的俯视图；

图4是图2中A位置处的放大示意图。

附图标识说明：

10、机架 11、滑轨

21、研磨台 22、抛光台

23、检测装置 231、发射端

232、接收端 24、样照采集装置

25、水平活动架 26、水平驱动机构

261、丝杆 262、横向马达

27、竖向活动架 28、竖向驱动机构

281、丝杆 282、伺服马达

30、夹持盘 31、产品安置位

41、音圈马达 42、固定气缸

43、间隙感应器 44、弹簧

50、产品

具体实施方式

请参照图1至图4所示，其显示出了本实用新型之较佳实施例的具体结构，包括有机架10、研磨台21、抛光台22、检测装置23、样照采集装置24、水平活动架25、水平驱动机构26、竖向活动架27、竖向驱动机构28以及夹持盘30。

该研磨台21可旋转地设置于机架10上，研磨台21由第一驱动机构（图中未示）带动旋转，该研磨台21用于固定研磨砂纸，可以水平方向360度逆时针旋转研磨产品50的端面，产品50为用树脂和凝固粉固封后的产品；该抛光台22可旋转地设置于机架10上，抛光台22由第二驱动机构（图中未示）带动旋转，该抛光台22用于固定抛光砂纸，可以水平方向360度顺时针旋转抛光研磨产品的端面；在本实施例中，该研磨台21和抛光台22横向间隔排布，第一驱动机构和第二驱动机构可为电机等各种驱动机构。

该检测装置23和样照采集装置24均设置于机架10上并均位于研磨台21和抛光台22之间，检测装置23用于测量研磨的结果值，样照采集装置24用于拍摄产品50抛光后的形态图；在本实施例中，所述检测装置23包括有间隔设置的发射端231和接收端232，所述样照采集装置24为摄像机。该检测装置23和样照采集装置24纵向间隔排布。

该水平活动架25可水平来回活动地设置于机架10上，该水平驱动机构26设置于机架10上并带动水平活动架25水平来回活动；在本实施例中，所述机架10上设置有滑轨11，该滑轨11水平延伸，该水平活动架25滑动安装在滑轨11上并沿滑轨11水平来回活动。所述水平驱动机构26包括有丝杆261和横向马达262，该丝杆261可转动地设置于机架10上并横向延伸，丝杆261与水平活动架25螺合连接，该横向马达262固定于机架10上并带动丝杆261来回转动，横向马达262用于控制夹持盘30在研磨、抛光和检测拍照工作位的转换。

该竖向活动架27可竖向来回活动地设置于水平活动架25上并随水平活动架25水平来回活动，该竖向驱动机构28设置于水平活动架25上并带动竖向活动架27竖向来回活动；在本实施例中，所述竖向驱动机构28包括有丝杆281和伺服马达282，该丝杆281可转动地设置于水平活动架25上并竖向延伸，丝杆281与竖向活动架27螺合连接，该伺服马达282固定于水平活动架25上并带动丝杆281来回转动，伺服马达282用于整个研磨过程的高度控制，控制夹持盘30上下行。

该夹持盘30用于固定被封胶的产品50，夹持盘30的周缘设置有产品安置位31，夹持盘30通过音圈马达41与竖向活动架27安装连接，该音圈马达41用于检测搜寻力，搜寻力是确认被封胶产品（研磨件）的研磨表面和研磨平台砂纸表面接触的下压力数据信号，音圈马达41可以水平方向360度旋转夹持盘30，夹持盘30随竖向活动架27竖向来回活动，并随水平活动架25来回活动于研磨台21的正上方和抛光台22的正上方之间。在本实施例中，所述夹持盘30的周缘间隔设置有多个前述产品安置位31，针对每一产品安置位31均于夹持盘30上设置有用于固定产品50的固定气缸42。所述音圈马达41上设置有间隙感应器43，该间隙感应器43用于检测胶封的产品50是否接触研磨台21的砂纸表面和记录研磨开始结束高度值， 以及测定间隙x距离来判断弹簧弹力F的大小（F =kx， 胡克定律），间隙感应器测量间隙距离X来判断弹簧弹力F大小：X—弹簧被压缩长度，被压缩量或拉伸量X=F/k ；参考胡克定律，Hooke's law：弹簧弹力F=kx ；F--弹簧弹力 单位是牛/N；k--弹性系数，又称劲度系数（倔强系数）。所述音圈马达43与夹持盘30之间设置有弹簧44，该弹簧44用于检测弹簧的受力（弹力F）和音圈马达的搜寻力的关系来确定研磨开始和结束的信号。

详述本实施例的工作原理如下：

1、研磨实现过程：

1.1、被封胶产品50研磨前高度测量。此工作是为了控制被封胶产品50的实际研磨量。在被封胶的产品50装载到夹持盘30，启动设备开始自动测量工作。伺服马达282工作带着被封胶的产品50向着检测装置23下行，当下降到设定高度时，伺服马达282低速运行。当检测装置23的对射光电传感器的信号被封胶的产品50的下端面截断时，伺服马达282停止下行并记录此时线程位置为封胶的产品50研磨前的初始高度h。完成第一次测量工作，伺服马达282回到原位，准备进入研磨工作。

1.2 、第一次研磨工作。在安装研磨砂纸到研磨台21后，启动设备开始研磨工作。横向马达262工作带着产品夹持盘30从检测装置23上方移动到研磨台21正上方，然后伺服马达282工作带着夹持盘30的被封胶的产品50向研磨台21以低速下行，当被封胶的产品50下表面接触到研磨台21上表面时产生下压力。在伺服马达282的下压力和研磨台21的反向作用力（下文简称反向力）的合力作用下，此时弹簧44被压缩。当弹簧44的受力（弹簧弹力）F和音圈马达41设定搜寻力相等时，即间隙感应器43测量间隙距离达到设定值X，此时伺服马达282停止。然后研磨台21开始工作带动研磨砂纸水平旋转，开始进行第一次研磨工作——研磨被封胶的产品50的下端面。当被封胶的产品50下表面逐渐被研磨后，弹簧44受力越来越小，弹簧44逐渐伸展直到完全伸展即不受任何外力时，间隙感应器43测量间隙距离为设定值时，第一次研磨工作结束。

第一次研磨后测量。研磨后的封胶产品50移动到检测装置23测出第一次研磨后高度h1，然后系统计算出实际的研磨量V1，公式如下：V1=h-h1；实际研磨量V1= 研磨前高度h- 第一次研磨后高度h1。

1.3 、第二次研磨（精研磨）。第一次测高结束后，为研磨台21更换较小颗粒的砂纸按下开始键后启动研磨工作。伺服马达282继续带着被封胶的产品50以低速往下运行。当接触研磨台21表面后，此时在伺服马达282的下压力和研磨台21的反向力合力作用下，弹簧44被压缩。当弹簧44的受力（弹力）F和音圈马达41设定搜寻力相等时，即是间隙感应器43测量间隙距离达到设定值时，此时记录此时伺服马达282的线程位置为第2次研磨开始高度H2。伺服马达282停止向下运行，研磨台21开始旋转，开始第二次研磨工作。随着被封胶产品50的下表面逐渐在研磨过程中的消耗，弹簧44受力越来越小即反向力也逐渐变小，弹簧44逐渐伸展。弹簧44完全伸展时当间隙感应器43测量间隙距离为设定值时，研磨工作结束；研磨台21停止旋转工作，第二次研磨工作结束。

精研磨后被封胶产品的高度测量。研磨后的封胶产品50移动到检测装置23测出第2次研磨后高度h2，计算出实际2次研磨量V2； 公式是V2=h1-h2；实际2次研磨量V2 =第一次研磨后高度h1 -精研磨后高度h2。

被封胶产品50实际被磨除的量V的计算公式：V=V1+V2 (V1= h-h1，V2=h1-h2)；V—两次被研磨的量的和；V1—第一次研磨量；V2—第二次研磨量；h—固封的产品装载在夹持盘的高度；h1—第一次研磨后产品装载在夹持盘的高度；h2—第二次研磨后（精研磨）产品装载在夹持盘的高度。

2、抛光过程

当研磨结果在检测装置23对比通过后，横向马达262开始工作，带动着产品夹持盘30和被封胶的产品50从检测装置23上方移动到抛光台22的正上方，伺服马达282带动夹持盘30以低速往下运行。当被封胶的产品50的下端面接触到抛光台22的台面时，由于抛光台22的反向力和伺服马达282的下压力合力作用下，弹簧44受力被压缩了。当弹簧44受力等于音圈马达41设定搜寻力相等时，伺服马达282停止带动夹持盘30下行，抛光台22开始旋转，开始抛光封胶的产品50下端面。抛光16秒后，抛光结束。伺服马达282带动夹持盘30上行回到原点高度，然后横向马达262开始工作，从抛光台22上方移动到样照采集装置24。

3、样照采集实现：

拍照前设置的参考样图必须是独特且唯一的图，才能准确定位产品的拍照区域。在定位搜索或者样照采集时，由横向马达262进行左右方向（X轴）移动，伺服马达282上下（Z轴）调整焦距，样照采集装置24的马达进行前后方向（Y轴）移动。音圈马达41每转动36度进行不同固封产品间的位置转换。

本实用新型的设计重点是：通过采用本设备，可以实现自动研磨和抛光、自动测量和自动形貌照片采集，首先可以提高数倍研磨和抛光的效率：目前行业的金相横切面分析方法是1个操作员手持1个固封后的产品研磨，每个需耗时40-60分钟（根据产品尺寸大小的不同耗时会有差异），使用本设备的夹持盘可以同时研磨或者抛光多个产品，并且机械化自动化作业，可以减少人工成本和降低研磨作业中的不良品。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自动研磨、抛光及检测设备，其特征在于：包括有机架、研磨台、抛光台、检测装置、样照采集装置、水平活动架、水平驱动机构、竖向活动架、竖向驱动机构以及夹持盘；

该研磨台可旋转地设置于机架上，研磨台由第一驱动机构带动旋转；该抛光台可旋转地设置于机架上，抛光台由第二驱动机构带动旋转；

该检测装置和样照采集装置均设置于机架上并均位于研磨台和抛光台之间；

该水平活动架可水平来回活动地设置于机架上，该水平驱动机构设置于机架上并带动水平活动架水平来回活动；

该竖向活动架可竖向来回活动地设置于水平活动架上并随水平活动架水平来回活动，该竖向驱动机构设置于水平活动架上并带动竖向活动架竖向来回活动；

该夹持盘通过音圈马达与竖向活动架安装连接，夹持盘的周缘设置有产品安置位，夹持盘随竖向活动架竖向来回活动，并随水平活动架来回活动于研磨台的正上方和抛光台的正上方之间。

2.如权利要求1所述的自动研磨、抛光及检测设备，其特征在于：所述检测装置包括有间隔设置的发射端和接收端。

3.如权利要求1所述的自动研磨、抛光及检测设备，其特征在于：所述样照采集装置为摄像机。

4.如权利要求1所述的自动研磨、抛光及检测设备，其特征在于：所述机架上设置有滑轨，该滑轨水平延伸，该水平活动架滑动安装在滑轨上并沿滑轨水平来回活动。

5.如权利要求1所述的自动研磨、抛光及检测设备，其特征在于：所述水平驱动机构包括有丝杆和横向马达，该丝杆可转动地设置于机架上并横向延伸，丝杆与水平活动架螺合连接，该横向马达固定于机架上并带动丝杆来回转动。

6.如权利要求1所述的自动研磨、抛光及检测设备，其特征在于：所述竖向驱动机构包括有丝杆和伺服马达，该丝杆可转动地设置于水平活动架上并竖向延伸，丝杆与竖向活动架螺合连接，该伺服马达固定于水平活动架上并带动丝杆来回转动。

7.如权利要求1所述的自动研磨、抛光及检测设备，其特征在于：所述夹持盘的周缘间隔设置有多个前述产品安置位，针对每一产品安置位均于夹持盘上设置有用于固定产品的固定气缸。

8.如权利要求1所述的自动研磨、抛光及检测设备，其特征在于：所述音圈马达上设置有间隙感应器，所述音圈马达与夹持盘之间设置有弹簧。

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