CN221262306U - 一种全自动共晶机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全自动共晶机，包括机架，机架上设有芯片上料机构、中转台、共晶台、基板上料机构；芯片上料机构和中转台之间活动设有芯片取放吸嘴，中转台顶部设有第一加热装置和第一氮气孔；中转台和共晶台之间设有能三轴移动的贴合头机构，贴合头机构包括设置在机架上的贴合头三轴移动平台、设置在贴合头三轴移动平台上的贴合头吸嘴，贴合头吸嘴上安装有第二加热装置；基板上料机构包括料盒工作台、设有第三加热装置的预热箱、将基板推送至共晶台上的送料机构；机架上对应于芯片上料机构、中转台和共晶台均设有视觉定位机构。该实用新型在芯片和基板的输送过程中都进行了预热，提高了共晶效率。

Description

一种全自动共晶机

技术领域

本实用新型涉及共晶机领域，尤其是一种全自动共晶机。

背景技术

共晶是指在相对较低的温度下共晶焊料发生共晶物熔合的现象，共晶合金直接从固态变到液态，而不经过塑性阶段，是一个液态同时生成两个固态的平衡反应，其熔化温度称共晶温度。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、管壳封帽等等。与传统的环氧导电胶粘接相比，共晶焊接具有热导率高、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。

当前自动共晶机，一般是将基板传送到共晶台上，共晶台上设置加热块以对基板加工到共晶温度，同时向共晶台上吹氮气，再将芯片移送到共晶台上基板的固晶位上，以使芯片共晶焊接在基板上，并使氮气进行保护，防止共晶时氧化，之后再将共晶后的基板移出收料。在这样的结构中，仅是在共晶台处设置加热，由于移送到共晶台处的基板和芯片都是没有预热的，就需要在共晶台处长时间的或大功率的加热来使基板和芯片达到共晶温度，效率较低，而且在将基板和芯片移送到共晶台上时，温度会从低温急剧变化到高温，会影响到基板和芯片的性能，进而会产生不良的共晶产品。

实用新型内容

针对现有的不足，本实用新型提供一种全自动共晶机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全自动共晶机，包括机架，所述机架上设置有芯片上料机构、在水平方向上移动的中转台、共晶台、基板上料机构；所述芯片上料机构和中转台之间活动设置有用于将芯片上料机构输送的芯片移送至中转台的芯片取放吸嘴，所述中转台顶部设置有第一加热装置和用于吹氮气的第一氮气孔；所述中转台和共晶台之间设置有用于将中转台上的芯片移送至共晶台上的能三轴移动的贴合头机构，所述贴合头机构包括设置在机架上的贴合头三轴移动平台、设置在贴合头三轴移动平台上的贴合头吸嘴，所述贴合头吸嘴上安装有第二加热装置；所述基板上料机构包括料盒工作台、设有第三加热装置的预热箱、将基板推送至共晶台上的送料机构；所述机架上对应于芯片上料机构、中转台和共晶台均设置有视觉定位机构。

作为优选，所述芯片上料机构包括设置在机架上的竖直升降的晶圆盘料仓、水平移动的晶圆工作台、位于晶圆工作台下方的顶针机构、从晶圆盘料仓到晶圆工作台延伸的第一滑轨、滑设在第一滑轨上的滑动杆、设置在滑动杆远离第一滑轨一端的夹爪气缸。

作为优选，所述机架上还设置有用于感应晶圆盘料仓中晶圆盘的光纤传感器。

作为优选，所述芯片取放吸嘴设置有两个并设置在一个转动座的径向两侧，所述转动座与一驱动转动座转动的转动座电机相连接，所述转动座电机安装在一个转动座支架上，所述转动座支架在竖直方向上活动设置在机架上。

作为优选，所述中转台包括能水平方向移动的设置在机架上的中转台底座、设置在中转台底座顶部的中转台吸嘴，所述第一加热装置和第一氮气孔设置在中转台吸嘴处。

作为优选，所述贴合头三轴移动平台上还安装有测温装置。

作为优选，所述料盒工作台包括设置在机架上的收料盒台和送料盒台，所述送料盒台设置有推送基板的推杆。

作为优选，所述预热箱水平滑动设置在一个平台底座上，所述平台底座设置在机架上并能在机架上升降，所述预热箱上设置有用于通氮气的第二氮气孔。

作为优选，所述平台底座上还水平滑动设置有降温箱。

作为优选，所述送料机构是设置在机架上的能三轴移动的将基板推送到共晶台的送料组件。

本实用新型的有益效果在于：该实用新型在中转台和贴合头吸嘴处均设置加热装置对从芯片上料机构移送过来的芯片进行预加热，在基板上料机构中设置预热箱对基板进行预加热，在运送过程中就对它们进行了预加热，就使得芯片和基板被移动到共晶台时温度都能升至接近共晶的温度，在共晶台上共晶时不会产生较大的温差变化，在共晶台就能很容易的加热到共晶温度，提高了共晶效率，也避免了过大温差变化对基板和芯片产生的不利影响。

附图说明

图1是本实用新型实施例从右往左看的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例图1中A的放大结构示意图；

图3是本实用新型实施例从左往右看的立体结构示意图；

图4是本实用新型实施例基板上料机构和共晶台的结构示意图；

图5是本实用新型实施例贴合头机构的结构示意图；

图6是本实用新型实施例中转台的结构示意图；

图7是本实用新型实施例顶针机构的结构示意图；

图8是本实用新型实施例晶圆盘料仓和光纤传感器的结构示意图；

图中零部件名称及序号：1-机架2-芯片上料机构20-晶圆盘料仓21-晶圆工作台22-顶针机构23-第一滑轨24-滑动杆25-夹爪气缸26-光纤传感器3-中转台30-第一加热装置31-第一氮气孔32-中转台底座33-中转台吸嘴4-共晶台5-基板上料机构50-料盒工作台51-预热箱52-送料机构53-降温箱500-收料盒台501-送料盒台502-推杆510-平台底座511-第二氮气孔6-芯片取放吸嘴60-转动座61-转动座电机62-转动座支架7-贴合头机构70-贴合头三轴移动平台71-贴合头吸嘴710-测温装置8-视觉定位机构。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例的目的、技术方案和优点，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。此外，本实用新型中所提到的方向用语，例如，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等，仅是参考附加图示的方向，使用的方向用语是为了更好、更清楚地说明及理解本实用新型，而不是指示或暗指本实用新型必须具有的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型实施例如图1至图8中所示，一种全自动共晶机，包括机架1，机架1上设置有芯片上料机构2、在水平方向上移动的中转台3、共晶台4、基板上料机构5，使用时将晶圆盘放置在芯片上料机构2上，通过芯片上料机构2对晶圆盘进行输送至指定位置，之后利用芯片取放吸嘴6将芯片从晶圆盘移送至中转台3上，在中转台3上对芯片进行校正以及角度补偿，同时对芯片进行预加热，接着贴合头吸嘴71就吸取在中转台3上的芯片并将其移送至共晶台4，在贴合头吸嘴71处保持对芯片的预加热，共晶台4采用现有的任意一种能三轴移动的共晶台，也就是说在机架1上设置一个用于共晶台4的三轴移动平台，共晶台4设置在该三轴移动平台上，共晶台4就能在XYZ三轴方向上调节与基板上料机构5的位置，方便基板上料机构5的上料；基板上料机构5则将基板移送到共晶台4上与贴合头吸嘴71移送过来的芯片共晶。

如图1中所示，芯片取放吸嘴6是设置在芯片上料机构2和中转台3之间的用于将芯片上料机构2输送的芯片移送至中转台3的机构，而且芯片取放吸嘴6是能在Z轴方向升降并能在水平面180度正反转动的。此时，如图1和图2中所示，芯片取放吸嘴6设置有两个并设置在一个转动座60的径向两侧，转动座60与一驱动转动座60转动的转动座电机61相连接，转动座电机61安装在一个转动座支架62上，转动座支架62在竖直方向上活动设置在机架1上，转动座支架62通过设置在机架1上的支架电机或支架气缸的驱动在机架1上升降，此时在转动座支架62和机架1之间就设置能相配合滑动的滑槽和滑块，这样芯片取放吸嘴6就随着转动座支架62的升降而升降，同时又利用转动座支架62上设置的转动座电机61的驱动来进行转动，转动座电机61就选用180度正反转电机。

如图6中所示，中转台3顶部设置有第一加热装置30和用于吹氮气的第一氮气孔31，第一加热装置30就包括加热元件和内部设置加热元件的壳体，加热元件就采用发热管、电加热片、加热线圈或电阻丝中的任意一种，第一氮气孔31就使得氮气吹向放置在第一加热装置30顶部的芯片，对芯片予以保护。对于中转台3的结构来说，中转台3包括能水平方向移动的设置在机架1上的中转台底座32、设置在中转台底座32顶部的中转台吸嘴，将中转台底座32安装在能XY轴方向移动的移动平台上，通过移动平台的水平移动来调节中转台3与设置在中转台3处的工业相机之间的位置，在第一加热装置30的壳体顶部设置通孔露出其内部的加热元件，中转台吸嘴33也从第一加热装置30的壳体顶部的通孔穿出，用来将芯片取放吸嘴6移送过来的芯片吸附在中转台3上，第一加热装置30和第一氮气孔31设置在中转台吸嘴33处，通过第一加热装置30来给吸附在中转台吸嘴33处的芯片进行预加热，并通过第一氮气孔31通入氮气来保护芯片。

如图1中所示，中转台3和共晶台4之间设置有用于将中转台3上的芯片移送至共晶台4上的能三轴移动的贴合头机构7，贴合头机构7就将中转台3上的芯片移送至共晶台4上进行共晶，如图5中所示，此时贴合头机构7包括设置在机架1上的贴合头三轴移动平台70、设置在贴合头三轴移动平台70上的贴合头吸嘴71，贴合头三轴移动平台70是用于贴合头吸嘴71三轴移动的三轴移动平台，其设置在共晶台4和中转台3的上方，其与共晶台4的三轴移动平台是两个各自独立的移动平台，贴合头吸嘴71上安装有第二加热装置(图中未显示)，第二加热装置设置在贴合头吸嘴71内部对贴合头吸嘴71进行加热，在贴合头吸嘴71吸取芯片后通过贴合头吸嘴71的热传导对芯片继续进行预加热，第二加热装置同样采用发热管、电加热片、加热线圈或电阻丝中的任意一种，此时为了方便监测贴合头吸嘴71对芯片加热的温度，贴合头三轴移动平台70上还安装有测温装置710，测温装置710采用热电偶来进行测温，一种情况是将测温装置710设置在贴合头吸嘴71处；另一种情况则是设置“伪贴合头吸嘴和第二加热装置”来模拟测温就可以将贴合头吸嘴71小型化，即测温装置710包括壳体、加热机构、热电偶，它们组成的结构与贴合头吸嘴71和第二加热装置所组成的结构相同，也就是说壳体和贴合头吸嘴71的结构形状相同、加热机构和第二加热装置相同，第二加热装置怎么安装在贴合头吸嘴71上，加热机构就怎样安装在壳体上，之后通过热电偶监测加热机构的加热温度来模拟监测贴合头吸嘴71处的温度。

如图1、图3和图4中所示，基板上料机构5包括料盒工作台50、设有第三加热装置(图中未示出)的预热箱51、将基板推送至共晶台4上的送料机构52，料盒工作台50用来放置基板，此时料盒工作台50包括设置在机架1上的收料盒台500和送料盒台501，送料盒台501设置有推送基板的推杆502，收料盒台500用来收纳共晶后的产品，送料盒台501用来放置待共晶的基板，收料盒台500和送料盒台501安装在能升降的升降底座上，升降底座安装在机架1上，升降底座的升降就方便调整收料盒台和送料盒台501与预热箱51之间相对高度，方便基板的推送以及共晶后产品的收纳，升降底座可采用现有的任意一种自动升降的底座，如在机架1上设置用于升降的气缸，底部与气缸相连接并在气缸的驱动下升降的底板，气缸和底板构成升降底座，送料盒台501和收料盒台500就安装在底板的顶部，推杆502就设置在机架1上送料盒台501远离预热箱51的一侧，同时推杆502还与送料盒台501的上部相对应，通过推杆502将基板推送到预热箱51上，推杆502利用设置在机架1上的电机的驱动来推动基板；预热箱51就用来对基板进行预加热，预热箱51水平滑动设置在一个平台底座510上，平台底座510设置在机架1上并能在机架1上升降，预热箱51上设置有用于通氮气的第二氮气孔511，通过第二氮气通孔511往预热箱51内通入氮气对在预热箱51内预热的基板予以保护，预热箱51内设置的第三加热装置同样采用发热管、电加热片、加热线圈或电阻丝中的任意一种加热元件，将加热元件设置在预热箱51内部，同时在预热箱51邻近和远离共晶台4的两侧设置相对的能使基板通过的通孔，基板由推杆502从送料盒台501经过预热箱51上远离共晶台4一侧的通孔被推进预热箱51内预热，预热完成后再由送料机构52将基板从预热箱51内经过预热箱51邻近共晶台4一侧的通孔推送到共晶台4上，而为了将共晶后的产品能及时的降温后予以收纳，在平台底座510上还设置有降温箱53，降温箱53和预热箱51同步滑动设置在平台底座510上，利用降温箱53来对共晶后的产品进行降温，降温箱采取和预热箱相同的结构，只是在降温箱内不设置加热装置即可，预热箱51和平台底座510之间设置相配合滑动的滑槽和滑轨，并通过设置在平台底座510上的驱动电机来驱动预热箱51水平滑动，平台底座510的升降则通过设置在机架1上的气缸来驱动其升降；送料机构52则是设置在机架1上的能三轴移动的将基板推送到共晶台4的送料组件，其包括送料的三轴移动平台、设置在送料的三轴移动平台上的推手，此时在预热箱51顶部的中间位置设置敞口，该敞口将预热箱51顶部分成不相连接的两部分，推手通过敞口伸入预热箱51中并推动基板至共晶台4；机架1上对应于芯片上料机构2、中转台3和共晶台4均设置有视觉定位机构8，视觉定位机构8采用工业相机，即在晶圆工作台21的上方设置一个工业相机，利用这个工业相机来确定芯片取放吸嘴6和设置在晶圆台工作台21下方的顶针机构22在竖直方向上处于同一轴线上，吸取过程中通过顶针机构22向上顶将晶圆盘上的芯片顶向芯片取放吸嘴6，方便芯片取放吸嘴6对移送到晶圆工作台21上的晶圆盘上的芯片吸取；中转台3的上方就设置另一个工业相机，通过该工业相机来对放置在中转台3上的芯片进行校正以及角度补偿；在共晶台4的上方设置第三个工业相机，通过该工业相机来对共晶过程予以监控。

如图1、图3、图7和图8中所示，对于芯片上料结构2来说，芯片上料机构2包括设置在机架1上的竖直升降的晶圆盘料仓20、水平移动的晶圆工作台21、位于晶圆工作台21下方的能三轴移动的顶针机构22、从晶圆盘料仓20到晶圆工作台21延伸的第一滑轨23、滑设在第一滑轨23上的滑动杆24、设置在滑动杆24远离第一滑轨23一端的夹爪气缸25，即在机架1上设置能自动升降的升降平台，将晶圆盘料仓20安装在升降平台上使得晶圆盘料仓随着升降平台升降，以此调节晶圆盘料仓20的高度来与晶圆工作台21的高度相适配，从而使得晶圆盘料仓20中的晶圆盘能水平移送到晶圆工作台21上；晶圆工作台21就用来放置晶圆盘，晶圆工作台21包括设置在机架1上的能XY轴移动的水平移动平台、安装在水平移动平台上的环状结构的放置晶圆盘的环形平台；顶针机构22采用现有共晶机中的任意一种能三轴移动的顶针机构，包括有设置在机架1上的三轴移动平台、安装在三轴移动平台上的顶针和安装在顶针上的顶针帽，其设置在晶圆工作台21的环形平台的环的下方，在晶圆盘放置在环形平台上后，利用顶针帽贴合并吸附在晶圆膜底部并将晶圆膜上的芯片顶至芯片取放吸嘴6处，方便芯片取放吸嘴6对芯片的吸取；夹爪气缸25的夹爪夹持住晶圆盘料仓20中的晶圆盘，然后随着滑动杆24在第一滑轨23上的滑动而移动到晶圆工作台21处并将晶圆盘放置在环形平台上，滑动杆24的滑动通过设置在机架1上的电机来驱动，滑动杆24上就设置与第一滑轨23相配合滑动的滑槽。此时，为了实时监测晶圆盘料仓20内晶圆盘的情况，机架1上还设置有用于感应晶圆盘料仓20中晶圆盘的光纤传感器26，光纤传感器26采用反射型光纤传感器，如图8中所示，光纤传感器26安装在一个支架上，然后将该支架固定安装在机架1上或者将该支架活动安装在机架1上，也就是说该支架能在机架1上调节其所处的高度，此时就在该支架上设置竖直方向的条形通孔，在机架上设置螺纹孔，然后在确定好光纤传感器26所处的高度后，通过穿过条形通孔的螺丝与螺纹孔配合将该支架在机架1上定位。

如图1和图3中所示，在机架1的右侧前方设置升降的晶圆盘料仓20，晶圆盘料仓20的后方设置晶圆工作台21，在晶圆盘料仓20和晶圆工作台21的右侧设置第一滑轨23，第一滑轨23上滑设滑动杆24，滑动杆24处于晶圆工作台21上方，夹爪气缸25就处于滑动杆24远离第一滑轨23的一端，顶针机构22就处在晶圆工作台21的正下方；中转台3设置在晶圆工作台21的左侧，中转台底座32就设置在机架1的后侧；在中转台3的左侧设置共晶台4，在共晶台4的前方设置预热箱51、预热箱51的前方设置料盒工作台50，送料机构52设置在预热箱51的左侧并处于预热箱51的上方。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全自动共晶机，其特征在于：包括机架，所述机架上设置有芯片上料机构、在水平方向上移动的中转台、共晶台、基板上料机构；所述芯片上料机构和中转台之间活动设置有用于将芯片上料机构输送的芯片移送至中转台的芯片取放吸嘴，所述中转台顶部设置有第一加热装置和用于吹氮气的第一氮气孔；所述中转台和共晶台之间设置有用于将中转台上的芯片移送至共晶台上的能三轴移动的贴合头机构，所述贴合头机构包括设置在机架上的贴合头三轴移动平台、设置在贴合头三轴移动平台上的贴合头吸嘴，所述贴合头吸嘴上安装有第二加热装置；所述基板上料机构包括料盒工作台、设有第三加热装置的预热箱、将基板推送至共晶台上的送料机构；所述机架上对应于芯片上料机构、中转台和共晶台均设置有视觉定位机构。

2.根据权利要求1所述全自动共晶机，其特征在于:所述芯片上料机构包括设置在机架上的竖直升降的晶圆盘料仓、水平移动的晶圆工作台、位于晶圆工作台下方的顶针机构、从晶圆盘料仓到晶圆工作台延伸的第一滑轨、滑设在第一滑轨上的滑动杆、设置在滑动杆远离第一滑轨一端的夹爪气缸。

3.根据权利要求2所述全自动共晶机，其特征在于:所述机架上还设置有用于感应晶圆盘料仓中晶圆盘的光纤传感器。

4.根据权利要求1所述全自动共晶机，其特征在于:所述芯片取放吸嘴设置有两个并设置在一个转动座的径向两侧，所述转动座与一驱动转动座转动的转动座电机相连接，所述转动座电机安装在一个转动座支架上，所述转动座支架在竖直方向上活动设置在机架上。

5.根据权利要求1所述全自动共晶机，其特征在于:所述中转台包括能水平方向移动的设置在机架上的中转台底座、设置在中转台底座顶部的中转台吸嘴，所述第一加热装置和第一氮气孔设置在中转台吸嘴处。

6.根据权利要求1所述全自动共晶机，其特征在于:所述贴合头三轴移动平台上还安装有测温装置。

7.根据权利要求1所述全自动共晶机，其特征在于:所述料盒工作台包括设置在机架上的收料盒台和送料盒台，所述送料盒台设置有推送基板的推杆。

8.根据权利要求1所述全自动共晶机，其特征在于:所述预热箱水平滑动设置在一个平台底座上，所述平台底座设置在机架上并能在机架上升降，所述预热箱上设置有用于通氮气的第二氮气孔。

9.根据权利要求8所述全自动共晶机，其特征在于:所述平台底座上还水平滑动设置有降温箱。

10.根据权利要求1所述全自动共晶机，其特征在于:所述送料机构是设置在机架上的能三轴移动的将基板推送到共晶台的送料组件。