CN106271056A - 微电子器件封装焊接机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微电子器件封装焊接机，包括激光焊接模块、真空仓和复数个料盒，真空仓包括加工仓、过渡仓和密封门，密封门安装在加工仓与过渡仓之间的隔板处，料盒包括复数个上下布置的料片插槽；过渡仓包括料盒支架、料盒支架进出门和沿X轴方向布置的进料气缸；料盒支架包括上支架和下支架，进料气缸朝向上支架；加工仓包括玻璃窗、Z轴方向料盒进给机构、工作台、X轴方向料片取放装置和沿X轴方向布置的出料气缸，出料气缸朝向所述的下支架；玻璃窗布置在加工仓的顶板上，激光焊接模块布置在玻璃窗的上方，工作台布置在玻璃窗的下方。本发明的封装焊接机自动化程度高，用于大批量微电子器件封闭焊接生产率高。

Description

微电子器件封装焊接机

[技术领域]

本发明涉及激光焊接设备，尤其涉及一种微电子器件封装焊接机。

[背景技术]

当前，手机、电视、可穿戴设备等消费电子产品快速发展，在功能日趋强大的同时，体积却越来越轻薄。这有赖于各种微电子器件芯片尺寸和封装尺寸的不断减小。然而器件尺寸减小的同时也对器件封装的技术难度和可靠性提出了更高的要求。

激光精密焊接用于微电子器件封装，具有其它焊接方式无法比拟的优势，焊缝最小、精度最高，并且非接触式加工不易造成应力变形和虚焊漏焊现象，良品率高。配备自动化装置，节省人工。

申请号为CN201510730876.6的发明公开了一种防止激光焊缝产生气孔的真空焊接方法，针对该方法设计了防止激光焊缝产生气孔的真空焊接装置，包括激光器、焊接室、聚焦头、真空泵；所述激光器和真空泵均位于所述焊接室外，所述聚焦头的一端通过激光传导线揽与激光器连接，所述聚焦头的另一端***焊接室内；所述焊接室的一侧设有预抽真空室，所述焊接室的另一侧设有焊后取样室，所述焊接室与所述预抽真空室和所述焊后取样室均连通；所述预抽真空室、所述焊接室和所述焊后取样室分别与所述真空泵连通。该发明的目的是为了避免激光焊缝凝固时形成气孔，自动化程度低，不能适应大批量微电子器件封闭焊接的要求。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种自动化程度高的微电子器件封装焊接机。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种微电子器件封装焊接机，包括激光焊接模块、真空仓、真空源和复数个料盒，真空仓包括加工仓、过渡仓和密封门，密封门安装在加工仓与过渡仓之间的隔板处，料盒包括复数个上下布置的料片插槽；过渡仓包括料盒支架、料盒支架进出门和沿X轴方向布置的进料气缸；料盒支架包括上支架和下支架，进料气缸朝向上支架；加工仓包括玻璃窗、Z轴方向料盒进给机构、工作台、X轴方向料片取放装置和沿X轴方向布置的出料气缸，Z轴方向料盒进给机构靠近隔板布置，出料气缸朝向所述的下支架；玻璃窗布置在加工仓的顶板上，激光焊接模块布置在玻璃窗的上方，工作台布置在玻璃窗的下方。

以上所述的微电子器件封装焊接机，料盒支架为框形结构，顶部包括提手，中部包括上滑道，下部包括下滑道；上滑道的上方为上支架，下滑道的上方为下支架。

以上所述的微电子器件封装焊接机，Z轴方向料盒进给机构包括Z轴方向运动机构和料盒托架，料盒托架安装在Z轴方向运动机构上。

以上所述的微电子器件封装焊接机，Z轴方向运动机构包括Z轴电机、磁流体密封装置和Z轴方向丝杆螺母机构，Z轴方向丝杆螺母机构由Z轴电机驱动；Z轴电机安装在加工仓顶板的上方，磁流体密封装置安装在加工仓的顶板上；料盒托架与Z轴方向丝杆螺母机构的螺母连接。

以上所述的微电子器件封装焊接机，X轴方向料片取放装置包括X轴方向运动机构和电动夹具。

以上所述的微电子器件封装焊接机，X轴方向运动机构包括X轴电机和X轴方向丝杆螺母机构，X轴方向丝杆螺母机构由X轴电机驱动；电动夹具由X轴方向丝杆螺母机构的螺母连接。

以上所述的微电子器件封装焊接机，电动夹具由电磁铁驱动，工作台包括沿X轴方向布置的两条轨道，轨道的内侧包括料片的导槽，电动夹具的夹头位于两条轨道之间。

以上所述的微电子器件封装焊接机，包括以下步骤：

801、在加工仓和过渡仓真空度相同的情况下，将密封门打开，进料气缸将料盒支架上支架中待加工的料盒推送到Z轴方向料盒进给机构上，密封门关闭；

802、Z轴方向料盒进给机构将料盒中待加工的料片进给到X轴方向料片取放装置的取料位置；

803、X轴方向料片取放装置从料盒的料片插槽中夹出待加工的料片，沿X轴方向拖到工作台的工作位置，激光焊接模块对待加工的料片上的工件进行加工；料片上的工件全部加工完成后，X轴方向料片取放装置将加工好的料片送回料盒的料片插槽中；

804、重复步骤802和803，直至料盒中的料片全部加工完毕；

805、开始下一循环，在进行步骤801的过程中，出料气缸将完工的料盒推送到料盒支架的下支架中。

以上所述的微电子器件封装焊接机，在步骤802至步骤804期间，激光焊接模块对待加工的料片上的工件进行加工的过程中，包括以下步骤：

901、向过渡仓中充气，便过渡仓中达到外部压力；人工打开过渡仓的料盒支架进出门，取出料盒支架，向料盒支架的上支架中装填另一个待加工的料盒；如果料盒支架下支架中有已完工的料盒，从料盒支架下支架中中取出已完工的料盒；

902、向过渡仓中装入步骤901处理过的料盒支架，关闭料盒支架进出门；

903、利用真空源对过渡仓抽真空，使过渡仓中的真空度与加工仓中的真空度相同。

本发明的封装焊接机自动化程度高，用于大批量微电子器件封装焊接生产率高。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例微电子器件封装焊接机的主视图。

图2是本发明实施例微电子器件封装焊接机主体部分的侧视图。

图3是图2中的A向剖视图。

图4是本发明实施例微电子器件封装焊接机主体部分的原理示意图。

图5是本发明实施例部分机构组合的立体图。

图6是本发明实施例Z轴方向料盒进给机构和X轴方向料片取放装置的立体图。

图7是本发明实施例Z轴方向料盒进给机构的立体图。

图8是本发明实施例料盒支架的立体图。

图9是本发明实施例工作台的立体图。

图10是本发明实施例X轴方向料片取放装置的立体图。

[具体实施方式]

本发明实施例微电子器件封装焊接机的结构如图1至图10所示，包括机架100、主体部分和控制部分.

控制部分包括控制电路、显示屏30和触摸屏31。

主体部分包括激光焊接模块20、真空仓21、真空源22和多个料盒30，真空仓21包括加工仓21A、过渡仓21B和自动密封门21C，自动密封门21C安装在加工仓21A与过渡仓21B之间的隔板21D处。加工仓21A是工件被激光加工时的空间，过渡仓21B是放入和取出工件料盒的仓体，自动密封门21C位于加工仓和过渡仓的中间，能够使两个仓体之间联通或独立封闭。

自动密封门由气缸控制门的打开与关闭。当过渡仓需要上下料时自动密封门就关闭，以保持真空加工仓里的真空度使得上下料时激光加工模块还可以继续加工料片。当料盒的料片加工完成后需要进出料时，自动密封门就打开，以保证料盒顺利进出过渡仓与真空加工仓。

料盒30是长方柱体中空的铝型材，铝型材两侧板的内壁有许多上下布置的料片插槽3001。料片200是180×60×1.5(mm)的长方体。

过渡仓21B中装有料盒支架12和沿X轴方向布置的进料气缸14。过渡仓21B的顶部有料盒支架进出门13。

料盒支架12为框形结构，顶部包括提手1201，中部有料盒的上滑道1202，下部有料盒下滑道1203。上滑道1202的上方为料盒的上支架，下滑道1203的上方为料盒的下支架，进料气缸14朝向上支架。

加工仓21A包括玻璃窗9、Z轴方向料盒进给机构1、工作台2、X轴方向料片取放装置3和沿X轴方向布置的出料气缸4，Z轴方向料盒进给机构1靠近隔板21D布置，出料气缸4朝向料盒支架12的下支架。

玻璃窗9布置在加工仓21A的顶板上，激光焊接模块20布置在玻璃窗9的上方，工作台2布置在玻璃窗9的下方。激光焊接模块20发出的聚焦激光束透过玻璃窗口，聚焦在工件表面，避免了激光模块置于加工仓中，减小了加工仓体的空间，激光焊接模块20易于调试和维护。

激光焊接模块20装有同轴CCD，能自动捕捉料片加工位置，可以对工作台上的料片进行精密加工。

Z轴方向料盒进给机构1包括Z轴方向运动机构和料盒托架101。Z轴方向运动机构包括Z轴电机102、磁流体密封装置103和Z轴方向丝杆螺母机构。

Z轴方向丝杆螺母机构由Z轴电机102驱动。Z轴电机102安装在加工仓21A顶板的上方，磁流体密封装置103安装在加工仓21A的顶板上。料盒托架101与Z轴方向丝杆螺母机构的螺母104连接，由螺母104带动上下运动。

X轴方向料片取放装置3包括X轴方向运动机构和电动夹具301。

X轴方向运动机构包括X轴电机302和X轴方向丝杆螺母机构，X轴方向丝杆螺母机构由X轴电机302驱动。电动夹具301由X轴方向丝杆螺母机构的螺母303连接。

电动夹具301由电磁铁304驱动，电动夹具301的电磁铁304通电时，通过磁力的作用把上下铁板吸合，从而使夹头305合拢，以把料片200夹住。反之把料片200松开。

工作台2包括沿X轴方向布置的两条轨道201，轨道201的内侧有一条料片的导槽202，电动夹具301的夹头305位于两条轨道201之间。

本发明实施例微电子器件封装焊接机的工作过程包括以下步骤：

101、加工仓21A和过渡仓21B的真空度相同，自动密封门21C打开，进料气缸14将料盒支架上支架中提前放入、待加工的料盒30推送到Z轴方向料盒进给机构1的料盒托架101中，自动密封门21C关闭。

102、Z轴方向料盒进给机构1将料盒30中待加工的料片200进给到X轴方向料片取放装置3的取料位置，即电动夹具夹头308和工作台轨道导槽202的高度。

103、X轴方向料片取放装置电动夹具的夹头308从料盒30的料片插槽3001中夹出待加工的料片200，X轴方向运动机构将电动夹具和料片200沿导槽202拖到工作台2的工作位置，即激光焊接模块20的正下方，激光焊接模块20对待加工的料片200上的工件进行加工。料片200上的工件全部加工完成后，电动夹具和电动夹具将加工好的料片200送回料盒30原来的料片插槽3001中。

104、重复步骤102和103，直至料盒30中的料片200全部加工完毕。

105、在上述步骤102至步骤104期间，激光焊接模块20对待加工的料片上的工件进行加工的过程中，进行以下工作：

105A、向过渡仓21B中充氮气，便过渡仓中达到外部压力；人工打开过渡仓21B的料盒支架进出门13，取出料盒支架12，如果正在进行第一个工作循环，此时料盒支架12中没有已完工的料盒，向料盒支架的上支架中装填另一个待加工的料盒即可。如果在进行后续的工作循环，料盒支架12中有已完工的料盒，取出料盒支架12后，先将料盒支架12下支架中已完工的料盒拿出.再向料盒支架12的上支架中装填待加工的料盒30。

105B、向过渡仓21B中装入上述步骤处理过的料盒支架12，关闭料盒支架进出门13。

105C、利用真空源22对过渡仓21B抽真空，使过渡仓21B中的真空度与加工仓21A中的真空度相同。

106、开始下一循环，在进行步骤101的过程中，出料气缸将完工的料盒推送到料盒支架的下支架中。

本发明以上实施例的封装焊接机自动化程度高，可用于大批量微电子器件封装焊接。由于有过渡仓上下料使得设备在上下料时真空加工仓仍可保持真空加工仓里的真空度使得上下料时激光加工模块还可以继续加工料片，生产效率很高。

Claims (9)

1.一种微电子器件封装焊接机，包括激光焊接模块、真空仓和真空源，真空仓包括加工仓、过渡仓和密封门，密封门安装在加工仓与过渡仓之间的隔板处，其特征在于，包括复数个料盒，料盒包括复数个上下布置的料片插槽；过渡仓包括料盒支架、料盒支架进出门和沿X轴方向布置的进料气缸；料盒支架包括上支架和下支架，进料气缸朝向上支架；加工仓包括玻璃窗、Z轴方向料盒进给机构、工作台、X轴方向料片取放装置和沿X轴方向布置的出料气缸，Z轴方向料盒进给机构靠近隔板布置，出料气缸朝向所述的下支架；玻璃窗布置在加工仓的顶板上，激光焊接模块布置在玻璃窗的上方，工作台布置在玻璃窗的下方。

2.根据权利要求1所述的微电子器件封装焊接机，其特征在于，料盒支架为框形结构，顶部包括提手，中部包括上滑道，下部包括下滑道；上滑道的上方为上支架，下滑道的上方为下支架。

3.根据权利要求1所述的微电子器件封装焊接机，其特征在于，Z轴方向料盒进给机构包括Z轴方向运动机构和料盒托架，料盒托架安装在Z轴方向运动机构上。

4.根据权利要求3所述的微电子器件封装焊接机，其特征在于，Z轴方向运动机构包括Z轴电机、磁流体密封装置和Z轴方向丝杆螺母机构，Z轴方向丝杆螺母机构由Z轴电机驱动；Z轴电机安装在加工仓顶板的上方，磁流体密封装置安装在加工仓的顶板上；料盒托架与Z轴方向丝杆螺母机构的螺母连接。

5.根据权利要求1所述的微电子器件封装焊接机，其特征在于，X轴方向料片取放装置包括X轴方向运动机构和电动夹具。

6.根据权利要求5所述的微电子器件封装焊接机，其特征在于，X轴方向运动机构包括X轴电机和X轴方向丝杆螺母机构，X轴方向丝杆螺母机构由X轴电机驱动；电动夹具由X轴方向丝杆螺母机构的螺母连接。

7.根据权利要求5所述的微电子器件封装焊接机，其特征在于，电动夹具由电磁铁驱动，工作台包括沿X轴方向布置的两条轨道，轨道的内侧包括料片的导槽，电动夹具的夹头位于两条轨道之间。

8.根据权利要求1所述的微电子器件封装焊接机，其特征在于，包括以下步骤：

801、在加工仓和过渡仓真空度相同的情况下，将密封门打开，进料气缸将料盒支架上支架中待加工的料盒推送到Z轴方向料盒进给机构上，密封门关闭；

802、Z轴方向料盒进给机构将料盒中待加工的料片进给到X轴方向料片取放装置的取料位置；

803、X轴方向料片取放装置从料盒的料片插槽中夹出待加工的料片，沿X轴方向拖到工作台的工作位置，激光焊接模块对待加工的料片上的工件进行加工；料片上的工件全部加工完成后，X轴方向料片取放装置将加工好的料片送回料盒的料片插槽中；

804、重复步骤802和803，直至料盒中的料片全部加工完毕；

805、开始下一循环，在进行步骤801的过程中，出料气缸将完工的料盒推送到料盒支架的下支架中。

9.根据权利要求1所述的微电子器件封装焊接机，其特征在于，在步骤802至步骤804期间，激光焊接模块对待加工的料片上的工件进行加工的过程中，包括以下步骤：

901、向过渡仓中充气，便过渡仓中达到外部压力；人工打开过渡仓的料盒支架进出门，取出料盒支架，向料盒支架的上支架中装填另一个待加工的料盒；如果料盒支架下支架中有已完工的料盒，从料盒支架下支架中中取出已完工的料盒；

902、向过渡仓中装入步骤901处理过的料盒支架，关闭料盒支架进出门；

903、利用真空源对过渡仓抽真空，使过渡仓中的真空度与加工仓中的真空度相同。