CN112763652A - 自动定位穿刺夹具、内部气氛含量分析仪及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动定位穿刺夹具、内部气氛含量分析仪及其测试方法，自动定位穿刺夹具，用于穿刺密封元器件，包括载物夹持组件，密封元器件设置在载物夹持组件上，载物夹持组件上包括移动模块和夹紧件，移动模块包括电动位移器，电动位移器沿密封元器件所在平面推动其移动至穿刺点并夹紧密封元器件，夹紧件沿垂直平面方向夹紧密封元器件；穿刺组件，穿刺组件设置在密封元器件远离夹紧件的一侧，穿刺组件上包括穿刺针，穿刺针经过穿刺点刺入密封元器件中；控制***，控制***控制电动位移器的移动。本申请提出的自动定位穿刺夹具，具有自动精确定位待测元器件穿刺位置的优点，可对小型待穿刺元器件实现精准穿刺，且穿刺时不会破坏其内部结构。

Description

自动定位穿刺夹具、内部气氛含量分析仪及其测试方法

技术领域

本发明涉及集成电路封装技术领域，特别是涉及一种自动定位穿刺夹具、内部气氛含量分析仪及其测试方法。

背景技术

内部气氛含量分析仪可以有效检测密封元器件内部气体成分，在电子元器件封装气密性检测领域具有重要应用，是利用破坏性物理实验方法实现电子元器件密封可靠性检测的重要设备。现有内部气氛含量分析仪在测量密封元器件及集成电路气密性时，需要在真空环境下通过探针穿刺元器件的方法释放密封元器件内部气体，通过分析被释放气体成分完成内部气氛含量分析。

在实际操作中，由于现有内部气氛含量分析仪的载物夹具与穿刺探针之间的相对位置是固定不变的，因此只能通过操作员将样品放在载物台的不同位置使穿刺针穿刺到所需位置。在穿刺外部气密封装时，由于不清楚元器件内部结构，且密封元器件尺寸较小，穿刺封装操作时有可能因为落针位置偏差，使穿刺位置没有对准空腔体而仅仅穿刺到元器件边壳上；或是因为不确定元器件内部复杂结构使穿刺针误扎到内部集成芯片，破坏内部芯片封装，引入多余气氛，最终导致组分分析测量误差。

传统方法不能精确定位待穿刺位置置，只能凭借操作员的直观感受和经验判断，在穿刺元器件的过程中容易造成扎偏、错扎等情况，不能扎穿待穿刺元器件或者扎到其他密封芯片泄露出多余的气氛，造成测量误差。

发明内容

基于此，有必要针对当前内部气氛含量分析仪在检测封装芯片中因穿刺位置定位不精确引起气氛测量误差的问题，提供一种自动定位穿刺夹具。

一种自动定位穿刺夹具，用于穿刺密封元器件，包括载物夹持组件，密封元器件设置在所述载物夹持组件上，所述载物夹持组件上包括移动模块和夹紧件，所述移动模块包括电动位移器，所述电动位移器沿所述密封元器件所在平面推动其移动至穿刺点并夹紧所述密封元器件，所述夹紧件沿垂直所述平面方向夹紧所述密封元器件；穿刺组件，所述穿刺组件设置在所述密封元器件远离所述夹紧件的一侧，所述穿刺组件上包括穿刺针，所述穿刺针经过所述穿刺点刺入所述密封元器件中；控制***，所述控制***控制所述电动位移器的移动。

进一步地，还包括密封板，所述密封板设置在所述载物夹持组件和所述穿刺组件之间，所述密封板上设置所述穿刺点，所述载物夹持组件和所述密封板形成密封腔体。

进一步地，所述载物夹持组件还包括载物架，所述移动模块设置在所述载物架上，所述移动模块还包括限位器，所述电动位移器和所述限位器成对设置，所述密封元器件夹持在所述限位器和所述电动位移器之间。

进一步地，所述限位器包括限位挡板和限位弹性体，所述限位弹性体连接所述限位挡板和所述载物架，所述密封元器件夹持在所述电动位移器和所述限位挡板之间。

进一步地，所述载物架上设置定位点，所述定位点为确定所述电动位移器移动距离的基点。

进一步地，所述载物夹持组件还包括上盖板，所述上盖板连接所述载物架，所述夹紧件穿过所述上盖板靠近所述密封元器件移动。

进一步地，所述穿刺组件还包括下盖板和调节杆，所述调节杆一端连接所述穿刺针，所述调节杆另一端贯穿所述下盖板，所述调节杆用于控制所述穿刺针穿入所述密封元器件。

进一步地，还包括连接杆，所述连接杆依次连接所述载物夹持组件、所述密封板和所述穿刺组件，所述连接杆用于调节所述载物夹持组件、所述密封板和所述穿刺组件之间的距离。

本申请提出的自动定位穿刺夹具，将载物夹持组件和穿刺组件整合在一起，密封元器件设置在载物夹持组件上，载物夹持组件上的电动位移器能够自动调节密封元器件的位置，使其上的待穿刺位置能够移动到载物夹持组件上的穿刺点，同时能够沿密封元器件的周向夹紧密封元器件；此外，载物夹持组件上的夹紧件能够沿垂直密封元器件的方向压紧密封元器件，通过移动模块和夹紧件实现密封元器件的三维定位夹持，最后将位于密封元器件另一侧的穿刺针穿过穿刺点以刺入到密封元器件中，实现密封元器件的自动定位与穿刺。本申请所提供的自动定位穿刺夹具，具有可以精确定位待测元器件穿刺位置的优点，尤其对微小型待穿刺元器件能够实现精准穿刺，待测元器件的穿刺位置可进行移动，在不破坏待穿刺元器件内部其他封装结构的条件下，能够对具有小腔体结构待穿刺元器件实现精准穿刺，进而提高待测元器件的检测效率，具有较好的市场应用价值。

进一步地，提供一种内部气氛含量分析仪，包括以上所述的自动定位穿刺夹具，还包括X光扫描仪，所述X光扫描仪用于确定所述密封元器件的待穿刺位置。

本申请提出的内部气氛含量分析仪，通过X光扫描仪将需要穿刺的密封元器件进行扫描，由X光机扫描仪获得待穿刺密封元器件内部结构图，并对图像进行去噪、锐化、提升对比度等基本处理，对处理后的内部结构图像素点进行数字坐标化，确定每个部件和待穿刺位置对应的坐标。通过框架提取和像素坐标化定位，实现待穿刺位置坐标的标定，利用气氛含量分析仪的自有上位机指导自动定位穿刺夹具将待穿刺位置移动到穿刺针正上方位置，从而实现精确定位与穿刺，进而便于对密封元器件内部气氛含量进行检测。解决了现有内部气氛含量分析仪只能依靠经验或厂家图例粗略确定待穿刺位置，容易引起穿刺位置偏差，释放其他内置芯片封装气体引起测量误差的问题，避免了因穿刺位置不准造成密封元器件内部结构被破坏而引起的不可逆损失。

进一步地，提供一种内部气氛含量测试方法，包括以上所述的内部气氛含量分析仪，包括以下步骤：

将密封元器件放置于自动定位穿刺夹具的载物架中，所述载物架上设置电动位移器；

利用X光扫描仪扫描所述密封元器件，标定其上待穿刺位置的坐标；

利用X光扫描仪扫描所述自动定位穿刺夹具，标定其上穿刺点的坐标；

判断所述待穿刺位置的坐标与所述穿刺点的坐标是否一致；

控制所述电动位移器沿所述密封元器件所在平面推动所述密封元器件，使所述待穿刺位置的坐标与所述穿刺点的坐标重合；

夹紧所述密封元器件，调节穿刺针穿过所述穿刺点刺入所述待穿刺位置。

本申请所提供的内部气氛含量测试方法，针对已有内部气氛含量分析仪不能获得密封元器件集成电路内部结构，易造成穿刺位置错误引起气氛测量误差的问题，通过可移动精确定位的内部气氛含量分析仪，并利用内部气氛含量分析仪上位机对由X光扫描仪获得的待穿刺密封元器件内部结构进行框架提取、像素坐标化定位，使得待穿刺密封元器件上的待穿刺位与穿刺点重合，最终配合穿刺针实现精确定位穿刺。本申请所提供的内部气氛含量测试方法，特别是针对微小型待穿刺元器件，能够实现精准穿刺，提升了内部气氛检测效果，同时避免了穿刺过程中对待穿刺元器件结构的破坏。

附图说明

图1为本申请一种实施例的自动定位穿刺夹具的原理图；

图2为本申请一种实施例的自动定位穿刺夹具的***图；

图3为本申请一种实施例的自动定位穿刺夹具的载物平台的立体图；

图4为本申请一种实施例的自动定位穿刺夹具的夹紧组件的立体图；

图5为本申请一种实施例的自动定位穿刺夹具的穿刺组件的立体图；

图6为本申请一种实施例的自动定位穿刺夹具的使用状态图；

图7为本申请一种实施例的自动内部气氛含量测试方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1，图1示出了本申请一种实施例的自动定位穿刺夹具的原理图，本申请所提供的自动定位穿刺夹具，需要与X光扫描仪配合使用，将待穿刺密封元器件经过X光扫描仪处理以获得待穿刺元器件的X光图片，将X光图片输入上位机，由工作人员确定其上的待穿刺位置，并对待穿刺位置进行图像坐标化，确定待穿刺位置的坐标为(X₀,Y₀)，在上位机中输入自动定位穿刺夹具上的穿刺点位置坐标为(X₁,Y₁)，判断待穿刺位置坐标(X₀,Y₀)和穿刺点坐标(X₁,Y₁)是否一致，如一致则定位准确，如不一致则需要对待穿刺位置进行移动。自动定位穿刺夹具上设置电动位移器，电动位移器能够沿密封元器件所在平面推动其移动，将电动位移器沿图像坐标设置，使其能够分别沿X方向和Y方向推动密封元器件移动。

具体而言，首先上位机判断X方向上X₀和X₁是否相等，如相等则继续判断Y₀与Y₁是否相等,如依然相等则说明待穿刺位置与穿刺点重合；如X方向上X₀与X₁不相等，则控制***控制电动位移器沿X轴方向推动密封元器件，使其上的待穿刺位置在X轴上的坐标X₀移动到与X₁重合位置，电动位移器控制密封元器件沿X轴移动的距离为X₁-X₀；判断Y₀和Y₁是否相等，如相等则定位结束，如Y₀与Y₁不相等，则控制***控制电动位移器沿Y轴方向推动密封元器件，使其上的待穿刺位置在Y轴上的坐标Y₀移动到与Y₁重合位置，电动位移器控制密封元器件沿Y轴移动的距离为Y₁-Y₀,最终使待穿刺位置与穿刺点重合。此时，密封元器件上的待穿刺位置与穿刺点重合，对密封元器件进行夹紧，之后使穿刺针经过穿刺点以刺入到待穿刺位置，即完成了对密封元器件的精准定位穿刺处理。

需要说明的是，以上所述仅是一种优选实施方式，并不意味至密封元器件必须先在X轴上进行对准，之后方可在Y轴进行对准。在实际的应用中，密封元器件在X轴和Y轴上的对准顺序并无明确要求，技术人员可以根据实际需要设定合适的对准步骤。

图2示出了本申请一种实施例的自动定位穿刺夹具的***图，本申请所提供的自动定位穿刺夹具，自上而下依次包括载物夹持组件(未标示)、密封板4、穿刺组件30和连接杆5，优选地，载物夹持组件由可拆分的组件构成，包括夹紧组件10和载物平台20。其中，连接杆5用于连接夹紧组件10、载物平台20、密封板4和穿刺组件30，并通过连接杆5调整其他组件之间的距离，优选地，连接杆5为长螺杆。载物平台20上包括移动模块(未标示)和载物架23，移动模块包括多组相对设置的电动位移器21和限位器22。控制***控制电动位移器21推动待检测的密封元器件在载物平台20中移动，使其上的待穿刺位置移动到穿刺点41所在位置，同时密封元器件的周向被电动位移器21和限位器22夹持，从而保证穿刺针33精准刺入待穿刺位置。

进一步地，夹紧组件10上设置夹紧件11和上盖板12，上盖板12连接在载物架23的上方，夹紧件11的轴向方向垂直于载物平台10所在平面，夹紧件11穿过上盖板12并靠近或者远离载物平台20移动，从而在垂直于载物平台20的方向上压紧密封元器件。载物架23的下方连接密封板4，通过将上盖板12和密封板4设置在载物架23的两侧，并利用连接杆5调节彼此的距离，使夹紧组件10、载物平台20和密封板4之间形成密封腔体，待检测的密封元器件放置在该密封腔体中。由于进行密封元器件气氛检测需要在封闭环境中进行，本申请所提供的定位穿刺夹具，即能够满足对密封元器件的夹紧和穿刺，又能够提供检测用的密封环境。

本申请一种优选实施方式，密封板与载物平台一体化设计，即载物平台上设置底板，密封元器件放置在底板上，穿刺针可经过载物平台的底板穿入密封元器件。用于放置密封元器件的密封腔体由载物平台和夹紧组件之间形成。

优选地，载物平台20水平设置，其上的电动位移器21可沿水平面推动密封元器件移动，并利用电动位移器21和限位器22将密封元器件夹紧，从而实现密封元器件的水平定位；夹紧组件10上的夹紧件11的轴向方向与水平面垂直设置，夹紧件11可穿过上盖板12靠近或者远离密封元器件，优选地，夹紧件11与上盖板12之间螺纹连接，通过调节夹紧件11的进给量实现夹紧件11纵向方向的移动。最终，密封元器件在位于其上方的夹紧件11和位于其下方的密封板4或载物平台20的底板的作用下实现纵向夹紧。

需要说明的是，图2所示的自动定位穿刺夹具，为了便于描述其中各部件，设定载物平台20水平设置，通过载物平台20实现密封元器件周向的水平固定，同时，夹紧件11垂直设置，通过夹紧件11实现密封元器件的垂直定位。但该种方式仅是一种优选实施方式，其中所述的水平、垂直仅是相对图2所示，通过三个方向对密封元器件进行三维定位，并不意味着本申请所提供的定位穿刺夹具在安装中必须采用该种方向设置，其他方向的安装同样能够满足本申请的技术要求。

进一步地，穿刺组件30设置在密封板4的底部，穿刺组件30包括调节杆31、下盖板32和穿刺针33，调节杆31可相对下盖板32伸缩移动，调节杆31的端部连接穿刺针33，密封板4上设置穿刺点41，优选地，穿刺点41为孔状。穿刺针33位于穿刺点41的正下方。结合以上所述，移动模块推动密封元器件沿载物平台20所在平面移动，使其上的待穿刺位置移动到穿刺点41所在处，通过调节杆31可以使穿刺针33穿过穿刺点41刺入到密封元器件中，实现密封元器件的穿刺。

本申请另一种实施方式，穿刺点设置在载物平台的底板上，通过调节杆31使穿刺针33穿过载物平台底板上的穿刺点刺入到密封元器件中，实现密封元器件的穿刺。

本申请另一种实施方式，基于以上发明思路，一方面由于需要对密封元器件进行穿刺处理，另一方面要求后续检测时被穿孔的密封元器件处于密封环境中，可以通过在密封板或载物平台的底板上设置弹性材料，便于穿刺针穿入，同时，当撤离穿刺针后由于弹性材料的回弹，使得穿刺点愈合，能够在密封元器件周围形成密封空间，相比开设孔状穿刺点，采用弹性材料避免了在密封板或载物平台的底板上开设穿刺点的工艺，同时密封效果更好。

进一步地，以上所述的用于放置和测试密封元器件的密封腔体由夹紧组件10、载物平台20和密封板4形成，通过调节三者之间的距离，一方面便于取放密封元器件，另一方面使其紧密贴合以形成密封腔体，进而有利于后续对密封元器件进出穿刺检测，为了提升密封效果，优选地，夹紧组件10、载物平台20和密封板4之间设置密封圈。

需要说明的是，以上方法，将对密封元器件进行气氛检测的测试环境与穿刺工位整合在一起，仅是本申请的一种优选实施方式。本申请另一种实施方式，即将整个定位穿刺夹具放置在真空环境中，无需要求夹紧组件10、载物平台20和密封板4之间紧密贴合以形成密封腔体，密封元器件气氛检测的测试环境由外部真空环境提供，同样能够实现以上技术目的，并且能够降低定位穿刺夹具各部件的加工精度及密封要求，降低生产成本。

图3示出了本申请一种实施例的自动定位穿刺夹具的载物平台的立体图，载物平台20包括多个移动模块(未标示)和载物架23，密封元器件设置在移动模块中间，通过移动模块调整密封元器件在载物平台20上的位置并对密封元器件的周向进行夹紧。移动模块由相对设置的电动位移器21和限位器22组成，电动位移器21包括推进控制器211和推杆212，优选地，推进控制器211包括但不限于步进电机。限位器22包括限位弹性体221和限位挡板222，优选地，限位弹性体221为限位弹簧，限位弹簧221一端连接载物架23，另一端连接限位挡板222。采用该种结构方式，一方面能够使限位挡板222与电动位移器21配合将密封元器件进行夹紧，另一方面当电动位移器21推动密封元器件移动时，限位挡板222不会限制密封元器件的移动。最终，通过推进控制器211调节推杆212使其靠近或者远离限位挡板222，使得密封元器件上的待穿刺位置移动到穿刺针33的上方，同时在密封元器件的周向实现夹紧。

优选地，本申请所提供的载物平台20，包括两对移动模块，两对移动模块分别沿X-X方向和Y-Y方向设置，X-X方向垂直于Y-Y方向，将需要检测的密封元器件放置于电动位移器21和限位器22之间，调节电动位移器21上的推进控制器211，使其推动推杆212沿X-X或Y-Y方向移动，并推动密封元器件逐渐靠近两侧的限位挡板222上，最终在限位挡板222和推杆212的夹持下处于固定状态，从而实现密封元器件在载物平台20平面上的定位。进一步地，通过调节推进控制器211可使推杆212实现伸缩，进而推动密封元器件沿X-X方向和Y-Y方向移动，最终使密封元器件上的待穿刺位置移动到穿刺针33所在位置。

进一步，优选地，载物架23为框形结构，其上下方通过夹紧组件10的上盖板12和密封板4实现封闭，两对移动模块分别设置在载物架23相互垂直的侧板上，载物架23外部周向设置多个安装孔231，连接杆5通过安装孔231将载物平台20与其他部件进行连接。此外，载物架23上设置定位点232，定位点232为两个垂直方向X-X方向和Y-Y方向的坐标基点，优选地，定位点232为载物架23的一个内直角，通过定位点232可帮助电动位移器21确定其移动距离，进而实现密封元器件的精准定位。

图4示出了本申请一种实施例的自动定位穿刺夹具的夹紧组件的立体图，结合图2-图4所示，夹紧组件10包括夹紧件11和上盖板12，夹紧件11贯穿上盖板12并可沿Z-Z方向靠近或者远离载物平台20，Z-Z方向垂直于X-X方向和Y-Y方向组成的平面。优选地，夹紧件11为螺栓，夹紧件11与上盖板12之间螺纹连接，通过调节螺距使夹紧件11靠近或者远离载物平台20，进而实现密封元器件沿Z-Z方向的夹紧。上盖板12的外部周向同样设置安装孔121，连接杆5穿过安装孔121实现夹紧组件10与其他组件的连接。进一步地，为了便于实现密封元器件的夹紧和穿刺，使得密封元器件的上下夹紧更为稳定，优选地，夹紧件11与穿刺针33同轴设置。

图5示出了本申请一种实施例的自动定位穿刺夹具的穿刺组件的立体图，穿刺组件30包括调节杆31、下盖板32和穿刺针33，穿刺针33设置在调节杆31的端部，调节杆31穿过下盖板32并带动穿刺针33靠近或者远离载物平台20，优选地，调节杆31与下盖板32之间螺纹连接，通过调整调节杆31的螺距使得穿刺针33发生移动。下盖板32的外部周向设置安装孔321，连接杆5通过安装孔321将穿刺组件30与其他组件连接。密封板4设置在载物平台20和穿刺组件30之间，密封板4上设置穿刺点41，穿刺针33可穿过穿刺点41进入到密封腔体中，进而刺入其中的密封元器件之中。此外，密封板4的外部周向设置安装孔42，连接杆5通过安装孔42将密封板4与其他组件等连接。

图6示出了本申请一种实施例的自动定位穿刺夹具的使用状态图，结合图1-图6所示，载物平台20包括载物架23、分别设置在X方向和Y方向上的电动位移器21、分别设置在X方向和Y方向上的限位器22，其中Y方向电动位移器21和Y方向限位器22构成待穿刺样品Y方向移动模块，X方向样品电动位移器21和X方向限位器22构成待穿刺样品X方向移动模块。本申请所提高的自动定位穿刺夹具，还包括控制***，控制***与电动位移器21连通，通过控制***控制电动位移器21的运动，使其推动密封元器件沿X、Y方向移动，直到密封元器件上的待穿刺位置处于穿刺针33的正上方时，停止电动位移器21的运动，最终实现定点高精度穿刺的目的。

进一步地，通过连接杆5调节上盖板12、载物平台20、密封板4之间的间隙形成待穿刺密封元器件的真空操作环境；载物平台20可以根据待穿刺位置的坐标通过转动X方向和Y方向的移动模块改变待穿刺样品相对于穿刺针33的位置，使待穿刺位置处于穿刺针33的正上方位置；当密封元器件的待穿刺位置移动到穿刺针33正上方后，沿Z方向向下移动夹紧件11以压紧密封元器件，使得密封元器件在三个维度方向能够固定，最后配合可升降的穿刺针33进行穿刺，实现对密封元器件精准定位与穿刺的目的。

本申请提出的自动定位穿刺夹具，将载物夹持组件和穿刺组件整合在一起，密封元器件设置在载物夹持组件上，载物夹持组件上的电动位移器能够自动调节密封元器件的位置，使其上的待穿刺位置能够移动到载物夹持组件上的穿刺点，同时能够沿密封元器件的周向夹紧密封元器件；此外，载物夹持组件上的夹紧件能够沿垂直密封元器件的方向压紧密封元器件，通过移动模块和夹紧件实现密封元器件的三维定位夹持，最后将位于密封元器件另一侧的穿刺针穿过穿刺点以刺入到密封元器件中，实现密封元器件的自动定位与穿刺。本申请所提供的自动定位穿刺夹具，具有可以精确定位待测元器件穿刺位置的优点，尤其对微小型待穿刺元器件能够实现精准穿刺，待测元器件的穿刺位置可进行移动，在不破坏待穿刺元器件内部其他封装结构的条件下，能够对具有小腔体结构待穿刺元器件实现精准穿刺，进而提高待测元器件的检测效率，具有较好的市场应用价值。

进一步地，本申请提供一种内部气氛含量分析仪，包括以上所述的自动定位穿刺夹具，还包括X光扫描仪，X光扫描仪用于确定密封元器件的待穿刺位置。将待穿刺元器件经过X光扫描仪处理，获得待穿刺元器件的内部结构图，将结构图输入内部气氛含量分析仪自带上位机中，对待穿刺元器件内部结构图进行去噪、锐化、提高对比度等图像处理操作，实现待穿刺元器件内部结构框架提取，然后对内部框架提取结果进行离散化和像素坐标化处理，根据穿刺探针大小确定像素点坐标化精细度，建立每个像素点的坐标，进而将扫描确定的待穿刺位置移动到载物平台上的穿刺点处，配合定位穿刺夹具实现密封元器件精确定位穿刺。

需要说明的是，为了保证图像边缘清晰、结构划分明显、准确定位微小结构，上位机需要对图像进行去噪、锐化、提高对比度等图像处理与框架提取，得到待穿刺元器件内部构造的精细结构。而含有框架提取、结构离散化、坐标化定位的内部气氛含量分析仪上位机是本申请所提出定位穿刺夹具的辅助结构，该上位机可以采用普通商务电脑，图像处理所用软件或算法为商用可购入图像处理软件、自编开发软件等。

本申请提出的内部气氛含量分析仪，通过X光扫描仪将需要穿刺的密封元器件进行扫描，由X光机扫描仪获得待穿刺密封元器件内部结构图，并对图像进行去噪、锐化、提升对比度等基本处理，对处理后的内部结构图像素点进行数字坐标化，确定每个部件和待穿刺位置对应的坐标。通过框架提取和像素坐标化定位，实现待穿刺位置坐标的标定，利用气氛含量分析仪的自有上位机指导自动定位穿刺夹具将待穿刺位置移动到穿刺针正上方位置，从而实现精确定位与穿刺，进而便于对密封元器件内部气氛含量进行检测。解决了现有内部气氛含量分析仪只能依靠经验或厂家图例粗略确定待穿刺位置，容易引起穿刺位置偏差，释放其他内置芯片封装气体引起测量误差的问题，避免了因穿刺位置不准造成密封元器件内部结构被破坏而引起的不可逆损失。

进一步地，本申请涉及一种内部气氛含量测试方法，采用以上所述的内部气氛含量分析仪，包括以下步骤：

S111：将密封元器件放置于自动定位穿刺夹具的载物架中，所述载物架上设置电动位移器；

参阅图2-图6所示，自动定位穿刺夹具自上而下依次包括夹紧组件10、载物平台20、密封板4、穿刺组件30和连接杆5，其中，连接杆5用于连接夹紧组件10、载物平台20、密封板4和穿刺组件30，并通过连接杆5调整其他组件之间的距离，优选地，连接杆5为长螺杆。载物平台20上包括移动模块21和载物架23，移动模块21包括多组相对设置的电动位移器21和限位器22，通过调节电动位移器21使待检测的密封元器件在载物平台20中移动，同时密封元器件能够被夹持在电动位移器21和限位器22之间。

S112：利用X光扫描仪扫描所述密封元器件，标定其上待穿刺位置的坐标；

由于待穿刺密封元器件为非对称结构，因此在X光扫描仪扫描内部结构前需要设定待穿刺元器件坐标为(0,0)的初始位置点，可将待穿刺元器件上任意一端点设定为(0,0)的初始位置点，设定(0,0)的初始位置点后将不改变该原点位置。将待穿刺元器件经X光扫描仪扫描得到内部结构图通过数据传输媒介(移动硬盘、U盘或者传输线)输入至内部气氛含量分析仪上位机。利用已有常规数字图像处理技术，对内部结构扫描图进行去噪、锐化、提升对比度等操作，使内部结构更加清晰，有利于确定密封元器件的待穿刺位置。对处理后的内部结构扫描图像进行像素离散化，根据穿刺针的大小确定像素点直径大小，将内部结构扫描图转化成像素离散图。根据以上确定的原点位置对每个像素点设置坐标，使内部结构扫描图转换成二维坐标图，标记待穿刺位置的坐标为(X₀,Y₀)。

S113：利用X光扫描仪扫描所述自动定位穿刺夹具，标定其上穿刺点的坐标；

参阅图3所示，载物架23上设置定位点232，定位点232为两个垂直方向X-X方向和Y-Y方向的坐标基点，即载物架23上的定位点232同样是坐标为(0,0)的初始位置点。优选地，定位点232为载物架23的一个内直角，通过定位点232可帮助电动位移器21确定其移动距离，进而实现密封元器件的精准定位。参阅步骤S112中所述，通过X光扫描仪确定穿刺点41的坐标，确定穿刺点41的坐标为(X₁,Y₁)。

S114：判断所述待穿刺位置的坐标与所述穿刺点的坐标是否一致；

利用内部气氛含量分析仪自带上位机，判断待穿刺位置坐标(X₀,Y₀)和穿刺点坐标(X₁,Y₁)是否一致，如一致则定位准确，如不一致则需要对待穿刺位置进行移动。自动定位穿刺夹具上设置电动位移器21，电动位移器21能够沿密封元器件所在平面推动其移动，将电动位移器沿图像坐标设置，使其能够分别沿X方向和Y方向推动密封元器件移动。

S115：控制所述电动位移器沿所述密封元器件所在平面推动所述密封元器件，使所述待穿刺位置的坐标与所述穿刺点的坐标重合；

为了对待穿刺位置实现坐标化、精确化地刺入，本申请设计了具备X、Y方向可控的自动定位穿刺夹具，该夹具可以在一定范围内根据所标定待穿刺位置的坐标自动移动密封元器件，使其上的待穿刺位置处于穿刺针正上方。具体而言，根据待穿刺位置的离散像素点数字化坐标，通过调节X方向和Y方向的推进控制器211，使得待穿刺样品在载物架23移动，直至待穿刺位置的坐标(X₀,Y₀)和穿刺点41的坐标为(X₁,Y₁)重合，此时，待穿刺样品的待穿刺位置处于穿刺针33的正上方。

采用以上方式，在移动待穿刺样品时，可以通过计算待穿刺位置的坐标(X₀,Y₀)和穿刺点41的坐标为(X₁,Y₁)之间的距离，通过控制***控制推进控制器211的位移量，最终推动待穿刺位置的坐标(X₀,Y₀)移动到穿刺点41的正上方。

S116:夹紧所述密封元器件，调节穿刺针穿过所述穿刺点刺入所述待穿刺位置。

当待穿刺位置处于穿刺点41的正上方时，待穿刺样品的周向被移动模块21夹持，此时调节夹紧组件10使夹紧件11沿垂直于载物平台20的方向压紧密封元器件，从而实现待穿刺样本的三维方向上的夹紧。穿刺针33处于载物平台20的底部，此时，密封元器件周向被载物平台20夹持，顶部被夹紧组件10压紧，底部设置有穿刺针33，调节穿刺针33穿过穿刺点41并刺入到待穿刺位置中，从而使待穿刺样品的内部气氛被释放，进而便于对其进行检测。

本申请所提供的内部气氛含量测试方法，针对已有内部气氛含量分析仪不能获得密封元器件集成电路内部结构，易造成穿刺位置错误引起气氛测量误差的问题，通过可移动精确定位的内部气氛含量分析仪，并利用内部气氛含量分析仪上位机对由X光扫描仪获得的待穿刺密封元器件内部结构进行框架提取、像素坐标化定位，使得待穿刺密封元器件上的待穿刺位与穿刺点重合，最终配合穿刺针实现精确定位穿刺。本申请所提供的内部气氛含量测试方法，特别是针对微小型待穿刺元器件，能够实现精准穿刺，提升了内部气氛检测效果，同时避免了穿刺过程中对待穿刺元器件结构的破坏。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种自动定位穿刺夹具，用于穿刺密封元器件，其特征在于，包括：

载物夹持组件，密封元器件设置在所述载物夹持组件上，所述载物夹持组件上包括移动模块和夹紧件，所述移动模块包括电动位移器，所述电动位移器沿所述密封元器件所在平面推动其移动至穿刺点并夹紧所述密封元器件，所述夹紧件沿垂直所述平面方向夹紧所述密封元器件；

穿刺组件，所述穿刺组件设置在所述密封元器件远离所述夹紧件的一侧，所述穿刺组件上包括穿刺针，所述穿刺针经过所述穿刺点刺入所述密封元器件中；

控制***，所述控制***控制所述电动位移器的移动。

2.根据权利要求1所述的自动定位穿刺夹具，其特征在于，还包括密封板，所述密封板设置在所述载物夹持组件和所述穿刺组件之间，所述密封板上设置所述穿刺点，所述载物夹持组件和所述密封板形成密封腔体。

3.根据权利要求1所述的自动定位穿刺夹具，其特征在于，所述载物夹持组件还包括载物架，所述移动模块设置在所述载物架上，所述移动模块还包括限位器，所述电动位移器和所述限位器成对设置，所述密封元器件夹持在所述限位器和所述电动位移器之间。

4.根据权利要求3所述的自动定位穿刺夹具，其特征在于，所述限位器包括限位挡板和限位弹性体，所述限位弹性体连接所述限位挡板和所述载物架，所述密封元器件夹持在所述电动位移器和所述限位挡板之间。

5.根据权利要求3所述的自动定位穿刺夹具，其特征在于，所述载物架上设置定位点，所述定位点为确定所述电动位移器移动距离的基点。

6.根据权利要求3所述的自动定位穿刺夹具，其特征在于，所述载物夹持组件还包括上盖板，所述上盖板连接所述载物架，所述夹紧件穿过所述上盖板靠近所述密封元器件移动。

7.根据权利要求1所述的自动定位穿刺夹具，其特征在于，所述穿刺组件还包括下盖板和调节杆，所述调节杆一端连接所述穿刺针，所述调节杆另一端贯穿所述下盖板，所述调节杆用于控制所述穿刺针穿入所述密封元器件。

8.根据权利要求2所述的自动定位穿刺夹具，其特征在于，还包括连接杆，所述连接杆依次连接所述载物夹持组件、所述密封板和所述穿刺组件，所述连接杆用于调节所述载物夹持组件、所述密封板和所述穿刺组件之间的距离。

9.一种内部气氛含量分析仪，包括权利要求1-8中任一项所述的自动定位穿刺夹具，其特征在于，还包括X光扫描仪，所述X光扫描仪用于确定所述密封元器件的待穿刺位置。

10.一种内部气氛含量测试方法，包括权利要求9所述的内部气氛含量分析仪，其特征在于，包括以下步骤：

将密封元器件放置于自动定位穿刺夹具的载物架中，所述载物架上设置电动位移器；

利用X光扫描仪扫描所述密封元器件，标定其上待穿刺位置的坐标；

利用X光扫描仪扫描所述自动定位穿刺夹具，标定其上穿刺点的坐标；

判断所述待穿刺位置的坐标与所述穿刺点的坐标是否一致；

控制所述电动位移器沿所述密封元器件所在平面推动所述密封元器件，使所述待穿刺位置的坐标与所述穿刺点的坐标重合；

夹紧所述密封元器件，调节穿刺针穿过所述穿刺点刺入所述待穿刺位置。

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