CN109904096A - 一种半导体装片一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体装片一体机，包括有机架、直线电机模组、伺服电机模组和电控系统，在机架的工作台上设置有上料工位、点胶工位、贴芯片工位、石墨盘合片工位和下料工位，在工作台上设有直线导轨和直线电机，每个工位通过导轨和直线电机设置精确的位置。本发明通过在工作台上设置直线导轨，在直线导轨上设置四处载料机构，基本实现一处工位对应一载料机构；各操作机构均沿着直线导轨设置，通过载料机构移动到相应工位处即进行相应的操作，可同时进行底片支架点胶、芯片贴合、芯片点胶、石墨盘上合片、下料等工序，并实现双料片传输，从而使整个操作流程更为顺畅，减少故障率，大幅提高生产效率，相比传统一条组装线可节约人力3‑4人。
Description
技术领域
本发明涉及半导体生产装置技术领域，具体涉及一种用于制造半导体电子器件的设备，如半导体二极管、半导体三极管等。
背景技术
随着科学技术的快速发展，半导体电子器件得到越来越广泛的应用，半导体二极管、半导体三极管等等，同时对于这类半导体电子器件的要求也越来越高，因此其生产过程也越来越严格。在半导体器件的生产过程中，一般采用装片机来实现封装，然而目前的半导体封装设备，在结构设计方面有所欠缺、缺乏智能，导致生产流程繁琐、效率低下，各操作工序不能完整的衔接，设备稳定性及品质管控方面存在诸多问题，没有大数据作为统计；另外，由于结构复杂导致维护不方便，设备安全性能不佳等问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的缺点，提供一种结构相对更简单、设计更合理、生产流程更流畅、生产效率更高的半导体装片一体机。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种半导体装片一体机，包括有机架、直线电机模组、伺服电机模组和电控系统，在机架的工作台上设置有上料工位、点胶工位、贴芯片工位、石墨盘合片工位和下料工位，在工位之间设有用于承载料片的载料机构以及用于转移料片的传送机械手，其特征在于：在工作台上设有直线导轨，所述载料机构安装在直线导轨上形成可沿直线导轨移动的结构，以将料片从前一工位转移至一下工位；各工位沿着直线导轨的边缘设置，而各传送机械手设置于工位旁边或者两工位之间；
所述点胶工位包括有第一点胶工位和第二点胶工位，分别设置有第一点胶装置和第二点胶装置，第一点胶装置设置于直线导轨起始端位置的一侧，上料工位亦靠近直线导轨的起始端，由上料工位转移至第一点胶工位处的载料机构上的料片通过第一点胶装置完成点胶工序；
贴芯片工位设置于第一点胶工位之后，并且贴芯片工位包括有两个贴芯片单元，分列于直线导轨的两侧，两个贴芯片单元各设有一套芯片贴取机构；芯片贴取机构包括有芯片放置装置、取芯片装置和定位检测机构，通过取芯片装置将芯片放置装置上的芯片取出并转移至贴芯片工位处的载料机构上，并在定位检测机构的控制下将芯片放置在位于贴芯片工位处载料机构中的料片上完成贴芯片工序；
第二点胶工位设置于贴芯片工位之后，其第二点胶装置设置于直线导轨的一侧，由贴芯片工位转移至第二点胶工位处的承载在料片上的芯片通过第二点胶装置完成点胶工序；
石墨盘合片工位设置于第二点胶工位之后，在石墨盘合片工位处设置有石墨盘载台和对应的传送机械手机构，石墨盘载台设置在直线导轨上形成可移动结构，其传送机械手机构则悬于石墨盘载台的上方，通过该传送机械手机构将完成点胶工序并承载有芯片的料片转移至石墨盘载台上，亦通过该传送机械手机构将上片支架盖在点好芯片上胶的底片支架上；
下料工位设置于石墨盘合片工位之后，其位于直线导轨的末端。
进一步地，所述载料机构包括有第一载料机构、第二载料机构和第三载料机构，均包括有料片载台，料片载台设置于一载料Y轴移动座上，载料Y轴移动座安装在一载料X轴移动座上，载料X轴移动座上设有与直线导轨相垂直的移动轨道，载料Y轴移动座连接有驱动装置形成可在载料X轴移动座上沿Y向往复移动的结构，载料X轴移动座连接有驱动装置形成可在直线导轨上做X向往复移动的结构；第一载料机构设置于第一点胶工位处，第二载料机构设置于贴芯片工位处，第三载料机构设置于第二点胶工位处。各载料机构采用这样承载机构可以更好地实现底片支架的位置对正。
进一步地，在上料工位的旁边设有第一传送机械手，其上具有用于检测底片支架是否吸取成功的检测传感器件，通过第一传送机械手将上料工位的料片转移至第一载料机构的料片载台上；在第一点胶工位与贴芯片工位之间设有第二传送机械手，通过第二传送机械手将第一载料机构上的料片转移至第二载料机构的料片载台上；在贴芯片工位与第二点胶工位之间设置有第三传送机械手，通过第三传送机械手将第二载料机构上承载有芯片的料片转移至第三载料机构的料片载台上；在石墨盘合片工位处设置的传送机械手机构为第四传送机械手，第四传送机械手安装在一第四传送机械手Y轴移动机构上形成可沿Y向往复运动的结构，第四传送机械手Y轴移动机构与直线导轨相垂直，并横悬于直线导轨上方，通过第四传送机械手将第三载料机构上承载有芯片的料片转移至石墨盘载台上，并在上片料槽处取支架盖在石墨盘载台上面完成合片动作；在下料工位处设置有第五传送机械手，第五传送机械手安装在一第五传送机械手Y轴移动机构上形成可沿Y向往复运动的结构，第五传送机械手Y轴移动机构与直线导轨相垂直，通过第五传送机械手将完成石墨盘合片的料片进行下料。
进一步地，石墨盘载台的承载机构与料片载台的承载机构相同，亦包括有载料X轴移动座和载料Y轴移动座，石墨盘载台设置于载料Y轴移动座上，载料Y轴移动座安装在载料X轴移动座上，载料X轴移动座上设有与直线导轨相垂直的移动轨道，载料Y轴移动座连接有驱动装置形成可在载料X轴移动座上沿Y向往复移动的结构，载料X轴移动座连接有驱动装置形成可在直线导轨上做X向往复移动的结构。采用这样承载机构可以更好地实现底片支架与上片支架进行对位。
进一步地，在上料工位处设置有底片放料装置，底片放料装置上设有两并列的底片承载板，在两底片承载板的周围设置有用于挡住底片支架的底片限位柱，通过第一传送机械手一次同时吸取两底片支架转移至第一载料机构上。
进一步地，所述第一点胶装置和第二点胶装置具有相同的结构，均包括有点胶控制器和点胶头，点胶头通过点胶控制器进行控制；若干点胶头通过X轴导轨安装在一点胶升降座上形成可沿X向移动的结构，点胶升降座通过Z轴导轨安装在点胶固定座上形成可升降结构，点胶固定座上安装有点胶驱动机构，点胶驱动机构连接点胶升降座以控制其升降运动。
进一步地，在第一点胶工位处设有第一检测相机，在第二点胶工位处设有第二检测相机，以检测点胶的效果；在石墨盘合片工位处设有第三检测相机，以检测石墨盘上片支架的效果。
进一步地，芯片放置装置包括有芯片放置环和直线模组X、Y移动机构，芯片放置环安装在直线模组X、Y移动机构上形成位置可调结构，承载有芯片的膜片放置在芯片放置环上；定位检测机构设置于芯片放置环的上方；取芯片装置包括有取料摆臂和顶针机构，取料摆臂由旋转伺服电机控制左右与上下、通过真空气体进行吸取芯片，取料摆臂水平设置于芯片放置环与第二载料机构之间，通过取料摆臂将芯片承载膜片上的芯片转移至第二载料机构与料片贴合；顶针机构设置于芯片放置环的下方，通过顶针机构将芯片承载膜片顶起以便与配合取料摆臂夹吸取芯片。
进一步地，在石墨盘合片工位处的直线导轨旁边设有用于放置石墨盘上片支架的上片放料装置，石墨盘上片支架预先放置在该上片放料装置中，然后由第四传送机械手移送到石墨盘载台上与芯片贴合。
进一步地，在下料工位处还设有第一石墨载具和第二石墨载具，两者对称设置于直线导轨的末端两侧，由第五传送机械手将石墨盘载台上的料片分别转移至第一石墨载具和第二石墨载具上进行下料，两边可同时进行下料，提高效率。
本发明通过在工作台上设置一通到尾的直线导轨，在直线导轨上设置四处载料机构，基本实现一处工位对应一载料机构，且载料机构可在直线导轨上左右移动以实现物料转移和精确对位；各工位的操作机构均沿着直线导轨设置，通过载料机构移动到相应工位处即进行相应的操作，可同时进行底片支架点胶、芯片贴合、芯片点胶、石墨盘贴合、下料等工序，并实现双料片传输，从而使整个操作流程更为顺畅，可大幅提高生产效率，相比于传统工艺，一条组装线可以节约人力3-4人。另外，整个设备由于提高了流程的顺畅度，从而品质管控更精准，检测相机配合软件，实现数据化，实时报警，更加可靠。通过工业电脑和控制板卡通讯，控制直线电机和伺服电机（各移动机构中），实现位置的精准控制。
附图说明
图1为本发明立体结构图；
图2为本发明俯视结构图；
图3为图1的A部放大图；
图4为图1的B部放大图；
图5为图1的C部放大图。
图中，1为机架，10为工作台，11为直线导轨，13为第一载料机构，14为第二载料机构，15为第三载料机构，16为料片载台，17为载料X轴移动座，18为载料Y轴移动座，19为石墨盘载台，2为底片放料装置，21为底片承载板，22为底片限位柱，31为第一传送机械手，32为第二传送机械手，33为第三传送机械手，34为第四传送机械手，35为第五传送机械手，36为第四传送机械手Y轴移动机构，37为第五传送机械手Y轴移动机构，41为第一点胶装置，42为第二点胶装置，43为点胶控制器，44为点胶头，45为点胶升降座，46为Z轴导轨，47为点胶固定座，48为点胶驱动机构；5为芯片贴取机构，51为芯片放置环，52为直线模组X、Y移动机构，53为取料摆臂，54为取料控制箱，55为顶针机构，56为定位检测机构，6为显示机构，71为第一检测相机，72为第二检测相机，73为第三检测相机，8为上片放料装置，91为第一石墨载具，92为第二石墨载具。
具体实施方式
本实施例中，参照图1-图4，所述半导体装片一体机，包括有机架1、显示机构6和电控系统，在机架1的工作台10上设置有上料工位、点胶工位、贴芯片工位、石墨盘合片工位和下料工位，在工位之间设有用于承载料片的载料机构以及用于转移料片的传送机械手；在工作台10上设有直线导轨11，所述载料机构安装在直线导轨11上形成可沿直线导轨11移动的结构，以将料片从前一工位转移至一下工位；各工位沿着直线导轨11的边缘设置，而各传送机械手设置于工位旁边或者两工位之间；
所述点胶工位包括有第一点胶工位和第二点胶工位，分别设置有第一点胶装置41和第二点胶装置42，第一点胶装置41设置于直线导轨11起始端位置的一侧，上料工位亦靠近直线导轨11的起始端，由上料工位转移至第一点胶工位处的载料机构上的料片通过第一点胶装置41完成点胶工序；
贴芯片工位设置于第一点胶工位之后，并且贴芯片工位包括有两个贴芯片单元，分列于直线导轨11的两侧，两个贴芯片单元各设有一套芯片贴取机构5；芯片贴取机构5包括有芯片放置装置、取芯片装置和定位检测机构56，通过取芯片装置将芯片放置装置上的芯片取出并转移至贴芯片工位处的载料机构上，并在定位检测机构56的控制下将芯片放置在位于贴芯片工位处载料机构中的料片上完成贴芯片工序；
第二点胶工位设置于贴芯片工位之后，其第二点胶装置42设置于直线导轨11的一侧，由贴芯片工位转移至第二点胶工位处的承载在料片上的芯片通过第二点胶装置42完成点胶工序；
石墨盘合片工位设置于第二点胶工位之后，在石墨盘合片工位处设置有石墨盘载台19和对应的传送机械手机构，石墨盘载台19设置在直线导轨11上形成可移动结构，其传送机械手机构则悬于石墨盘载台19的上方，通过该传送机械手机构将完成点胶工序并承载有芯片的料片转移至石墨盘载台19上，亦通过该传送机械手机构将石墨盘上片贴合在芯片上；
下料工位设置于石墨盘合片工位之后，其位于直线导轨11的末端。
所述载料机构包括有第一载料机构13、第二载料机构14和第三载料机构13，均包括有料片载台16，料片载台16设置于一载料Y轴移动座18上，载料Y轴移动座18安装在一载料X轴移动座17上，载料X轴移动座17上设有与直线导轨11相垂直的移动轨道，载料Y轴移动座18连接有驱动装置形成可在载料X轴移动座17上沿Y向往复移动的结构，载料X轴移动座17连接有驱动装置形成可在直线导轨11上做X向往复移动的结构；第一载料机构13设置于第一点胶工位处，第二载料机构14设置于贴芯片工位处，第三载料机构14设置于第二点胶工位处。各载料机构采用这样承载机构可以更好地实现底片支架的位置对正。
在上料工位的旁边设有第一传送机械手31，其上具有用于检测底片支架是否吸取成功的检测传感器件，通过第一传送机械手31将上料工位的料片转移至第一载料机构13的料片载台16上；在第一点胶工位与贴芯片工位之间设有第二传送机械手32，通过第二传送机械手32将第一载料机构13上的料片转移至第二载料机构14的料片载台16上；在贴芯片工位与第二点胶工位之间设置有第三传送机械手33，通过第三传送机械手33将第二载料机构14上承载有芯片的料片转移至第三载料机构15的料片载台16上；在石墨盘合片工位处设置的传送机械手机构为第四传送机械手34，第四传送机械手34安装在一第四传送机械手Y轴移动机构36上形成可沿Y向往复运动的结构，第四传送机械手Y轴移动机构36与直线导轨11相垂直，并横悬于直线导轨11上方，通过第四传送机械手34将第三载料机构15上承载有芯片的料片转移至石墨盘载台19上；在下料工位处设置有第五传送机械手35，第五传送机械手35安装在一第五传送机械手Y轴移动机构37上形成可沿Y向往复运动的结构，第五传送机械手Y轴移动机构37与直线导轨11相垂直，通过第五传送机械手35将完成石墨盘合片的料片进行下料。
石墨盘载台19的承载机构与料片载台16的承载机构相同，亦包括有载料X轴移动座17和载料Y轴移动座18，石墨盘载台19设置于载料Y轴移动座18上，载料Y轴移动座18安装在载料X轴移动座17上，载料X轴移动座17上设有与直线导轨11相垂直的移动轨道，载料Y轴移动座18连接有驱动装置形成可在载料X轴移动座17上沿Y向往复移动的结构，载料X轴移动座17连接有驱动装置形成可在直线导轨11上做X向往复移动的结构。采用这样承载机构可以更好地实现底片支架与上片支架进行对位。
在上料工位处设置有底片放料装置2，底片放料装置2上设有两并列的底片承载板21，在两底片承载板21的周围设置有用于挡住底片支架的底片限位柱22，通过第一传送机械手31一次同时吸取两底片支架转移至第一载料机构13上。
所述第一点胶装置41和第二点胶装置42具有相同的结构，均包括有点胶控制器43和点胶头44，点胶头44通过点胶控制器43进行控制；若干（如3个）点胶头44通过X轴导轨安装在一点胶升降座45上形成可沿X向移动的结构，点胶升降座45通过Z轴导轨46安装在点胶固定座47上形成可升降结构，点胶固定座47上安装有点胶驱动机构48，点胶驱动机构48连接点胶升降座45以控制其升降运动。
在第一点胶工位处设有第一检测相机71，在第二点胶工位处设有第二检测相机72，以检测点胶的效果；在石墨盘合片工位处设有第三检测相机73，以检测石墨盘上片支架的效果。
芯片放置装置包括有芯片放置环51和直线模组X、Y移动机构52，芯片放置环51安装在直线模组X、Y移动机构52上形成位置可调结构，承载有芯片的膜片放置在芯片放置环51上；定位检测机构56设置于芯片放置环51的上方；取芯片装置包括有取料摆臂53和顶针机构55，取料摆臂53由取料控制箱54内的旋转伺服电机控制左右与上下、通过真空气体进行吸取芯片，取料摆臂53水平设置于芯片放置环51与第二载料机构14之间，通过取料摆臂53将芯片承载膜片上的芯片转移至第二载料机构14与料片贴合；顶针机构55设置于芯片放置环51的下方，通过顶针机构55将芯片承载膜片顶起以便与配合取料摆臂53夹吸取芯片。
在石墨盘合片工位处的直线导轨11旁边设有用于放置石墨盘上片支架的上片放料装置8，石墨盘上片支架预先放置在该上片放料装置8中，然后由第四传送机械手34移送到石墨盘载台19上与芯片贴合。
在下料工位处还设有第一石墨载具91和第二石墨载具92，两者对称设置于直线导轨11的末端两侧，由第五传送机械手35将石墨盘载台19上的料片分别转移至第一石墨载具91和第二石墨载具92上进行下料，两边可同时进行下料，提高效率。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。
Claims (10)
1.一种半导体装片一体机，包括有机架、直线电机模组、伺服电机模组和电控系统，在机架的工作台上设置有上料工位、点胶工位、贴芯片工位、石墨盘合片工位和下料工位，在工位之间设有用于承载料片的载料机构以及用于转移料片的传送机械手，其特征在于：在工作台上设有直线导轨，所述载料机构安装在直线导轨上形成可沿直线导轨移动的结构，以将料片从前一工位转移至一下工位；各工位沿着直线导轨的边缘设置，而各传送机械手设置于工位旁边或者两工位之间；
所述点胶工位包括有第一点胶工位和第二点胶工位，分别设置有第一点胶装置和第二点胶装置，第一点胶装置设置于直线导轨起始端位置的一侧，上料工位亦靠近直线导轨的起始端，由上料工位转移至第一点胶工位处的载料机构上的料片通过第一点胶装置完成点胶工序；
贴芯片工位设置于第一点胶工位之后，并且贴芯片工位包括有两个贴芯片单元，分列于直线导轨的两侧，两个贴芯片单元各设有一套芯片贴取机构；芯片贴取机构包括有芯片放置装置、取芯片装置和定位检测机构，通过取芯片装置将芯片放置装置上的芯片取出并转移至贴芯片工位处的载料机构上，并在定位检测机构的控制下，将芯片放置在位于贴芯片工位处载料机构中的料片上，完成贴芯片工序；第二点胶工位设置于贴芯片工位之后，其第二点胶装置设置于直线导轨的一侧，由贴芯片工位转移至第二点胶工位处，承载在料片上的芯片，通过第二点胶装置完成点胶工序；
石墨盘合片工位设置于第二点胶工位之后，在石墨盘合片工位处设置有石墨盘载台和对应的传送机械手机构，石墨盘载台设置在直线导轨上形成可移动结构，其传送机械手机构则悬于石墨盘载台的上方，通过该传送机械手机构将完成点胶工序，并承载有芯片的料片转移至石墨盘载台上，亦通过该传送机械手机构将上片支架盖在点好芯片上胶的底片支架上；
下料工位设置于石墨盘合片工位之后，其位于直线导轨的末端。
2.根据权利要求1所述的半导体装片一体机，其特征在于：所述载料机构包括有第一载料机构、第二载料机构和第三载料机构，均包括有料片载台，料片载台设置于一载料Y轴移动座上，载料Y轴移动座安装在一载料X轴移动座上，载料X轴移动座上设有与直线导轨相垂直的移动轨道，载料Y轴移动座连接有驱动装置形成可在载料X轴移动座上沿Y向往复移动的结构，载料X轴移动座连接有驱动装置形成可在直线导轨上做X向往复移动的结构；第一载料机构设置于第一点胶工位处，第二载料机构设置于贴芯片工位处，第三载料机构设置于第二点胶工位处。
3.根据权利要求2所述的半导体装片一体机，其特征在于：在上料工位的旁边设有第一传送机械手，其上具有用于检测底片支架是否吸取成功的检测传感器件，通过第一传送机械手将上料工位的料片转移至第一载料机构的料片载台上；在第一点胶工位与贴芯片工位之间设有第二传送机械手，通过第二传送机械手将第一载料机构上的料片转移至第二载料机构的料片载台上；在贴芯片工位与第二点胶工位之间设置有第三传送机械手，通过第三传送机械手将第二载料机构上承载有芯片的料片转移至第三载料机构的料片载台上；在石墨盘合片工位处设置的传送机械手机构为第四传送机械手，第四传送机械手安装在一第四传送机械手Y轴移动机构上形成可沿Y向往复运动的结构，第四传送机械手Y轴移动机构与直线导轨相垂直，并横悬于直线导轨上方，通过第四传送机械手将第三载料机构上承载有芯片的料片转移至石墨盘载台上，并在上片料槽处取支架盖在石墨盘载台上面完成合片动作；在下料工位处设置有第五传送机械手，第五传送机械手安装在一第五传送机械手Y轴移动机构上形成可沿Y向往复运动的结构，第五传送机械手Y轴移动机构与直线导轨相垂直，通过第五传送机械手将完成石墨盘合片的料片进行下料。
4.根据权利要求3所述的半导体装片一体机，其特征在于：石墨盘载台的承载机构与料片载台的承载机构相同，亦包括有载料X轴移动座和载料Y轴移动座，石墨盘载台设置于载料Y轴移动座上，载料Y轴移动座安装在载料X轴移动座上，载料X轴移动座上设有与直线导轨相垂直的移动轨道，载料Y轴移动座连接有驱动装置形成可在载料X轴移动座上沿Y向往复移动的结构，载料X轴移动座连接有驱动装置形成可在直线导轨上做X向往复移动的结构。
5.根据权利要求3所述的半导体装片一体机，其特征在于：在上料工位处设置有底片放料装置，底片放料装置上设有两并列的底片承载板，在两底片承载板的周围设置有用于挡住底片支架的限位柱，通过第一传送机械手一次同时吸取两底片支架转移至第一载料机构上。
6.根据权利要求1所述的半导体装片一体机，其特征在于：所述第一点胶装置和第二点胶装置具有相同的结构，均包括有点胶控制器和点胶头，点胶头通过点胶控制器进行控制；若干点胶头通过X轴导轨安装在一点胶升降座上形成可沿X向移动的结构，点胶升降座通过Z轴导轨安装在点胶固定座上形成可升降结构，点胶固定座上安装有点胶驱动机构，点胶驱动机构连接点胶升降座以控制其升降运动。
7.根据权利要求1所述的半导体装片一体机，其特征在于：在第一点胶工位处设有第一检测相机，在第二点胶工位处设有第二检测相机，在石墨盘合片工位处设有第三检测相机。
8.根据权利要求2所述的半导体装片一体机，其特征在于：芯片放置装置包括有芯片放置环和直线模组X、Y移动机构，芯片放置环安装在直线模组X、Y移动机构上形成位置可调结构，承载有芯片的膜片放置在芯片放置环上；定位检测机构设置于芯片放置环的上方；取芯片装置包括有取料摆臂和顶针机构，取料摆臂由旋转伺服电机控制左右与上下、通过真空气体进行吸取芯片，取料摆臂水平设置于芯片放置环与第二载料机构之间，通过取料摆臂将芯片承载膜片上的芯片转移至第二载料机构与料片贴合；顶针机构设置于芯片放置环的下方，通过顶针机构将芯片承载膜片顶起与配合取料摆臂吸取芯片。
9.根据权利要求1所述的半导体装片一体机，其特征在于：在石墨盘合片工位处的直线导轨旁边设有用于放置石墨盘上片支架的上片放料装置。
10.根据权利要求3所述的半导体装片一体机，其特征在于：在下料工位处还设有第一石墨载具和第二石墨载具，两者对称设置于直线导轨的末端两侧，由第五传送机械手将石墨盘载台上的料片分别转移至第一石墨载具和第二石墨载具上进行下料。
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