一种固晶设备及固晶方法与流程

一种固晶设备及固晶方法
【技术领域】
1.本发明涉及固晶技术领域，特别涉及一种固晶设备及固晶方法。


背景技术：

2.目前，相关电子产品的固晶通常会通过固晶设备来完成，但现有的固晶设备通常只能单独进行焊接或粘接操作，功能单一，通用性差。


技术实现要素：

3.为解决现有固晶设备通用性差的问题，本发明提供了一种固晶设备及固晶方法。
4.本发明解决技术问题的方案是提供一种固晶设备用于将芯片固定在基板上，包括主体，所述主体上设有机械臂组件，所述主体上至少界定有间隔设置的焊接区和光固化区，所述固晶设备还包括控制模组，所述机械臂组件、所述焊接区和所述光固化区分别与所述控制模组电性连接；所述机械臂组件可以在所述控制模组的控制下根据基板类型单独进入所述焊接区或所述光固化区或者依序进入光固化区和焊接区将芯片固定在基板上。
5.优选地，所述焊接区设有共晶台，所述共晶台包括承载部和活动盖设于所述承载部上的上盖，所述上盖与所述承载部之间围合成一固晶区域，所述承载部上设有用于吸附基板的第一真空吸孔，所述承载部内设有对固晶区域进行加热的加热组件。
6.优选地，所述光固化区内设有用于固化光固化胶的光固化台和照射装置，所述照射装置发光以照射所述光固化台的至少一部分区域；所述光固化台和所述照射装置可发生相对移动以让所述照射装置可以照射所述光固化台上的不同区域。
7.优选地，所述固晶设备还包括用于精度校准的视觉调节模组，所述视觉调节模组与所述控制模组电性连接，所述视觉调节组件包括用于观测基板状态的第一视觉组件和用于观测芯片状态的第二视觉组件；所述机械臂组件还可根据第一视觉组件和第二视觉组件的感测结果调整芯片与基板的相对方位。
8.本发明为解决上述技术问题，还提供一种固晶方法，采用上述的固晶设备对基板进行固晶，包括以下步骤：
9.识别待固晶的基板，确认基板类型；
10.将基板运送到焊接区或光固化区内；
11.将需要焊接的待处理芯片移动到焊接区焊接到位于焊接区内的基板；或
12.将需要粘接的待处理芯片移动到光固化区粘接到位于光固化区内的基板；或者先将待处理芯片粘接到位于光固化区内的基板上然后运送到焊接区进行焊接处理。
13.优选地，所述步骤：对位于焊接区内的基板进行焊接处理，具体包括以下步骤：
14.识别待处理的芯片；
15.拾取芯片，将其移动并放置到焊接区内的基板上；
16.对位于焊接区内的基板和芯片加热预定时间，完成焊接。
17.优选地，在将芯片放置到焊接区内的基板上之前，还包括以下步骤：
18.对基板和芯片的方位进行校准；
19.根据获取的基板和芯片图像对基板或者芯片的方位进行校准。
20.优选地，所述步骤：对位于光固化区内的基板进行光固化处理，具体包括以下步骤：
21.识别放置在光固化区内的基板；
22.对光固化区内的基板的预设区域进行粘胶处理；
23.将待粘接的芯片移动并放置到粘了胶的预设区域处完成预粘接；
24.对光固化区内的预粘接的基板和芯片进行光固化处理。
25.优选地，所述粘胶处理包括点胶处理和/或画胶处理。
26.优选地，所述步骤：对光固化区内的基板和芯片进行光固化处理，具体包括以下步骤：
27.移动放置好芯片的基板到光固化的照射区域内；
28.让放置好芯片的基板在照射区域内停留预定时间；
29.将照射完毕的基板移走，同时让下一基板进入光固化的照射范围内。
30.与现有技术相比，本发明的固晶设备及固晶方法具有以下优点：
31.1、本发明的固晶设备设有焊接区和光固化区，可以理解的，机械臂组件在控制模组的控制下可以进入所述焊接区或所述光固化区进行相应的运作，也可以来往于焊接区域光固化之间；而操作头转换架便于供机械臂组件快速更换其操作头，让机械臂组件可以通过更换操作头来完成多种操作工艺，利于增强机械臂组件功能的多样性。
32.2、本发明本的共晶台通过承载部内的加热组件实现加热功能，从而融化焊锡，第一真空吸孔能吸附基板，避免基板发生偏移；而承载部上的通气孔，使得在加热时可以通过通气孔向固晶区域内通入惰性气体，能避免基板和芯片在加热过程中发生氧化。
33.3、本发明中的光固化区通过光固化台与照射装置的配合，能让照射光固化与画胶两个步骤互不影响，通过驱动组件能将画胶并放置好芯片的基板移动到照射范围内进行光固化，而机械臂组件则可以继续对待加工的基板继续操作。
34.4、本发明中的视觉调节模组能辅助识别基板和芯片定位位置，方便快速拾取基板和芯片；此外，还能在移动和放置芯片过程中通过视觉调节模组对芯片的方位进行微调，让芯片与基板的配合更加精准，利于提高固晶质量。
35.5、本发明的固晶方法中，通过预先对待处理的基板进行识别，可以自动判断后续工艺进程是选择焊接还是光固化；并将基板运输到对应的区域内。
36.6、本发明的固晶方法中，在将芯片放置到焊接区内的基板上之前会根据基板的方位对芯片的方位进行校准，可以有效地增强芯片与基板之间的放置精度，利于提高产品质量，降低不良率。
37.7、本发明的固晶方法中，芯片与基板之间的方位校准通过图像对比来完成，校准精度高。
38.8、本发明的固晶方法中，机械臂组件可以针对不同的工艺自动更换相应的操作头，自动化程度高，通用性强。
39.9、本发明的固晶方法中，在将光固化完毕的基板移走的同时，会让下以基板进入光固化的照射范围内，利于提高光固化的整体效率。
【附图说明】
40.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
41.图1是本发明第一实施例提供的固晶设备的框图。
42.图2是本发明第一实施例提供的固晶设备之机械臂组件的框图。
43.图3是本发明第一实施例提供的固晶设备之焊接区的框图。
44.图4是本发明第一实施例提供的固晶设备之光固化区的框图。
45.图5是本发明第一实施例提供的固晶设备之视觉调节模组的框图。
46.图6是本发明第一实施例提供的固晶设备之中转台的框图。
47.图7是本发明第二实施例提供的固晶方法的框图。
48.图8是本发明第二实施例提供的固晶方法之步骤s3a的框图。
49.图9是本发明第二实施例提供的固晶方法之步骤1b的框图。
50.附图标识说明：
51.100、固晶设备；
52.1、主体；11、加工台；111、加工区域；
53.12、机械臂组件；121、可移动机械臂；122、活动端；123、通用绑头；124、操作头；
54.2、焊接区；21、共晶台；211、承载部；2111、第一真空吸孔；2112、加热组件；2113、通气孔；212、上盖；
55.3、光固化区；31、光固化台；311、驱动组件；312、夹具；3121、槽位；32、照射装置；33、蘸胶台；
56.4、物料盒；5、转换架；
57.6、视觉调节模组；61、第一视觉组件；62、第二视觉组件；
58.7、中转台；71、第二真空吸孔；
59.8、控制模组。
【具体实施方式】
60.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
61.本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“左上”、“右上”、“左下”、“右下”以及类似的表述只是为了说明的目的。
62.请结合图1和图2，本发明第一实施例提供一种固晶设备100，包括主体1，主体1包括承载台11、设于承载台11上的机械臂组件12、操作头转换架5以及设于操作头转换架5上的至少两种操作头124，操作头转换架5上设有至少一种吸头放置卡位和至少一种粘胶头放置卡位，承载台11上界定有不同加工区域111；机械臂组件12包括可移动机械臂121以及设于机械臂上的通用绑头123，通用绑头123与操作头124可拆卸连接，机械臂组件12可根据不同加工区域111的需求自动更换与通用绑头123连接的操作头124。
63.可以理解的，本发明的固晶设备100上界定有焊接区2和光固化区3，通过机械臂组件12可以在焊接区2内运作，也可以在光固化区3内运作；同时，机械臂组件12可通过操作头转换架5更换不同型号的吸头或粘接头等操作头124，在上述机构的配合下，让本发明的固晶设备100能在焊接工艺与粘接工艺之间自由转换，能有效地增强固晶设备100功能的多样性。
64.进一步的，加工区域111内至少界定有焊接区2和光固化区3。此设计利于丰富固晶设备100功能的多样性。
65.进一步的，固晶设备100还包括控制模组8，机械臂组件12与控制模组8电性连接；机械臂组件12在控制模组8的控制下自动更换操作头124以适应不同加工区域111的需求。此设计便于对固晶设备100进行实时检测和控制，自动化程度高。
66.进一步的，承载台11上还设有用于盛放基板和芯片的物料盒4。
67.请继续参阅图1和图2，机械臂组件12包括可移动机械臂121和设于可移动机械臂121上的活动端122，通用绑头123设于活动端122上，通用绑头123可随着可移动机械臂121的运作在加工区域111内移动。
68.具体的，本实施例中，可移动机械臂121为三轴可移动机械臂，可移动机械臂121包括可动配合的x轴导轨、y轴导轨和z轴导轨，活动端122位于z轴导轨的末端；在其他实施例中，也可以采用其他款式的三轴或多轴机械臂组件12。
69.具体的，本实施例中，操作头124包括吸头和粘胶头，各个吸头以及粘胶头用于与通用绑头123配合的一端为结构及尺寸相同的通用端；可以理解的，吸头上可以设有一个或多个大小相等或不等的吸孔。
70.请结合图1和图3，焊接区2内设有共晶台21，共晶台21包括承载部211和活动盖设于承载部211上的上盖212，承载部211上设有第一真空吸孔2111，承载部211内设有加热组件2112。本发明的共晶台21通过承载部211内的加热组件2112实现加热功能，从而融化焊锡，第一真空吸孔2111能吸附基板，避免基板发生偏移。
71.具体的，本实施例中，加热组件2112包括红外加热装置。
72.进一步的，上盖212远离承载部211的一面的中部区域设有开口，机械臂组件12通过该开口取放基板和芯片。具体的，本实施例中，该开口位于上盖212顶面的中部区域。
73.进一步的，上盖212与承载部211之间围合成一固晶区域，承载部211上还设有用于想固晶区域内通气的通气孔2113。可以理解的，在加热时，通过通气孔2113向固晶区域内通入惰性气体，能避免基板和芯片在加热过程中发生氧化。在加热完后可通过通气孔2113向固晶区域内通入氮气等冷却气体进行快速冷却，利于提高固晶效率。
74.具体的，本实施例中，上盖212直接放置于承载部211上形成固晶区域，两者之间不进行固定以便于将上盖212取下。
75.请结合图1和图4，光固化区3内设有光固化台31和照射装置32，照射装置32发光照射光固化台31的一部分区域；光固化台31包括驱动组件311和设于驱动组件311上的夹具312，夹具312上设有多个用于放置基板的槽位3121，夹具312可随着驱动组件311移动以让每个槽位3121依次进入照射装置32的光照范围内。
76.可以理解的，本实施例中，通过光固化台31与照射装置32的配合，能让照射光固化与画胶两个步骤互不影响，通过驱动组件311能将画胶并放置好芯片的基板移动到照射范
围内进行光固化，而机械臂组件12则可以继续对光固化台31上其他位置的待加工的基板进行操作。
77.具体的，本实施例中，驱动组件311包括滑轨组件和用于驱动该滑轨组件的电极；在其他实施例中，驱动组件311也可以采用电极驱动传送带等其他形式。
78.在其他实施例中，也可以通过驱动组件311驱动照射装置32来让照射装置32和光固化台31发生相对移动；还能分别驱动照射装置32和光固化台31来让两者发生相对移动。
79.进一步的，槽位3121在夹具312上等距排列。此设计可以使得只需通过驱动组件311移动固定的距离，便可变换被照射的槽位3121。
80.进一步的，光固化区3内还设有一蘸胶台33，蘸胶台33设于加工区域111内。
81.请结合图1和图5，固晶设备100还包括用于精度校准的视觉调节模组6，视觉调节组件包括第一视觉组件61和第二视觉组件62，第一视觉组件61位于活动端122上并靠近通用绑头123设置，第二视觉组件62设于加工区域111内。
82.可以理解的，本发明的视觉调节模组6能辅助识别基板和芯片定位位置，方便快速拾取基板和芯片；此外，还能在移动和放置芯片过程中通过视觉调节模组6对芯片的方位进行微调，让芯片与基板的配合更加精准，利于提高固晶质量。
83.进一步的明机械臂组件12还可以根据第一视觉组件1和第二视觉组件62的感测结果调整芯片与基板的相对方位
84.具体的，本实施例中，第一视觉组件61包括一个下视ccd相机，第二视觉组件62包括一个上视ccd相机。
85.请结合图1和图6，本固晶设备100还包括一用于与第一视觉组件61配合的中转台7，中转台7上设有第二真空吸孔71，中转台7设于位于加工区域111内。
86.可以理解的，本发明的中转台7能辅助机械臂组件12对芯片的方位进行调节，利于提高调节效率；中转台7上的第二真空吸孔71能对芯片进行吸附，避免芯片发生偏移，影响校准精度。
87.进一步的，中转台7在加工区域111内靠近焊接区2设置。
88.可以理解的，中转台7靠近焊接区2设置便于第一视觉组件61快速获取焊接区2上的基板的图像，可以进一步提高调节效率。
89.请结合图1、图3、图4和图6，承载台11上设有多个安装孔，共晶台21、光固化台31、操作头转换架5、物料盒4、第二视觉组件62和中转台7皆通过安装孔与承载台11可拆卸连接。此设计便于对固晶设备100进行后期维护，同时，也方便针对不同的产品更换不同型号的模块，通用性强。
90.请结合图7至图9，本发明第二实施例提供一种固晶方法，包括以下步骤：
91.步骤s1：识别待处理的基板，确认基板类型；
92.步骤s2：将基板运送到焊接区或光固化区内；
93.步骤s3a：将需要焊接的待处理芯片移动到焊接区焊接到位于焊接区内的基板上；
94.步骤s3b：将需要粘接的待处理芯片移动到光固化区粘接到位于光固化区内的基板上；
95.步骤s3c：先将待处理芯片粘接到位于光固化区内的基板上然后运送到焊接区进行焊接处理。
96.步骤步骤s3a、步骤s3b和步骤s3c为三种方案，可根据实际产品需求选择应用。
97.可以理解的，在本发明的固晶方法中，通过预先对待处理的基板进行识别，可以自动判断后续工艺进程是选择焊接还是光固化；并将基板运输到对应的区域内。
98.具体的，本实施例中，步骤s3a中的基板会运送到焊接区内的共晶台处的承载部上；同时，会打开承载部上的第一真空吸孔已将该基板吸紧。
99.进一步的，步骤s3a具体包括以下步骤：
100.步骤s3a1：识别需要焊接的待处理芯片；可以理解的，先对待处理的芯片进行识别利于提高机械臂组件的操作进度。
101.步骤s3a2：拾取芯片，将其移动并放置到焊接区内基板的预设焊接位置上；
102.具体的，本实施例中，通过机械臂组件上的操作头来将芯片吸紧并移动。
103.步骤s3a3：对位于焊接区内的基板和芯片加热预定时间，完成焊接。
104.进一步的，在将芯片放置到焊接区内的基板上之前，还包括以下步骤：
105.步骤s3a4：根据基板的方位对芯片的方位进行校准。
106.本实施例中，各个步骤的数值大小并不完全代表先后顺序。
107.可以理解的，在本发明的固晶方法中，在将芯片放置到焊接区内的基板上之前会根据基板的方位对芯片的方位进行校准，可以有效地增强芯片与基板之间的放置精度，利于提高产品质量，降低不良率。
108.进一步的，在进行步骤s3a3之前还包括以下步骤：
109.步骤s3a5：打开保护气，通过温度控制器让加热片升温到预设的温度，并保持预定的时间；
110.进一步的，在进行步骤s3a3之后还包括以下步骤：
111.s3a6：打开冷却气体，将温度降到预设值，关闭共晶台吸真空。具体的，本实施例中，冷却气体为氮气。
112.进一步的，所述步骤s3a4具体包括以下步骤：
113.步骤s3a41：获焊接区内基板的图像；
114.步骤s3a42：获取芯片的图像；
115.步骤s3a43：根据获取基板与芯片的图像对芯片的方位进行校准。
116.可以理解的，本发明的固晶方法中，芯片与基板之间的方位校准通过图像对比来完成，校准精度高。
117.进一步的，步骤s3b具体包括以下步骤：
118.步骤s3b1：识别放置在光固化区内的基板；
119.具体的，确认基板类型，获取基板上的粘胶区域和/或粘胶点位。
120.步骤s3b2：机械臂组件移动到操作头转换架处更换操作头；
121.步骤s3b3：对光固化区内的基板的预设区域进行粘胶处理；
122.步骤s3b4：机械臂组件移动到操作头转换架处更换操作头；
123.步骤s3b5：将待粘接的芯片移动并放置到粘了胶的预设区域处；
124.步骤s3b6：对光固化区内的基板和芯片进行光固化处理。
125.可以理解的，在本发明的固晶方法中，机械臂组件可以针对不同的工艺自动更换相应的操作头，自动化程度高，通用性强。
126.具体的，本实施例中，在进行芯片和基板的移动前，会确保机械臂组件的操作头已经更换为相对应的吸头；而在进行粘胶处理前，则要将吸头更换为相应的粘胶头。
127.可选的，粘胶处理包括点胶处理和/或画胶处理。
128.可以理解的，当芯片与基板之间的粘接面积较小时，采用点胶处理即可；当芯片与基板之间的粘接面积较大时，可以选择画胶处理或者采用点胶和画胶协同处理。
129.进一步的，步骤s3b6具体包括以下步骤：
130.步骤s3b61：移动放置好芯片的基板到光固化的照射区域内；
131.步骤s3b62：让放置好芯片的基板在照射区域内停留预定时间；
132.步骤s3b63：将照射完毕的基板移走，同时让下一基板进入光固化的照射范围内。
133.进一步的，步骤s3c具体包括以下步骤：
134.步骤s3c1：将待处理的芯片粘接到位于光固化区内的基板上；具体步骤可参照步骤s3b。
135.步骤s3c2：将光固化完毕的芯片与基板移动并放置到焊接区内；
136.步骤s3c3：对焊接区内的芯片与基板进行焊接。
137.与现有技术相比，本发明的固晶设备及固晶方法具有以下优点：
138.1、本发明的固晶设备设有焊接区和光固化区，可以理解的，机械臂组件在控制模组的控制下可以进入所述焊接区或所述光固化区进行相应的运作，也可以来往于焊接区域光固化之间；而操作头转换架便于供机械臂组件快速更换其操作头，让机械臂组件可以通过更换操作头来完成多种操作工艺，利于增强机械臂组件功能的多样性。
139.2、本发明本的共晶台通过承载部内的加热组件实现加热功能，从而融化焊锡，第一真空吸孔能吸附基板，避免基板发生偏移；而承载部上的通气孔，使得在加热时可以通过通气孔向固晶区域内通入惰性气体，能避免基板和芯片在加热过程中发生氧化。
140.3、本发明中的光固化区通过光固化台与照射装置的配合，能让照射光固化与画胶两个步骤互不影响，通过驱动组件能将画胶并放置好芯片的基板移动到照射范围内进行光固化，而机械臂组件则可以继续对待加工的基板继续操作。
141.4、本发明中的视觉调节模组能辅助识别基板和芯片定位位置，方便快速拾取基板和芯片；此外，还能在移动和放置芯片过程中通过视觉调节模组对芯片的方位进行微调，让芯片与基板的配合更加精准，利于提高固晶质量。
142.5、本发明的固晶方法中，通过预先对待处理的基板进行识别，可以自动判断后续工艺进程是选择焊接还是光固化；并将基板运输到对应的区域内。
143.6、本发明的固晶方法中，在将芯片放置到焊接区内的基板上之前会根据基板的方位对芯片的方位进行校准，可以有效地增强芯片与基板之间的放置精度，利于提高产品质量，降低不良率。
144.7、本发明的固晶方法中，芯片与基板之间的方位校准通过图像对比来完成，校准精度高。
145.8、本发明的固晶方法中，机械臂组件可以针对不同的工艺自动更换相应的操作头，自动化程度高，通用性强。
146.9、本发明的固晶方法中，在将光固化完毕的基板移走的同时，会让下以基板进入光固化的照射范围内，利于提高光固化的整体效率。
147.以上对本发明实施例公开的一种固晶设备及固晶方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。