[发明专利]一种微型半导体致冷晶粒快速贴装系统及方法

说明书

本发明涉及半导体致冷器生产自动化技术，具体涉及一种微型半导体致冷晶粒贴装系统及方法，包括机台，所述机台上横向设置有Y0轴模组，所述Y0轴模组的滑座上竖向安装有Z轴模组，所述Z轴模组的滑座上安装有晶粒的吸放组件及位于吸放组件侧面的识别定位相机组件，所述机台上设置有位于吸放组件下方的晶粒方位调整相机机构，位于晶粒方位调整相机机构的两侧设置有晶粒载具模组和导流片载具模组。该系统有助于在保证微型半导体致冷晶粒的摆模、贴装精度的基础上，提高了晶粒贴装速度。

技术领域

本发明涉及半导体致冷器生产自动化技术，具体涉及一种微型半导体致冷晶粒快速贴装系统及方法。

背景技术

目前，国内半导体致冷片的生产工艺中，点锡过程已由点胶机实现机器自动化，点胶机通过将压缩空气送入注射器或者是胶瓶中，将胶压进与活塞室相连的进给管中，利用压力进行点胶作业。当活塞处于上冲程时，活塞室中就会填满胶；当活塞向下推进滴胶针头时，胶受到压力便会从针嘴压出。滴出的胶量由活塞下冲的距离决定，可以手工调节，也可以通过编程进行控制。然而，点胶过程完成后，在点有锡胶的导流片上进行半导体致冷晶粒的摆模贴装则主要由人工完成。对于微型产品，晶粒的尺寸更加细小。以目前常用的微型器件为例，晶粒尺寸的长、宽、高一般都在0.5mm以内。生产过程，对产品的晶粒之间的距离精度要求一般在晶粒宽度的10%以内，即50微米以内甚至更高，使人工操作难度大大增加，需要配合显微镜才能完成。这种工艺方法不仅工作效率低，而且精度很难保证，从而影响产品的产量和性能。在代替人工的自动化摆模贴装过程中：半导体致冷晶粒的贴装精度影响因素主要有三个方面：①机械手的重复定位精度；②晶粒吸取时发生的旋转偏移；③晶粒放置时发生的旋转偏移。

在自动化领域，工业上基于机器视觉对微小元器件的贴装系统相比于单一操作的点胶系统需要对产品进行吸取与贴装两个环节，这就要求在吸取工位识别定位将目标元件抓取后，移动至放置工位再次定位进行位置匹配和放置，在精度的把控上难度大大增加，目前为提高贴装的精度，在两动作之间增添有视觉校正工位，其作用是可以消除吸取环节造成的旋转偏移误差。

由于微型晶粒尺寸很小，重量轻：长、宽、高尺寸在0.5mm左右，重量大约3mg。现有的自动化贴装技术局限于：①在吸取环节中，针对于微型晶粒，能否成功吸取的关键在于在实施吸取动作时，吸嘴中心如何对准晶粒几何中心。两个“中心”如果没有对准，在吸嘴吸进行取动作后，晶粒不仅会发生平面上的偏移，在空间上的位姿还有可能旋转。这就要求更精确的图像识别算法和更高精度的位移控制，也就意味着更高的成本投入。②在贴装放置环节，对这么小的尺寸的微型晶粒，负压停止吸气后仍有可能因为静电原因使晶粒吸附在吸嘴上，当吸嘴移开时会对晶粒产生移动干扰，同样会使晶粒产生随机的空间误差。③在已提出申请的专利技术“微型半导体致冷晶粒贴装装置，专利申请号：202221189130.0”中，吸嘴的移动由三轴模组按时间顺序进行控制，晶粒从吸取到放置过程，每一个时刻只有某一轴向的移动控制，导致贴装速度有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微型半导体致冷晶粒快速贴装系统及方法，该系统有助于在保证微型半导体致冷晶粒的摆模、贴装精度的基础上，提高了晶粒贴装速度。

本发明的技术方案在于：一种微型半导体致冷晶粒快速贴装系统，包括机台，所述机台上横向设置有Y0轴模组，所述Y0轴模组的滑座上竖向安装有Z轴模组，所述Z轴模组的滑座上安装有晶粒的吸放组件及位于吸放组件侧面的识别定位相机组件，所述机台上设置有位于吸放组件下方的晶粒方位调整相机机构，位于晶粒方位调整相机机构的两侧设置有晶粒载具模组和导流片载具模组。

进一步地，所述吸放组件包括立式设置并经安装座与Z轴模组的滑座固定连接的中空轴步进电机，所述中空轴步进电机的中空轴上端安装有气管可旋转接头，中空轴步进电机的中空轴下端安装有连接座，所述连接座的下方弹性连接有吸嘴。

进一步地，所述识别定位相机组件包括识别定位相机及安装在识别定位相机上的镜头，位于镜头的下方安装有第一同轴光源，所述吸嘴位于第一同轴光源的下表面以下，吸嘴的中心与识别定位相机的光心连线和Y轴平行。