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一種陽極鍵合批量化生產(chǎn)設(shè)備的制作方法

文檔序號:5270206閱讀:270來源:國知局
一種陽極鍵合批量化生產(chǎn)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種陽極鍵合批量化生產(chǎn)設(shè)備,其組成包括主電器控制柜(10),設(shè)置在所述主電器控制柜(10)上部的上殼體(6),所述上殼體(6)內(nèi)部設(shè)有批量陽極鍵合系統(tǒng)(8),以及與批量陽極鍵合系統(tǒng)(8)相連的料盤傳送系統(tǒng)(3)和三自由度吸附手(4),所述料盤傳送系統(tǒng)(3)兩端分別連接有批量進(jìn)料機(jī)構(gòu)(2)和批量出料機(jī)構(gòu)(9),所述上殼體(6)外部設(shè)有操作面板(7)和顯示器(1)。通過上述方式,本發(fā)明能夠提高鍵合效率、增強(qiáng)鍵合強(qiáng)度和表面質(zhì)量、適應(yīng)多個品種的鍵合要求。
【專利說明】一種陽極鍵合批量化生產(chǎn)設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】,特別涉及一種陽極鍵合批量化生產(chǎn)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS技術(shù)是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,但MEMS器件與微電子器件相比有較大差別,MEMS器件具有多樣性和復(fù)雜性,主要表現(xiàn)在:(I)功能的多樣性,有光學(xué)MEMS、生物MEMS、射頻MEMS等;(2)結(jié)構(gòu)的多樣性,有二維結(jié)構(gòu)、二維半結(jié)構(gòu)、三維結(jié)構(gòu),還有運(yùn)動部件;(3)接口和信號種類的多樣性,有電接口、光接口、與外界媒質(zhì)的接口 ;(4)材料的多樣性,包括結(jié)構(gòu)材料、導(dǎo)電材料、功能材料、絕緣材料等。不同的MEMS其結(jié)構(gòu)和功能相差很大,其應(yīng)用環(huán)境、市場需求量也大不相同,最理想的MEMS是它的整體結(jié)構(gòu),但是,基于不同加工工藝、具有復(fù)雜的幾何尺寸和不同材料的MEMS單元,很難集成在一體?;诂F(xiàn)有MEMS工藝要制作將傳感、驅(qū)動和機(jī)械部件融為一體的復(fù)雜微系統(tǒng)很困難。要完成MEMS的最終制作,尤其是三維微系統(tǒng)制作過程,面臨各分體的組裝、封裝以及系統(tǒng)的拆卸等問題。
[0003]陽極鍵合的基本原理是把硅片接電源正極,玻璃接負(fù)極,將硅與玻璃對準(zhǔn)、裝配在一起,加熱至一定的溫度后,在外加高壓直流電場作用下,硅和玻璃之間形成牢固的化學(xué)鍵,使硅-玻璃界面形成良好的連接。現(xiàn)有的MEMS鍵合設(shè)備基本采用圓片級鍵合方式,相應(yīng)的產(chǎn)品較多,圓片級鍵合方式有利于大批量器件的加工,鍵合后采用劃片設(shè)備獲得單個芯片的鍵合器件。但目前對于較大面積的圓片鍵合,若采用面電極可在短時間內(nèi)完成大面積的鍵合,但也會產(chǎn)生很多空洞缺陷;若采用點(diǎn)電極放于晶片中間可以防止空洞的產(chǎn)生,但鍵合效率低,嚴(yán)重影響了該技術(shù)的使用。而且對于很多鍵合后構(gòu)成新結(jié)構(gòu)的MEMS器件,如典型的三明治結(jié)構(gòu)的微加速度計(jì),劃片時使用的切削液容易進(jìn)入微結(jié)構(gòu)內(nèi),而且難以清除,從而造成微結(jié)構(gòu)的破壞,比較適合采用單芯片陽極鍵合手段。此外,我國目前對MEMS器件的需求仍存在多品種、高特異性、中小批量的特點(diǎn),圓片級大批量鍵合操作限制了 MEMS制造的靈活性。因此,許多公司均采用單芯片鍵合方式,而市場上沒有提供單芯片鍵合設(shè)備,只能通過自行研制一些手動鍵合裝置。單芯片陽極鍵合方法具有工藝簡單、鍵合時間短、鍵合質(zhì)量高的特點(diǎn)。但是手動單芯片陽極鍵合裝置操作過程復(fù)雜、效率低、穩(wěn)定性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的技術(shù)中存在的缺陷,提供一種陽極鍵合批量化生產(chǎn)設(shè)備,能夠提高鍵合效率、增強(qiáng)鍵合強(qiáng)度和表面質(zhì)量、適應(yīng)多個品種的鍵合要求。
[0005]為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種陽極鍵合批量化生產(chǎn)設(shè)備,其組成包括主電器控制柜,設(shè)置在所述主電器控制柜上部的上殼體,所述上殼體內(nèi)部設(shè)有批量陽極鍵合系統(tǒng),以及與批量陽極鍵合系統(tǒng)相連的料盤傳送系統(tǒng)和三自由度吸附手,所述料盤傳送系統(tǒng)兩端分別連接有批量進(jìn)料機(jī)構(gòu)和批量出料機(jī)構(gòu),所述上殼體外部設(shè)有操作面板和顯示器。
[0006]作為進(jìn)一步的改進(jìn),所述上殼體頂部還設(shè)有三色報(bào)警燈。[0007]作為進(jìn)一步的改進(jìn),所述批量出料機(jī)構(gòu)的組成包括升降電動滑臺和槽型料盤放置邊板,以及設(shè)置在所述槽型料盤放置邊板上部的斯科制鎖和對側(cè)的光電開關(guān)。
[0008]作為進(jìn)一步的改進(jìn),所述批量進(jìn)料機(jī)構(gòu)的組成包括升降電動滑臺和槽型料盤放置邊板,以及設(shè)置在所述槽型料盤放置邊板上部的斯科制鎖和對側(cè)的光電開關(guān)。
[0009]作為進(jìn)一步的改進(jìn),所述料盤傳送系統(tǒng)的組成包括料盤,與所述料盤連接的傳送帶,設(shè)置在所述傳送帶一側(cè)的顯微鏡,分別設(shè)置在所述顯微鏡兩側(cè)的氣動限位擋塊和氣動式推板,所述氣動式推板一側(cè)設(shè)有活動推塊。
[0010]作為進(jìn)一步的改進(jìn),三自由度吸附手的組成包括互相垂直的Y軸電動滑臺、Z軸電動滑臺和X軸電動滑臺,所述Z軸電動滑臺連接有氣缸吊板,氣缸吊板內(nèi)部設(shè)有氣缸、緩震壓簧和活塞連接件,以及設(shè)置在三自由度吸附手最底端的搬運(yùn)式吸頭。
[0011]作為進(jìn)一步的改進(jìn),所述批量陽極鍵合系統(tǒng)的組成包括下爐體鍵合平臺、上爐體線罩、散熱風(fēng)扇、下爐體線罩、邊緣擋板、上爐體支撐板、上爐體X軸電動動滑臺、上爐體Z軸電動滑臺、可調(diào)壓式桿件、導(dǎo)向滑軌、下壓滑桿、下壓上爐體,其中下爐體鍵合平臺設(shè)置在下爐體線罩上方,下壓上爐體設(shè)置在下爐體鍵合平臺上方,下壓滑桿設(shè)置在下壓上爐體上方,導(dǎo)向滑軌設(shè)置在下壓滑桿上方,可調(diào)壓式桿件設(shè)置在導(dǎo)向滑軌上方,上爐體線罩設(shè)置在可調(diào)壓式桿件上方,上爐體線罩和下爐體線罩之間依靠上爐體支撐板和邊緣擋板支撐,所述上爐體支撐板上設(shè)有散熱風(fēng)扇,上爐體X軸電動動滑臺和上爐體Z軸電動滑臺設(shè)置在下爐體鍵合平臺下方。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:能夠提高鍵合效率、增強(qiáng)鍵合強(qiáng)度和表面質(zhì)量、適應(yīng)多個品種的鍵合要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖與實(shí)施案例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0014]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的批量出料機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的料盤傳送系統(tǒng)和批量陽極鍵合系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4是本發(fā)明的三自由度吸附手和批量陽極鍵合系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5是本發(fā)明的三自由度吸附手傳動部分的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖6是本發(fā)明的批量陽極鍵合系統(tǒng)傳動部分的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖1-圖6中,1、顯示器,2、批量進(jìn)料機(jī)構(gòu),3、料盤傳送系統(tǒng),4、三自由度吸附手,
5、三色報(bào)警燈,6、上殼體,7、操作面板,8、批量陽極鍵合系統(tǒng),9、批量出料機(jī)構(gòu),IO、主電氣控制柜,31、料盤,32、傳送帶,33、氣動限位擋塊,34、顯微鏡,35、氣動式推板,36、活動推塊,41、三自由度吸附手Y軸電動滑臺,42、Z軸電動滑臺,43、X軸電動滑臺,44、搬運(yùn)式吸頭,
45、氣缸吊板,46、氣缸,47、緩震壓簧,48、活塞連接件,81、下爐體鍵合平臺,82、上爐體線罩,83、散熱風(fēng)扇,84、下爐體線罩,85、邊緣擋板,86、上爐體支撐板,87、上爐體X軸電動動滑臺,88、上爐體Z軸電動滑臺,89、可調(diào)壓式桿件,810、導(dǎo)向滑軌,811、下壓滑桿,812、下壓上爐體,91、斯科制鎖,92、槽型料盤放置邊板,93、光電開關(guān),94、升降電動滑臺。
【具體實(shí)施方式】[0021]為使對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識,用以較佳的實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說明,說明如下:
[0022]圖中,設(shè)備工作時,光電開關(guān)93檢測料盤槽型放置邊板92的四個位置的料盤。若邊板上有料盤,氣動式推板35與活動推塊36將料盤推送至傳送帶32。在氣動限位擋塊33的阻擋下料,盤停止在氣動限位擋塊的左側(cè)。
[0023]三自由度吸附手4的兩個吸頭分別吸取料盤中的硅片和玻璃環(huán)。運(yùn)動至顯微鏡34的視野中,由程序?qū)杵c玻璃環(huán)的中心進(jìn)行定位。定位后,程序計(jì)算合理路徑,運(yùn)動至下爐體鍵合平臺81的標(biāo)定工位,先在平臺上放上玻璃環(huán),接著放置硅片。在計(jì)算機(jī)視覺定位下,硅片與玻璃環(huán)中心是重合的。在下爐體鍵合平臺81第一個工位上的16個凹槽放好玻璃片和硅片后,上爐體812運(yùn)動至第一個工位上方。上爐體接入正電極,下爐體接入負(fù)電極。此時,上爐體Z軸電動滑臺88完成上爐體的下壓動作。在適宜溫度和高壓電場下,玻璃環(huán)和硅片完成鍵合。
[0024]在第一個工位進(jìn)行鍵合時,三自由度吸附手對爐體第二個工位進(jìn)行上料。在第一個工位鍵合完成后,三自由度吸附手4將成品吸取至料盤31。同時,上爐體到第二個工位進(jìn)行鍵合工作。如此循環(huán)直至料盤中的玻璃環(huán)和硅片鍵合完畢。氣動限位擋塊33下降,料盤在傳送帶32和氣動式推板35的協(xié)作下料盤被放置在出料槽型料盤放置邊板92上。至此,設(shè)備完成一個料盤的鍵合工作,繼續(xù)進(jìn)行對后續(xù)料盤的鍵合。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:能夠提高鍵合效率、增強(qiáng)鍵合強(qiáng)度和表面質(zhì)量、適應(yīng)多個品種的鍵合要求。
[0026]綜上所述,僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并非用來限定本發(fā)明實(shí)施的范圍,凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾,均應(yīng)包括于本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種陽極鍵合批量化生產(chǎn)設(shè)備,其特征是:其組成包括主電器控制柜(10),設(shè)置在所述主電器控制柜(10)上部的上殼體(6),所述上殼體(6)內(nèi)部設(shè)有批量陽極鍵合系統(tǒng)(8),以及與批量陽極鍵合系統(tǒng)⑶相連的料盤傳送系統(tǒng)(3)和三自由度吸附手(4),所述料盤傳送系統(tǒng)(3)兩端分別連接有批量進(jìn)料機(jī)構(gòu)(2)和批量出料機(jī)構(gòu)(9),所述上殼體(6)外部設(shè)有操作面板(7)和顯示器(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陽極鍵合批量化生產(chǎn)設(shè)備,其特征是:所述上殼體(6)頂部還設(shè)有三色報(bào)警燈(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陽極鍵合批量化生產(chǎn)設(shè)備,其特征是:所述批量出料機(jī)構(gòu)(9)的組成包括升降電動滑臺(94)和槽型料盤放置邊板(92),以及設(shè)置在所述槽型料盤放置邊板(92)上部的斯科制鎖(91)和對側(cè)的光電開關(guān)(93)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陽極鍵合批量化生產(chǎn)設(shè)備,其特征是:所述批量進(jìn)料機(jī)構(gòu)(9)的組成包括升降電動滑臺(94)和槽型料盤放置邊板(92),以及設(shè)置在所述槽型料盤放置邊板(92)上部的斯科制鎖(91)和對側(cè)的光電開關(guān)(93)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陽極鍵合批量化生產(chǎn)設(shè)備,其特征是:所述料盤傳送系統(tǒng)(3)的組成包括料盤(31),與所述料盤(31)連接的傳送帶(32),設(shè)置在所述傳送帶(32)一側(cè)的顯微鏡(34),分別設(shè)置在所述顯微鏡(34)兩側(cè)的氣動限位擋塊(33)和氣動式推板(35),所述氣動式推板(35) —側(cè)設(shè)有活動推塊(36)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陽極鍵合批量化生產(chǎn)設(shè)備,其特征是:三自由度吸附手(4)的組成包括互相垂直的Y軸電動滑臺(41)、Z軸電動滑臺(42)和X軸電動滑臺(43),所述Z軸電動滑臺(42)連接有氣缸吊板(45),氣缸吊板(45)內(nèi)部設(shè)有氣缸(46)、緩震壓簧(47)和活塞連接件(48),以及設(shè)置在三自由度吸附手(4)最底端的搬運(yùn)式吸頭(44)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陽極鍵合批量化生產(chǎn)設(shè)備,其特征是:所述批量陽極鍵合系統(tǒng)(8)的組成包括下爐體鍵合平臺(81)、上爐體線罩(82)、散熱風(fēng)扇(83)、下爐體線罩(84)、邊緣擋板(85)、上爐體支撐板(86)、上爐體X軸電動動滑臺(87)、上爐體Z軸電動滑臺(88)、可調(diào)壓式桿件(89)、導(dǎo)向滑軌(810)、下壓滑桿(811)、下壓上爐體(812),其中下爐體鍵合平臺(81)設(shè)置在下爐體線罩(84)上方,下壓上爐體(812)設(shè)置在下爐體鍵合平臺(81)上方,下壓滑桿(811)設(shè)置在下壓上爐體(812)上方,導(dǎo)向滑軌(810)設(shè)置在下壓滑桿(811)上方,可調(diào)壓式桿件(89)設(shè)置在導(dǎo)向滑軌(810)上方,上爐體線罩(82)設(shè)置在可調(diào)壓式桿件(89)上方,上爐體線罩(82)和下爐體線罩(84)之間依靠上爐體支撐板(86)和邊緣擋板(85)支撐,所述上爐體支撐板(86)上設(shè)有散熱風(fēng)扇(83),上爐體X軸電動動滑臺(87)和上爐體Z軸電動滑臺(88)設(shè)置在下爐體鍵合平臺(81)下方。
【文檔編號】B81C3/00GK103626122SQ201310152972
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月28日
【發(fā)明者】陳立國, 潘明強(qiáng), 陳濤, 李光輝 申請人:蘇州迪納精密設(shè)備有限公司
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