一種陽極鍵合批量化生產(chǎn)設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種陽極鍵合批量化生產(chǎn)設備，其組成包括主電器控制柜(10)，設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料機構(gòu)(2)和批量出料機構(gòu)(9)，所述上殼體(6)外部設有操作面板(7)和顯示器(1)。通過上述方式，本發(fā)明能夠提高鍵合效率、增強鍵合強度和表面質(zhì)量、適應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)設備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微機電系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種陽極鍵合批量化生產(chǎn)設備。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS技術(shù)是在微電子技術(shù)基礎上發(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雜性，主要表現(xiàn)在:(I)功能的多樣性，有光學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、具有復雜的幾何尺寸和不同材料的MEMS單元，很難集成在一體。基于現(xiàn)有MEMS工藝要制作將傳感、驅(qū)動和機械部件融為一體的復雜微系統(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，玻璃接負極，將硅與玻璃對準、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鍵，使硅-玻璃界面形成良好的連接?，F(xiàn)有的MEMS鍵合設備基本采用圓片級鍵合方式，相應的產(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，劃片時使用的切削液容易進入微結(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，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。但是手動單芯片陽極鍵合裝置操作過程復雜、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)設備，能夠提高鍵合效率、增強鍵合強度和表面質(zhì)量、適應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)設備，其組成包括主電器控制柜，設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料機構(gòu)和批量出料機構(gòu)，所述上殼體外部設有操作面板和顯示器。
[0006]作為進一步的改進，所述上殼體頂部還設有三色報警燈。[0007]作為進一步的改進，所述批量出料機構(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]作為進一步的改進，所述批量進料機構(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]作為進一步的改進，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，設置在所述傳送帶一側(cè)的顯微鏡，分別設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)設有活動推塊。
[0010]作為進一步的改進，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)部設有氣缸、緩震壓簧和活塞連接件，以及設置在三自由度吸附手最底端的搬運式吸頭。
[0011]作為進一步的改進，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、導向滑軌、下壓滑桿、下壓上爐體，其中下爐體鍵合平臺設置在下爐體線罩上方，下壓上爐體設置在下爐體鍵合平臺上方，下壓滑桿設置在下壓上爐體上方，導向滑軌設置在下壓滑桿上方，可調(diào)壓式桿件設置在導向滑軌上方，上爐體線罩設置在可調(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有散熱風扇，上爐體X軸電動動滑臺和上爐體Z軸電動滑臺設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、增強鍵合強度和表面質(zhì)量、適應多個品種的鍵合要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖與實施案例進一步說明本發(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、批量進料機構(gòu)，3、料盤傳送系統(tǒng)，4、三自由度吸附手，
5、三色報警燈,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。
【具體實施方式】[0021]為使對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下:
[0022]圖中，設備工作時，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)。運動至顯微鏡34的視野中，由程序?qū)杵c玻璃環(huán)的中心進行定位。定位后，程序計算合理路徑，運動至下爐體鍵合平臺81的標定工位，先在平臺上放上玻璃環(huán)，接著放置硅片。在計算機視覺定位下，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運動至第一個工位上方。上爐體接入正電極，下爐體接入負電極。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]在第一個工位進行鍵合時，三自由度吸附手對爐體第二個工位進行上料。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，設備完成一個料盤的鍵合工作，繼續(xù)進行對后續(xù)料盤的鍵合。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是:能夠提高鍵合效率、增強鍵合強度和表面質(zhì)量、適應多個品種的鍵合要求。
[0026]綜上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明實施的范圍，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)設備，其特征是:其組成包括主電器控制柜(10)，設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料機構(gòu)(2)和批量出料機構(gòu)(9)，所述上殼體(6)外部設有操作面板(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)設備，其特征是:所述上殼體(6)頂部還設有三色報警燈(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)設備，其特征是:所述批量出料機構(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)設備，其特征是:所述批量進料機構(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)，設置在所述傳送帶(32)一側(cè)的顯微鏡(34)，分別設置在所述顯微鏡(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)部設有氣缸(46)、緩震壓簧(47)和活塞連接件(48)，以及設置在三自由度吸附手(4)最底端的搬運式吸頭(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)設置在下爐體線罩(84)上方，下壓上爐體(812)設置在下爐體鍵合平臺(81)上方，下壓滑桿(811)設置在下壓上爐體(812)上方，導向滑軌(810)設置在下壓滑桿(811)上方，可調(diào)壓式桿件(89)設置在導向滑軌(810)上方，上爐體線罩(82)設置在可調(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)上設有散熱風扇(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, 陳濤, 李光輝 申請人:蘇州迪納精密設備有限公司