[发明专利]一种石英谐振梁芯片贴片装置和方法

说明书

本发明公开了一种石英谐振梁芯片贴片装置，包括粘结配重块、支撑框架，以及安装在支撑框架上的TO底座拾取模块、谐振梁芯片放置模块、视觉对位模块、加热固胶模块，通过吸附带有粘结配重块的TO底座向石英谐振梁芯片粘结的方式，结合透明的芯片放置台上放置透明的石英谐振梁芯片，并用笔式相机从芯片放置台下方观察TO底座和石英谐振梁芯片位置，完成对正粘贴，并利用原位加热固胶方式固化粘贴。本发明大大简化了视觉系统，并用粘结配重块的自重提供精确、恒定的粘贴力，保证粘贴效果并能有效保护石英谐振梁芯片，采用原位加热固胶方式可避免因挪动芯片产生错位，提高了石英谐振梁芯片的可靠性，并降低贴片系统复杂度，降低贴片成本。

技术领域

本发明涉及微机电系统惯性传感器封装技术领域，尤其涉及一种石英谐振梁芯片贴片技术。

背景技术

石英振梁加速度计是一种利用石英晶体压电效应和谐振梁力频效应工作的加速度测量器件，具有精度高、体积小、功耗低、数字输出等优点，广泛应用于惯性导航、重力测量、资源勘探等领域，具有重要的军用和民用价值。

一体式石英振梁加速度计采用在一块石英基片上完成谐振梁、质量块和隔振框的制作，避免了因材料不同带来的热匹配问题，因而具有更优异的温度特性。石英谐振梁芯片是一体式石英振梁加速度计的核心敏感元件，其粘贴(贴片)是加速度计总成封装的第一个环节，对加速度计的性能有着重要的影响。

现有技术中，芯片贴片主要是由贴片机完成。贴片机通常采用先吸取芯片然后粘贴到基底的方式，由于芯片中间结构镂空，需要定制特殊结构的吸嘴，价格昂贵，操作不当会有芯片跌落的风险；另外，芯片贴片过程中需要两个相机或者使用分光棱镜同时观察芯片和基底，视觉系统复杂；并且贴片所用的力和加热控制需要使用精密的力传感器和加热台，增加了整个系统的复杂度，造成贴片成本高昂。因此，急需开发一种简单、可靠的贴片装置专门用于谐振梁芯片的粘贴。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种石英谐振梁芯片贴片装置和方法，可以简单、高效地实现一体式石英振梁加速度计中石英谐振梁芯片的贴片。

本发明所采用的技术方案是：

提供一种石英谐振梁芯片贴片装置，包括粘结配重块、TO底座拾取模块、谐振梁芯片放置模块、视觉对位模块、加热固胶模块和支撑框架；

粘结配重块用于在芯片粘结时固定TO底座，并提供芯片粘结时的压紧力；

TO底座拾取模块，包括XYZ三轴平移台和真空吸笔，真空吸笔通过固定夹具沿XYZ三轴平移台的Z轴方向固定，真空吸笔端部设置真空吸盘，用于吸放装配有粘结配重块的TO底座；

谐振梁芯片放置模块，包括对心设置的芯片放置台、放置台支撑板、旋转工作台，旋转台固定板和调平支撑底座，芯片放置台安装在放置台支撑板上，放置台支撑板、旋转工作台、旋转台固定板和调平支撑底座均为形心为空的结构且依次从上到下堆叠安装，保证芯片放置台下部为空；

视觉对位模块，包括笔式相机、调整支架和图像显示屏，笔式相机通过调整支架设置于所述芯片放置台下方，且笔式相机的光轴与所述芯片放置台工作面垂直，所述图像显示屏和笔式相机连接，用于显示笔式相机采集的图像；

加热固胶模块，包括加热装置、温度传感器、温控仪和固定支架，温控仪分别与加热装置和温度传感器连接，温度传感器安装在所述芯片放置台工作区附近，固定支架与所述旋转工作台同心设置，加热装置安装在固定支架上，且加热装置的热场中心覆盖所述芯片放置台的工作区；

支撑框架，包括上支撑板和下支撑板，上支撑板为环形，通过圆周均匀分布的长度可调节的支撑杆与下支撑板平行安装，上支撑板上设置有所述TO底座拾取模块，上支撑板与所述下支撑板之间设置所述谐振梁芯片放置模块、所述加热固胶模块和所述视觉对位模块，且所述TO底座拾取模块的XYZ三轴平移台的Z轴方向与所述视觉对位模块的笔试相机的光轴平行。