一种面向柔性芯片的多顶针剥离装置及剥离方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子封装与制造相关技术领域，更具体地，设及一种面向柔性忍片的 多顶针剥离装置及剥离方法。
【背景技术】
[0002] 目前，随着市场对于电子器件的需求量日益增大，带动了电子器件加工技术的迅 猛发展。尤其是，自柔性电子问世后，关于柔性电子有关生产工艺的研究日益增加，针对柔 性电子制造装置的研究也越来越多。所谓柔性电子，是将有机或无机材料电子元件制作在 柔性可延性塑料或薄金属基板上的新兴电子技术，其凭借独特的柔性和延展性W及高效、 低成本制造工艺，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景，如柔性电子显示器、 有机发光二极管（OLED)、印刷RFID、薄膜太阳能电池板、电子用表面粘贴等。
[0003] 与传统电子器件相比，柔性电子要求忍片具备一定的曲面适应能力，运也促进忍 片变得越来越薄，目前在实验中得到应用的忍片其厚度已经接近lOym。然而，超薄的忍 片很容易导致弯曲和碎裂，不能承受极大冲击力，运就给忍片的剥离技术带来极大的挑战。 如何快速有效的实现面积大、厚度薄的忍片剥离是当前电子封装领域中亟待解决的难题之 O
[0004] 现有技术中已经提出了一些针对电子器件的剥离解决方案。例如，CN102074458A 和CN103311159A分别提出了一种忍片剥离方法，然而它们均采用了单顶针，仅适用于较小 且具一定厚度的忍片，对于较大且较薄忍片的顶起剥离则存在安全隐患及不适用性。为克 服上述转移方式的缺陷，后来陆续出现了一些优化的技术方案，例如，CN201310716769中在 结构上采取了多顶针的方案，但该方案仅仅适用于大忍片，对于小忍片将不适合，同时也无 法实现不同大小忍片的顶针模式切换；另外，该结构上利用的是内外顶针对忍片产生的剥 离力，真空仅起到吸附作用，并不设及利用顶针和真空腔室运动控制，相应在操控精度和最 终剥离质量方面均有所不足。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的W上缺陷或改进需求，本发明提供了一种面向柔性忍片的多顶 针剥离装置及剥离方法，其中通过结合柔性电子自身的结构及加工工艺特点，对其关键组 件如多顶针机构、凸轮旋转驱动机构和双真空腔室等的具体结构及其相互设置关系进行改 进，同时针对性来设计柔性忍片与蓝膜剥离过程中的多个操作工序，测试表明与现有装置 相比能够显著提高剥离的精度和效率，有效降低柔性忍片与蓝膜剥离过程中的损伤，同时 具备结构紧凑、便于操控、使用方便和自动化程度高等特点，因而尤其适用于柔性忍片的大 批量规模化生产场合。
[0006] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种面向柔性忍片的多顶针剥 离装置，其特征在于，该多顶针剥离装置包括固定座、双真空腔室、多顶针机构和凸轮旋转 驱动机构，其中：
[0007] 所述双真空腔室由分设在内、外侧的真空内腔室和真空外腔室共同组成，它们沿 着竖直方向同轴安装在所述固定座上，并各自配置有气管接头来为其提供真空环境同时实 现内、外真空度的独立调控；此外，所述真空内腔室还与电磁铁可上下滑动地连接，由此当 电磁铁通电时得W沿着竖直方向向下运动，而当电磁铁断电时在内腔室复位弹黃的作用向 上恢复原位；
[0008] 所述多顶针机构由同轴安装且彼此独立操控的内圈顶针机构和外圈顶针机构共 同组成，并且它们沿着竖直方向整体设置在所述真空内腔室的下部；其中对于内圈顶针机 构而言，它包括内圈顶针、联接在该内圈顶针下端的内支撑杆、继续联接在该内支撑杆下端 的内圈从动子；对于外圈顶针机构而言，它包括均匀分布在W所述内圈顶针为中屯、的外圆 上的多个外圈顶针、联接在该外圈顶针下端的外支撑杆、W及继续联接在该外支撑杆下端 的外圈从动子；此外，所述内圈从动子和外圈从动子沿着水平方向并列布置；
[0009] 所述凸轮旋转驱动机构包括沿着水平方向依次布置的驱动电机、固定凸轮、滑动 凸轮和挡块，其中该固定凸轮与所述驱动电机的水平输出轴固连W受其驱动，该滑动凸轮 继续同轴安装在所述固定凸轮的凸轮轴上，它的左右两侧分别设有磁体并且可相对于所述 固定凸轮发生轴向滑动；此外，所述固定凸轮和滑动凸轮的上端均与所述内圈从动子和外 圈从动子的下端保持平齐；W此方式，当需要同时使用内、外圈顶针机构时，所述滑动凸轮 被拨动至远离所述驱动电机一侧并借助其右侧的所述磁铁吸附于所述挡块，由此与所述固 定凸轮分别接触所述内圈从动子和外圈从动子，并保持独立地各自驱动其向上运动；而当 仅需要使用内圈顶针机构时，所述滑动凸轮被拨动至靠近所述驱动电机一侧并借助于左侧 的所述磁铁吸附于所述固定凸轮，由此连同此固定凸轮一起接触所述内圈从动子，并驱动 其向上运动。
[0010] 作为进一步优选地，上述多顶针剥离装置还包括顶针高度检测部件，该顶针高度 检测部件整体置于所述真空外腔室的上部，并通过与所述多顶针机构中的内圈顶针和外圈 顶针各自的受力情况，来判定运些顶针彼此之间的高度一致性。
[0011] 作为进一步优选地，所述固定座优选呈T型框架结构，并由上部的横向基座和下 部的竖直基座共同组成，其中所述双真空腔室和多顶针机构通过第一通孔沿着竖直方向贯 穿安装于该水平基座，所述顶针高度检测部件在不使用时，可通过第二通孔放置于该水平 基座；所述凸轮旋转驱动机构则通过第=通孔沿着水平方向贯穿安装于该竖直基座。
[0012] 作为进一步优选地，所述凸轮旋转驱动机构还包括挡片和传感器，其中该挡片安 装在所述固定凸轮上并随其一同发生旋转，该传感器则由所述挡片而触发，并用于对所述 固定凸轮的旋转位置进行实时检测。
[0013] 作为进一步优选地，对于所述固定凸轮和滑动凸轮而言，它们的配合接触面优选 均采用截面为矩形的结构。
[0014] 按照本发明的另一方面，还提供了相应的剥离工艺方法，其特征在于，该方法包括 下列步骤：
[0015] (a)为所述真空内腔室和真空外腔室建立真空，完成对蓝膜的吸附，并借助吸嘴来 初步吸附待执行剥离操作的柔性忍片；
[0016] 化）通过操作所述凸轮旋转驱动机构，使得所述内圈顶针和外圈顶针同步上升一 定高度，并使得柔性忍片与蓝膜之间发生初始剥离裂纹；与此同时，在顶针上升的同时，使 得所述真空内腔室下降一段高度，由此通过真空内腔室与真空外腔室之间的不同真空压强 控制，减小顶起阻力，并实现柔性忍片与蓝膜在边角位置的预剥离动作；
[0017] (C)将所述内圈顶针继续上升一段高度，同时所述外圈顶针下降回到初始位置，由 此使得柔性忍片被进一步顶起产生剥离力，而蓝膜在所述真空内腔室的作用下发生下凹， 进而进一步增加剥离力W实现剥离区域的扩展；
[0018] (d)吸嘴继续吸附柔性忍片保持向上动作，最终完成柔性忍片与蓝膜之间的无损 伤剥离。
[0019] 作为进一步优选地，对于上述剥离过程而言，其中所述外圈顶针的上升高度与所 述真空内腔室的真空度之间的关系优选参照下列表达式来设定：
[0020]
[0021] 其中，hpick UP表示所述外圈顶针的上升高度；丫。Mp表示柔性忍片的长厚比；Phpe表 示所述真空内腔室的真空度；a1表示由蓝膜所确定的常数，可预先设定；a2、01、0 2分别 表示由蓝膜与柔性忍片之间的黏胶所确定的常数，分别代表材质、厚度和粘结强度，它们均 可预先设定；e则表示自然对数的底数，其又称之为欧拉数。
[0022] 总体而言，通过本发明所构思的W上技术方案与现有技术相比，主要具备W下的 技术优点：
[0023] 1、通过对其关键组件之一凸轮旋转驱动机构的设计，其滑动凸轮可相对于固定凸 轮发生滑动并配合内外圈顶针机构，灵活方便地实现单顶针和多顶针之间的切换，由此与 现有设备相比可适用于不同大小的忍片；
[0024] 2、通过对其关键组件之一双真空腔室的设计，与现有技术中均采取单个腔室的结 构相比，不仅可实现内外真空腔室之间的互不干扰和相互独立控制，而且可利用其中的真 空外腔室来对忍片周边的蓝膜提供较大的吸附力，尤其是利用其中的真空内腔室及其可独 立下降的特点，使得部分蓝膜处于自由状态，同时有效减小顶针顶起阻力，缓冲向上的冲 力，从而更加有利于剥离操作的进行；
[00巧]3、本发明中还对剥离操作的具体工艺及其控制原理进行了进一步的研究和设计， 其中多顶针同时动作上升一小段高度，使忍片与蓝膜之间产生初始裂纹，然后再通过顶针 进一步顶起，真空内腔使蓝膜下凹，增加膜的下拉力，使之产生与现有技术更大的剥离力和 剥离角，由此更加有利于大忍片的剥离；
[0026] 4、本发明的剥离装置能够确保多顶针彼此之间的操作精度，显著减少由于高度差 异而导致对忍片剥离过程的不利影响，同时具备结构紧凑、整体布局巧妙，便于操控和使用 方便等特点，因而尤其适用于柔性忍片之类对象的大批量规模化生产场合。
【附图说明】
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