CN100372085C - 自动组装机 - Google Patents

Abstract

本发明有关一种可用以结合一第一装置及一第二装置的自动组装机，其包括一工作台供置放第一装置及支撑第二装置于该第一装置上方；一介质供应装置供应一介质至第一装置与第二装置的界面；一下压装置，推压第二装置至第一装置，以使第二结合部对应结合于第一结合部。

Description

自动组装机

技术领域

本发明有关一种自动组装机，尤指一种可快速结合一第一装置及一第二装置的自动组装机，其特别适用于将一散热器结合至一电路板上的芯片组。

背景技术

在组装的过程中，往往需要将一装置结合于另一装置，且为了特定目的，该两装置之间的结合面并被涂覆具有特定作用的介质，例如导热膏或导热胶。

举例来说，请参阅图10，在传统的制作工序中，欲将一散热器90结合至一电路板91上的芯片92，是先由一位作业人员手动地操作一注射器，以将导热膏93注射于该芯片92的表面921中央。然后，进行下一步骤的组装。

请参阅图11，在进行组装前，先将散热器90固定于该电路板91下方的活动座94，然后再将图10的电路板91翻面，以使散热器90的结合面901面对于该芯片92的表面921。然后，将电路板91压向散热器90。

请参阅图12，电路板91被压靠至该散热器90后，电路板91会连同该散热器90及该活动座94一起下移。此时，穿设于该活动座94上的顶梢95便相应该活动座94的下移而顶向该散热器90两侧的插栓96，进而使得该插栓96插入并扣结于如图11所示的电路板91上的孔洞97。

请参阅图13，在取下电路板91后，即完成该散热器90结合于电路板91上的组合作业。

虽然利用上述的传统制作工序，可以达到将散热器90结合至该电路板91的目的，然而，由于至少需要数个步骤，因此，效率并不高。

再者，注射筒内的导热膏用完后，便需花时间再充填，使得整体作业效率低下。

更重要的是，在操作注射筒时，由于操作人员手部的不自主颤动或其它因素的影响，使得该导热膏93注射量无法达到标准或是没有注射到芯片70的适当位置，这将影响芯片70对散热器90的传导效率。

另外，在注射该导热膏93至该芯片70的过程中，注射筒的输出口常常会因人为的疏失而碰触到该芯片70，这种情形往往会使该芯片70受到损伤。

总的来说，过去用以将散热器90结合至电路板91的过程中，确实使用了过多的人工作业步骤，此不但浪费人力资源，且将导致生产效率不彰及产品品质低落。因此，如何提供新的技术手段以有效解决前述各项问题点，显然是当务之急。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工序简单组装效率高的自动组装机。

本发明提供一种可将一第一装置组合至一第二装置的自动组装机，例如将一散热器组合至一电路板上，该自动组装机包括一工作台、一介质供应装置、一下压装置、一动力源以及一控制装置。其中，该工作台供置放该第一装置及支撑该第二装置于该第一装置上方，该动力源是提供所需的动力，该控制装置可分配该动力源的动力，藉以控制该介质供应装置及该下压装置的运作。在该控制装置的适当控制下，该介质供应装置先被驱动以供应一介质至该第一装置对应该第二装置的面，然后，再驱动一下压装置推压该第二装置至该第一装置，以使该第二结合部对应结合于该第一结合部。

当利用本发明协助将散热器组合至电路板上时，可先将该散热器安置于该工作台，然后，驱动该介质供应装置供应一导热膏至该散热器的结合面，然后，使电路板支撑于该散热器上方，接着驱动该下压装置推压该电路板，以使该散热器两侧的插栓对应插入扣结于该电路板上的BGA芯片周围的孔洞，如此即完成该散热器的组装，使得该BGA芯片可利用该散热器进行散热。

由于只需一人即能顺利操作该介质供应装置及该下压装置于先后运作，因此，可节省人力资源及提升生产效率。

再者，导热膏的供应不假手于人工作业，因此，可确保导热膏每一次都被馈送至该散热器的结合面的中央。使得该散热器与该BGA芯片之间的传热效率能维持在最佳状态。同时，该介质供应装置在供应导热膏时，不会触及散热器或BGA芯片，因此，在组合该散热器至该电路板的过程中，完全不会有损伤该散热器及BGA芯片的情形发生。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

附图说明

图1是本发明较佳实施例置于一工作桌上时的立体图。

图2是本发明较佳实施例的立体图。

图3是本发明较佳实施例的立体分解图。

图4至9是显示本发明较佳实施例用以组合电路板与散热器的过程的示意图。

图10至13是显示利用传统方式组合电路板与散热器的过程的示意图。

具体实施方式

在随后的说明中，将沿用图10至13所揭示的散热器90及电路板91，藉以说明本发明是如何快速地将一第一装置结合至一第二装置。然而这仅是为方便说明之用，实际上，本发明亦适用于其它两装置的结合，换言之，被结合的两装置并不仅限于散热器90及电路板91，以及该导热膏93亦可为具有其它特定作用的介质，例如导电胶。

对应于随后的实施例，该第一装置包括但不限于该散热器90，该第二装置包括但不限于该电路板91，以及该介质包括但不限于该导热膏93。

请参阅图1，是揭示本发明的一较佳实施例，图中揭示一用以组装一散热器90至一电路板91的自动组装机，其包括一机台1、一工作台2、一介质供应装置3、一下压装置4、一动力源(图中未示出)以及一控制装置5。

为方便操作及基于空间利用上的考虑，在本实施例中是将该机台1置于一工作桌A的桌面上，并将介质供应装置3及下压装置4安置于机台1，以及将控制装置5设于工作桌A的下方空间。然而，这只是本发明的一个例子，事实上，机台1非属必要，因为介质供应装置3及下压装置4可以分别独立地架设，只要能对应到工作台2以对其上的工作物进行作业即可。

另外，工作桌A亦非属必要，因为控制装置5可摆在任何地方，然后利用管线连接至介质供应装置3、下压装置4及动力源。其中，动力源可为一气压产生装置，藉以产生运作时所需要的气压动力，且此气压动力是经由该控制装置5而输送至该应介质供应装置3及该下压装置4，使得该控制装置5可以控制该介质供应装置3及该下压装置4的运作。

针对本件实施例而言，请配合参阅图2、3：

该机台1包括一座板10及一机座11，该座板10跨置该工作台2，机座11是直立地设于该座板10一侧，且该机座11的中段及顶端供分别安置该介质供应装置3及该下压装置4。简言之，通过这样的布置，可在占用最小空间的情形下，使该介质供应装置3及该下压装置4能够位于该工作台2的上方。如此，只要使该工作台2能安置该散热器90及将该电路板91支撑于该散热器90上方，便能利用该介质供应装置3供应导热膏93至该散热器90，及利用该下压装置4将该电路板91压向该散热器90以进行两者的结合。

为了配合该介质供应装置3及该下压装置4的运作，该工作台2需经过特别的设计，此特别设计的工作台2包括：

一固定平台20；

一活动平台21，其底面是面对于固定平台20；

一弹性支撑机构22，是弹性地连结固定平台20及活动平台21，使得固定平台20与活动平台21可面对面地弹动；

一置放座23，设于活动平台21的顶面，且置放座23具有一凹陷部231及多个穿孔232，该凹陷部231用以容纳散热器90，穿孔232可供一顶销233分别穿置，且该顶销233的顶端是对应伸向该散热器90的插栓96，该顶销233的底端是对应穿过该活动平台21而抵靠于该固定平台20，又该顶销233穿置一第一压缩弹簧234，以使该顶销233可于该置放座23的穿孔232内弹性地位移。

一固定部24，是设于该活动平台21的顶面，其包括两个固定板241及两个固定杆242，该固定板241及固定杆242是围绕着该置放座23，且每一个固定板241上各设有一凸缘B供对应支撑该电路板91的两个侧边，每一个固定杆上各设有一较细的凸杆C供穿过位于该电路板91各角端的标准固定孔(图中未示出)，以确保该电路板91不致于任意位移。由于该凸缘B的位置是高于该置放座23且等于该固定杆242的高度，因此，藉由该固定板241及固定杆242便能将该电路板91稳固地支撑于该散热器90的上方。

由于该工作台2具有上述的结构，因此：

如图4所示，可利用该置放座23的凹陷部231先置入一散热器90，并使该散热器90的结合面901朝上。如此，便可藉该置放座23而使该散热器90稳固地置放于该工作台2上。

然后，如图5所示，驱动该介质供应装置3以输出一导热膏93至该散热器90的结合面901。

随后，结束该介质供应装置3的运作，并使其退回原位。

接着，如图6所示，将一电路板91置于该固定部24上，亦即，使该电路板91的两侧边分别抵靠于该两固定板241的凸缘B上，以及使该电路板91的两标准固定孔分别套入该两固定杆242上的凸杆C。如此，便可藉助该固定部24将该电路板91准确地支撑于该散热器90的上方，且该电路板91完全无位置偏移的情形发生。

最后，如图7所示，驱动该下压装置4，以将该电路板91压向该散热器90，使两者对应结合即完成将一散热器90组装至一电路板91的作业。其中，由于该固定平台20与该活动平台21可藉由该弹性支撑机构22的设置而面对面地弹动，因此，请配合参阅图8、9所示，在下压该电路板91后，该散热器90、置放座23、以及活动平台21便会受压而弹性地同步下移。在此同时，位在该置放座23的穿孔232内的顶销233因底端顶靠在固定平台20上，所以，该顶销233便对应顶向该散热器90两侧的插栓96。在图9中，可以明显地看到，该散热器90的插栓96在被该顶销233顶入该电路板91的孔洞97后，随即扣结于该孔洞97的孔口。至此，即完成该散热器90与该电路板91的组合作业。待该下压装置4退离后，只需将结合有该散热器90的电路板91卸离该工作台2即可。

尽管在图4至7及其相关说明中，已清楚地显示散热器90与该电路板91的组合过程，但仍有必要针对该介质供应装置3及该下压装置4的结构作更详尽的说明，以充份证明该组合过程的执行并无窒碍。

请参阅图2、3，该介质供应装置3包括：

一储存容器31，是供储存介质(即导热膏93)，其具有一输入端口311及一输出端312，该输入端口311可经由该控制装置5而连接至该气压产生装置，藉以引入足够的气压动力以从该输出端口312馈出导热膏93；

一介质输出器32，具有一介质输入端口321、一动力输入端口322及一介质输出端口323，该介质输入端口321是连接该储存容器31的输出端口312，藉以引入导热膏93，该动力输入端口322是经由该控制装置5而连接至该气压产生装置，藉以引入足够的气压动力以从该介质输出端口323馈出导热膏93；

一第一气压缸33，是经由该控制装置5而连接至该气压产生装置，藉以引入足够的气压动力供缩伸地移动一载板331，该载板331是承载该介质输出器32。

请参阅图5，在该散热器90安置于该置放座23之后，该控制装置5可先藉由管线的连接而输出一气压动力供驱动该第一气压缸33，以将该介质输出器32推进该散热器90的结合面901的正中央，然后，该控制装置5再藉由管线的连接，再供应一气压动力经该介质输出端口323而馈入该介质输出器32，以将该介质输出器32内的导热膏93由该介质输出端口323馈出至该散热器90的结合面901的正中央。其中，该控制装置5藉由管线的连接而适时地供应另一动压动力经该输入端口311而输入该储存容器31，藉以推挤该储存容器31内部的导热膏93，使得该导热膏93可由该输出端口312馈出，并藉由管线的连接而将该该导热膏93适量地补入该介质输出器32内。

由上述相关于该介质供应装置3的说明可清楚地知悉，该介质供应装置3，确实可以准确地将导热膏93馈出至该散热器90的结合面901的正中央。此不但可以在该散热器90组合于该电路板91上的芯片92后，确保该芯片92将热量快速传导至该散热器90，藉以获致良好的散热效果。同时，由于介质供应装置3是将导热膏93馈出至该散热器90的结合面901，完全没有接触到该散热器90，也没有触及该芯片92，因此，完全没有损及任何元件的情形发生。简言之，该电路板91的品质在组装该散热器90后仍可维持在一定的标准之上。

另外，该储存容器31不但可以直接装填该导热膏93，同时，也可如本实施例那样，先请导热膏93供应商将导热膏93装填入一支支半透明塑胶制的注射筒34，再将注射筒34置入该储存容器31内，每用完一支注射筒34内的导热膏93就换一支新的。其中，该注射筒34具有一出口341、一入口342及一活塞343，该出口341是相对于储存容器31的输出端口312，该入口342是大于该出口321且相对于该储存容器31的输入端口311，而该活塞343是设于该注射筒32内，在气压动力经由该输入端口311引入该注射筒32后，该活塞343即被该气动力由该入口342推向该出口341而推挤该导热膏93，使得该导热膏93从该储存容器31的输出端口312输出。为了方便更换，该储存容器31的输入端口311可制作成像是螺旋盖的样子，只转开并卸离该输入端口311，便可将该注射筒34置入该储存容器31内。另外，由于该储存容器31上设有多个窗孔313，因此，人们可以轻易地通过该窗孔313的观察而得悉该注射筒34内的导热膏93的存量，藉以决定是否要更换新的注射筒34。

通过这种更换注射筒34的方式，操作人员只需要适时更换新的注射筒34，就可以达到补充导热膏93的目的，相对于过去需很麻烦地且花时间地装填导热膏93至注射器的做法，本发明显然可以节省不少作业时间而有助于提升电路板91的生产效率。

请再参阅图2、3，该下压装置4包括：

一第二气压缸41，是经由该控制装置5而连接至该气压产生装置，藉以引入足够的气压动力供伸缩地移动一延伸座411；

一压件42，是具有一长条块421供结合于该延伸座411，且该长条块421上设有多根压杆422供凸向该工作台2。

请参阅图6，在该介质输出器32完成馈送导热膏93至该散热器90并退回原位之后，使用者随即将一电路板91安置于该散热器90上方，然后，请参阅图7，该控制装置5可先藉由管线的连接而输出一气压动力供驱动该第二气压缸41，以使该压件42推压该电路板91，进而完成该散热器90与该电路板91的结合。

由上述相关于该下压装置4说明可清楚地知悉，该该下压装置4确实可以适时地向下推压该电路板91，以达到将一散热器90组合于该电路板91的目的。

相对于过去需要一人进行注射导热膏、一人接着执行将散热器组合至电路板的人工作业方式，本发明先运作该介质供应装置供应导热膏至该散热器、再运作该下压装置将该散热器组合于该电路板的方式，显然只需一人即能顺利操作而能节省人力资源及提升生产效率，特别在图1的例子中，该工作桌A上设有一第一开关A1及一第二开关A2，可使作业人员的操作更为方便。其中，该第一开关A1是连接该控制装置5以供启闭该介质供应装置3的运作，该第二开关A2亦连接至该控制装置5以供启闭该下压装置4的运作。另外，亦有一第三开关A3供设于该机座11上，其亦连接至该控制装置5以供中断该介质供应装置3及下压装置4的运作，换言之，该第三开关A3即一紧急中断开关。

请参阅图1，上述的控制装置5包括一调整机50及一控制机51，该调整机51是用以调整所输出的气压动力的压力，而该控制机50是用以控制该介质供应装置及该下压装置的运作，并且可供作一第一运作模式及一第二运作模式的切换：

在第一运作模式下，是先运作该介质供应装置供应导热膏至该散热器、再运作该下压装置将该散热器组合于该电路板。

在第一运作模式下，只运作该下压装置。

在第一种模式下，只有该介质供应装置结束运作后，该下压装置才能接着运作。而在第二种模式则是适用于不需要导热膏的场合。

事实上，若仅是针对不需要导热膏的场合，本发明的介质供应装置可以整个卸离，这样，便可以使本发明更为轻便，且可降低本发明的制造成本。

再者，于实际的组装作业中，各种散热器90及电路板91的尺寸各异，为了使本发明可适用于多种散热器90及电路板91的组合，在本件实施例中又进行一些特殊设计，请参阅图2、3：

该活动平台21上设有多个固定孔211及多道长槽孔212，每一道长槽孔212内间隔地设置多个孔口D，且每一个孔口D的宽度均较大于该长槽孔212，以便该置放座23的顶销233选择性地穿过；

该固定板241底部设有一底板243，于该底板243上至少设一第一长孔244，使得一第一螺栓245可穿过该第一长孔244后再选择性地螺结于该活动平台21的固定孔211；

该固定杆242底部设有一座块245，于该座块245上至少设一第二长孔246，使得一第二螺栓247可穿过该第二长孔246后再选择性地螺结于该活动平台21的固定孔211。

该载板331上设有一第三长孔332，使得一第三螺栓333可穿过该第三长孔332后再螺结于该介质输出器32。

该延伸座411上设有一第四长孔412使得一第四螺栓413可穿过该第四长孔412后再螺结于该压件42的长条块421。

简言之，上述的置放座23、固定板241、固定杆242、介质输出器32及压件42都是可移动的，因此，可藉助这些构件的位置调整，而使该工作台2适合安置各种电路板及散热器，也使得该介质供应装置3在对应各种散热器时都可以准确地供应导热膏至该散热器的结合面的正中央，以及使得该下压装置4对应各种电路板时，都能准确地压到电路板的最佳施压点，以避免压伤电路板。

另外，为使该活动平台21可于该固定平台20上稳定地弹动，藉以确保该散热器90两侧的插栓96可以准确地被顶入该电路板91的孔洞97内，于本实施例中是使用如图3所示的弹性支撑机构22，亦即，该弹性支撑机构22包括：

多个弹性元件221，每一个弹性元件221具有一第二压缩弹簧E及一螺杆F，该第二压缩弹簧E其一端顶贴于该固定平台20、另端顶贴于该活动平台21，而该螺杆F是穿过该固定平台20及该第二压缩弹簧E后再螺结于该活动平台21；

多个支撑元件222，每一个支撑元件包括一直线轴承G及一轴杆H，该直线轴承G是固设于该固定平台20上，而该轴杆H是穿过该固定平台20及该直线轴承G后再螺结于该活动平台21。

Claims (13)

1.一种自动组装机，用以结合一第一装置及一第二装置，该第一装置具有一第一结合部且该第二装置具有一第二结合部，该自动组装机包括：

一工作台，供置放该第一装置及支撑该第二装置于该第一装置上方；

一介质供应装置，是设于该工作台上方，提供一介质至该第一装置对应该第二装置的面；

一下压装置，是设于该工作台上方，推压该第二装置至该第一装置，以使该第二结合部对应结合于该第一结合部；及

一控制装置，控制该介质供应装置与该下压装置的运作；其中

所述工作台包括：

一固定平台，

一活动平台，具有一底面及一顶面，该底面是面对于该固定平台，

一弹性支撑机构，是弹性地连结该固定平台及该活动平台，及

一置放座，是位于该活动平台的顶面，以置放该第一装置；

所述介质供应装置包括：

一供储存介质的储存容器，具有一输入端口及一输出端口，该输入端口是经由该控制装置而连接至一气压产生装置，藉以引入足够的气压动力以从该输出端口馈出该介质，

一介质输出器，具有一介质输入端口、一动力输入端口及一介质输出端口，该介质输入端口是连接该储存容器的输出端口，藉以引入该介质，该动力输入端口是经由该控制装置而连接至该气压产生装置，藉以引入足够的气压动力以从该介质输出端口馈出该介质，及

一第一气压缸，是经由该控制装置而连接至该气压产生装置，藉以引入足够的气压动力供缩伸地移动一载板，该载板是承载该介质输出器；

所述下压装置包括：

一第二气压缸，是经由该控制装置连接至一气压产生装置，藉以引入足够的气压动力以伸缩地移动一延伸座，及

一压件，是结合于该延伸座。

2.如权利要求1所述的自动组装机，其特征在于还包括一动力源，提供该介质供应装置及该下压装置运作时所需的动力。

3.如权利要求1所述的自动组装机，其特征在于该第一结合部包括多根插栓，以插扣至该第二结合部的多个孔洞中。

4.如权利要求1所述的自动组装机，其特征在于该工作台还包括一固定部，设于该活动平台的顶面，以固定该第二装置于该第一装置上。

5.如权利要求4所述的自动组装机，其特征在于该固定部包括两个固定板及两个固定杆围绕该置放座，且每一个固定板上设有一凸缘供支撑该第二装置的两个侧边，每一个固定杆上设有一凸杆供穿过并固定该第二装置，又该凸缘的位置是高于该置放座且等于该固定杆的高度。

6.如权利要求1所述的自动组装机，其特征在于该活动平台上设有多道长槽孔，每一道长槽孔内间隔地设置多个孔口，且每一个孔口的宽度均较大于该长槽孔，以便穿过该置放座的项梢选择性地穿过该孔洞。

7.如权利要求1所述的自动组装机，其特征在于该弹性支撑机构包括：

多个弹性元件，每一个弹性元件具有一第二压缩弹簧及一螺杆，该第二压缩弹簧其一端顶贴于该固定平台、另端顶贴于该活动平台，而该螺杆穿过该固定平台及该第二压缩弹簧后再螺结于该活动平台；及

多个支撑元件，每一个支撑元件包括一直线轴承及一轴杆，该直线轴承是固设于该固定平台上，而该轴杆是穿过该固定平台及该直线轴承后再螺结于该活动平台。

8.如权利要求1所述的自动组装机，其特征在于还包括：

一座板，供该固定平台跨置其上；及

一机座，是直立地设于该座板一侧，以供安置该介质供应装置及该下压装置。

9.如权利要求2所述的自动组装机，其特征在于该动力源包括一气压产生装置。

10.如权利要求1所述的自动组装机，其特征在于该储存容器内置入一注射筒供装填该介质，且该注射筒具有一出口、一入口及一活塞，该出口是相对于储存容器的输出端口，该入口是大于该出口且相对于该储存容器的输入端口，而该活塞是设于该注射筒内，且由该入口移向该出口而推挤该介质。

11.如权利要求10所述的自动组装机，其特征在于该储存容器上设有多个窗孔。

12.如权利要求1所述的自动组装机，其特征在于该第一装置是一散热器。

13.如权利要求1所述的自动组装机，其特征在于该第二装置是一电路板。

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