CN101556923A - 一种半导体封装设备搭载头压力控制机构 - Google Patents

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罗伟承
刘大全
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Abstract

本发明涉及一种半导体封装设备搭载头压力控制机构，包括Z轴移动机构、压头机构、弹簧、气缸、带气压表的气压控制阀以及用于测量弹簧伸长量的千分表，所述的弹簧连接于Z轴移动机构和压头机构之间，所述的气缸固定于Z轴移动机构上，该气缸的推杆与压头机构连接，所述的气压控制阀设于气缸上，所述的千分表固定于Z轴移动机构上，其测量端与压头机构充分接触。与现有技术相比，本发明成本低、控制与调试简便。

Description

一种半导体封装设备搭载头压力控制机构
技术领域
本发明涉及压力控制装置，特别是涉及一种半导体封装设备搭载头压力控制机构。
背景技术
大部分半导体封装设备如FLIP CHIP倒装焊键合机、BGA植球机等的搭载头在进行压合工作时要求对搭载头搭载的压力大小进行设定控制。
现有的设备为了实现搭载头压力的控制，基本采用将搭载头分为压头机构和Z轴上下移动机构，Z轴移动机构由力矩伺服电机控制移动，Z轴移动机构与压头机构连接在一起连接处有一个压力传感器，工作时，力矩伺服电机驱动搭载头向下运动，当压头与工作面接触并产生压力时，压力反应于两机构的连接处便由压力传感器感测到压力的大小，力矩伺服电机便通过传感器反馈的数据调整输出的扭矩大小使压力与系统设定值吻合的方法来实现控制搭载头的压力。由于力矩伺服电机与压力传感器的价格不菲，且电气系统的控制较为复杂困难，所以此方法的代价与对技术人员的要求较高不易掌握。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低、控制及调试方便的半导体封装设备搭载头压力控制机构。
本发明的目的可以通过以下技术方式来实现：一种半导体封装设备搭载头压力控制机构，其特征在于，包括Z轴移动机构、压头机构、弹簧、气缸、带气压表的气压控制阀以及用于测量弹簧伸长量的千分表，所述的弹簧连接于Z轴移动机构和压头机构之间，所述的气缸固定于Z轴移动机构上，该气缸的推杆与压头机构连接，所述的气压控制阀设于气缸上，所述的千分表固定于Z轴移动机构上，其测量端与压头机构充分接触。
所述的千分表采用撞针式千分表，其撞针头与压头机构充分接触。
所述的Z轴移动机构包括机架、直线导轨、直线移动模组以及驱动直线移动模组上下移动的普通伺服电机，所述的机架以及直线导轨均固定于直线移动模组上，所述的直线移动模组与普通伺服电机传动连接。
所述的压头机构包括压头机架以及压头，所述的压头机架与直线导轨滑动连接，所述的压头固定于压头机架下。
所述的弹簧连接于机架与压头机架之间。
所述的气缸固定于机架上。
与现有技术相比，本机构具有以下优点：
1、成本降低：本发明只用到了普通伺服电机、气缸、气压控制阀和千分表等材料，压力传感器只是在调试时使用，不用固化到机构中，相对于现有技术所用的力矩伺服电机与压力传感器来说从成本价格来考虑已大大降低；
2、控制与调试简便：本发明只用手动调整设定气压的大小便可控制压头输出压力的大小，相对于现有技术的控制方法来说实现起来较简单，减轻技术人员的工作量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的右视图；
图3为本发明的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1-3所示，一种半导体封装设备搭载头压力控制机构，包括Z轴移动机构1、压头机构2、弹簧3、气缸4、带气压表的气压控制阀以及用于测量弹簧伸长量的千分表5，所述的弹簧3连接于Z轴移动机构1和压头机构2之间，所述的气缸4固定于Z轴移动机构1上，该气缸4的推杆与压头机构2连接，所述的气压控制阀设于气缸4上，所述的千分表5固定于Z轴移动机构1上，其测量端与压头机构2充分接触。
所述的千分表5采用撞针式千分表，其撞针头与压头机构2充分接触；所述的Z轴移动机构1包括机架6、直线导轨7、直线移动模组8以及驱动直线移动模组上下移动的普通伺服电机9，所述的机架6以及直线导轨7均固定于直线移动模组上8，所述的直线移动模组8与普通伺服电机9传动连接；所述的压头机构2包括压头机架10以及压头11，所述的压头机架10与直线导轨7滑动连接，所述的压头11固定于压头机架10下；所述的弹簧3连接于机架6与压头机架10之间；所述的气缸4固定于机架6上；本发明是利用千分表测出连接压头机构与Z轴移动机构的弹簧在气缸输出力N作用下的伸长量x。每当搭载头压合物件12时，使压头机构相对于Z轴移动机构向上移动距离x使弹簧重新回到初始长度，则认为此时搭载头作用于物件的压力大小与气缸输出力N的大小相等，这时读取气压表数值便可得到气缸输出力的大小数值，通过气压控制阀调节气压值，便可实现对搭载头压力的精确控制。
实施例
本实施例的机构主要由工作头机架与工作头组成压头机构；由机架、直线移动模组、直线导轨与普通伺服电机组成Z轴移动机构；直线导轨固定于Z轴移动机构与压头机构之间不仅起到连接作用还能使压头机构相对于Z轴移动机构作上下滑动；汽缸固定于Z轴移动机构上而输出力的推杆与压头机构连接，而气缸输出力大小由与之联系的带气压表的气压控制阀调节；弹簧连接压头与Z轴移动机构起力平衡作用；撞针式千分表固定于Z轴移动机构上而撞针头要与压头机构一平面充分触碰。
机构组装后即进行调试：
1、先把气压调为零使气缸不输出力。压头机构便在弹簧的拉力作用下便不会相对于Z轴移动机构向下滑动，此时弹簧拉力F等于压头机构的重力G(F＝G)。在平衡状态时Z轴移动机构与压头机构的相对位置便不会改变，因此把此时撞针式千分表的数值记为0点。
2、调整带气压表气压控制阀，使气缸输出力N。压头机构在气缸的推动下相对于Z轴移动机构向下移动，弹簧伸长，弹簧拉力F1等于压头重力G加上气缸输出力N(F1＝G+N)。此时千分表的数值改变为x(F1-F＝k*x k为弹簧弹性系数)，这个x值便为弹簧的伸长量。
3、将压力传感器至于工作面上，操作人员启动伺服电机驱动搭载头运动，直到使压头下表面与压力传感器接触，并继续下移压力传感器的数值不断上升(由于压力传感器不可压缩，所以此时压头机构便相对于Z轴移动机构向上运动)直到千分表数值从x返回到0点搭载头停止向下移动，此时弹簧拉力与压头重力平衡F-G＝0，所以这时压力传感器显示的数值便为气压缸输出的力N的大小。
4、不断调整气压控制阀使压力传感器显示到需要的各个压力值并记录气压表的数值，比如压力为5N时气压为0.1Mpa、6N时为0.15Mpa...........把所得到的数据记录下来供日后使用。
搭载头调试完成后，只要根据记录的数据调整气压值，每当搭载头向下运动到千分表回到0点的位置时停止，此时搭载头的压合的压力便为数据表上此气压值所对应的压力值。这样便实现了对搭载头压力的控制。

Claims (6)

1.一种半导体封装设备搭载头压力控制机构，其特征在于，包括Z轴移动机构、压头机构、弹簧、气缸、带气压表的气压控制阀以及用于测量弹簧伸长量的千分表，所述的弹簧连接于Z轴移动机构和压头机构之间，所述的气缸固定于Z轴移动机构上，该气缸的推杆与压头机构连接，所述的气压控制阀设于气缸上，所述的千分表固定于Z轴移动机构上，其测量端与压头机构充分接触。
2.根据权利要求1所述的一种半导体封装设备搭载头压力控制机构，其特征在于，所述的千分表采用撞针式千分表，其撞针头与压头机构充分接触。
3.根据权利要求1或2所述的一种半导体封装设备搭载头压力控制机构，其特征在于，所述的Z轴移动机构包括机架、直线导轨、直线移动模组以及驱动直线移动模组上下移动的普通伺服电机，所述的机架以及直线导轨均固定于直线移动模组上，所述的直线移动模组与普通伺服电机传动连接。
4.根据权利要求3所述的一种半导体封装设备搭载头压力控制机构，其特征在于，所述的压头机构包括压头机架以及压头，所述的压头机架与直线导轨滑动连接，所述的压头固定于压头机架下。
5.根据权利要求4所述的一种半导体封装设备搭载头压力控制机构，其特征在于，所述的弹簧连接于机架与压头机架之间。
6.根据权利要求5所述的一种半导体封装设备搭载头压力控制机构，其特征在于，所述的气缸固定于机架上。
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