CN102164454A - 以真空整平电路板将电路板进行高精度并板的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种以真空整平电路板将电路板进行高精度并板的装置及方法。该以真空方式将电路板进行高精度并板的装置包含：一暂存区，其设有一整平装置，以此，所述多个电路板被逐一平整地暂存于该暂存区；一搬移定位装置，其用以搬移所述多个电路板与所述多个盖板，并利用一视觉装置撷取被该搬移定位装置所吸取的所述多个电路板的影像，以将所述多个电路板加以定位；一轨道，其用以承放一载板，且该载板连接于一固定装置，以此，该搬移定位装置可将所述多个经过对位的电路板放置于该载板上，并利用盖板与载板相互夹合以形成一高精度的并板。

Description

以真空整平电路板将电路板进行高精度并板的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种将电路板进行高精度并板的装置及其方法，尤指一种利用真空方式整平软性电路板并将其进行高精度并板的装置及其方法。

背景技术

电子产品的技术快速发展，相关产品特性大多要求重量轻、体积小、高质量、低价位、低消耗功率及高可靠度等特点，上述特点促进了通讯、多媒体等技术的开发与市场成长，而以随身携带的多媒体用品或信息产品的发展更为迅速，为了电子产品的可移植性，产品的体积与尺寸都以微小化为其前提。

目前，软板(Flex Printed Circuit Board，FPCB)已广为运用，如笔记本电脑的液晶屏幕、折叠式手机、数码相机、光驱以及硬盘储存设备等等，通过软板与主机电路板的电性连接，使液晶屏幕与其它电子元件之间可达成信号传递及掀翻盖或旋转使用等功能。换言之，软板的应用可有效压缩零元件之间组合的空间并提高整合的密度，极适合轻薄短小的电子产品。

但对于软板的生产厂与后端SMT厂，软板的生产技术有着相冲突的观点。例如，对于生产厂而言，小尺寸的软板具有较佳的精度，且在制程上亦有着较高的良率；而对SMT厂而言，由于小尺寸软板上的置件数量较少，故小尺寸的软板在打件/置件的过程中无法运用较高速的置件机，换言之，置件的速度无法提升。因此，为了配合SMT厂的置件需求，传统上可利用以下方式将多个小尺寸的软板合并成一个面积较大、元件数目较多的并板：

1、以人工方式，利用高温胶带将软板贴合于载板上。然而，此方法所制作的并板的精度不佳，除了人工贴合的误差，由于软板本身的可挠性，使得软板在贴附时产生翘曲、扭折、歪斜的情形，尤其是高温胶带仅贴附软板周围，故其中央位置可能会形成突起或扭折。故上述并板的精度无法有效控制，造成SMT机台无法将元件置放在所要求的位置；另外，人工成本亦造成SMT厂的负担。

2、利用可重复性高温黏胶将软板贴合于载板上。此方式可解决软板的中央位置的突起或扭折，但高温黏胶的寿命无法量化，仅能以预估最低寿命的方式加以管理，故使得并板的成本大幅提高；另外，当上述并板进行置件后，必须将软板由载板上取下，但上述动作非常容易造成接脚弯曲或元件损坏的问题。

3、利用钢板将软板固定于载板上。此方法同样无法要求软板的平整度的要求，换言之，在钢板下压的过程中，软板的翘曲、扭折、歪斜的情形并没有被解决。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种利用真空方式整平电路板将电路板进行高精度并板的装置及其方法，其将电路板整平后进行精准的视觉定位，再利用硅钢盖板加以固定，使本发明达成高精度并板，以提高SMT厂的生产效率。

为了达到上述目的，本发明提供一种利用真空方式整平电路板以将电路板进行高精度并板的装置，其包含：一架体；一设于该架体上的暂存区，该暂存区设有一整平装置，以此，所述多个电路板被逐一平整地暂存于该暂存区；多个盖板；一搬移定位装置，其可移动地设置于该架体上，用以吸取并搬移所述多个电路板与所述多个盖板；一设于该架体上的视觉装置，其用以撷取被该搬移定位装置所吸取的所述多个电路板的影像，以将所述多个电路板加以定位；一设于该架体上的轨道，该轨道用以承放一载板，且该载板连接于一固定装置，以此，该搬移定位装置先将所述多个已经过定位的电路板并排地放置于该载板上，并利用固定装置使所述多个电路板维持平整形态；再利用该搬移定位装置将所述多个盖板的其中之一压制于所述多个并排且平整的电路板上，以形成一高精度的并板。

本发明还提供一种利用真空方式整平电路板以将电路板进行高精度并板的方法，包括以下步骤：提供一用以逐一存放多个电路板的暂存区，且该暂存区设有一整平装置，以此，所述多个电路板被逐一平整地暂存于该暂存区；提供盖板；利用一搬移定位装置依序位于该暂存区上的平整电路板吸取起来，并利用一视觉装置撷取被该搬移定位装置所吸取的所述多个电路板的影像，以将所述多个电路板加以定位，再将上述经过定位的平整电路板并排地放置于一载板上，同时利用一固定装置使该些电路板维持平整态样；再利用该搬移定位装置将盖板压制于所述多个并排且平整的电路板上，以形成一高精度的并板。

在一具体实施例中，本发明可利用真空吸力将软性电路板加以整平并排列于载板上，再利用盖板固定软性电路板的相对位置，以形成高精度并板。

本发明具有以下有益的效果：本发明将小尺寸的电路板并成高精度的并板结构，因此电路板制造厂可维持其制程以生产精度较高、成本较低的小尺寸电路板；另一方面，利用本发明装置及方法，可将上述小尺寸的电路板合并成尺寸面积较大、元件数目较多的高精度并板，以利SMT厂采用较高速的置件机，以提高整体的生产效率并节省SMT厂的成本。

附图说明

图1为本发明的立体示意图。

图1A为图1中的A部分的放大图一。

图1B为图1中的A部分的放大图二。

图1C为本发明利用载板与盖板固定电路板的示意图。

图2为应用本发明的SMT生产线的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10架体

11暂存区

11A电路板储存装置        110整平装置

12A盖板储存装置

13搬移定位装置

14轨道                   141载板

1411通孔

1412磁力单元

142固定装置

15视觉装置

20电路板

30盖板                    301裸空区

具体实施方式

本发明提出一种利用真空整平电路板将电路板进行高精度并板的装置及其方法，其主要是将多个电路板并合成一高精度并板，以解决电路板制造厂与SMT打件厂之间的竞合关系；换言之，电路板制造厂可继续生产较高精度、质量较佳的小面积电路板，而所述多个小面积电路板可利用本发明的装置及其方法形成高精度并板，再将上述高精度并板进行后续的打件制程，以提高打件的效率，更能符合SMT打件厂对于提高机台打件效率与降低机台成本的目标。首先，请参阅图1至图1C所示，本发明的装置包含：一架体10、一设于架体10上的暂存区11、一搬移定位装置13、一轨道14以及一设于架体10上的视觉装置15，而该装置的功用在于将多个电路板20平整地放置于一载板141以形成高精度并板，而在本具体实施例中，电路板20为一种软板(FPCB)，但不以此为限，且该电路板20上设有多个定位标志，用以识别、定位，而上述定位标志设置于该电路板20的上表面。

以下将详细说明本发明的装置的结构。请复参考图1，架体10为本装置的主体，换言之，后述的装置均架设于架体10。架体10上可包括有用以放置电路板20的电路板储存装置11A以及用以放置盖板30的盖板储存装置12A，电路板储存装置11A与盖板储存装置12A的功能在于放置电路板20与盖板30，而后述的搬移定位装置13即可将电路板20由电路板储存装置11A逐一取放且置于暂存区11。

暂存区11的功能在于暂存电路板20并整平电路板20，暂存区11设有整平装置110，以将电路板20逐一平整地暂存于暂存区11上。换言之，暂存区11与电路板储存装置11A的差异在于，电路板储存装置11A仅用于存放电路板20，而暂存区11可将电路板20加以整平，以避免扭曲歪斜的形态造成并板的精度下降，亦使电路板20可被应用于后续制程；且暂存区11的位置较接近上述的载板141，故可提高工作的效率(移动距离较短)。在本具体实施例中，整平装置110可为一种真空抽气装置，例如真空泵等，通过暂存区11上的通孔，利用吸力将电路板20平整地存放于暂存区11；在本具体实施例中，可利用搬移定位装置13将电路板20由电路板储存装置11A移动至暂存区11。

盖板储存装置12A用于存放盖板30，盖板30可层叠地存放于盖板储存装置12A。在本具体实施例中，可利用搬移定位装置13将盖板30由盖板储存装置12A移动至载板141。而盖板30可为一种厚度为0.03或0.06mm的硅钢片，其上开设有多个裸空区301，以裸露电路板20的加工区域，使其可进行锡膏印刷等制程。

搬移定位装置13可为一机械手臂、吸取头、吸盘或其它具有搬移能力的装置，其用以将电路板20与盖板30由暂存区11与盖板储存装置12A搬移至载板141，搬移定位装置13可移动地设置在架体10的两侧，而能使搬移定位装置13能沿着架体10的X方向与Y方向移动，以将电路板20与盖板30搬移至预定的工作区域，换言之，搬移定位装置13的设计为使电路板20的位置能于X轴、Y轴、Z轴及方位角等方向做一精细的调整，因而针对此目的而作的结构的变化并未超出本发明的范畴。而视觉装置15可为一种上视觉检测装置，其可包括一摄影机或扫瞄器，例如感光耦合元件(ChargeCoupled Device，CCD)摄影机，用以撷取影像，例如分析电路板20的上表面影像，并利用上表面影像的对位记号等标记，以掌握电路板20之间的相对位置并加以定位，而搬移定位装置13可根据视觉装置15所分析的位置将电路板20以高精度的方式放置于载板141上。

具体的说，搬移定位装置13用于进行一检知步骤，以找寻该电路板20上的定位标志，继而评估电路板20的彼此相对位置，是否超过一预定数值，若超过，则控制搬移定位装置13移动并放置该电路板20进行回收处理。而当电路板20经由上述的检知步骤，符合标准时，搬移定位装置13可依据该等定位标志的位置及方向，微调该电路板20的X轴、Y轴、Z轴及方位角等方向及位置，而移动并放置该电路板20至载板141。

在一具体实施例中，搬移定位装置13可包含一吸取件，其水平设置，且该吸取件贯穿有多个检视洞，通过该吸取件的检视洞，而能让电路板20于吸取的状态下，能同时检知该电路板20上下表面的定位标志的位置，而能精确的检测该电路板20是否合乎标准。

载板141用以承载上述的电路板20与盖板30，以形成一种高精度并板。在本具体实施例中，载板141放置在轨道14上，因此，完成并板后的载板141可沿着轨道14移动，以进行后续的制程；另外，载板141还连接于一固定装置142，故当搬移定位装置13将已经过定位且平整的电路板20搬移至载板141上时，可通过固定装置142维持其平整度，同于上述整平装置110，固定装置142可为一种真空抽气装置，例如真空泵等，真空泵所提供的真空吸力可通过载板141上的通孔1411将电路板20维持其平整形态且并排于载板141(如图1C)。同样地，搬移定位装置13可将盖板30由盖板储存装置12A搬移至载板141以压制上述的平整且并排的电路板20并加以固定，而载板141上还可设有至少一个磁力单元1412，例如磁铁元件，以利用磁力将载板141与盖板30吸附固定，故可维持所述多个电路板20的相对位置，以达成高精度的并板。

据此，本发明可应用上述装置进行以下的并板方法：

步骤一：提供一用以逐一存放多个电路板20的暂存区11，且暂存区11设有整平装置110。在此步骤中，电路板20通过真空装置(整平装置110)平整地暂存于暂存区11，例如可利用搬移定位装置13逐一将电路板20由电路板储存装置11A搬移置放于暂存区11，再利用真空泵(整平装置110)将电路板20加以整平。

步骤二：提供一盖板30，其层叠地存放于盖板储存装置12A中。

步骤三：利用搬移定位装置13依序将平整的电路板20并排地放置于一载板141上；换言之，在本步骤中，利用搬移定位装置13将暂存区11上的平整的电路板20搬移至载板141上，且利用真空泵(固定装置142)通过载板141上的通孔1411维持电路板20的平整形态且并排于载板141上。例如在本具体实施例中，搬移定位装置13将四个平整的电路板20搬移至载板141，并利用真空泵(固定装置142)保持电路板20的平整及其相对位置。且在本步骤中，利用一视觉装置15撷取被该搬移定位装置13所吸取的所述多个电路板20的影像，以将所述多个电路板20加以定位，故所述多个经过定位检查的电路板20即可被搬移至载板141上。

步骤四：将盖板141压制于并排的平整电路板20上。本步骤是利用搬移定位装置13将盖板储存装置12A的盖板30压制所述多个并排的平整电路板20，且盖板30与载板141可相互对夹，以形成一高精度的并板。在一具体实施例中，载板141的磁力单元1412可吸附硅钢片材质的盖板30，故可维持电路板20的平整度及相对位置，以形成高精度的并板。

而在步骤四之后，由于盖板30与载板141已紧密固定，故可关闭真空抽气装置，并将盖板30、多个并排的平整电路板20与载板141所形成的高精度并板进行后续制程。

因此，本发明可有效解决软性电路板在生产上的问题，将软性电路板形成高精度并板的后，SMT厂即可以高速的置件机取代低速或中速的置件机，进而达到节省厂房、电力、操作人员的效果。

综上所述，本发明具有下列诸项优点：

1、本发明将小尺寸的电路板并成高精度的并板结构，因此，对电路板制造厂而言，可避免生产大尺寸但精度较难控制的电路板；另外，进行上述作业后的高精度并板即可送入SMT打件/置件生产线中，因上述高精度并板上已包含有多块电路板，且其精度、相对位置均控制的相当精准，使SMT厂可利用打件效率较高的机台，如图2所示，在使用本发明之前，SMT厂必需建构三条生产线来进行置件作业，但每一条生产线均使用打件速度较低的机台，而在使用本发明之后，SMT厂可将上述三条生产线合并为一条生产线，且可使用打件速度较高、CP值较佳的中速置件机，甚至可将中速置件机以打件速度更高、CP值更佳的高速打件机加以取代，可节省2/3的人力、电力、厂房及管线配线，还可省去一堆设备。故可大幅节省厂房、人力、能源等成本支出。

2、本发明利用磁力将盖板与载板紧密固定，以使其中的电路板稳定的被夹持于其中，以形成高精度并板，换言之，本发明可解决传统以黏胶方式固定电路板的位置偏移的问题。

3、本发明利用真空方式将电路板加以整平、固定，使电路板可被精准地对位而放置于载板上，以解决软性电路板的皱折、翘曲现象所导致的并板精度不佳的问题。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，故凡运用本发明说明书及图示内容所为的等效技术变化，均包含于本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种以真空整平电路板将电路板进行高精度并板的装置，其用以将多个电路板平整地放置于一载板，其特征在于，该装置包括：

一架体；

一设于该架体上的暂存区，该暂存区设有一整平装置，以此，所述多个电路板被逐一平整地暂存于该暂存区；

多个放置于该架体上的盖板；

一搬移定位装置，其可移动地设置于该架体上，用以吸取并搬移所述多个电路板与所述多个盖板；

一设于该架体上的视觉装置，其用以撷取被该搬移定位装置所吸取的所述多个电路板的影像，以将所述多个电路板加以定位；以及

一设于该架体上的轨道，该轨道用以承放该载板，且该载板连接于一固定装置，以此，该搬移定位装置将已经过定位的所述多个电路板高精度地放置于该载板上，并利用该固定装置使所述多个电路板维持平整形态；再利用该搬移定位装置将所述多个盖板的其中之一压制于所述多个平整的电路板上，以形成一高精度的并板。

2.如权利要求1所述的以真空整平电路板将电路板进行高精度并板的装置，其特征在于：该整平装置与该固定装置均为一真空抽气装置，该整平装置用以将所述多个电路板逐一平整地暂存于该暂存区，而该固定装置用以将所述多个电路板维持平整形态而并排于该载板上。

3.如权利要求2所述的以真空整平电路板将电路板进行高精度并板的装置，其特征在于：该载板上还设有多个通孔，以利用该固定装置的该真空抽气装置的真空吸力将所述多个电路板维持平整形态而并排于该载板上，且该载板上还设有至少一个磁力单元，以利用磁力将该载板与所述多个盖板其中的一吸附固定。

4.如权利要求3所述的以真空整平电路板将电路板进行高精度并板的装置，其特征在于：每一所述多个盖板均包括有多个裸空区，以裸露所述多个平整地并排于该载板上的电路板，且该视觉装置为一种上视觉检测装置，以检视所述多个电路板的上表面。

5.如权利要求1所述的以真空整平电路板将电路板进行高精度并板的装置，其特征在于：每一所述多个电路板为一软板。

6.一种以真空整平电路板将电路板进行高精度并板的方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一用以逐一存放多个电路板的暂存区，且该暂存区设有一整平装置，以此，所述多个电路板被逐一平整地暂存于该暂存区；

提供盖板；

利用一搬移定位装置依序将位于该暂存区上的平整电路板吸取起来，并利用一视觉装置撷取被该搬移定位装置所吸取的所述多个电路板的影像，以将所述多个电路板加以定位，再将上述经过定位的平整电路板并排地放置于一载板上，同时利用一固定装置使所述多个电路板维持平整形态；以及

利用该搬移定位装置将所述多个盖板的其中之一压制于所述多个并排且平整的电路板上，以形成一高精度的并板。

7.如权利要求6所述的以真空整平电路板将电路板进行高精度并板的方法，其特征在于：该整平装置为一真空抽气装置，从而在提供一用以逐一存放多个电路板的暂存区的步骤中，利用该真空抽气装置的真空吸力逐一将所述多个电路板平整地暂存于该暂存区。

8.如权利要求6所述的以真空整平电路板将电路板进行高精度并板的方法，其特征在于：在提供盖板的步骤中，所述多个盖板层叠地存放于一盖板储存装置中。

9.如权利要求8所述的以真空整平电路板将电路板进行高精度并板的方法，其特征在于：该固定装置为一真空抽气装置，从而在利用一搬移定位装置依序将位于该暂存区上的平整电路板吸取起来的步骤中，利用该真空抽气装置的真空吸力通过该载板上的通孔将所述多个电路板维持平整形态而放置于该载板上；

其中，该载板上还设有至少一个磁力单元，从而在利用该搬移定位装置将所述多个盖板的其中之一压制于所述多个并排且平整的电路板之上的步骤中，利用磁力将该载板与所述多个盖板的其中之一吸附固定以压制所述多个并排且平整的电路板；

其中，该视觉装置为一种上视觉检测装置，从而在利用一视觉装置撷取被该搬移定位装置所吸取的所述多个电路板的影像的步骤中，利用该上视觉检测装置检视所述多个电路板的上表面，以读取所述多个电路板的标记位置。

10.如权利要求9所述的以真空整平电路板将电路板进行高精度并板的方法，其特征在于：在利用该搬移定位装置将所述多个盖板的其中之一压制于所述多个并排且平整的电路板上的步骤之后，还包括一关闭该真空抽气装置的步骤。

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