CN104319335B - 一种全自动二极管封装机构及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动二极管封装机构及其使用方法，二极管封装机构包括两块分别用于正向放置并保持引脚竖直的引脚料板，还包括：传送支撑引脚料板用支撑件的传送装置，用于抓取一块引脚料板并正置于沿传送方向走动的支撑件上的第一机械手，两个具有与引脚料板相对应的焊锡片料板、且能自动完成铺焊锡片工艺的铺焊锡片机械手，一个具有与引脚料板相对应的芯片料板、且能自动完成铺芯片工艺的铺芯片机械手，以及用于抓取另一块引脚料板并将其翻转，使各引脚倒置落在传送装置上引脚料板各顶层焊片的顶端的第三机械手。本发明的全自动二极管封装机构，可实现二极管引脚自动封装，大大提高封装效率，降低不良品率，节省人力并提高加工稳定性。

Description

一种全自动二极管封装机构及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种全自动封装机构及其用于二极管封装的方法。

背景技术

二极管又称晶体二极管，一种能够单向传导电流的电子器件，通常包括两根T字形引脚，以及位于两个引脚之间的半导体芯片。T字形引脚的大头一端为头部，小头一端为尾部，两引脚头部相对。引脚与芯片两极之间可由焊锡片连接。传统的封装方法通过人工操作实现。有如下工艺：

铺引脚：首先工人分别将多个引脚排列在两块引脚料板上，其中每块引脚料板上2000个引脚，各引脚头部朝上。

铺焊锡片：人工将焊锡片撒于布有凹孔的焊锡片料板上，打开焊锡片料板上的负压开关，并晃动焊锡片料板，由于焊锡片料板连有抽真空装置，并且设有连通各凹孔及抽真空装置的管道，因此对凹孔加负压从而将焊锡片吸入各凹孔中，形成焊片，人眼观察大概每个凹孔中都填充有焊锡片时，用刷子轻轻将焊锡片料板上多余的焊锡片扫掉。最后将焊锡片料板置于引脚料板上方、并对准各引脚，撤去负压，焊片即落入在对应的引脚上。如果每一引脚需要铺设多个焊片，则重复上述操作依次铺设在前步的焊片顶端。

铺芯片：人工将芯片撒于布有凹孔的芯片料板上，打开芯片料板上的负压开关，并晃动芯片料板，由于芯片料板连有抽真空装置，并且设有连通各凹孔及抽真空装置的管道，因此对凹孔加负压从而将芯片吸入各凹孔中。工人人眼观察每个凹孔中都填充满了芯片时，用刷子轻轻将芯片料板上多余的芯片扫掉。最后将芯片料板置于引脚料板上方、并对准各引脚，撤去负压，芯片即落入在对应的引脚上。

扣合：将另一引脚料板倒置，扣合在完成铺焊锡片以及铺芯片工艺的引脚料板上，让每个二极管的第三个引脚倒置落在各焊片顶端。

传统方法极其耗费人工，效率低下，不良率高，主要表现以下几点：

1）铺焊锡片工艺中，每个焊锡片料板上有多达2000多个凹孔，需要人工不断抖动焊锡片料板，使得焊锡片尽量分布均匀，以期提高焊锡片进洞率。人工操作毕竟能力有限，振动焊锡片料板频率低，短时间内难以将焊锡片均布，所以传统人工操作焊锡片进洞率不高，当然铺芯片工艺也是类似的缺点；

2）人工晃动焊锡片料板频率低，进洞率低，客观上就要求长时间晃动，以期提高进洞率，如此，生产效率低下；

3）铺引脚—铺焊锡片—铺芯片—铺焊锡片—扣合，半成品在各个工序之间频繁周转，周转花费的人工成本及周末模具成本及其高昂，甚至超过了工序作业人工成本。

综合以上叙述，可见传统方法极其耗费人工，效率低下，不良率高。

发明内容

本发明提供一种全自动二极管封装机构，所述二极管包括两引脚和设置在两引脚之间的、中间夹有一芯片的两焊锡片，所述二极管封装机构包括两块分别用于正向放置并保持所述引脚竖直的引脚料板，所述引脚头部朝上，其特征是，还包括：

一传送装置，所述传送装置包括沿传送方向走动的支撑件，所述支撑件用于支撑所述引脚料板；

一第一机械手，用于抓取一块所述引脚料板并正置于沿传送方向走动的支撑件上；

三个第二机械手，分别包括布设有能够吸容片料的凹孔的载料板，所述第二机械手能够自动将一料盒中盛放的片料，一一对应摇入载料板的凹孔中，并将所述载料板倒扣于所述引脚料板上，使得载料板凹孔中的片料落入到位于传送装置上的引脚料板的对应引脚端。

一第三机械手，用于抓取另一块所述引脚料板并将其翻转，使各引脚倒置落在传送装置上引脚料板的对应引脚端；

所述第一机械手、三个第二机械手以及第三机械手依次沿传送装置传送方向顺序排列，所述片料为焊锡片或芯片，三个第二机械手中，两个用于所述焊锡片的铺设，一个用于所述芯片的铺设且设于两个用于焊锡片铺设的第二机械手之间。

优选的，所述载料板包括一所述料盒，所述料盒中空密封、且注有片料，所述载料板设置于料盒，凹孔能与片料接触，且能在一平移装置驱动下相对于料盒横向伸缩，所述载料板还设有连通自身各凹孔、并连接抽真空装置的管道。

优选的，所述料板设于料盒顶部，所述第二机械手能够将载料板及料盒倒置，令料盒中片料堆叠在载料板上。

优选的，所述料盒的横向一端还设有电机，电机能驱动料盒及载料板绕横向正反两个方向转动。

优选的，所述电机通过平移装置与载料板相连，电机转轴与载料板平面在同一平面内。

优选的，所述料盒中、至少在载料板伸出方向的前方位置处紧贴载料板面向料盒一侧设置有片状或板状的刮料件。

优选的，所述刮料件至少包括紧贴载料板的一泡棉层。

优选的，所述支撑件为能够支撑所述引脚料板边缘的框形搁架。

本发明还提供一种本发明二极管封装机构进行二极管封装的方法，其特征是，包括如下步骤：

（1）第一机械手，抓取一块所述引脚料板并正置于被传送到第一机械手工位的支撑件上；

（2）沿传送装置的传送方向，各个第二机械手同步工作，最上游的第二机械手能够自动将料盒中焊锡片，一一对应摇入自有载料板的凹孔中，并将对应载料板倒扣于送到该第二机械手工位的引脚料板上，使得对应载料板凹孔中焊锡片落入到所述引脚料板的对应引脚端；此时，传送装置上引脚与焊锡片接触。中间的第二机械手工作，能够自动将对应料盒中芯片，一一对应摇入自有载料板的凹孔中，并将该载料板倒扣于送到该第二机械手工位的对应引脚料板上，使得该载料板凹孔中芯片落入到上述对应引脚料板的对应引脚端焊锡片上；此时，芯片的一面与焊锡片接触；下游第二机械手工作原理与上游第二机械手一致，将焊锡片落入到传送装置上对应引脚料板中对应芯片的顶端；此时，芯片的两面均有焊锡片接触；

（3）第三机械手，抓取另一块所述引脚料板并将其翻转，使各引脚倒置落在被传送到第三机械手工位的引脚料板各顶层焊锡片的顶端。

本发明所达到的有益效果：

1. 本发明的二极管封装机构，通过传送装置将二极管一侧的引脚装在引脚料板上依次输送到相应工位进行加工，同时各工位均依靠机械手自动完成焊锡片和芯片的铺设以及另一侧引脚的配置，大大提高了封装效率，节省人力且提高加工稳定性。

2. 本发明的二极管封装机构及二极管封装的方法，传送装置采用环形循环流水线结构，通过第一机械手，包括铺焊锡片机械手和铺芯片机械手在内的各第二机械手以及第三机械手在传送方向上的配合，自动完成对二极管的封装，将铺引脚—铺焊锡片—铺芯片—铺焊锡片—扣合五个工序紧凑的组合在一个系统中，大大节省了转运时间，转运时间以及转运治具成本。同时，上述五个工序实现了全自动化，无人化，较之传统工艺，节省人力的同时，提高生产效率10倍。

3.第二机械手即无论是铺焊片机械手还是铺芯片机械手都自带大容量料盒，分别可实现自动铺焊锡片，芯片。载料板缩回时能与料盒形成封闭空间进行摇焊锡片和摇芯片，伸出料盒时即可进行片料的铺设，机械手的移动范围小，占地空间小。

4.料盒的横向一端设置能驱动料盒绕横向正反两个方向转动的电机，通过电机的间歇正反向转动实现对料盒的晃动，晃动速度，力度均匀，片料进洞率高。同时，电机的180°转动可实现载料板及料盒的倒置，即通过一个电机即实现了晃动又实现了翻转，结构简单可靠，成本低。

5.支撑件选取框形搁架，则能稳定支撑引脚料板，且不影响引脚料板中的引脚。

6. 正常情况下，载料板每一凹孔中应有且仅有一片片料，以保证质量，凹孔的深度也是仅与一片片料：焊锡片或者是芯片对应的，但实际操作时，常常有多片因为静电等原因而叠合在一起，造成个别凹孔中重叠多片的情况，因此传统人工铺焊锡片或芯片时、在晃动载料板结束后，需用毛刷刷掉多余的片料，但因力度，速度等不确定而极易产生不良。本发明在料盒周围装有一圈片状或板状的刮料件，在伺服振动结束后，料盒翻转，载料板由气缸推出，多余的片料由刮料件刷回料盒中，由于自动化操作，速度、力度均匀，不会出现从凹孔中完全刷掉焊锡片以及损伤片料的现象，作业现场清洁。

附图说明

图1是本发明优选实施例的示意图；

图2是本发明优选实施例中第二机械手在摇片料时的正视图；

图3是本发明优选实施例中第二机械手在铺片料时的正视图；

图4是本发明优选实施例中载料板示意；

图5是本发明优选实施例中刮料件示意；

图6是本发明优选实施例中引脚料板的示意；

图7是二极管装配结构示意；

其中：1、引脚料板，12、引脚，122、头部，14、焊锡片，16、芯片，18、平板，182、凹孔，

3、传送装置，32、传送链，34、框形搁架，

2、第一机械手，22、气缸，24、电机，26、气缸，28、机械爪，

4、第二机械手，41、抽真空装置，42、载料板，422、凹孔，43、管道，44、料盒，45、刮料件，452、支撑板，454、泡棉层，46、气缸，47、电机，48、气缸；

62、铺焊锡片机械手，622、焊锡片料板，624、焊锡片料盒，64、铺芯片机械手，642、芯片料板，644、芯片料盒，66、铺焊锡片机械手,664、焊锡片料盒，662、焊锡片料板；

8、第三机械手，82、气缸，84、电机，86、气缸，88、机械爪。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

下面以针对如图7所示具有两片焊锡片14和一片芯片16的二极管进行封装的机构和方法举例说明本发明。

如图1-6所示，一种二极管封装机构，包括两块分别用于正向放置并保持引脚12竖直的引脚料板1，引脚12头部122朝上，还包括：抓取及放置一块引脚料板1的第一机械手2，浸取焊锡片14并铺设在引脚12头部122的铺焊锡片机械手62，浸取芯片16并铺设在引脚12顶面底层焊锡片14上端的铺芯片机械手64，浸取焊锡片14并铺设在引脚12头部122芯片16上端的另一铺焊锡片机械手66，抓取另一块引脚料板1并使倒置的引脚12落在各顶层焊锡片14顶端的第三机械手8，以及依次传送上述各加工中间体的传送装置3。第一机械手2、铺焊锡片机械手62、铺芯片机械手64、铺焊锡片机械手66以及第三机械手8依次沿传送装置3传送方向排列。其中，两个铺焊锡片机械手62、66和一个铺芯片机械手64均为第二机械手4。

引脚料板1包括平板18和布满平板18的凹孔182，凹孔182包括位于底部、孔径小于引脚12头部122尺寸的第一部以及位于第一部上方开口于平板18上端面的第三部，第三部孔径等于或大于引脚12头部122尺寸，因此引脚12设置在凹孔182中时，头部122朝上卡在第一部，尾部伸出平板18、恰好能保持竖直。而第三部的设置使得焊片铺设在引脚12顶端时能落入第三部从而得到限位。

传送装置3，环形循环流水线结构，包括两排平行设置的传送带32，以及驱动两排传送带32同步运动的驱动装置（未图示），并在对应第一机械手2、铺焊锡片机械手62、铺芯片机械手64，铺焊锡片机械手66以及第三机械手8处分别形成第一工位，第二工位，第三工位，第四工位以及第五工位。两排传送带32上沿传送方向排列若干支撑件，支撑件数量至少保证传送装置3运行时，各工位同时有对应的支撑件通过。支撑件用于支撑引脚料板1，具体为框形搁架34，可支撑引脚料板1的整个周向边缘，使得各凹孔182中引脚12悬空，保持竖直状态。

第一机械手2，包括竖直设置的气缸22，气缸22活塞杆自由端向上，且安装有电机24。电机24轴水平，并沿该方向依次连接有气缸26和机械爪28。电机24转动时能带动气缸26和机械爪28整体转动，气缸26能带动机械爪28横向移动，而气缸22能带动电机24、气缸26和机械爪28整体上下移动。因此方便在三维方向运动、抓放引脚料板1。机械爪28可以采用本行业通用的机械爪结构，只要能够用于抓取一块引脚料板1并正置于处于第一工位的支撑件上即可，本发明中仅以方块表示，不加赘述。

第二机械手4包括布设有能够吸容片料之凹孔422的载料板42，还包括沿高度方向延伸的升降装置，升降装置上设有横向伸出的中空密封料盒44。料盒44中注有片料，载料板42设于料盒44顶端，且载料板42在一平移装置驱动下、能相对于料盒44横向伸缩。具体的，料盒44包括一顶部开口的料盒本体，载料板42扣合在料盒本体的顶部开口面，从而形成料盒44的密封环境。振动摇晃片料时，首先电机24转动，使料盒44翻转，达到载料板42在下，料盒本体在上的状态，此时料盒44中片料堆叠在载料板42上，即载料板42浸没在大量片料中。再令电机24在±60°之间以一定频率转动，即可形成一定频率，一定幅度的振动，使片料落入载料板42的凹孔422。

铺焊锡片机械手62，铺芯片机械手64以及铺焊锡片机械手66分别作为第二机械手4，具有相应的结构。其中，铺焊锡片机械手62，其料盒44具体为焊锡片料盒624，即焊锡片料盒624中容置的片料为焊锡片，载料板42具体为焊锡片料板622。铺芯片机械手64，其料盒44具体为芯片料盒644，即芯片料盒644中容置的片料为芯片，载料板42具体为芯片料板642。同样的，铺焊锡片机械手66，其料盒44具体为焊锡片料盒664，即焊锡片料盒664中容置的片料也为焊锡片，载料板42具体为焊锡片料板662。

升降装置，具体为竖直设置的气缸46，气缸46活塞杆自由端向上，且安装有电机47。电机47轴水平，并沿该方向依次连接有平移装置和料盒44。气缸46能带动电机47、平移装置及料盒44整体上下移动。电机47能驱动料盒44绕横向正反两个方向转动。

平移装置具体为气缸48，气缸48的活塞杆自由端与载料板相连，驱动载料板伸出料盒44铺料和缩回料盒44浸料，且电机47转轴与载料板平面在同一平面内。因此，电机47转动时通过平移装置依次带动载料板42和料盒44转动，料盒44倒置时，载料板位于料盒44上端，与料盒44中片料分离。

载料板42上密布2000个凹孔422，还设有连通各凹孔422、并连接抽真空装置41的管道43。料盒44中、载料板42上端还紧贴设有板状的刮料件45，刮料件45相对于料盒44固定，则在载料板42伸出料盒44时自然可与载料板42形成相对运动，从而无需额外的动力即可对载料板42端面的多余片料（由于静电或者负压空隙引起）起到刮除的效果，确保一个凹孔422里只有一片片料，即一片焊锡片或者一片芯片，有利于提高片料的均匀度、节省片料，防止后期不良品产生。刮料件45包括支撑板452和设置在支撑板452侧面、紧贴载料板42的一泡棉层454，由于泡棉的柔性，同时有利于较好的保护载料板42以及片料。

由于载料板42设置在料盒44中水平伸缩，相比于用传统机械手直接抓取来得更加稳定，也有利于与引脚料板1凹孔182的对准。

第二机械手4安装时，固定底端气缸46，使得料盒44水平位于对应工位上方，且载料板42伸出时能够恰好位于对应工位的正上方。

第三机械手8，包括竖直设置的气缸82，气缸82活塞杆自由端向上，且安装有电机84。电机84轴水平，并沿该方向依次连接有气缸86和机械爪。电机84转动时能带动气缸86和机械爪88整体转动，气缸86能带动机械爪88横向移动，而气缸82能带动电机84、气缸86和机械爪88整体上下移动。因此方便在三维方向运动、抓放引脚料板1。机械爪88可以采用本行业通用的机械爪结构，只要能够用于抓取另一块引脚料板1并将其翻转，使各引脚12倒置落在行至第四工位上引脚料板1各芯片16的顶端即可。本发明中仅以框图表示，不加赘述。

需要说明的是，本实施例中焊片虽然仅用了两片焊锡片14和一片芯片16，但数量和种类都不对本发明构成限制。升降装置和平移装置也都可采用本领域通用结构，虽然本实施例中均采用气缸，但也可采用其它的装置，例如丝杆装置，以及电机驱动能够往复运动的阀杆组件。另外刮料件45支撑板452面向载料板的一侧也可以设置其它柔性层状结构，而不限于本实施例的泡棉层454。

下面以使用上述实施例的全自动二极管封装机构进行二极管封装的方法来说明本发明方法，具体包括如下步骤：

（1）第一机械手2抓取一块置有引脚12的引脚料板1并正置于被传送到第一工位的支撑件上，并去往第二工位；

（2）铺焊锡片机械手62对焊锡片料板622中凹孔422浸取焊锡片14并将焊锡片14放置在被传送到第二工位的引脚料板1上各对应引脚12顶端，完成铺锡。具体的，通过电机47使得焊锡片料盒624的焊锡片料板622在下，料盒本体在上，焊锡片料盒624中焊锡片堆叠在焊锡片料板622布满凹孔422的一面，此时开启抽真空装置41，例如真空泵，使得焊锡片料板622上凹孔422对焊锡片14产生吸力，同时电机47工作，使得料盒44间歇向相反方向转动，从而形成晃动，令焊锡片14快速而均匀的落入凹孔422。由于机械晃动下的频率和幅度有保证，能减小焊锡片料板622上产生空缺的凹孔422，甚至完全杜绝这样的现象，从而降低次品率，提高工作效率。待焊锡片料板622上各凹孔422都嵌入了焊锡片14后，停止电机47。然后电机47再次转动，至焊锡片料板622发生180°翻转，此时通过气缸46使焊锡片料板622下降至适宜铺设焊锡片的位置，气缸48驱动焊锡片料板622伸出焊锡片料盒624，位于引脚料板1正上方，此时撤去真空吸附力，焊锡片14分别掉落在各凹孔182中对应的引脚12顶端，与引脚12接触，即完成整个工作。之后，气缸46带动焊锡片料盒624在高度方向回位，电机47带动料盒44转动回位，气缸48带动焊锡片料板622缩回焊锡片料盒624，则可准备下一次铺料。铺锡后的引脚料板1被送往第三工位。

（3）铺芯片机械手64对芯片料板642凹孔422浸取芯片16并将芯片16放置在被传送到第三工位的引脚料板1上各凹孔182中对应引脚12的底层焊锡片14顶端，完成芯片铺设，使得底层焊锡片14与芯片16的一面接触。具体原理同步骤（2）铺锡，不再赘述。铺设芯片后的引脚料板1被送往第四工位。

（4）铺焊锡片机械手66对焊锡片料板662凹孔422浸取焊锡片14并将焊锡片14放置在被传送到第四工位的引脚料板1上各凹孔182中对应引脚12的芯片16顶端，完成顶层焊锡片的铺设，使得芯片16的另一面与顶层焊锡片接触。具体原理同步骤（2）铺锡，不再赘述。铺设顶层焊锡片后的引脚料板1被送往第五工位。

（5）第三机械手8，抓取另一块引脚料板1并将其翻转，使各引脚12头部122朝向倒置落在被传送到第五工位的引脚料板1各凹孔182中顶层焊锡片14的顶端。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种全自动二极管封装机构，所述二极管包括两引脚和设置在两引脚之间的、中间夹有一芯片的两焊锡片，所述二极管封装机构包括两块正向放置的引脚料板，两块引脚料板分别用于保持所述引脚竖直，所述引脚头部朝上，其特征是，还包括：

一传送装置，所述传送装置包括沿传送方向走动的支撑件，所述支撑件用于支撑所述引脚料板；

一第一机械手，用于抓取一块所述引脚料板并正置于沿传送方向走动的支撑件上；

三个第二机械手，分别包括布设有能够吸容片料的凹孔的载料板，所述第二机械手能够自动将一料盒中盛放的片料，一一对应摇入载料板的凹孔中，并将所述载料板倒扣于所述引脚料板上，使得载料板凹孔中的片料落入到位于传送装置上的引脚料板的对应引脚端；

一第三机械手，用于抓取另一块所述引脚料板并将其翻转，使各引脚倒置落在传送装置上引脚料板的对应引脚端；

所述第一机械手、三个第二机械手以及第三机械手依次沿传送装置传送方向顺序排列，所述片料为焊锡片或芯片，三个第二机械手中，两个用于所述焊锡片的铺设，一个用于所述芯片的铺设且设于两个用于焊锡片铺设的第二机械手之间；

所述载料板包括一所述料盒，所述料盒中空密封、且注有片料，所述载料板设置于料盒顶端，凹孔能与片料接触，且载料板能在一平移装置驱动下相对于料盒横向伸缩，所述载料板还设有连通自身各凹孔、并连接抽真空装置的管道；

所述支撑件为能够支撑所述引脚料板边缘的框形搁架。

2.根据权利要求1所述的一种全自动二极管封装机构，其特征是，所述载料板设于料盒顶部，所述第二机械手能够将载料板及料盒倒置，令料盒中片料堆叠在载料板上。

3.根据权利要求2所述的一种全自动二极管封装机构，其特征是，所述料盒的一端还设有电机，电机能驱动料盒及载料板绕该端正反两个方向转动。

4.根据权利要求3所述的一种全自动二极管封装机构，其特征是，所述电机通过平移装置与载料板相连，电机转轴与载料板平面在同一平面内。

5.根据权利要求1所述的一种全自动二极管封装机构，其特征是，所述料盒中、至少在载料板伸出方向的前方位置处紧贴载料板面向料盒一侧设置有片状或板状的刮料件。

6.根据权利要求5所述的一种全自动二极管封装机构，其特征是，所述刮料件至少包括紧贴载料板的一泡棉层。

7.使用权利要求1-6任一项所述的一种全自动二极管封装机构进行二极管封装的方法，其特征是，包括如下步骤：

（1）第一机械手，抓取一块所述引脚料板并正置于被传送到第一机械手工位的支撑件上；

（2）沿传送装置的传送方向，各个第二机械手同步工作，最上游的第二机械手能够自动将料盒中焊锡片，一一对应摇入自有载料板的凹孔中，并将对应载料板倒扣于送到该第二机械手工位的引脚料板上，使得对应载料板凹孔中焊锡片落入到所述引脚料板的对应引脚端；此时，传送装置上引脚与焊锡片接触；

中间的第二机械手工作，能够自动将对应料盒中芯片，一一对应摇入自有载料板的凹孔中，并将该载料板倒扣于送到该第二机械手工位的对应引脚料板上，使得该载料板凹孔中芯片落入到上述对应引脚料板的对应引脚端焊锡片上；此时，芯片的一面与焊锡片接触；下游第二机械手工作原理与上游第二机械手一致，将焊锡片落入到传送装置上对应引脚料板中对应芯片的顶端；此时，芯片的两面均有焊锡片接触；

第三机械手，抓取另一块所述引脚料板并将其翻转，使各引脚倒置落在被传送到第三机械手工位的引脚料板各顶层焊锡片的顶端。