CN105762099A - 一种芯片供送机构及粘片机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种芯片供送机构及粘片机，涉及机械制造领域，其中，该芯片供送机构包括：旋转装置，能够绕轴线作旋转运动；至少两个焊臂单元，绕所述旋转装置的轴线分布于所述旋转装置上；第一驱动装置，用于驱动旋转至拾片区的焊臂单元从所述拾片区拾取芯片，以及用于驱动旋转至放片区的焊臂单元放置芯片到所述放片区。本发明的芯片供送机构采用多焊臂，多工位的连续、分时粘结工作方式，来达到提高粘接速度、提高整体的粘接效率以及降低成本的目的。

Description

一种芯片供送机构及粘片机

技术领域

本发明涉及机械制造领域，特别是涉及一种芯片供送机构及粘片机。

背景技术

传统粘片机构(也可叫芯片供送机构)，常见的有两种。一种是使用花键轴承带动拾放臂在θ向旋转、Z向往复进行拾放片，如附图1所示。电机驱动安装在偏心轴座1的偏心轴2上。偏心轴2轴端安装有轴承3。压盖4和芯片焊臂8固定在花键轴6上。花键轴6安装在轴承座7上进行Z向和θ向运动。该粘片机构需使用θ向、Z向都可运动的花键轴承，其精度要求高，目前只有极少数厂家能加工，价格很贵。且该粘片机构中，拾放力不可控、臂前端刚性低。在高速运转时，容易造成振动，导致粘片精度差、效率低。另外，该粘片机构只有一个焊臂，从拾片区(蓝膜15的上方)到放片区(框架16的上方)行程较远，焊臂运动时间长。从放片区旋转到拾片区时，焊臂上没有芯片，该行程为空回。当拾片区和放片区的夹角θ为90°时，每粘接一个芯片，焊臂需要旋转180°。焊臂粘接效率低、粘接时间长。

另一种粘片机构，利用直线电机带动拾放臂在Y向、Z向运动进行拾放片如附图2所示。其拾放机构主要由分拆式直线电机、带真空吸嘴的焊臂组成。焊臂用于把芯片从拾片区移到粘接位置处。这种方式下，焊臂的运动轨迹均为直线运动，与旋转运动相比，不存在力放大效应，需要更大的电机力。另外，线性马达、线性编码器等部分全部加载在焊臂上，导致焊臂很重，加速度很难提高，严重影响粘片速度。与上一种粘片机构类似，直线电机型粘片机构仍然只有一个焊臂，焊臂从框架到芯片行程为空回，依然存在粘接时间长、粘接效率低的问题。

无论是花键轴承型还是直线电机型，均为单焊臂，只能单工位进行粘接。每次粘接过程中，焊臂行程很长。芯片从吸拾到粘接，周期较久。粘片速度慢、粘片效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种芯片供送机构及粘片机，能够解决传统芯片供送机构采用单焊臂的单工位进行粘接的方式，产生的焊臂行程长、芯片从拾取到粘接的周期较长、粘接效率低等问题。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种芯片供送机构，其中，包括：

旋转装置，能够绕轴线作旋转运动；

至少两个焊臂单元，绕所述旋转装置的轴线分布于所述旋转装置上；

第一驱动装置，用于驱动旋转至拾片区的焊臂单元从所述拾片区拾取芯片，以及用于驱动旋转至放片区的焊臂单元放置芯片到所述放片区。

其中，所述芯片供送机构还包括：

第二驱动装置，与所述旋转装置连接，用于向所述旋转装置提供驱动力。

其中，所述旋转装置包括：

绕轴线作旋转运动的轴承；

套设于所述轴承上的轴套。

其中，所述焊臂单元设置于所述轴套上。

其中，所述焊臂单元与所述轴套通过弹性装置连接。

其中，所述第一驱动装置包括：

第一驱动单元，位于拾片区一预设位置处，用于驱动旋转至拾片区的焊臂单元从所述拾片区拾取芯片；

第二驱动单元，设置于放片区一预设位置处，用于驱动旋转至放片区的焊臂单元放置芯片到所述放片区。

其中，所述第一驱动单元包括：

第一磁性装置对，设置于拾片区一预设位置处；

第一线圈，位于所述第一磁性装置对之间且垂直于所述第一磁性装置对形成的第一磁场设置、且位于旋转至拾片区的焊臂单元上。

其中，所述第二驱动单元包括：

第二磁性装置对，设置于放片区一预设位置处；

第二线圈，位于所述第二磁性装置对之间且垂直于所述第二磁性装置对形成的第二磁场设置、且位于旋转至放片区的焊臂单元上。

其中，所述第一驱动装置包括：

气动元件，用于驱动旋转至拾片区的焊臂单元从所述拾片区拾取芯片，以及用于驱动旋转至放片区的焊臂单元放置芯片到所述放片区。

其中，所述焊臂单元包括：

焊臂；

设置于所述焊臂端部的吸嘴。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例还提供一种粘片机，包括如上所述的芯片供送机构。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明实施例的芯片供送机构，采用多焊臂进行芯片粘接的方式，从而实现芯片供送机构的多工位的连续、分时粘接，提高了芯片粘接速度，提高了整体的芯片粘接效率，并降低了成本。

附图说明

图1表示传统芯片供送机构中90°旋转拾放片的单臂芯片供送机构示意图；

图2表示传统芯片供送机构中直线运动的单焊臂芯片供送机构示意图；

图3表示本发明的具体实施例的单料区八焊臂芯片供送机构示意图；

图4表示本发明的具体实施例的单料区四焊臂芯片供送机构示意图；

图5表示本发明的具体实施例的单料区六焊臂芯片供送机构示意图；

图6表示本发明的具体实施例的双料区八焊臂芯片供送机构示意图；

图7表示本发明的具体实施例的焊臂单元结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

鉴于传统芯片供送机构存在的缺陷，本发明的实施例提供一种芯片供送机构，该机构包括：旋转装置，能够绕轴线作旋转运动；

至少两个焊臂单元，绕所述旋转装置的轴线分布于所述旋转装置上；

第一驱动装置，用于驱动旋转至拾片区的焊臂单元从所述拾片区拾取芯片，以及用于驱动旋转至放片区的焊臂单元放置芯片到所述放片区。

其中，该旋转装置，如图3或图4或图5或图6所示，包括绕轴线做旋转运动的轴承9以及套设于该轴承9上的轴套10。一般情况下，假定该轴承9的轴线方向与空间坐标轴的Z轴重合，则该轴承9可以看作绕Z轴做旋转运动，那么驱动该轴承9做旋转运动的动力则由本发明的实施例的第二驱动装置提供，该第二驱动装置优选为电机。

其中，本发明的芯片供送机构的焊臂单元不能少于2个，比如，可以为两个，可以为四个、六个、八个等，甚至更多。每一个焊臂单元如图7所示，至少包括焊臂11以及设置于焊臂11端部的吸嘴12。焊臂单元绕轴承9的轴线分布于轴套10上，优选地，焊臂单元绕轴承9的轴线均匀分布于轴套10上，且焊臂单元所处平面与Z轴所处平面垂直，焊臂单元在电机驱动下在所处平面内做θ向运动，以供送芯片。

其中，该焊臂单元的拾取芯片和放置芯片的驱动力由本发明的实施例中的第一驱动装置提供，其中该第一驱动装置的结构在本发明的具体实施例中，包括如下几种：

第一种结构：包括第一驱动单元，位于拾片区一预设位置处，用于驱动旋转至拾片区的焊臂单元从所述拾片区拾取芯片；第二驱动单元，设置于放片区一预设位置处，用于驱动旋转至放片区的焊臂单元放置芯片到所述放片区。其中，该第一驱动单元可以由如下几部分组成：位于拾片区一预设位置处的第一磁性装置对，以及位于该第一磁性装置对之间且垂直于该第一磁性装置对形成的第一磁场设置的、且位于旋转至该拾片区的焊臂单元上的第一线圈。

该第二驱动单元可由如下几部分组成：设置于放片区一预设位置处的第二磁性装置对，以及位于所述第二磁性装置对之间且垂直于所述第二磁性装置对形成的第二磁场设置的、且位于旋转至放片区的焊臂单元上的第二线圈。

其中该第一磁性装置对和该第二磁性装置对，以及第一线圈和第二线圈的结构可以相同，当然也可以不同。在此种情况下，焊臂单元除了包括焊臂11和吸嘴12之外，还包括线圈13(可以为第一线圈，也可以为第二线圈)，如图7所示。

第二种结构：包括用于驱动旋转至拾片区的焊臂单元从所述拾片区拾取芯片，以及用于驱动旋转至放片区的焊臂单元放置芯片到所述放片区的气动元件。其中，该气动元件的数量可以为两个，一个设置于放片区的一预设位置处，一个设置于拾片区的一预设位置处。此种情况下，焊臂单元可以不包括上述的线圈。

当然本发明的第一驱动装置的结构不仅限于上述两种结构，当然也可以为其他能够实现驱动旋转至拾片区的焊臂单元从所述拾片区拾取芯片，以及用于驱动旋转至放片区的焊臂单元放置芯片到所述放片区的其他结构，在此不一一列举。

上述是对本发明的芯片供送机构的结构的详细描述，下面结合附图以及具体的实施例，对本发明的芯片供送机构的工作原理作详细描述：

以八焊臂单元单料区(一个拾片区和一个放片区)的芯片供送机构为例，并假设本发明的第一驱动装置的结构为第一种结构：

如图3所示，该芯片供送机构主要由八个焊臂单元(每个焊臂单元配备有焊臂11、吸嘴12，线圈13)、轴承9、轴套10、弹性装置(簧片)14以及两副磁铁对(或者两副螺线管对)组成。其中，焊臂单元以间隔45°角通过簧片14与轴套10、轴承9连接，焊臂单元的安装略高于芯片蓝膜15(对应于拾片区)和框架16(对应于放片区)，以保证焊臂单元在做θ向运动时不会与蓝膜15和框架16产生干涉，并且Z向行程保证较短，线圈13垂直安装于焊臂单元的焊臂11上，且线圈面垂直于焊臂11的长度方向，以保证线圈通电时切割磁力线，从而产生Z向的往复驱动力。拾片区的蓝膜15与放片区的框架在XY平面呈90°角放置，轴承9的轴心与Z向平行，且位于蓝膜15和框架16的外接圆圆心处。

两副磁铁对，每一副磁铁对分别安装于拾片区和放片区垂直上方的一预设位置处，每一副磁铁对可以由两组磁铁构成，每两块小磁铁垂直相对安装，且四块磁铁的N极和S极分别相对(或者是两个螺线管的N级和S极相对)，以保证能够产生上下两组磁场。磁铁的底面高于焊臂11的上表面，每副磁铁对产生的磁力线方向平行于XY平面。每副磁铁对在XY平面呈同心圆分布，每每一副磁铁对的两组磁铁分别位于以轴承9的轴心为圆心，半径为r1和r3的圆上，线圈13位于以轴承9的轴心为圆心，半径为r2的圆上，半径为r1，r2，r3的圆均为同心圆，且r1<r2<r3，这样的位置关系使得焊臂单元转到拾片区、放片区时，线圈13刚好位于磁铁对中间，且焊臂单元不与磁铁干涉。

轴承9在电机的驱动下带动焊臂单元进行θ方向旋转，当焊臂单元旋转至拾片区时，即蓝膜15(其上是已经切割分离好的芯片)上方。焊臂11上的第一线圈(也为线圈13)恰好位于第一磁性装置对(也为磁铁对)之间，组成音圈电机。此时线圈通电，电流为逆时针方向，线圈13的上半部分位于上半磁场中，根据左手定则，通电线圈13上半部分在磁场中产生向下的力，同时线圈13的下半部分位于下半磁场中，同样，通电线圈13下半部分在磁场中也产生向下的力。音圈电机带动焊臂向下运动。当焊臂单元上的吸嘴12吸到蓝膜上的芯片后，线圈13通顺时针的电流。同理，通电线圈产生向上的力，带动焊臂单元向上运动，在焊臂单元复位后断电。

当焊臂单元拾取到芯片并复位后，轴承9带动焊臂单元沿θ方向旋转至放片区(框架16上方)，当焊臂单元旋转至放片区时，焊臂11上的线圈13(也为第二线圈)恰好位于第二磁性装置对(也为磁铁对)的中间，组成第二个音圈电机。线圈通电，与上述动作类似，焊臂单元沿Z向向下运动，将芯片放置在框架16的指定位置，在向上运动复位并断电。

在焊臂单元随轴承9旋转过程中，其他焊臂单元也在旋转。当第一个焊臂单元从拾片区向放片区顺时针旋转45°时，紧邻的第二个焊臂单元到达拾片区，与前面第一个焊臂单元执行类似的拾片动作。当第一个焊臂单元放片时，第二个焊臂单元旋转到拾片区和放片区的中间位置，当第一个焊臂单元放片后再旋转45°后，第二个焊臂单元到达放片区放片，其他焊臂单元类似。以上过程往复运行保证了芯片的高速顺利粘接。

综上，本发明实施例的芯片供送机构，采用多焊臂进行芯片粘接的方式，从而实现芯片供送机构的多工位的连续、分时粘接，提高了芯片粘接速度，提高了整体的芯片粘接效率，并降低了成本。

另外，利用焊臂单元上的线圈13还可以实现力标定和拾放力的精确控制，具体说明如下：

当焊臂单元沿Z向运动接触到芯片或框架16时，使用力传感器测定拾放力的大小，其中，可通过改变线圈内电流的大小来产生合适的拾放力。保证了芯片粘接的又好又快。因此通过力标定，可以达到拾放力的精确控制，保证粘片一致性。

另外，在不同的设计和产品需求中，可以分别使用单料区多臂机构、也可使用双料区多臂机构，或者使用多料区、多臂结构，与上述结构的工作原理类似。其中，上述结构也可以根据需要增删焊臂单元，以提供更大的灵活度。

如图4、图5、图6所示，可以设计为单料区四焊臂机构、单料区六焊臂机构，或双料区八焊臂机构等等。这些不同的机构都可共用一个轴承以及与料区数目相应的磁铁对(定子)。大大降低了系统成本，提高了粘接速度和整机的生产效率。另外，通过改变线圈电流可实现拾放力标定和拾放力控制，大大提高了粘接的一致性和粘接精度。

本发明的实施例还提供一种粘片机，包括如上所述的芯片供送机构。

需要说明的是，该粘片机是包括上述芯片供送机构的粘片机，上述芯片供送机构的实现方式适用于该粘片机的实施例中，也能达到相同的技术效果

以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种芯片供送机构，其特征在于，包括：

旋转装置，能够绕轴线作旋转运动；

至少两个焊臂单元，绕所述旋转装置的轴线分布于所述旋转装置上；

第一驱动装置，用于驱动旋转至拾片区的焊臂单元从所述拾片区拾取芯片，以及用于驱动旋转至放片区的焊臂单元放置芯片到所述放片区。

2.根据权利要求1所述的芯片供送机构，其特征在于，所述芯片供送机构还包括：

第二驱动装置，与所述旋转装置连接，用于向所述旋转装置提供驱动力。

3.根据权利要求1所述的芯片供送机构，其特征在于，所述旋转装置包括：

绕轴线作旋转运动的轴承；

套设于所述轴承上的轴套。

4.根据权利要求3所述的芯片供送机构，其特征在于，所述焊臂单元设置于所述轴套上。

5.根据权利要求4所述的芯片供送机构，其特征在于，所述焊臂单元与所述轴套通过弹性装置连接。

6.根据权利要求1所述的芯片供送机构，其特征在于，所述第一驱动装置包括：

第一驱动单元，位于拾片区一预设位置处，用于驱动旋转至拾片区的焊臂单元从所述拾片区拾取芯片；

第二驱动单元，设置于放片区一预设位置处，用于驱动旋转至放片区的焊臂单元放置芯片到所述放片区。

7.根据权利要求6所述的芯片供送机构，其特征在于，所述第一驱动单元包括：

第一磁性装置对，设置于拾片区一预设位置处；

第一线圈，位于所述第一磁性装置对之间且垂直于所述第一磁性装置对形成的第一磁场设置、且位于旋转至拾片区的焊臂单元上。

8.根据权利要求6所述的芯片供送机构，其特征在于，所述第二驱动单元包括：

第二磁性装置对，设置于放片区一预设位置处；

第二线圈，位于所述第二磁性装置对之间且垂直于所述第二磁性装置对形成的第二磁场设置、且位于旋转至放片区的焊臂单元上。

9.根据权利要求1所述的芯片供送机构，其特征在于，所述第一驱动装置包括：

气动元件，用于驱动旋转至拾片区的焊臂单元从所述拾片区拾取芯片，以及用于驱动旋转至放片区的焊臂单元放置芯片到所述放片区。

10.根据权利要求1所述的芯片供送机构，其特征在于，所述焊臂单元包括：

焊臂；

设置于所述焊臂端部的吸嘴。

11.一种粘片机，包括如权利要求1至10任一项所述的芯片供送机构。