CN105789101B - 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；一个焊臂单元，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中θ向旋转和Z向往复运动分别使用两种驱动方式，去掉了价格昂贵、精度要求高的花键轴承，保证拾放臂刚度高、系统成本低。该拾放芯片的方式大大提高了粘片机的粘接速度和粘接精度，提高了机器的一致性和产品品质。

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，如图1所示。电机驱动安装在偏心轴座11的偏心轴12上。偏心轴12轴端安装有轴承13，以减小机构运行时的摩擦阻力。压盖14和芯片拾放臂18固定在花键轴16上。花键轴16安装在轴承座17上进行Z向和θ向运动。拾取芯片时，轴承13推动压盖14，带动花键轴16和芯片拾放臂18作Z向向下运动，从蓝膜19上拾取芯片。然后，伺服电机带动偏心轴12反向转动，花键轴16和芯片拾放臂18在压缩弹簧15的带动下作Z向抬升运动，完成芯片的拾取动作。接着，θ向伺服电机带动花键轴16作θ向旋转，到达料架20位置进行放片。再经过类似的Z向运动将芯片放置在料架上。该种粘片方式需使用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。另外，该粘片方式下，拾放力不可控。虽然这种粘片方式所需力矩较小，但臂前端刚性较低，在高速运转时，容易造成振动，导致粘片精度差、效率低。

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。

基于上述内容，无论是花键轴承型还是直线电机型通常拾放臂较重、刚度差、力不可控、成本高、粘片精度差、速度低。

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，芯片供送结构中焊臂单元由拾片区运动到放片区θ向的旋转，及焊臂单元在拾放芯片的过程中Z向的往复运动，其中θ向旋转和Z向往复运动分别使用两种驱动方式，去掉了价格昂贵、精度要求高的花键轴承，保证拾放臂刚度高、系统成本低。该供送机构大大提高了粘片机的粘接速度和粘接精度，提高了机器的一致性和产品品质。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种芯片供送机构，包括：

旋转装置，能够绕轴线作旋转运动；

一个焊臂单元，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。

此外，本发明还提供了一种粘片机，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：

本发明的芯片供送机构中θ向旋转和Z向往复运动分别使用两种驱动方式，去掉了价格昂贵、精度要求高的花键轴承，保证拾放臂刚度高、系统成本低。该粘片方式大大提高了粘片机的粘接速度和粘接精度，提高了机器的一致性和产品品质。

附图说明

图1表示传统芯片供送机构中利用花键轴承拾放芯片的机构示意图；

图2表示传统芯片供送机构中利用直线电机拾放芯片的机构示意图；

图3表示本发明实施例的芯片供送机构的结构示意图；

图4表示本发明实施例的芯片供送机构中焊臂单元的结构示意图；

图5表示本发明实施例的芯片供送机构中焊臂单元位于不同位置的动作示意图；

图6表示本发明实施例的芯片供送机构中的音圈电机结构示意图。

附图标记说明：

1-拾放臂；2-线圈；3-簧片；4-吸嘴；5-轴承；6、7-磁铁装置；8-蓝膜；9-框架；10-轴套。

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，如图3所示，本发明实施例提供了一种芯片供送机构，该机构包括：

旋转装置，能够绕轴线作旋转运动；

一个焊臂单元，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所示，包括绕轴线做旋转运动的轴承5以及套设于该轴承上的轴套10。一般情况下，假定该轴承的轴线方向与空间坐标轴的Z轴重合，则该轴承可以看作绕Z轴做旋转运动，那么驱动该轴承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。

每一个焊臂单元如图4所示，至少包括焊臂(即本实施例中的拾放臂1)、以及设置于焊臂端部的吸嘴4。焊臂单元绕轴承5的轴线分布于轴套10上，优选地，焊臂单元绕轴承5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(磁铁装置6)，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(线圈2)。

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(磁铁装置7)，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(即第一线圈在焊臂的带动下运动至放片区时称作为第二线圈)。

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(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拾放臂1、线圈2(作为动子)、轴承5、簧片3及两组磁铁6、7组成。簧片3将拾放臂1和轴套10、轴承5连接，线圈2垂直安装在拾放臂1上，拾片区和放片区各安装一组磁铁6、7(作为定子)。

拾片区的蓝膜8与放片区的框架9在XY平面呈θ角放置。旋转轴承5轴心与Z向平行，位于蓝膜8和框架9外边构成外接圆圆心处。拾放臂1通过簧片3与轴套10和旋转轴承5联接。拾放臂1略高于芯片蓝膜8和框架9，以保证其在θ向运动时不会与框架9和蓝膜8干涉，并且Z向行程较短。线圈2需垂直安装在拾放臂1上，如图4所示，线圈2面垂直于拾放臂1长度方向。这种安装方式可保证线圈2通电时切割磁力线，从而产生Z向的力。

如图5所示，旋转轴承5在电机的驱动下带动芯片拾放臂1进行θ方向旋转。当拾放臂1转动到拾片区(位置1)，即蓝膜8(其上是已经切割分离好的芯片)上方。拾放臂1上的小线圈2恰好位于磁铁6中间，组成音圈电机。此时，线圈通电，电流为逆时针方向，线圈上半部分位于上半磁场中。根据左手定则，通电线圈上半部分在磁场中产生向下的力。同时，线圈下半部分位于下半磁场中。同样，通电线圈下半部分在磁场中也产生向下的力，带动拾放臂向下运动。当拾放臂1上的吸嘴4吸到蓝膜8上被顶起的芯片后，线圈通顺时针电流。同理，通电线圈产生向上的力，带动拾放臂1向上运动复位后断电。

拾放臂拾到芯片并复位后，经位置2，旋转轴承5带动拾放臂1旋转到放片区(位置3)。拾放臂1上的小线圈2位于磁铁7中间，组成第二个音圈电机。线圈通电，与上述动作类似，拾放臂沿Z向向下运动，将芯片放置在框架指定位置。再向上运动复位并断电。再次，拾放臂1在旋转轴承5带动下旋转到拾片区。类似过程往复进行保证芯片顺利粘接。

具体地，两组磁铁6、7分别安装于拾片、放片区的垂直上方。每组磁铁6、7由四块小磁铁组成(如图6所示)。每两块小磁铁垂直相对安装，四块磁铁的N极和S极分别相对，以保证能产生上、下两组磁场。磁铁底面高于拾放臂上表面。磁力线方向平行于XY平面。每组磁铁在XY平面呈同心圆分布。每两块垂直安放的磁铁位于以旋转轴承轴为圆心，半径为r1和r3的圆上。线圈位于两组垂直安放磁铁中间，线圈的上、下部分与上下两个磁场相对。线圈在半径为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拾放臂转到拾片、放片区时，线圈刚好位于两磁铁中间，且拾放臂不与磁铁干涉。

另外，利用拾放臂1上的线圈2还可以实现力标定和拾放力精确控制。当拾放臂1沿Z向运动接触到芯片或框架时，使用力传感器测定拾放力大小。可通过改变线圈电流产生合适的拾放力，保证芯片粘接又好又快。通过力标定，达到拾放力精确控制，保证粘片一致性。

本发明的上述实施例中，拾放臂上只需安装轻量小线圈作为动子，确保拾放臂重量较轻。另外，可通过改变线圈电流大小实现力标定，达到拾放力精确控制。θ向旋转和Z向往复运动分别使用两种驱动方式，去掉了价格昂贵、精度要求高的花键轴承，保证拾放臂刚度高、系统成本低。该芯片供送机构大大提高了粘片机的粘接速度和粘接精度，提高了机器的一致性和产品品质。

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 (7)

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；

一个焊臂单元，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；

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；

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，拾片区的蓝膜与放片区的框架在XY平面呈θ角放置。

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，所述焊臂单元包括：

焊臂；

设置于所述焊臂端部的吸嘴。

7.一种粘片机，其特征在于，包括：如权利要求1至6任一项所述的芯片供送机构。

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