CN107293512A - 一种多芯智能卡的芯片封装装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多芯智能卡的芯片封装装置,包括卡片输送导轨、芯片带供给机构、芯片冲裁机构、芯片辅助搬运机构以及芯片封装搬运机构;所述芯片带供给机构包括芯片带以及驱动芯片带运动的芯片带传送机构;所述芯片冲裁机构包括芯片冲裁模具和冲裁执行机构;所述芯片辅助搬运机构包括用于吸附芯片的真空吸头、芯片暂存定位模、用于驱动真空吸头旋转的旋转驱动机构以及用于驱动空吸头在芯片冲裁模具和芯片暂存定位模之间移动的移动驱动机构,所述芯片封装搬运机构包括封装吸头、温控组件以及驱动封装吸头移动的直线驱动机构。该芯片封装装置能够对多芯片进行封装,具有结构简单、封装速度快、封装效果好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及智能卡制造设备,具体涉及一种多芯片智能卡的芯片封装装置。
背景技术
在智能卡生产过程中,需要向卡片内封装芯片。普通的智能卡每张卡片中设有一个芯片,此外,也有部分卡片上设有多个芯片,例如两个芯片、四个芯片等,这些多芯片卡片中的芯片分成两部分设置在卡片的两端,位于不同端的芯片的朝向相反(芯片的四个角中,有一个角处设有斜边,斜边的位置不同,芯片的朝向不同),而位于同一端中的芯片的朝向一致。位于卡片其中一端的芯片称为第一组芯片,位于卡片另一端的芯片称为第二组芯片;两组芯片在卡片中的朝向相差180°。
封装前的芯片由芯片冲裁机构将其从芯片带上冲裁下来,这些冲裁下来的芯片的朝向一致且固定不变。在芯片搬运封装时,为了满足上述封装要求(第一组芯片和第二组芯片的朝向相差180°),申请公布号为CN 106295766 A的发明专利申请公开了一种多芯智能卡的芯片封装装置,该装置通过设置两组朝向相反的芯片带供给机构和芯片带冲裁机构,工作时,由于两组芯片带朝向相反,经过冲裁机构冲裁后,两组芯片的朝向相差180°,其中一组芯片的朝向与卡片上第一组芯片朝向相同,另一组芯片的朝向与卡片上第二组芯片的朝向相同,然后,芯片封装搬运机构分别将两组芯片保持其姿态不变地搬运到卡片上与其芯片朝向相同的芯片槽内,进而加热封装,从而完成多芯片智能卡的芯片封装任务。
但是上述装置在工作过程中存在以下不足:
1、芯片带供给机构和芯片带冲裁机构的体积较大、组件较多,相对于在芯片封装装置上设置一组芯片带供给机构而言,设置两组芯片带供给机构和芯片带冲裁机构一方面会使得整个装置结构复杂、可操作空间小,使得维修困难;另一方面,制造成本增加,生产组装周期变长;同时,故障率更高,使得维修成本增加。
2、相对于在芯片封装装置上设置一组芯片带供给机构而言,设置两组芯片带供给机构和芯片带冲裁机构需要两组控制模块,且两组控制模块间要协调配合,这样,一方面对控制模块的性能和稳定性要求更高(如内存需要扩展,运算速度需要翻倍),元器件的性能好,相应地价格较高,因此增加了制造成本;另一方面,软件方面需要更加庞大的结构框架以及框架下的复杂程序对元器件进行指令,大大增加编程难度,同时也增加了出错率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种多芯智能卡的芯片封装装置,该芯片封装装置能够按照智能卡上所需的姿态(如两组芯片的朝向相差180°)对多芯片进行封装,具有结构简单、封装速度快、封装效果好等优点。
本发明解决上述技术问题的技术方案是:
一种多芯智能卡的芯片封装装置,包括卡片输送导轨、芯片带供给机构、芯片冲裁机构、芯片辅助搬运机构以及芯片封装搬运机构;其中,所述卡片输送导轨上设有芯片封装工位;所述芯片带供给机构包括沿着垂直于卡片输送方向平行延伸的芯片带以及驱动芯片带运动的芯片带传送机构;所述芯片冲裁机构包括芯片冲裁模具和设在芯片冲裁模具下方的冲裁执行机构;所述芯片辅助搬运机构包括用于吸附芯片的真空吸头、芯片暂存定位模、用于驱动真空吸头旋转的旋转驱动机构以及用于驱动空吸头在芯片冲裁模具和芯片暂存定位模之间移动的移动驱动机构,其中,所述芯片暂存定位模设置在芯片冲裁模具和芯片封装工位之间,所述芯片暂存定位模上设有芯片定位槽;所述芯片封装搬运机构包括封装吸头、温控组件以及驱动封装吸头在芯片暂存定位模和芯片封装工位之间移动的直线驱动机构。
本发明的一个优选方案,其中,所述芯片冲裁模具上设有两个相同尺寸规格的芯片冲孔,该两个芯片冲孔的设置方向与卡片上第一组芯片到第二组芯片的设置方向相同;所述芯片定位槽为两个,该两个芯片定位槽的设置方向与卡片上第一组芯片到第二组芯片的设置方向相同;所述封装吸头为两个,该两个封装吸头的设置方向与卡片上第一组芯片到第二组芯片的设置方向相同,且两个封装吸头的距离与所述两个芯片定位槽之间的距离相同。这样设置的好处在于,由于芯片封装搬运机构在工作时,需要完成芯片的搬运和封装两项工作,耗时较长,而真空吸头只进行芯片搬运工作,耗时较短,因此在配合工作时,真空吸头需要停顿等待芯片封装搬运机构完成搬运和封装任务后,才能动作,使得工作效率受到限制;而设置上述两个芯片定位槽,工作时,真空吸头分别往返两次将两个芯片搬运至两个芯片定位槽内(其中一张的朝向与第一组芯片的朝向相同,另一张的朝向与第二组芯片的朝向相同),由于两个封装吸头的距离与所述两个芯片定位槽之间的距离相同,因此具有两个搬封装头的芯片封装搬运机构能够同时将该两张芯片一次性搬运至芯片封装工位处,继而完成芯片的封装任务;由于该过程中,真空吸头往返两次的搬运时间与芯片封装搬运机构往返一次的搬运封装时间大致相同,因此不需要等待(或者等待时间较短),从而提高了搬运封装效率。
优选地,所述芯片冲裁模具为两组,两组芯片冲裁模具的设置方向与卡片上第一组芯片到第二组芯片的设置方向相互垂直,其中一种芯片冲裁模具上设有第一种芯片冲孔,另一种芯片冲裁模具上设有第二种芯片冲孔;所述芯片暂存定位模上设有两种芯片定位槽,该两种芯片定位槽的设置方向与卡片上第一组芯片到第二组芯片的设置方向相互垂直。工作时,一组芯片冲裁模具与对应的芯片定位槽配合使用。具体地,由于市场上常用的芯片根据尺寸不同分为大卡和小卡,因此在卡片封装时,可以根据该生产批次的卡片的类型依次选择对应型号的芯片冲孔进行完成芯片冲裁任务,选择对应型号的芯片定位槽来完成芯片存放任务,从而避免了当封装不同型号芯片时对芯片冲裁模具和芯片暂存定位模的拆卸更换以及软件上相应控制参数的更改调试,使得封装芯片类型多样,封装操作更加简单便捷。
本发明的一个优选方案,其中,所述旋转驱动机构包括第一固定板以及设置在第一固定板上第一电机,其中,第一电机的输出轴为真空轴,输出轴的一端与负压装置连接,另一端与真空吸头连接。工作时,第一电机旋转,带动真空吸头旋转,从而实现对芯片的旋转。这样设置的好处在于,结构简单、旋转精度高、易控制。此外,所述旋转驱动机构还可以由旋转气缸构成。
本发明的一个优选方案,其中,所述移动驱动机构包括用于驱动真空吸头沿X轴方向运动的X轴移动驱动机构、用于驱动真空吸头沿Y轴方向运动的Y轴移动驱动机构以及用于驱动真空吸头沿Z轴方向运动的Z轴移动驱动机构。这样,X轴移动驱动机构、Y轴移动驱动机构以及Z轴移动驱动机构构成了空间移动驱动机构组,从而能够使真空吸头在芯片冲裁模具和芯片暂存定位模之间的任意位置进行移动,使得搬运更容易。
优选地,所述Z轴移动驱动机构包括偏心轴传动机构和驱动偏心轴传动机构运动的第二电机,其中,所述偏心轴传动机构包括与第二电机的输出轴连接的转盘、设置在转盘上的偏心轴以及连接件,其中,所述连接件的一端与偏心轴之间转动连接,另一端与第一固定板之间转动连接。工作时,第二电机驱动转盘上的偏心轴转动,进而带动与偏心轴连接的连接件、第一固定板以及第一电机上下运动,从而实现真空吸头的上下移动;这样设置的好处在于,一方面,偏心轴传动机构结构简单,运行平稳且易于控制,另一方面,偏心轮在运动过程中,真空吸头的上下运动的距离被限制在偏心轴的上下移动距离内,从而对真空吸头的起到限位作用。
优选地,所述X轴移动驱动机构包括第三电机、滚珠丝杠副以及连接第二电机和滚柱丝杠副的联轴器,其中,滚珠丝杠副中的滚柱丝杆沿着X轴方向设置,滚珠丝杠副中的丝杆螺母与第二固定板连接。工作时,第三电机的输出轴带动丝杠转动,进而带动第二固定板以及与第二固定板间接连接的真空吸头沿着X轴方向运动。这样设置的好处在于,滚珠丝杠副中的运行平稳,运动精度高,能够满足真空吸头在搬运芯片过程中对位移精度的要求。
本发明的一个优选方案,其中,所述芯片封装搬运机构的直线驱动机构包括用于驱动搬运封装组组件沿X轴方向运动的第一X轴驱动机构、用于驱动搬运封装组组件沿Y轴方向运动的第一Y轴驱动机构、用于驱动搬运封装组组件沿Z轴方向运动的第一Z轴驱动机构。这样,通过第一X轴驱动机构、第一Y轴驱动机构以及第一Z轴驱动机构之间的配合运动,能够实现芯片封装搬运机构空间上的直线移动,从而将芯片搬运至指定的芯片槽内。
本发明的一个优选方案,其中,所述卡片输送导轨上设有允许芯片带通过的第一通孔槽,所述芯片暂存定位模上设有允许芯片带通过的第二通孔槽,所述芯片冲裁模具上设有允许芯片带通过的第三通孔槽,第一通孔槽、第二通孔槽、第三通孔槽组合工作,共同形成芯片带输送通道。工作时,芯片从片输送导轨上的第一通孔槽端进入,沿着芯片带输送通道进入到芯片冲裁模具上进行冲裁任务。这样设置的好处在于,能够在现有的机构上搭建卡片输送通道,不需要新增其它装置,从而节省空间,降低了生产制造成本。
优选地,所述温控组件包括加热件和冷却件,其中,所述加热件包括加热头和加热体,所述封装吸头嵌入在加热头内,所述加热体与冷却件的一面连接,冷却件的另一面通过竖向导向机构与机架连接。工作时,封装吸头在负压下将芯片吸取,此时,芯片与加热头接触,加热头通过热传递使芯片产生高温,然后第一X轴驱动机构、第一Y轴驱动机构以及第一Z轴驱动机构驱动搬运温控组件运动,将芯片搬运至芯片槽内,此时,芯片与芯片槽内的热熔胶接触,高温使热熔胶融化与芯片贴合,当热熔胶冷却时芯片被固定,从而完成了芯片的搬运与封装任务,此外,所述冷却件用于吸附加热件的热量,这样,加热件在持续加热的过程中多于的热量被冷却件吸附,使得加热头的温度基本保持最适加热温度不变,从而提升了加热封装效果。
本发明的工作原理是:工作时,冲裁执行机构动作,将芯片从芯片带上冲裁至芯片冲裁模具上,然后在旋转驱动机构和移动驱动机构的作用下,芯片被转运至芯片暂存定位模上的芯片定位槽中,最后芯片封装搬运机构动作,将芯片从芯片定位槽中搬运至芯片封装工位处进行加热封装,从而完成整个多芯片智能卡的芯片封装任务。
具体地,芯片从芯片冲裁模具上被转移至芯片暂存定位模上的过程为:由于从芯片带上冲裁至芯片冲裁模具上的芯片的朝向相同,该朝向与位于芯片封装工位的卡片上两组芯片中的其中一组芯片槽的朝向相同,现假设与卡片上第一组芯片槽的朝向相同,那么与第二组芯片槽的朝向相差180°,工作时先进行第一组芯片的封装,然后再进行第二组芯片的封装(也可以先进行第二组芯片带封装,然后进行第一组芯片的封装)。
在移动驱动机构的驱动下,真空吸头先运动至位于芯片冲裁模具上的芯片的上方,在负压装置的作用下,真空吸头将芯片吸附,由于此时芯片的朝向与第一组芯片槽的方向相同,因此真空吸头会将芯片保持其原有姿态固定不变地搬运至芯片暂存定位模上的芯片定位槽中;接着,芯片封装搬运机构动作,将芯片从芯片定位槽搬运至第一组芯片槽中进行加热封装;
与此同时,真空吸头进行着第二组芯片的搬运工作:真空吸盘先运动至位于芯片冲裁模具上的芯片的上方,在负压装置的作用下,真空吸头将芯片吸附,由于此时芯片的朝向与第二组芯片槽的朝向相差180°,因此真空吸头先将芯片旋转180°(与第二组芯片朝向相同),然后搬运至芯片暂存定位模上的芯片定位槽中,接着,芯片封装搬运机构动作,将芯片搬运至第二组芯片槽中进行加热封装,从而完成了两组芯片的封装工作(如果每组芯片为一张,则进行一次上述搬运过程就能完成两芯卡片的芯片封装任务;如果每组芯片为两张,则循环两次上述搬运过程就能完成四芯卡片的芯片封装任务,多张以此类推)。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果:
1、在芯片封装搬运机构进行芯片搬运前,巧妙地利用旋转驱动机构的吸附旋转功能将芯片的朝向调整至与待放芯片槽的朝向相同,这样,芯片封装搬运机构只需要将芯片保持其原有姿态固定不变地搬运到卡片上的芯片槽位置处即可,相对于设置两组芯片带供给机构和芯片带冲裁机构而言,一方面结构紧凑、体积小,可操作空间大,使得维修方便;另一方面,整个芯片辅助搬运机构的组件少,制造成本低,生产组装周期变短,同时使得整体故障率,进而降低维修成本。
2、通过设置芯片辅助搬运机构能够在整个芯片封装过程中起到辅助作用,使得整体搬运时间缩短,搬运效率提高。具体地,现有的芯片封装搬运装置需要将芯片从芯片冲裁上搬运至卡片输送轨道上的卡片上,搬运路程为X,搬运时间为T,而对于同样的搬运路程X,该芯片辅助搬运机构通过芯片辅助搬运机构和芯片封装搬运机构同时来完成,所用时间为t,显然,t<T,从而提高了搬运效率。
3、通过设置芯片辅助搬运机构的控制模块结构简单、易于编程控制。具体地,相对于申请公布号为CN 106295766 A的发明申请专利中需要设置两组控制模块而言,该装置只需要设置一组控制装置对整个搬运封装装置进行控制,因此编程中数据的结构框架较简单,编程难度降低,同时各元器件的性能要求更低,相应地元器件的价格较低,因此制造成本降低。
4、通过设置一组卡片供给机构和芯片冲裁机构就能完成卡片上芯片朝向不同时的芯片的封装任务,相对于设置两组卡片供给机构和芯片冲裁机构而言,一方面,整个封装装置结构简单,体积减小,且只需要一组控制系统就能够完成控制任务,因此使生产成本和控制难度大大降低;另一方面,相对于从两组芯片冲裁模具上吸取和搬运芯片而言,从该一组供给机构和芯片冲裁机构上吸取和搬运芯片行程更短,轨迹更简单,因此速度快,效率高。
附图说明
图1为本发明的一种多芯智能卡的芯片封装装置的一个具体实施方式的立体结构示意图。
图2为本发明的一种多芯智能卡的芯片封装装置的一个具体实施方式的不同视角的立体结构示意图。
图3为图2所示的多芯智能卡的芯片封装装置的一个具体实施方式立体结构示意图中零部件的结构示意图。
图4为图3中I处的局部放大图。
图5为图2所示的多芯智能卡的芯片封装装置的一个具体实施方式立体结构示意图中芯片封装搬运机构的立体机构示意图。
图6为图2所示的多芯智能卡的芯片封装装置的一个具体实施方式的立体结构示意图中芯片辅助搬运机构的立体机构示意图。
图7为图6所示的芯片辅助搬运机构的立体机构示意图中旋转驱动机构的局部爆炸图。
图8为图1所示的多芯智能卡的芯片封装装置中芯片冲裁模具、芯片暂存定位模、卡片以及卡片输送导轨的俯视图。
图9为四芯片卡片的结构示意图。
图10为芯片带输送导轨的结构示意图。
图11为图10的局部爆炸图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
参见图9,在智能卡生产过程中,需要向卡片7内封装芯片。普通的智能卡每张卡片7中设有一个芯片,此外,也有部分卡片7上设有多个芯片,例如两个芯片、四个芯片等,这些多芯片卡片7中的芯片分成两部分设置在卡片7的两端,位于不同端的芯片的朝向相反(芯片的四个角中,有一个角处设有斜边,斜边的位置不同,芯片的朝向不同),而位于同一端中的芯片的朝向一致。位于卡片7其中一端的芯片称为第一组芯片7-1,位于卡片7另一端的芯片称为第二组芯片7-2;两组芯片在卡片7中的朝向相差180°。
参见图1-图5,本发明的多芯智能卡的芯片封装装置包括卡片输送导轨1、芯片带供给机构2、芯片冲裁机构3、芯片辅助搬运机构4以及芯片封装搬运机构5;其中,所述卡片输送导轨1上设有芯片封装工位6;所述芯片带供给机构2包括沿着垂直于卡片输送方向平行延伸的芯片带以及驱动芯片带运动的芯片带传送机构2-1;所述芯片冲裁机构3包括芯片冲裁模具3-1和设在芯片冲裁模具3-1下方的冲裁执行机构3-2;所述芯片辅助搬运机构4包括用于吸附芯片的真空吸头4-1、芯片暂存定位模4-2、用于驱动真空吸头4-1旋转的旋转驱动机构4-3以及用于驱动空吸头在芯片冲裁模具3-1和芯片暂存定位模4-2之间移动的移动驱动机构4-4,其中,所述芯片暂存定位模4-2设置在芯片冲裁模具3-1和芯片封装工位6之间,所述芯片暂存定位模4-2上设有芯片定位槽4-21;所述芯片封装搬运机构5包括封装吸头5-1、温控组件5-2以及驱动封装吸头5-1在芯片暂存定位模4-2和芯片封装工位6之间移动的直线驱动机构5-3。
参见图3和图8,所述芯片冲裁模具3-1上设有两个相同尺寸规格的芯片冲孔3-11,该两个芯片冲孔3-11的设置方向与卡片上第一组芯片7-1到第二组芯片7-2的设置方向相同;所述芯片定位槽4-21为两个,该两个芯片定位槽4-21的设置方向与卡片上第一组芯片7-1到第二组芯片7-2的设置方向相同;所述封装吸头5-1为两个,该两个封装吸头5-1的设置方向与卡片上第一组芯片7-1到第二组芯片7-2的设置方向相同,且两个封装吸头5-1的距离与所述两个芯片定位槽4-21之间的距离相同。这样设置的好处在于,由于芯片封装搬运机构5在工作时,需要完成芯片的搬运和封装两项工作,耗时较长,而真空吸头4-1只进行芯片搬运工作,耗时较短,因此在配合工作时,真空吸头4-1需要停顿等待芯片封装搬运机构5完成搬运和封装任务后,才能动作,使得工作效率受到限制;而设置上述两个芯片定位槽4-21,工作时,真空吸头4-1分别往返两次将两个芯片搬运至两个芯片定位槽4-21内(其中一张的朝向与第一组芯片7-1的朝向相同,另一张的朝向与第二组芯片7-2的朝向相同),由于两个封装吸头5-1的距离与所述两个芯片定位槽4-21之间的距离相同,因此具有两个搬封装头的芯片封装搬运机构5能够同时将该两张芯片一次性搬运至芯片封装工位6处,继而完成芯片的封装任务;由于该过程中,真空吸头4-1往返两次的搬运时间与芯片封装搬运机构5往返一次的搬运封装时间大致相同,因此不需要等待(或者等待时间较短),从而提高了搬运封装效率。
参见图3和图8,所述芯片冲裁模具3-1为两组,两组芯片冲裁模具3-1的设置方向与卡片上第一组芯片7-1到第二组芯片7-2的设置方向相互垂直,其中一种芯片冲裁模具3-1上设有第一种芯片冲孔3-11,另一种芯片冲裁模具3-1上设有第二种芯片冲孔3-12;所述芯片暂存定位模4-2上设有两种芯片定位槽(两种芯片定位槽分别是4-21和4-22),该两种芯片定位槽4-21的设置方向与卡片上第一组芯片7-1到第二组芯片7-2的设置方向相互垂直。工作时,一组芯片冲裁模具与对应的芯片定位槽配合使用。具体地,由于市场上常用的芯片根据尺寸不同分为大卡和小卡,因此在卡片封装时,可以根据该生产批次的卡片的类型依次选择对应型号的芯片冲孔3-11进行完成芯片冲裁任务,选择对应型号的芯片定位槽4-21来完成芯片存放任务,从而避免了当封装不同型号芯片时对芯片冲裁模具3-1和芯片暂存定位模4-2的拆卸更换以及软件上相应控制参数的更改调试,使得封装芯片类型多样,封装操作更加简单便捷。
参见图6和图7,所述旋转驱动机构4-3包括第一固定板4-31以及设置在第一固定板4-31上第一电机4-32,其中,第一电机4-32的输出轴为真空轴,输出轴的一端与负压装置连接,另一端与真空吸头4-1连接。工作时,第一电机4-32旋转,带动真空吸头4-1旋转,从而实现对芯片的旋转。这样设置的好处在于,结构简单、旋转精度高、易控制。此外,所述旋转驱动机构4-3还可以由旋转气缸构成。
参见图1和图2,所述移动驱动机构4-4包括用于驱动真空吸头4-1沿X轴方向运动的X轴移动驱动机构4-41、用于驱动真空吸头4-1沿Y轴方向运动的Y轴移动驱动机构4-42以及用于驱动真空吸头4-1沿Z轴方向运动的Z轴移动驱动机构4-43。这样,X轴移动驱动机构4-41、Y轴移动驱动机构4-42以及Z轴移动驱动机构4-43构成了空间移动驱动机构4-4组,从而能够使真空吸头4-1在芯片冲裁模具3-1和芯片暂存定位模4-2之间的任意位置进行移动,使得搬运更容易。
参见图6和图7,所述Z轴移动驱动机构4-43包括偏心轴4-434传动机构4-431和驱动偏心轴4-434传动机构4-431运动的第二电机4-432,其中,所述偏心轴4-434传动机构4-431包括与第二电机4-432的输出轴连接的转盘4-433、设置在转盘4-433上的偏心轴4-434以及连接件4-435,其中,所述连接件4-435的一端与偏心轴4-434之间转动连接,另一端与第一固定板4-31之间转动连接。工作时,第二电机4-432驱动转盘4-433上的偏心轴4-434转动,进而带动与偏心轴4-434连接的连接件4-435、第一固定板4-31以及第一电机4-32上下运动,从而实现真空吸头4-1的上下移动;这样设置的好处在于,一方面,偏心轴4-434传动机构4-431结构简单,运行平稳且易于控制,另一方面,偏心轮在运动过程中,真空吸头4-1的上下运动的距离被限制在偏心轴4-434的上下移动距离内,从而对真空吸头4-1的起到限位作用。
参见图6,所述X轴移动驱动机构4-41包括第三电机4-411、滚珠丝杠副4-412以及连接第二电机4-432和滚柱丝杠副的联轴器4-413,其中,滚珠丝杠副4-412中的滚柱丝杆沿着X轴方向设置,滚珠丝杠副4-412中的丝杆螺母与第二固定板连接。工作时,第三电机4-411的输出轴带动丝杠转动,进而带动第二固定板以及与第二固定板间接连接的真空吸头4-1沿着X轴方向运动。这样设置的好处在于,滚珠丝杠副4-412中的运行平稳,运动精度高,能够满足真空吸头4-1在搬运芯片过程中对位移精度的要求。
参见图1和图2,所述芯片封装搬运机构5的直线驱动机构5-3包括用于驱动搬运封装组组件沿X轴方向运动的第一X轴驱动机构5-31、用于驱动搬运封装组组件沿Y轴方向运动的第一Y轴驱动机构5-32、用于驱动搬运封装组组件沿Z轴方向运动的第一Z轴驱动机构5-3。这样,通过第一X轴驱动机构5-31、第一Y轴驱动机构5-32以及第一Z轴驱动机构5-3之间的配合运动,能够实现芯片封装搬运机构5空间上的直线移动,从而将芯片搬运至指定的芯片槽内。
参见图10和图11,所述卡片输送导轨1上设有允许芯片带通过的第一通孔槽1-1,所述芯片暂存定位模4-2上设有允许芯片带通过的第二通孔槽4-23,所述芯片冲裁模具3-1上设有允许芯片带通过的第三通孔槽3-13,第一通孔槽1-1、第二通孔槽4-23、第三通孔槽3-13共同形成芯片带输送通道。工作时,芯片从片输送导轨上的第一通孔槽1-1端进入,沿着芯片带输送通道进入到芯片冲裁模具3-1上进行冲裁任务。这样设置的好处在于,能够在现有的机构上搭建卡片输送通道,不需要新增其它装置,从而节省空间,降低了生产制造成本。
参见图1和图5,所述温控组件5-2包括加热件和冷却件,其中,所述加热件包括加热头和加热体,所述封装吸头5-1嵌入在加热头内,所述加热体与冷却件的一面连接,冷却件的另一面通过竖向导向机构与机架连接。工作时,封装吸头5-1在负压下将芯片吸取,此时,芯片与加热头接触,加热头通过热传递使芯片产生高温,然后第一X轴驱动机构5-31、第一Y轴驱动机构5-32以及第一Z轴驱动机构5-3驱动搬运温控组件5-2运动,将芯片搬运至芯片槽内,此时,芯片与芯片槽内的热熔胶接触,高温使热熔胶融化与芯片贴合,当热熔胶冷却时芯片被固定,从而完成了芯片的搬运与封装任务,此外,所述冷却件用于吸附加热件的热量,这样,加热件在持续加热的过程中多于的热量被冷却件吸附,使得加热头的温度基本保持最适加热温度不变,从而提升了加热封装效果。
参见图1-图7,本发明的工作原理是:工作时,冲裁执行机构3-2动作,将芯片从芯片带上冲裁至芯片冲裁模具3-1上,然后在旋转驱动机构4-3和移动驱动机构4-4的作用下,芯片被转运至芯片暂存定位模4-2上的芯片定位槽4-21中,最后芯片封装搬运机构5动作,将芯片从芯片定位槽4-21中搬运至芯片封装工位6处进行加热封装,从而完成整个多芯片智能卡的芯片封装任务。
具体地,芯片从芯片冲裁模具3-1上被转移至芯片暂存定位模4-2上的过程为:由于从芯片带上冲裁至芯片冲裁模具3-1上的芯片的朝向相同,该朝向与位于芯片封装工位6的卡片上两组芯片中的其中一组芯片槽的朝向相同,现假设与卡片上第一组芯片槽的朝向相同,那么与第二组芯片槽的朝向相差180°,工作时先进行第一组芯片的封装,然后再进行第二组芯片的封装(也可以先进行第二组芯片带封装,然后进行第一组芯片的封装)。
在移动驱动机构4-4的驱动下,真空吸头4-1先运动至位于芯片冲裁模具3-1上的芯片的上方,在负压装置的作用下,真空吸头4-1将芯片吸附,由于此时芯片的朝向与第一组芯片槽的方向相同,因此真空吸头4-1会将芯片保持其原有姿态固定不变地搬运至芯片暂存定位模4-2上的芯片定位槽4-21中;接着,芯片封装搬运机构5动作,将芯片从芯片定位槽4-21搬运至第一组芯片槽中进行加热封装;
与此同时,真空吸头4-1进行着第二组芯片的搬运工作:真空吸盘先运动至位于芯片冲裁模具3-1上的芯片的上方,在负压装置的作用下,真空吸头4-1将芯片吸附,由于此时芯片的朝向与第二组芯片槽的朝向相差180°,因此真空吸头4-1先将芯片旋转180°(与第二组芯片朝向相同),然后搬运至芯片暂存定位模4-2上的芯片定位槽4-21中,接着,芯片封装搬运机构5动作,将芯片搬运至第二组芯片槽中进行加热封装,从而完成了两组芯片的封装工作(如果每组芯片为一张,则进行一次上述搬运过程就能完成两芯卡片的芯片封装任务;如果每组芯片为两张,则循环两次上述搬运过程就能完成四芯卡片的芯片封装任务,多张以此类推)。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果:
1、在芯片封装搬运机构5进行芯片搬运前,巧妙地利用旋转驱动机构4-3的吸附旋转功能将芯片的朝向调整至与待放芯片槽的朝向相同,这样,芯片封装搬运机构5只需要将芯片保持其原有姿态固定不变地搬运到卡片上的芯片槽位置处即可,相对于设置两组芯片带供给机构2和芯片带冲裁机构而言,一方面结构紧凑、体积小,可操作空间大,使得维修方便;另一方面,整个芯片辅助搬运机构4的组件少,制造成本低,生产组装周期变短,同时使得整体故障率,进而降低维修成本。
2、通过设置芯片辅助搬运机构4能够在整个芯片封装过程中起到辅助作用,使得整体搬运时间缩短,搬运效率提高。具体地,现有的芯片封装搬运装置需要将芯片从芯片冲裁上搬运至卡片输送轨道上的卡片上,搬运路程为X,搬运时间为T,而对于同样的搬运路程X,该芯片辅助搬运机构4通过芯片辅助搬运机构4和芯片封装搬运机构5同时来完成,所用时间为t,显然,t<T,从而提高了搬运效率。
3、通过设置芯片辅助搬运机构4的控制模块结构简单、易于编程控制。具体地,相对于申请公布号为CN 106295766 A的发明申请专利中需要设置两组控制模块而言,该装置只需要设置一组控制装置对整个搬运封装装置进行控制,因此编程中数据的结构框架较简单,编程难度降低,同时各元器件的性能要求更低,相应地元器件的价格较低,因此制造成本降低。
4、通过设置一组卡片供给机构和芯片冲裁机构3就能完成卡片上芯片朝向不同时的芯片的封装任务,相对于设置两组卡片供给机构和芯片冲裁机构3而言,一方面,整个封装装置结构简单,体积减小,且只需要一组控制系统就能够完成控制任务,因此使生产成本和控制难度大大降低;另一方面,相对于从两组芯片冲裁模具3-1上吸取和搬运芯片而言,从该一组供给机构和芯片冲裁机构3上吸取和搬运芯片行程更短,轨迹更简单,因此速度快,效率高。
上述为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述内容的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多芯智能卡的芯片封装装置,其特征在于,包括卡片输送导轨、芯片带供给机构、芯片冲裁机构、芯片辅助搬运机构以及芯片封装搬运机构;其中,所述卡片输送导轨上设有芯片封装工位;所述芯片带供给机构包括沿着垂直于卡片输送方向平行延伸的芯片带以及驱动芯片带运动的芯片带传送机构;所述芯片冲裁机构包括芯片冲裁模具和设在芯片冲裁模具下方的冲裁执行机构;所述芯片辅助搬运机构包括用于吸附芯片的真空吸头、芯片暂存定位模、用于驱动真空吸头旋转的旋转驱动机构以及用于驱动空吸头在芯片冲裁模具和芯片暂存定位模之间移动的移动驱动机构,其中,所述芯片暂存定位模设置在芯片冲裁模具和芯片封装工位之间,所述芯片暂存定位模上设有芯片定位槽;所述芯片封装搬运机构包括封装吸头、温控组件以及驱动封装吸头在芯片暂存定位模和芯片封装工位之间移动的直线驱动机构。
2.根据权利要求1所述的多芯智能卡的芯片封装装置,其特征在于,所述芯片冲裁模具上设有两个相同尺寸规格的芯片冲孔,该两个芯片冲孔的设置方向与卡片上第一组芯片到第二组芯片的设置方向相同;所述芯片定位槽为两个,该两个芯片定位槽的设置方向与卡片上第一组芯片到第二组芯片的设置方向相同;所述封装吸头为两个,该两个封装吸头的设置方向与卡片上第一组芯片到第二组芯片的设置方向相同,且两个封装吸头的距离与所述两个芯片定位槽之间的距离相同。
3.根据权利要求2所述的多芯智能卡的芯片封装装置,其特征在于,所述芯片冲裁模具为两组,两组芯片冲裁模具的设置方向与卡片上第一组芯片到第二组芯片的设置方向相互垂直,其中一种芯片冲裁模具上设有第一种芯片冲孔,另一种芯片冲裁模具上设有第二种芯片冲孔;所述芯片暂存定位模上设有两种芯片定位槽,该两种芯片定位槽的设置方向与卡片上第一组芯片到第二组芯片的设置方向相互垂直。
4.根据权利要求1所述的多芯智能卡的芯片封装装置,其特征在于,所述旋转驱动机构包括第一固定板以及设置在第一固定板上第一电机,其中,第一电机的输出轴为空心轴,输出轴的一端与负压装置连接,另一端与真空吸头连接。
5.根据权利要求1所述的多芯智能卡的芯片封装装置,其特征在于,所述移动驱动机构包括用于驱动真空吸头沿X轴方向运动的X轴移动驱动机构、用于驱动真空吸头沿Y轴方向运动的Y轴移动驱动机构以及用于驱动真空吸头沿Z轴方向运动的Z轴移动驱动机构。
6.根据权利要求5所述的多芯智能卡的芯片封装装置,其特征在于,所述Z轴移动驱动机构包括偏心轴传动机构和驱动偏心轴传动机构运动的第二电机,其中,所述偏心轴传动机构包括与第二电机的输出轴连接的转盘、设置在转盘上的偏心轴以及连接件,其中,所述连接件的一端与偏心轴之间转动连接,另一端与第一固定板之间转动连接。
7.根据权利要求6所述的多芯智能卡的芯片封装装置,其特征在于,所述X轴移动驱动机构包括第三电机、滚珠丝杠副以及连接第二电机和滚柱丝杠副的联轴器,其中,滚珠丝杠副中的滚柱丝杆沿着X轴方向设置,滚珠丝杠副中的丝杆螺母与第二固定板连接。
8.根据权利要求1所述的多芯智能卡的芯片封装装置,其特征在于,所述直线驱动机构包括用于驱动芯片封装搬运机构沿X轴方向运动的第一X轴驱动机构、用于驱动芯片封装搬运机构沿Y轴方向运动的第一Y轴驱动机构、用于驱动芯片封装搬运机构沿Z轴方向运动的第一Z轴驱动机构。
9.根据权利要求1所述的多芯智能卡的芯片封装装置,其特征在于,所述卡片输送导轨上设有允许芯片带通过的第一通孔槽,所述芯片暂存定位模上设有允许芯片带通过的第二通孔槽,所述芯片冲裁模具上设有允许芯片带通过的第三通孔槽,第一通孔槽、第二通孔槽、第三通孔槽组合工作,形成芯片带输送通道。
10.根据权利要求1所述的多芯智能卡的芯片封装装置,其特征在于,所述温控组件包括加热件和冷却件,其中,所述加热件包括加热头和加热体,所述封装吸头嵌入在加热头内,所述加热体与冷却件的一端连接,冷却件的另一端通过竖向导向机构与机架连接。
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