CN107750226B - 空气引导式卷带系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种用于处理元件的卷带系统。在实施例中，卷带系统包括：第一运送带卷盘，其用于保持未装载运送带；元件装载系统，其用于将元件装载到未装载运送带的凹槽中；空气引导式覆盖带供给装置，覆盖带行进通过该空气引导式覆盖带供给装置；对准工具，其用于将覆盖带引导为与已装载运送带对准，并且使覆盖带与已装载运送带粘合，以将元件固定在已装载运送带中；以及第二运送带卷盘，其用于保持已装载运送带。

Description

空气引导式卷带系统和方法

背景技术

利用拾取和放置装备的自动化组装系统经常利用使用卷带包装系统包装的元件。卷带包装系统通常利用被卷绕到终端卷盘上的运送带。通常，将芯片或其它元件装载到运送带中，并且在卷绕到终端卷盘上之前利用覆盖带固定芯片或元件。在芯片或元件用于非常小的产品的情况下(例如0.4mm×0.2mm芯片)，要求运送带在卷带系统内的高位置精度以确保芯片或元件正确地装载到运送带中并且确保覆盖带精确地施加在被装载到运送带中的芯片或元件上。由于要求高的位置精度，因此即使非常细微的机械干扰和摩擦也可能将误差引入卷带包装系统中。

发明内容

在一个实施例中，披露了用于处理元件的卷带系统。在本实施例中，披露了用于处理元件的卷带系统。在本实施例中，卷带系统包括：第一运送带卷盘，其用于保持未装载(unloaded)运送带；元件装载系统，其用于将元件装载到所述未装载运送带的凹槽中；空气引导式覆盖带供给装置，覆盖带行进通过所述空气引导式覆盖带供给装置；对准工具，其用于将所述覆盖带引导为与已装载运送带对准，并且使所述覆盖带与所述已装载运送带粘合，以将所述元件固定到所述已装载运送带中；以及第二运送带卷盘，其用于保持所述已装载运送带。

在第二实施例中，披露了一种使用卷带系统处理元件的方法。在本实施例中，该方法包括：将运送带从保持未装载运送带的第一运送带卷盘供给到元件装载系统中；将元件装载到所述运送带的凹槽中；使覆盖带供给通过空气引导式覆盖带供给装置；将所述已装载运送带和所述覆盖带供给到对准工具；将所述覆盖带与所述已装载运送带对准，以将所述元件固定到所述已装载运送带中；以及将所述已装载运送带卷绕到所述第二运送带卷盘上。

在第三实施例中，披露了覆盖带供给装置。在实施例中，覆盖带供给装置包括：后面板；至少两个间隔件，其与所述后面板联接；盖板，其具有开口；以及光学传感器系统，其沿所述后面板放置并位于所述盖板的所述开口的后面，其中，所述盖板与所述后面板被所述至少两个间隔件分隔开，使得覆盖带能够在所述后面板与所述盖板之间的所述间隔件上经过；并且其中所述至少两个间隔件沿水平方向间隔开以形成竖直通道，加压流体能够垂直于所述覆盖带的主表面地注入所述竖直通道中。

从以下结合附图的详细描述中，本发明的实施例的其它方面和优点将变得显而易见。

附图说明

图1A描绘了被覆盖带固定在运送带中的元件。

图1B描绘了被覆盖带固定在运送带中的元件的卷盘。

图2描绘了根据本发明的实施例的利用空气引导式覆盖带供给装置的卷带系统。

图3是图2所示的卷带系统的透视图。

图4A至图4C是图2所示的卷带系统的空气引导式覆盖带供给装置和对准工具的展开视图。

图5A是空气引导式覆盖带供给装置的实施例的透视图。

图5B是图5A所示的空气引导式覆盖带供给装置的实施例的侧视图。

图6是用于使用卷带系统处理元件的方法的工艺流程图。

在整个说明书中，可以使用类似的附图标记表示类似的元件。

具体实施方式

容易理解的是，如在本文中一般性地描述并在附图中示出的实施例的元件可以以多种不同的构造进行布置和设计。因此，如附图中表示的各种实施例的以下更加详细的描述不旨在限制本公开的范围，而仅仅是代表不同实施例。尽管附图中表示了实施例的各个方面，但除非特别指明否则附图并不一定按比例绘制。

在不背离本发明的主旨或基本特征的情况下，本发明可以以其它具体形式实施。所描述的实施例在所有方面都仅仅被认为是说明性的而不是限制性的。因此，本发明的范围通过所附权利要求表示而不是通过该详细描述表示。在权利要求的等同物的含义和范围内的所有变化将被包括在权利要求的范围内。

贯穿本说明书所提及的特征、优点或类似语言并不意味着本发明可以实现的所有特征和优点应当在本发明的任何单个实施例中。相反，涉及特征和优点的语言应被理解为意味着结合实施例描述的具体特征、优点或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书对特征和优点以及类似语言的讨论可以但不一定是指相同的实施例。

此外，本发明的所描述的特征、优点和特性在一个或多个实施例中可以以任何合适的方式组合。相关领域的技术人员应认识到，鉴于在本文中的描述，可以在没有特定实施例的一个或多个具体特征或优点的情况下实践本发明。在其它情况下，在某些实施例中可以认识到可能不存在于本发明的所有实施例中的附加的特征和优点。

贯穿本说明书所提及的“一个实施例”、“实施例”或类似语言意味着结合所指示的实施例所描述的具体特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书中的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”以及类似的语言可以但不一定全部是指相同的实施例。

现代自动化电路组装系统能够以非常高的精度每小时拾取和放置数千个元件。这种非常高的精度在某种程度上是由将元件传送或装载到自动化电路组装系统中的方法而获得的。该传送方法通常依赖于能够被高速传送的一致地定向和加索引(indexed)的芯片。实现一致性的一种方法是通过使用卷带包装，在卷带包装中，元件被一致地放置在运送带中专门设计的凹槽中，然后通过机械施加的覆盖带被固定。然后，对已固定的运送带进行卷绕以用于配送和随后在自动化电路组装系统中的使用。

图1A描绘了被覆盖带106固定在运送带104中的元件102。在图1A中，元件被贴(taped)于压印在运送带中的凹槽108中。运送带有可供使用的多种不同宽度(例如，8mm和12mm宽的带)，并且用于保护元件免受物理损坏(诸如对元件上的引线造成的损坏等)以及电损坏(诸如静电放电等)。许多类型的覆盖带是市场上可以买到的，并且具有从例如l0g的剥离强度到130g的剥离强度的范围的粘合强度，通过加热或加压可以激活(activated)剥离强度并且通过UV曝光可选地减小剥离强度。例如，一旦覆盖带已与运送带对准，就对已对准的带进行加热直至覆盖带与运送带粘合。然后，为了去除覆盖带，将已粘合的带暴露于UV光直至可以容易地将覆盖带从运送带剥离。

图1B描绘了被覆盖带106固定在运送带104中的元件的卷盘110。通常，一旦已如参考图1A所描述的那样将元件固定在运送带中，就对运送带进行卷绕以用于配送。卷盘的尺寸可以根据例如由于元件的尺寸而导致的运送带的所需尺寸、订购的元件数量或用户的机械需求(例如，用户需要10"的卷盘以用在用户的自动化组装系统中)而变化。

尽管通常将用于非常小的产品的元件(例如，尺寸为0.4mm×0.2mm的元件)快速地装载到运送带中，但这可能降低装载精度，卷带包装系统仍然需要非常精确的装载以便确保将元件很好地贴入运送带中。例如，如果运送带的凹槽错位(misaligned)即使10μm，则元件也可能部分地被放在凹槽之间从而导致不良贴入，并且很可能元件将在被组装系统放置之前损坏。机械张紧系统通常使用用于引导并保持覆盖带上的张力的诸如辊、杠杆和弹簧等机构(在本文中称为机械式覆盖带供给装置)。通常地，这些机构由于机构的物理限制而将覆盖带保持在比期望张力更高的张力下，因此引入了可能产生对准误差(例如，在运送带与包装系统之间的超过10μm的对准变化)的力变化、移动和摩擦。例如，如果可以吸收不超过1mN的张力的卷带系统使用了5mN的张力来保持覆盖带张紧并在使覆盖带前进通过张紧系统的辊、杠杆和弹簧时克服摩擦力，则未被吸收的张力(4mN)可能导致机械干扰(mechanical disturbance)，机械干扰可能对卷带系统的精度造成不利的影响。因此，令人期望的是减小可能影响卷带系统的精度的任何移动或摩擦的影响。

在一个实施例中，披露了用于处理元件的卷带系统。在该实施例中，卷带系统包括：第一运送带卷盘，其用于保持未装载运送带；元件装载系统，其用于将元件装载到未装载运送带的凹槽中；空气引导式覆盖带供给装置，覆盖带行进通过该空气引导式覆盖带供给装置；对准工具，其用于将覆盖带引导为与已装载运送带对准，并且使覆盖带与已装载运送带粘合，以将元件固定在已装载运送带中；以及第二运送带卷盘，其用于保持已装载运送带。在一个实施例中，空气引导式覆盖带供给装置使用经由加压流体接口的加压流体出口输出的外部加压空气来向覆盖带的供给施加压力，并且这样做产生了用于吸收张力的空气缓冲器。例如，使用空气引导式覆盖带供给装置的卷带系统能够吸收5mN的张力，并且因此可以使系统不会受到大的机械干扰。因此，卷带系统的精度由于张力可以被吸收而较少受到机械干扰的影响，并且由此卷带系统可以更容易地保持精度。

图2描绘了根据本发明的实施例的利用空气引导式覆盖带供给装置的卷带系统200。该系统包括：第一运送带卷盘214(在下文中称为源卷盘)，其用于保持未装载运送带；元件装载系统206；空气引导式覆盖带供给装置202；对准工具204；以及第二运送带卷盘(在下文中称为终端卷盘)，其用于保持已装载运送带。在图2的实施例中，元件装载系统包括：碗部210，其保持要装载到未装载运送带的凹槽中的元件；以及通道212，元件通过通道212被装载。在其它实施例中，元件装载系统可以是诸如直线供给系统等其它元件装载系统。尽管示出了系统的示例性构造，但利用空气引导式覆盖带供给装置的其它构造也是可行的。

在操作中，将元件装载到初始卷绕在源卷盘上的运送带中，并且随后使已装载运送带供给通过对准工具。在实施例中，对准工具使运送带的边缘与覆盖带218的边缘对准(如下文所描述的)，并且使用使覆盖带与运送带粘合的辊将已装载的元件固定到运送带中。一旦覆盖带粘合于运送带并且元件被固定，就将(包括元件的)运送带卷绕到终端卷盘上。在实施例中，沿与使用终端卷盘的自动化电路组装系统将运送带退绕(unreeled)的方向相反的方向将运送带卷绕到终端卷盘上。例如，如果自动化电路组装系统沿逆时针方向退绕已装载运送带，则运送带将沿顺时针方向卷绕到终端卷盘上。

图3是图2所示的卷带系统的透视图。空气引导式覆盖带供给装置202是覆盖带卷盘系统302的一部分，覆盖带卷盘系统302还包括覆盖带卷盘304、引导卷盘306和从动辊308。首先，覆盖带被从动辊驱动为，从覆盖带卷盘起、越过引导卷盘并且进入由空气引导式覆盖带供给装置形成的通道310中。然后，覆盖带被供给通过由空气引导式覆盖带供给装置形成的通道，并且进入运送带卷盘系统的对准工具204中，在对准工具204处，覆盖带在卷绕到卷带系统的终端卷盘(未示出)上之前与运送带对准并粘合于运送带。

图4A至图4C是图2所示的卷带系统的空气引导式覆盖带供给装置202和对准工具204的展开视图。如图4A所示，空气引导式覆盖带供给装置包括具有上端和下端的竖直通道402，加压流体可以被迫使通过开口404进入竖直通道402。覆盖带406可以被供给穿过竖直通道的上端，并且可以迫使加压流体垂直于覆盖带的主表面而进入竖直通道的上端(如箭头所表示)，以便通过迫使覆盖带的弯曲部分(loop)进入竖直通道中而保持覆盖带供给中的下垂部(slack)上的张力。在实施例中，下垂部是覆盖带的超出对准工具刚好需要的覆盖带量的弯曲部分。例如，如果将50mm的覆盖带从覆盖带卷盘退绕，而对准工具仅需要10mm以贴入元件，则已退绕的覆盖带的其余40mm构成了下垂部。在一个实施例中，加压流体在覆盖带上施加压力以在通道中沿向下方向(以箭头表示的方向)推压下垂部。在一个实施例中，加压流体从工厂以6Bar的压力、以6标准立方英尺每小时(SCFH)的速率供应。随着下垂部用尽(例如通过贴入元件)，通过从覆盖带卷盘驱动更多的带并向覆盖带供给中的下垂部施加张力来引入更多的下垂部。在一个实施例中，可以连续地、间隔地(例如，每隔100ms或每贴入5个元件)或根据需要(例如，手动驱动或传感器驱动)将下垂部引入到覆盖带的供给中。在一个实施例中，光学传感器408沿竖直通道放置并且调节为使得如以指示器410表示的那样选择期望的下垂等级。在一个实施例中，光学传感器系统由单个传感器组成。当带跨过传感器时，覆盖带卷盘在某一固定时间段内从覆盖带卷盘驱动更多带。在另一个实施例中，光学传感器系统由数个光学传感器组成。在一个实施例中，覆盖带卷盘可以构造为基于用于不同应用和索引速度的软件设定从覆盖带卷盘驱动更多带。例如，如果使用较快的索引速度，则覆盖带卷盘可以构造为在比使用较慢的索引速度时更长的固定时间段内从覆盖带卷盘驱动带。

图4A至图4C示出下垂的三个等级：低下垂等级(图4B)、期望下垂等级(图4A)和高下垂等级(图4C)。如图4B所示，如果覆盖带406供给中的下垂等级达到低下垂等级，则通过退绕更多的覆盖带并将覆盖带驱动到竖直通道中，可以将更多的下垂部引入到覆盖带的供给中。如图4C所示，如果覆盖带406的供给中的下垂等级达到高下垂等级，则卷带系统可以停止驱动覆盖带以允许一些下垂部用尽。通过在覆盖带的供给中引入下垂部并且使用加压流体在下垂部上保持张力，可能产生对准误差的力变化、移动和摩擦的等级相对于当使用机械张紧系统来保持覆盖带供给中的下垂部时可能产生的力变化、移动和摩擦的等级而减小。因此，可以减小对准误差。

图5A是空气引导式覆盖带供给装置202的一个实施例的透视图。在图5A的实施例中，空气引导式覆盖带供给装置由后面板502、两个间隔件504、盖板506、光学传感器系统512以及具有加压流体出口喷嘴510的加压流体接口508形成。两个间隔件沿水平方向间隔开以形成竖直通道516，可以迫使来自加压流体接口的加压流体出口的加压流体(例如空气)进入该竖直通道中，并且光学传感器系统中的光学传感器沿着竖直通道构造。在一个实施例中，盖板具有与光学传感器系统对准的开口518，使得盖板不会引起可能触发光学传感器的反射。

图5B是图5A所示的空气引导式覆盖带供给装置的实施例的侧视图。在图5B的实施例中，空气引导式覆盖带供给装置的后面板502与盖板506被两个间隔件504分隔开，该分隔越过间隔件形成了可供覆盖带穿过的通道520。在一个实施例中，间隔件的厚度稍大于覆盖带的宽度，使得通道足够宽以使覆盖带穿过。例如，为了使用5.5mm的覆盖带(例如，与8mm的运送带一起使用)，空气引导式覆盖带供给装置将使用具有5.7mm的厚度的间隔件以形成可供覆盖带穿过的5.7mm的通道，或者为了使用9.5mm的覆盖带(例如，与12mm的运送带一起使用)，空气引导式覆盖带供给装置将使用具有9.7mm的厚度的间隔件以形成可供覆盖带穿过的9.7mm的通道。

图6是用于使用卷带系统处理元件的方法的工艺流程图。在框602处，将覆盖带从保持未装载运送带的第一运送带卷盘供给到元件装载系统中。在框604处，将元件装载到运送带的凹槽中。在框606处，使覆盖带供给通过空气引导式覆盖带供给装置。在框608处，将已装载运送带和覆盖带供给到对准工具。在框610处，对准工具将覆盖带与已装载运送带对准，并使覆盖带与已装载运送带粘合，以将元件固定在已装载运送带中。在框612处，将已装载运送带卷绕到第二运送带卷盘上。

尽管以特定顺序示出并描述了本文中的方法(多个方法)的操作，但可以改变每个方法的操作顺序，使得某些操作可以以相反的顺序实施，或者使得某些操作可以至少部分地与其它操作同时实施。在另一个实施例中，不同操作的指令或子操作可以以间歇的和/或交替的方式来实现。

在以上描述中，提供了各种实施例的具体细节。然而，一些实施例可以在具体细节少于全部这些具体细节的情况下实践。在其它实例中，为了简洁和清楚起见，以能够实现本发明的各种实施例为限的详细程度对某些方法、过程、元件、结构和/或功能进行描述。

尽管已经描述和示出了本发明的具体实施例，但本发明不限于如此描述和示出的部分的具体形式或布置。本发明的范围由所附的权利要求及其等同物限定。

为了避免疑义，本公开扩展到根据权利要求15所述的覆盖带供给装置，其中，覆盖带供给装置包括加压流体接口，加压流体接口具有供加压流体注入通道中的至少一个加压流体出口。

加压流体接口可以构造为将加压流体连续地注入通道中以保持覆盖带上的张力。

加压流体接口可以构造为经由加压流体在覆盖带上施加压力，以在通道中沿向下方向推压覆盖带。覆盖带供给装置还可以包括沿着后面板放置并且位于盖板的开口的后面的光学传感器系统。

Claims (13)

1.一种用于处理元件的卷带系统，所述卷带系统包括：

第一运送带卷盘，其用于保持未装载运送带；

元件装载系统，其用于将元件装载到所述未装载运送带的凹槽中；

空气引导式覆盖带供给装置，覆盖带行进通过所述空气引导式覆盖带供给装置，其中，所述空气引导式覆盖带供给装置包括通道和加压流体接口，所述覆盖带行进横穿所述通道的邻近所述加压流体接口的一端，并且外部加压流体通过所述加压流体接口注入所述通道中以保持所述覆盖带上的张力；

对准工具，其用于将所述覆盖带引导为与已装载运送带对准，并且使所述覆盖带与所述已装载运送带粘合，以将所述元件固定到所述已装载运送带中；以及

第二运送带卷盘，其用于保持所述已装载运送带。

2.根据权利要求1所述的卷带系统，其中，所述加压流体接口构造为经由加压流体在所述覆盖带上施加压力以在所述通道中沿向下方向推压所述覆盖带。

3.根据权利要求1所述的卷带系统，其中，所述加压流体接口包括供加压流体通过而注入所述通道中的至少一个加压流体出口。

4.根据权利要求3所述的卷带系统，其中，所述加压流体出口和所述通道构造为将加压流体垂直于所述覆盖带的主表面地注入所述通道中。

5.根据权利要求3所述的卷带系统，其中，所述加压流体出口构造为将所述加压流体连续注入所述通道中以保持所述覆盖带上的张力。

6.根据权利要求1所述的卷带系统，其中，所述空气引导式覆盖带供给装置包括：

后面板；

至少两个间隔件，其与所述后面板联接；以及

盖板，其具有开口；

其中，所述盖板与所述后面板被所述至少两个间隔件分隔开，使得所述覆盖带能够在所述后面板与所述盖板之间的所述间隔件上经过；并且

其中，所述至少两个间隔件沿水平方向间隔开以形成竖直通道，加压流体能够垂直于所述覆盖带的主表面地注入所述竖直通道中。

7.根据权利要求6所述的卷带系统，其中，所述空气引导式覆盖带供给装置还包括沿所述后面板放置并位于所述盖板的所述开口的后面的光学传感器系统。

8.一种使用卷带系统处理元件的方法，所述方法包括：

将运送带从保持未装载运送带的第一运送带卷盘供给到元件装载系统中；

将元件装载到所述运送带的凹槽中；

使覆盖带供给通过空气引导式覆盖带供给装置，其中，所述空气引导式覆盖带供给装置包括通道和加压流体接口，并且，使所述覆盖带供给通过所述空气引导式覆盖带供给装置包括：使所述覆盖带行进横穿所述通道邻近所述加压流体接口的一端，以及经由所述加压流体接口将加压流体施加到所述覆盖带；

将已装载运送带和所述覆盖带供给到对准工具；

将所述覆盖带与所述已装载运送带对准，并且使所述覆盖带与所述已装载运送带粘合，以将所述元件固定到所述已装载运送带中；以及

将所述已装载运送带卷绕到第二运送带卷盘上。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，通过使加压流体经由加压流体出口垂直于所述覆盖带的主表面地注入到所述通道中，将加压流体施加到所述覆盖带。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，向所述覆盖带施加所述加压流体而在所述覆盖带上施加压力，以在所述通道中沿向下方向推压所述覆盖带。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，将所述加压流体连续地注入所述通道中以保持所述覆盖带上的张力。

12.根据权利要求8所述的方法，其中，响应于光学检测器未能在所述空气引导式覆盖带供给装置内检测到覆盖带而实施使所述覆盖带供给通过空气引导式覆盖带供给装置的操作。

13.一种覆盖带供给装置，其构造为用在根据权利要求1至12中任一项所述的卷带系统中并且包括：

后面板；

至少两个间隔件，其与所述后面板联接；以及

盖板，其具有开口；

其中，所述盖板与所述后面板被所述至少两个间隔件分隔开，使得覆盖带能够在所述后面板与所述盖板之间的所述间隔件上经过；并且

其中，所述至少两个间隔件沿水平方向间隔开以形成竖直通道，加压流体能够垂直于所述覆盖带的主表面地注入所述竖直通道中。

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