CN110880458A - 邦定头组件 - Google Patents

Abstract

邦定头组件，Y向后基座与邦定头连接板连接。Y向前基座上电机的同步带轮通过同步带连接吸嘴杆同步带轮。吸嘴杆在Z向基座中可转。上下台阶销分别设置Z向基座和Y向前基座，之间有压簧。吸嘴杆有吸头气路，一口在表面，另一在底部。吸嘴杆有芯片气路，一口在表面另一在底部。Z向基座后侧和向前基座前通过上下滑动副连接。吸嘴杆和气缸活塞固定。气缸和Y向前基座前部固定。缸体支架侧面孔位于活塞上方。Y向前基座有接触块，Z向基座有测高传感器。吸嘴杆下吸头放置板在直线运动机构上。吸头放置板设多个放置板孔放吸头。共用一个拾取邦定头只需要通过不同吸头自动切换，来达到拾取不同种类芯片的效果。

Description

邦定头组件

技术领域

本发明属于邦定机构领域，特别涉及邦定头组件，具体为多吸头自动切换芯片拾取邦定机构中的邦定头组件。

背景技术

邦定机构，是集成电路芯片后道封装中必不可少的机构。邦定机构的作用是将芯片拾取后同涂胶完毕的基底（引线框架、陶瓷基板、玻璃板等）相粘结，实现两者的精准紧密结合以达到后续使用的需求。芯片来自于一整张完整尺寸的晶圆片，该整张晶圆片上刻有许多个预先设定好尺寸大小的电路，后续经过切割工序，被分割成一个个具有电路的独立芯片。分割后的芯片仍然整体粘接在UV膜上，机器工作过程中，需要通过一套上顶的机构和邦定机构协同作用将独立的芯片同整体脱离，达到拾取芯片的效果。后续通过摄像系统的准确定位，邦定机构的各轴移动来实现芯片同基底的精准粘接。

传统的结构是邦定机构只有一种固定形式的邦定头来取片贴片。当面对不同种类的芯片需要切换各自对应的吸头的时候，需要人为停机，手动更换，再次调整机器状态。亦或是多组拾取邦定头和多组吸头组合好后全部整体安装到机器上。

现有的芯片邦定机构，结构形式采取一个拾取邦定头和一种特定的吸头组合来实现取片贴片的功能。当切换产品规格种类时，需要设备停机，人为的手动更换吸头，设备停机加上人工更换吸头，再次调整设备状态，需要花费一部分时间，这样就造成了产能的降低。

另外一种形式采取的是多组上述形式的组合方式，多组拾取邦定头和多组吸头各自固定搭配好后全部装载到机器设备上。这样就造成了执行机构带动的负载较大，电机所需要的性能也要大幅度提升，制造成本有所提高。而且当负载较大时，启停过程中难免会由于惯量较大而造成设备振动等问题，对整机系统造成额外的影响。

发明内容

本发明的目的是提供邦定头组件，具有多个气路自动切换功能，达到实现快速高效的工作目的。

采用的技术方案要点在于：

吸嘴杆中的吸头气路拾取或者放开不同的吸头，芯片气路控制吸头拾取或者放开芯片，活塞气路控制接触芯片时候的力，实现拾取芯片过程中共用一个拾取邦定头组件，不需频繁更换，使用非常简便。

邦定头组件，邦定头组件中的抓取头Y向前基座设置在抓取头Y向后基座中部，并通过铰接定位装置连接。

伺服电机壳体固定在抓取头Y向前基座上。

电机同步带轮设置在电机轴上，通过同步带连接吸嘴杆上的吸嘴杆同步带轮。

一组向心轴承设置在抓取头Z向基座中，向心轴承套设在吸嘴杆上，吸嘴杆竖向设置，上下穿出抓取头Z向基座。

上台阶销固定连接在抓取头Z向基座侧面。

下台阶销固定连接在抓取头Y向前基座侧面。

压缩弹簧套入到下台阶销上，压缩弹簧上端与抓取头Z向基座接触，压缩弹簧下端与下台阶销中部凸缘接触。

吸嘴杆中设有吸头气路，吸头气路一个气口位于吸嘴杆表面，另一个气口位于吸嘴杆底部表面。

吸嘴杆中还设有芯片气路，芯片气路一个气口位于吸嘴杆表面，另一个气口位于吸嘴杆底部表面。

抓取头Z向基座的后侧面和抓取头Y向前基座前表面之间通过上下滑动副连接。

抓取头Z向基座与上下滑动副滑动端固定。

抓取头Y向前基座与上下滑动副固定端固定。

在吸嘴杆上设置气缸，吸嘴杆和活塞固定连接。

缸体支架和抓取头Y向前基座前部固定连接。

缸体支架侧面孔位于活塞上方，衬套的下方。

抓取头Y向前基座侧面固定有接触块。

抓取头Z向基座侧面固定有测高传感器。

测高传感器位于接触块上方。

其优点在于：

本邦定头组件可以自动切换不同的气路，实现控制拾取或者放下不同吸头，芯片，以及控制接触芯片时的力，不需频繁更换邦定头组件，使用非常简便。

多吸头自动切换芯片拾取邦定机构是采取单个拾取邦定头和多组吸头相结合的新形式。拾取芯片过程中共用一个拾取邦定头，只需要通过不同种类吸头的自动切换这一简便方式，来达到拾取不同种类芯片的效果，可适用于将多种类芯片同多基底如：引线框架、陶瓷基板以及玻璃板等相结合的多种工况下，满足多吸头自动切换以对应多种类和多规格芯片的不同需求，实现快速高效的工作目的。本整体结构针对产品种类繁多且在不停机的状态下实现芯片拾取邦定自动切换的问题，对整套多吸头的邦定结构进行了创新。采取了一组拾取邦定头匹配多组执行吸头的方式。二者在整体移动的过程中，当对应不同种类芯片的时候，整体运动到摄像部拍摄后芯片的准确位置处，只需要通过吸头的自动切换，拾取邦定头同切换好的吸头相结合来达到拾取的功能，后续再整体移动到摄像拍摄后基底的准确位置处进行贴片。本整体结构发明通过创新既实现了拾取邦定多种类芯片的快速切换的功能变相提高了生产效率，又省去了传统机构笨重的方式，节约了设备的制造成本。

多吸头自动切换芯片拾取邦定机构的便捷性和灵活性同传统的机构相比都有了很大的提升。既实现了拾取邦定多种类芯片的快速切换的功能变相提高了生产效率，又省去了传统机构笨重的方式，节约了设备的制造成本。是目前多种类芯片拾取邦定自动切换结构很好的改善形式。

附图说明

图1为本发明邦定头组件主视图。

图2为本发明邦定头组件右视图。

图3为本发明邦定头组件左视图。

图4为本发明邦定头组件仰视图。

图5为本发明邦定头组件俯视图。

图6为图1中的A-A剖视图。

图7为图6中的抓取头z向基座和气缸部位的局部放大图。

图8为本发明的吸嘴杆的立体图。

图9为本发明的吸嘴杆的主视图（有内部虚线示意气路）。

图10为本发明的吸嘴杆的第一个方向的示意图。

图11为本发明的吸嘴杆的第二个方向的示意图。

图12为本发明的吸嘴杆的主视图（有内部虚线示意气路，并且标识了剖视方向）。

图13为图12中的B-B剖视图。

图14为图12中的C-C剖视图。

图15为上台阶销、下台阶销和压缩弹簧的局部装配结构示意图。

图16为多吸头自动切换芯片拾取邦定机构的主视图。

图17为多吸头自动切换芯片拾取邦定机构的右视图。

图18为图16中的D-D剖视图。

图19为多吸头自动切换芯片拾取邦定机构的仰视图。

图20为多吸头自动切换芯片拾取邦定机构的俯视图。

抓取头z向基座1、向心轴承2、轴承内锁紧块3、轴承外锁紧块4.锁紧螺母5、滑轨6、交叉滚子7、抓取头Y向前基座8、Z向轴承上盖9、吸嘴杆同步带轮10、同步带11、缸体支架12、抓取头Y向后基座13、Y轴第一旋转调节锁紧块14、Y轴第二旋转调节锁紧块15、密封圈16、缸体支架盖片17、活塞18、调整销19、接头支架20、下台阶销21、上台阶销22、测高传感器固定块23、伺服电机24、电机同步带轮25、传感器片26、光电传感器27、吸嘴杆28、接触块29、测高传感器30、衬套31、第二接头32、压缩弹簧33、右侧螺栓34（M3）、右定位销子35（φ3mm）、右侧锁紧块螺栓36（M2.5）、第一接头37、连接板销子38（φ3 mm）、第二接头39、邦定头连接板40、左侧螺栓41、上分气路42、下分气路43、通孔44、吸头45、缸体支架侧面孔46、直线导轨47、直线导轨支撑块48、吸头放置板49、直线电机50、磁铁51、防转销52、左定位销子53、放置板孔54。

具体实施方式

邦定头组件具体为多吸头自动切换芯片拾取邦定机构中的邦定头组件。

结构详细说明：所述的多吸头自动切换芯片拾取邦定机构，有邦定头和多吸头组件。

邦定头包括邦定头连接板40和邦定头组件。

邦定头组件包括抓取头Y向后基座13、抓取头Y向前基座8、抓取头z向基座1、伺服电机24、吸嘴杆28、下台阶销21、上台阶销22、压缩弹簧33、接触块29、测高传感器30以及气缸和之间的连接部件。

抓取头Y向后基座13为类似U型的基座。

抓取头Y向前基座8设置在抓取头Y向后基座13中部，并通过铰接定位装置连接（此为已知技术）。

铰接定位装置包括从右侧穿设在抓取头Y向后基座13右侧板和抓取头Y向前基座8右侧之间的右定位销子35和在抓取头Y向后基座13右侧板长孔内的调整销19。

调整销19为偏心销，穿设在Y向后基座13右侧板长孔内和抓取头Y向前基座8右侧之间，调整销19穿设在抓取头Y向前基座8右侧圆孔内，通过轻微调整调整销19，偏心部分可以调整Y向后基座13，实现抓取头Y向后基座13和抓取头Y向前基座8之间的微调转动。

微调转动以后，可以使用铰接定位装置中的Y轴第一旋转调节锁紧块14、Y轴第二旋转调节锁紧块15和多个螺栓对抓取头Y向后基座13和抓取头Y向前基座8螺纹拧紧固定。

例如： Y轴第一旋转调节锁紧块14（上有右侧锁紧块螺栓36）在右侧将抓取头Y向后基座13右侧板和抓取头Y向前基座8右侧螺纹拧紧固定。

Y轴第二旋转调节锁紧块15（上有左侧锁紧块螺栓）在左侧将抓取头Y向后基座13左侧板和抓取头Y向前基座8左侧螺纹拧紧固定。

在右侧使用多个右侧螺栓34拧紧固定。

在左侧使用多个左侧螺栓41拧紧固定。

还有左定位销子53穿设在抓取头Y向后基座13左侧板和抓取头Y向前基座8左侧之间，左定位销子53和右定位销子35位于一条直线。

抓取头Y向后基座13背面固定设有横向设置的连接板销子38，与邦定头连接板40上的连接板销孔对应定位。

抓取头Y向后基座13和邦定头连接板40通过对应的连接板螺栓和螺栓孔固定。

抓取头Y向后基座13和邦定头连接板40之间可以沿着连接板销子38旋转，到设定位置后，抓取头Y向后基座13背面和邦定头连接板40通过对应的连接板螺栓和螺栓孔固定住。连接板销子38和连接板螺栓可作为旋转调节定位机构。

将电机同步带轮25和传感器片26过盈配合连接，然后套在伺服电机24的电机轴上，调节位置并用顶丝锁紧，伺服电机24的电机轴向下设置。

与传感器片26配合的光电传感器27通过螺栓固定在抓取头Y向后基座13上，用于检测电机轴的位置。

伺服电机24壳体用螺栓连接到抓取头Y向前基座8上方。

伺服电机24电机轴转动，通过电机同步带轮25、同步带11和吸嘴杆同步带轮10传递到吸嘴杆28上，带着吸嘴杆28同步转动。

将一个位于下方的向心轴承2放入到抓取头Z向基座1中与抓取头Z向基座底面相接触。向心轴承2套设在吸嘴杆28上。

再将轴承外锁紧块4放入抓取头Z向基座1中，此时轴承外锁紧块4与所述的位于下方的向心轴承2的外圈壁相接触。

将轴承内锁紧块3套入吸嘴杆28上到达与所述的位于下方的向心轴承2的内圈壁相接触的位置。

将位于上方的向心轴承2套入吸嘴杆28上，使位于上方的向心轴承2到达内圈壁和外圈壁分别与轴承内锁紧块3和轴承外锁紧块4接触的位置。

吸嘴杆28竖向设置，上下穿出抓取头Z向基座1。

在位于上方的向心轴承2上设有锁紧螺母5，螺接到吸嘴杆28上。

实现抓取头Z向基座1、两个向心轴承2、轴承内锁紧块3和轴承外锁紧块4的接触紧固。

将Z向轴承上盖9用螺栓连接到抓取头Z向基座1顶部。

将吸嘴杆同步带轮10套在吸嘴杆28上，调节好位置后，用顶丝顶紧。

吸嘴杆同步带轮10位于抓取头Z向基座1上方。

吸嘴杆同步带轮10和电机同步带轮25通过同步带11连接。

上台阶销22（T型）固定连接在抓取头Z向基座1左侧，通过顶丝顶紧，上台阶销杆向下设置，上台阶销凸缘位于上方。

下台阶销21（十字型）固定连接在抓取头Y向前基座8左侧，用顶丝顶紧。

压缩弹簧33套入到下台阶销21上，压缩弹簧33上端与抓取头Z向基座1接触，压缩弹簧33下端与下台阶销21中部凸缘接触。

上台阶销22位于下台阶销21上方，之间设有间隙，由压缩弹簧33支撑。

吸嘴杆28中设有吸头气路。

吸头气路一个气口位于吸嘴杆28表面，抓取头Z向基座1下方。

吸头气路另一个气口位于吸嘴杆28底部表面。

具体为：吸头气路一个气口连接第一接头37（微型接头），连接位于吸嘴杆28内的两个平行设置的上分气路42，每个上分气路42下方分别连接两个下分气路43。

两个上分气路42水平设置，四个下分气路43竖直设置，作为吸头气路另一个气口均匀设置在吸嘴杆28底部表面。

从第一接头37抽真空，吸嘴杆28可以吸住下方的对应的吸头45。

当第一接头37处停气，吸嘴杆28可以放开吸头45。

吸头气路负责吸嘴杆28吸住不同规格的吸头45。

吸嘴杆28中设有芯片气路。

芯片气路一个气口位于吸嘴杆28表面，位于吸嘴杆28顶部。

芯片气路另一个气口位于吸嘴杆28底部表面。

芯片气路为一个轴向的通孔44。通孔44位于吸嘴杆28底部表面圆心，外侧环绕四个下分气路43。

芯片气路位于吸嘴杆28顶部的一个气口靠近第二接头39（微型接头）。

从位于吸嘴杆28顶部的一个气口抽真空，吸嘴杆28可以跟下方对应的吸头45配合一起吸住芯片。

位于吸嘴杆28顶部的第二接头39向下吹气，吸嘴杆28可以跟下方对应的吸头45邦定及放开芯片。

抓取头Z向基座1的后侧面和抓取头Y向前基座8前表面之间通过上下滑动副连接，抓取头Z向基座1可以在抓取头Y向前基座8前表面做微调滑动，此时也不会影响到吸嘴杆同步带轮10和电机同步带轮25之间的同步带10的传动。

本实施例中使用的上下滑动副（导轨滑动副）为滑轨6和交叉滚子7（交叉滚子滑轨）。

抓取头Z向基座1与交叉滚子滑轨滑动端固定。

抓取头Y向前基座8与交叉滚子滑轨固定端固定。

在吸嘴杆28顶部设置气缸。气缸位于同步带11上方。

吸嘴杆28和活塞18固定连接。

气缸包括缸体支架12和活塞18。

缸体支架12和抓取头Y向前基座8前部上方，用螺栓固定连接。

将密封圈16放入到缸体支架12上腔中，密封圈16位于缸体支架12上腔凸台上方。密封圈16上方设置衬套31（无油衬套）。

将缸体支架盖片17从上方同衬套31接触后，用螺栓将缸体支架盖片17固定在缸体支架12上。

用螺栓将接头支架20同缸体支架盖片17固定连接。

将活塞18套到吸嘴杆28上，位置确定后用顶丝顶紧，活塞18和吸嘴杆28固定连接。

活塞18上部位于衬套31内，下部凸台位于缸体支架12下腔。

活塞凸台和缸体支架12上腔凸台以及衬套31对应限位。

吸嘴杆28上端高于活塞18和衬套31，伸入接头支架20，吸嘴杆28的上端接近第二接头39的下端。

第二接头39（微型接头）从上方旋入到接头支架20中。

第三接头32（微型接头）旋入到缸体支架侧面孔46内，缸体支架侧面孔46位于活塞18上方，衬套31的下方。

第二接头39旋入到接头支架20中，与芯片气路轴向的通孔44连通，向上抽真空吸住芯片。

第三接头32、缸体支架侧面孔46、活塞18上方和衬套31下方形成一条活塞气路。

活塞气路的气口是位于缸体支架12表面的缸体支架侧面孔46。

接触块29（金属块）旋入抓取头Y向前基座8右侧面，将测高传感器30固定块23用螺栓连接到抓取头Z向基座1右侧面上，再将测高传感器30连接到测高传感器固定块23上，调节好距离使测高传感器30与接触块29接触后，用顶丝顶紧固定测高传感器30，测高传感器30位于接触块29上方。

在绑定组件下方设置多吸头组件。

多吸头组件中有直线运动机构，吸头放置板49设置在直线运动机构上。

直线运动机构可为直线导轨47，直线导轨47支撑在下方的直线导轨支撑块48上。

直线导轨47上设置吸头放置板49，吸头放置板49沿着直线导轨47方向开设多个放置板孔54，每个放置板孔54下方均设置一个吸头45，吸头45直径大于放置板孔54直径，吸头放置板49连接直线电机50输出部，由直线电机50带动沿着直线导轨47移动。

吸头45与吸头放置板49采用磁吸方式固定，例如在放置板孔54下方设置一圈多个磁铁51，作为吸附装置。

吸头45为铁基材质，例如钢吸头。

吸头放置板49设置防转销52，对应吸头45的定位口。

本文采取直线电机50形式，但不限于该种形式，还可以是电机加同步带轮组合，电机加丝杠组合等直线运动机构，实现吸头45的切换到位准备。

当吸头45运动到待拾取芯片的位置时，吸头45切换完毕。此时邦定头连接板40带动邦定头组件上下动作，完成拾取芯片功能（吸嘴杆28向下吸住对应的吸头45，然后向下运动将吸头45克服磁铁51的吸力推出吸头放置板49，以及配合第三接头32的气路和测高传感器30），完成取芯片功能后，该机构再整体（邦定头连接板40、邦定头组件、直线电机50、直线导轨47、吸头放置板49和上面的多个吸头45）由本整体装置外部的XY方向动力机构（此为已知技术）移动到粘接芯片的位置，由邦定头连接板40带动拾取邦定头组件上下动作（又一次配合测高传感器30的检测），完成粘贴芯片功能。贴芯片完成后，机构再次整体运动到待取芯片位置，运动过程中，实现吸头45自动切换规格。整套机构动作按照上述动作顺序依次循环往复。

拾取邦定头组件可以绕自身的X轴（连接板销子38）、Y轴做旋转调节（右定位销子35和左定位销子53），以保证吸嘴杆28同吸头45接触时，两个平面的平行度非常高，能够很好的贴合，实现同步的上下动作。

本机构将吸头45采取磁吸的方式固定在吸头放置板49上，但不限于该方式，还可采取气吸或电磁吸附结构等固定方式，吸头在角度方向上，采用防转销52来防止吸头45角度的偏移。

当吸头45接触到芯片时（分别在拾取芯片时候以及在邦定芯片时候），对于力的大小有特定的要求，这个接触力主要通过第三接头32进入的压缩空气和测高传感器30的共同作用，控制压缩空气进入的流量大小以及测高传感器30的反馈来确认力的合适与否。在邦定过程中芯片同基底接触后，依靠第二接头39和吸嘴杆28组合的气路通孔44向下吹气一下，内部实现真空环境的破坏，将芯片和吸头45分离。

（1）、前述的吸头气路负责吸嘴杆28吸放不同规格的吸头45。

（2）、前述的芯片气路负责吸嘴杆28和吸头45组合吸放不同的芯片。

（3）、前述的活塞气路：压缩空气从第三接头32进入，这条气路的压缩空气直接作用在活塞18上，由前面的连接方式可知，压缩空气的力从上方作用在活塞18上，活塞18带动吸嘴杆28向下，力经过传递最终传递到了抓取头Y向前基座8上。通过控制这条气路进气量的多少来控制力的大小。该力和压缩弹簧33对抓取头Y向前基座8的力以及抓取头Y向前基座8上承载的所有零件的重力三者共同作用下，通过调节该气路力的大小来满足接触芯片时力的控制。信号反馈通过测高传感器30来实现，当测高传感器30和接触块29分离时即为满足要求，第三接头32气路即停气。

这三条气路可利用一个真空泵动力气源，通过控制电磁阀和流量计等实现各条气路的单独或者组合动作，此为本领域常规技术，不是本发明的发明特点，本领域技术人员可以根据说明书中记载的过程自行安装组合。

所采用的测高传感器30和光电传感器27可采用以下型号：

测高传感器30型号为E2C-EDA11,光电传感器27型号为EE-SX912-R。

Claims (3)

1.邦定头组件，邦定头组件中的抓取头Y向前基座（8）设置在抓取头Y向后基座（13）中部，并通过铰接定位装置连接；其特征在于：

伺服电机（24）壳体固定在抓取头Y向前基座（8）上；

电机同步带轮（25）设置在电机轴上，通过同步带（11）连接吸嘴杆（28）上的吸嘴杆同步带轮（10）；

一组向心轴承（2）设置在抓取头Z向基座（1）中，向心轴承（2）套设在吸嘴杆（28）上，吸嘴杆（28）竖向设置，上下穿出抓取头Z向基座（1）；

上台阶销（22）固定连接在抓取头Z向基座（1）侧面；

下台阶销（21）固定连接在抓取头Y向前基座（8）侧面；

压缩弹簧（33）套入到下台阶销（21）上，压缩弹簧（33）上端与抓取头Z向基座（1）接触，压缩弹簧（33）下端与下台阶销（21）中部凸缘接触；

吸嘴杆（28）中设有吸头气路，吸头气路一个气口位于吸嘴杆（28）表面，另一个气口位于吸嘴杆（28）底部表面；

吸嘴杆（28）中还设有芯片气路，芯片气路一个气口位于吸嘴杆（28）表面，另一个气口位于吸嘴杆（28）底部表面；

抓取头Z向基座（1）的后侧面和抓取头Y向前基座（8）前表面之间通过上下滑动副连接；

抓取头Z向基座（1）与上下滑动副滑动端固定；

抓取头Y向前基座（8）与上下滑动副固定端固定。

2.根据权利要求1所述的邦定头组件，其特征在于：

在吸嘴杆（28）上设置气缸，吸嘴杆（28）和活塞（18）固定连接；

缸体支架（12）和抓取头Y向前基座（8）前部固定连接；

缸体支架侧面孔（46）位于活塞（18）上方，衬套（31）的下方。

3.根据权利要求2所述的多吸头自动切换芯片拾取邦定机构，其特征在于：

抓取头Y向前基座（8）侧面固定有接触块（29）；

抓取头Z向基座（1）侧面固定有测高传感器（30）；

测高传感器（30）位于接触块（29）上方。

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