CN112867283A - 晶体管粘片机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体元器件加工设备技术领域，尤其涉及一种晶体管粘片机控制系统，包括控制装置和焊膏挤出装置，所述焊膏挤出装置包括水平驱动组件、XYZ三轴运动平台和气压驱动器，所述水平驱动组件、XYZ三轴运动平台和气压驱动器均与控制装置电连接，所述控制装置包括：图像采集模块、数据处理模块和信号控制模块，信号控制模块：用于生成通过水平驱动组件将PCB放置板由初始位移动到焊膏印刷位的焊膏印刷控制信号，再根据高度数据生成控制三轴运动平台在Z轴上的Z轴移动控制信号，再根据焊点坐标数据生成挤膏器挤出纳米银浆的焊膏挤出信号。本发明解决了现有晶体管粘片机控制系统焊膏印刷不标准导致焊接质量不好的问题。

Description

晶体管粘片机控制系统

技术领域

本发明涉及半导体元器件加工设备技术领域，尤其涉及一种晶体管粘片机控制系统。

背景技术

集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点被广泛应用，集成电路采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。

制作集成电路时通过全自动晶体粘片机将晶体管固定在集成电路上，而现有的晶体管粘片机一般采用焊膏工艺粘片，而后升温烧结。根据资料统计，PCB板表面组装质量问题中有70％的质量问题出在焊膏印刷工艺。焊膏印刷位置正确与否(印刷精度)、焊膏量的多少、焊膏量是否均匀、焊膏图形是香清晰有无粘连、卬制板表面是否被焊膏粘污等都直接影响PCB板的焊接质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶体管粘片机控制系统，解决了现有晶体管粘片机控制系统焊膏印刷不标准导致焊接质量不好的问题。

为了达到上述目的，提供了一种晶体管粘片机控制系统，包括控制装置和焊膏挤出装置，所述焊膏挤出装置包括水平驱动组件、XYZ三轴运动平台和气压驱动器，所述水平驱动组件、XYZ三轴运动平台和气压驱动器均与控制装置电连接，所述控制装置包括：

图像采集模块：用于采集PCB放置板位于初始位且其上放置好PCB板后侧视向的第一图像数据，还用于采集PCB放置板位于初始位时俯视向的第二图像数据；

数据存储模块：用于存储PCB放置板的真实厚度数据；

数据处理模块：用于将第一图像数据和PCB放置板的真实厚度数据通过图像识别技术获取PCB板上表面的高度数据；还用于将第二图像数据通过图像识别技术获取PCB放置板上放置PCB板的初始点位的零点坐标数据，并根据零点坐标数据获取PCB板上表面若干焊点的焊点坐标数据；

信号控制模块：用于生成通过水平驱动组件将PCB放置板由初始位移动到焊膏印刷位的焊膏印刷控制信号，再根据高度数据生成控制三轴运动平台在Z轴上的Z轴移动控制信号，再根据焊点坐标数据生成控制三轴运动平台在XY轴上的XY轴移动控制信号和控制气压驱动器中的挤膏器挤出纳米银浆的焊膏挤出信号。

原理及优点：

1.图像采集模块设置，第一摄像头可以获取PCB放置板上放置了PCB板后的图像数据，并通过图像数据和图像识别技术来分析PCB板的厚度，从而方便为XYZ三轴驱动组件在Z轴方向上的运动提供数据支持，避免挤膏器接触到PCB板而刮伤PCB板，或距离PCB板过远而导致焊膏无法涂抹均匀。

2.数据存储模块和数据处理模块的设置，初始点位用于作为一个坐标系参考点，便于为后续的焊膏印刷在水平面上提供坐标参考。而PCB放置板的真实厚度数据便于为后续的焊膏印刷在竖直平面上提供坐标参考，从而提高焊膏印刷的精准度。

3.信号控制模块设置，用于生成焊膏印刷控制信号、Z轴移动控制信号、XY轴移动控制信号和焊膏挤出信号，实现PCB板上焊膏的自动印刷，以及在焊膏印刷好之后实现晶体管的自动贴片流程，从而实现晶体管粘片的自动化工艺，极大的提高了生产效率。

进一步，所述水平驱动组件包括第一电控十字滑台，所述第一电控十字滑台包括X轴滑台和Y轴滑台，所述Y轴滑台设置在X轴滑台上，所述PCB放置板设置在Y轴滑台上，所述控制装置还包括：

十字滑台控制模块：用于在获取到焊膏印刷控制信号时，控制第一电控十字滑台Y轴滑台上的PCB放置板在X轴滑台上由初始位移动到焊膏印刷位。

十字滑台控制模块的设置，便于通过十字滑台的作用精准带动PCB放置板在X轴和Y轴上自由移动，从而方便后续的焊膏印刷和晶体管粘片工序。

进一步，所述气压驱动器包括气源和气动电磁阀，所述气源与挤膏器通过软管连接，所述气动电磁阀设置在气源与挤膏器之间并与控制器电连接，所述控制装置还包括：

气动电磁阀控制模块：用于在获取到焊膏挤出信号时，根据焊膏挤出信号控制气动电磁阀的通断电。通过气控的作用来实现焊膏印刷，控制更方便，结构成本低。

进一步，所述控制装置还包括：

焊膏印刷检测模块：用于在焊膏挤出装置根据焊膏印刷控制信号、Z轴移动控制信号和焊膏挤出信号完成焊膏印刷时，通过信号控制模块生成控制PCB放置板回到初始位的回归信号和生成通过图像采集模块采集图像数据的采集信号；

十字滑台控制模块：用于在获取到回归信号时，控制Y轴滑台上的PCB放置板回到初始位；

图像采集模块：用于在PCB放置板回到初始位时，根据采集信号采集PCB放置板位于初始位时俯视向的第三图像数据；

焊膏印刷分析模块：用于根据第三图像数据对PCB板上若干焊点上的焊膏进行状态检测；所述状态检测包括检测合格和检测不合格。

十字滑台控制模块、图像采集模块和焊膏印刷分析模块的设置，可以获取PCB板上的第三图像数据，来分析PCB板上的焊膏印刷情况，保证焊膏在PCB板印刷的标准性，从而方便后续的粘片工序。

进一步，所述控制装置还包括：

报警模块：用于在状态检测为检测不合格时，发出报警提示。

便于在PCB板上的焊膏印刷出现不合格的情况时，及时向外发出警报，避免不合格产品的继续生产，从而避免资源的浪费。

进一步，还包括晶体管取料装置，所述晶体管取料装置包括第二电控十字滑台，所述第二电控十字滑台包括Y轴滑台和Z轴滑台，所述Z轴滑台设置在Y轴滑台上，所述Z轴滑台上晶体管取料组件，所述第二电控十字滑台与控制装置电连接，所述晶体管取料组件与气压驱动器通过软管连接；所述控制装置还包括：

晶体管取料装置驱动模块：用于在状态检测为检测合格时，生成控制第二电控十字滑台和气压驱动器的工作信号。

第一电控十字滑台可以精准带动PCB放置板在X轴和Y轴上自由移动，而第二电控十字滑台可以带动晶体管取料组件在Y轴和Z轴上自由运动，因此通过两台十字滑台就能在三维空间的运动，就能实现晶体管取料组件将多个晶体管放置在不同的焊点上，从而自动化完成晶体管的贴片工序。

附图说明

图1为本发明实施例晶体管粘片机控制系统的逻辑框图；

图2为智能晶体管粘片机的正视向的结构示意图；

图3为图2中AO处的放大示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：机架1、X轴单元步进电机2、X轴单元丝杠3、气源4、软管5、X轴单元滑块6、气泵7、第二Y轴滑台8、第二Y轴滑块9、Z轴步进电机10、Z轴滑块11、壳体12、X轴丝杠13、工作台14、安装柜15、X轴滑块16、第一Y轴步进电机17、X轴步进电机18、第一摄像头19、PCB放置板20、挤膏器21、第一Y轴滑块22、Z轴单元步进电机23、第二摄像头24、Y轴单元步进电机25、吸气通道27、实心软管28、弹性垫圈29、触杆30、限位板31、复位弹簧32、限位环33。

实施例

一种晶体管粘片机控制系统，应用于智能晶体管粘片机，智能晶体管粘片机，基本如附图2、图3所示：包括机架1，所述机架1上设有焊膏挤出装置和晶体管取料装置，所述焊膏挤出装置位于机架1左侧，晶体管取料装置位于机架1右侧。

焊膏挤出装置包括工作台14和控制装置，所述工作台14位于机架1中部，所述工作台14上设有PCB放置板20和用于驱动PCB放置板20水平移动的水平驱动组件，工作台14下方设有两个安装柜15。

水平驱动组件包括第一电控十字滑台，所述第一电控十字滑台包括X轴滑台和第一Y轴滑台，所述第一Y轴滑台设置在X轴滑台上，所述PCB放置板20设置在Y轴滑台上。X轴滑台包括X轴步进电机18、X轴丝杠13和X轴滑块16，第一Y轴滑台包括第一Y轴步进电机17、第一Y轴丝杠和第一Y轴滑块22，PCB放置板20固定在第一Y轴滑块22上。

PCB放置板20上设有用于放置PCB板的初始点位，初始点位为直角凸起。所述工作台14上且位于PCB放置板20的初始位前侧面固定有第一摄像头19，所述机架1上且位于PCB放置板20的初始位上方固定有第二摄像头24。

机架1上设有XYZ三轴驱动组件，所述XYZ三轴驱动组件包括XYZ三轴运动平台、挤膏器21和气压驱动器，所述XYZ三轴运动平台包括设置在机架1上的X轴单元、设置在X轴单元上的Y轴单元和设置在Y轴单元上的Z轴单元，所述挤膏器21固定在Z轴单元上，所述气压驱动器设置在机架1上并与挤膏器21通过软管5连接。本实施例中，X轴单元包括X轴单元步进电机2、X轴单元丝杠3和X轴单元滑块6。Y轴单元固定在X轴单元滑块6上包括Y轴单元步进电机25、Y轴单元丝杠和Y轴单元滑块。Z轴单元固定在Y轴单元滑块上包括Z轴单元步进电机23、Z轴单元丝杠和Z轴单元滑块，挤膏器21固定在Z轴单元滑块上。

晶体管取料装置包括第二电控十字滑台，所述第二电控十字滑台包括第二Y轴滑台8和Z轴滑台，所述Z轴滑台设置在第二Y轴滑台8上，所述Z轴滑台上固定有晶体管取料组件，所述第二电控十字滑台与控制装置电连接，所述晶体管取料组件与气压驱动器通过软管5连接。第二Y轴滑台8包括第二Y轴步进电机、第二Y轴丝杠和第二Y轴滑块9，Z轴滑台固定在第二Y轴滑块9上包括Z轴步进电机10、Z轴丝杠和Z轴滑块11，晶体管取料组件固定在Z轴滑块11上。本实施例的电控十字滑台、XYZ三轴运动平台与现有的十字滑台、XYZ三轴运动平台结构相同，因此对于电控十字滑台和XYZ三轴运动平台的结构与安装不做赘述。

气压驱动器包括气源4和气动电磁阀，所述气源4与挤膏器21通过软管5连接，所述气动电磁阀设置在气源4与挤膏器21之间。挤膏器21与针筒结构类似。

如图3所示，晶体管取料组件包括壳体12，所述壳体12的中心设有竖直的吸气通道27，所述吸气通道27连接有吸气泵7，所述壳体12的下端面中部设有圆柱形凹槽，所述圆柱形凹槽中滑动连接有圆柱形滑块，圆柱形凹槽和圆柱形滑块侧面之间有较大的间隙，圆柱形滑块侧面固定有四个限位凸起。壳体12的下端面设有安装槽，安装槽位于圆柱形凹槽外侧且其内设有滑块分离组件，本实施例中，安装槽设有四个。滑块分离组件包括触杆30、复位弹簧32和实心软管28，安装槽与圆柱形凹槽的底面通过U形凹槽连通，所述触杆30上套设且固定有限位板31，限位板31与安装槽滑动连接。安装槽的开口位置设有限位环33，触杆30的下端部穿过限位环33。复位弹簧32套设在触杆30上用于触杆30的复位，本实施例中，复位弹簧32为拉簧，设置在限位板31与限位环33之间，一端固定在限位板31上，另一端固定在限位环33上；所述实心软管28设置在U形凹槽内一端连接触杆30，另一端连接圆柱形滑块上端面。圆柱形滑块与圆柱形凹槽的接触面设有环形的弹性垫圈29。

第一电控十字滑台、第二电控十字滑台、气动电磁阀、第一摄像头19、第二摄像头24、XYZ三轴运动平台、气压驱动器和负压气泵7均与控制装置电连接。如图1所示，所述控制装置包括：

图像采集模块：用于采集PCB放置板位于初始位且其上放置好PCB板后侧视向的第一图像数据，还用于采集PCB放置板位于初始位时俯视向的第二图像数据；

数据存储模块：用于存储PCB放置板的真实厚度数据；

数据处理模块：用于将第一图像数据和PCB放置板的真实厚度数据通过图像识别技术获取PCB板上表面的高度数据；还用于将第二图像数据通过图像识别技术获取PCB放置板上放置PCB板的初始点位的零点坐标数据，并根据零点坐标数据获取PCB板上表面若干焊点的焊点坐标数据；

信号控制模块：用于生成通过水平驱动组件将PCB放置板由初始位移动到焊膏印刷位的焊膏印刷控制信号，再根据高度数据生成控制三轴运动平台在Z轴上的Z轴移动控制信号，再根据焊点坐标数据生成控制三轴运动平台在XY轴上的XY轴移动控制信号和控制气压驱动器中的挤膏器挤出纳米银浆的焊膏挤出信号。

十字滑台控制模块：用于在获取到焊膏印刷控制信号时，控制第一电控十字滑台Y轴滑台上的PCB放置板在X轴滑台上由初始位移动到焊膏印刷位。

气动电磁阀控制模块：用于在获取到焊膏挤出信号时，根据焊膏挤出信号控制气动电磁阀的通断电。

焊膏印刷检测模块：用于在焊膏挤出装置根据焊膏印刷控制信号、Z轴移动控制信号和焊膏挤出信号完成焊膏印刷时，通过信号控制模块生成控制PCB放置板回到初始位的回归信号和生成通过图像采集模块采集图像数据的采集信号；

十字滑台控制模块：用于在获取到回归信号时，控制Y轴滑台上的PCB放置板回到初始位；

图像采集模块：用于在PCB放置板回到初始位时，根据采集信号采集PCB放置板位于初始位时俯视向的第三图像数据；

焊膏印刷分析模块：用于根据第三图像数据对PCB板上若干焊点上的焊膏进行状态检测；所述状态检测包括检测合格和检测不合格。

报警模块：用于在状态检测为检测不合格时，发出报警提示。

晶体管取料装置驱动模块：用于在状态检测为检测合格时，生成控制第二电控十字滑台和气压驱动器的工作信号。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.晶体管粘片机控制系统，包括控制装置和焊膏挤出装置，所述焊膏挤出装置包括水平驱动组件、XYZ三轴运动平台和气压驱动器，所述水平驱动组件、XYZ三轴运动平台和气压驱动器均与控制装置电连接，其特征在于：所述控制装置包括：

图像采集模块：用于采集PCB放置板位于初始位且其上放置好PCB板后侧视向的第一图像数据，还用于采集PCB放置板位于初始位时俯视向的第二图像数据；

数据存储模块：用于存储PCB放置板的真实厚度数据；

数据处理模块：用于将第一图像数据和PCB放置板的真实厚度数据通过图像识别技术获取PCB板上表面的高度数据；还用于将第二图像数据通过图像识别技术获取PCB放置板上放置PCB板的初始点位的零点坐标数据，并根据零点坐标数据获取PCB板上表面若干焊点的焊点坐标数据；

信号控制模块：用于生成通过水平驱动组件将PCB放置板由初始位移动到焊膏印刷位的焊膏印刷控制信号，再根据高度数据生成控制三轴运动平台在Z轴上的Z轴移动控制信号，再根据焊点坐标数据生成控制三轴运动平台在XY轴上的XY轴移动控制信号和控制气压驱动器中的挤膏器挤出纳米银浆的焊膏挤出信号。

2.根据权利要求1所述的晶体管粘片机控制系统，其特征在于：所述水平驱动组件包括第一电控十字滑台，所述第一电控十字滑台包括X轴滑台和Y轴滑台，所述Y轴滑台设置在X轴滑台上，所述PCB放置板设置在Y轴滑台上，所述控制装置还包括：

十字滑台控制模块：用于在获取到焊膏印刷控制信号时，控制第一电控十字滑台Y轴滑台上的PCB放置板在X轴滑台上由初始位移动到焊膏印刷位。

3.根据权利要求2所述的晶体管粘片机控制系统，其特征在于：所述气压驱动器包括气源和气动电磁阀，所述气源与挤膏器通过软管连接，所述气动电磁阀设置在气源与挤膏器之间并与控制器电连接，所述控制装置还包括：

气动电磁阀控制模块：用于在获取到焊膏挤出信号时，根据焊膏挤出信号控制气动电磁阀的通断电。

4.根据权利要求3所述的晶体管粘片机控制系统，其特征在于：所述控制装置还包括：

焊膏印刷检测模块：用于在焊膏挤出装置根据焊膏印刷控制信号、Z轴移动控制信号和焊膏挤出信号完成焊膏印刷时，通过信号控制模块生成控制PCB放置板回到初始位的回归信号和生成通过图像采集模块采集图像数据的采集信号；

十字滑台控制模块：用于在获取到回归信号时，控制Y轴滑台上的PCB放置板回到初始位；

图像采集模块：用于在PCB放置板回到初始位时，根据采集信号采集PCB放置板位于初始位时俯视向的第三图像数据；

焊膏印刷分析模块：用于根据第三图像数据对PCB板上若干焊点上的焊膏进行状态检测；所述状态检测包括检测合格和检测不合格。

5.根据权利要求4所述的晶体管粘片机控制系统，其特征在于：所述控制装置还包括：

报警模块：用于在状态检测为检测不合格时，发出报警提示。

6.根据权利要求4所述的晶体管粘片机控制系统，其特征在于：还包括晶体管取料装置，所述晶体管取料装置包括第二电控十字滑台，所述第二电控十字滑台包括Y轴滑台和Z轴滑台，所述Z轴滑台设置在Y轴滑台上，所述Z轴滑台上晶体管取料组件，所述第二电控十字滑台与控制装置电连接，所述晶体管取料组件与气压驱动器通过软管连接；所述控制装置还包括：

晶体管取料装置驱动模块：用于在状态检测为检测合格时，生成控制第二电控十字滑台和气压驱动器的工作信号。

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