CN114203615A - 用于吸附薄脆型芯片的高柔性吸嘴结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于吸附薄脆型芯片的高柔性吸嘴结构，解决了如何通过简单的吸嘴的机械变形来解决贴片压力控制的问题。在圆筒状吸嘴壳体（101）的内腔中，悬浮地活动设置有吸嘴芯插接座体（102），在吸嘴芯插接座体（102）的下端面上插接有中空吸嘴芯（108），中空吸嘴芯（108）下端，从上向下，穿过下盖中部通孔（107）后，设置在圆筒下盖（106）的下方，在中空吸嘴芯（108）的下端连接有吸嘴（109）；在吸嘴芯插接座体（102）的外立面上端与圆筒状吸嘴壳体（101）的内腔之间，连接有上环形弹片组件（103），在吸嘴芯插接座体（102）的外立面下端与圆筒状吸嘴壳体（101）的内腔之间，连接有下环形弹片组件（104）；提高了吸附稳定性和成功率。

Description

用于吸附薄脆型芯片的高柔性吸嘴结构

技术领域

本发明涉及一种集成电路封装贴片机的专用吸嘴，采用此机构原理的吸嘴组件，具有高精度、高柔性，压控高线性度的优点，特别适用于砷化镓、氮化镓等薄脆型芯片的拾取。

背景技术

集成电路封装贴片工艺流程中，在贴片机的XYZ三轴运动机械臂下方设置有芯片物料区和贴片区，贴片前由运动机械臂前端的吸嘴从芯片料盒中或蓝膜上拾取芯片，拾取时，机械臂XY轴先运动到指定位置，Z轴带动吸嘴开始向下运动，吸嘴与芯片料盒中的芯片接近时，机械臂Z轴减速缓慢移动，当吸嘴前端与芯片上表面接触时，打开吸嘴中空负压电磁阀，吸嘴中空变为负压状态，把芯片吸附到吸嘴前端，Z轴上提，拾取完成；贴片时，运动机械臂XY轴带动吸嘴及芯片物料一起运动到指定位置，Z轴带动吸嘴开始向下运动，芯片与基板接近时，机械臂Z轴减速缓慢移动，当芯片下表面与基板上表面接触时，关闭吸嘴中空负压电磁阀，打开吸嘴中空正压电磁阀，吸嘴中空变为正压状态，芯片与吸嘴脱离，Z轴上提，贴附放置完成；当生产中所用芯片为薄脆型芯片时，拾取和贴片难度都大于普通硅基芯片，吸嘴和芯片接触力不能过大，否则就会损伤芯片；现有设备多采用弹性Z轴的方法来解决芯片拾取和放置时接触力的控制问题，但这种控制结构存在机构复杂，计算机软件编程控制只能适用于特定的一种规格的芯片，当拾取的芯片发生变化时，需要重新进行编程，不能适应多物料，不能自动切换吸嘴，只能具有一种弹性系数，工艺适应范围很有限；如何通过简单的吸嘴的机械变形来解决贴片压力控制的问题，提高柔性变形的高线性度，以适合多种芯片物料，成为现场需要解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种用于吸附薄脆型芯片的高柔性吸嘴结构，解决了如何通过简单的吸嘴的机械变形来解决贴片压力控制的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思为：将吸嘴设置在吸嘴芯底部，将吸嘴芯，从下向上，接插在吸嘴芯圆柱状支座的底端面上，将吸嘴芯圆柱状支座活动设置在吸嘴的圆筒形壳体的内腔中，在圆筒形壳体的内腔与吸嘴芯圆柱状支座之间设置环形弹片，也就是将环形弹片的内圈与吸嘴芯圆柱状支座固定连接在一起，将环形弹片的外圈与圆筒形壳体的内腔固定连接，在环形弹片的内圈与环形弹片的外圈之间，设置有“一字形”弹性连接筋，当整个吸嘴机构下压接触到芯片后，反作用力会依次通过吸嘴、中空吸嘴芯、吸嘴芯圆柱状支座、环形弹片的内圈、“一字形”弹性连接筋和固定在圆筒形壳体的内腔中的环形弹片的外圈上，通过环形弹片的内、外圈之间的弹性变形，来吸收吸嘴机构对芯片上表面的刚性冲击，保护薄脆型芯片不被过压损坏；并且，通过设置多环套接的弹性变形环来调节控制环形弹片的吸收反作用力，保证环形弹片运动轨迹的垂直，实现了吸嘴芯运动轨迹唯一性，提高了吸附稳定性和成功率。

一种用于吸附薄脆型芯片的高柔性吸嘴结构，包括圆筒状吸嘴壳体和吸嘴芯插接座体，在圆筒状吸嘴壳体的上端口上设置有圆筒上盖，在圆筒状吸嘴壳体的下端口上设置有圆筒下盖，在圆筒下盖的中部设置有下盖中部通孔，在圆筒状吸嘴壳体的内腔中，悬浮地活动设置有吸嘴芯插接座体，在吸嘴芯插接座体的下端面上插接有中空吸嘴芯，中空吸嘴芯下端，从上向下，穿过下盖中部通孔后，设置在圆筒下盖的下方，在中空吸嘴芯的下端连接有吸嘴；在吸嘴芯插接座体的外立面上端与圆筒状吸嘴壳体的内腔之间，连接有上环形弹片组件，在吸嘴芯插接座体的外立面下端与圆筒状吸嘴壳体的内腔之间，连接有下环形弹片组件。

上环形弹片组件的结构与下环形弹片组件的结构是完全相同的，在上环形弹片组件的外圈环形弹片中，活动套接有第一内圈环形弹片，在第一内圈环形弹片中活动套接有第二内圈环形弹片，在第二内圈环形弹片中活动套接有第三内圈环形弹片，外圈环形弹片、第一内圈环形弹片、第二内圈环形弹片和第三内圈环形弹片，是以同心圆的形式，设置在同一水平面上的；在外圈环形弹片与第一内圈环形弹片之间，连接有第一对“一字形”连接筋片，在第一内圈环形弹片与第二内圈环形弹片之间，连接有第二对“一字形”连接筋片，在第二内圈环形弹片与第三内圈环形弹片之间，连接有第三对“一字形”连接筋片，第一对“一字形”连接筋片是与第二对“一字形”连接筋片彼此相互垂直设置的，第三对“一字形”连接筋片与第一对“一字形”连接筋片是处在同一直线上的；外圈环形弹片与圆筒状吸嘴壳体的内腔固定连接在一起，第三内圈环形弹片与吸嘴芯插接座体固定连接在一起。

在圆筒状吸嘴壳体的内腔中部，设置有水平环形凸台，在水平环形凸台上方的圆筒状吸嘴壳体的内腔侧壁上，设置有一对向内凸起支撑块，在圆筒上盖的下底面上，设置有一对向下凸起压块，上环形弹片组件的外圈环形弹片设置在一对向内凸起支撑块上，圆筒上盖的下底面上设置的一对向下凸起压块，压接在一对向内凸起支撑块上方放置的外圈环形弹片上。

在吸嘴芯插接座体的顶端，设置有带圆柱形台阶的吸嘴芯插接座体上盖，吸嘴芯插接座体上盖下端面上的圆柱形台阶，从上向下穿过第三内圈环形弹片的内孔后，盖接在吸嘴芯插接座体的顶端面上；在吸嘴芯插接座体底端面下方的中空吸嘴芯上，穿接有下环形弹片组件，下环形弹片组件是通过其上的第三内圈环形弹片的内孔，套接在中空吸嘴芯上的；在吸嘴芯插接座体的底端面上，设置有吸嘴芯插接座体环形下盖，吸嘴芯插接座体环形下盖，通过其上的中心孔，从下向上穿过中空吸嘴芯的下部后，与吸嘴芯插接座体的下端面连接在一起，在吸嘴芯插接座体的下底面与吸嘴芯插接座体环形下盖的上顶面之间，夹持固定有下环形弹片组件上的第三内圈环形弹片。

在水平环形凸台的上顶面上，设置有上盖固定螺栓穿接螺孔，在外圈环形弹片与第一内圈环形弹片之间，设置有螺栓穿过通孔，在一对向内凸起支撑块上设置有螺栓穿过缺口，圆筒上盖固定螺栓依次穿过螺栓穿过孔和螺栓穿过缺口后，与上盖固定螺栓穿接螺孔螺接在一起。

本发明通过两组弹片组件的变形，来吸收吸嘴机构对芯片上表面的刚性冲击，保护薄脆型芯片不被过压损坏，同时还实现了吸嘴芯与吸嘴外壳的可靠连接；两组弹片组件的配合，保证了吸嘴芯运动轨迹的垂直唯一性，提高了吸附稳定性和成功率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明沿中轴线横向剖开时的剖视图；

图3是本发明的吸嘴芯插接座体102的结构示意图；

图4是本发明的吸嘴芯插接座体102沿中轴线横向剖开时的剖视图；

图5是本发明的圆筒上盖105的结构示意图；

图6是本发明的圆筒下盖106的结构示意图；

图7是本发明的上环形弹片组件103的结构示意图；

图8是本发明的圆筒状吸嘴壳体101在俯视方向上的结构示意图；

图9是本发明的圆筒状吸嘴壳体101在仰视方向上的结构示意图；

图10是本发明的吸嘴芯插接座体102、上环形弹片组件103和吸嘴芯插接座体上盖120之间的配合关系图；

图11是本发明的吸嘴芯插接座体102、下环形弹片组件104和吸嘴芯插接座体环形下盖121之间的配合关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种用于吸附薄脆型芯片的高柔性吸嘴结构，包括圆筒状吸嘴壳体101和吸嘴芯插接座体102，在圆筒状吸嘴壳体101的上端口上设置有圆筒上盖105，在圆筒状吸嘴壳体101的下端口上设置有圆筒下盖106，在圆筒下盖106的中部设置有下盖中部通孔107，在圆筒状吸嘴壳体101的内腔中，悬浮地活动设置有吸嘴芯插接座体102，在吸嘴芯插接座体102的下端面上插接有中空吸嘴芯108，中空吸嘴芯108下端，从上向下，穿过下盖中部通孔107后，设置在圆筒下盖106的下方，在中空吸嘴芯108的下端连接有吸嘴109；在吸嘴芯插接座体102的外立面上端与圆筒状吸嘴壳体101的内腔之间，连接有上环形弹片组件103，在吸嘴芯插接座体102的外立面下端与圆筒状吸嘴壳体101的内腔之间，连接有下环形弹片组件104，吸嘴芯插接座体102是通过上、下两环形弹片组件的支撑，悬浮在圆筒状吸嘴壳体101的内腔中的，当整个吸嘴结构下压到薄脆型芯片上，对其进行吸附时，薄脆型芯片对吸嘴109所产生的反作用力，被两环形弹片组件所吸收，从而实现了吸嘴109对薄脆型芯片的柔性接触与吸附，避免了薄脆型芯片的破损。

上环形弹片组件103的结构与下环形弹片组件104的结构是完全相同的，在上环形弹片组件103的外圈环形弹片110中，活动套接有第一内圈环形弹片111，在第一内圈环形弹片111中活动套接有第二内圈环形弹片112，在第二内圈环形弹片112中活动套接有第三内圈环形弹片113，外圈环形弹片110、第一内圈环形弹片111、第二内圈环形弹片112和第三内圈环形弹片113，是以同心圆的形式，设置在同一水平面上的；在外圈环形弹片110与第一内圈环形弹片111之间，连接有第一对“一字形”连接筋片114，在第一内圈环形弹片111与第二内圈环形弹片112之间，连接有第二对“一字形”连接筋片115，在第二内圈环形弹片112与第三内圈环形弹片113之间，连接有第三对“一字形”连接筋片116，第一对“一字形”连接筋片114是与第二对“一字形”连接筋片115彼此相互垂直设置的，第三对“一字形”连接筋片116与第一对“一字形”连接筋片114是处在同一直线上的；外圈环形弹片110与圆筒状吸嘴壳体101的内腔固定连接在一起，第三内圈环形弹片113与吸嘴芯插接座体102固定连接在一起；当第三内圈环形弹片113随吸嘴芯插接座体102向上移动时，第三内圈环形弹片113通过第三对“一字形”连接筋片116牵引第二内圈环形弹片112也向上移动，由于第三内圈环形弹片113、第三对“一字形”连接筋片116和第二内圈环形弹片112均为弹性片，使吸嘴芯插接座体102向上移动冲击力被弹性片吸收，将刚性移动变成了柔性移动；第二内圈环形弹片112向上移动又通过第二对“一字形”连接筋片115牵引第一内圈环形弹片111向上移动，再一次吸收向上的冲击力，本发明的环形弹片组件正是基于此原理设计的，并且将每圈弹性片与其相邻圈弹性片之间的每对“一字形”连接筋片设置相距90度弧度，即相互垂直，从而实现了从内圈导外圈传递向上的移动力时，实现相邻两圈的相互垂直制约，保证了弹性变形合力的竖向垂直，保证了被吸嘴吸附薄脆型芯片的位置不会发生旋转，进而保证了芯片吸附及贴附的准确。

在圆筒状吸嘴壳体101的内腔中部，设置有水平环形凸台117，在水平环形凸台117上方的圆筒状吸嘴壳体101的内腔侧壁上，设置有一对向内凸起支撑块118，在圆筒上盖105的下底面上，设置有一对向下凸起压块119，上环形弹片组件103的外圈环形弹片110设置在一对向内凸起支撑块118上，圆筒上盖105的下底面上设置的一对向下凸起压块119，压接在一对向内凸起支撑块118上方放置的外圈环形弹片110上；水平环形凸台117是本发明的圆筒上盖105和圆筒下盖106的固定连接基体，通过将两圆筒盖体与圆筒状吸嘴壳体101的盖接紧固，同时起到了将上环形弹片组件103的外圈，以及将下环形弹片组件104的外圈，与圆筒状吸嘴壳体101固定连接在一起的目的，并将上环形弹片组件103固定在水平环形凸台117上方的筒内空间中，为上环形弹片组件103的变形提供足够空间；同时也将下环形弹片组件104固定在水平环形凸台117下方的筒内空间中，为下环形弹片组件104的变形提供足够空间。

在吸嘴芯插接座体102的顶端，设置有带圆柱形台阶的吸嘴芯插接座体上盖120，吸嘴芯插接座体上盖120下端面上的圆柱形台阶，从上向下穿过第三内圈环形弹片113的内孔后，盖接在吸嘴芯插接座体102的顶端面上；在吸嘴芯插接座体102底端面下方的中空吸嘴芯108上，穿接有下环形弹片组件104，下环形弹片组件104是通过其上的第三内圈环形弹片的内孔，套接在中空吸嘴芯108上的；在吸嘴芯插接座体102的底端面上，设置有吸嘴芯插接座体环形下盖121，吸嘴芯插接座体环形下盖121，通过其上的中心孔，从下向上穿过中空吸嘴芯108的下部后，与吸嘴芯插接座体102的下端面连接在一起，在吸嘴芯插接座体102的下底面与吸嘴芯插接座体环形下盖121的上顶面之间，夹持固定有下环形弹片组件104上的第三内圈环形弹片；通过将吸嘴芯插接座体上盖120固定在吸嘴芯插接座体102的上顶面上，实现对上环形弹片组件103内圈与吸嘴芯插接座体102的固定，通过吸嘴芯插接座体环形下盖121与吸嘴芯插接座体102的下底面的扣接固定，实现了下环形弹片组件104与吸嘴芯插接座体102的固定，从而实现了整个吸嘴芯插接座体102在圆筒状吸嘴壳体101腔内的上浮和下沉，并将上浮力和下沉力通过两组环形弹片组件吸收，并通过两组环形弹片组件的结构保证了上浮力和下沉力不会产生方向上的变化。

在水平环形凸台117的上顶面上，设置有上盖固定螺栓穿接螺孔122，在外圈环形弹片110与第一内圈环形弹片111之间，设置有螺栓穿过通孔123，在一对向内凸起支撑块118上设置有螺栓穿过缺口124，圆筒上盖固定螺栓125依次穿过螺栓穿过孔123和螺栓穿过缺口124后，与上盖固定螺栓穿接螺孔122螺接在一起。

Claims (5)

1.一种用于吸附薄脆型芯片的高柔性吸嘴结构，包括圆筒状吸嘴壳体（101）和吸嘴芯插接座体（102），在圆筒状吸嘴壳体（101）的上端口上设置有圆筒上盖（105），在圆筒状吸嘴壳体（101）的下端口上设置有圆筒下盖（106），在圆筒下盖（106）的中部设置有下盖中部通孔（107），其特征在于，在圆筒状吸嘴壳体（101）的内腔中，悬浮地活动设置有吸嘴芯插接座体（102），在吸嘴芯插接座体（102）的下端面上插接有中空吸嘴芯（108），中空吸嘴芯（108）下端，从上向下，穿过下盖中部通孔（107）后，设置在圆筒下盖（106）的下方，在中空吸嘴芯（108）的下端连接有吸嘴（109）；在吸嘴芯插接座体（102）的外立面上端与圆筒状吸嘴壳体（101）的内腔之间，连接有上环形弹片组件（103），在吸嘴芯插接座体（102）的外立面下端与圆筒状吸嘴壳体（101）的内腔之间，连接有下环形弹片组件（104）。

2.根据权利要求1所述的一种用于吸附薄脆型芯片的高柔性吸嘴结构，其特征在于，上环形弹片组件（103）的结构与下环形弹片组件（104）的结构是完全相同的，在上环形弹片组件（103）的外圈环形弹片（110）中，活动套接有第一内圈环形弹片（111），在第一内圈环形弹片（111）中活动套接有第二内圈环形弹片（112），在第二内圈环形弹片（112）中活动套接有第三内圈环形弹片（113），外圈环形弹片（110）、第一内圈环形弹片（111）、第二内圈环形弹片（112）和第三内圈环形弹片（113），是以同心圆的形式，设置在同一水平面上的；在外圈环形弹片（110）与第一内圈环形弹片（111）之间，连接有第一对“一字形”连接筋片（114），在第一内圈环形弹片（111）与第二内圈环形弹片（112）之间，连接有第二对“一字形”连接筋片（115），在第二内圈环形弹片（112）与第三内圈环形弹片（113）之间，连接有第三对“一字形”连接筋片（116），第一对“一字形”连接筋片（114）是与第二对“一字形”连接筋片（115）彼此相互垂直设置的，第三对“一字形”连接筋片（116）与第一对“一字形”连接筋片（114）是处在同一直线上的；外圈环形弹片（110）与圆筒状吸嘴壳体（101）的内腔固定连接在一起，第三内圈环形弹片（113）与吸嘴芯插接座体（102）固定连接在一起。

3.根据权利要求2所述的一种用于吸附薄脆型芯片的高柔性吸嘴结构，其特征在于，在圆筒状吸嘴壳体（101）的内腔中部，设置有水平环形凸台（117），在水平环形凸台（117）上方的圆筒状吸嘴壳体（101）的内腔侧壁上，设置有一对向内凸起支撑块（118），在圆筒上盖（105）的下底面上，设置有一对向下凸起压块（119），上环形弹片组件（103）的外圈环形弹片（110）设置在一对向内凸起支撑块（118）上，圆筒上盖（105）的下底面上设置的一对向下凸起压块（119），压接在一对向内凸起支撑块（118）上方放置的外圈环形弹片（110）上。

4.根据权利要求3所述的一种用于吸附薄脆型芯片的高柔性吸嘴结构，其特征在于，在吸嘴芯插接座体（102）的顶端，设置有带圆柱形台阶的吸嘴芯插接座体上盖（120），吸嘴芯插接座体上盖（120）下端面上的圆柱形台阶，从上向下穿过第三内圈环形弹片（113）的内孔后，盖接在吸嘴芯插接座体（102）的顶端面上；在吸嘴芯插接座体（102）底端面下方的中空吸嘴芯（108）上，穿接有下环形弹片组件（104），下环形弹片组件（104）是通过其上的第三内圈环形弹片的内孔，套接在中空吸嘴芯（108）上的；在吸嘴芯插接座体（102）的底端面上，设置有吸嘴芯插接座体环形下盖（121），吸嘴芯插接座体环形下盖（121），通过其上的中心孔，从下向上穿过中空吸嘴芯（108）的下部后，与吸嘴芯插接座体（102）的下端面连接在一起，在吸嘴芯插接座体（102）的下底面与吸嘴芯插接座体环形下盖（121）的上顶面之间，夹持固定有下环形弹片组件（104）上的第三内圈环形弹片。

5.根据权利要求4所述的一种用于吸附薄脆型芯片的高柔性吸嘴结构，其特征在于，在水平环形凸台（117）的上顶面上，设置有上盖固定螺栓穿接螺孔（122），在外圈环形弹片（110）与第一内圈环形弹片（111）之间，设置有螺栓穿过通孔（123），在一对向内凸起支撑块（118）上设置有螺栓穿过缺口（124），圆筒上盖固定螺栓（125）依次穿过螺栓穿过孔（123）和螺栓穿过缺口（124）后，与上盖固定螺栓穿接螺孔（122）螺接在一起。

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