CN115172253A - 一种顶针机构及晶片搬运设备 - Google Patents

一种顶针机构及晶片搬运设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种顶针机构及晶片搬运设备。顶针机构包括顶针组件、移动驱动模组以及弹片导向组件，弹片导向组件包括连接座、弹片以及弹片座。连接臂具有弹性形变功能，当连接座向上运动时，连接臂各个方向受力平衡，变形均匀，能对连接座及与其固定连接的顶针组件起到限位及导向作用。本发明通过采用弹片导向，提高了顶针导向精度，实现高精度导向。

Description

一种顶针机构及晶片搬运设备
技术领域
本发明属于晶片搬运技术领域，尤其涉及一种顶针机构及晶片搬运设备。
背景技术
顶针机构是晶片搬运设备(如自动固晶机、粘片机)中的常见的装置，它的作用是将晶片从晶膜分离，其特点是运动距离小，响应速度高。由于晶片总体往小而薄方向发展，而固晶效率则要求越来越高，因而对顶针机构的位置精度及响应速度提出越来越高要求。
现有的顶针机构大多数都是采用直线衬套或者直线导轨导向，直线衬套或直线导轨存在以下两个问题：一、预压小时，出现间隙影响导向精度；二、预压大时，出现阻力过大影响运动顺畅度。要平衡这两者，对零件加工和装配都提出了很高的要求，导致装置结构复杂，材料及装配成本高。
同时，采用直线衬套或者直线导轨导向在导向方向存在摩擦力，会导致导轨或撑套内部零件摩擦损耗，并且会产生较大的噪音。然而在高速运动下，任何导向精度缺失或运动顺畅的缺失都是致命的，因而现有顶针机构面对越来越快的固晶速度时，已经显得力不从心。
发明内容
本发明的目的在于提供一种顶针机构及晶片搬运设备，旨在解决现有的导向装置所存在的成本高以及长期使用后精度缺失的问题。
本发明是这样实现的，一种顶针机构，用于将晶片从晶膜上分离，其包括顶针组件、驱动所述顶针组件移动的移动驱动模组以及用于给所述顶针组件导向的弹片导向组件；
所述连接座与所述竖向直线驱动模组的动力输出端传动连接，所述竖向直线驱动模组用于驱动所述连接座向上/向下运动；
所述连接座活动穿设于所述弹片座中，所述弹片具有固定环、活动环以及连接臂，所述连接座竖向穿设于所述活动环中；所述连接臂连接于所述固定环与活动环之间，并沿所述固定环的周向方向均匀分布；所述活动环与所述连接座固定连接，所述固定环与所述弹片座固定连接；
所述连接臂具有弹性形变功能，当所述连接座向上运动时，所述连接臂各个方向受力平衡，变形均匀，对所述连接座及与其固定连接的顶针起到限位及导向作用。
进一步的，所述顶针组件包括竖向直线驱动模组、顶针、顶针杆、顶针帽以及顶针帽座，所述顶针杆固定在所述连接座上，所述顶针固定在所述顶针杆的顶部，用于向上顶起晶片；所述顶针帽用于吸附晶膜；所述顶针帽固定在所述顶针帽座上，所述顶针杆活动穿于所述顶针帽座中，所述连接座向上/向下运动时，带动所述顶针向上/向下运动。
进一步的，所述弹片导向组件包括一个连接座、一个或两个以上沿连接座的长度方向间隔分布的弹片以及一个或两个以上沿连接座的长度方向间隔分布的弹片座。
进一步的，所述弹片包括上弹片以及下弹片，所述弹片座包括上弹片座以及下弹片座；所述上弹片的活动环与所述连接座的顶部固定连接，所述上弹片座位于所述连接座顶部外围，所述上弹片的固定环与所述上弹片座固定连接；所述下弹片的活动环与所述连接座的底部固定连接，所述下弹片座位于所述连接座底部外围，所述下弹片的固定环与所述下弹片座固定连接。
进一步的，所述竖向直线驱动模组包括驱动电机、偏心轴以及滚动轴承，所述偏心轴与所述驱动电机的转轴固定连接，所述偏心轴穿设于所述滚动轴承内；所述连接座上具有连接口，所述滚动轴承位于所述连接口内；所述驱动电机工作时，驱动所述滚动轴承作偏心转动，进而带动所述连接座向上/向下运动。
进一步的，顶针机构还包括原点设定组件，所述原点设定组件包括光电传感器、原点挡光板以及控制器，所述原点挡光板固定在所述驱动电机的转轴上，当所述原点挡光板运动至设定的原点位置时，所述原点挡光板遮挡所述光电传感器发出的光线，所述光电传感器与所述控制器电连接，当所述光电传感器检测到光线被遮挡时，发送信号至所述控制器。
进一步的，所述弹片具有至少两个连接臂，所述至少两个连接臂沿所述活动环周向间隔分布。
进一步的，顶针机构还包括基座，所述顶针组件以及弹片导向组件均安装在所述基座上；所述移动驱动模组包括X向调节滑台以及Y向调节滑台，所述基座固定在所述X向调节滑台上，所述Y向调节滑台安装在Y向调节滑台上，通过调节所述Y向调节滑台及X向调节滑台能微调所述基座在Y向及X向的位置。
本发明还提供了一种晶片搬运设备，包括装卸晶片的机械手以及上述任一项所述的顶针机构，当所述顶针机构将晶片从晶膜上分离后，所述机械手将晶片搬运至目标位置。
进一步的，所述晶片搬运设备为自动固晶机或自动粘片机或自动分选机。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：
本发明的顶针机构设置有用于给顶针组件导向的弹片导向组件。弹片导向组件包括连接座、弹片以及弹片座。连接臂具有弹性形变功能，当连接座向上运动时，连接臂各个方向受力平衡，变形均匀，能对连接座及与其固定连接顶针组件起到限位及导向作用。通过采用弹片导向，可实现以下效果：
1、提高了顶针组件导向精度，实现高精度导向；
2、消除了静、动摩擦阻力不一致问题，实现运动阻力无突变；
3、无需润滑措施，就能长期保证高精度；
4、导向方向无摩擦力，噪音小；
5、零件加工及装配难度降低，降低了生产成本，并适合大批量生产。
附图说明
图1是本发明实施例提供的顶针机构的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的顶针组件及弹片导向组件的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的顶针组件及弹片导向组件的分解结构示意图；
图4是本发明实施例提供的弹片的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的向直线驱动模组的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的弹片导向组件的弹片处于原始状态时的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的弹片导向组件的弹片处于顶起状态时的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参看图1，示出了本发明的一较佳实施例，一种顶针机构，用于将晶片从晶膜上分离，其包括基座1、顶针组件、用于给顶针组件导向的弹片导向组件3、驱动顶针组件移动的移动驱动模组4以及原点设定组件5。顶针组件以及弹片导向组件3均安装在基座1上。
请一同参看图2，顶针组件包括竖向直线驱动模组、顶针21、顶针杆22、顶针帽23以及顶针帽座24。弹片导向组件包括连接座31、弹片32以及弹片座33。
连接座31与竖向直线驱动模组的动力输出端传动连接，竖向直线驱动模组用于驱动连接座31向上/向下运动，于本实施例中，采用驱动电机20作为竖向直线驱动模组的动力源。顶针杆22固定在连接座31上，顶针21固定在顶针杆22的顶部，用于向上顶起晶片。顶针帽23通过外接真空装置产生负压，用于吸附晶膜，顶针帽23固定在顶针帽座24上，顶针杆22活动穿于顶针帽座24中，连接座31向上/向下运动时，顶针21能向上/向下运动。
请一同参看图4，连接座31活动穿设于弹片座33中，弹片32具有固定环321、活动环322以及连接臂323，连接座31竖向设于活动环321中；连接臂323连接于固定环321与活动环322之间，并沿固定环321的周向方向均匀分布；活动环322与连接座31固定连接，固定环321与弹片座33固定连接。
连接臂323具有弹性形变功能，当连接座31向上运动时，连接臂323各个方向受力平衡，变形均匀，对连接座31及与其固定连接的顶针21起到限位及导向作用。
弹片导向组件3包括一个连接座31、一个或两个以上沿连接座31的长度方向间隔分布的弹片32以及一个或两个以上沿连接座31的长度方向间隔分布的弹片座33，弹片座33的数量与弹片32的数量相同，并且，弹片座33的分布位置与弹片32的分布位置一一对应。在实际应用中，不限定弹片32以及弹片座33的具体数量。
如图3所示，本实施例的弹片32包括上弹片32a以及下弹片32b，弹片座33包括上弹片座33a以及下弹片座33b；上弹片32a的活动环322与连接座31的顶部固定连接，上弹片座33a位于连接座31顶部外围，上弹片32a的固定环321与上弹片座33a固定连接；下弹片32b的活动环322与连接座31的底部固定连接，下弹片座33b位于连接座31底部外围，下弹片32b的固定环321与下弹片座33b固定连接。
弹片32具有至少两个连接臂323，至少两个连接臂323沿活动环322周向等距间隔分布。如图4所示，弹片32具有三个连接臂323，相邻两连接臂323的中心线的圆心角为120度。
请参看图5，竖向直线驱动模组包括驱动电机20、偏心轴26以及滚动轴承27。偏心轴26与驱动电机20的转轴201固定连接，偏心轴26穿设于滚动轴承27内；连接座31上具有连接口311，滚动轴承27位于连接口311内；驱动电机20工作时，驱动滚动轴承27作偏心转动，进而带动连接座31向上/向下运动。
请参看图1，移动驱动模组4包括X向调节滑台41以及Y向调节滑台42，基座1固定在Y向调节滑台42上，Y向调节滑台42安装在X向调节滑台41上，通过调节Y向调节滑台42及X向调节滑台41能微调基座1在Y向及X向的位置，进而调整顶针21的位置。
原点设定组件包括光电传感器51、原点挡光板52以及控制器。原点挡光板52固定在驱动电机20的转轴201上，当原点挡光板52运动至设定的原点位置时，原点挡光板52遮挡光电传感器51发出的光线，光电传感器51与控制器电连接，驱动电机20工作时，能带动原点挡光板52找到原点(当光电传感器51检测到光线被遮挡时，即说明偏心轴26及连接座31处于原点位置)，发送信号至控制器。
如图6及图7所示，弹片导向组件3的导向原理如下：
原始状态下，上弹片32a及下弹片32b是平的或者设定的初始形状，当连接座31受到往上的外力后，两弹片32开始沿着垂直方向向上移动，因上弹片32a及下弹片32b各向受力平衡，故能保证上弹片32a及下弹片32b中心各向变形均匀，因而能保证上弹片32a及下弹片32b的变形是沿着中心垂直向上移动，因有上、下两个弹片32，保证了在较长跨度内移动的精确度。当受到向下的外力时，上弹片32a及下弹片32b向下运动恢复到原始状态。此时，完成了一个完整的顶针周期。
本实施还提供了一种晶片搬运设备，包括装卸晶片的机械手以及顶针机构，当顶针机构将晶片从晶膜上分离后，机械手将晶片搬运至目标位置。
本实施例的晶片搬运设备可以是包含将晶片与晶膜分离机构的所有设备，例如，可以是自动固晶机、自动粘片机或自动分选机。
本实施例通过采用弹片导向组件对顶针21导向，可实现以下效果：
1、提高了顶针组件导向精度，实现高精度导向；
2、消除了静、动摩擦阻力不一致问题，实现运动阻力无突变；
3、无需润滑措施，就能长期保证高精度；
4、导向方向无摩擦力，噪音小；
5、零件加工及装配难度降低，降低了生产成本，并适合大批量生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种顶针机构，用于将晶片从晶膜上分离，其特征在于，包括顶针组件、驱动所述顶针组件移动的移动驱动模组以及用于给所述顶针组件导向的弹片导向组件，所述弹片导向组件包括连接座、弹片以及弹片座；
所述连接座与所述竖向直线驱动模组的动力输出端传动连接，所述竖向直线驱动模组用于驱动所述连接座向上/向下运动；
所述连接座活动穿设于所述弹片座中，所述弹片具有固定环、活动环以及连接臂，所述连接座竖向穿设于所述活动环中；所述连接臂连接于所述固定环与活动环之间，并沿所述固定环的周向方向均匀分布；所述活动环与所述连接座固定连接，所述固定环与所述弹片座固定连接；
所述连接臂具有弹性形变功能，当所述连接座向上/向下运动时，所述连接臂各个方向受力平衡，变形均匀，对所述连接座及顶针组件起到限位及导向作用。
2.如权利要求1所述的顶针机构，其特征在于，所述顶针组件包括竖向直线驱动模组、顶针、顶针杆、顶针帽以及顶针帽座，所述顶针杆固定在所述连接座上，所述顶针固定在所述顶针杆的顶部，用于向上顶起晶片；所述顶针帽用于吸附晶膜；所述顶针帽固定在所述顶针帽座上，所述顶针杆活动穿于所述顶针帽座中，所述连接座向上/向下运动时，带动所述顶针向上/向下运动。
3.如权利要求1所述的顶针机构，其特征在于，所述弹片导向组件包括一个连接座、一个或两个以上沿连接座的长度方向间隔分布的弹片以及一个或两个以上沿连接座的长度方向间隔分布的弹片座。
4.如权利要求3所述的顶针机构，其特征在于，所述弹片包括上弹片以及下弹片，所述弹片座包括上弹片座以及下弹片座；所述上弹片的活动环与所述连接座的顶部固定连接，所述上弹片座位于所述连接座顶部外围，所述上弹片的固定环与所述上弹片座固定连接；所述下弹片的活动环与所述连接座的底部固定连接，所述下弹片座位于所述连接座底部外围，所述下弹片的固定环与所述下弹片座固定连接。
5.如权利要求1所述的顶针机构，其特征在于，所述竖向直线驱动模组包括驱动电机、偏心轴以及滚动轴承，所述偏心轴与所述驱动电机的转轴固定连接，所述偏心轴穿设于所述滚动轴承内；所述连接座上具有连接口，所述滚动轴承位于所述连接口内；所述驱动电机工作时，驱动所述滚动轴承作偏心转动，进而带动所述连接座向上/向下运动。
6.如权利要求5所述的顶针机构，其特征在于，还包括原点设定组件，所述原点设定组件包括光电传感器、原点挡光板以及控制器，所述原点挡光板固定在所述驱动电机的转轴上，当所述原点挡光板运动至设定的原点位置时，所述原点挡光板遮挡所述光电传感器发出的光线，所述光电传感器与所述控制器电连接，当所述光电传感器检测到光线被遮挡时，发送信号至所述控制器。
7.如权利要求1至6中任一项所述的顶针机构，其特征在于，所述弹片具有至少两个连接臂，所述至少两个连接臂沿所述活动环周向间隔分布。
8.如权利要求1至6中任一项所述的顶针机构，其特征在于，还包括基座，所述顶针组件以及弹片导向组件均安装在所述基座上；所述移动驱动模组包括X向调节滑台以及Y向调节滑台，所述基座固定在所述Y向调节滑台上，所述Y向调节滑台安装在X向调节滑台上，通过调节所述Y向调节滑台及X向调节滑台能微调所述基座在Y向及X向的位置。
9.一种晶片搬运设备，包括装卸晶片的机械手，其特征在于，还包括如权利要求1至8中任一项所述的顶针机构，当所述顶针机构将晶片从晶膜上分离后，所述机械手将晶片搬运至目标位置。
10.如权利要求9所述的晶片搬运设备，其特征在于，所述晶片搬运设备为自动固晶机、自动粘片机或自动分选机。
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