CN116086664B - 一种360°旋转微压力感测模组及贴装吸附装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种360°旋转微压力感测模组及贴装吸附装置，其包括组件壳体、设置在组件壳体内的焊线固定板、一端固定在所述组件壳体上的压力感应弹片以及感应所述压力感应弹片应变的电阻应变片，所述压力感应弹片的另一自由端倾斜向外悬挑伸出形成弹力臂，所述弹力臂末端形成有与待测件接触的接触部，所述电阻应变片具有感测端与焊线端，所述感测端粘贴在所述弹力臂上，所述焊线端固定在所述焊线固定板上且焊接有导线。本发明能够有效的避免旋转过程中传感器线缆对感测本体的干扰，且感测精度高，能够满足高精度微压力感测的监测需求。

Description

一种360°旋转微压力感测模组及贴装吸附装置

技术领域

本发明涉及贴装设备技术领域，更具体地说，本发明涉及一种360°旋转微压力感测模组及贴装吸附装置。

背景技术

近年来，随着通讯速率要求的提高，芯片元器件不断小型化，产品高密度集成，生产工艺要求及可靠性越来越高。各种封装贴片工艺技术的不断创新，也为芯片实现更小更薄的集成制造提供了基础。其中表面贴装技术是随之发展而兴起的一种综合性技术，涉及电子元器件焊接和组装技术等内容。贴装设备中，其极具重要性的关键部件就是贴装头，为了实时监控贴装压力，因此，贴装头中监测贴装压力压力传感器是必不可少的。但由于芯片尺寸非常小，有的约为0.2mm，且非常薄，在贴装时需要严格控制其贴装的下压力，以防止压坏或压碎芯片，因此，对于用于贴装微小型芯片的贴装头而言，其对于贴装时的压力感测精度要求更高，且不能受到外界的干扰，否则会较大程度上影响压力传感器的数据检测精度。

现有技术中，专利公开号为CN209120585U公开了一种带贴装压力反馈的贴装头，其将压力传感器设置在旋转贴装轴的末端，然后将吸嘴组件设置在压力传感器的感应端，实时检测吸嘴组件的轴向压力大小。专利公开号为CN111857198A也公开了一种压力控制闭环系统及其压力控制方法，其将压力传感器同轴设置在旋转主动件与旋转贴装轴之间，压力传感器的感应端与旋转贴装轴连接，以实时检测旋转贴装轴的轴向压力大小。但该两件专利中的压力传感器都会跟着旋转贴装轴进行同步旋转，因此，压力传感器的线缆在旋转是会发生扭转，则务必会对压力传感器本体造成拉扯，尽管这个线缆的拉扯对尺寸较大的芯片贴装影响不大，但对于微小型的芯片而言，线缆的拉扯造成的压力传感器检测数据的波动影响还是非常大的，无法满足此类型以及更高精度要求的压力感测需求。

现有技术中还有专利号为CN115036238A公开了一种光器件贴装机构，其将压力传感器设置在旋转贴装轴的顶部上方，中间通过一个弹簧连接在一起，弹簧的底端套设在旋转贴装轴的顶部轴柱上，且通过圆环凸起限定轴向位置，弹簧顶端与压力传感器的感应端连接；这个贴装机构中的压力传感器虽然不会随着贴装轴一起旋转，不存在线材环绕影响压力感测大小，但该贴装机构的贴装头在旋转时，由于弹簧底部顶持着旋转贴装轴上的限位圆环凸起，使得旋转贴装轴会对弹簧产生一定的扭转驱动力，使得弹簧产生变形波动，容易造成压力传感器的误判以及压力监测数据不准确的现象。

因此，有必要提供一种新的360°旋转微压力感测模组及贴装吸附装置来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的主要目的之一在于提供一种360°旋转微压力感测模组，能够有效的避免旋转过程中传感器线缆对感测本体的干扰，且感测精度高，能够满足高精度微压力感测的监测需求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种360°旋转微压力感测模组，其包括组件壳体、设置在组件壳体内的焊线固定板、一端固定在所述组件壳体上的压力感应弹片以及感应所述压力感应弹片应变的电阻应变片，所述压力感应弹片的另一自由端倾斜向外悬挑伸出形成弹力臂，所述弹力臂末端形成有与待测件接触的接触部，所述电阻应变片具有感测端与焊线端，所述感测端粘贴在所述弹力臂上，所述焊线端固定在所述焊线固定板上且焊接有导线。

进一步的，所述接触部与所述待测件为点接触。

进一步的，所述接触部为球面凸起结构。

进一步的，还包括第二安装座，所述组件壳体通过转轴转动安装在所述第二安装座上以实现所述压力感应弹片的倾斜角度调节，且所述组件壳体通过锁紧螺钉锁紧固定其角度。

进一步的，所述组件壳体包括基座与顶盖，所述基座与所述顶盖之间形成有夹持固定所述焊线固定板以及所述压力感应弹片端部的安装槽。

本发明的另一目的在于提供一种贴装吸附装置，其包括第一安装座、轴向浮动设置在所述第一安装座下方的旋转贴装轴以及上述压力感测模组，所述压力感测模组固定在所述第一安装座上，所述旋转贴装轴上固定设置有顶盖，所述接触部压持在所述顶盖上实现力传递。

进一步的，所述旋转贴装轴的顶部固定安装有一个圆形弹片，所述圆形弹片的中部形成有具有轴向弹力变形能力的中心弹力部，所述旋转贴装轴的顶部与所述中心弹力部固定连接。

进一步的，所述圆形弹片的圆周固定在一个安装筒上，所述安装筒通过轴承旋转安装在所述第一安装座上。

进一步的，所述圆形弹片为圆形片材结构，且其表面围绕圆心开设有一对第一圆弧槽与一对第二圆弧槽，所述第一圆弧槽包围在所述第二圆弧槽的外围，所述第一圆弧槽与所述第二圆弧槽将所述圆形弹片由外到内依次分隔为第一弹力部、第二弹力部以及所述中心弹力部。

进一步的，所述第一弹力部与所述第二弹力部之间通过一对共线的第一连接部连接在一起，所述第二弹力部与所述中心弹力部之间通过一对共线的第二连接部连接在一起，由所述第一连接部构成的连线与由所述第二连接部构成的连线相互垂直。

本发明一种360°旋转微压力感测模组及贴装吸附装置与现有技术相比的有益效果在于：能够有效的避免旋转过程中传感器线缆对感测本体的干扰，且感测精度高，能够满足高精度微压力感测的监测需求。具体的，

1）将压力感测模组设置在不随旋转贴装轴旋转的安装座上，消除了传感器线缆缠绕对压力感测模组的拉扯干扰，保障了压力监测精准度与可靠度；

2）对压力感测模组的感应件进行结构的优化设计，采用弹力臂的形式构成压力传感器的感应件，形成压力感应弹片，将压力感应弹片设置为倾斜向下的弹片结构，其自由端延伸至旋转贴装轴上的盖板表面，并与盖板表面接触，将旋转贴装轴受到的轴向压力变化转变为压力感应弹片的内部应力变化，利用对压力感应弹片的应力变化的检测转变为电阻变化，进而得到对应大小的压力值，实现旋转贴装轴的轴向压力感测功能；

3）采用弹力臂的形式一方面加大了压力的力臂，使得应力变化得到倍数放大，以能够实现更精细的压力感测，满足高精度芯片贴装的压力监测需求；另一方面实现了贴装轴力控的柔性结构，可达到0.01mm/g的行程线性关系，因此，对于芯片产品可以实现快速贴装，不会因为单行程过冲导致压坏产品；

4）在压力感应弹片的自由端设置接触部，利用接触部实现与盖板的点接触，一方面大大降低了盖板表面旋转摩擦力对压力感应弹片的影响；另一方面，采用点接触能够精准的反馈出旋转贴装轴的轴向力控导致的位移差，从而实现更精准的反馈力变化，具有更可靠、更稳定以及更精准的压力监测能力，降低误报警概率，保障贴装过程的顺利进行，提高贴装效率。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图之一；

图2为本发明实施例去掉第一安装座后的结构示意图；

图3为本发明实施例中压力感测模组与盖板配合的结构示意图；

图4为本发明实施例中压力感测模组的爆炸结构示意图；

图5为本发明实施例中压力感测模组的部分结构示意图；

图6为本发明实施例中圆形弹片的结构示意图；

图7为本发明实施例的另一结构示意图；

附图标记为：

100-贴装吸附装置；

1-第一安装座；

2-旋转贴装轴，21-盖板；

3-压力感测模组，31-组件壳体，311-基座，312-顶盖，313-安装槽，32-焊线固定板，33-压力感应弹片，331-接触部，34-电阻应变片，341-感测端，342-焊线端，35-导线，36-转轴，37-锁紧螺钉；

4-第二安装座；5-安装筒；

6-圆形弹片，61-中心弹力部，62-第一圆弧槽，63-第二圆弧槽，64-第一弹力部，65-第二弹力部，66-第一连接部，67-第二连接部；

7-轴承；8-弹簧。

具体实施方式

请参照图1-图7，本实施例为一种贴装吸附装置100，其包括第一安装座1、轴向浮动设置在第一安装座1下方的旋转贴装轴2以及固定在第一安装座1上的压力感测模组3，压力感测模组3包括组件壳体31、设置在组件壳体31内的焊线固定板32、一端固定在组件壳体31上且另一端悬挑伸出的压力感应弹片33以及感应压力感应弹片33上的应变大小的电阻应变片34。

旋转贴装轴2上固定设置有盖板21，压力感应弹片33的一端固定在组件壳体31上且另一自由端倾斜向下延伸至盖板21的上表面。压力感应弹片33倾斜向下延伸形成一个弹力臂结构，压力感应弹片33的自由端（即所述弹力臂末端）设置有与盖板21表面实现点接触的接触部331。接触部331为球面凸起结构。通过压力感应弹片33的结构设计，形成一个倾斜式的弹力臂结构，延长了压力传递件的力臂，进而可以将压力传递件内部的应变呈倍数增大，以便能够感测更小的压力大小以及更精准的感测压力值。另外，压力感应弹片33与盖板21的接触为柔性接触，能够将力控精度细分到0.1mm/g的线性关系，实现高精度压力感测。

为了降低盖板21旋转过程中其表面对压力感应弹片33的影响，本实施例一方面通过降低盖板21与压力感应弹片33之间的摩擦系数来实现上述目的，另一方面通过提高盖板21的表面平面度来实现上述目的。具体为，接触部331与盖板21之间的摩擦系数小于或等于0.05，本实施例中，接触部331为轴承钢质的球面凸起结构，可采用轴承钢球，盖板21也采用轴承钢材质制成。由于本实施例的压力感测模组是感测微压力的，轴向压力大小在200g以内，因此，盖板21表面与接触部331之间的动摩擦力是非常小的，该摩擦力大小等于摩擦系数乘以轴向压力，例如0.05×0.2Kg×9.8 N / Kg =0.098N，该摩擦力非常小，可以忽略不计，因此，盖板21在旋转时，其表面的摩擦力对接触部331基本上不会产生可以影响轴向压力检测的不良影响。

本实施例中的接触部331为轴承钢球，轴承钢球又称铬钢球，主要材质为GCr15，为高碳铬合金轴承钢，这类钢具有较高的硬度和耐磨性，因此，即使盖板21长时间相对于接触部331相对运动后，两者之间也很少有磨损。在其他实施例中，也可以采用硬度高且耐磨性高的材质。

为了保障接触部331与盖板21之间具有较小的摩擦系数，除了从两者的材质方面进行保障外，本实施例对盖板21表面的粗糙度也进行了限定，盖板21的表面粗糙度为小于或等于0.8um。

盖板21表面的平面度小于或等于0.01mm，降低盖板21旋转时其表面对接触部331产生的波动影响。

电阻应变片34具有感测端341与焊线端342，感测端341粘贴在压力感应弹片33表面，具体的粘贴在弹力臂上且靠近接触部331一端设置，以具有更大的力臂；焊线端342固定在焊线固定板32上，焊线固定板32上焊接有与焊线端342电连通的导线35，通过所述导线35连通上位机中实现数据采集传输。电阻应变片34是用于测量应变的元件，它能将压力感应弹片33上应变的变化转换为电阻变化。上位机内部程序根据电阻应变片34监测到的电阻变化即可反推出压力感应弹片33上的应变变化，进而得出压力感应弹片33受到的压力大小。对于电阻应变片的数据处理属于现有技术，本实施例就不再赘述。

本实施例的旋转贴装轴2在贴装物料时，会产生轴向的压力，为了精准的监测该压力大小防止压坏物料，本实施例通过压力感应弹片33来感测旋转贴装轴2的轴向压力。旋转贴装轴2在施加压力贴装芯片的同时受到同等大小的反向作用压力，由于其相对于第一安装座1具有轴向浮动能力，因此，在受到反向作用压力时会轴向向上位移，同时盖板21也随之向上移动，盖板21向上移动进而驱动压力感应弹片33自由端向上产生变形，压力感应弹片33内部应力发生变化，粘贴在压力感应弹片33上的电阻应变片34发生阻值变化，通过测算进而得到旋转贴装轴2的轴向压力大小。

另外，当旋转贴装轴2旋转时，由于压力感测模组3固定在第一安装座1上，其连接导线35不会随着旋转贴装轴2旋转，因此压力感应弹片33在360°任意角度的力控感测不会受到连接线材缠绕形成拉扯影响，保障了压力感测模组3检测压力大小的精准度与可靠度。再者，压力感应弹片33仅通过自由端的一个接触部331采用点接触的方式与盖板21的上表面接触，旋转贴装轴2在旋转时，一方面其表面的旋转摩擦力对压力感应弹片33的影响非常小，完全可以忽略不计；另一方面，采用点接触能够精准的反馈出旋转贴装轴2的轴向力控导致的位移差，从而实现更精准的反馈力变化，因此，相比于现有技术中利用弹簧来过渡传递旋转贴装轴的轴向压力至压力传感器的方式而言，本实施例采用的倾斜延伸式配合点接触式的压力感应弹片33，具有更可靠、更稳定以及更精准的压力监测能力，降低误报警概率，保障贴装过程的顺利进行，提高贴装效率。

本实施例中，组件壳体31包括基座311与顶盖312，基座311与顶盖312之间形成有夹持固定焊线固定板32以及压力感应弹片33端部的安装槽313。

为了能够灵活调节压力感测模组3的测试范围以及测试灵敏度，本实施例还设置有第二安装座4，第二安装座4固定安装在第一安装座1上，压力感测模组3角度可调的安装在第二安装座4上。具体的，组件壳体31通过转轴36转动设置在第二安装座4上，并通过锁紧螺钉37锁紧固定其角度，进而可以调节压力感应弹片33的倾斜角度，实现压力测试范围以及测试灵敏度的灵活调节，提高通用性。

为了实现旋转贴装轴2稳定的轴向浮动复位，不会因为旋转而产生旋转偏差或轴向偏差，本实施例在旋转贴装轴2的顶部固定安装有一个圆形弹片6，圆形弹片6的中部形成有具有轴向弹力变形能力的中心弹力部61，旋转贴装轴2的顶部与中心弹力部61固定连接。圆形弹片6的圆周固定在一个安装筒5上，安装筒5通过轴承7旋转安装在第一安装座1上。

具体的，圆形弹片6为圆形片材结构，且其表面围绕圆心开设有一对第一圆弧槽62与一对第二圆弧槽63，第一圆弧槽62包围在第二圆弧槽63的外围，第一圆弧槽62与第二圆弧槽63将圆形弹片6由外到内依次分隔为第一弹力部64、第二弹力部65以及所述中心弹力部61。第一弹力部64与第二弹力部65之间通过一对共线的第一连接部66连接在一起，第二弹力部65与中心弹力部61之间通过一对共线的第二连接部67连接在一起，由第一连接部66构成的连线与由第二连接部67构成的连线相互垂直，使得中心弹力部61具有更佳的弹性浮动能力。

在其他实施例中，旋转贴装轴2的顶部也可以通过设置一个弹簧8实现轴向的弹性浮动后的位置复位，弹簧8的一端顶持着第一安装座1且另一端顶持着旋转贴装轴2，弹簧8在此处仅提供轴向浮动后的位置复位作用。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种贴装吸附装置，其特征在于：其包括第一安装座、轴向浮动设置在所述第一安装座下方的旋转贴装轴以及固定在所述第一安装座上的压力感测模组，所述压力感测模组包括组件壳体、设置在组件壳体内的焊线固定板、一端固定在所述组件壳体上的压力感应弹片以及感应所述压力感应弹片应变的电阻应变片，所述压力感应弹片的另一自由端倾斜向外悬挑伸出形成弹力臂，所述弹力臂末端形成有与待测件接触的接触部，所述电阻应变片具有感测端与焊线端，所述感测端粘贴在所述弹力臂上，所述焊线端固定在所述焊线固定板上且焊接有导线；所述旋转贴装轴上固定设置有盖板，所述接触部压持在所述盖板上实现力传递；所述盖板与所述接触部之间的摩擦系数小于或等于0.05，所述盖板上表面的平面度小于或等于0.01mm。

2.如权利要求1所述的贴装吸附装置，其特征在于：所述接触部与所述待测件为点接触。

3.如权利要求2所述的贴装吸附装置，其特征在于：所述接触部为轴承钢质的球面凸起结构。

4.如权利要求1所述的贴装吸附装置，其特征在于：还包括第二安装座，所述组件壳体通过转轴转动安装在所述第二安装座上以实现所述压力感应弹片的倾斜角度调节，且所述组件壳体通过锁紧螺钉锁紧固定其角度。

5.如权利要求1所述的贴装吸附装置，其特征在于：所述组件壳体包括基座与顶盖，所述基座与所述顶盖之间形成有夹持固定所述焊线固定板以及所述压力感应弹片端部的安装槽。

6.如权利要求1所述的贴装吸附装置，其特征在于：所述旋转贴装轴的顶部固定安装有一个圆形弹片，所述圆形弹片的中部形成有具有轴向弹力变形能力的中心弹力部，所述旋转贴装轴的顶部与所述中心弹力部固定连接。

7.如权利要求6所述的贴装吸附装置，其特征在于：所述圆形弹片的圆周固定在一个安装筒上，所述安装筒通过轴承旋转安装在所述第一安装座上。

8.如权利要求6所述的贴装吸附装置，其特征在于：所述圆形弹片为圆形片材结构，且其表面围绕圆心开设有一对第一圆弧槽与一对第二圆弧槽，所述第一圆弧槽包围在所述第二圆弧槽的外围，所述第一圆弧槽与所述第二圆弧槽将所述圆形弹片由外到内依次分隔为第一弹力部、第二弹力部以及所述中心弹力部。

9.如权利要求8所述的贴装吸附装置，其特征在于：所述第一弹力部与所述第二弹力部之间通过一对共线的第一连接部连接在一起，所述第二弹力部与所述中心弹力部之间通过一对共线的第二连接部连接在一起，由所述第一连接部构成的连线与由所述第二连接部构成的连线相互垂直。