CN116347792B - 一种半导体照明器生产用加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体照明器生产用加工设备，涉及半导体加工技术领域，包括机架、工作台、驱动机构、焊接机构、检测机构、分拣机构以及控制模块，其中所述工作台架设在机架上，所述驱动机构安装在工作台上，焊接机构、检测机构、分拣机构依次设置在驱动机构周围，所述控制模块分别与驱动机构、焊接机构、检测机构、分拣机构电连接；所述驱动机构包括旋转组件、四个芯片固定台以及辅助固定组件，其中所述各芯片固定台均匀固定在旋转组件的四个方位上，所述辅助固定组件设置在对应进料口的芯片固定台一侧。本发明通过芯片固定台放置LED芯片和PCB板，并在辅助固定组件的配合下进行固定，固定方式稳定准确，提高了焊接质量。

Description

一种半导体照明器生产用加工设备

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，具体为一种半导体照明器生产用加工设备。

背景技术

半导体照明是一种新兴的照明技术，其基本器件为发光二极管(LED)，是一种半导体固体发光器件，是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。半导体照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。半导体照明具有高效、节能、环保、易维护等显著特点，是实现节能减排的有效途径，已逐渐成为照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一场照明光源的革命。

集成芯片内部电路引出与外围电路的接线，所有的引脚构成了这块芯片的接口，引线末端的一段，通过软钎焊使这一段与印制板上的焊盘共同形成焊点，在照明器生产时，通过需要使用到LED芯片安装在灯具内，实现对LED灯的控制，其中在LED芯片加工时需要将引脚和PCB板进行连接。

在焊接LED芯片与PCB板时，由于LED芯片与PCB板体积较小，在组合后，运输至焊接点的过程中难免有位移，芯片的引脚偏离既定的焊接位置，为了精度考虑，往往会采取人工放置或者机械手夹持，人工比较费力费时，而机械手夹持微小物体并不是很稳定，夹持力度过高会损坏芯片，过低则会松动，芯片掉落，影响了焊接质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体照明器生产用加工设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种半导体照明器生产用加工设备，包括机架、工作台、驱动机构、焊接机构、检测机构、分拣机构以及控制模块，其中所述工作台架设在机架上，所述驱动机构安装在工作台上，焊接机构、检测机构、分拣机构依次设置在驱动机构周围，所述控制模块分别与驱动机构、焊接机构、检测机构、分拣机构电连接；所述驱动机构包括旋转组件、四个芯片固定台以及辅助固定组件，其中所述各芯片固定台均匀固定在旋转组件的四个方位上，所述辅助固定组件设置在对应进料口的芯片固定台一侧，以此工位为起点，旋转组件逆时针旋转，带动芯片固定台依次到达焊接机构、检测机构、分拣机构所在点位，组成完整的加工工序，所述芯片固定台适于放置LED芯片和PCB板，并在辅助固定组件的配合下进行固定，以避免在转换工位的过程中两者之间发生偏移，从而影响焊接质量。

进一步的，所述旋转组件由旋转电机和旋转托盘组成，其中所述旋转电机固定在工作台下侧且与旋转托盘连接，所述旋转托盘设置在工作台上，受旋转电机驱动，对应四个点位各设置有凸台。

进一步的，所述芯片固定台固定在对应的凸台上，上侧开置有固定槽以及数个定位孔。

进一步的，所述辅助固定组件包括移动座、压盘、光感层、数组移动滑杆，其中所述压盘安装在移动座上且对应凸台设置有软垫，所述光感层设置在各定位孔内壁上，适于感应各定位孔内的摄入光情况并反馈至控制模块，所述各组移动滑杆对应定位孔，设置在旋转托盘内，上下两端分别连接密封块和驱动器，可在定位孔内做活塞运动。

进一步的，所述焊接机构由纵向移动单元、横向移动单元以及活动焊接头单元构成，其中所述横向移动单元设置在纵向移动单元上，所述活动焊接头单元设置在横向移动单元，且设置有红外测距模块以配合定位。

进一步的，所述检测机构包括检测座和检测盘，其中检测盘安装在检测座上且对应芯片固定台设置有鱼眼摄像头，适于拍摄芯片固定台上的LED芯片和PCB板并反馈至控制模块。

进一步的，所述分拣机构包括合格品夹头组、瑕疵品夹头组、合格品回收箱以及瑕疵品存放槽，其中所述合格品夹头组、瑕疵品夹头组皆设置有横向、纵向移动单元以帮助移动，所述合格品回收箱以及瑕疵品存放槽分别对应合格品夹头组、瑕疵品夹头组设置。

进一步的，所述具体方法如下：

S1、入料固定，LED芯片和PCB板放置到芯片固定台上后，控制模块会通过光感层所发射的光信号判断PCB板所在位置，然后驱动辅助固定组件下压至LED芯片和PCB板表面，驱动对应的移动滑杆下拉，另PCB板吸在固定槽内，复位辅助固定组件；

S2、焊接，固定住LED芯片和PCB板后，驱动旋转组件转动芯片固定台至焊接工位，在纵向移动单元、横向移动单元的支持下，将活动焊接头单元定位至焊接点大概的方位，再由自带的红外测距模块进行微调以精准定位焊接点；

S3、品质检测，焊接完毕后旋转组件转动芯片固定台至检测工位，其中的检测盘通过鱼眼摄像头拍摄LED芯片和PCB板的焊接状态并反馈至控制模块，与内置的合格品图片进行比对，判断产品焊点数量和表面质量是否符合标准，同时驱动对应的移动滑杆上推复位以松开对PCB板的吸力，另LED芯片对应所在的移动滑杆做活塞运动，在气流的搅动下，LED芯片会产生运动，此时再进行焊接点状态拍摄，以判断是否焊接牢固到位；

S4、分拣，根据S3中的检测结果进行分拣，判断为良品则驱动合格品夹头组将产品运输至合格品回收箱；反之则由瑕疵品夹头组运输至瑕疵品存放槽；

S5、重复S1~S4，完成流水化焊接操作。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：通过设置有芯片固定台以及辅助固定组件，可用于LED芯片、PCB板两者之间的焊接点定位以及整体的固定，其中芯片固定台内的定位孔可用于LED芯片本体的限位，通过辅助固定组件内的光感层对两者的位置精准定位，并由对应的移动滑杆抽拉固定，固定方式稳定且准确；通过辅助固定组件与设置的检测机构相配合，以及内置的视觉检测系统，可以帮助从焊接状态、表面情况两个方面进行检测以区别优良品。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的局部示意图；

图3是本发明的另一视角局部示意图；

图4是本发明的驱动机构、检测机构、分拣机构示意图；

图5是本发明的芯片固定台示意图；

图6是本发明的芯片固定台配合关系示意图；

图中：1、机架；2、工作台；3、驱动机构；31、旋转组件；311、旋转电机；312、旋转托盘；3121、凸台；32、芯片固定台；321、固定槽；322、定位孔；33、辅助固定组件；331、移动座；332、压盘；3321、软垫；333、光感层；334、移动滑杆；335、密封块；336、驱动器；4、焊接机构；41、纵向移动单元；42、横向移动单元；43、活动焊接头单元；5、检测机构；51、检测座；52、检测盘；6、分拣机构；61、合格品夹头组；62、瑕疵品夹头组；63、合格品回收箱；64、瑕疵品存放槽；7、LED芯片；8、PCB板。

具体实施方式

以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图所示，本发明提供技术方案：一种半导体照明器生产用加工设备，包括机架1、工作台2、驱动机构3、焊接机构4、检测机构5、分拣机构6以及控制模块，其中工作台2架设在机架1上，驱动机构3安装在工作台2上，焊接机构4、检测机构5、分拣机构6依次设置在驱动机构3周围，控制模块分别与驱动机构3、焊接机构4、检测机构5、分拣机构6电连接；驱动机构3包括旋转组件31、四个芯片固定台32以及辅助固定组件33，其中各芯片固定台32均匀固定在旋转组件31的四个方位上，辅助固定组件33设置在对应进料口的芯片固定台32一侧，以此工位为起点，旋转组件31逆时针旋转，带动芯片固定台32依次到达焊接机构4、检测机构5、分拣机构6所在点位，组成完整的加工工序，芯片固定台32适于放置LED芯片7和PCB板8，并在辅助固定组件33的配合下进行固定，以避免在转换工位的过程中两者之间发生偏移，从而影响焊接质量。

旋转组件31由旋转电机311和旋转托盘312组成，其中旋转电机311固定在工作台2下侧且与旋转托盘312连接，旋转托盘312设置在工作台2上，受旋转电机311驱动，对应四个点位各设置有凸台3121。

芯片固定台32固定在对应的凸台3121上，上侧开置有固定槽321以及数个定位孔322，在实际操作中，固定槽321内放置PCB板8，根据所要焊接的位置将对应的LED芯片7的引脚先进行弯折处理，将LED芯片7本体放置在合适的定位孔322内，靠引脚搭接在PCB板8上的焊接处，起到初步的焊接点点位效果。

辅助固定组件33包括移动座331、压盘332、光感层333、数组移动滑杆334，其中压盘332安装在移动座331上且对应凸台3121设置有软垫3321，光感层333设置在各定位孔322内壁上，适于感应各定位孔322内的摄入光情况并反馈至控制模块，各组移动滑杆334对应定位孔322，设置在旋转托盘312内，上下两端分别连接密封块335和驱动器336，可在定位孔322内做活塞运动。

焊接机构4由纵向移动单元41、横向移动单元42以及活动焊接头单元43构成，其中横向移动单元42设置在纵向移动单元41上，活动焊接头单元43设置在横向移动单元42，且设置有红外测距模块以配合定位，在实际操作中，活动焊接头单元43可通过纵向移动单元41、横向移动单元42进行大概的焊接点定位，再通过红外测距模块自身进行微调以提高定位精度。

检测机构5包括检测座51和检测盘52，其中检测盘52安装在检测座51上且对应芯片固定台32设置有鱼眼摄像头，适于拍摄芯片固定台32上的LED芯片7和PCB板8并反馈至控制模块。

分拣机构6包括合格品夹头组61、瑕疵品夹头组62、合格品回收箱63以及瑕疵品存放槽64，其中合格品夹头组61、瑕疵品夹头组62皆设置有横向、纵向移动单元以帮助移动，合格品回收箱63以及瑕疵品存放槽64分别对应合格品夹头组61、瑕疵品夹头组62设置。

具体实施方法如下：

S1、入料固定，LED芯片7和PCB板8放置到芯片固定台32上后，控制模块会通过光感层333所发射的光信号判断PCB板8所在位置，然后驱动辅助固定组件33下压至LED芯片7和PCB板8表面，驱动对应的移动滑杆334下拉，另PCB板8吸在固定槽321内，复位辅助固定组件33；

S2、焊接，固定住LED芯片7和PCB板8后，驱动旋转组件31转动芯片固定台32至焊接工位，在纵向移动单元41、横向移动单元42的支持下，将活动焊接头单元43定位至焊接点大概的方位，再由自带的红外测距模块进行微调以精准定位焊接点；

S3、品质检测，焊接完毕后旋转组件31转动芯片固定台32至检测工位，其中的检测盘52通过鱼眼摄像头拍摄LED芯片7和PCB板8的焊接状态并反馈至控制模块，与内置的合格品图片进行比对，判断产品表面质量是否符合标准，同时驱动对应的移动滑杆334上推复位以松开对PCB板8的吸力，另LED芯片7对应所在的移动滑杆334做活塞运动，在气流的搅动下，LED芯片7会产生运动，此时再进行焊接点状态拍摄，以判断是否焊接牢固到位；

S4、分拣，根据S3中的检测结果进行分拣，判断为良品则驱动合格品夹头组61将产品运输至合格品回收箱63；反之则由瑕疵品夹头组62运输至瑕疵品存放槽64；

S5、重复S1~S4，完成流水化焊接操作。

具体的，S1中LED芯片7的固定方法如下，LED芯片7本体放置在定位孔322内，通过搭接在PCB板8上焊点位置的弯折引脚做支撑，受定位孔322的限制不会出现较大的位移，仅可能在上下位置出现位移，但因为自身重力影响，若无外接干扰的情况下，LED芯片7会比较稳定的搭接在PCB板8上；

光感层333是指感受光照强度的光敏单元，一般是指单位面积上所接受可见光的光通量，具体原理可参考照度计，光感层333适于测定各定位孔322内入射光大小以此来判定LED芯片7与PCB板8方位，具体判断方法如下在放置LED芯片7与PCB板8前，光感层333会记录无遮挡情况下的定位孔322内光照度为初始状态，LED芯片7与PCB板8放置到位后，光感层333会检测到三类光照度信号，分别为/>、/>、/>，且/>,其中/>信号区域可判定为上方无遮挡，入射光正常即上方区域不在LED芯片7与PCB板8放置范围；/>为无入射光信号即上方区域全被遮挡，这种情况只有PCB板8全覆盖才会出现，因此此信号下可判定上方区域为PCB板8放置范围；/>的范围在/>与/>两者之间，处于此信号区间会有两种可能，一是上方为LED芯片7所在区域，受LED芯片7本体的部分遮挡，入射光强度降低，二是为PCB板8部分遮挡，受PCB板8大小、形状因素影响，有些PCB板8涉及到的定位孔322不会被完全覆盖，因为仅降低入射光强度，此时判断PCB板8所在位置时，可仅对/>区域内的移动滑杆334进行控制，也可对/>两者区域内内移动滑杆334进行控制，因为LED芯片7本体不会完全堵塞定位孔322，下方的移动滑杆334不会对LED芯片7产生较大的影响，由于在光照控制上需要严格把控，设备整体上侧优选设置稳定光源照射以避免外界因素干扰；

辅助固定组件33下压至LED芯片7和PCB板8表面时，因为有软垫3321作为过渡，很大程度上避免了直接压制对LED芯片7、PCB板8本身造成的损伤。

S3中品质检测内容如下：对于焊接点的检测如要包括焊接状态是否良好以及焊接表面是否损伤两点进行判断，在对刚到达检测点的产品进行初步拍摄检测，与合格品照片进行比对，此时主要为焊接表面优良检测，是否出现焊点裂缝等外型瑕疵；对移动滑杆334上推复位以松开对PCB板8的吸力主要是指处于区域的，然后处于/>区域内的移动滑杆334做活塞运动可对上方的遮挡物起到一定的推动作用，拍摄此过程中的照片进行比对是否焊点接口错位，从而判断焊接状态是否良好。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“右”、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，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。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种半导体照明器生产用加工设备，其特征在于：包括：

机架（1）、工作台（2）、驱动机构（3）、焊接机构（4）、检测机构（5）、分拣机构（6）以及控制模块，其中所述工作台（2）架设在机架（1）上，所述驱动机构（3）安装在工作台（2）上，所述焊接机构（4）、检测机构（5）、分拣机构（6）依次设置在驱动机构（3）周围，所述控制模块分别与驱动机构（3）、焊接机构（4）、检测机构（5）、分拣机构（6）电连接；所述驱动机构（3）包括旋转组件（31）、四个芯片固定台（32）以及辅助固定组件（33），其中所述各芯片固定台（32）均匀固定在旋转组件（31）的四个方位上，所述辅助固定组件（33）设置在对应进料口的芯片固定台（32）一侧，以此工位为起点，旋转组件（31）逆时针旋转，带动芯片固定台（32）依次到达焊接机构（4）、检测机构（5）、分拣机构（6）所在点位，组成完整的加工工序，所述芯片固定台（32）适于放置LED芯片（7）和PCB板（8），并在辅助固定组件（33）的配合下进行固定；

所述芯片固定台（32）固定在对应的凸台（3121）上，上侧开置有固定槽（321）以及数个定位孔（322）；

所述辅助固定组件（33）包括移动座（331）、压盘（332）、光感层（333）、数组移动滑杆（334），其中所述压盘（332）安装在移动座（331）上且对应凸台（3121）设置有软垫（3321），所述光感层（333）设置在各定位孔（322）内壁上，适于感应各定位孔（322）内的摄入光情况并反馈至控制模块，所述各组移动滑杆（334）对应定位孔（322），设置在旋转托盘（312）内，上下两端分别连接密封块（335）和驱动器（336），可在定位孔（322）内做活塞运动。

2.根据权利要求1所述的一种半导体照明器生产用加工设备，其特征在于：

所述旋转组件（31）由旋转电机（311）和旋转托盘（312）组成，其中所述旋转电机（311）固定在工作台（2）下侧且与旋转托盘（312）连接，所述旋转托盘（312）设置在工作台（2）上，受旋转电机（311）驱动，对应四个点位各设置有凸台（3121）。

3.根据权利要求2所述的一种半导体照明器生产用加工设备，其特征在于：

所述焊接机构（4）由纵向移动单元（41）、横向移动单元（42）以及活动焊接头单元（43）构成，其中所述横向移动单元（42）设置在纵向移动单元（41）上，所述活动焊接头单元（43）设置在横向移动单元（42），且设置有红外测距模块以配合定位。

4.根据权利要求3所述的一种半导体照明器生产用加工设备，其特征在于：

所述检测机构（5）包括检测座（51）和检测盘（52），其中所述检测盘（52）安装在检测座（51）上且对应芯片固定台（32）设置有鱼眼摄像头，适于拍摄芯片固定台（32）上的LED芯片（7）和PCB板（8）并反馈至控制模块。

5.根据权利要求4所述的一种半导体照明器生产用加工设备，其特征在于：

所述分拣机构（6）包括合格品夹头组（61）、瑕疵品夹头组（62）、合格品回收箱（63）以及瑕疵品存放槽（64），其中所述合格品夹头组（61）、瑕疵品夹头组（62）皆设置有横向、纵向移动单元以帮助移动，所述合格品回收箱（63）以及瑕疵品存放槽（64）分别对应合格品夹头组（61）、瑕疵品夹头组（62）设置。

6.一种半导体照明器生产用加工设备的使用方法，其特征在于，具体方法如下：

S1、入料固定，LED芯片（7）和PCB板（8）放置到芯片固定台（32）上后，控制模块会通过光感层（333）所发射的光信号判断PCB板（8）所在位置，然后驱动辅助固定组件（33）下压至LED芯片（7）和PCB板（8）表面，驱动对应的移动滑杆（334）下拉，另PCB板（8）吸在固定槽（321）内，复位辅助固定组件（33）；

S2、焊接，固定住LED芯片（7）和PCB板（8）后，驱动旋转组件（31）转动芯片固定台（32）至焊接工位，在纵向移动单元（41）、横向移动单元（42）的支持下，将活动焊接头单元（43）定位至焊接点大概的方位，再由自带的红外测距模块进行微调以精准定位焊接点；

S3、品质检测，焊接完毕后旋转组件（31）转动芯片固定台（32）至检测工位，其中的检测盘（52）通过鱼眼摄像头拍摄LED芯片（7）和PCB板（8）的焊接状态并反馈至控制模块，与内置的合格品图片进行比对，判断产品表面质量是否符合标准，同时驱动对应的移动滑杆（334）上推复位以松开对PCB板（8）的吸力，另LED芯片（7）对应所在的移动滑杆（334）做活塞运动，在气流的搅动下，LED芯片（7）会产生运动，此时再进行焊接点状态拍摄，以判断是否焊接牢固到位；

S4、分拣，根据S3中的检测结果进行分拣，判断为良品则驱动合格品夹头组（61）将产品运输至合格品回收箱（63）；反之则由瑕疵品夹头组（62）运输至瑕疵品存放槽（64）；

S5、重复S1~S4，完成流水化焊接操作。