CN117059499B - 一种半导体贴装焊接一体设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体贴装焊接一体设备，涉及贴片技术领域，包括底箱、输送组件、全方位移动部件以及焊接臂；输送组件设置于底箱上表面，用于输送基板；全方位移动部件架设于输送组件上方，包含纵向移动组件和横向移动机构，且纵向移动组件用于驱动横向移动机构，所述横向移动机构用于驱动设置于其上的贴装机构，且贴装机构内配设的若干吸嘴件用于吸附待装配于基板上的半导体；焊接臂安装于输送组件边侧；其技术要点为：通过设计驱动电机与供气机构相结合，在上下移动的过程中驱动供气机构，完成对待贴装基板表面的清洁处理，同时各个吸嘴件均可进行快捷的拆装处理，同时也保证其装配完成后的稳固性和密闭性。

Description

一种半导体贴装焊接一体设备

技术领域

本发明涉及贴片技术领域，特别涉及一种半导体贴装焊接一体设备。

背景技术

贴片机：又称“贴装机”、“表面贴装系统”，在生产线中，它配置在点胶机或丝网印刷机之后，是通过移动贴装头把表面贴装元器件准确地放置PCB焊盘上的一种设备；分为手动和全自动两种；全自动贴片机是用来实现高速、高精度地全自动地贴放元器件的设备，是整个SMT生产中最关键、最复杂的设备；贴片机是SMT的生产线中的主要设备，贴片机已从早期的低速机械贴片机发展为高速光学对中贴片机，并向多功能、柔性连接模块化发展。

现有专利号为：CN202211078820.3，名称为半导体芯片封装贴片机的专利中指出：包括机架、两治具储料模组和移载模组；机架设有芯片上料工位、修正工位和芯片贴装工位，芯片上料工位用于放置半导体芯片，修正工位用于调整半导体芯片的位置与角度，芯片贴装工位用于对半导体芯片进行贴装；两治具储料模组相互间隔安装于机架，治具储料模组用于储存治具，一治具用于放置多个管座。

但在上述技术方案实施的过程中，发现至少存在如下技术问题：

传统的贴装设备中，对于驱动电机的使用通常是对吸附半导体的吸嘴进行驱使，使其全方位移动，从而完成对半导体从吸附，到贴装再到固定的操作，功能极为单一，同时吸嘴不便拆装，需要配设较多数量的吸嘴，从而保证批量化操作，达到较高的工作效率，但是对于吸嘴的安装通常是进行螺旋设置的，对于其吸嘴与连接端面的密封性和稳固性均在长时间使用后无法得到有效的保障。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种半导体贴装焊接一体设备，通过设计驱动电机与供气机构相结合，在上下移动的过程中驱动供气机构，完成对待贴装基板表面的清洁处理，同时各个吸嘴件均可进行快捷的拆装处理，同时也保证其装配完成后的稳固性和密闭性，解决了背景技术中提及的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种半导体贴装焊接一体设备，包括底箱、输送组件、全方位移动部件以及焊接臂这四部分结构；

输送组件设置于底箱上表面，用于输送基板；

全方位移动部件架设于输送组件上方，包含纵向移动组件和横向移动机构，且纵向移动组件用于驱动横向移动机构，所述横向移动机构用于驱动设置于其上的贴装机构，且贴装机构内配设的若干吸嘴件用于吸附待装配于基板上的半导体，吸嘴件的设计数量可根据需要进行选择，同时较多的吸嘴件可完成批量化的工作处理；

焊接臂安装于输送组件边侧，用于对贴装完成后的基板进行点焊处理，该处焊接臂的具体组成结构参照图3即可看出，其工作过程和自由度的设计为常规技术，在此不多作赘述；

其中，所述贴装机构还包含滑台和驱动电机，若干所述吸嘴件可拆卸式装配于滑台底侧设置的活动架上，所述驱动电机驱动滑台和活动架同步移动，并在所述活动架表面安装供气机构，作用于对应基板表面。

在一种可能的实现方式中，所述底箱的内部安装有用于操控整个设备的控制器，且底箱上方设有顶罩，用于完全盖设所述输送组件、全方位移动部件以及焊接臂，所述焊接臂的自由端上设有点焊头，该处的点焊头也可替换为其他电动夹具进行使用。

在一种可能的实现方式中，所述输送组件包含两组侧板和装配于侧板之间的输送带，位于前方的所述侧板表面安装有视觉识别摄像探头，位于后方的所述侧板边侧设为供半导体堆放的存放区，该处的存放区用于对待贴装的半导体进行存放。

在一种可能的实现方式中，所述纵向移动组件至少有两组，且纵向移动组件包含底架和安装于底架表面的一号步进机构，所述一号步进机构内置丝杆与横向移动机构传动式连接；所述横向移动机构包含侧架和安装于侧架表面的二号步进机构，所述二号步进机构与一号步进机构的组成结构相同，且二号步进机构内置丝杆与滑台传动式连接。

在一种可能的实现方式中，所述滑台边侧位于输送组件输出方向上安装有工业相机，该处的工业相机与视觉识别摄像探头搭配使用，可完成对基板表面状态的检测。

在一种可能的实现方式中，所述供气机构包含分设于活动架上下两侧的气源件和管道件；

其中，所述气源件安装于活动架的活动轨迹上，用于对所述管道件供气，所述气源件包含相互啮合的齿轮盘和齿条，以及设置于滑台表面的伸缩囊；所述齿轮盘转动式装配于滑台表面，并与所述驱动电机的输出端通过皮带传动连接，所述齿条与活动架一体式焊接，并与所述伸缩囊呈平行式分布，所述齿条的自由端与伸缩囊的顶部固定连接；

所述管道件的表面螺旋式装配有若干喷头件，各个所述喷头件呈倾斜式分布，并与所述吸嘴件一一对应，各个吸嘴件均单独吸附单个半导体。

在一种可能的实现方式中，所述吸嘴件包含呈上下一体式连接的连接筒和吸口；

其中，所述连接筒插装于活动架内腔，并在所述连接筒的外表面设置至少一组囊圈，具体为两组囊圈；

所述吸口与连接筒连接端的位置处安装有调节旋钮，且调节旋钮中心配设的轴杆表面焊接有挡片，所述连接筒筒壁内位于挡片的移动轨迹上设置有扇形囊，且扇形囊与囊圈相连通；所述调节旋钮中心配设的轴杆自由端上焊接有阀板，且阀板用于封闭吸口与连接筒之间形成的通路。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过将驱动电机与供气机构相结合，利用驱动电机即可带动各个喷头件和吸嘴件上下移动，从而实现吸附式贴装处理，由于设计的吸嘴件数量较多，可实现批量化操作，进行高效、快捷的操作，同时也在上下移动的过程中驱动供气机构，完成对待贴装基板表面的清洁处理，避免贴装过程中存在杂质影响工作进度，解决了传统驱动装置只是能够完成带动吸嘴件移动的单一功能问题，体现了整体设备的功能性；

本发明通过在单个吸嘴件上设计调节旋钮，改变调节旋钮的旋转角度即可得到所需的效果，在旋转过程中可对各个囊圈供气，从而确保吸嘴件与活动架连接后的稳定，同时也保证连接端的密封性，并在二次旋转后可完成关闭对应吸嘴件的操作，方便根据需要选择吸嘴件的使用数量，体现了整个吸嘴件安装的便捷性和实用性。

附图说明

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明在拆除顶罩后的结构示意图；

图3为本发明的焊接臂结构示意图；

图4为本发明的全方位移动部件结构示意图；

图5为本发明的横向移动机构与滑台组装状态下的结构示意图；

图6为本发明的供气机构结构示意图；

图7为本发明的吸嘴件结构示意图；

图8为本发明的单个吸嘴件内部结构示意图。

图例说明：1、底箱；2、顶罩；3、输送组件；301、侧板；302、输送带；4、纵向移动组件；401、底架；402、一号步进机构；5、横向移动机构；501、侧架；502、二号步进机构；6、焊接臂；601、点焊头；7、基板；8、活动架；9、视觉识别摄像探头；10、存放区；11、滑台；12、驱动电机；13、工业相机；14、真空发生器；15、吸嘴件；151、连接筒；152、吸口；16、管道件；17、齿轮盘；18、齿条；19、伸缩囊；20、喷头件；21、调节旋钮；22、囊圈；23、扇形囊；24、阀板；25、挡片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

实施例1：

本实施例介绍了一种半导体贴装焊接一体设备的具体结构，如图1-图8所示，包括底箱1、输送组件3、全方位移动部件以及焊接臂6；

输送组件3设置于底箱1上表面，用于输送基板7；

全方位移动部件架设于输送组件3上方，包含纵向移动组件4和横向移动机构5，且纵向移动组件4用于驱动横向移动机构5，横向移动机构5用于驱动设置于其上的贴装机构，且贴装机构内配设的若干吸嘴件15用于吸附待装配于基板7上的半导体，通过真空吸附的作用完成对对应半导体的吸附、定位处理；

焊接臂6安装于输送组件3边侧，用于对贴装完成后的半导体和基板进行点焊式连接处理，从而使得整个设备具有贴装+焊接一体化的功能；

其中，贴装机构还包含滑台11和驱动电机12，若干吸嘴件15可拆卸式装配于滑台11底侧设置的活动架8上，驱动电机12驱动滑台11和活动架8同步移动，并在活动架8表面安装供气机构，作用于对应基板7表面，该供气机构在半导体向下移动进行贴装之前即可完成对基板7表面的清洁处理，可杜绝基板7表面存在灰尘或杂质的情况。

在一些示例中，底箱1的内部安装有用于操控整个设备的控制器，该控制器采用PLC226型号控制面板，可对整个设备中的各个用电元件进行操控，例如：输送组件3、全方位移动部件以及焊接臂6等，且底箱1上方设有顶罩2，用于完全盖设输送组件3、全方位移动部件以及焊接臂6，该处的顶罩2也起到防护的作用，焊接臂6的自由端上设有点焊头601，也可将点焊头601替换为电动夹具，完成对损坏半导体的去除操作，可根据需要进行选择装配即可。

在一些示例中，输送组件3包含两组侧板301和装配于侧板301之间的输送带302，位于前方的侧板301表面安装有视觉识别摄像探头9，位于后方的侧板301边侧设为供半导体堆放的存放区10；

在具体工作过程中，全方位移动部件和驱动电机12可在三维坐标系上进行移动，从而可将各个吸嘴件15带动到顶罩2内的各个位置，并在此之前需要利用真空发生器14使得吸嘴件15完成对存放区10内半导体的吸附处理，而后经过移动后到达输送组件3上对应的基板表面，继而完成定位贴装处理；

上述的定位过程需要配合视觉识别摄像探头9进行使用，实现贴装过程中的辅助定位处理，确保贴装位置的准确性，由于滑台11边侧位于输送组件3输出方向上安装有工业相机13，该处后续的工业相机13也能够实现对贴装和焊接完成后的二次检查处理。

在一些示例中，纵向移动组件4至少有两组，具体可选择两组对称的纵向移动组件4，参照图4即可看出，其中一个纵向移动组件4中并未配套步进电机，同时也将丝杆更换为限位滑杆进行使用，且纵向移动组件4包含底架401和安装于底架401表面的一号步进机构402，一号步进机构402内置丝杆与横向移动机构5传动式连接，该处一号步进机构402中的步进电机带动丝杆转动，从而使得整个横向移动机构5在既定方向上进行线性移动；

横向移动机构5包含侧架501和安装于侧架501表面的二号步进机构502，二号步进机构502与一号步进机构402的组成结构相同，且二号步进机构502内置丝杆与滑台11传动式连接，该处的二号步进机构502的驱动方式与上述一号步进机构402的驱动方式相同，在此不多作赘述，该处的二号步进机构502可带动整个滑台11在既定方向上进行线性移动。

在一些示例中，供气机构包含分设于活动架8上下两侧的气源件和管道件16，具体的装配位置参照图5即可看出，该处的气源件用于对管道件16供气，管道件16内的气体可从各个喷头件20喷出，并完成对贴装位置基板表面的清扫处理；

其中，气源件安装于活动架8的活动轨迹上，用于对管道件16供气；气源件包含相互啮合的齿轮盘17和齿条18，以及设置于滑台11表面的伸缩囊19；齿轮盘17转动式装配于滑台11表面，并与驱动电机12的输出端通过皮带传动连接，齿条18与活动架8一体式焊接，并与伸缩囊19呈平行式分布，齿条18的自由端与伸缩囊19的顶部固定连接；

管道件16的表面螺旋式装配有若干喷头件20，各个喷头件20呈倾斜式分布，并与吸嘴件15一一对应，参照图5即可看出。

上述气源件的具体工作过程为：

通过控制器控制驱动电机12进行旋转，驱动电机12同步皮带带动齿轮盘17逆时针旋转，使得图6中齿条18带动整个活动架8垂直下移，并在下移的过程中还可带动伸缩囊19完成压缩操作，伸缩囊19通过预埋的管路对管道件16供气，产生的气流通过各个喷头件20喷出，可完全覆盖待贴装的基板表面，最后完成贴装工作。

通过采用上述技术方案：

将驱动电机12与供气机构相结合，利用驱动电机12即可带动各个喷头件20和吸嘴件15上下移动，从而实现吸附式贴装处理，由于设计的吸嘴件15数量较多，可实现批量化操作，进行高效、快捷的操作，同时也在上下移动的过程中驱动供气机构，完成对待贴装基板表面的清洁处理，避免贴装过程中存在杂质影响工作进度，解决了传统驱动装置只是能够完成带动吸嘴件15移动的单一功能问题，体现了整体设备的功能性。

实施例2：

以实施例1为基础，本实施例介绍了一种半导体贴装焊接一体设备中关于单个吸嘴件的具体结构，如图7和图8所示，吸嘴件15包含呈上下一体式连接的连接筒151和吸口152，该处的连通151起到连接的作用，吸口152则起到吸附对应半导体的作用；

其中，连接筒151插装于活动架8内腔，并在连接筒151的外表面设置至少一组囊圈22，具体为两组；吸口152与连接筒151连接端的位置处安装有调节旋钮21，且调节旋钮21中心配设的轴杆表面焊接有挡片25，连接筒151筒壁内位于挡片25的移动轨迹上设置有扇形囊23，且扇形囊23与囊圈22相连通。

在一些示例中，调节旋钮21中心配设的轴杆自由端上焊接有阀板24，且阀板24用于封闭吸口152与连接筒151之间形成的通路。

上述的吸嘴件15在具体工作过程中：

使用者可将吸嘴件15的连接筒151自下而上式插入到活动架8底侧，直至延伸到活动架8内腔，活动架8内腔开设有对应的环形槽，供充气状态下的囊圈22完全填入；

使用者按照图8中箭头所示的方向进行转动调节旋钮21，使其旋转30°后位置固定，此时过程中的挡片25会对扇形囊23产生挤压，使得扇形囊23完成对各个囊圈22供气，使其初步充满气后即可完成对整个吸嘴件15的定位处理；

而后使用者再次旋转调节旋钮21，使其再次旋转60°，此时的囊圈22处于充满气的状态，不仅完成对吸嘴件15的有效定位，同时也完成对吸嘴件15与活动件8连接端的密封处理，同时也使得阀板24保持水平，完成对对应吸嘴件15的关闭处理。

通过采用上述技术方案：

在单个吸嘴件15上设计调节旋钮21，改变调节旋钮21的旋转角度即可得到所需的效果，在旋转过程中可对各个囊圈22供气，从而确保吸嘴件15与活动架8连接后的稳定，同时也保证连接端的密封性，并在二次旋转后可完成关闭对应吸嘴件15的操作，方便根据需要选择吸嘴件15的使用数量，体现了整个吸嘴件15安装的便捷性和实用性。

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。

Claims (8)

1.一种半导体贴装焊接一体设备，其特征在于，包括：

底箱（1）；

输送组件（3），其设置于底箱（1）上表面，用于输送基板（7）；

全方位移动部件，其架设于输送组件（3）上方，包含纵向移动组件（4）和横向移动机构（5），且纵向移动组件（4）用于驱动横向移动机构（5），所述横向移动机构（5）用于驱动设置于其上的贴装机构，且贴装机构内配设的若干吸嘴件（15）用于吸附待装配于基板（7）上的半导体；以及

焊接臂（6），其安装于输送组件（3）边侧；

其中，所述贴装机构还包含滑台（11）和驱动电机（12），若干所述吸嘴件（15）可拆卸式装配于滑台（11）底侧设置的活动架（8）上，所述驱动电机（12）驱动滑台（11）和活动架（8）同步移动，并在所述活动架（8）表面安装供气机构，作用于对应基板（7）表面，所述供气机构包含分设于活动架（8）上下两侧的气源件和管道件（16）；

其中，所述气源件安装于活动架（8）的活动轨迹上，用于对所述管道件（16）供气；所述管道件（16）的表面螺旋式装配有若干喷头件（20），各个所述喷头件（20）呈倾斜式分布，并与所述吸嘴件（15）一一对应；

所述气源件包含相互啮合的齿轮盘（17）和齿条（18），以及设置于滑台（11）表面的伸缩囊（19）；

其中，所述齿轮盘（17）转动式装配于滑台（11）表面，并与所述驱动电机（12）的输出端通过皮带传动连接，所述齿条（18）与活动架（8）一体式焊接，并与所述伸缩囊（19）呈平行式分布，所述齿条（18）的自由端与伸缩囊（19）的顶部固定连接。

2.如权利要求1所述的一种半导体贴装焊接一体设备，其特征在于：所述底箱（1）的内部安装有用于操控整个设备的控制器，且底箱（1）上方设有顶罩（2），用于完全盖设所述输送组件（3）、全方位移动部件以及焊接臂（6），所述焊接臂（6）的自由端上设有点焊头（601）。

3.如权利要求1所述的一种半导体贴装焊接一体设备，其特征在于：所述输送组件（3）包含两组侧板（301）和装配于侧板（301）之间的输送带（302），位于前方的所述侧板（301）表面安装有视觉识别摄像探头（9），位于后方的所述侧板（301）边侧设为供半导体堆放的存放区（10）。

4.如权利要求1所述的一种半导体贴装焊接一体设备，其特征在于：所述纵向移动组件（4）至少有两组，且纵向移动组件（4）包含底架（401）和安装于底架（401）表面的一号步进机构（402），所述一号步进机构（402）内置丝杆与横向移动机构（5）传动式连接。

5.如权利要求4所述的一种半导体贴装焊接一体设备，其特征在于：所述横向移动机构（5）包含侧架（501）和安装于侧架（501）表面的二号步进机构（502），所述二号步进机构（502）与一号步进机构（402）的组成结构相同，且二号步进机构（502）内置丝杆与滑台（11）传动式连接。

6.如权利要求1所述的一种半导体贴装焊接一体设备，其特征在于：所述滑台（11）边侧位于输送组件（3）输出方向上安装有工业相机（13）。

7.如权利要求1所述的一种半导体贴装焊接一体设备，其特征在于：所述吸嘴件（15）包含呈上下一体式连接的连接筒（151）和吸口（152）；

其中，所述连接筒（151）插装于活动架（8）内腔，并在所述连接筒（151）的外表面设置至少一组囊圈（22）；所述吸口（152）与连接筒（151）连接端的位置处安装有调节旋钮（21），且调节旋钮（21）中心配设的轴杆表面焊接有挡片（25），所述连接筒（151）筒壁内位于挡片（25）的移动轨迹上设置有扇形囊（23），且扇形囊（23）与囊圈（22）相连通。

8.如权利要求7所述的一种半导体贴装焊接一体设备，其特征在于：所述调节旋钮（21）中心配设的轴杆自由端上焊接有阀板（24），且阀板（24）用于封闭吸口（152）与连接筒（151）之间形成的通路。