CN117750752A - 一种气浮贴片机吸头 - Google Patents
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Abstract
一种气浮贴片机吸头，涉及半导体加工及微电子元器件制造技术领域。气浮轴承为圆筒结构，止推板为环形板固定在气浮轴承底端，回转电机转动安装在气浮轴承顶端，气动Z轴转动安装在气浮轴承底端，气动Z轴与回转电机连接传动，气动Z轴底端设置方槽并伸出止推板，回转电机与气动Z轴中心贯穿设置进气气道，方形气缸滑动插装在方槽内并留有气浮间隙，方形气缸侧壁加工节流微孔，吸头与方形气缸底端连接为一体，吸头两侧通过预紧弹簧与气动Z轴底端两侧连接，吸头底面中心设置吸气孔，侧方加工真空气道且外端安装真空接头。通过回转电机、气动Z轴和方形气缸的巧妙设置，能够同时满足吸头快速、高精度的径向回转运动和轴向位移运动。
Description
技术领域
本发明涉及半导体加工及微电子元器件制造技术领域，具体是一种气浮贴片机吸头。
背景技术
贴片机全称为“表面贴装系统”，主要应用于电子晶体元器件自动化装配生产线上，通过贴装吸头快速的移动将电子晶体元器件精准地放置在PCB主板的相应焊点上。
目前，贴片机吸头普遍为单一方向移动或对吸头的位置进行改进，如公告号CN214592706U和公告号CN215898341U的中国实用新型专利，这种方式仅改变了吸头的部分运动方式或是表面接触性能，再比如公告号CN1226907B的中国发明专利，根据使用的特殊情况而对吸头的构型进行更改，防止电子晶体元器件的损坏和掉落。
但随着晶元制造和加工技术的不断提高，电子晶体元器件的厚度从5～10μm逐渐缩小到3～5nm，这对贴片机吸头的性能也提出了更高的要求，不仅要严格保证表面粗糙度及平面度，还要保证轴向位移运动和径向回转运动过程中贴片机吸头的运行精度，但现有的贴片机吸头很难同时满足以上要求，尤其是在贴片机高速运动过程中，贴片机吸头快速动作产生轻微的抖动都会造成电子晶体元器件的移位甚至脱落。
因此，亟需对贴片机吸头进行结构优化，使其能够稳定吸附电子晶体元器件的前提下，同时兼具有效地径向回转运动和轴向位移运动，以满足现阶段晶元制造对贴片机吸头性能的更高要求。
发明内容
为解决背景技术存在的不足，本发明提供一种气浮贴片机吸头，它通过回转电机、气动Z轴和方形气缸的巧妙设置，能够同时满足吸头快速、高精度的径向回转运动和轴向位移运动。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种气浮贴片机吸头，包括气浮轴承、止推板、回转电机、气动Z轴、方形气缸以及吸头，所述气浮轴承为圆筒结构用于贴片机的连接固定，所述止推板为环形板并同轴固定在气浮轴承底端，且止推板与气浮轴承之间内侧留有环形槽，所述回转电机同轴转动安装在气浮轴承顶端，所述气动Z轴同轴转动安装在气浮轴承底端，气动Z轴侧壁中间位置一体设置环形翼并转动卡设在所述环形槽内，气动Z轴顶端与回转电机连接传动，气动Z轴底端中心设置方槽并经止推板的中心孔伸出，回转电机与气动Z轴中心贯穿设置进气气道，所述方形气缸滑动插装在所述方槽内并留有气浮间隙，方形气缸侧壁均匀加工多个节流微孔，所述吸头与方形气缸底端连接为一体，吸头两侧相对位置通过两根预紧弹簧与气动Z轴底端两侧对应位置连接，吸头底面中心设置吸气孔，吸头侧方加工真空气道并与所述吸气孔连通，所述真空气道外端安装真空接头。
进一步的，所述气动Z轴与回转电机之间通过联轴器同轴连接。
进一步的，所述吸头侧方固定安装红外线距离传感器。
进一步的，所述吸头底面以吸气孔为中心呈发散状加工米字型气槽。
进一步的，所述气浮间隙为0.02mm，所述节流微孔的孔径为0.05～0.08mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明对贴片机吸头的整体结构、运动方式和吸附方式进行整体改进，回转电机作为吸头径向回转的动力源，气动Z轴底端的方形气缸采用气浮运动结合预紧弹簧实现吸头的轴向伸缩，摩擦损耗小、使用寿命长，能够使吸头同时满足快速、高精度的径向回转运动和轴向位移运动，解决目前贴片机吸头的弊端，整体结构简单合理，便于装配和维修调试，有助于提高贴片机的运动稳定性、运动精度及吸附贴片效率，在晶元制造和加工行业进行广泛的应用。
附图说明
图1是本发明气浮贴片机吸头的轴测示意图；
图2是本发明气浮贴片机吸头的X向纵剖面示意图；
图3是本发明气浮贴片机吸头的Y向纵剖面示意图；
图4是本发明气浮贴片机吸头的仰视示意图；
图5是本发明的方形气缸与吸头的纵剖面示意图。
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，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，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1～图5所示，一种气浮贴片机吸头，包括气浮轴承1、止推板2、回转电机3、气动Z轴4、联轴器5、进气气道6、方形气缸7、吸头8以及预紧弹簧9，其中，气浮轴承1和止推板2组成定子结构，用于将设备整体固定在贴片机上，回转电机3、气动Z轴4、方形气缸7和吸头8组成转子结构，能够同时实现吸头8的径向回转运动和轴向位移运动。
结合图1～图2以及图5所示，所述气浮轴承1为圆筒结构用于贴片机的连接固定，气浮轴承1顶端边缘可一体设置法兰盘用于气浮轴承1与贴片机的连接固定。所述止推板2为环形板并同轴固定在气浮轴承1底端，且止推板2与气浮轴承1之间内侧留有环形槽，用于限制气动Z轴4的轴向位移，保证气动Z轴4仅能够进行径向回转运动。所述回转电机3同轴转动安装在气浮轴承1顶端，作为吸头8径向回转运动的动力源，能够起到回转和角度偏移的作用。所述气动Z轴4同轴转动安装在气浮轴承1底端，气动Z轴4侧壁中间位置一体设置环形翼并转动卡设在所述环形槽内，气动Z轴4顶端与回转电机3连接传动，为便于安装与拆卸，气动Z轴4与回转电机3之间宜通过联轴器5同轴连接，气动Z轴4底端中心设置方槽并经止推板2的中心孔伸出，用于方形气缸7的安装进而实现吸头8的轴向位移运动，气动Z轴4径向面起到回转支撑作用，法向面起到轴向支撑作用。回转电机3与气动Z轴4中心贯穿设置进气气道6，所述联轴器5具有橡胶垫圈并且不影响所述进气气道6位于气动Z轴4与回转电机3连接位置的气密性，所述方形气缸7滑动插装在所述方槽内并留有气浮间隙，优选的所述气浮间隙为0.02mm，方形气缸7侧壁均匀加工多个节流微孔7-1，优选的所述节流微孔7-1的孔径为0.05～0.08mm，利用外部可调节流量的供气设备通过进气气道6向方槽内进行供气，方形气缸7在所述多个节流微孔7-1的作用下能够向底部伸出，从而实现吸头8的轴向位移，同时能够在气浮间隙内形成气浮作用，气体最终通过方槽口位置的缝隙排出，使方形气缸7具有摩擦损耗小、使用寿命长的优点。
结合图3～图5所示，所述吸头8与方形气缸7底端连接为一体，吸头8两侧相对位置通过两根预紧弹簧9与气动Z轴4底端两侧对应位置连接，在进气气道6不进行供气时在所述两根预紧弹簧9的作用下，吸头8与气动Z轴4底端贴合，此时为轴向位移的初始(最短)位置。吸头8底面中心设置吸气孔8-1，吸头8侧方加工真空气道8-2并与所述吸气孔8-1连通，所述真空气道8-2外端安装真空接头8-3，通过外部抽真空设备连接所述真空接头8-3使吸气孔8-1处产生负气压，用于实现电子晶体元器件的吸附固定，当电子晶体元器件转移至指定位置后断开外部抽真空设备即可实现电子晶体元器件的脱离。此外，可在吸头8侧方固定安装红外线距离传感器8-5，起到实时监测和感知吸头8与电子晶体元器件距离的目的。为提升吸头8的性能，还可在吸头8底面以吸气孔8-1为中心呈发散状加工米字型气槽8-4，通过米字型气槽8-4的设置，扩大了吸气孔8-1的吸附作用面积，并且在吸附电子晶体元器件后，通过米字型气槽8-4各槽道偏置间隔45°的特点，可以随机抓取待焊接晶元，并通过主轴回转方式将晶元位姿摆正，实现角度的适应，减少排列晶元工序，从而节省半导体芯片加工时间。
本发明将回转电机3通过联轴器5与气动Z轴4相连，使转子部分能够通过回转电机3控制实现径向回转，同时在气动Z轴4底端设置方槽并安装方形气缸7，吸头8与方形气缸7为一体式结构，回转电机3通与气动Z轴4中间设置进气气道6，为方形气缸7进行供气，通过高压气流的作用下实现吸头8在Z轴方向上的无阻力移动，调节高压气流的流量即可控制吸头8向下位移的距离，可通过计算事先确定方形气缸7侧壁节流微孔7-1的数量和排布形式，并且吸头8两侧通过预紧弹簧9与气动Z轴4底端两侧连接，实现在不进行供气时吸头8的复位，结构简单合理，便于装配和维修调试，能够解决目前贴片机吸头无法同时满足径向回转运动和轴向位移运动的问题。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种气浮贴片机吸头，其特征在于：包括气浮轴承(1)、止推板(2)、回转电机(3)、气动Z轴(4)、方形气缸(7)以及吸头(8)，所述气浮轴承(1)为圆筒结构用于贴片机的连接固定，所述止推板(2)为环形板并同轴固定在气浮轴承(1)底端，且止推板(2)与气浮轴承(1)之间内侧留有环形槽，所述回转电机(3)同轴转动安装在气浮轴承(1)顶端，所述气动Z轴(4)同轴转动安装在气浮轴承(1)底端，气动Z轴(4)侧壁中间位置一体设置环形翼并转动卡设在所述环形槽内，气动Z轴(4)顶端与回转电机(3)连接传动，气动Z轴(4)底端中心设置方槽并经止推板(2)的中心孔伸出，回转电机(3)与气动Z轴(4)中心贯穿设置进气气道(6)，所述方形气缸(7)滑动插装在所述方槽内并留有气浮间隙，方形气缸(7)侧壁均匀加工多个节流微孔(7-1)，所述吸头(8)与方形气缸(7)底端连接为一体，吸头(8)两侧相对位置通过两根预紧弹簧(9)与气动Z轴(4)底端两侧对应位置连接，吸头(8)底面中心设置吸气孔(8-1)，吸头(8)侧方加工真空气道(8-2)并与所述吸气孔(8-1)连通，所述真空气道(8-2)外端安装真空接头(8-3)。
2.根据权利要求1所述的一种气浮贴片机吸头，其特征在于：所述气动Z轴(4)与回转电机(3)之间通过联轴器(5)同轴连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种气浮贴片机吸头，其特征在于：所述吸头(8)侧方固定安装红外线距离传感器(8-5)。
4.根据权利要求1所述的一种气浮贴片机吸头，其特征在于：所述吸头(8)底面以吸气孔(8-1)为中心呈发散状加工米字型气槽(8-4)。
5.根据权利要求1所述的一种气浮贴片机吸头，其特征在于：所述气浮间隙为0.02mm，所述节流微孔(7-1)的孔径为0.05～0.08mm。
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