CN212314895U - 一种气控芯片拾取装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气控芯片拾取装置，包括基座、真空吸头与升降驱动装置，基座上具有竖向通孔，真空吸头包括穿设于竖向通孔中的导气杆、支撑于导气杆与竖向通孔之间的轴套、固定于所述导气杆底部的吸嘴、连接于导气杆顶部的吸气机构，导气杆能够在所述轴套中升降，导气杆上还套设有能够使所述导气杆在受压时下降，在压力消失后回弹上升的回弹机构，升降驱动装置包括设于真空吸头上方的气缸，气缸底端具有活塞杆，活塞杆在伸出时能够与真空吸头相抵从而带动真空吸头中的导气杆下降。本实用新型的主要优点在于以气缸替换电机来控制下压力，相比现有技术误差更小，负载更低，精准度更高，取得了良好的使用效果。

Description

一种气控芯片拾取装置

技术领域

本实用新型涉及芯片制造领域，尤其涉及一种气控芯片拾取装置。

背景技术

芯片拾取装置是一种用于转移芯片的精密仪器，用于从料带上拾取芯片，并将芯片贴到电路板上。拾取装置把芯片贴到电路板上时，会有一个下压的力，由于芯片较为脆弱，容易损坏，所以要求芯片拾取装置对下压的力有精准的控制。现有的芯片拾取装置大多是通过电控的方式来调节下压力，通过控制电机电流，实现对拾取头下压力的控制，但是，由于电机是非线性元件，而且电机工作时的电流波动也比较严重，导致这种控制方法误差较大，难以精准控制拾取头的下压力。

实用新型内容

基于此，提供了一种新型的气控芯片拾取装置，能够实现更为精准的下压力控制，进而解决现有技术所存在的不足。

本实用新型通过以下方式解决该技术问题：

一种气控芯片拾取装置，包括基座、真空吸头与升降驱动装置，所述基座上具有竖向通孔，所述真空吸头包括穿设于所述竖向通孔中的导气杆、和所述导气杆伸出所述竖向通孔外的底部相连的吸嘴、和所述导气杆伸出竖向通孔外的顶部相连的吸气机构以及支撑于所述导气杆与所述竖向通孔之间的轴套，所述导气杆能够在所述轴套中上下移动，其特征在于：所述导气杆上还套设有能够使所述导气杆在受压时向下移动，在压力消失后回弹上升的回弹机构，所述升降驱动装置包括气缸，所述气缸包括活塞杆，所述活塞杆能够向下伸出并与所述真空吸头相抵，进而驱动所述导气杆向下移动。

本实用新型的主要改进是通过控制气缸的气压实现对吸嘴升降和吸嘴下压力度的控制。由于气缸相比电机具有更高的线性度，而且气缸工作时的缸内气压波动较小，能够实现稳定控制，因此这种下压力控制方式相比通过控制电机的电流实现下压力控制的方式，精度更高，误差更低。能够更好的控制吸嘴的下压力度，避免损坏芯片。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述吸气机构包括连接于所述导气杆顶部的连接头与套设于所述连接头上的连接块，所述连接块上设有吸气嘴，所述连接头上具有连通所述吸气嘴与所述导气杆的导气通道，所述气缸的活塞杆在伸出时能够与所述连接头的顶面相抵。通过吸气嘴进行充放气，实现吸嘴对芯片的拾取与放下操作。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述回弹机构包括设于所述连接头外壁上的环形凸缘与支撑于所述环形凸缘与轴套之间的弹簧。这样当导气杆受压下降时，弹簧被压缩，当下压力消失后，导气杆又能在弹簧作用下回弹上升。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述轴套包括套设于导气杆上的内套，所述导气杆能够不随所述内套转动地在所述内套中升降。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述导气杆的外壁上设有沿轴向延伸的凹槽，所述内套的内壁上具有与所述凹槽相对应的限位凸起。从而使导气杆能够不随内套转动地在内套中升降。

为实现对吸嘴的升降量控制，同时也为了有效确保部件更换后的位置精度，所述升降驱动装置还包括光栅尺与读数头，所述光栅尺设于所述连接块的侧壁上，所述读数头设于所述气缸上并正对所述光栅尺。当气缸驱动连接块升降时，读数头能够读取光栅尺上的参数，进而实现对吸嘴升降的精确控制。

此外，该光栅尺和读数头还能在更换吸嘴或导气杆后快速确认吸嘴的初始位置，降低调试时间，提高运行效率。

为保证读数头能够顺利对光栅尺进行读数，连接块面朝基座的侧壁上设有沿竖向延伸的限位槽，基座上具有一端与所述基座相连，另一端伸入限位槽内的限位销，采用这样的结构使连接块仅能随着导气杆上升或下降，而不会出现偏转，使光栅尺能够始终正对该读数头，顺利对其进行读数。

综合以上，本实用新型的主要优点在于以气缸替换电机来控制下压力，相比现有技术误差更小，负载更低，精准度更高，取得了良好的使用效果。

附图说明

下面结合图片来对本实用新型进行进一步的说明：

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明的C-C面剖视图；

图4为本发明中基座的剖视图；

图5为本发明中真空吸头的安装结构剖视图；

图6为本发明中真空吸头吸气部分的局部剖视图；

图7为本发明中内套与导气杆的连接视图；

图8为本发明中升降驱动装置的示意图；

其中：100-基座，101-主体固定座，102-侧固定座，103-竖向通孔，104-环状凸起，105-压圈，200-真空吸头，201-吸嘴，202-导气杆，203-外套，204-内套，205-轴承，206-弹簧，207-连接头，208-连接块，209-吸气嘴，210-气道，211-导气通道，212-环形凹槽，213-容置腔，214-吸气孔，215-密封圈，216-环形凸缘，217-凹槽，218-限位凸起，219-通孔，221-限位槽，222-限位销，300-旋转驱动装置，301-电机，302-主动轮，303-从动轮，304-皮带，305-定位盘，306-角度传感器，307-感应槽，400-升降驱动装置，401-气缸，402-光栅尺，403-读数头，404-气管接头，405-活塞杆。

具体实施方式

以下通过具体实施例来对本实用新型进行近一步阐述：

如图1、图2与图3所示，一种芯片吸取头，包括基座100以及分别设于基座100上的真空吸头200、旋转驱动装置300和升降驱动装置400。

如图4所示，该基座100包括一个矩状的主体固定座101以及竖直设于主体固定座101一侧的侧固定座102。主体固定座101中设有贯通该主体固定座101的竖向通孔103。

如图5所示，真空吸头200包括穿设于竖向通孔103中的导气杆202、和导气杆202伸出竖向通孔103外的底部相连的吸嘴201、和导气杆202伸出竖向通孔103外的顶部相连的吸气装置以及支撑于导气杆202与竖向通孔103之间的轴套，导气杆202能够通过该轴套相对于竖向通孔103升降与旋转，该导气杆202上还套设有能够使导气杆202受压时在轴套中向下移动，在压力消失后回弹上升的回弹机构。

该导气杆202中具有上下贯通的气道210。吸嘴201固定于导气杆202底端，吸嘴201的底面上具有连通气道210的方形吸气槽。

如图6所示，吸气装置包括连接于导气杆202顶端的连接头207、套设于连接头207上的连接块208以及设于连接块208上的吸气嘴209。

连接头207呈圆柱形，其外壁上设有一圈环形凹槽212，其内部设有导气通道211，导气通道211的进口位于连接头207底部，与气道210相连通，导气通道211的出口共有多个，沿周向分布于环形凹槽212的内槽面上。

连接块208的底面上具有容置腔213，连接块208的外壁上具有连通容置腔213的吸气孔214，吸气嘴209安装于连接块208外壁，与吸气孔214相连通。连接头207可与连接块208相对转动地套设于容置腔213中，并使连接头207上的环形凹槽212与吸气孔214的位置相对应。

使用时，与吸气嘴209相连的气阀吸气，在吸嘴201底面的吸气槽处形成负压，实现对芯片的吸取。设置该环形凹槽212则能够让连接头207在相对连接块208旋转任意角度时都能保持气路的通畅。

为使连接头207与连接块208间保持气密，连接头207的外壁与连接块208的容置腔213内壁间设有密封圈215来实现密封，避免漏气。

如图5所示，该轴套包括套设与导气杆202上的内套204、套设固定于内套204上的外套203，以及支承于外套203与竖向通孔103之间的轴承205。

如图7所示，导气杆202的在轴套中的升降通过以下结构来实现：导气杆202的外壁具有沿轴向延伸的凹槽217，该内套204的内壁上具有与该凹槽217相对应的限位凸起218，采用这样的结构，使导气杆202能够相对于内套204升降，但不能相对于内套204旋转。

如图5所示，导气杆202的旋转通过下述结构来实现：外套203套设于内套204外，外套203中具有下端小，上端大的阶梯状通孔219，内套204穿设于该通孔219内并与通孔219的阶梯端面相抵。此外，外套203上还具有与通孔219内壁相连通的螺栓孔(图中未显示)，外套203与内套204间通过穿过通孔219并与内套204相抵持的螺栓实现固定。

轴承205的内圈套设于外套203上，外圈位于竖向通孔103内，竖向通孔103的内壁底部具有环状凸起104，轴承205底面与该环状凸起104相抵，主体固定座101的顶面上装有环绕竖向通孔103布置的压圈105，压圈105与轴承205的顶面相抵，由此实现对轴承205轴向上的固定。

通过设置轴承205，使得外套203能够在竖向通孔103中转动，从而带动与内套204以及导气杆202进行旋转。

如图5所示，为避免连接块208也随着导气杆202一起旋转，连接块208面朝侧固定座102的侧壁上设有沿竖向延伸的限位槽221，侧固定座102上具有一端与侧固定座102相连，另一端伸入限位槽221内的限位销222，采用这样的结构使连接块208仅能随着导气杆202上升或下降，而不会随导气杆202一起旋转。

如图6所示，该回弹机构包括设于连接头207上的环形凸缘216，以及套设于导气杆202上的弹簧206，弹簧206的两端分别与内套204的顶面与连接头207环形凸缘216的底面相抵持，这样当导气杆202在内套204中受压下降时，弹簧206被压缩，当施加在导气杆202上的下压力消失后，导气杆202能够在弹簧206的作用力下回弹上升，由此实现了导气杆202的受压下降，失压回弹动作。

如图1所示，旋转驱动装置300包括电机301、主动轮302、从动轮303、皮带304、定位盘305与角度传感器306。

如图1与图3所示，电机301固定于侧固定座102上，主动轮302与电机301向下伸出的轴相连，从动轮303套设于外套203伸出竖向通孔103外的下端，皮带304绕设于主动轮302与从动轮303上。工作时，电机301带动主动轮302旋转，从动轮303在皮带304的驱动下随主动轮302旋转，进而带动与从动轮303相连的外套203以及与外套203相对固定的内套204与导气杆202随外套203一起旋转。这样，就能通过电机301来控制安装于导气杆202底端的吸嘴201的旋转角度了。

定位盘305套设固定于从动轮303上，角度传感器306通过支架安装于主体固定座101上，角度传感器306中具有一道感应槽307，定位盘305在转动时能够穿过该感应槽307，被角度传感器306感应。通过角度传感器306感应定位盘305，并将所得的角度数据回馈到电机301，使电机301能够精准控制吸嘴201的旋转角度。

如图1、图3与图8所示，升降驱动装置400包括气缸401、光栅尺402与读数头403。

气缸401固定于侧固定座102上，其位于连接块208的正上方，气缸401的侧壁上具有用于控制气缸401充放气的气管接头404，气管接头404与外置的空压机相连，气缸401底面上具有能够向下伸出并与连接块208相抵的活塞杆405。运行时，空压机通过气管接头404对气缸401充气，活塞杆405向下移动与连接块208相抵，带动连接块208与导气杆202下降，连接于导气杆202底部的吸嘴201也随之下降，对芯片进行拾取或贴片操作。当一轮操作结束后，空压机通过气管接头404对气缸401充气改放气，导气杆202与连接块208在弹簧206的作用下回弹上升，这样连接于导气杆202底部的吸嘴201也随之上升了。所以，通过控制气缸401的气压，即可实现对吸嘴201升降和吸嘴201下压力度的控制。

由于气缸401相比电机具有更高的线性度，而且气缸401工作时的缸内气压波动较小，能够实现稳定控制，因此这种下压力控制方式相比通过控制电机的电流实现下压力控制的方式，精度更高，误差更低。能够更好的控制吸嘴的下压力度，避免损坏芯片。经实践证明，采用气缸来控制吸嘴的下压力度，精度能够达到±10％，能够很好的满足芯片工业的需求。

光栅尺402安装在连接块208的侧壁上，读数头403面朝光栅尺402布置，其上端与气缸401外壁相连。当气缸401带动连接块208升降时，读数头403能够读取光栅尺402上的参数，并将参数反馈给空压机，使空压机能够精确控制活塞杆405的伸缩幅度，进而实现对吸嘴201升降的精确控制。

此外，该光栅尺402和读数头403还能在更换吸嘴201或导气杆202后快速确认吸嘴201的初始位置，降低调试时间，提高运行效率。

以上就是本发明的整体结构，其具体的运行方式如下：拾取芯片时，电机301带动吸嘴201旋转，使吸嘴201底部的吸气槽对准芯片；随后空压机通过气管接头404朝气缸401内充气，驱动气缸401中的活塞杆405向下移动，带动连接块208和导气杆202下降，导气杆202底部的吸嘴201随之下降至贴近芯片但不与芯片接触的位置处，吸嘴201下降的幅度通过读数头403与光栅尺402来控制；接着，与吸气嘴209相连的气阀吸气，在吸嘴201底部的吸气槽处形成负压，实现芯片拾取。接着空压机充气改放气，连接块208与导气杆202在弹簧206的回弹力作用下上升回原位。

在贴片时，电机301带动芯片旋转，使芯片与电路板的焊盘对齐，空压机对气缸401充气，气缸401驱动连接块208与导气杆202下降，使得附有芯片的吸嘴201贴上电路板，吸嘴201的下压力通过空压机控制气缸内的气压来实现。接着，与吸气嘴209相连的气阀放气，芯片离开吸嘴201；最后空压机对气缸401充气改放气，连接块208与导气杆202在弹簧206的作用下回弹复位。就此完成了一整套的拾取-贴片动作。

综合以上，本发明的主要优点在于以气缸替换电机来控制下压力，相比现有技术误差更小，负载更低，精准度更高，以及通过旋转驱动装置来控制吸嘴旋转角度，使附于吸嘴上的芯片能更好的与电路板焊盘对齐，进而提高贴片质量。通过上述的改进，使本发明相比现有技术有了长足的提高。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (7)

1.一种气控芯片拾取装置，包括基座(100)、真空吸头(200)与升降驱动装置(400)，所述基座(100)上具有竖向通孔(103)，所述真空吸头(200)包括穿设于所述竖向通孔(103)中的导气杆(202)、和所述导气杆(202)伸出所述竖向通孔(103)外的底部相连的吸嘴(201)、和所述导气杆(202)伸出所述竖向通孔(103)外的顶部相连的吸气机构以及支撑于所述导气杆(202)与所述竖向通孔(103)之间的轴套，所述导气杆(202)能够在所述轴套中上下移动，其特征在于：所述导气杆(202)上还套设有能够使所述导气杆(202)在受压时向下移动，在压力消失后回弹上升的回弹机构，所述升降驱动装置(400)包括气缸(401)，所述气缸(401)包括活塞杆(405)，所述活塞杆(405)能够向下伸出并与所述真空吸头(200)相抵，进而驱动所述导气杆(202)向下移动。

2.按照权利要求1所述的气控芯片拾取装置，其特征在于：所述吸气机构包括连接于所述导气杆(202)顶部的连接头(207)与套设于所述连接头(207)上的连接块(208)，所述连接块(208)上设有吸气嘴(209)，所述连接头(207)上具有连通所述吸气嘴(209)与所述导气杆(202)的导气通道(211)，所述气缸(401)的活塞杆(405)在伸出时能够与所述连接头(207)的顶面相抵。

3.按照权利要求2所述的气控芯片拾取装置，其特征在于：所述回弹机构包括设于所述连接头(207)外壁上的环形凸缘(216)与支撑于所述环形凸缘(216)与轴套之间的弹簧(206)。

4.按照权利要求1所述的气控芯片拾取装置，其特征在于：所述轴套包括套设于导气杆(202)上的内套(204)，所述导气杆(202)能够不随所述内套(204)转动地在所述内套(204)中升降。

5.按照权利要求4所述的气控芯片拾取装置，其特征在于：所述导气杆(202)的外壁上设有沿轴向延伸的凹槽(217)，所述内套(204)的内壁上具有与所述凹槽(217)相对应的限位凸起(218)。

6.按照权利要求2所述的气控芯片拾取装置，其特征在于：所述升降驱动装置还包括光栅尺(402)与读数头(403)，所述光栅尺(402)设于所述连接块(208)的侧壁上，所述读数头(403)设于所述气缸(401)上并正对所述光栅尺(402)。

7.按照权利要求6所述的气控芯片拾取装置，其特征在于：连接块(208)面朝所述基座(100)的侧壁上设有沿竖向延伸的限位槽(221)，所述基座(100)上具有一端与所述基座(100)相连，另一端伸入限位槽(221)内的限位销(222)。

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