CN216960683U - 一种基于视觉的实时对准贴装机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及芯片及光通讯技术领域，公开了一种基于视觉的实时对准贴装机，包括分别设置于底板上的芯片载台模组、目标物载台模组、取料相机模组、贴装相机模组以及贴装模组；所述芯片载台模组用于承载芯片，且能够水平XY二轴向运动；所述目标物载台模组设置于芯片载台模组一侧边，用于承载目标物；所述取料相机模组设置于芯片载台模组另一侧，所述贴装相机模组设置于目标物载台模组的一侧边，所述贴装模组用于吸取芯片并运送芯片至芯片贴装目标物位置，所述贴装模组上设置有吸嘴模组，所述吸嘴模组包括用于吸取芯片的吸嘴，所述吸嘴周边设置有供贴装相机能够自上方拍到芯片的镂空结构。本实用新型的有益效果为：提升了贴装精度和芯片良率。

Description

一种基于视觉的实时对准贴装机

技术领域

本实用新型涉及芯片及光通讯技术领域，涉及一种基于视觉的实时对准贴装机。

背景技术

芯片作为光模块等通讯产品的核心器件，它的贴装是电子产品制造时一项重要的工艺内容。贴片精度的高低将直接关系到产品的性能和制造成本。通常芯片体积很小，对于贴装位置、平行度等都有严格要求，对位置精度要求极高，需要相机或其他传感器的辅助，但是由于空间、设备结构等因素的限制，视觉定位与设备的贴装动作始终无法同时进行；故而现有贴装为非实时对准，先对目标和芯片贴装，计算出偏差，依据计算的偏差补偿芯片位置贴装。这样的贴装依赖轴的运动精度，对运动轴的要求较高，不能用于精度较高的应用。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于视觉的实时对准贴装机，提升了贴装精度和芯片良率。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于视觉的实时对准贴装机，包括分别设置于底板上的芯片载台模组、目标物载台模组、取料相机模组、贴装相机模组以及贴装模组；所述芯片载台模组用于承载芯片，且能够水平XY二轴向运动；所述目标物载台模组设置于芯片载台模组一侧边，用于承载目标物；所述取料相机模组设置于芯片载台模组另一侧，且其上设置有取料相机，用于驱动取料相机Z轴向直线运动，用于拍照定位芯片位置；所述贴装相机模组设置于目标物载台模组的一侧边，且其上设置有贴装相机，用于驱动贴装相机Z轴向直线运动，所述贴装相机用于拍照定位目标物并计算芯片贴装目标物位置；所述贴装模组用于吸取芯片并运送芯片至芯片贴装目标物位置，所述贴装模组上设置有吸嘴模组，所述吸嘴模组包括用于吸取芯片的吸嘴，所述吸嘴周边设置有供贴装相机能够自上方拍到芯片的镂空结构。

进一步地，所述吸嘴模组还包括设置于贴装模组上的吸盘板，所述吸盘板包括弹片，所述弹片为在吸盘板中心切割出的一部分，弹片的中心为通孔状，弹片包括与吸盘板的本体为一体的连接部、与吸盘板本体之间被割出的通槽部以及为吸嘴提供固定基座的固定部。

进一步地，通槽部为圆弧形通槽；所述固定部设置于远离连接部的那一侧的内侧。

进一步地，所述吸嘴模组还包括压力传感器，所述压力传感器设置于弹片上；压力传感器用于感应芯片贴装过程中力的信号。

进一步地，所述贴装模组还包括设置于底板上的第一固定座、设置于固定座上的贴装X轴、设置于贴装X轴上的贴装Z轴、设置于贴装Z轴上的贴装Y轴以及嵌入所述贴装Y轴下部设置的旋转轴，所述吸嘴模组设置于旋转轴的下表面，所述吸盘板设置于旋转轴的下表面，所述旋转轴以及贴装Y轴上在吸嘴对应的位置都设置有用于贴装相机能够自上方拍到芯片的通孔；所述贴装X轴用于驱动贴装Z轴沿第一水平方向直线移动，所述贴装Z轴用于驱动贴装Y轴沿第一垂直方向直线移动，所述贴装Y轴用于驱动旋转轴沿第二水平方向直线移动，所述旋转轴用于驱动吸嘴模组绕竖直轴线转动；所述第一水平方向与第二水平方向垂直，所述第一垂直方向分别与第一水平方向和第二水平方向垂直。

进一步地，所述镂空结构包括弹片的中心被设置为通孔状、弹片与吸盘板本体之间的通槽部以及旋转轴与贴装Y轴上在吸嘴对应的位置设置的通孔。

进一步地，所述吸嘴侧边设置有与外部负压装置连接的气管。

进一步地，所述芯片载台模组包括设置于底座上的固定板、设置于固定板上的第一Y轴、设置于第一Y轴上的第一X轴和设置于第一X轴上的料盒，所述芯片放置于料盒上；所述第一Y轴用于驱动第一X轴沿第二水平方向直线移动，所述第一X轴用于驱动料盒沿第一水平方向直线移动，所述第一水平方向垂直于第二水平方向。

进一步地，所述料盒与第一X轴之间还设置有治具台（图中未标记），所述第一X轴用于驱动治具台带动料盒以及料盒上的芯片沿第一水平方向直线移动。

进一步地，所述目标物载台模组包括设置于底座上的固定板、设置于固定板上的第二Y轴、设置于第二Y轴上的第二X轴和设置于第二X轴上的载具，所述载具用于固定放置目标物；所述第二Y轴用于驱动第二X轴沿第二水平方向直线移动，所述第二X轴用于驱动载具沿第二水平方向直线移动，所述第一水平方向垂直于第二水平方向。

进一步地，目标物真空吸附于载具上。

进一步地，所述取料相机模组包括设置于底板上的第二固定座、设置于第二固定座上的取料相机Z轴和设置于取料相机Z轴上的取料相机；所述取料相机Z轴用于驱动取料相机沿第一垂直方向直线移动，所述取料相机垂直设置于料盒上方。

进一步地，所述贴装相机模组包括设置于底板上的第三固定座、设置于第三固定座上的贴装相机Z轴和设置于贴装相机Z轴上的贴装相机；所述贴装相机Z轴用于驱动贴装相机沿第一垂直方向直线移动；所述贴装相机垂直设置于载具上方。

本实用新型的工作流程如下：将芯片放置在料盒中，目标物放置在载具上，第一Y轴和第一X轴带芯片到取料相机下，取料相机拍照定位芯片；贴装X轴和贴装Y轴带吸盘板定位到芯片上方，贴装Z轴下降取芯片；贴装相机拍照定位目标物，并计算芯片贴装目标位置，贴装X轴带吸盘板及芯片定位到贴装相机下，贴装相机通过吸嘴的镂空结构能够拍照到芯片进而定位芯片，贴装X轴和贴装Y轴调整芯片位置并至芯片贴装目标位置，贴装Z轴下降贴装芯片；压力传感器感应到力信号停止下压，放下芯片，吸盘板移开，人工取走贴装完的物料。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种基于视觉的实时对准贴装机，具备以下有益效果：

（1）本实用新型的贴装机，将贴装相机固定，先拍目标位置，吸嘴做到镂空，贴装相机可从上方拍到芯片，实时拍照校准芯片位置，芯片进去目标区域之内再贴装，能够实时对准贴装，可将芯片调整到较高精度的范围内，提升贴装精度，提升良率；经测试，本实用新型的贴装精度可达±1μm@3σ，而传统的贴片方式贴装精度最高为±5μm@3σ。

（2）本实用新型的贴装机降低了贴装轴的精度要求，节约成本；

（3）本实用新型的贴装机通过吸盘内装有压力传感器，降低压碎芯片的可能性。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型中贴装模组5的立体结构示意图；

图3为本实用新型中芯片载台模组1的立体结构示意图；

图4为本实用新型中目标物载台模组2的立体结构示意图；

图5为图2中贴片Y轴和吸嘴模组55装配的立体结构示意图；

图6为本实用新型中吸嘴模组55的立体结构示意图。

图中附图标记的含义为：

1、芯片载台模组，11、芯片，12、料盒，13、第一X轴；14、第一Y轴；

2、目标物载台模组，21、目标物，22、载具，23、第二X轴，24、第二Y轴；

3、取料相机模组，31、取料相机Z轴，32、取料相机；

4、贴装相机模组，41、贴装相机Z轴，42、贴装相机；

5、贴装模组，51、贴装X轴，52、贴装Y轴，53、贴装Z轴，54、旋转轴，55、吸嘴模组，551、吸盘板，552、弹片，5521、连接部，5522、通槽部，5523、固定部，553、吸嘴，5531、气管，554、压力传感器；

6、底板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1、图5以及图6所示，本实用新型的实时对准贴装机，包括分别设置于底板上的芯片载台模组1、目标物载台模组2、取料相机模组3、贴装相机模组4以及贴装模组5；芯片载台模组1用于承载芯片11，且能够水平XY二轴向运动；目标物载台模组2设置于芯片载台模组1一侧边，用于承载目标物21；取料相机模组3设置于芯片载台模组1另一侧，且其上设置有取料相机32，用于驱动取料相机Z轴31向直线运动，用于拍照定位芯片11位置；贴装相机模组4设置于目标物载台模组2的一侧边，且其上设置有贴装相机42，用于驱动贴装相机Z轴41向直线运动，贴装相机用于拍照定位目标物21并计算芯片11贴装目标物21位置；贴装模组5用于吸取芯片11并运送芯片11至芯片11贴装目标物21位置，贴装模组5上设置有吸嘴模组55，吸嘴模组55包括用于吸取芯片11的吸嘴553，吸嘴553周边设置有供贴装相机42能够自上方拍到芯片11的镂空结构。

在本实施例的一种具体实施方式中，如图5和图6所示，吸嘴模组55还包括设置于贴装模组5上的吸盘板551，吸盘板551包括弹片552，弹片552为在吸盘板551中心切割出的一部分，弹片552的中心为通孔状，弹片552包括与吸盘板551的本体为一体的连接部5521、与吸盘板551本体之间被割出的通槽部5522以及为吸嘴553提供固定基座的固定部5523。

在本实施例的一种具体实施方式中，如图6所示，通槽部5522为圆弧形通槽；固定部5523设置于远离连接部5521的那一侧的内侧。

在本实施例的一种具体实施方式中，如图5所示，吸嘴模组55还包括压力传感器554，压力传感器554设置于弹片552上；压力传感器554用于感应芯片11贴装过程中力的信号。

在本实施例的一种具体实施方式中，如图1和图2所示，贴装模组5还包括设置于底板上的第一固定座、设置于固定座上的贴装X轴51、设置于贴装X轴51上的贴装Z轴53、设置于贴装Z轴53上的贴装Y轴52以及嵌入贴装Y轴52下部设置的旋转轴54，吸嘴模组55设置于旋转轴54的下表面，吸盘板551设置于旋转轴54的下表面，旋转轴54以及贴装Y轴52上在吸嘴553对应的位置都设置有用于贴装相机42能够自上方拍到芯片11的通孔；贴装X轴51用于驱动贴装Z轴53沿第一水平方向直线移动，贴装Z轴53用于驱动贴装Y轴52沿第一垂直方向直线移动，贴装Y轴52用于驱动旋转轴54沿第二水平方向直线移动，旋转轴54用于驱动吸嘴模组55绕竖直轴线转动；第一水平方向与第二水平方向垂直，第一垂直方向分别与第一水平方向和第二水平方向垂直。

在本实施例的一种具体实施方式中，镂空结构包括弹片552的中心被设置为通孔状、弹片552与吸盘板551本体之间的通槽部5522以及旋转轴54与贴装Y轴52上在吸嘴553对应的位置设置的通孔。

在本实施例的一种具体实施方式中，如图6所示，吸嘴553侧边设置有与外部负压装置连接的气管5531。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：如图3所示，芯片载台模组1包括设置于底座上的固定板、设置于固定板上的第一Y轴14、设置于第一Y轴14上的第一X轴13和设置于第一X轴13上的料盒12，芯片11放置于料盒12上；第一Y轴14用于驱动第一X轴13沿第二水平方向直线移动，第一X轴13用于驱动料盒12沿第一水平方向直线移动，第一水平方向垂直于第二水平方向。

在本实施例的一种具体实施方式中，料盒12与第一X轴13之间还设置有治具台（图中未标记），第一X轴13用于驱动治具台带动料盒12以及料盒12上的芯片11沿第一水平方向直线移动。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：如图4所示，目标物载台模组2包括设置于底座上的固定板、设置于固定板上的第二Y轴24、设置于第二Y轴24上的第二X轴23和设置于第二X轴23上的载具22，载具22用于固定放置目标物21；第二Y轴24用于驱动第二X轴23沿第二水平方向直线移动，第二X轴23用于驱动载具22沿第二水平方向直线移动，第一水平方向垂直于第二水平方向。

在本实施例的一种具体实施方式中，目标物21真空吸附于载具22上。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于：如图1所示，取料相机模组3包括设置于底板上的第二固定座、设置于第二固定座上的取料相机Z轴31和设置于取料相机Z轴31上的取料相机32；取料相机Z轴31用于驱动取料相机32沿第一垂直方向直线移动，取料相机32垂直设置于料盒12上方。

实施例5

本实施例与实施例1的区别在于：如图1所示，贴装相机模组4包括设置于底板上的第三固定座、设置于第三固定座上的贴装相机Z轴41和设置于贴装相机Z轴41上的贴装相机42；贴装相机Z轴41用于驱动贴装相机42沿第一垂直方向直线移动；贴装相机42垂直设置于载具22上方。

本实用新型的工作流程如下：将芯片11放置在料盒12中，目标物21放置在载具22上，第一Y轴14和第一X轴13带芯片11到取料相机32下，取料相机32拍照定位芯片11；贴装X轴51和贴装Y轴52带吸盘板551定位到芯片11上方，贴装Z轴53下降取芯片11；贴装相机42拍照定位目标物21，并计算芯片11贴装目标位置，贴装X轴51带吸盘板551及芯片11定位到贴装相机42下，贴装相机42通过吸嘴553的镂空结构能够拍照到芯片11进而定位芯片11，贴装X轴51和贴装Y轴52调整芯片11位置并至芯片11贴装目标位置，贴装Z轴53下降贴装芯片11；压力传感器554感应到力信号停止下压，放下芯片11，吸盘板551移开，人工取走贴装完的物料。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于视觉的实时对准贴装机，其特征在于：包括分别设置于底板上的芯片载台模组、目标物载台模组、取料相机模组、贴装相机模组以及贴装模组；所述芯片载台模组用于承载芯片，且能够水平XY二轴向运动；所述目标物载台模组设置于芯片载台模组一侧边，用于承载目标物；所述取料相机模组设置于芯片载台模组另一侧，且其上设置有取料相机，用于驱动取料相机Z轴向直线运动，用于拍照定位芯片位置；所述贴装相机模组设置于目标物载台模组的一侧边，且其上设置有贴装相机，用于驱动贴装相机Z轴向直线运动，所述贴装相机用于拍照定位目标物并计算芯片贴装目标物位置；所述贴装模组用于吸取芯片并运送芯片至芯片贴装目标物位置，所述贴装模组上设置有吸嘴模组，所述吸嘴模组包括用于吸取芯片的吸嘴，所述吸嘴周边设置有供贴装相机能够自上方拍到芯片的镂空结构。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉的实时对准贴装机，其特征在于：所述吸嘴模组还包括设置于贴装模组上的吸盘板，所述吸盘板包括弹片，弹片的中心为通孔状，弹片包括与吸盘板的本体为一体的连接部、与吸盘板本体之间被割出的通槽部以及为吸嘴提供固定基座的固定部。

3.根据权利要求2所述的一种基于视觉的实时对准贴装机，其特征在于：所述吸嘴模组还包括压力传感器，所述压力传感器设置于弹片上。

4.根据权利要求2所述的一种基于视觉的实时对准贴装机，其特征在于：所述贴装模组还包括设置于底板上的第一固定座、设置于固定座上的贴装X轴、设置于贴装X轴上的贴装Z轴、设置于贴装Z轴上的贴装Y轴以及嵌入所述贴装Y轴下部设置的旋转轴，所述吸嘴模组设置于旋转轴的下表面，所述吸盘板设置于旋转轴的下表面，所述旋转轴以及贴装Y轴上在吸嘴对应的位置都设置有用于贴装相机能够自上方拍到芯片的通孔；所述贴装X轴用于驱动贴装Z轴沿第一水平方向直线移动，所述贴装Z轴用于驱动贴装Y轴沿第一垂直方向直线移动，所述贴装Y轴用于驱动旋转轴沿第二水平方向直线移动，所述旋转轴用于驱动吸嘴模组绕竖直轴线转动；所述第一水平方向与第二水平方向垂直，所述第一垂直方向分别与第一水平方向和第二水平方向垂直。

5.根据权利要求1所述的一种基于视觉的实时对准贴装机，其特征在于：所述芯片载台模组包括设置于底座上的固定板、设置于固定板上的第一Y轴、设置于第一Y轴上的第一X轴和设置于第一X轴上的料盒，所述芯片放置于料盒上；所述第一Y轴用于驱动第一X轴沿第二水平方向直线移动，所述第一X轴用于驱动料盒沿第一水平方向直线移动，所述第一水平方向垂直于第二水平方向。

6.根据权利要求4所述的一种基于视觉的实时对准贴装机，其特征在于：所述目标物载台模组包括设置于底座上的固定板、设置于固定板上的第二Y轴、设置于第二Y轴上的第二X轴和设置于第二X轴上的载具，所述载具用于固定放置目标物；所述第二Y轴用于驱动第二X轴沿第二水平方向直线移动，所述第二X轴用于驱动载具沿第二水平方向直线移动，所述第一水平方向垂直于第二水平方向。

7.根据权利要求1所述的一种基于视觉的实时对准贴装机，其特征在于：所述取料相机模组包括设置于底板上的第二固定座、设置于第二固定座上的取料相机Z轴和设置于取料相机Z轴上的取料相机；所述取料相机Z轴用于驱动取料相机沿第一垂直方向直线移动，所述取料相机垂直设置于料盒上方。

8.根据权利要求1所述的一种基于视觉的实时对准贴装机，其特征在于：所述贴装相机模组包括设置于底板上的第三固定座、设置于第三固定座上的贴装相机Z轴和设置于贴装相机Z轴上的贴装相机；所述贴装相机Z轴用于驱动贴装相机沿第一垂直方向直线移动；所述贴装相机垂直设置于载具上方。

9.根据权利要求1所述的一种基于视觉的实时对准贴装机，其特征在于：所述吸嘴侧边设置有与外部负压装置连接的气管。

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