TW202146900A - 壓接機構、作業裝置及其應用之作業設備 - Google Patents

Abstract

一種壓接機構，包含壓接治具、壓接輸送結構及力檢知結構，壓接治具設有至少一接合部件，以供下壓電子元件，壓接輸送結構以供驅動壓接治具位移而施以下壓力下壓電子元件，力檢知結構於壓接治具或壓接輸送結構配置至少一力感測器，於壓接治具下壓電子元件時，以力感測器感測壓接治具或壓接輸送結構所承受之反作用力，進而即時檢知壓接治具之下壓力，達到確保壓接品質及電子元件良率之實用效益。

Description

壓接機構、作業裝置及其應用之作業設備

本發明提供一種可即時檢知壓接治具之下壓力，以確保壓接品質及電子元件良率之壓接機構。

以應用於測試設備之壓接機構為例，壓接機構之下壓力必須使電子元件之接點確實接觸測試座之探針，若下壓力不足，將影響測試品質之準確性，若下壓力過當，則會壓損電子元件；因此，壓接機構之下壓力過與不及均會影響測試品質及電子元件良率。

請參閱圖1，電子元件測試設備之測試裝置設有電性連接之測試座11及電路板12，並以測試座11供承置及測試電子元件；另於測試座11之上方配置一壓接機構，壓接機構設有一作Z方向位移之移動臂13，移動臂13之底部裝配壓接治具14；於測試電子元件時，移動臂13帶動壓接治具14作Z方向向下位移，令壓接治具14以一下壓力下壓電子元件，使電子元件之接點接觸測試座11之探針而執行測試作業；然壓接機構以伺服馬達（圖未示出）及傳動元件（圖未示出）而驅動移動臂13及壓接治具14作Z方向位移，但移動臂13易因馬達或傳動元件等因素，而無法穩定帶動壓接治具14每次以預設下壓力下壓電子元件，壓接機構卻無法立即檢知壓接治具14之下壓力是否為預設下壓力，以致影響電子元件之測試品質。再者，即便壓接治具14以預設下壓力下壓電子元件，若測試座11內殘留上一電子元件，於下一電子元件移入測試座11時，壓接治具14以預設下壓力下壓二個電子元件，但壓接機構並無法立即得知壓接治具14下壓異常，致使壓接治具14壓損電子元件，進而影響測試作業及電子元件良率。

本發明之目的一，提供一種壓接機構，包含壓接治具、壓接輸送結構及力檢知結構，壓接治具設有至少一接合部件，以供下壓電子元件，壓接輸送結構以供驅動壓接治具位移而施以下壓力下壓電子元件，力檢知結構於壓接治具或壓接輸送結構配置至少一力感測器，力感測器並位於反作力傳導路徑 ，於壓接治具下壓電子元件時，力感測器可感測壓接治具或壓接輸送結構所承受之反作用力，以即時檢知壓接治具之下壓力，達到確保壓接品質之實用效益。

本發明之目的二，提供一種壓接機構，於壓接輸送結構驅動壓接治具下壓作業器之電子元件時，力檢知結構可即時檢知壓接治具之下壓力是否異常，以供判別作業器內是否殘留電子元件，而可迅速排除殘留電子元件，以確保後續作業順暢性，進而提升電子元件良率。

本發明之目的三，提供一種作業裝置，包含作業機構、壓接機 構及力檢知結構，作業機構設有至少一作業器，以供對電子元件執行預設作業 ，力檢知結構於作業器配置至少一力感測器，力感測器並位於下壓力傳導路徑 ，壓接機構包含壓接治具及壓接輸送結構，壓接輸送結構以供驅動壓接治具位移，使壓接治具施以下壓力下壓作業器上之電子元件，力感測器可即時檢知作業器或電子元件所承受之下壓力，達到確保壓接品質及電子元件良率之實用效益。

本發明之目的四，提供一種作業設備，包含機台、供料裝置、收料裝置、移載裝置、作業裝置及中央控制裝置，供料裝置裝配於機台，並設有至少一供料承置器，以供承置待作業之電子元件；收料裝置裝配於機台，並設有至少一收料承置器，以供承置已作業之電子元件；作業裝置裝配於機台，包含作業機構、壓接機構及力檢知結構，以供對電子元件執行預設作業，並供即時檢知下壓力；移載裝置裝配於機台，並設有至少一移料器，以供移載電子元件；中央控制裝置係用以控制及整合各裝置作動，以執行自動化作業，達到提升作業效能之實用效益。

為使　貴審查委員對本發明作更進一步之瞭解，茲舉一較佳實施例並配合圖式，詳述如後：

請參閱圖2，本發明壓接機構包含至少一壓接治具21、壓接輸送結構及力檢知結構。

至少一壓接治具21，其設有至少一接合部件，以供下壓電子元件 ，更進一步，壓接治具21可單純下壓電子元件，或者壓接治具21可作下壓及移載電子元件，接合部件可為壓接治具21之底面或吸嘴，或為溫控器之溫控面(如加熱件之底面)，例如壓接治具21可設有為壓接面之接合部件，以下壓電子元件 ；例如壓接治具21可設有一為壓接面之接合部件及另一為吸嘴之接合部件，以分別下壓及移載電子元件；於本實施例中，壓接治具21設有為壓接面之第一接合部件211，以供下壓電子元件。

壓接輸送結構以供裝配壓接治具21，並供驅動壓接治具21作至少一方向位移而下壓電子元件；壓接輸送結構包含承架單元及輸送單元，承架單元包含至少一架件，架件可為架板或架桿，不受限於架件之數量或裝配方向；於本實施例中，承架單元包含第一架件221、第二架件222、第三架件223、複數個第四架件224及平衡套座225，第一架件221架置於機台(圖未示出)，並裝配呈Y方向配置之第二架件222及第三架件223，第二架件222及第三架件223間裝配複數支呈Z方向配置之第四架件224，第四架件224供套置平衡套座225，另於第三架件223裝配有軸承226。

輸送單元裝配於承架單元，並設有作至少一方向位移之移動臂，移動臂供裝配壓接治具21；更進一步，輸送單元設有至少一驅動器，以驅動移動臂位移，驅動器裝配於承架單元之至少一架件，驅動器可為線性馬達、壓缸或包含馬達及至少一傳動組，傳動組可為螺桿螺座組、皮帶輪組或齒輪組；例如馬達直結驅動一為螺桿螺座組之傳動組；例如馬達經由可為皮帶輪組之一傳動組，而驅動可為螺桿螺座組之另一傳動組；於本實施例中，驅動器包含馬達231及一為螺桿螺座組之傳動組，馬達231裝配於承架單元之第三架件223，螺桿螺座組之螺桿232沿作業軸線L配置於第二架件222及第三架件223間，螺桿232之螺桿頭2321穿伸出第三架件223之軸承226，並以聯軸器24連接馬達231之心軸，螺桿232之階級部頂抵於軸承226，然依設計需求不同，螺桿232之階級部亦可不頂抵於任一元件；馬達231可供驅動螺桿232旋轉，以使螺桿螺座組之螺座233沿螺桿232位移；又螺座233連結平衡套座225，以供帶動平衡套座225沿第四架件224位移；移動臂25由螺座233帶動同步位移，移動臂25可為桿件或架板，例如移動臂25為直立桿；例如移動臂25為L型架或T型架，因此，移動臂25之型式依作業需求而變化；於本實施例中，移動臂25為直立桿，其內部設有第一容置孔251，以供穿置螺桿232，移動臂25之第一端設有相通第一容置孔251之第二容置孔252，以供裝配螺座233，使螺座233可帶動移動臂25同步位移，移動臂25之第二端供裝配壓接治具21。然移動臂25可以外環面或其他連接用元件而連結螺座233，而不受限於本實施例。

再者，輸送單元可以移動臂25直接裝配壓接治具21，或於移動臂25與壓接治具21間配置浮動器、溫控器，或浮動器及溫控器，依作業需求而選擇配置，浮動器可為軸承式浮動器、膜片式浮動器或氣囊式浮動器等，溫控器可設有致冷晶片、加熱件或具預溫流體之座具，例如浮動器可直接裝配壓接治具21，以供壓接治具21作浮動緩衝位移；例如浮動器裝配溫控器，溫控器裝配壓接治具21，以供壓接治具21作浮動緩衝位移及具有預設作業溫度；於本實施例中，輸送單元於移動臂25與壓接治具21間配置浮動器26及溫控器27；浮動器26裝配於移動臂25，溫控器27裝配於浮動器26，並供裝配壓接治具21，以使壓接治具21可作浮動緩衝位移及具有預設作業溫度。

力檢知結構於壓接治具21或壓接輸送結構配置至少一力感測器28，於壓接治具21下壓電子元件時，以感測壓接治具21或壓接輸送結構所承受之反作用力，進而即時檢知壓接治具21之下壓力；更進一步，力檢知結構於壓接治具21及壓接輸送結構之反作用力傳導路徑配置力感測器28，反作用力傳導路徑依壓接治具21及壓接輸送結構之組裝關係而改變；例如壓接輸送結構之移動臂25直接裝配壓接治具21，反作用力傳導路徑包含壓接治具21、移動臂25及驅動器；例如壓接輸送結構之移動臂25經浮動器26、溫控器27而裝配壓接治具21，反作用力傳導路徑包含壓接治具21、溫控器27、浮動器26、移動臂25及驅動器；由於反作用力可經由移動臂25而傳導至承架單元，例如反作用力可傳導至平衡套座225及第四架件224，所以，反作用力傳導路徑更包含壓接輸送結構之承架單元。

力感測器28可為壓力感測器、應變規或壓電元件等，由於力感測器28於發生微小形變時，即可感測到所承受之力(包含下壓力或反作用力)的變化，使得力感測器28裝配於反作用力傳導路徑之壓接治具21底部，或裝配於壓接治具21與浮動器26之間，或裝配於浮動器26與移動臂25之間，或裝配於移動臂25與螺座233之間，或裝配於螺桿頭2321與軸承226之間，或裝配於螺桿頭2321與聯軸器24之間，或裝配於聯軸器24與馬達231之心軸間；因此，力感測器28裝配於反作用力傳導路徑之任一處，均可因反作用力之傳導而使力感測器28發生形變，以感測壓接治具21或壓接輸送結構所承受之反作用力，進而即時檢知壓接治具21之下壓力。又力感測器28沿作業軸線L設有受壓面，至少一受壓面可為平面或具有至少一凸部。

於本實施例中，反作用力傳導路徑包含壓接治具21、溫控器27、浮動器26、螺座233、螺桿頭2321、聯軸器24及馬達231之心軸，更包含平衡套座225、第四架件224等，力感測器28為壓力感測器，並裝配於反作用力傳導路徑之浮動器26與移動臂25間，力感測器28並連結控制器(圖未示出)，以將反作用力感測資料傳輸至控制器，控制器即時檢知壓接治具21之下壓力是否超出預設下壓力。

請參閱圖2、3，本發明壓接機構應用於測試裝置，測試裝置於機台配置電性連接之電路板31及測試座32，測試座32具有複數支探針，以供承置及測試電子元件33，壓接機構之壓接治具21位於測試座32之上方，壓接機構以馬達231經聯軸器24而驅動螺桿232轉動，螺桿232以螺座233帶動移動臂25及平衡套座225沿作業軸線L同步作Z方向向下位移，移動臂25帶動力感測器28、浮動器26、溫控器27及壓接治具21沿作業軸線L向下位移，令壓接治具21之第一接合部件211以一下壓力下壓測試座32上之電子元件33，使電子元件33之接點接觸測試座32之探針，電子元件33會承受複數支探針之反作用力，並將反作用力傳導至壓接治具21，壓接治具21所承受之反作用力會沿反作用力傳導路徑上之溫控器27及浮動器26而傳導至力感測器28，力感測器28於承受反作用力後會產生形變而使電阻值改變，控制器依據電阻值變化而取得力感測器28所承受之反作用力，由取得之反作用力而知悉壓接治具21之下壓力，進而即時檢知壓接治具21之下壓力是否符合預設下壓力，若有異常，可迅速排除異常，以提升測試品質及電子元件良率；尤其當測試座32內疊置二電子元件，利用力感測器28感測異常之反作用力，進而即時得知測試座32殘留電子元件之異常狀態，以利迅速排除異常，而確保後續作業之順暢性。

再者，於初始設定壓接治具21之下壓作業位置時，利用力感測器28感測之反作用力，而判斷壓接治具21之下壓力是否符合預設下壓力，以取得壓接治具21於實際作業時之下壓作業位置，進而提升作業便利性。

請參閱圖4，壓接機構配置力感測器28之第二實施例，其大致設計與第一實施例近似，差異在於力感測器28配置於移動臂25與螺座233之間，而位於反作用力傳導路徑，當壓接治具21所承受之反作用力沿反作用力傳導路徑上之溫控器27、浮動器26及移動臂25而傳導至力感測器28，力感測器28感測反作用力後，壓接機構而可知悉壓接治具21之下壓力，進而即時檢知壓接治具21之下壓力是否符合預設下壓力。

請參閱圖5、6，壓接機構配置力感測器28之第三實施例，壓接治具21於底部設有可伸縮式且為吸嘴之第二接合部件212，以供移載取放電子元件；壓接機構之另一型式壓接輸送結構的驅動器係以馬達231經皮帶輪組234而驅動螺桿232，螺桿232以螺座233帶動概呈L型之移動臂25A作Z方向位移，移動臂25A並由另一驅動器(圖未示出)驅動作Y方向位移；力檢知結構之力感測器28裝配於壓接治具21之底部，力感測器28並以底面作為壓治接具21之第三接合部件281，以供下壓電子元件，壓治接具21以第三接合部件281下壓電子元件時，力感測器28即感測到電子元件傳導之反作用力，進而即時檢知壓接治具21之下壓力是否符合預設下壓力。

請參閱圖7、8、9，一種作業裝置，包含作業機構、壓接機構及力檢知結構，作業機構設有至少一作業器，作業器以供對電子元件執行預設作業，作業器可為測試器或打印器等，以執行測試作業或打印作業，於本實施例中，作業器為測試器，測試器設有電性連接之電路板31及測試座32，測試座32之容置部321具有複數支探針，以供承置及測試電子元件。

力檢知結構於作業器配置至少一力感測器，以供即時感測作業器或電子元件所承受之下壓力，力感測器可配置於下壓力傳導路徑，例如作業器之頂部、內部或底部，若配置於作業器之內部，可直接感測電子元件所承受之下壓力，若配置於作業器之頂部或底部，則可感測作業器所承受之下壓力，因此，力感測器之配置位置不受限於本實施例；於本實施例中，力檢知結構於測試座32之容置部321配置力感測器28，於測試座32之容置部321承置電子元件時 ，令力感測器28位於電子元件之下方，並位於下壓力傳導路徑，於電子元件未受壓前，力感測器28之受壓面可供貼合電子元件或與電子元件具有間距，於本實施例中，力感測器28之受壓面與電子元件具有間距，亦即力感測器28之受壓面高度低於測試座32之探針未被壓縮的高度，以提供電子元件可下移之空間，當電子元件受壓下移，利用力感測器28即時感測電子元件所承受之下壓力。

壓接機構包含至少一壓接治具21及壓接輸送結構，壓接治具21以供下壓電子元件，壓接輸送結構以供驅動壓接治具21位移而下壓電子元件，壓接機構之設計可為上述任一實施例，並依作業需求而選擇配置或不配置力檢知結構，於本實施例中，以第一實施例之壓接機構為例，壓接機構未配置力檢知結構，壓接治具21設有第一接合部件211，以供下壓電子元件。

壓接輸送結構包含承架單元及輸送單元，承架單元包含至少一架件，於本實施例中，承架單元之第一架件221架置於機台(圖未示出)，並裝配呈Y方向配置之第二架件222及第三架件223，第二架件222及第三架件223間裝配複數支呈Z方向配置之第四架件224，第四架件224供套置平衡套座225，另於第三架件223裝配有軸承226；輸送單元裝配於承架單元，並設有作至少一方向位移之移動臂，移動臂供裝配壓接治具21；輸送單元於承架單元設置至少一驅動器 ，以驅動移動臂位移，於本實施例中，驅動器包含馬達231及一為螺桿螺座組之傳動組，馬達231裝配於承架單元之第三架件223，螺桿螺座組之螺桿232沿作業軸線L配置於第二架件222及第三架件223間，螺桿232之螺桿頭2321穿伸出第三架件223之軸承226，並以聯軸器24連接馬達231之心軸，螺桿232之階級部頂抵於軸承226，螺桿螺座組之螺座233連結平衡套座225；移動臂25之內部設有第一容置孔251，以供穿置螺桿232，移動臂25之第一端設有相通第一容置孔251之第二容置孔252，以供裝配螺座233，使螺座233可帶動移動臂25同步位移，移動臂25之第二端供裝配壓接治具21。

再者，輸送單元可以移動臂25直接裝配壓接治具21，或於移動臂25與壓接治具21間配置浮動器、溫控器，或浮動器及溫控器，依作業需求而選擇配置，於本實施例中，輸送單元於移動臂25與壓接治具21間配置浮動器26及溫控器27；浮動器26裝配於移動臂25，溫控器27裝配於浮動器26，並供裝配壓接治具21，以使壓接治具21可作浮動緩衝位移及具有預設作業溫度。

當馬達231經螺桿232及螺座233帶動移動臂25及壓接治具21作Z方向向下位移時，壓接治具21以一下壓力下壓測試座32內之電子元件33，電子元件33於受壓後下移，令其複數個接點確實接觸測試座32之複數支探針，並同時下壓測試座32內之力感測器28，力感測器28於受壓形變時，可感測到電子元件33所承受之下壓力，進而即時檢知壓接治具21之下壓力是否符合預設下壓力，以確保電子元件33之作業品質及良率。

請參閱圖10，一種作業設備，包含機台40、供料裝置50、收料裝置60、移載裝置70、作業裝置及中央控制裝置；供料裝置50裝配於機台40，並設有至少一供料承置器51，以供承置待作業之電子元件；收料裝置60裝配於機台40，並設有至少一收料承置器61，以供承置已作業之電子元件；作業裝置裝配於機台，包含作業機構、壓接機構及力檢知結構，作業機構設有至少一作業器 ，以供對電子元件執行預設作業，於本實施例中，作業器設置電性連接之電路板31及測試座32，以供測試電子元件，壓接機構包含至少一壓接治具21及壓接輸送結構，壓接治具21以供下壓電子元件，壓接輸送結構以供驅動壓接治具21位移而下壓電子元件，例如上述之第一實施例(請配合參閱圖2、3)；力檢知結構設置至少一力感測器28，並可依作業需求而配置於作業器或壓接機構，以供即時檢知壓接治具之下壓力，以上述之第一實施例為例，力感測器28配置於浮動器26與移動臂25間；移載裝置70裝配於機台，並設有至少一移料器，以供移載電子元件，於本實施例中，移載裝置70設有第一移料器71於供料裝置50之供料承置器51取出待測之電子元件，並移載至輸送載台72，第二移料器73於輸送載台72取出待測電子元件，並移載至測試座32，且將測試座32之已測電子元件 移載至輸送載台72，第一移料器71於輸送載台72取出已測電子元件，並移載至收料裝置60之收料承置器61收置；中央控制裝置係用以控制及整合各裝置作動，以執行自動化作業，達到提升作業效能之實用效益。

［習知］ 11:測試座 12:電路板 13:移動臂 14:壓接治具 ［本發明］ 21:壓接治具 211:第一接合部件 212:第二接合部件 221:第一架件 222:第二架件 223:第三架件 224:第四架件 225:平衡套座 226:軸承 231:馬達 232:螺桿 2321:螺桿頭 233:螺座 234:皮帶輪組 24:聯軸器 25、25A:移動臂 251:第一容置孔 252:第二容置孔 26:浮動器 27:溫控器 28:力感測器 281:第三接合部件 31:電路板 32:測試座 321:容置部 33:電子元件 L:作業軸線 40:機台 50:供料裝置 51:供料承置器 60:收料裝置 61:收料承置器 70:移載裝置 71:第一移料器 72:輸送載台 73:第二移料器

圖1：習知測試裝置之使用示意圖。 圖2：本發明壓接機構第一實施例之示意圖。 圖3：壓接機構第一實施例之使用示意圖。 圖4：壓接機構第二實施例之示意圖。 圖5：壓接機構第三實施例之示意圖。 圖6：係圖5之使用局部放大圖。 圖7：本發明作業裝置之示意圖。 圖8：作業裝置之使用示意圖。 圖9：係圖8之局部放大圖。 圖10：本發明作業設備之示意圖。

21:壓接治具

211:第一接合部件

221:第一架件

222:第二架件

223:第三架件

224:第四架件

225:平衡套座

226:軸承

231:馬達

232:螺桿

2321:螺桿頭

233:螺座

24:聯軸器

25:移動臂

251:第一容置孔

252:第二容置孔

26:浮動器

27:溫控器

28:力感測器

L:作業軸線

Claims (15)

1. 一種壓接機構，包含： 壓接治具：設有至少一接合部件，以供下壓電子元件； 壓接輸送結構：以供裝配該壓接治具，並供驅動該壓接治具作至少一方向位 移而下壓該電子元件； 力檢知結構：於該壓接治具或該壓接輸送結構配置至少一力感測器，於該壓接 治具下壓該電子元件，以該力感測器感測該壓接治具或該壓接輸 送結構所承受之反作用力，而即時檢知該壓接治具之下壓力。
2. 如請求項1所述之壓接機構，其該力檢知結構之該力感測器配置於該壓接治具及該壓接輸送結構之反作用力傳導路徑。
3. 如請求項1所述之壓接機構，其該力檢知結構之該力感測器可為壓力感測器、應變規或壓電元件。
4. 如請求項1所述之壓接機構，其該力檢知結構之該力感測器連結控制器，該控制器分析該壓接治具之該下壓力是否超出預設下壓力。
5. 如請求項1至4中任一項所述之壓接機構，其該壓接輸送結構包含承架單元及輸送單元，該承架單元包含至少一架件，該輸送單元裝配於該承架單元，並設有作至少一方向位移之移動臂，該移動臂供裝配該壓接治具。
6. 如請求項5所述之壓接機構，其該輸送單元設有至少一驅動器，以驅動該移動臂位移。
7. 如請求項5所述之壓接機構，其該輸送單元於該移動臂與該壓接治具間配置浮動器、溫控器或該浮動器及該溫控器。
8. 一種作業裝置，包含： 作業機構：設有至少一作業器，該作業器以供對電子元件執行預設作業； 力檢知結構：於該作業器配置至少一力感測器，以供即時感測該作業器或該電 子元件所承受之下壓力； 壓接機構：包含至少一壓接治具及壓接輸送結構，該壓接治具以供下壓該電子 元件，該壓接輸送結構以供驅動該壓接治具位移下壓該電子元件。
9. 如請求項8所述之作業裝置，其該力檢知結構之該力感測器可配置於下壓力傳導路徑。
10. 如請求項8所述之作業裝置，其該力檢知結構之該力感測器可為壓力感測器、應變規或壓電元件。
11. 如請求項8所述之作業裝置，其於該電子元件未受壓前，該力感測器可供貼合該電子元件或與該電子元件具有間距。
12. 如請求項8至11中任一項所述之作業裝置，其該壓接輸送結構包含承架單元及輸送單元，該承架單元包含至少一架件，該輸送單元裝配於該承架單元，並設有作至少一方向位移之移動臂，該移動臂供裝配該壓接治具。
13. 如請求項12所述之作業裝置，其該輸送單元設有至少一驅動器，以驅動該移動臂位移。
14. 如請求項12所述之作業裝置，其該輸送單元於該移動臂與該壓接治具間配置浮動器、溫控器或該浮動器及該溫控器。
15. 一種作業設備，包含： 機台； 供料裝置：裝配於該機台，並設有至少一供料承置器，以供承置待作業之電子 元件； 收料裝置：裝配於該機台，並設有至少一收料承置器，以供承置已作業之該電 子元件； 作業裝置：裝配於該機台，包含作業機構、壓接機構及力檢知結構，該作業機 構設有至少一作業器，以供對該電子元件執行預設作業，該壓接機 構包含至少一壓接治具及壓接輸送結構，該壓接治具以供下壓該電 子元件，該壓接輸送結構以供驅動該壓接治具位移下壓該電子元件 ，該力檢知結構設置至少一力感測器，並配置於該作業器或該壓接 機構，以供即時檢知該壓接治具之下壓力； 移載裝置：裝配於該機台，並設有至少一移料器，以供移載該電子元件； 中央控制裝置：以供控制及整合各裝置作動，以執行自動化作業。

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