TWI447543B - Grain picker with multi - take - and - letting structure and its alignment method - Google Patents

Description

具有多取放嘴結構的晶粒挑揀機及其對位方法

本發明係有關一種晶粒挑揀機，尤指一種具有多取放嘴結構的晶粒挑揀機及其對位方法。

隨著發光二極體之發展，不同亮度的控制以及波長變化已越見多樣化，而在依據晶粒的亮度以及波長的分類上也由原本的十多種分類一直到現在有200多種分類。因此，晶粒的挑揀分類速度便直接影響到生產的速度。請參閱「圖1」所示，其係為一習知技術的晶粒挑揀結構，其利用一挑揀臂1結構於一取晶平台2上進行晶粒4之分類擷取，並透過旋轉而轉放於一置晶平台3上。為了準確地進行晶粒4之拿取與置放，必須透過一攝像單元5進行挑揀臂1上之一吸嘴6的定位，從而可以對位後的吸嘴6位置為中心點，進行取晶平台2以及置晶平台3之位移參考，讓該挑揀臂1進行精準的晶粒4取放。

在晶粒挑揀作業之前，必須先進行儀器位置的定位校準，在此以取晶平台2之定位順序舉例，並說明如下：

一、將吸嘴調整至視覺中心：將吸嘴6移動到該取晶平台2上，並移動攝像單元5直到該吸嘴6之尖端位置對應到該攝像單元5的視覺中心，一般來說，因為吸嘴6為精密儀器，不太適合進行位移距離的調整，而改以調整攝像單元5的視覺中心至該吸嘴6的位置。

二、將吸嘴6移開。

三、將頂針7位置調整至視覺中心：需先說明的是，頂針7設置於該取晶平台2的下方，用以將晶粒4頂出供吸嘴6揀取，而於本步驟中，係以手動的方式進行頂針7位置的調整，將頂針7調整至該攝像單元5的視覺中心，藉此完成三心（吸嘴6、攝像單元5及頂針7）調整。

而為了加快晶粒4取放的速度，雙吸嘴6結構便因應而生，請參閱「圖2」所示，其係藉由相對設立於轉軸中心的兩挑揀臂1而分別於該取晶平台2以及置晶平台3進行晶粒4的取放。但由於該挑揀臂1上之結構較為複雜且會有些微的不對稱，兩挑揀臂1上之吸嘴6分別旋轉至同一平台時並無法恰好定位於同一點上，晶粒4之體積小，些微的誤差就會造成晶粒4取放時的不精準而有晶粒4掉落或者置放時相互碰觸而損毀之可能，造成晶粒4之毀損。

為了解決上述問題，有業者於其中一邊的挑揀臂1上設置調整機構（未圖示），藉由調整單邊的挑揀臂1長度而使兩邊的挑揀臂1的吸嘴於旋轉至同一平台時能定在同一定位點上，但額外的調整機構會增加挑揀臂1的重量，造成結構剛性上的缺陷，並且因必須透過人工進行調整，調整所耗費時間長，且人工調整不僅有工作危險的問題，也可能因為人工調整之誤觸而破壞了周邊的機械結構。

本發明之主要目的，在於解決雙挑揀臂結構不對稱而造成晶粒取放不準確的問題。

為達上述目的，本發明提供一種具有多取放嘴結構的晶粒挑揀機，其包含有一晶粒取置平台、一取放結構、一固定式影像擷取模組以及一設定處理單元。該晶粒取置平台具有一位移模組以及一晶粒置放部，該位移模組與該晶粒置放部連接，控制該晶粒置放部之活動位移。該取放結構與一座體固定連接設置，並具有一旋轉中心模組、至少二取放臂以及至少二取放嘴，該至少二取放臂係與該旋轉中心模組連接並以該旋轉中心模組為圓心相對設置，該至少二取放嘴分別設置但不限於該至少二取放臂遠離該旋轉中心模組之端點，且該至少二取放嘴藉由該旋轉中心模組旋轉至該晶粒取置平台對應該晶粒置放部之位置。

該固定式影像擷取模組與該座體固定連接設置，設置於該晶粒取置平台之上方。該設定處理單元與該固定式影像擷取模組及該晶粒取置平台連接，該設定處理單元接收該固定式影像擷取模組之影像以對該至少二取放嘴進行位置紀錄，並藉由位置記錄控制該晶粒取置平台之位移。

除此之外，本發明更提供一種具有多取放嘴結構的晶粒挑揀機之對位方法，其包含有下列步驟：

S1：第一取放嘴之定位設定，將該第一取放嘴藉由一旋轉中心模組旋轉至一晶粒取置平台上的晶粒置放部，且透過一固定式影像擷取模組取得一第一中心位置。

S2：第二取放嘴之定位設定，將該第二取放嘴藉由該旋轉中心模組旋轉至該晶粒取置平台上的晶粒置放部，且透過該固定式影像擷取模組取得一第二中心位置。

S3：中心點補償，該固定式影像擷取模組將該第一中心位置及該第二中心位置傳送至一設定處理單元進行記錄，並進行位置補償。

S4：完成位置調校並進行挑揀，藉由該設定處理單元之位置補償，控制該晶粒取置平台的一位移模組調整一晶粒置放部之位置，以對應該第一中心位置及該第二中心位置，供該第一取放嘴及該第二取放嘴進行取放作業。

由上述說明可知，該固定式影像擷取模組及該取放結構係與該座體固定設置，因而可使該固定式影像擷取模組作為一校準定位的定位參考點，並藉由該設定處理單元對該至少二取放嘴之位置進行中心位置的記錄並調校，利用該至少二取放嘴之中心位置而可供該晶粒取置平台作為移動之依據，並分別於該至少兩取放嘴移動至該晶粒取置平台時，根據其各別之中心位置而進行移動對位。因而有效解決習知技術中之多取放嘴結構因些微誤差造成的取放誤差。

有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：

請參閱「圖3」及「圖4」所示，其係分別為本發明一較佳實施例之立體結構及方塊配置示意圖，需特別說明的是，「圖4」僅為具有電性連接之方塊的配置示意，目的在於揭露調校的功能方塊，因而並未顯示所有結構。如圖所示：本發明係為一種具有多取放嘴結構的晶粒挑揀機，其包含有一晶粒取置平台10、一取放結構20、一固定式影像擷取模組30以及一設定處理單元40。該晶粒取置平台10具有一位移模組111、121以及一晶粒置放部112、122，該位移模組111、121分別與該晶粒置放部112、122連接，控制該晶粒置放部112、122之活動位移。而於本實施例中，該晶粒取置平台10具有兩個，分別為一取晶平台11及一置晶平台12，該取晶平台11上之該晶粒置放部112係為框體結構而具有一窗口112a，且該取晶平台11具有一頂針模組113，而該頂針模組113設置於該窗口112a的下方，更詳細的說明，該窗口112a係用以設置一芯片（圖未示），芯片上係設置有複數待挑揀的晶粒，而該頂針模組113係設置於該芯片的正下方並對準取放嘴23，該頂針模組113用以頂出芯片上的晶粒，而讓該取放嘴23揀取該芯片上的晶粒，而需特別注意的是，該頂針模組113透過一位移構件（圖未示）與該設定處理單元40連接，該設定處理單元40藉由該位移構件控制該頂針模組113之位移。

該取放結構20與一座體50固定連接設置，並具有一旋轉中心模組21、至少二取放臂22以及至少二取放嘴23，該至少二取放臂22係與該旋轉中心模組21連接並以該旋轉中心模組21為圓心相對設置，該至少二取放嘴23分別設置但不限於該至少二取放臂22遠離該旋轉中心模組21之端點，且透過該旋轉中心模組21之旋轉讓該至少二取放嘴23移動至該晶粒取置平台10對應該晶粒置放部112、122之位置。而如「圖3」中所示，該取晶平台11與該置晶平台12對應該至少二取放嘴23之位置並分別設置於該旋轉中心模組21的兩側，該頂針模組113之移動範圍對應該至少二取放嘴23，詳細的說明，該至少二取放嘴23依序於該取晶平台11上之晶粒置放部112進行晶粒之揀取，該頂針模組113係由該晶粒置放部112的另一側配合取放嘴23，而讓晶粒較容易被拿取。

而該固定式影像擷取模組30也與該座體50固定連接，並設置於該晶粒取置平台10之上方，且該固定式影像擷取模組30對應該窗口112a之位置，於本實施例中，該固定式影像擷取模組30具有兩個，分別對應該取晶平台11以及該置晶平台12。

該設定處理單元40與該固定式影像擷取模組30以及該晶粒取置平台10連接，更詳細的說明，該設定處理單元40可為一電腦系統，該設定處理單元40係與該晶粒取置平台10上之位移模組111、121連接，除了以直接連接之外，也可以透過網路或無線連線的方式進行資料的連結以及傳輸。該設定處理單元40接收該固定式影像擷取模組30之影像以對該至少二取放嘴23進行位置紀錄，並由該旋轉中心模組21輸出之訊號辨別不同之取放嘴23，且藉由位置記錄控制該晶粒取置平台10中之位移模組111、121之位移，需特別說明的是，於該取晶平台11一端，該設定處理單元40控制該頂針模組113之位移，因而可依序配合該至少二取放嘴23之拿取位置而進行對應的移動，換句話說，該至少二取放嘴23位移至該取晶平台11上之位置會不一樣，而透過該設定處理單元40控制該頂針模組113位移，而可分別於該至少二取放嘴23移動到該取晶平台11時進行對應的位置移動，並頂出晶粒以讓該至少二取放嘴23進行挑揀。需額外說明的是，本實施例及圖式僅以兩組取放嘴23進行說明，實際上係依實際使用狀況可進行取放嘴23之增加，而該頂針模組113會依序配合每一個取放嘴23之位置進行對應位移。

請配合參閱「圖5A」至「圖5D」以及「圖6」所示，「圖5A」至「圖5D」分別為本發明一較佳實施例之調校流程示意圖，而「圖6」係為本發明一較佳實施例之步驟流程示意圖，如圖所示：本發明更揭露了一種具有多取放嘴結構的晶粒挑揀機之對位方法，而需先行說明的是，於本實施例中，其係以晶粒取置平台10上的取晶平台11上的操作進行說明，並包含有下列步驟：

S1：一第一取放嘴231之定位設定，將該第一取放嘴231藉由旋轉中心模組21旋轉至取晶平台11上的晶粒置放部112，而於一與該固定式影像擷取模組30連接的螢幕（如圖5A）上可以看到該第一取放嘴231之位置，將該第一取放嘴231之位置定義為第一中心位置60，而為了讓該設定處理單元40得知第一中心位置60，其係以滑鼠操控並點觸螢幕中該第一中心位置60的地方，以讓該設定處理單元40取得該第一中心位置60的詳細座標，而該第一取放嘴231係為該至少二取放嘴23之其中之一。

S1A：頂針模組113之第一調校，於取晶平台11一側，必須要對該頂針模組113進行調校作業，於取得該第一中心位置60後，必須先移開該第一取放嘴231，以避免該第一取放嘴231阻擋到由該固定式影像擷取模組30觀看到該頂針模組113的視線，接著將該頂針模組113移動至該第一中心位置60進行調校對應，並藉此記錄該頂針模組113的移動距離，以便下次位移到達同樣的位置。

S2：一第二取放嘴232之定位設定，該第二取放嘴231亦同樣為該至少二取放嘴23之其中之一，其係將該第二取放嘴232藉由該旋轉中心模組21旋轉至該取晶平台11上的晶粒置放部112，同樣的，也藉由螢幕（如圖5C）上可以看到該第二取放嘴232之位置，並將該第二取放嘴232之位置定義為第二中心位置61，接著以滑鼠操控並點觸螢幕中該第二中心位置61的地方，以讓該設定處理單元40取得該第二中心位置61的詳細座標，而於本實施例中，該第一取放嘴231與該第二取放嘴232係以180度相對設置於一直線上。

S2A：頂針模組113之第二調校，於取得該第二中心位置61後，於取晶平台11一側，必須要進行頂針模組113之調校作業，同樣的也必須先將該第二取放嘴232移開，避免阻擋視線，接著將該頂針模組113移動至該第二中心位置61進行調校對應，並藉此記錄該頂針模組113的移動距離，以便下次位移到達同樣的位置。

S3：中心點補償，該固定式影像擷取模組30將該第一中心位置60及該第二中心位置61的位置資訊傳送至一設定處理單元40進行記錄，並進行位置補償，而更進一步的說明，該設定處理單元40係以軟體補償的方式，進行該第一中心位置60及該第二中心位置61的位置補償。

S4：完成位置調校並進行挑揀，藉由上述步驟完成準心之校準，並利用該設定處理單元40之位置補償，控制該晶粒取置平台10的一位移模組111、121分別調整一晶粒置放部112、122之位置，以對應該第一中心位置60及該第二中心位置61，供該第一取放嘴231及該第二取放嘴232進行取放作業，而該頂針模組113也必須在該第一取放嘴231移動至該第一中心位置60時，同時移到該第一中心位置60，並頂出晶粒讓該第一取放嘴231進行揀取，而當該第二取放嘴232移動到該第二中心位置61時，該頂針模組113也必須同時移動到該第二中心位置61，並頂出晶粒讓該第二取放嘴232進行挑揀。

需說明的是，上述實施方式之頂針機構113的第一調校並不需要緊接在步驟S1後，而可於該第一取放嘴231及該第二取放嘴232都完成定位設定後再進行，並且該頂針模組113係透過該位移構件而與該設定處理單元40連接，進而可自動且快速的進行位移的調整。另需注意的是，上述步驟僅說明二取放嘴23之調校步驟，若取放嘴23之數目多於兩個，可依步驟S2及S2A的方式進行多取放嘴23之位置調校，並供該設定處理單元40進行多取放嘴位置的中心點補償。而於置晶平台12之操作上，因為其不需要頂針機構113的設置，因而可省略步驟S1A及步驟S2A。

而該頂針模組113係用以配合該第一取放嘴231以及該第二取放嘴232進行晶粒的挑揀，其配合移動方式係請配合參閱「圖7」並說明如下：該第一取放嘴231以及該第二取放嘴232因為與該旋轉中心模組21連接結構上的些微差異，因而在進行旋轉位移時分別具有一第一軌跡70以及一第二軌跡80，而該第一軌跡70與該第二軌跡80不會重疊，且該第一取放嘴231以及該第二取放嘴232會分別位於該第一軌跡70以及該第二軌跡80上的該第一中心位置60以及該第二中心位置61停下，以進行晶粒的挑揀。該頂針模組113分別利用一X軸向91與一Y軸向92之位移而移動至該第一中心位置60以及該第二中心位置61，以分別配合該第一取放嘴231以及該第二取放嘴232進行晶粒的挑揀，其中該X軸向91與該Y軸向92相互垂直。

另請配合參閱「圖8」所示，除了利用X軸向91以及Y軸向92雙向移動的方式進行位移至該第一中心位置60以及該第二中心位置61之外，亦可控制該第一中心位置60以及該第二中心位置61於相同的X軸向91線上。藉此，該頂針模組113僅需要進行X軸向91的平移即可分別移動至該第一中心位置60以及該第二中心位置61而於不同的時間點對應該第一取放嘴231以及該第二取放嘴232。

再者，請配合參閱「圖9」所示之第三種實施例，其係控制該第一中心位置60以及該第二中心位置61於相同的Y軸向92線上。藉此，該頂針模組113僅需要進行Y軸向92的平移即可分別移動至該第一中心位置60以及該第二中心位置61而於不同的時間點對應該第一取放嘴231以及該第二取放嘴232。藉由上述三種頂針模組113移動的實施方式，而可對應該第一取放嘴231以及該第二取放嘴232之晶粒挑揀。

綜上所述，本發明利用該固定式影像擷取模組30及該取放結構20係與該座體50固定設置，因而可使該固定式影像擷取模組30作為一校準定位的定位參考點，並藉由該設定處理單元40對該至少二取放嘴23之位置進行中心位置的記錄並調校，利用該至少二取放嘴23之中心位置而可供該晶粒取置平台10作為移動之依據，並分別於該至少兩取放嘴23移動至該晶粒取置平台10時，根據其各別之中心位置而進行移動對位。而特別於取晶平台11上，該頂針模組113利用位移構件而可自動且快速的配合該第一取放嘴231以及第二取放嘴232進行第一中心位置60及第二中心位置61的來回位移，因而有效解決習知技術中之雙取放嘴23結構因些微誤差造成的取放誤差。因此本發明極具進步性及符合申請發明專利之要件，爰依法提出申請，祈 鈞局早日賜准專利，實感德便。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本發明之一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。

習知技術

1．．．挑揀臂

2．．．取晶平台

3．．．置晶平台

4．．．晶粒

5．．．攝像單元

6．．．吸嘴

7．．．頂針

本發明

10．．．晶粒取置平台

11．．．取晶平台

111．．．位移模組

112．．．晶粒置放部

112a．．．窗口

113．．．頂針模組

12．．．置晶平台

121．．．位移模組

122．．．晶粒置放部

20．．．取放結構

21．．．旋轉中心模組

22．．．取放臂

23．．．取放嘴

231．．．第一取放嘴

232．．．第二取放嘴

30．．．固定式影像擷取模組

40．．．設定處理單元

50．．．座體

60．．．第一中心位置

61．．．第二中心位置

70．．．第一軌跡

80．．．第二軌跡

91．．．X軸向

92．．．Y軸向

S1、S1A、S2、S2A、S3、S4．．．步驟

圖1，係習知技術的晶粒挑揀結構立體示意圖。

圖2，係另一習知技術的晶粒挑揀結構立體示意圖。

圖3，係本發明一較佳實施例之立體結構示意圖。

圖4，係本發明一較佳實施例之方塊配置示意圖。

圖5A，係本發明一較佳實施例之調校流程示意圖一。

圖5B，係本發明一較佳實施例之調校流程示意圖二。

圖5C，係本發明一較佳實施例之調校流程示意圖三。

圖5D，係本發明一較佳實施例之調校流程示意圖四。

圖6，係本發明一較佳實施例之步驟流程示意圖。

圖7，係本發明第一實施例之頂針位移示意圖。

圖8，係本發明第二實施例之頂針位移示意圖。

圖9，係本發明第三實施例之頂針位移示意圖。

10．．．晶粒取置平台

11．．．取晶平台

111．．．位移模組

112．．．晶粒置放部

112a．．．窗口

113．．．頂針模組

12．．．置晶平台

121．．．位移模組

122．．．晶粒置放部

20．．．取放結構

21．．．旋轉中心模組

22．．．取放臂

23．．．取放嘴

231．．．第一取放嘴

232．．．第二取放嘴

30．．．固定式影像擷取模組

40．．．設定處理單元

50．．．座體

Claims (16)

1. 一種具有多取放嘴結構的晶粒挑揀機，其包含有：一晶粒取置平台，其具有一位移模組以及一晶粒置放部，該位移模組與該晶粒置放部連接，控制該晶粒置放部之活動位移；一取放結構，其係與一座體固定連接設置，並具有一旋轉中心模組、至少二取放臂以及至少二取放嘴，該至少二取放臂係與該旋轉中心模組連接並以該旋轉中心模組為圓心相對設置，該至少二取放嘴分別設置於該至少二取放臂遠離該旋轉中心模組之端點，且該至少二取放嘴藉由該旋轉中心模組旋轉至該晶粒取置平台對應該晶粒置放部之位置；一固定式影像擷取模組，其係與該座體固定連接，並設置於該晶粒取置平台之上方；以及一設定處理單元，其係與該固定式影像擷取模組及該晶粒取置平台連接，該設定處理單元接收該固定式影像擷取模組之影像以對該至少二取放嘴進行位置紀錄，並藉由位置記錄控制該晶粒取置平台之位移。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有多取放嘴結構的晶粒挑揀機，其中該晶粒取置平台具有兩個，分別為一取晶平台及一置晶平台，且該取晶平台及該置晶平台分別設置於該旋轉中心模組之兩側，並對應該至少二取放嘴，該取晶平台上之該晶粒置放部係為框體結構而具有一窗口。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具有多取放嘴結構的晶粒挑揀機，其中該固定式影像擷取模組亦具有兩 個，分別對應該取晶平台以及該置晶平台。
4. 如申請專利範圍第2項所述之具有多取放嘴結構的晶粒挑揀機，其中該取晶平台具有一頂針模組，而該頂針模組係設置於該窗口之下方。
5. 如申請專利範圍第4項所述之具有多取放嘴結構的晶粒挑揀機，其中該頂針模組透過一位移構件與該設定處理單元連接，該設定處理單元藉由該位移構件控制該頂針模組之位移。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具有多取放嘴結構的晶粒挑揀機，其中該頂針模組之移動範圍對應該至少二取放嘴，該至少二取放嘴依序於該取晶平台上之該晶粒置放部進行晶粒之揀取。
7. 一種具有多取放嘴結構的晶粒挑揀機之對位方法，其係包含有下列步驟：一第一取放嘴之定位設定，將該第一取放嘴藉由一旋轉中心模組旋轉至一晶粒取置平台上的晶粒置放部，且透過一固定式影像擷取模組取得一第一中心位置；一第二取放嘴之定位設定，將該第二取放嘴藉由該旋轉中心模組旋轉至該晶粒取置平台上的晶粒置放部，且透過該固定式影像擷取模組取得一第二中心位置；中心點補償，該固定式影像擷取模組將該第一中心位置及該第二中心位置傳送至一設定處理單元進行記錄，並進行位置補償；及完成位置調校並進行挑揀，藉由該設定處理單元之位置補償，控制該晶粒取置平台的一位移模組調整一晶粒置放部之位置，以對應該第一中心位置及該第二中心 位置，供該第一取放嘴及該第二取放嘴進行取放作業。
8. 如申請專利範圍第7項所述之對位方法，其中該第一取放嘴與該第二取放嘴係以180度相對設置於一直線上。
9. 如申請專利範圍第7項所述之對位方法，其中該設定處理單元係以軟體補償的方式，進行該第一中心位置及該第二中心位置的位置補償。
10. 如申請專利範圍第7項所述之對位方法，其中該晶粒取置平台係為一取晶平台，且更具有一步驟：一頂針模組之第一調校，於取得該第一中心位置後，將該頂針模組移動至該第一中心位置進行調校對應。
11. 如申請專利範圍第10項所述之對位方法，其中更具有一步驟：該頂針模組之第二調校，於取得該第二中心位置後，將該頂針模組移動至該第二中心位置進行調校對應。
12. 如申請專利範圍第7項所述之對位方法，其中該晶粒取置平台係為一置晶平台。
13. 如申請專利範圍第7項所述之對位方法，其中該晶粒取置平台具有兩個，分別為一取晶平台及一置晶平台，並該取晶平台及該置晶平台分別設置於該旋轉中心模組之兩側，並對應該至少二取放臂，且該第一取放嘴及該第二取放嘴分別移動至該取晶平台及該置晶平台進行定位調校。
14. 如申請專利範圍第10項所述之對位方法，其中於完成位置調校並進行挑揀的步驟中，該第一取放嘴以及該第二取放嘴會分別以一第一軌跡以及一第二軌跡進 行位移，並分別於位於該第一軌跡及該第二軌跡上之該第一中心位置以及該第二中心位置停下，該頂針模組分別利用一X軸向與一Y軸向之位移而移動至該第一中心位置以及該第二中心位置，該X軸向係垂直於該Y軸向，藉此分別配合該第一取放嘴以及該第二取放嘴進行晶粒的挑揀。
15. 如申請專利範圍第10項所述之對位方法，其中於完成位置調校並進行挑揀的步驟中，該第一取放嘴以及該第二取放嘴會分別以一第一軌跡以及一第二軌跡進行位移，並分別於同一X軸向線上的該第一中心位置以及該第二中心位置停下，該頂針模組利用X軸向之位移而移動至該第一中心位置以及該第二中心位置，藉此分別配合該第一取放嘴以及該第二取放嘴進行晶粒的挑揀。
16. 如申請專利範圍第10項所述之對位方法，其中於完成位置調校並進行挑揀的步驟中，該第一取放嘴以及該第二取放嘴會分別以一第一軌跡以及一第二軌跡進行位移，並分別於同一Y軸向線上的該第一中心位置以及該第二中心位置停下，該頂針模組利用Y軸向之位移而移動至該第一中心位置以及該第二中心位置，藉此分別配合該第一取放嘴以及該第二取放嘴進行晶粒的挑揀。