TWI580979B - Electronic components crimping device and its application test classification equipment - Google Patents

Description

電子元件壓接裝置及其應用之測試分類設備

本發明係提供一種移動臂施予第一連動部件之下壓力，可利用傳導件及第二連動部件傳導至作業部件而下壓電子元件，以防止溫控件承受下壓力而損壞，進而提升溫控件使用壽命及確保使用效能之電子元件壓接裝置。

在現今，電子元件(例如具錫球之IC)於實際使用時可能處於低溫環境，業者為確保電子元件之使用品質，於電子元件製作完成後，必須以測試設備對電子元件進行冷測作業，而淘汰出不良品；請參閱第1、2圖，該測試設備係於機台配置有電性連接之電路板11及測試座12，該測試座12內係設有複數支探針121，用以測試電子元件，由於電子元件之型式不同，其所配置之錫球數量亦有複數顆至數百顆之差異，因此測試座12之探針121數量亦針對待測電子元件之錫球數量而作相對數量配置；然為使電子元件之錫球確實接觸測試座12之探針121，該測試設備係於機台上設有可下壓電子元件執行測試作業之壓接裝置13，該壓接裝置13係於測試座12之上方設有一可作Z方向位移之移動臂131，並於移動臂131之下方裝配有下壓治具組，該下壓治具組係以上板件132連結移動臂131，並於上板件132之下方設有下板件133，以供穿置一可下壓電子元件之下壓治具134，該下壓治具134之上方係裝配有一由致冷晶片承座135承置之致冷晶片136，該致冷晶片136係具有陶瓷基板，並依電流方向而使一面為冷卻端，另一面則為散熱端，例如冷測作業時，可使致冷晶片136之底面為冷卻端，而頂面則為散熱端，於熱測作業時，則改變電流方向，令致冷晶片136之底面為散熱端，而頂面則為冷卻端，亦即當電流方向相反時，散熱端與冷卻端為相反倒置；於本實施例中，該致冷晶片136之底面為一冷卻端， 可使相接觸之下壓治具134形成低溫狀態，致冷晶片136之頂面則為一散熱端，又為了增加散熱效能，係於致冷晶片136之頂面裝配有具散熱鰭片1371之散熱器137，該散熱器137並剛性連結該上板件132；請參閱第3圖，於執行下壓電子元件14時，業者會視測試座12之探針121數量及電子元件14之型式而設定該下壓治具134之下壓力量，以確保電子元件14之所有錫球141均確實接觸測試座12之探針121，於測試座12置入待測之電子元件14後，該壓接裝置13係以移動臂131帶動上板件132、散熱器137、致冷晶片136及下壓治具134同步作Z方向向下位移，並將預設之下壓力經由上板件132傳導至散熱器137，接著由散熱器137將下壓力傳導至致冷晶片136，再經由致冷晶片136將下壓力傳導至下壓治具134，令下壓治具134以預設之下壓力下壓待測之電子元件14，使電子元件14之錫球141確實接觸測試座12之探針121，由於致冷晶片136已使下壓治具134降溫至預設冷測溫度，進而可使待測之電子元件14於模擬低溫測試環境下執行冷測作業；惟，該下壓治具134雖可以預設之下壓力壓接待測之電子元件14，但由於移動臂131、上板件132、散熱器137、致冷晶片136及下壓治具134均採剛性相互連結，導致移動臂131之預設下壓力即會經由致冷晶片136傳導至下壓治具134，以致該致冷晶片136之頂面承受此一預設之下壓力，若測試座12之探針121數量龐大(例如有數百支探針)時，該下壓治具134之預設下壓力亦隨之增大，相對的，致冷晶片136之頂面將承受較大之預設下壓力，再觀下壓治具134壓接電子元件14時，測試座12之探針121係對電子元件14產生一反作用力，電子元件14即將此一反作用力經由下壓治具134傳導至該致冷晶片136，導致該致冷晶片136之底面承受此一反作用力，故當下壓治具134壓接電子元件14時，該陶瓷脆性材料製作之致冷晶片136即因頂面及底面分別承受向下之下壓力及向上之反作用力的雙重壓力衝擊，而易發生龜裂或壓損之問題，進而影響致冷晶片136之使用效能，造成降低致冷晶片之使用壽命及增加裝置成本之缺失。

本發明之目的一，係提供一種電子元件壓接裝置，其包含移動器、作業機構及溫控機構，該移動器係設有作至少一方向位移之移動臂，該作業機構係設有至少一由移動臂驅動位移之第一連動部件，該第一連動部件並以至少一傳導件剛性連結位於下方之至少一第二連動部件，該第二連動部件之下方則設有至少一可執行預設作業之作業部件，該溫控機構係於作業機構之第二連動部件上方且位於傳導件之周側設有至少一可調控作業部件溫度之溫控件；藉此，於執行下壓電子元件接觸測試座之探針時，該移動臂施予第一連動部件之下壓力，可利用傳導件及第二連動部件傳導至作業部件而下壓電子元件，以防止溫控件承受下壓力，進而避免因下壓力及探針之反作用力的上下雙重壓力壓損，達到提升溫控件使用壽命及確保使用效能之實用效益。

本發明之目的二，係提供一種電子元件壓接裝置，其中，該溫控機構係於第一連動部件之底面設置至少一驅動源，並以驅動源帶動至少一散熱器作Z方向位移，溫控機構可視測試作業需求，利用驅動源帶動散熱器接觸或脫離致冷晶片之頂面，以確保致冷晶片之使用效能，達到提升作業便利性之實用效益。

本發明之目的三，係提供一種電子元件壓接裝置，其中，當致冷晶片因長時間使用而發生微量變形時，該溫控機構之驅動源可使散熱器隨著致冷晶片之變形角度而作一浮動傾斜貼置於致冷晶片之頂面，以增加散熱器與致冷晶片之接觸面積，達到提升散熱效能之實用效益。

本發明之目的四，係提供一種應用電子元件壓接裝置之測試分類設備，其包含機台、供料裝置、收料裝置、測試裝置、壓接裝置、輸送裝置及中央控制裝置，該供料裝置係配置於機台上，並設有至少一容納待測電子元件之供料承置器，該收料裝置係配置於機台上，並設有至少一容納已測電子元件之收料承置器，該測試裝置係配置於機台上，並設有至少一具測試座之電路板，以對電子元件執行測試作業，該輸送裝置係配置於機台上，並設有至少一移載電子元件之搬移機構，該壓接裝置係配置於機台或輸送裝置之至少一搬移機構，而設有移動器、作業機構及溫控機構， 以壓接電子元件執行測試作業，該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‧‧‧電路板

12‧‧‧測試座

121‧‧‧探針

13‧‧‧壓接裝置

131‧‧‧移動臂

132‧‧‧上板件

133‧‧‧下板件

134‧‧‧下壓治具

135‧‧‧致冷晶片承座

136‧‧‧致冷晶片

137‧‧‧散熱器

1371‧‧‧散熱鰭片

14‧‧‧電子元件

141‧‧‧錫球

〔本發明〕

20‧‧‧壓接裝置

21‧‧‧移動器

211‧‧‧移動臂

22‧‧‧作業機構

221‧‧‧第一連動部件

222‧‧‧傳導件

223‧‧‧第二連動部件

224‧‧‧作業部件

23‧‧‧溫控機構

231‧‧‧致冷晶片

232‧‧‧散熱器

2321‧‧‧散熱鰭片

233‧‧‧壓缸

31‧‧‧機台

32‧‧‧測試裝置

321‧‧‧電路板

322‧‧‧測試座

323‧‧‧探針

33‧‧‧電子元件

331‧‧‧錫球

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‧‧‧測試裝置

71‧‧‧電路板

72‧‧‧測試座

80‧‧‧輸送裝置

81‧‧‧第一搬移機構

82‧‧‧第一入料載台

83‧‧‧第二入料載台

84‧‧‧第二搬移機構

85‧‧‧第三搬移機構

86‧‧‧第一出料載台

87‧‧‧第二出料載台

88‧‧‧第四搬移機構

90‧‧‧檢知裝置

91‧‧‧第一檢知器

92‧‧‧第二檢知器

第1圖：習知測試裝置與壓接裝置之示意圖。

第2圖：習知壓接裝置之局部示意圖。

第3圖：習知測試裝置與壓接裝置之使用示意圖。

第4圖：本發明壓接裝置之示意圖。

第5圖：本發明壓接裝置之使用示意圖(一)。

第6圖：本發明壓接裝置之使用示意圖(二)。

第7圖：本發明壓接裝置另一實施例之示意圖。

第8圖：本發明壓接裝置另一實施例之使用示意圖(一)。

第9圖：本發明壓接裝置另一實施例之使用示意圖(二)。

第10圖：本發明壓接裝置應用於測試分類設備之示意圖。

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：請參閱第4圖，本發明之壓接裝置20包含移動器21、作業機構22及溫控機構23，該移動器21係設有作至少一方向位移之移動臂211，於本實施例中，該移動臂211係作X-Y-Z方向位移，用以帶動作業機構22及溫控機構23同步位移；該作業機構22係設有至少一由移動器21之移動臂211驅動位移之第一連動部件221，更進一步，該第一連動部件221可為獨立板件或框架之頂板或為浮動機構之底板，於本實施例中，該第一連動部件221係為獨立板件，並連結移動器21之移動臂211，而可由移動臂211帶動作X-Y-Z方向位移，又該作業機構22之第一連動部件221下方係設有至少一傳導件222，並以傳導件222連結至少一第二連動部件223，該第二連動部件223之下方設有至少一作業部件224，該作業部件224係對電子元件執行預設作業，更進一步，該傳導件222可為支柱或支撐板，該第 二連動部件223與作業部件224可分別為獨立元件或為一體成型，例如該第二連動部件223可為致冷晶片承座、作業部件承座、具加熱件之加熱件承座或為作業部件224之其一部位，該作業部件224可為移載並壓接電子元件之壓移具，或為單純壓接電子元件之壓接具，於本實施例中，係於第一連動部件221之下方配置有複數支傳導件222，各傳導件222係為支柱且呈Z方向配置，其第一端係連結於第一連動部件221之底部，而第二端則連結於第二連動部件223，該第二連動部件223之下方則裝配有可為壓移具之作業部件224，用以移載及下壓電子元件；該溫控機構23係於作業機構22之第二連動部件223上且位於傳導件222之周側設有至少一溫控件，以調控作業部件224溫度，該溫控件與第一連動部件221之間並無連結，更進一步，該溫控件可為致冷晶片或加熱件，溫控機構可視作業需求，而配置致冷晶片或加熱件，亦或配置致冷晶片及加熱件，於本實施例中，該溫控機構23係配置一為致冷晶片231之溫控件，該致冷晶片231係置放於作業機構22之第二連動部件223之頂面，且位於傳導件222之周側，該致冷晶片231與第一連動部件221之間並無連結，該致冷晶片231之底面為冷卻端，其頂面則為散熱端，而可使作業部件224降溫至預設低溫溫度，另為了增加散熱效能，係於致冷晶片231之上方裝配至少一散熱器，該散熱器可為氣冷式散熱器、水冷式散熱器或冷媒式散熱器，於本實施例中，係於致冷晶片231之頂面裝配具有散熱鰭片2321冷媒式之散熱器232，該散熱器232與第一連動部件221之間亦無連結。

請參閱第5圖，本發明之壓接裝置20應用於具有機台31及測試裝置32之測試分類設備，該測試裝置32係裝配於機台31，並設有電性連接之電路板321及測試座322，該測試座322之內部係設有複數支探針323，並承置及測試電子元件；於執行電子元件冷測作業時，該壓接裝置20之作業機構22的作業部件224已吸附具複數個錫球331之電子元件33，該移動器21之移動臂211即帶動作業機構22、溫控機構23及電子元件33作X-Y方向位移至測試裝置32之測試座322上方，使待測電子元件33之錫球331對位於測試座3 22之探針323。

請參閱第6圖，該移動器21之移動臂211帶動作業機構22、溫控機構23及電子元件33作Z方向向下位移，令待測電子元件33之錫球331接觸測試座322之探針323，由於致冷晶片231之底面為一冷卻端，而可透過第二連動部件223將低溫傳導至作業部件224，再經由作業部件224將低溫傳導至待測之電子元件33，使待測之電子元件33於預設低溫環境執行冷測作業，該致冷晶片231之散熱端則利用具散熱鰭片2321之散熱器232輔助散熱；然為使待測電子元件33之錫球331確實有效接觸測試座322之探針323，該移動器21之移動臂211係會帶動作業機構22之作業部件224對待測之電子元件33施以一預設之下壓力，由於第一連動部件221、傳導件222及第二連動部件223係採剛性連結組裝，移動臂211可利用第一連動部件221將下壓力傳導至傳導件222，由於致冷晶片231與第一連動部件221並無連結組裝，而可避免致冷晶片231之頂面承受第一連動部件221傳導之下壓力，因此，作業機構22利用傳導件222將下壓力傳導至第二連動部件223，該第二連動部件223再將下壓力傳導至作業部件224，使作業部件224以預設之下壓力壓接待測之電子元件33，此時，該測試座322之探針323即對待測之電子元件33產生一反作用力，此一反作用力雖會經由待測之電子元件33、作業部件224及第二連動部件223傳導至致冷晶片231，然該致冷晶片231之頂面並未承受下壓力，僅其底面承受反作用力，進而可防止致冷晶片231受向下之下壓力及向上之反作用力的上、下雙重壓力衝擊而發生龜裂或壓損之問題，以有效確保致冷晶片231之使用效能，達到提升致冷晶片之使用壽命及降低裝置成本之使用效益。

請參閱第7圖，係本發明壓接裝置20之另一實施例，該壓接裝置20之移動器21係設有作X-Y-Z方向位移之移動臂211，以帶動作業機構22及溫控機構23同步位移；該作業機構22係設有一由移動器21之移動臂211驅動位移之第一連動部件221，第一連動部件221之下方配置有複數支傳導件222，各傳導件222係為支柱 且呈Z方向配置，其第一端係連結於第一連動部件221之底部，而第二端則連結於第二連動部件223，該第二連動部件223之下方則裝配有可為壓移具之作業部件224，用以移載及下壓電子元件；該溫控機構23係於第二連動部件223之頂面且位於傳導件222之周側設有致冷晶片231，該致冷晶片231之底面為冷卻端，其頂面則為散熱端，而可使作業部件224降溫至預設溫度，該溫控機構23另於第一連動部件221之下方裝配有驅動源，用以連結驅動散熱器232作Z方向位移，以接觸或脫離致冷晶片231，於本實施例中，該驅動源係為壓缸233，並以其活塞桿連結散熱器232。

請參閱第8圖，由於致冷晶片231在長時間使用後會發生微量變形，當溫控機構23之壓缸233帶動散熱器232作Z方向向下位移接觸致冷晶片231時，可令散熱器232隨著致冷晶片231之變形角度而微傾擺置，以有效增加散熱器232與致冷晶片231之相互接觸面積，進而確保散熱器232之散熱效能；再者，當移動器21之移動臂211帶動作業機構22、溫控機構23及電子元件33作Z方向向下位移時，該移動臂211可利用第一連動部件221、傳導件222及第二連動部件223將下壓力傳導至作業部件224，使作業部件224以預設下壓力壓接待測之電子元件33，令待測電子元件33之錫球331確實接觸測試座322之探針323，由於壓缸233之內部具有可被壓縮之氣體，其活塞桿可作適當內縮，令第一連動部件221與散熱器232之間作非剛性連結組裝，使致冷晶片231僅承受壓缸233之接觸壓力，並不會承受移動臂211之預設下壓力衝擊；於待測之電子元件33壓接測試座322之探針323時，該測試座322之探針323會對待測之電子元件33產生一反作用力，此一反作用力雖經由待測之電子元件33、作業部件224及第二連動部件223傳導至致冷晶片231，由於致冷晶片231之頂面並未承受移動臂211之預設下壓力，進而可有效防止致冷晶片231損壞，以確保致冷晶片231之使用效能，達到提升致冷晶片之使用壽命及降低裝置成本之使用效益。

請參閱第9圖，於執行電子元件33熱測作業時，可改變致 冷晶片231之電流方向，令底面之冷卻端變換為散熱端，而頂面之散熱端則變換為冷卻端，該溫控機構23係控制壓缸233之活塞桿帶動散熱器232作Z方向向上位移而脫離致冷晶片231，使致冷晶片231有效將高溫傳導至作業部件224，進而節省能源及成本；當移動器21之移動臂211帶動作業機構22、溫控機構23及電子元件33作Z方向向下位移時，該移動臂211利用第一連動部件221、傳導件222及第二連動部件223將下壓力傳導至作業部件224，以避免致冷晶片231承受移動臂211之預設下壓力，進而該作業部件224即以預設之下壓力壓接待測之電子元件33，令待測電子元件33之錫球331有效接觸測試座322之探針323，該測試座322之探針323的反作用力雖經由電子元件33、作業部件224及第二連動部件223傳導至致冷晶片231，由於致冷晶片231之頂面並未承受移動臂211之下壓力，可有效防止致冷晶片231壓損，進而確保致冷晶片231之使用效能，達到提升致冷晶片之使用壽命及降低裝置成本之使用效益。

請參閱第4、10圖，係本發明之壓接裝置20應用於電子元件測試分類設備之示意圖，該測試分類設備係於機台40上配置有供料裝置50、收料裝置60、測試裝置70、輸送裝置80及中央控制裝置(圖未示出)；本發明之壓接裝置20可裝配於機台40，用以下壓電子元件，亦或裝配於輸送裝置80，用以移載及下壓電子元件，該測試分類設備更包含有檢知裝置90，該檢知裝置90係設有至少一檢知器，用以檢知輸送裝置80欲移入測試裝置70內之電子元件；該供料裝置50係裝配於機台40，並設有至少一為供料盤之供料承置器51，用以容納至少一待測之電子元件；該收料裝置60係裝配於機台40，並設有至少一為收料盤之收料承置器61，用以容納至少一已測之電子元件；該測試裝置70係裝配於機台40上，並設有電性連接之電路板71及測試座72，以對電子元件執行測試作業；該輸送裝置80係裝配於機台40上，並設有至少一搬移機構而移載電子元件，於本實施例中，係配置有第一搬移機構81，以於供料裝置50之供料承置器51取出待測之電子元件，並分別移載至第一入料載台82及第二入料載台83，第一入料載台82及第 二入料載台83係將待測之電子元件載送至測試裝置70處，該輸送裝置80另於測試裝置70處配置有第二搬移機構84及第三搬移機構85，並分別於第二搬移機構84及第三搬移機構85設有本發明之壓接裝置20，用以移載及壓接電子元件，又該檢知裝置90係於第二搬移機構84與測試裝置70之間設有可為CCD之第一檢知器91，以及於第三搬移機構85與測試裝置70之間設有可為CCD之第二檢知器92，第二搬移機構84及第三搬移機構85分別利用壓接裝置20將第一入料載台82及第二入料載台83上待測之電子元件移載至第一檢知器91及第二檢知器92，以供檢知電子元件之擺放位置等，第二搬移機構84及第三搬移機構85再分別利用壓接裝置20將待測之電子元件移載至測試裝置70而執行測試作業，以及將測試裝置70處之已測電子元件移載至第一出料載台86及第二出料載台87，第一出料載台86及第二出料載台87係載出已測之電子元件，該輸送裝置80另配置有第四搬移機構88，該第四搬移機構88係於第一出料載台86及第二出料載台87上取出已測之電子元件，並依據測試結果，將已測之電子元件輸送至收料裝置60之收料承置器61處而分類收置；該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。

20‧‧‧壓接裝置

21‧‧‧移動器

211‧‧‧移動臂

22‧‧‧作業機構

221‧‧‧第一連動部件

222‧‧‧傳導件

223‧‧‧第二連動部件

224‧‧‧作業部件

23‧‧‧溫控機構

231‧‧‧致冷晶片

232‧‧‧散熱器

2321‧‧‧散熱鰭片

Claims (7)

1. 一種電子元件壓接裝置，包含：移動器：係設有作至少一方向位移之移動臂；作業機構：係設有至少一連結該移動臂之第一連動部件，該第一連動部件下方係設有至少一傳導件，該傳導件係連結至少一第二連動部件，該第二連動部件係設有至少一作業部件，該作業部件係對至少一電子元件執行預設作業；溫控機構：係於該作業機構之第二連動部件上方且位於該傳導件之周側設有至少一可調控該作業部件溫度之溫控件，另於該溫控件之上方裝配至少一散熱器，以及於該第一連動部件之下方裝配有驅動源，該驅動源係連結驅動該散熱器作Z方向位移而浮動接觸或脫離該溫控件，並於接觸時可浮動調整擺置角度貼合於該溫控件。
2. 依申請專利範圍第1項所述之電子元件壓接裝置，其中，該作業機構之傳導件係為支柱或支撐板。
3. 依申請專利範圍第1項所述之電子元件壓接裝置，其中，該作業機構之第二連動部件可為加熱件承座或致冷晶片承座或作業部件之其一部位或作業部件承座。
4. 依申請專利範圍第1項所述之電子元件壓接裝置，其中，該作業機構之作業部件可為移載並壓接電子元件之壓移具，或為單純壓接電子元件之壓接具。
5. 依申請專利範圍第1項所述之電子元件壓接裝置，其中，該溫控機構之溫控件係為致冷晶片。
6. 依申請專利範圍第1項所述之電子元件壓接裝置，其中，該溫控機構之驅動源係為壓缸。
7. 一種應用電子元件壓接裝置之測試分類設備，包含：機台；供料裝置：係配置於該機台上，並設有至少一供料承置器，用以容納 至少一待測之電子元件；收料裝置：係配置於該機台上，並設有至少一收料承置器，用以容納至少一已測之電子元件；測試裝置：係配置於該機台上，並設有電性連接之電路板及測試座，以測試該電子元件；輸送裝置：係配置於該機台上，並設有至少一搬移機構，以搬移該電子元件；至少一依申請專利範圍第1項所述之電子元件壓接裝置：係配置於該機台或該輸送裝置之搬移機構上，用以壓接該電子元件；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。