TWI711809B

TWI711809B - 具校正功能之下壓力產生模組及下壓力校正方法

Info

Publication number: TWI711809B
Application number: TW108132179A
Authority: TW
Inventors: 吳基誠; 孫嘉祥; 陳建名
Original assignee: 致茂電子股份有限公司
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2020-12-01
Also published as: TW202111300A

Abstract

本發明係有關於一種具校正功能之下壓力產生模組及下壓力校正方法，其中主控制器輸出一控制電壓至氣體壓力調節單元，而氣體壓力調節單元根據控制電壓之大小來調整輸入至下壓力產生裝置之氣壓缸之氣體壓力；接著，主控制器接收氣體壓力檢知單元感測該氣壓缸的內部壓力後所輸出之反饋電壓；最後，主控制器比對反饋電壓與控制電壓；若反饋電壓不等於控制電壓時，主控制器輸出一警示訊息。據此，可準確得知下壓力產生裝置所產生之實際下壓力；故當實際下壓力與預期下壓力有所差異時，便可即時獲知。

Description

具校正功能之下壓力產生模組及下壓力校正方法

本發明係關於一種具校正功能之下壓力產生模組及下壓力校正方法，尤指一種適用於須施加壓力於電子元件讓其進行測試之電子元件檢測設備及其檢測方法。

請先參閱圖1，其係習知壓接裝置與測試座連接時之示意圖。如圖中所示，習知壓接裝置1包括一升降臂11、一氣壓缸12、以及一壓接頭13。其中，升降臂11係用於進行升降作業；氣壓缸12主要用於施加作用力或作為反作用力之緩衝；而壓接頭13係用於下壓一待測試之電子元件C使其接點得以完全接觸於測試座S內的探針(圖1中未示出)，以確保檢測的正確性。

然而，壓接頭13所施予的下壓力大小是至關重要的，如果下壓力太小，可能導致待測試之電子元件C的接點無法完全接觸於測試座S內的探針，導致測試失效，而影響檢測良率；另一方面，如果下壓力太大，又有可能造成壓接頭13壓毀待測試之電子元件C。

在現有技術中，下壓力的設定方式是透過一特定的運算公式來進行計算，其中以輸入至壓力控制閥之電壓作為設定參數，帶入該特定的運算公式後就可求得施加在待測電子元件上面的壓力值，但這只是理論值，仍無從得知實際的下壓力值。

除此之外，設備本身仍存有些許變數會影響到施加於待測電子元件之實際下壓力的大小，例如測試頭內部的氣密措施(如O-ring)故障或老化、測試頭的活動機構因為摩擦力導致待測物受壓不穩定等，此些因素均有可能造成所施加之下壓力的減損，進而影響檢測的精準度。

本發明之主要目的係在提供一種具校正功能之下壓力產生模組及下壓力校正方法，俾能精準獲知實際下壓力，且一旦所產生之下壓力發生異常時，例如下壓力不足時，系統將發出警示，或甚至自動調控下壓力以達預設值。

為達成上述目的，本發明一種具校正功能之下壓力產生模組，主要包括一下壓力產生裝置、一氣體壓力調節單元、一氣體壓力檢知單元、以及一主控制器。其中，下壓力產生裝置包括一氣壓缸；而氣體壓力調節單元包括一氣體入口、及一氣體出口，氣體入口連通至一氣壓源，氣體出口連通至下壓力產生裝置之氣壓缸；又，氣體壓力檢知單元係設置於下壓力產生裝置，且氣體壓力檢知單元係感測氣壓缸之內部壓力並輸出一對應的反饋電壓。另外，主控制器係電性連接氣體壓力調節單元、以及氣體壓力檢知單元，主控制器輸出一控制電壓至氣體壓力調節單元，且氣體壓力調節單元根據控制電壓之大小來調整輸入至氣壓缸之氣體壓力；另一方面，主控制器也接收氣體壓力檢知單元所輸出之反饋電壓。

據此，本發明透過配置氣體壓力調節單元，讓主控制器以相當簡單的方式就可執行控制，例如簡單控制輸入至氣體壓力調節單元之控制電壓即可。此外，本發明透過配置氣體壓力檢知單元，可即時感測下壓力產生裝置之氣壓缸的缸內壓力，藉以準確得知下壓力產生裝置所產生之實際下壓力；故一旦下壓力產生裝置所產生之實際下壓力與主控制器控制氣體壓力調節單元輸出之預期氣體壓力有所差異時，便可及時獲知。

較佳的是，本發明之主控制器可隨時比對氣體壓力檢知單元所輸出之反饋電壓與輸入至氣體壓力調節單元之控制電壓；若反饋電壓不等於控制電壓時，主控制器輸出一警示訊息，警示訊息可由聲音、光線、或電子訊號所組成。換言之，本發明可簡單地透過比對反饋電壓與控制電壓，便可獲知下壓力產生裝置所產生下壓力是否發生異常。

再者，本發明之主控制器可包括一記憶單元，其儲存有一標準反饋電壓值；而主控制器可比對反饋電壓與標準反饋電壓值；若反饋電壓不等於標準反饋電壓值時，主控制器可調整控制電壓，使反饋電壓等於標準反饋電壓值。換言之，本發明之主控制器內可預先儲存一預期下壓力所對應的是標準反饋電壓值，一旦氣體壓力檢知單元所量測到的反饋電壓與該標準反饋電壓值出現差異時，除了發出警示訊息外，主控制器也可以主動調整輸入至氣體壓力調節單元的控制電壓，來提升或降低輸入氣壓缸之氣體壓力，進而使下壓力產生裝置所產生實際下壓力與預期下壓力相同。

另外，本發明之主控制器可包括一記憶單元，其可儲存有複數控制電壓值、複數輸出氣壓值、以及複數下壓力值，而複數控制電壓值係作為主控制器輸出控制電壓之依據；且複數輸出氣壓值係氣體壓力調節單元依據複數控制電壓值所分別輸出之氣體壓力；另複數下壓力值係複數輸出氣壓值分別輸入下壓力產生裝置之氣壓缸後所分別產生之下壓力。換言之，本發明之主控制器可儲存複數筆控制參數，每一筆控制參數可包括一控制電壓值、該控制電壓值所能形成的氣體壓力值、以及該氣體壓力值所能產生的下壓力值。

再且，本發明之氣體壓力調節單元可更包括一第一流量計、以及一第二流量計；其中，第一流量計可量測自氣體出口流出之氣體流量，第二流量計可量測流入氣壓缸之氣體流量；且第一流量計與第二流量計電性連接至主控制器。又，主控制器可比對第一流量計與第二流量計所分別量測到的流量，若二者差異超過一預設值時，主控制器輸出一警示訊息。亦即，本發明亦可透過第一、二流量計來獲知氣體壓力調節單元所輸出的氣體流量和下壓力產生裝置所接收到的氣體流量有無一致，即可用於判斷有無氣體外洩的情形發生。

除此之外，本發明可更包括一荷重檢知單元(Load Cell)，其係用於檢測該下壓力產生裝置所形成之下壓力。換言之，為了更精確獲知設備所實際作用於待測電子元件上的下壓力，亦可在下壓力產生裝置的下方設置荷重檢知單元，也就是將之置放於待測電子元件之位置，以更進一步量測或調整所作用於電子元件之下壓力，且亦可用以確保下壓力產生裝置、氣體壓力調節單元、氣體壓力檢知單元、以及主控制器等主要構件運作正常。

為達成前述目的，本發明一種下壓力校正方法主要包括以下步驟：首先，主控制器輸出一控制電壓至一氣體壓力調節單元，該氣體壓力調節單元根據該控制電壓之大小來調整輸入至一下壓力產生裝置之一氣壓缸之氣體壓力；接著，主控制器接收一氣體壓力檢知單元所輸出之一反饋電壓；而氣體壓力檢知單元係感測該下壓力產生裝置之該氣壓缸的內部壓力並輸出該反饋電壓；最後，主控制器比對該反饋電壓與該控制電壓；若該反饋電壓不等於該控制電壓時，該主控制器輸出一警示訊息。

也就是說，根據本發明所提供之下壓力校正方法，主控制器可以透過調整輸入氣體壓力調節單元之控制電壓，來控制下壓力產生裝置所產生之下壓力；而且，主控制器還可透過接收氣體壓力檢知單元所輸出之反饋電壓後，將之與控制電壓進行比對，藉以判斷實際作用於待測電子元件之下壓力與預期產生的下壓力是否有所出入。

本發明具校正功能之下壓力產生模組及下壓力校正方法在本實施例中被詳細描述之前，要特別注意的是，以下的說明中，類似的元件將以相同的元件符號來表示。再者，本發明之圖式僅作為示意說明，其未必按比例繪製，且所有細節也未必全部呈現於圖式中。

請同時參閱圖2、及圖3，圖2係本發明具校正功能之下壓力產生模組一較佳實施例之示意圖，圖3係本發明一較佳實施例之系統架構圖。如該圖中所示，本實施例主要包括一下壓力產生裝置2、一氣體壓力調節單元3、一氣體壓力檢知單元4、一主控制器5、以及一荷重檢知單元(Load Cell)6。須先特別說明的是，荷重檢知單元6通常是用戶端作為確認測試機台之下壓力的標準校正單元，其常見為一開始機台設置時、檢測製程轉換時、或其他需要特別校正時才會設置，一般作業狀態並不會特別設置荷重檢知單元6。

本實施例之下壓力產生裝置2主要包括一氣壓缸21、一壓接機構23、及一壓抵塊24，氣壓缸21主要作為提供下壓力，即當缸內充填具特定壓力之氣體時即可產生下壓力；而氣壓缸21的活動端連接壓接機構23，壓接機構23於熟悉此項技術領域技藝人士可依據需求配置溫度控制模組或浮動機構以配合測試需求，本文不多加以贅述；且壓接機構23之下表面凸設有壓抵塊24，該壓抵塊24係用於推壓待測電子元件(圖中未示)。

再者，關於氣體壓力調節單元(Pneumatic regulator)3，其包括一氣體入口31、及一氣體出口32，該氣體入口31連通至一氣壓源Sa，該氣體出口32連通至該下壓力產生裝置2之該氣壓缸21。換言之，氣體壓力調節單元3可以受控制來調整輸入至下壓力產生裝置2之氣壓缸21的氣體壓力，藉以改變下壓力大小。

另外，關於氣體壓力檢知單元4，其係設置於該下壓力產生裝置2，該氣體壓力檢知單元4係感測該氣壓缸21之內部壓力並輸出一對應的反饋電壓V _f。在本實施例中，如果氣壓缸21之內部氣體壓力越大，氣體壓力檢知單元4所輸出的反饋電壓V _f也會越大。

又，關於主控制器5，其可為一般工業電腦、筆記型電腦、或其他具運算和儲存功能之電子裝置。在本實施例中，主控制器5電性連接氣體壓力調節單元3、以及氣體壓力檢知單元4；而且，主控制器5負責輸出一控制電壓V _c至氣體壓力調節單元3，而氣體壓力調節單元3便根據控制電壓V _c之大小來調整輸入至氣壓缸21之氣體壓力P；另一方面，主控制器5也會接收氣體壓力檢知單元4所輸出之反饋電壓V _f。

進一步說明，請一併參閱下方表1，本實施例之主控制器5具備一記憶單元50，其儲存有複數控制電壓值V _c0～V _c10、複數輸出氣壓值P ₀～P ₁₀、以及複數下壓力值F ₀～F ₁₀。其中，控制電壓值V _c0～V _c10係作為主控制器5輸出控制電壓V _c之依據，而輸出氣壓值P ₀～P ₁₀係氣體壓力調節單元3依據控制電壓值V _c0～V _c10所分別輸出之理論的氣體壓力P；下壓力值F ₀～F ₁₀係氣壓值P ₀～P ₁₀分別輸入下壓力產生裝置2之氣壓缸21後所分別產生之理論下壓力。表1

V(V _c0～V _c10)	P(P ₀～P ₁₀)	F(F ₀～F ₁₀)
0 V	0 MPa	0 Kgf
1 V	0.1 MPa	1 Kgf
2 V	0.2 MPa	2 Kgf
3 V	0.3 MPa	3 Kgf
4 V	0.4 MPa	4 Kgf
5 V	0.5 MPa	5 Kgf
6 V	0.6 MPa	6 Kgf
7 V	0.7 MPa	7 Kgf
8 V	0.8 MPa	8 Kgf
9 V	0.9 MPa	9 Kgf
10 V	1 MPa	10 Kgf

更簡單地說，每一筆控制參數可包括一控制電壓值V _c0～V _c10、該控制電壓值V _c0～V _c10所能形成的氣體壓力值P ₀～P ₁₀、以及該氣體壓力值所能產生的下壓力值F ₀～F ₁₀，此三參數可透過特定公式運算求得，或透過實際操作求得。但還須說明的是，上述數據僅係為了方便說明而列舉，並非實際機台之運作參數。

請一併參閱圖4，其係本發明一較佳實施例之方法流程圖；以下說明運用前述硬體之下壓力校正方法。首先，步驟SA，主控制器5根據上述表一輸出控制電壓V _c至氣體壓力調節單元3，當然氣體壓力調節單元3根據控制電壓Vc之大小來調整輸入至下壓力產生裝置2之氣壓缸21之氣體壓力P。舉例說明，如果預設之下壓力為5Kgf，主控制器5便輸出控制電壓V _c5(5V)予氣體壓力調節單元3，然而理論上氣體壓力調節單元3也會調控輸出至下壓力產生裝置2之氣壓缸21的氣體壓力P為P5(0.5MPa)；另一方面，如果氣壓缸21之缸內壓力為P5(0.5MPa)，則理論上就會產生F5(5Kgf)。

接著，步驟SB，主控制器5接收氣體壓力檢知單元4所輸出之反饋電壓V _f；如果在正常情況下，即無機件故障或無氣體漏洩等異常情況發生時，氣體壓力檢知單元4所輸出之反饋電壓V _f將會對應到預設之下壓力為F5(5Kgf)，也就是輸出5V之反饋電壓V _f。

再者，步驟SC，主控制器5比對反饋電壓V _f與控制電壓V _c；若主控制器5所接收到的反饋電壓Vf確實為5V，其與控制電壓V _c完全相符，此時主控制器5將持續監控並輸出5V之控制電壓V _c。另一方面，若反饋電壓V _f不等於控制電壓V _c時，通常是低於5V，此時主控制器5將輸出一警示訊息，例如警示音、閃爍警示燈、以及主控制器5之顯示螢幕(圖中未示)的警告訊息上，以告知現場操作人員。

此外，在本發明的另一實施例中，主控制器5將進行自動調控；進一步說明，主控制器5之記憶單元50儲存有一標準反饋電壓值V _fs，亦即在預期下壓力下之反饋電壓V _f，在本實施例中也就是控制電壓V _c5(5V)；而在步驟SC中，主控制器5比對反饋電壓V _f與標準反饋電壓值V _fs；若反饋電壓V _f不等於標準反饋電壓值V _fs時，則主控制器5自主調整控制電壓V _c，來提提高或降低氣壓缸21內之氣體壓力，使反饋電壓V _f達到5V之標準反饋電壓值V _fs。也就是說，在本實施例中，一旦氣體壓力檢知單元4所量測到的反饋電壓V _f與該標準反饋電壓值V _fs出現差異時，除了發出警示訊息外，也可以透過主控制器5主動調整輸入至氣體壓力調節單元3的控制電壓V _c，來提升或降低輸入氣壓缸21之氣體壓力P，進而調整下壓力產生裝置2所產生之實際下壓力F，讓實際的下壓力F可與預期的下壓力相符。

此外，在本實施例中，氣體壓力調節單元3更包括一第一流量計33，而下壓力產生裝置2更包括一第二流量計22，第一流量計33與第二流量計22均電性連接至主控制器5，第一流量計33用於量測自氣體出口32流出之氣體流量，第二流量計22用於量測流入氣壓缸21之氣體流量；而主控制器5比對第一流量計33與第二流量計22所分別量測到的流量，若二者差異超過一預設值時，該主控制器5輸出一警示訊息。換言之，本實施例另外透過第一流量計33和第二流量計22來獲知氣體壓力調節單元3所輸出的氣體流量和下壓力產生裝置2所接收到的氣體流量有無一致，即可用於判斷有無氣體漏洩的情形發生。

另外，關於荷重檢知單元6，在本發明中可視為事先或外部的校正模組，其可置放於待測電子元件之位置，藉以量測實際下壓力。舉例說明，在機台一開始安裝時，為了校正下壓力，便可透過荷重檢知單元6量測下壓力，當達到預設值時，便可將對應的控制電壓作為標準電壓，以該電壓進行後續檢測。另一方面，荷重檢知單元6亦可作為雙重驗證，即氣體壓力檢知單元4和荷重檢知單元6對下壓力之雙邊量測結果同時作為驗證，用以確保下壓力產生裝置2、氣體壓力調節單元3、氣體壓力檢知單元4、以及主控制器5等主要構件運作正常。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1:習知壓接裝置

11:升降臂

12:氣壓缸

13:壓接頭

2:下壓力產生裝置

21:氣壓缸

22:第二流量計

23:壓接機構

24:壓抵塊

3:氣體壓力調節單元

31:氣體入口

32:氣體出口

33:第一流量計

4:氣體壓力檢知單元

5:主控制器

50:記憶單元

6:荷重檢知單元

C:電子元件

F₀～F₁₀:下壓力值

P:氣體壓力

P₀～P₁₀:輸出氣壓值

S:測試座

S_a:氣壓源

V_c:控制電壓

V_f:反饋電壓

V_fs:標準反饋電壓值

V_c0～V_c10:控制電壓值

圖1係習知壓接裝置與測試座連接時之示意圖。圖2係本發明一較佳實施例之示意圖。圖3係本發明一較佳實施例之系統架構圖。圖4係本發明一較佳實施例之方法流程圖。