TWI731169B - 精密組裝機構 - Google Patents

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TWI731169B TW106133051A TW106133051A TWI731169B TW I731169 B TWI731169 B TW I731169B TW 106133051 A TW106133051 A TW 106133051A TW 106133051 A TW106133051 A TW 106133051A TW I731169 B TWI731169 B TW I731169B
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Abstract

一種精密組裝機構，包含有一控制單元、一夾持單元、一承載單元及一視覺感測單元。該夾持單元，具有一供夾持該物料且可沿著一第三方向Z活動的夾爪，該承載單元具有一可沿著一第一方向X或一第二方向Y位移的滑軌單元，使一料盤載設於該滑軌單元上，該視覺感測單元具有數個感測器，其中，一第一感測器供辨識該料盤穿孔的一上孔緣位置，一第二感測器供辨識該料盤穿孔的一下孔緣位置及該物料的針尖位置，一第三感測器用來辨識該物料在該第一方向X的外觀形狀，一第四感測器用來辨識該物料在該第二方向Y的外觀形狀。

Description

精密組裝機構
本創作是有關於一種微細針料的插置設備，特別是有關於一種自動化作業快速且可降低製造成本的精密組裝機構。
晶圓測試及晶圓封裝(Packaging)為半導體製造過程之後段製程，而晶圓測試是對晶片(chip)上的每個晶粒進行針測作業，在檢測頭裝上以金線製成細如毛髮之探針(probe)，與晶粒上的接點(pad)接觸，以測試其電氣特性，不合格的晶粒會被淘汰，而被測試合格的晶粒方可進行下一個製程，以維持組裝品質與產品良率，因此，晶圓測試製程為積體電路製造中對製造成本影響甚巨的重要製程。
然而，隨著積體電路之發展，封裝與測試的技術亦不斷地提昇，近幾年來晶圓測試的探針(probe)規格也從150μm進化到24.5μm，此規格比毛髮還要細，這已經到了人工很難組裝的極限。
針對探針的整列作業，在業界當中仍是採以人工插置，工作人員必須藉由夾具將毛髮大小的探針逐一夾制於集料盤中，平均每個工作人員一天要操作數百根至上千根的針料，顯然，倚賴人工來插針的方式，不但耗費人力，製造成本相對也高昂，此在高科技產業中，將導致生產速度緩慢，進而降低製造效率，故為監控成本的考量下，必須再進一步研發解決的方針。
本創作的精密組裝機構，藉由視覺感測單元作孔位校正、物料外形曲線之判別及物料針尖對位，讓植針速度更快速，以免除人工作業之耗時與效率不彰等問題，同時更可降低製造成本。
本創作的精密組裝機構，更配合該第一傳動馬達、第二傳動馬達分別驅動手爪模組，以根據不同物料的外型曲線作精細微調補償，以利於物料的植入。
因此，本創作所提出之一種精密組裝機構，用以將一物料組裝至一料盤的穿孔上，該精密組裝機構包含有一控制單元、一夾持單元、一承載單元及一視覺感測單元。該控制單元，供控制以下各單元所需的運作。該夾持單元，具有一供夾持該物料且可沿著一第三方向Z活動的夾爪。該承載單元，位於該夾持單元的下方，並具有一可沿著一第一方向X或與該第一方向X垂直正交的一第二方向Y位移的滑軌單元，該料盤載設於該滑軌單元上，得受控制在該第一方向X或第二方向Y平移。該視覺感測單元，具有至少四個感測器，其中，一第一感測器供辨識該料盤穿孔的一上孔緣位置，一第二感測器供辨識該料盤穿孔的一下孔緣位置及該物料的針尖位置，一第三感測器用來辨識該物料在該第二方向Y的外觀形狀，一第四感測器用來辨識該物料在該第一方向X的外觀形狀，當該第一感測器及該第二感測器已分別確認該料盤穿孔的上孔緣與下孔緣位置，又該第三感測器及該第四感測器已分別確認該物料的外形曲線皆落於一設定值內時，並且該第二感測器已確認該物料的針尖位置後，該夾爪則控制該物料植入該料盤的穿孔中。
依照本創作上述之精密組裝機構，其中，該夾持單元更具有一第一傳動馬達及一第二傳動馬達，該第一傳動馬達組裝在該夾爪的一側，用以沿著第一方向X控制該夾爪及物料作微幅角度偏轉，該第二傳動馬達組裝在該夾爪的另一側，用以沿著第二方向Y控制該夾爪及物料作微幅角 度偏轉。
依照本創作上述之精密組裝機構，其中，該第三感測器下方有一第一反射鏡，以使該第三感測器的光學路徑經由該第一反射鏡投射，進而朝第二方向Y辨識該物料的外形曲線，若該第三感測器經辨識該物料外形曲線偏離該設定值時，則驅動該第二傳動馬達以控制該夾爪及物料微調第二方向Y的擺動角度。
依照本創作上述之精密組裝機構，其中，該第四感測器下方有一第二反射鏡，以使該第四感測器的光學路徑經由該第二反射鏡投射，進而朝第一方向X辨識該物料的外形曲線，若該第四感測器經辨識該物料外形曲線偏離該設定值時，則驅動該第一傳動馬達以控制該夾爪及物料微調第一方向X的擺動角度。
依照本創作上述之精密組裝機構，其中，該夾持單元的第一傳動馬達具有一心軸，該心軸是軸設在該夾爪一側，以控制該夾爪及物料沿著該第一方向X作角度偏轉。
依照本創作上述之精密組裝機構，其中，該夾持單元的第二傳動馬達具有一心軸，該心軸軸設於一連動件上，該連動件則連接於該夾爪上，以控制該夾爪及物料沿著該第二方向Y作角度偏轉。
依照本創作上述之精密組裝機構，其中，該滑軌單元具有一滑軌組及一載設在該滑軌組上的平台，該平台中央設有一通孔，該料盤載置於該平台的通孔上方，而該第二感測器位於該滑軌組的下方，使其發出的光學路徑得穿越該通孔，進而能辨識該料盤穿孔的下孔緣。
依照本創作上述之精密組裝機構，其中，該夾持單元的第一傳動馬達為伺服馬達或步進馬達。
依照本創作上述之精密組裝機構，其中，該夾持單元的第二傳動馬達為伺服馬達或步進馬達。
據上所述，相較於現有針料使用人工插針方式，衍生製造成本高昂與費時等問題。本創作精密組裝機構，除了採自動化機具來執行插針作業，不但作業快速，而且更透過該視覺感測單元作孔位校正、物料外形曲線之判別及物料針尖對位，再配合該夾持單元的第一傳動馬達、第二傳動馬達分別驅動該手爪模組，以根據不同物料的外型曲線作精細微調補償，讓植針速度更快速，以免除人工作業之耗時與效率不彰等問題，同時更可降低製造成本。
10:手爪模組
11:夾爪
20:第一傳動馬達
21:心軸
30:第二傳動馬達
31:心軸
32:連動件
40:滑軌單元
41:滑軌組
42:平台
421:通孔
50:第一感測器
60:第二感測器
70:第三感測器
71:第一反射鏡
80:第四感測器
81:第二反射鏡
100:控制單元
200:夾持單元
300:承載單元
400:視覺感測單元
500:物料
600:料盤
610:穿孔
611:上孔緣
612:下孔緣
第1圖為本創作精密組裝機構一較佳實施例的外觀立體圖。
第2圖為該夾持單元與該第四感測器的組合示意圖。
第3圖為該夾持單元與該第三感測器的組合示意圖。
第4圖為該夾持單元的組合平面圖。
第5圖為該夾持單元的另一組合平面圖。
第6圖為該料盤與物料的組合剖視示意圖。
參照第1圖所示，本創作精密組裝機構的一較佳實施例，包含有一控制單元100、一夾持單元200、一承載單元300及一視覺感測單元400。該精密組裝機用以將一物料500組裝至一料盤600上。前述各單元是載設於一機台上，由於機台的設置並非本案主要訴求重點，故不再佐以圖式詳加說明。
該控制單元100，供控制以下各單元所需的運作。
續參照第2、3圖所示，該夾持單元200，具有一手爪模組10、一第一傳動馬達20及一第二傳動馬達30，該手爪模組10具有一供夾 持該物料500且可沿著一第三方向Z活動的夾爪11，該第一傳動馬達20組裝在該手爪模組10的一側，用以沿著一第一方向X控制該夾爪11及物料500作微幅角度偏轉，該第二傳動馬達30組裝在該手爪模組10的另一側，用以沿著一第二方向Y控制該夾爪11及物料500作微幅角度偏轉，且該第一方向X是垂直正交於該第二方向Y。此外，該第一傳動馬達20具有一心軸21，該心軸21是軸設在該手爪模組10一側，以控制該夾爪11及物料500沿著該第一方向X作角度θX偏轉(如第4圖所示)。該第二傳動馬達30具有一心軸31，該心軸31軸設於一連動件32上，該連動件32則連接於該手爪模組10上，以控制該夾爪11及物料500沿著該第二方向Y作角度θY偏轉(如第5圖所示)。本實施例中，該第一傳動馬達20、第二傳動馬達30使用伺服馬達或步進馬達為最佳。
該承載單元300，位於該夾持單元200的下方，並具有一可沿著該第一方向X或該第二方向Y位移的滑軌單元40，該料盤600載設於該滑軌單元40上，得受控制而沿著該第一方向X或第二方向Y平移，如第1、6圖所示，該料盤600上設有一個以上的穿孔610。該滑軌單元40具有一滑軌組41及一載設在該滑軌組41上的平台42，該平台42中央設有一通孔421，該料盤600載置於該平台42的通孔421上方。
該視覺感測單元400，由數個感測器所組成，在本實施例中共設有四個感測器。其中，如第6圖，一第一感測器50供辨識該料盤600穿孔610的一上孔緣611位置，一第二感測器60位於該滑軌組41的下方，使其發出的光學路徑得穿越該通孔421，進而能辨識該料盤600穿孔610的一下孔緣612位置及該物料500的針尖位置。參照第3圖，一第三感測器70的光學路徑經由一第一反射鏡71沿著平行於該第二方向Y辨識該物料500的外觀形狀。參照第2圖，一第四感測器80的光學路徑經由一第二反射鏡81沿著平行於該第一方向X辨識該物料500的外觀形狀。
因此，當該夾爪11已夾取物料500時，該第一感測器50、第二感測器60先辨識該料盤600穿孔610的上孔緣611、下孔緣612位置，若位置不正，將透過該承載單元300的滑軌單元40進行X、Y方向依序微調，直到位置確認無誤後，該第三感測器70及該第四感測器80再分別確認該物料500的外形曲線，當該控制單元100判別該物料500外形曲線偏離一設定值時，則啟動該第一傳動馬達20以間接驅動該夾爪11及物料500沿該第一方向X作角度θX偏轉(如第4圖所示)，或是啟動該第二傳動馬達30以間接驅動該夾爪11及物料500沿該第二方向Y作角度θY偏轉(如第5圖所示)，當該第三感測器70及該第四感測器80已分別確認該物料500的外形曲線皆落於該設定值內時，該第二感測器60也確認該物料500的針尖位置後，該手爪模組10則控制該物料500植入該料盤600的穿孔610中，由於每一個物料500的外形曲線並非均一，所以在植針的過程中，透過該第三感測器70、第四感測器80作外形曲線的判別，以及配合該第一傳動馬達20、第二傳動馬達30依序控制手爪模組10作微調補償，便能精密調整物料500的角度，讓物料500完全插入該料盤600的穿孔610中，並完成自動化植針的使用目的與功效。
歸納上述，相較於現有針料使用人工插針方式，衍生製造成本高昂與費時等問題，本創作精密組裝機構，除了採自動化機具來執行插針作業，不但作業快速，而且更透過該視覺感測單元400作孔位校正、物料500外形曲線之判別及物料500針尖對位，再配合該夾持單元200的第一傳動馬達20、第二傳動馬達30分別驅動該手爪模組10，以根據不同物料500的外型曲線作精細微調補償，讓植針速度更快速，以免除人工作業之耗時與效率不彰等問題，同時更可降低製造成本。
以上所述，僅為本創作之一個較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即大凡依本創作申請專利範圍及發明說明內容所 作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。
10:手爪模組
11:夾爪
20:第一傳動馬達
30:第二傳動馬達
40:滑軌單元
41:滑軌組
42:平台
421:通孔
50:第一感測器
60:第二感測器
70:第三感測器
80:第四感測器
100:控制單元
200:夾持單元
300:承載單元
400:視覺感測單元
500:物料
600:料盤
610:穿孔

Claims (8)

  1. 一種精密組裝機構，用以將一物料組裝至一料盤的穿孔上，該精密組裝機構包含有：一控制單元，供控制以下各單元所需的運作；一夾持單元，具有一供夾持該物料且可沿著一第三方向Z活動的夾爪、一第一傳動馬達，及一第二傳動馬達，該第一傳動馬達組裝在該夾爪的一側，用以沿著一第一方向X控制該夾爪及物料作微幅角度偏轉，該第二傳動馬達組裝在該夾爪的另一側，用以沿著一第二方向Y控制該夾爪及物料作微幅角度偏轉；一承載單元，位於該夾持單元的下方，並具有一可沿著該第一方向X或與該第一方向X垂直正交的該第二方向Y位移的滑軌單元，該料盤載設於該滑軌單元上，得受控制在該第一方向X或第二方向Y平移；一視覺感測單元，具有至少四個感測器，其中，一第一感測器供辨識該料盤穿孔的一上孔緣位置，一第二感測器供辨識該料盤穿孔的一下孔緣位置及該物料的針尖位置，一第三感測器用來辨識該物料在該第二方向Y的外觀形狀，一第四感測器用來辨識該物料在該第一方向X的外觀形狀，當該第一感測器及該第二感測器已分別確認該料盤穿孔的上孔緣與下孔緣位置，又該第三感測器及該第四感測器已分別確認該物料的外形曲線皆落於一設定值內時，並且該第二感測器已確認該物料的針尖位置後，該夾爪則控制該物料植入該料盤的穿孔中。
  2. 如請求項第1項所述之精密組裝機構，其中，該第三感測器下方有一第一反射鏡，以使該第三感測器的光學路徑經由該第一反射鏡投射，進而朝第二方向Y辨識該物料的外形曲線，若該第三感測器經辨識該物料外形曲線偏離該設定值時，則驅動該第二傳動馬達以控制該夾爪及物料微調第二方向Y的擺動角度。
  3. 如請求項第1項所述之精密組裝機構，其中，該第四感測器下方有一第二反射鏡，以使該第四感測器的光學路徑經由該第二反射鏡投射，進而朝第一方向X辨識該物料的外形曲線，若該第四感測器經辨識該物料外形曲線偏離該設定值時，則驅動該第一傳動馬達以控制該夾爪及物料微調第一方向X的擺動角度。
  4. 如請求項第1項所述之精密組裝機構，其中，該夾持單元的第一傳動馬達具有一心軸，該心軸是軸設在該夾爪一側，以控制該夾爪及物料沿著該第一方向X作角度偏轉。
  5. 如請求項第1項所述之精密組裝機構，其中，該夾持單元的第二傳動馬達具有一心軸，該心軸軸設於一連動件上，該連動件則連接於該夾爪上，以控制該夾爪及物料沿著該第二方向Y作角度偏轉。
  6. 如請求項第1項所述之精密組裝機構，其中，該滑軌單元具有一滑軌組及一載設在該滑軌組上的平台，該平台中央設有一通孔，該料盤載置於該平台的通孔上方，而該第二感測器位於該滑軌組的下方，使其發出的光學路徑得穿越該通孔，進而能辨識該料盤穿孔的下孔緣。
  7. 如請求項第1項所述之精密組裝機構，其中，該夾持單元的第一傳動馬達為伺服馬達或步進馬達。
  8. 如請求項第1項所述之精密組裝機構，其中，該夾持單元的第二傳動馬達為伺服馬達或步進馬達。
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