TWI749134B - 植針方法及運用此方法的植針機 - Google Patents

Abstract

一種植針方法及運用此方法的植針機，包含以下步驟：先提供一供料單元以容置複數個針料，並利用震動整列方式將針料逐一整列運送，接著在針料運送過程中，透過一視覺感測器對針料進行針腳方位的判別，讓針腳排列方位正確的針料，繼續輸送至一運送單元前側的數個料斗中，而方位不正確的針料則進行拋料，並回到上述的整列運送，繼續，藉由控制一驅動器切換料斗的位置，讓針料得以依序落入不同料斗內，而料斗的底部各設有一噴嘴，最後，當一針盤位移至該噴嘴下方時，即可由噴嘴釋出氣體，以將料斗中的針料噴送至該針盤的孔中，以逐步達成植針作業。

Description

植針方法及運用此方法的植針機

本創作是有關於一種精密細微針料的插組方法與設備，特別是有關於一種自動化作業快速且可降低製造成本的植針方法及運用此方法的植針機。

晶圓測試(Wafer Probe)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針料(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針料(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。

針對針料的整列作業，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針料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。

本創作的植針方法及運用此方法的植針機，是將針料在經過震動篩選後依序排列，再偵測針腳排列方位是否正確，排列合格的針料以噴嘴送至一針盤進行植針，未合格針料則拋回重覆震動篩選，如此，讓植針作業達成自動化，不僅快速、方便，且組裝成本更低。

本創作的植針方法及運用此方法的植針機，利用震動式供料單元作篩選針料，並配合視覺感測器來監視針料之輸送作業，以確認針料腳位排列的方向性，使針料投置作業更確實無誤。

本創作的植針方法及運用此方法的植針機，使用漏斗狀的料斗採以往復式盛接針料，穩定不會傷針及卡料。

因此，本創作之植針方法，包含以下步驟：步驟A：提供一供料單元以容置複數個針料，並利用震動整列方式將前述針料逐一整列運送。步驟B：在前述針料運送過程中，透過一視覺感測器對針料進行針腳方位的判別。步驟C：讓針腳排列方位正確的針料，繼續輸送至一運送單元前側的數個料斗中，而方位不正確的針料則進行拋料，並回到步驟A中整列運送。步驟D：藉由控制一驅動器切換料斗的位置，讓針料得以依序落入不同料斗內，而料斗的底部各設有一噴嘴。步驟E：當一針盤位移至該噴嘴下方時，即可由噴嘴釋出氣體，以將前述料斗中的針料噴送至該針盤的孔中，以逐步達成植針作業。

依照本創作上述之植針方法，其中，在步驟C中，針腳方位正確的針料被輸送至該料斗之前，先開啟一閘門，以使針料通過該閘門再落入料斗。

依照本創作上述之植針方法，其中，在步驟C之後，針腳方位不正確的針料，可以利用噴氣方式拋至一回流區，針料經由震動方式 通過該回流區而送回至該供料單元。

依照本創作上述之植針方法，其中，在步驟E中，噴嘴釋出氣體之前，將一第二驅動器下壓以封設在該料斗頂部。

依照本創作上述之植針方法，其中，在步驟E中，針料噴出後，利用一光纖單元檢測該針料是否出料，若針料並未出料，則再控制噴嘴釋出氣體。

依照本創作上述之植針方法，其中，在步驟E中，針料噴出後，利用一第二視覺感測器檢查針盤的孔，以檢測針料是否已植入該針盤的孔內，若未確實植入孔中，則進行卡料排除。

依照本創作上述之植針方法，其中，在步驟D中，該驅動器為馬達、汽缸、旋轉缸之任一個。

此外，本創作之一種植針機，其包含有一機座、一供料單元、一運送單元及一針盤。該機座，提供安置以下各單元。該供料單元，具有一供容置複數針料的振動料盤、一導軌，及一位於該導軌一側的視覺感測器。該運送單元，具有一驅動器、至少兩個受動於驅動器的料斗，及至少兩個連接於各該料斗的噴嘴，控制該驅動器以切換料斗的位置，讓針料得以依序落入不同料斗內。該針盤，位於該噴嘴的下方，並具有複數個孔，噴嘴釋出氣體後，將針料噴出而投置於該針盤的孔中。

依照本創作上述之植針機，其中，更包含至少二光纖單元，各該光纖單元分別位於該噴嘴的一側，用以檢測針料是否出料。

依照本創作上述之植針機，其中，更包含至少一第二視覺感測器，該第二視覺感測器位於該針盤的底部，用以檢測針料是否植入該針盤的孔內。

依照本創作上述之植針機，其中，該供料單元更具有至少一氣孔及一回流區，該氣孔是位於該導軌中段的一側，該回流區是位於該導 軌的另一側。

依照本創作上述之植針機，其中，該運送單元更具有一軸桿及一承接座，該軸桿與該驅動器相軸接，該承接座安置在該軸桿頂部，兩個料斗相間隔設置於該承接座上。

依照本創作上述之植針機，其中，兩個料斗分別是形成於該承接座上的漏斗。

依照本創作上述之植針機，其中，該供料單元更具有一壓缸及一閘門，常態下，該閘門是阻擋在該軌道內部，供料模式下，該壓缸將驅動該閘門以脫離該軌道，讓針料不受阻擋而能沿著該軌道逐步運行。

依照本創作上述之植針機，其中，該運送單元更包含至少兩個導引管及一第二驅動器，各該導引管連接在各該料斗與各該噴嘴之間，該第二驅動器對應於其中一個料斗以噴出氣體，被吹動的針料自該料斗滑下以沿著該導引管進入噴嘴向下，以準確進入要安裝的針盤孔中。

依照本創作上述之植針機，其中，該驅動器為馬達、汽缸、旋轉缸之任一個。

據上所述，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；本創作利用該植針機以自動化機具來執行插針作業，不但作業快速，相對可降低製造成本，更免除人工作業之耗時與效率不彰等問題，且本案中，除了使用震動式作篩選針料，再利用漏斗結構的料斗來盛接針料，讓針料確實且穩定滑入導引管內，且不會傷及針料或卡料，此外，再利用氣體噴射方式將針料噴射入針盤中，操作快速且確實，最後，更配合視覺感測器監視針物之輸送作業，以使針料在供料過程預先執行外觀辨識篩選作業，並確保針料針腳的方向性，讓針料投置作業更確實，故本創作植針方法及運用此方法的植針機整合針料之篩選、輸送、偵測及校正，更具有卡料排除功能，讓針料整理更快速且成本更低廉。

10:機座

20:供料單元

21:振動料盤

211:第一出料口

22:導軌

221:第二出料口

23:視覺感測器

231:光學路徑

24:選料路徑

25:氣孔

251:回流區

26:壓缸

27:閘門

30:運送單元

31:驅動器

32:承接座

321:料斗

322:料斗

33:導引管

34:導引管

35:噴嘴

36:噴嘴

37:氣缸

38:軸桿

40:針盤

41:孔

50:光纖單元

51:光纖單元

60:第二視覺感測器

100:針料

第1圖為本創作植針方法的流程圖。

第2圖為本創作植針機的外觀立體圖。

第3圖為本創作植針機之運送單元的放大圖。

第4圖是顯示針料自軌道落料至料斗的示意圖。

第5圖是顯示該光纖單元及該第二視覺感測器檢測針料的示意圖。

第6圖是顯示針料已落料至料斗的示意圖。

第7圖為該承接座經旋轉角度180度後，令氣缸下壓以噴氣方式吹動針料的示意圖。

第8圖為本創作的供料單元在進行拋料的示意圖。

第9圖是顯示針料被噴離軌道而落置於回流區的剖視圖。

如第1、2圖所示，本創作之植針方法，其操作流程如以下步驟：

步驟A：首先，提供一供料單元20以容置複數個針料100，並利用震動整列方式，將複數針料100逐一整列運送，針料100沿著一選料路徑24移動，以震動方式通過一第一出料口211而逐一進入一軌道22中。

步驟B：在前述針料100進入該軌道22之運送過程中，透過一視覺感測器23發出一光學路徑231(如第1、8圖)，以對該針料100進行針腳方位的判別。

步驟C：當判別針料100的針腳排列方位正確時，此時一壓缸26將驅動一閘門27向上升起以脫離該軌道22(如第4圖中假想線所示的 閘門27)，讓針料100沿著該軌道22而自一第二出料口221出料，並輸送至一運送單元30的其中一個料斗321中。當判別針料100的針腳方位不正確時，則經由一氣孔25噴出氣體，以進行拋料，將針料100噴至一回流區251(如第8、9圖)，被拋至該回流區251的針料100，則經由震動方式再回流至該供料單元20的振動料盤21中，使回到步驟A中整列運送。

步驟D：如第6、7圖所示，藉由控制一驅動器31，利用往復旋轉方式，切換料斗321、322的位置，讓針料100得以依序落入不同料斗321、322內，而料斗321、322的底部各設有一噴嘴35、36(如第3圖)。

步驟E：當一針盤40位移至該噴嘴35、36下方(如第5圖)，同時將一第二驅動器37下壓以封設在該料斗321頂部(如第7圖)，再控制該第二驅動器37噴出氣體，以將該料斗321中的針料100自該噴嘴35出料而被噴至該針盤40的孔41中，接著，利用該光纖單元50、51檢測該針料100是否出料，若針料100並未出料，則再控制噴嘴35釋出氣體；當針料100噴出後，利用一第二視覺感測器60檢查針盤40的孔41，以檢測針料100是否已植入該針盤40的孔41內，若未確實植入孔41中，則進行卡料排除。本實施例中，卡料排除是藉由調整該針盤40的位置來達成針料100落入孔41中，由於排除方法非本案主要訴求重點，於此不再詳述。

此外，第2圖所示，本創作植針機的一較佳實施例，包含有一機座10、一供料單元20、一運送單元30及一針盤40。

該機座10，提供安置以下各單元。

參照第2、4圖，該供料單元20，具有一供安置複數針料100的振動料盤21、一位於該振動料盤21一側的第一出料口211、一導軌22、一位於該導軌22末端的第二出料口221，及一視覺感測器23。該供料單元20利用該振動料盤21以震動方式讓針料100沿一選料路徑24位移，經過該第一出料口211送入該導軌22的過程中，並經過該視覺感測器23 作外觀辨識，以執行篩選作業。如第8、9圖，該供料單元20更具有至少一氣孔25及一回流區251，該氣孔25是位於該導軌22中段的一側，該回流區251是位於該導軌22的另一側，在第8圖中，本案設有三個氣孔25，以確保針料100能被噴吹至該回流區251。另外，如第4圖所示，該供料單元20更具有一壓缸26及一閘門27，常態下，該閘門27是阻擋在該軌道22內部(如第4圖中實線所示的閘門27)，供料模式下，該壓缸26將驅動該閘門27以脫離該軌道22(如第4圖中假想線所示的閘門27)，讓針料100不受阻擋而能沿著該軌道22逐步運行。

如第2、4、5圖所示，該運送單元30，具有一驅動器31、一承接座32、至少兩個等間隔設於承接座32且受動於驅動器31的料斗321、322、至少兩個導引管33、34、至少兩個連接在各導引管33、34末端的噴嘴35、36，及一第二驅動器37，該驅動器31先將其中一個料斗321轉至該第二出料口221的下方，以承接該針料100，該第二驅動器37對應於該料斗321以噴出氣體，被吹動的針料100自該料斗321滑出，以沿著該導引管33進入噴嘴35向下準確進入要安裝的針盤40孔41中。而該運送單元30更具有一軸桿38，該軸桿38與該驅動器31相軸接，本實施例中，兩個料斗321、322分別是形成於該承接座32上的漏斗結構，該驅動器31為馬達、汽缸、旋轉缸之任一個，而該第二驅動器37為氣缸。

本實施例中，如第3圖所示，該承接座32上是設置兩個料斗321、322，進行接料作業時，該驅動器31以順時針(或逆時針)方向作180度旋轉角度(如第7圖所示)，切換任一料斗321、322位置使處於該第二出料口221下方，讓針料100得以依序落不同料斗321、322內。此外，料斗的數量亦可為四個、六個、八個…等等，而該驅動器的旋轉角度是配合料斗的數量而變化，例如：當料斗等間隔設成四個時，該驅動器每次操作的旋轉角度為順時針(或逆時針)方向切換角度90度旋轉。而當料斗等間隔設 成六個時，該驅動器每次操作的旋轉角度為順時針(或逆時針)方向切換角度60度旋轉，以此類推。

如第3圖所示，該針盤40，位於該噴嘴35、36的下方，並具有複數個孔41，通過該導引管33、34及噴嘴35、36的針料100，將投置於該針盤40的孔41中。

如第5圖所示，本創作更包含至少二光纖單元50、51，各該光纖單元50、51分別位於該噴嘴35、36的一側，用以檢測針料100是否出料。

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，本創作利用該植針機以自動化機具來執行插針作業，不但作業快速，相對可降低製造成本，更免除人工作業之耗時與效率不彰等問題，且本案中，除了使用震動式作篩選針料，再利用漏斗結構的料斗來盛接針料，讓針料確實且穩定滑入導引管內，且不會傷及針料或卡料，此外，再利用氣體噴射方式將針料噴射入針盤中，操作快速且確實，最後，更配合視覺感測器監視針料之輸送作業，以使針料的供料過程預先執行觀辨識篩選作業，並確保針料針腳的方向性，讓針料投置作業更確實，故本創作植針方法及運用此方法的植針機整合針料之篩選、輸送、偵測及校正，更具有卡料排除功能，讓針料整理更快速且成本更低廉。

值得一提的是，前述視覺感測器是使用光學感測器。而本案中的針料是以探針為例，當然亦可運用於各種精密的組裝料件，例如矽晶片、精密鏡片等等。

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。

Claims (16)

1. 一種植針方法，包含以下步驟：步驟A：提供一供料單元以容置複數個針料，並利用震動整列方式將前述針料逐一整列運送；步驟B：在前述針料運送過程中，透過一視覺感測器對針料進行針腳方位的判別；步驟C：讓針腳排列方位正確的針料，繼續輸送至一運送單元前側的數個料斗中，而方位不正確的針料則進行拋料，並回到步驟A中整列運送；步驟D：藉由控制一驅動器切換料斗的位置，讓針料得以依序落入不同料斗內，而料斗的底部各設有一噴嘴；步驟E：當一針盤位移至該噴嘴下方時，即可由噴嘴釋出氣體，以將前述料斗中的針料噴送至該針盤的孔中，以逐步達成植針作業。
2. 如請求項1所述之植針方法，其中，在步驟C中，針腳方位正確的針料被輸送至該料斗之前，先開啟一閘門，以使針料通過該閘門再落入料斗。
3. 如請求項1所述之植針方法，其中，在步驟C之後，針腳方位不正確的針料，可以利用噴氣方式拋至一回流區，針料經由震動方式通過該回流區而送回至該供料單元。
4. 如請求項1所述之植針方法，其中，在步驟E中，噴嘴釋出氣體之前，將一第二驅動器下壓以封設在該料斗頂部。
5. 如請求項1所述之植針方法，其中，在步驟E中，針料噴出後，利用一光纖單元檢測該針料是否出料，若針料並未出料，則再控制噴嘴釋出氣體。
6. 如請求項1所述之植針方法，其中，在步驟E中，針料噴出後，利用一第二視覺感測器檢查針盤的孔，以檢測針料是否已植入該針盤的孔內，若未確實植入孔中，則進行卡料排除。
7. 如請求項1所述之植針方法，其中，在步驟D中，該驅動器為馬達、汽缸、旋轉缸之任一個。
8. 一種植針機，其包含有：一機座，提供安置以下各單元；一供料單元，具有一供容置複數針料的振動料盤、一導軌，及一位於該導軌一側的視覺感測器；一運送單元，具有一驅動器、至少兩個受動於驅動器的料斗，及至少兩個連接於各該料斗的噴嘴，控制該驅動器以切換料斗的位置，讓針料得以依序落入不同料斗內；一針盤，位於該噴嘴的下方，並具有複數個孔，噴嘴釋出氣體後，將針料噴出而投置於該針盤的孔中。
9. 如請求項8所述之植針機，其中，更包含至少二光纖單元，各該光纖單元分別位於該噴嘴的一側，用以檢測針料是否出料。
10. 如請求項8所述之植針機，其中，更包含至少一第二視覺感測器，該第二視覺感測器位於該針盤的底部，用以檢測針料是否植入該針盤的孔內。
11. 如請求項8所述之植針機，其中，該供料單元更具有至少一氣孔及一回流區，該氣孔是位於該導軌中段的一側，該回流區是位於該導軌的另一側。
12. 如請求項8所述之植針機，其中，該運送單元更具有一軸桿及一承接座，該軸桿與該驅動器相軸接，該承接座安置在該軸桿頂部，兩個料斗相間隔設置於該承接座上。
13. 如請求項12所述之植針機，其中，兩個料斗分別是形成於該承接座上的漏斗。
14. 如請求項8所述之植針機，其中，該供料單元更具有一壓缸及一閘門，常態下，該閘門是阻擋在該軌道內部，供料模式下，該壓缸將驅動該閘門 以脫離該軌道，讓針料不受阻擋而能沿著該軌道逐步運行。
15. 如請求項8所述之植針機，其中，該運送單元更包含至少兩個導引管及一第二驅動器，各該導引管連接在各該料斗與各該噴嘴之間，該第二驅動器對應於其中一個料斗以噴出氣體，被吹動的針料自該料斗滑下以沿著該導引管進入噴嘴向下，以準確進入要安裝的針盤孔中。
16. 如請求項8所述之植針機，其中，該驅動器為馬達、汽缸、旋轉缸之任一個。

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