用于更换卷盘的系统及其方法与流程

1.本发明在本文中的实施例大致关于如何控制半导体生产线上的工件的装卸及输送。详细来说，本发明关于一种用于自动更换卷盘的系统及其方法。


背景技术：

2.卷带包装法(tape-and-reel)是一种已被广为接受的电子组件包装标准，其目的是将电子组件安全运送至客户处以进行最终组装。卷带包装作业大多为半导体封装作业的最后一个步骤，由此将质量良好且已通过所需检验的半导体组件储存在包装容器中，其一般做法如下。首先，以载带上的复数个孔穴容纳半导体组件，并在半导体组件已分别储存在各孔穴内的情况下，以盖带密封载带上的孔穴，然后利用卷绕器将载带卷绕于卷盘上。卷绕器将装有半导体组件的载带卷绕完成后，必须以空卷盘替换已绕满载带的卷盘，并将已绕满的卷盘移至储存区以利收集。此时若以手动方式更换卷盘，并以手动方式收集及输送已绕满的卷盘，作业员必定备感疲劳，工作效率也会偏低。如何在卷带包装作业完成后输送已绕满的卷盘，对半导体组件的处理效率影响甚大。此外，习知的卷盘装卸系统及方法须供机器处理使用的额外卡匣或附带材料，这不仅会增加停机时间，也会影响输出。习知系统虽能在较低速度下发挥所需效能，但若提高单位时间产出量，其稳定度、可靠度、成本及效率都将随之降低。
3.此外，由于半导体组件的产量在全球需求的带动下持续成长，为符合大量制造作业的要求，卷盘装卸效能对制造底线(或称净利，bottom line)的重要性也日益增加。而为满足上述需求，必须在技术上推陈出新。虽然kr20210025142a已公开一种用于卷盘的自动更换系统，其可以充分方式将已绕满的卷盘置换为空卷盘，但该发明仍需作业员以手动方式将空卷盘装载于卷盘堆料机，并以手动方式收集已绕满载带的卷盘。
4.因此，为克服上述缺点，以下所公开的内容实为大众所需。


技术实现要素：

5.为此，本发明的主要目的是提供一种用于自动更换卷盘的系统及方法。
6.本发明的另一目的是提供一种利用自动化输送系统更换卷盘的系统及方法。
7.本发明的再一目的是提供一种用于更换卷盘且可减少停机时间并提高输出的系统及方法。
8.本发明的再一目的是提供一种用于更换卷盘且不需额外使用卡匣或附带材料的系统及方法。
9.本发明的再一目的是提供一种用于更换卷盘且具有高生产力、高卷盘插设率及低维修成本的系统及方法。
10.本发明的再一目的是提供一种用于更换卷盘且涵盖卷盘传送、卷盘装载、卷带包装、及卷盘卸载等作业的一站式自动化系统及方法。
11.透过理解以下有关本发明的详细说明或实际应用本发明，均可清楚了解本发明的
其他目的。
12.本发明的较佳实施例提供：
13.一种用于更换卷盘的系统，包含：
14.至少一个用于放置至少一个卷盘的装载埠；及
15.至少一个带体卷绕单元，用于将半导体封装件包装至该卷盘上；
16.其特征在于：
17.该系统更包含至少一个高架吊挂输送器，其系用于将至少一个空卷盘装载于该装载埠，以及将至少一个已绕满的卷盘从该装载埠卸载。
18.本发明的另一实施例则提供：
19.一种用于更换卷盘的方法，其包含下列步骤：
20.将至少一个卷盘以实质水平的状态装载于装载埠；及
21.带体卷绕作业；
22.其特征在于：
23.将至少一个空卷盘以实质水平的状态装载于装载埠的该步骤是由高架吊挂输送器执行；且
24.该方法更包含下列步骤：
25.在该带体卷绕作业后，将该已绕满的卷盘装载于该装载埠；及
26.利用该高架吊挂输送器将该已绕满的卷盘从该装载埠拾起。
附图说明
27.搭配附图研读以下详细说明即可得知本发明的其他态样及其优点，附图中：
28.图1绘示本发明较佳实施例中用于更换卷盘的系统的例示布局图；
29.图2绘示本发明用于更换卷盘的系统的高架吊挂输送器的例示前视图；
30.图3a及3b分别绘示本发明用于更换卷盘的系统的卷盘固持器的例示前视图与俯视图；
31.图4a至4h绘示本发明用于更换卷盘的系统的例示操作流程；
32.图5绘示本发明用于更换卷盘的例示方法；
33.图6a及6b绘示本发明用于更换卷盘的另一例示方法；
34.图7a及7b绘示本发明用于更换卷盘的另一例示方法；
35.图8绘示本发明用于更换卷盘的另一例示方法；
36.图9绘示本发明用于更换卷盘的另一例示方法。
具体实施方式
37.在以下的详细说明中将描述诸多具体细节以方便读者充分了解本发明的内容。但具有本项技术的一般技术人员士应可了解，实施本发明时未必需要采用该等具体细节。在其他情况下，众所熟知的方法、程序和/或组件则不予详细说明，以免读者无法清楚辨别本发明的内容。
38.搭配附图详阅以下有关本发明实施例的说明，即可对本发明有更清楚的了解。该等实施例仅供例示之用，附图则未按比例绘制。
39.在本公开内容及后附申请专利范围中，除非上下文另有明确指示或说明，否则单数型态的“一”及“该”亦包括指涉对象为复数个的情况。
40.在本专利说明书的公开内容及后附申请专利范围中，“包含(comprise)”一词及其变体(例如comprising及comprises)意指“包括但不限于”，且不排除诸如其他组件、整数或步骤等。“例示”意指“作为
…
的范例”，并不代表较佳或理想的实施例。“例如”一词也不带有局限性，而是提供说明之用。
41.图1绘示本发明用于更换卷盘的系统(1)，其中系统(1)包含：至少一个用于放置至少一个卷盘(5)的装载埠(10)；至少一个用于翻转卷盘的翻转单元(12)；至少一个带体卷绕单元(14)或卷绕器，其系用于将半导体封装件包装至卷盘(5)上；至少一个卷盘传送单元(16)，其系用于在翻转单元(12)及带体卷绕单元(14)之间传送卷盘(5)；及至少一个电盘单元(18)，其包含电性模块或组件，电性模块或组件被配置来为系统(1)的各零件提供、供应、控制或调节电力，藉此电盘单元(18)可作为用于更换卷盘的系统1的供电系统。系统(1)更包含至少一个高架吊挂输送器(overhead hoist transport，oht)(20)，其系用于将至少一个空卷盘(5)装载于装载埠(10)，以及将至少一个已绕满的卷盘(5)从装载埠(10)卸载。
42.图2绘示系统(1)的高架吊挂输送器(oht)的例示范例。顾名思义，高架吊挂输送器(20)是一个可在高架轨道(22)上移动且可直接使用系统(1)的装载埠(10)的自动化输送系统。高架吊挂输送器(20)包含至少一个可使卷盘(5)上升及下降的吊挂机构(24)，以及至少一个连结于吊挂机构(24)且可夹持、抓取和/或释放卷盘(5)的夹持机构(26)。
43.请参阅图3a及3b，系统(1)更包含至少一个用于固持卷盘(5)的固持器(28)，该固持器(28)包含至少一个夹持器接合件(30)、至少一个架设件(32)、至少一个锁固器(34)、至少一个固持器握把(36)及至少一个方位变换器(38)。夹持器接合件(30)系与夹持机构(26)接合，其中夹持器接合件(30)是被高架吊挂输送器(20)的夹持机构(26)夹持，如图2所示。固持器(28)的架设件(32)可将固持器28架设在装载埠(10)上，其中先将固持器(28)定位在装载埠(10)上，然后才释放卷盘(5)供后续使用。固持器(28)的锁固器(34)系用于将卷盘(5)锁定及固持在固持器(28)内，并在卷盘(5)的传送及搬移过程中为卷盘(5)提供保护。固持器握把(36)系设计供作业员/使用者提握。固持器(28)的方位变换器(38)可在卷盘(5)的方位与卷盘固持器(28)、装载端口(10)或系统(1)所要求的方位不同时，改变卷盘(5)的方位。较佳地，卷盘(5)的方位可被改变成0
°
、60
°
或120
°
。
44.图4a至4h绘示该用于更换卷盘的系统(1)的例示操作流程，该操作流程中的步骤系以箭头及序号1、2、3、4、5、6、7、8加以划分。请参阅图4a，当高架吊挂输送器(20)将容纳有至少一个空卷盘(5)的卷盘固持器(28)传送或携载至装载埠(10)上方时，高架吊挂输送器(20)中负责携载该卷盘(5)的吊挂机构(24)会下降至装载埠(10)，然后由固持器(28)的架设件(32)将固持器(28)架设或定位在装载埠(10)上。在固持器(28)被架设或定位在装载埠(10)上时，固持器(28)的锁固器(34)会为该卷盘(5)解锁，并将其释放至装载埠(10)上。可选择的是，可考虑让系统(1)更包含解锁器，以便为固持器(28)的锁固器(34)解锁，并将该锁固器(34)保持在该解锁器内。值得一提的是，该卷盘系由高架吊挂输送器(20)以实质水平的状态装载于装载埠(10)上。然后，如图4b所示，系统(1)的翻转单元(12)将该空卷盘(5)从装载埠(10)上拾起，并将该空卷盘(5)从实质水平的状态翻转为实质垂直的状态。随后，如图4c及4d所示，卷盘传送单元(16)将该空卷盘(5)以实质垂直的状态从翻转单元(12)传
送至带体卷绕单元(14)或卷绕器，以进行带体卷绕作业或卷带包装作业。根据本发明，将该空卷盘(5)从第一卷盘传送单元(16a)装载至带体卷绕单元(14)约需2秒。应了解：在卷带包装作业中，装有半导体封装件、装置或组件的载带将被供应至或插入该空卷盘(5)，而该卷盘(5)也在此阶段成为已绕满的卷盘。然后，如图4e及4f所示，卷盘传送单元(16)将已绕满的卷盘(5)从带体卷绕单元(14)传送至系统(1)的翻转单元(12)，以便由翻转单元(12)将该已绕满的卷盘(5)从实质垂直的状态翻转为实质水平的状态，并将该已绕满的卷盘(5)传送至装载埠(10)上，如图4g所示。该已绕满的卷盘(5)随即被锁定于固持器(28)中。最后，如图4h所示，高架吊挂输送器(20)将该卷盘(5)或卷盘固持器(28)夹起，并从装载埠(10)卸载至下一站或后续作业。系统(1)内设有至少一个条码扫描器及至少一个传感器，以便不断侦测该卷盘的状态、该卷盘的方位，以及该卷盘的位置。
45.系统(1)更包含至少一个可操纵或操作系统(1)的控制单元(图未示)。所述控制单元系电性链接至系统(1)或在运作上耦接系统(1)，以发挥其功能。所述控制单元可协调高架吊挂输送器(20)将卷盘(5)从卷盘储存站(或另一站/另一作业)传送至装载端口(10)的动作，可协调翻转单元(12)翻转空卷盘(5)的动作，可协调卷盘传送单元(16)将卷盘(5)从翻转单元(12)传送至带体卷绕单元(14)的动作，可协调带体卷绕单元(14)的带体卷绕作业或卷带包装作业，可协调将已绕满的卷盘(5)从带体卷绕单元(14)传送至翻转单元(12)的动作，可协调翻转单元(12)翻转已绕满的卷盘(5)的动作，可协调将已绕满且已翻转的卷盘(5)装载于装载埠(10)的动作，可协调高架吊挂输送器(20)将已绕满的卷盘(5)从装载埠(10)卸载的动作，以及可协调将已绕满的卷盘(5)传送至下一站/下一作业的动作。
46.在本发明的另一实施例中可使用多个高架吊挂输送器(20)及卷盘传送单元(16)。在该实施例中，在某高架吊挂输送器(20)将第一卷盘固持器(28)或卷盘(5)装载于装载埠(10)后，该高架吊挂输送器(20)或另一高架吊挂输送器(20b)可将第二空卷盘(5b)或卷盘固持器(28b)传送至装载埠(10)。当第一卷盘(5)完成卷带包装作业时，第一卷盘传送单元(16)可拾起第一已绕满的卷盘(5)，并移动离开带体卷绕单元(14)。然后由翻转单元(12)拾起第二空卷盘(5b)，再由第二卷盘传送单元(16b)将该第二空卷盘(5b)传送至带体卷绕单元(14)。在第二空卷盘(5b)被装载于带体卷绕单元(14)时，第一卷盘传送单元(16)便将第一已绕满的卷盘(5)传送至翻转单元(12)进行翻转，然后由同一高架吊挂输送器(20)或另一高架吊挂输送器(20b)将该第一已绕满的卷盘(5)装载于装载埠(10)。应了解：上述作业为连续作业，后续卷盘可依相同方式处理。此外亦应了解：装载埠(10)可包含多个可供空卷盘以及已绕满的卷盘使用的架设区。
47.本发明的另一实施例则提供一种示范性用于更换卷盘的方法(100)。请参阅图5，用于更换卷盘的方法(100)包括：将至少一个空卷盘(5)以实质水平的状态装载于装载埠(10)的步骤(120)，此步骤(120)系由高架吊挂输送器(20)执行；对该空卷盘(5)进行带体卷绕作业或卷带包装作业的步骤(140)；在该带体卷绕作业后，将已绕满的卷盘(5)装载于装载埠(10)的步骤(160)；及利用高架吊挂输送器(20)将该已绕满的卷盘(5)从装载埠(10)上拾起的步骤(180)。
48.请参阅图6a，上述将至少一个空卷盘(5)以实质水平的状态装载于装载埠(10)的步骤(120)包含下列子步骤：以高架吊挂输送器(20)夹持或携载至少一个空卷盘(5)(121)；将高架吊挂输送器(20)移至装载埠(10)上方(123)；使高架吊挂输送器(20)与装载埠(10)
接合(125)；将该卷盘(5)架设在装载埠(10)上(127)；以及若该卷盘(5)被架设在装载埠(10)上时，释放该卷盘(5)(129)。
49.请参阅图6b，上述将至少一个空卷盘(5)以实质水平的状态装载于装载埠的步骤(120)更包含感测该装载埠上的卷盘(5)的状态的子步骤(128)，子步骤(128)是在上述将该卷盘(5)架设在该装载埠上的子步骤(127)之后以及上述若该卷盘(5)被架设在该装载埠上时释放该卷盘(5)的子步骤(129)之前执行。
50.请参阅图7a，方法(100)更包含翻转该卷盘(5)的步骤(130)，此步骤(130)系由翻转单元(12)执行。步骤(130)是在将至少一个空卷盘(5)装载于装载埠(10)的步骤(120)之后以及对该空卷盘(5)进行带体卷绕作业的步骤(140)之前执行，由此将该空卷盘(5)从实质水平的状态翻转为实质垂直的状态。请参阅图7b，翻转该卷盘(5)的步骤(130)也可在步骤(140)的带体卷绕作业之后以及将已绕满的卷盘(5)装载于该装载埠的步骤(160)之前执行，由此将该已绕满的卷盘(5)从实质垂直的状态翻转为实质水平的状态。
51.请参阅图8，利用高架吊挂输送器(20)将该已绕满的卷盘(5)从装载埠(10)上拾起的步骤(180)包含下列子步骤：使高架吊挂输送器(20)与装载埠(10)接合(181)；若该卷盘(5)被架设在装载埠(10)上时夹起或拾起该卷盘(5)(183)；以及将该已绕满的卷盘(5)传送至下一站(185)。请参阅图9，利用高架吊挂输送器(20)将该已绕满的卷盘(5)从装载埠(10)上拾起的步骤(180)更包含感测该装载埠上的卷盘(5)的状态的子步骤(182)，由此判定该卷盘是否为已绕满的卷盘或是否已被架设在该装载埠上。此子步骤(182)是在夹起或拾起该卷盘(5)的子步骤(183)之前执行。
52.由以上说明可以推知，本发明公开一种用于自动搬移及更换卷盘的系统(1)及方法(100)，其透过自动化的输送系统(详细而言，为高架吊挂输送器)，在单一站点即可自动完成卷盘(5)的装载、带体卷绕作业及卷盘(5)的卸载，若与现有技术的手动卷盘搬移方式相比，本发明的系统及方法具有显著优点。由以上说明可以得知，本发明具有可用于装载及卸载卷盘的共享型的装载埠(10)。较佳地，本发明适用于尺寸为7吋及13吋的卷盘，以及宽度为8公厘、12公厘及16公厘的载带。吾人可以想见，本发明也适用于其他尺寸的卷盘及载带。本发明的高架吊挂输送器(20)可大约每8分钟装载一个空卷盘及卸载一个已绕满的卷盘。换言之，若使用本发明，则单一卷盘的更换作业(包含带体插设)约需8分钟。
53.本专利说明书虽已提供本发明较佳实施例的图式与说明，并展示本发明的效果及其相较于现有技术的优点，但本发明并不限于该等特定实施例。因此，本发明在本说明书中所绘示及描述的形式仅供示范说明之用。亦可选用其他实施例而不脱离本发明的范围，本发明的范围系由后附请求项加以界定。本发明的范围涵盖多种替选方案、修改方式及等同物。本发明必有许多替选的配置及实施方式可满足特定的安装与环境需求，并提供不同设计所展现的生物学成果。
54.【符号说明】
55.1：系统
56.5：卷盘
57.10：装载埠
58.12：翻转单元
59.14：带体卷绕单元
60.16：卷盘传送单元
61.18：电盘单元
62.20：高架吊挂输送器
63.22：高架轨道
64.24：吊挂机构
65.26：夹持机构
66.28：固持器
67.30：夹持器接合件
68.32：架设件
69.34：锁固器
70.36：固持器握把
71.38：方位变换器

技术特征：
1.一种用于更换卷盘的系统(1)，包含：至少一个用于放置至少一个卷盘(5)的装载埠(10)；及至少一个带体卷绕单元(14)，用于将半导体封装件包装至该卷盘(5)上；其特征在于：该系统(1)更包含至少一个高架吊挂输送器(20)，其系用于将至少一个空卷盘(5)装载于该装载埠(10)，以及将至少一个已绕满的卷盘(5)从该装载埠(10)卸载。2.根据权利要求1所述的用于更换卷盘的系统(1)，其中该高架吊挂输送器(10)包含至少一个夹持机构(26)。3.根据权利要求1或2所述的用于更换卷盘的系统(1)，其中该系统(1)更包含至少一个用于固持该卷盘(5)的固持器(28)。4.根据权利要求3所述的用于更换卷盘的系统(1)，其中该固持器(28)包含至少一个夹持器接合件(30)、至少一个架设件(32)、至少一个锁固器(34)及至少一个方位变换器(38)。5.根据权利要求1所述的用于更换卷盘的系统(1)，其中该卷盘(5)系以实质水平的状态装载于该装载埠(10)。6.根据权利要求1所述的用于更换卷盘的系统(1)，其中该系统(1)更包含至少一个用于翻转该卷盘(5)的翻转单元(12)。7.根据权利要求6所述的用于更换卷盘的系统(1)，其中该翻转单元(12)将来自该装载埠(10)的该空卷盘(5)翻转为实质垂直的状态后，该空卷盘(5)才被传送至该带体卷绕单元(14)，且该翻转单元(12)将来自该带体卷绕单元(14)的该已绕满的卷盘(5)翻转为实质水平的状态后，该高架吊挂输送器(20)才将该已绕满的卷盘(5)从该装载埠(10)卸载。8.根据权利要求6或7所述的用于更换卷盘的系统(1)，其中该系统(1)更包含至少一个卷盘传送单元(16)，其系用于在该翻转单元(12)与该带体卷绕单元(14)之间传送该卷盘(5)。9.一种用于更换卷盘的方法(100)，包含下列步骤：将至少一个空卷盘(5)以实质水平的状态装载于装载埠(120)；及带体卷绕作业(140)；其特征在于：将至少一个空卷盘(5)以实质水平的状态装载于装载埠的该步骤(120)系由高架吊挂输送器(20)执行；且该方法(100)更包含下列步骤：在该带体卷绕作业后，将已绕满的卷盘(5)装载于该装载埠(160)；及利用该高架吊挂输送器将该已绕满的卷盘(5)从该装载埠上拾起(180)。10.根据权利要求9所述的用于更换卷盘的方法(100)，更包含：翻转该卷盘(5)的步骤(130)，其中该步骤(130)是在将至少一个空卷盘(5)装载于装载埠(10)的该步骤(120)之后以及该带体卷绕作业(40)之前执行；或者，该步骤(130)是在该带体卷绕作业(140)之后以及将该已绕满的卷盘(5)装载于该装载埠(10)的该步骤(160)之前执行。11.根据权利要求10所述的用于更换卷盘的方法(100)，其中若翻转该卷盘(5)的该步骤(130)是在将至少一个空卷盘(5)装载于装载埠的该步骤(120)之后以及该带体卷绕作业(140)之前执行，则该卷盘(5)系从实质水平的状态翻转至实质垂直的状态。
12.根据权利要求10或11所述的用于更换卷盘的方法(100)，其中若翻转该卷盘(5)的该步骤(130)的该执行时机是在该带体卷绕作业(步骤140)之后以及将该已绕满的卷盘(5)装载于该装载埠(10)的该步骤(160)之前，则该卷盘(5)系从实质垂直的状态翻转至实质水平的状态。13.根据权利要求9所述的用于更换卷盘的方法(100)，其中将至少一个空卷盘以实质水平的状态装载于装载埠」的该步骤(120)包含下列子步骤：i.使该高架吊挂输送器与该装载埠接合(125)；ii.将卷盘固持器架设在该装载埠上(127)；及iii.在该卷盘被架设在该装载埠上之后，放开该卷盘(129)。14.根据权利要求13所述的用于更换卷盘的方法(100)，其中将至少一个空卷盘以实质水平的状态装载于装载埠的该步骤(120)更包含：感测该装载埠(10)上的该卷盘(5)的状态的子步骤(128)，其是在将卷盘(5)架设在该装载埠(10)上的子步骤(127)之后以及在该卷盘(5)被架设在该装载埠(10)上之后放开该卷盘(5)的子步骤(129)之前执行。15.根据权利要求9所述的用于更换卷盘的方法(100)，其中利用该高架吊挂输送器(20)将该已绕满的卷盘(5)从该装载埠(10)上拾起」的该步骤(180)包含下列子步骤：a.使该高架吊挂输送器(20)与该装载埠(10)接合(181)；b.感测该装载埠(10)上的该卷盘(5)的状态(182)；及c.若该卷盘(5)被架设在该装载埠(10)时，拾起该卷盘(5)(183)。

技术总结
本发明在本文中的实施例大致关于半导体生产线上的工件的装卸及输送的控制。详细来说，本发明关于一种用于更换卷盘的系统(1)及其方法(100)。其方法(100)。其方法(100)。


技术研发人员：赖元焱 阿惹士列贺
受保护的技术使用者：苏州正齐半导体设备有限公司
技术研发日：2022.12.02
技术公布日：2023/8/4