一种贴片机焊头机构的制作方法

1.本发明涉及集成电路封装设备及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种贴片机焊头机构。


背景技术：

2.高精度贴片机是集成电路封装工艺中不可缺少的设备，其主要用于完成封装过程中的贴片步骤。贴片，就是把芯片装配到引线框架上的工艺过程。
3.焊头机构是贴片机最为关键的组件，其作用是把芯片从晶圆上取出，然后贴到引线框架上。焊头需要具备真空吸取的能力，旋转角度的能力，需要精准的控制接触芯片时的力的大小，并且可以通过视觉组件补偿贴片位置的偏差。
4.现有焊头结构视觉补偿方式，大多采用拍照补偿，且拍照时由焊头一侧拍照获取图像，获取的图像存在偏差影响补偿效果，同时受困于整体结构运动精度的不足，进一步降低了贴片精度。
5.因此，如何改变现有技术中，贴片机视觉组件补偿效果不佳以及焊头结构运动精度不足降低贴片精度的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种贴片机焊头机构，以解决上述现有技术存在的问题，提高贴片机贴片精度。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种贴片机焊头机构，包括：
8.焊头单元，所述焊头单元包括安装座、旋转组件和吸嘴，所述旋转组件可滑动地设置于所述安装座上，所述吸嘴设置于所述旋转组件上，所述旋转组件能够带动所述吸嘴转动，所述旋转组件为空心结构，且所述旋转组件的转动轴线位于所述旋转组件的空心内，所述旋转组件的转动轴线平行于所述转动组件的往复滑动方向；所述吸嘴具有工作端，在垂直于所述旋转组件的转动轴线的平面内，所述工作端的投影位于所述旋转组件的空心的投影区域内；所述工作端能够拾取芯片；
9.视觉单元，所述视觉单元位于所述焊头单元的上方，并正对所述旋转组件的空心处设置，所述视觉单元能够获取图像。
10.优选地，所述旋转组件包括安装盘、轴承座以及驱动器，所述安装盘可转动地设置于所述轴承座上，所述轴承座可滑动地设置于所述安装座上，所述吸嘴设置于所述安装盘上，所述驱动器固定于所述轴承座上，所述驱动器与所述安装盘传动相连，所述轴承座以及所述安装盘均为空心结构。
11.优选地，所述吸嘴为倾斜结构，所述吸嘴的一端与所述安装盘相连，所述吸嘴的另一端延伸至所述安装盘的转动轴线处。
12.优选地，所述安装盘与所述轴承座之间设置盘式轴承。
13.优选地，所述旋转组件还包括衬套，所述驱动器的输出端与所述衬套传动相连，所述衬套与所述安装盘相连，所述衬套为空心结构。
14.优选地，所述旋转组件还包括驱动轮和从动轮，所述驱动器与所述驱动轮相连，所述驱动轮利用传动带带动所述从动轮转动，所述从动轮与所述衬套相连，所述从动轮为空心结构。
15.优选地，所述旋转组件的转动轴线与所述旋转组件的空心结构的轴线重合。
16.优选地，所述的贴片机焊头机构，还包括气路组件，所述吸嘴利用所述气路组件与外部气源相连通，所述吸嘴能够吸附所述芯片。
17.优选地，所述气路组件包括低摩擦气缸，所述吸嘴利用所述低摩擦气缸与所述外部气源相连通，所述低摩擦气缸与所述外部气源之间设置控制阀。
18.优选地，所述旋转组件与所述安装座之间设置气浮轴承，所述气浮轴承与所述外部气源相连通，所述旋转组件与所述安装座之间还设置弹性件。
19.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
20.本发明的贴片机焊头机构，焊头单元包括旋转组件，旋转组件能够带动吸嘴转动，从而在垂直于旋转组件转动轴线的平面内调整吸嘴的位置，同时，旋转组件能够沿平行于转动的轴线的方向相对于安装座往复运动，使得吸嘴能够在空间内调整位置，吸嘴能够拾取芯片，从而实现芯片的移动，本发明利用旋转组件和安装座相配合，提高了焊头单元的运动精确度，保证贴片的顺利进行；与此同时，本发明的旋转组件为空心结构，吸嘴的工作端位于旋转组件的空心处的下方，视觉单元位于旋转组件的空心处的上方，使得视觉组件能够正对吸嘴以及芯片获取图像，提高视觉补偿精度，结合焊头单元带动吸嘴精确运动，提高贴片精度。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例所公开的贴片机焊头机构的拆解结构示意图；
23.图2为本发明实施例所公开的贴片机焊头机构的主视图；
24.图3为本发明实施例所公开的贴片机焊头机构的俯视图；
25.图4为本发明实施例所公开的贴片焊头机构的控制阀的原理图。
26.其中，1为安装座，2为旋转组件，3为吸嘴，4为安装盘，5为轴承座，6为驱动器，7为盘式轴承，8为衬套，9为驱动轮，10为从动轮，11为低摩擦气缸，12为外部气源，13为第一电气比例阀，14为第一电磁阀，15为第二电气比例阀，16为第二电磁阀，17为第三电气比例阀，18为第三电磁阀，19为压力传感器，20为气浮轴承，21为弹性件，22为真空接头，23为转接接头，24为调整安装板。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.本发明的目的是提供一种贴片机焊头机构，以解决上述现有技术存在的问题，提高贴片机贴片精度。
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
30.本发明提供一种贴片机焊头机构，包括焊头单元和视觉单元(图中未示出)，其中，焊头单元包括安装座1、旋转组件2和吸嘴3，旋转组件2可滑动地设置于安装座1上，吸嘴3设置于旋转组件2上，旋转组件2能够带动吸嘴3转动，旋转组件2为空心结构，且旋转组件2的转动轴线位于旋转组件2的空心内，旋转组件2的转动轴线平行于转动组件的往复滑动方向；吸嘴3具有工作端，在垂直于旋转组件2的转动轴线的平面内，吸嘴3的工作端的投影位于旋转组件2的空心的投影区域内；吸嘴3的工作端能够拾取芯片；视觉单元位于焊头单元的上方，并正对旋转组件2的空心处设置，视觉单元能够获取图像。
31.本发明的贴片机焊头机构，焊头单元包括旋转组件2，旋转组件2能够带动吸嘴3转动，从而在垂直于旋转组件2转动轴线的平面内调整吸嘴3的位置，同时，旋转组件2能够沿平行于转动的轴线的方向相对于安装座1往复运动，使得吸嘴3能够在空间内调整位置，吸嘴3能够拾取芯片，从而实现芯片的移动，本发明利用旋转组件2和安装座1相配合，提高了焊头单元的运动精确度，保证贴片的顺利进行；与此同时，本发明的旋转组件2为空心结构，吸嘴3的工作端位于旋转组件2的空心处的下方，视觉单元位于旋转组件2的空心处的上方，使得视觉组件能够正对吸嘴3、芯片以及贴片位置获取图像，提高视觉补偿精度，结合焊头单元带动吸嘴3精确运动，从而有效提高贴片精度。
32.具体地，旋转组件2包括安装盘4、轴承座5以及驱动器6，安装盘4可转动地设置于轴承座5上，轴承座5可滑动地设置于安装座1上，吸嘴3设置于安装盘4上，驱动器6固定于轴承座5上，驱动器6与安装盘4传动相连，驱动器6带动安装盘4转动，进而利用安装盘4带动吸嘴3转动，调整吸嘴3的工作端的位置，轴承座5以及安装盘4均为空心结构，使视觉单元能够利用旋转组件2的空心结构获取图像。驱动器6可选择电机，本具体实施方式中选择空心杯电机，在实际应用中，还可以根据具体工况选择其他类型的驱动结构，以满足不同生产要求。
33.在本发明的其他具体实施方式中，安装座1连接有调整安装板24，便于焊头机构与贴片机的其他结构相连，且安装座1与调整安装板24的连接位置能够调整，降低装配难度，提高机构的灵活适应性。
34.在本具体实施方式中，吸嘴3为倾斜结构，吸嘴3的一端与安装盘4相连，吸嘴3的另一端延伸至安装盘4的转动轴线处，吸嘴3设置为倾斜结构，在方便吸嘴3与安装盘4连接的同时，使得吸嘴3的工作端能够伸入旋转组件2的空心结构的投影区域内，以便视觉单元顺利获取工作端、芯片以及贴片位置的图像，为贴片工作提供便利，提高贴片精度。
35.为了提高安装盘4的转动顺畅度，安装盘4与轴承座5之间设置盘式轴承7，盘式轴承7同样为空心结构，在实际应用中，还可以根据实际工况选择合适类型的轴承。
36.同时，旋转组件2还包括衬套8，驱动器6的输出端与衬套8传动相连，衬套8与安装
盘4相连，设置衬套8保证了动力的顺利传递，衬套8为空心结构。
37.另外，旋转组件2还包括驱动轮9和从动轮10，驱动器6与驱动轮9相连，驱动轮9利用传动带带动从动轮10转动，从动轮10与衬套8相连，从动轮10为空心结构。在本发明的其他具体实施方式中，还可以选择链轮链条或齿轮齿圈等传动机构，提高旋转组件2的灵活适应性。
38.还需要说明的是，旋转组件2的转动轴线与旋转组件2的空心结构的轴线重合，从而在旋转组件2带动吸嘴3转动的过程中，使吸嘴3的工作端始终位于旋转组件2的空心投影区域的中心处，方便视觉单元获取图像；在本发明的其他具体实施方式中，还可以根据贴片需求合理设置旋转组件2的空心结构的规格以及其与旋转组件2的转动轴线之间的关系，进一步提高机构的适应性。
39.更具体地，本发明的贴片机焊头机构，还包括气路组件，吸嘴3利用气路组件与外部气源12相连通，吸嘴3能够吸附芯片，外部气源12利用气路组件对吸嘴3进行抽真空处理，以使其能够吸附拾取芯片。
40.其中，气路组件包括低摩擦气缸11，吸嘴3利用低摩擦气缸11与外部气源12相连通，利用低摩擦气缸11输出取片压力，传递至吸嘴3，实现吸嘴3吸取芯片时的压力可控，采用低摩擦气缸11还能够降低机构的摩擦力，在低摩擦气缸11与外部气源12之间设置控制阀，控制阀包括电气比例阀和电磁阀，外部气源12输送的压缩气体经电气比例阀进行压力调控后，通过电磁阀的开启，使压缩气体进入低摩擦气缸11，低摩擦气缸11向吸嘴3输送取片压力。需要强调的是，在本具体实施方式中，控制阀的数量为多组，每一组控制阀均包括电气比例阀和电磁阀，每一组控制阀的电气比例阀的参数不同，多组控制阀并联设置，方便调节吸嘴3的取片压力，详见图4，外部气源12输送的压缩空气经过第一电气比例阀13调节到焊头机构拾取芯片时的压力，压缩空气通过第二电气比例阀15调节到焊头机构运行时的压力，通过第三电气比例阀17调节到焊头机构贴芯片时的压力，当焊头机构拾取芯片时，第一电磁阀14打开，第二电磁阀16以及第三电磁阀18闭合，低摩擦气缸11输出取片压力至吸嘴3处，实现焊头机构拾取芯片时的压力；当芯片拾取完成后，焊头机构向贴芯片位置移动时，第二电磁阀16打开，第一电磁阀14以及第三电磁阀18闭合，低摩擦气缸11输出焊头机构运动压力至吸嘴3，实现焊头机构运行时的压力；当焊头机构贴芯片时，第三电磁阀18打开，第一电磁阀14以及第二电磁阀16闭合，低摩擦气缸11输出贴片压力至吸嘴3处，实现焊头机构贴芯片时的压力。采用多组控制阀控制的方式，电磁阀切换为电信号，电磁阀与低摩擦气缸11连接气路很短，能够实现高速运动中的力切换，保证焊头机构的正常运行。现有技术中，焊头的贴片压力控制多采用弹簧控制或气缸单一控制，切换贴片压力不仅程序复杂，而且耗时很长，本发明的焊头机构利用三组控制阀，实现了焊头机构不同工作压力的快速切换。
41.为了方便监测焊头机构的工作压力，气路组件还包括压力传感器19，利用压力传感器19对工作压力进行实时反馈，闭环控制，从而精确控制焊头贴片压力，便于操作者实时监测压力情况是否满足生产要求，进一步提高焊头机构的可控程度。
42.还需要说明的是，旋转组件2与安装座1之间设置气浮轴承20，气浮轴承20与外部气源12相连通，利用气浮轴承20带动旋转组件2沿旋转组件2的轴线方向往复运动，调整位置，利用气浮轴承20调整位置，同样还能够降低焊头机构的摩擦力，气浮轴承20的数量为两
个，提高旋转组件2的受力均匀性；旋转组件2与安装座1之间还设置弹性件21，辅助控制贴片压力，同时方便复位，弹性件21可选择压缩弹簧，安装便捷，且弹簧价格廉宜，有利于节约生产成本。
43.在实际应用中，为了方便外部气源12与焊头机构相连通，可设置真空接头22和转接接头23，吸嘴3利用真空接头22与外部气源12相连通，气浮轴承20利用转接接头23与外部气源12相连通，保证压力传力传输。
44.本发明的贴片机焊头机构，旋转组件2整体为空心结构，使得视觉单元能够获取芯片和贴片位置的图像，焊头单元能够拾取芯片并调整芯片的位置，同时根据获取的芯片以及贴片位置的图像，对芯片的位置信息进行实时修正，提高贴片精度。与此同时，本发明通过多组控制阀控制焊头机构的工作压力，实现了贴片压力的无缝切换，解决了现有技术中气缸无法快速调节输入压力的问题。除此之外，利用低摩擦气缸11和气浮轴承20，降低了机构的摩擦力，从而能够更加精准地控制贴片压力，在实际应用中可达到
±
1g(此处g为压力单位)的精度。
45.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种贴片机焊头机构，其特征在于，包括：焊头单元，所述焊头单元包括安装座、旋转组件和吸嘴，所述旋转组件可滑动地设置于所述安装座上，所述吸嘴设置于所述旋转组件上，所述旋转组件能够带动所述吸嘴转动，所述旋转组件为空心结构，且所述旋转组件的转动轴线位于所述旋转组件的空心内，所述旋转组件的转动轴线平行于所述转动组件的往复滑动方向；所述吸嘴具有工作端，在垂直于所述旋转组件的转动轴线的平面内，所述工作端的投影位于所述旋转组件的空心的投影区域内；所述工作端能够拾取芯片；视觉单元，所述视觉单元位于所述焊头单元的上方，并正对所述旋转组件的空心处设置，所述视觉单元能够获取图像。2.根据权利要求1所述的贴片机焊头机构，其特征在于：所述旋转组件包括安装盘、轴承座以及驱动器，所述安装盘可转动地设置于所述轴承座上，所述轴承座可滑动地设置于所述安装座上，所述吸嘴设置于所述安装盘上，所述驱动器固定于所述轴承座上，所述驱动器与所述安装盘传动相连，所述轴承座以及所述安装盘均为空心结构。3.根据权利要求2所述的贴片机焊头机构，其特征在于：所述吸嘴为倾斜结构，所述吸嘴的一端与所述安装盘相连，所述吸嘴的另一端延伸至所述安装盘的转动轴线处。4.根据权利要求2所述的贴片机焊头机构，其特征在于：所述安装盘与所述轴承座之间设置盘式轴承。5.根据权利要求4所述的贴片机焊头机构，其特征在于：所述旋转组件还包括衬套，所述驱动器的输出端与所述衬套传动相连，所述衬套与所述安装盘相连，所述衬套为空心结构。6.根据权利要求5所述的贴片机焊头机构，其特征在于：所述旋转组件还包括驱动轮和从动轮，所述驱动器与所述驱动轮相连，所述驱动轮利用传动带带动所述从动轮转动，所述从动轮与所述衬套相连，所述从动轮为空心结构。7.根据权利要求1-6任一项所述的贴片机焊头机构，其特征在于：所述旋转组件的转动轴线与所述旋转组件的空心结构的轴线重合。8.根据权利要求1-6任一项所述的贴片机焊头机构，其特征在于：还包括气路组件，所述吸嘴利用所述气路组件与外部气源相连通，所述吸嘴能够吸附所述芯片。9.根据权利要求8所述的贴片机焊头机构，其特征在于：所述气路组件包括低摩擦气缸，所述吸嘴利用所述低摩擦气缸与所述外部气源相连通，所述低摩擦气缸与所述外部气源之间设置控制阀。10.根据权利要求8所述的贴片机焊头机构，其特征在于：所述旋转组件与所述安装座之间设置气浮轴承，所述气浮轴承与所述外部气源相连通，所述旋转组件与所述安装座之间还设置弹性件。

技术总结
本发明公开一种贴片机焊头机构，包括焊头单元和视觉单元，其中，焊头单元包括安装座、旋转组件和吸嘴，旋转组件为空心结构，视觉单元位于焊头单元的上方，并正对旋转组件的空心处设置。旋转组件能够带动吸嘴转动，同时，旋转组件能够沿平行于转动的轴线的方向相对于安装座往复运动，使得吸嘴能够在空间内调整位置，本发明利用旋转组件和安装座相配合，提高了焊头单元的运动精确度，保证贴片的顺利进行；另外，旋转组件为空心结构，吸嘴的工作端位于旋转组件的空心处的下方，视觉单元位于旋转组件的空心处的上方，使得视觉组件能够正对吸嘴以及芯片获取图像，提高视觉补偿精度，结合焊头单元带动吸嘴精确运动，提高贴片精度。提高贴片精度。提高贴片精度。


技术研发人员：梁吉来 王云峰 姜博 周斌
受保护的技术使用者：大连佳峰自动化股份有限公司
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/13