CN117002951B - 一种悬臂探针的转运装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬臂探针的转运装置，属于探针技术领域。所述转运装置包括转运单元和插针组件，插针组件包括吸附头、压针块和摆台，吸附头的底部为锥形结构，吸附头的底面具有与悬臂探针的针杆相匹配的弧形凹槽，弧形凹槽的两端沿直线延伸并贯穿吸附头，吸附头内具有吸附通道，吸附通道与弧形凹槽连通，压针块的底面用于与悬臂探针的针杆外壁相抵，吸附头和压针块间隔布置在摆台的输出端上，转运单元用于驱动摆台在空间上平移和升降。本发明实施例提供的一种悬臂探针的转运装置，不仅可以实现对悬臂探针的自动化转运，还能调控针杆的倾斜角，并使得针尖在插装过程中，针杆上与针尖对应的连接位置不易弯折。

Description

一种悬臂探针的转运装置

技术领域

本发明属于探针技术领域，具体涉及一种悬臂探针的转运装置。

背景技术

在新型显示、半导体等电子部件模块中，在其制造工序中需要进行导通等性能检测，使用探针卡上探针一端直接与被测产品上的金手指接触，探针另一端与转接PCB上的Pad点接触，通过转接PCB的转接与检测装置连接起来，由此形成通路，进行检测。

探针卡的种类繁多，其中悬臂针探针卡应用较为广泛，目前行业中普遍采用的悬臂针探针卡的制造工艺是：人工将各悬臂探针从针盘转运至定位工位上，其中，定位工位上悬臂探针的针尖插装在针尖定位膜（具有弹性）上的定位孔中，而悬臂探针的针杆则放置至斜楔块的斜面或者双面胶上以完成倾斜布置（不同层的悬臂探针的针杆倾斜角不同）。然后，通过在斜楔块的斜面上涂刷的树脂并烘干即可实现对多个针杆进行固定。最后将多个悬臂探针与PCB板进行点焊装针。

然而，悬臂探针尺寸极小，使得通过人工手动逐一转运及插针效率极低。且插针过程中，针杆的倾斜角无法调控，而针尖相对定位孔的位置通常也会存在较小的误差，使得针尖会受到阻碍，针杆上与针尖对应的连接位置极易弯折。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种悬臂探针的转运装置，其目的在于不仅可以实现对悬臂探针的自动化转运，还能调控针杆的倾斜角，并使得针尖在插装过程中，针杆上与针尖对应的连接位置不易弯折。

本发明提供一种悬臂探针的转运装置，所述转运装置包括转运单元和插针组件；

所述插针组件包括吸附头、压针块和摆台，所述吸附头的底部为锥形结构，所述吸附头的底面具有与悬臂探针的针杆相匹配的弧形凹槽，所述弧形凹槽的两端沿直线延伸并贯穿所述吸附头，所述吸附头内具有吸附通道，所述吸附通道与所述弧形凹槽连通，所述压针块的底面用于与所述悬臂探针的针杆外壁相抵，所述吸附头和所述压针块间隔布置在所述摆台的输出端上，以摆动调节所述吸附头、所述压针块与水平面的倾斜角，且所述压针块位于所述吸附头和所述悬臂探针的针尖之间，所述转运单元用于驱动所述摆台在空间上平移和升降。

可选地，所述插针组件还包括缓冲件，所述缓冲件包括固定板、缓冲板和弹簧，所述固定板位于所述摆台的输出端上，所述缓冲板与所述固定板在竖直方向上滑动配合，且所述弹簧竖直夹设在所述固定板和所述缓冲板之间，所述吸附头和所述压针块均位于所述缓冲板上。

可选地，所述固定板上具有竖直布置的滑轨，所述缓冲板上具有滑块，所述滑块与所述滑轨滑动配合。

可选地，所述缓冲件还包括导向杆，所述导向杆固定在所述固定板上，所述缓冲板上具有导向孔，所述导向杆的一端可活动地插装在所述导向孔中，所述弹簧套设在所述导向杆上。

可选地，所述转运单元包括支架、X方向直线模组和Z方向直线模组，所述X方向直线模组位于所述支架上，所述X方向直线模组用于驱动所述Z方向直线模组沿X方向移动，所述Z方向直线模组直线模组用于驱动所述摆台在Z方向上升降。

可选地，所述转运装置还包括第一相机、图像处理器和控制器，所述第一相机位于所述摆台上，所述第一相机用于对针盘中的所述悬臂探针进行拍照，所述图像处理器用于对照片处理分析，所述第一相机、所述图像处理器和所述控制器依次电连接，所述控制器分别与所述X方向直线模组、所述Z方向直线模组电连接。

可选地，所述转运装置还包括位置传感器，所述位置传感器位于所述摆台上，所述位置传感器用于感应所述摆台在Z方向上的高度，所述位置传感器与所述控制器电连接。

可选地，所述转运装置还包括第二相机，所述第二相机用于对所述吸附头上的所述悬臂探针进行拍照，且所述第二相机与所述图像处理器电连接，所述控制器与所述摆台电连接。

可选地，所述压针块的底面为弧形面，且所述摆台的输出端上设置有高度调节滑台，所述高度调节滑台用于调节所述压针块在竖直方向上的高度。

可选地，所述压针块包括安装块和预压块，所述预压块安装在所述安装块的底部，所述预压块的底面为弧形面，所述安装块与所述摆台的输出端连接，且从所述安装块至所述预压块的方向，所述安装块在水平方向上的直径逐渐减小。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：

对于本发明实施例提供的一种悬臂探针的转运装置，在对悬臂探针的转运过程中，首先，通过转运单元带动插针组件水平移动至针盘中悬臂探针的正上方。然后，转运单元驱动插针组件水平下降，使得弧形凹槽与对应的悬臂探针的针杆相匹配（弧形凹槽与针杆的直径相等）。接着，启动抽气设备，通过对吸附通道进行抽真空，从而使得悬臂探针吸附在弧形凹槽中。再然后，根据悬臂探针在探针卡上的位置，确定出悬臂针杆的倾斜角，从而通过摆台将吸附头、压针块摆动至合适的角度，进而使得悬臂探针的针杆的倾斜角（即针杆与水平面的夹角）与插针时的倾斜角一致，实现对针杆的倾斜角（即弧形凹槽的倾斜角α）的调控。再接着，通过转运单元带动插针组件水平移动及下降，此时悬臂探针的针尖插装在针尖定位膜上的定位孔中，并且，针杆的一端被吸附固定，靠近针尖的另一端则通过压针块对针杆向下进行预压，使得针尖在插装过程中，针杆上与针尖对应的连接位置不易弯折。另外，悬臂探针的针杆则放置至斜楔块的斜面或者双面胶上，完成针杆的倾斜布置，从而实现对悬臂探针的自动化转运。

也就是说，本发明实施例提供的一种悬臂探针的转运装置，不仅可以实现对悬臂探针的自动化转运，还能调控针杆的倾斜角，并使得针尖在插装过程中，针杆上与针尖对应的连接位置不易弯折。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种悬臂探针的转运装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的插针组件的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的插针组件的局部放大图；

图4是本发明实施例提供的吸附头的使用示意图；

图5是本发明实施例提供的压针块的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的压针块的局部放大图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：

1、转运单元；11、支架；12、X方向直线模组；13、Z方向直线模组；14、安装座；15、底座；2、插针组件；21、吸附头；211、弧形凹槽；212、吸附通道；22、压针块；221、安装块；2211、缺口；222、预压块；23、摆台；24、缓冲件；241、固定板；2411、滑轨；242、缓冲板；2421、滑块；25、连接块；26、高度调节滑台；3、第一相机；4、位置传感器；100、悬臂探针；110、针杆；120、针尖。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

图1是本发明实施例提供的一种悬臂探针的转运装置的结构示意图，如图1所示，转运装置包括转运单元1和插针组件2。

图2是本发明实施例提供的插针组件的结构示意图，图3是本发明实施例提供的插针组件的局部放大图，结合图2和图3所示，插针组件2包括吸附头21、压针块22和摆台23。图4是本发明实施例提供的吸附头的使用示意图，吸附头21的底部为锥形结构，吸附头21的底面具有与悬臂探针100的针杆110相匹配的弧形凹槽211，弧形凹槽211的两端沿直线延伸并贯穿吸附头21，吸附头21内具有吸附通道212，吸附通道212与弧形凹槽211连通，压针块22的底面用于与悬臂探针100的针杆110外壁相抵，吸附头21和压针块22间隔布置在摆台23的输出端上，以摆动调节吸附头21、压针块22与水平面的倾斜角，且压针块22位于吸附头21和悬臂探针100的针尖120之间，转运单元1用于驱动摆台23在空间上平移和升降。

对于本发明实施例提供的一种悬臂探针的转运装置，在对悬臂探针100的转运过程中，首先，通过转运单元1带动插针组件2水平移动至针盘中悬臂探针100的正上方。然后，转运单元1驱动插针组件2水平下降，使得弧形凹槽211与对应的悬臂探针100的针杆110相匹配（弧形凹槽211与针杆110的直径相等）。接着，启动抽气设备，通过对吸附通道212进行抽真空，从而使得悬臂探针100吸附在弧形凹槽211中。再然后，根据悬臂探针100在探针卡上的位置，确定出悬臂针杆110的倾斜角，从而通过摆台23将吸附头21、压针块22摆动至合适的角度，进而使得悬臂探针100的针杆110的倾斜角（即针杆110与水平面的夹角）与插针时的倾斜角一致，实现对针杆110的倾斜角（即为弧形凹槽211的倾斜角α）的调控。再接着，通过转运单元1带动插针组件2水平移动及下降，此时悬臂探针100的针尖120插装在针尖120定位膜上的定位孔中，并且，针杆110的一端被吸附固定，靠近针尖120的另一端则通过压针块22对针杆110向下进行预压，使得针尖120在插装过程中，针杆110上与针尖120对应的连接位置不易弯折。另外，悬臂探针100的针杆110则放置至斜楔块的斜面或者双面胶上，完成针杆110的倾斜布置，从而实现对悬臂探针100的自动化转运。

也就是说，本发明实施例提供的一种悬臂探针的转运装置，不仅可以实现对悬臂探针100的自动化转运，还能调控针杆110的倾斜角，并使得针尖120在插装过程中，针杆110上与针尖120对应的连接位置不易弯折。

容易理解的是，悬臂针探针卡上各悬臂探针100的针杆110的倾斜角为10-15°，各层悬臂探针100的倾斜角保持一致，而不同层的悬臂探针100的针杆110的倾斜角不同。通过本转运装置在对悬臂探针100进行自动转运过程中，通过摆台23可以实现对各悬臂探针100的针杆110的倾斜角便捷调节，精度和可靠性较高。

示例性地，吸附头21的底部为斜楔块，其底面尺寸直径最小，不仅便于加工弧形凹槽211，还可以有效避免在转运过程中吸附头21的底面对其它悬臂探针100产生干涉。另外，弧形凹槽211的横截面可以为半圆形槽，增大其与悬臂探针100的接触面积，从而提高转运的稳定性。

示例性地，摆台23摆动的旋转中心可以为针杆110和针尖120的连接处，使得在对针杆110调节倾斜角时不会调节针杆110的高度，从而控制插针过程中针杆110下降高度的一致性，无需改变行程。

需要说明的是，悬臂探针100的针杆110的一端和针尖120的一端固定连接，且两者呈一定夹角。

示例性地，转运装置还包括安装座14，转运单元1的输出端与安装座14传动连接，摆台23位于安装座14上。压针块22的底面可以为弧形面，可以可靠与针杆110接触。

再次参见图3，插针组件2还包括缓冲件24，缓冲件24包括固定板241、缓冲板242和弹簧，固定板241位于摆台23的输出端上，缓冲板242与固定板241在竖直方向上滑动配合，且弹簧竖直夹设在固定板241和缓冲板242之间，吸附头21和压针块22均位于缓冲板242上。

在上述实施方式中，缓冲件24对吸附头21和压针块22起到缓冲的作用，避免吸附头21和压针块22与悬臂探针100之间产生硬接触，避免悬臂探针100被压弯。

示例性地，当吸附头21和压针块22与悬臂探针100接触时，弹簧会被逐步压缩，而固定板241则允许继续下移，缓冲板242、吸附头21及压针块22不会产生较大的下压力而使得悬臂探针100弯折。

示例性地，吸附头21通过连接块25安装在缓冲板242上。另外，缓冲板242上可以具有高度调节滑台26，高度调节滑台26用于调节压针块22在竖直方向上的高度，其可以在针杆110被吸附后使得压针块22的底面恰好也能同时接触针杆110，实现对针杆110的预压，这样降低了压针块22的直接安装精度要求。

进一步地，固定板241上具有竖直布置的滑轨2411，缓冲板242上具有滑块2421，滑块2421与滑轨2411滑动配合。通过滑轨2411和滑块2421的配合，可以对固定板241的下移起到导向的作用，避免缓冲板242摆动。

另外，缓冲件24还包括导向杆，导向杆固定在固定板241上，缓冲板242上具有导向孔，导向杆的一端可活动地插装在导向孔中，弹簧套设在导向杆上。

容易理解的是，导向杆可以对弹簧的压缩起到导向的作用，避免弹簧在压缩过程中出现错位或者扭曲的问题。

在本发明的一种实现方式中，转运单元1包括支架11、X方向直线模组12和Z方向直线模组13，X方向直线模组12位于支架11上，X方向直线模组12用于驱动Z方向直线模组13沿X方向移动，从而可以实现插针组件2在X方向上的移动；Z方向直线模组13直线模组用于驱动摆台23在Z方向上升降，从而可以实现插针组件2在Z方向上的升降。

示例性地，支架11可以为龙门架，龙门架安装在底座15上。并且，在转运时，针盘放置在龙门架的横梁左端正下方的底座15上，定位工位则位于龙门架的横梁右端正下方的底座15上，从而通过转运单元1将针盘中的多个悬臂探针100转运至定位工位上。此时，针盘上的多个悬臂探针100的针杆110在X方向依次平行间隔布置。

在本发明的另一种实现方式中，转运单元1还可以包括Y方向直线模组，Y方向直线模组用于驱动针盘在Y方向上的移动，从而最终可以实现悬臂探针100在X方向、Y方向和Z方向上的移动。

继续参见图1，转运装置还包括第一相机3、图像处理器和控制器（图未示），第一相机3位于摆台23上，第一相机3用于对针盘中的悬臂探针100进行拍照，图像处理器用于对照片处理分析，第一相机3、图像处理器和控制器依次电连接，控制器分别与X方向直线模组12、Z方向直线模组13电连接。

在上述实施方式中，通过第一相机3、图像处理器和控制器之间的配合，可以自动实现对针盘上各位置处的悬臂探针100上的抓取。

示例性地，通过第一相机3对针盘中的悬臂探针100进行拍照，并经过图像处理器处理分析后可以获取针杆110的位置信息，并将该位置信息传输至控制器，控制器则会控制X方向直线模组12、Z方向直线模组13进行相对应的移动，从而可以自动依次抓取各悬臂探针100。

示例性地，第一相机3位于安装座14上。

进一步地，转运装置还包括位置传感器4，位置传感器4位于摆台23上，位置传感器4用于感应摆台23在Z方向上的高度，位置传感器4与控制器电连接。

在上述实施方式中，位置传感器4可以感应到摆台23的下降高度，当Z方向直线模组13控制摆台23下降位移超过阈值范围时，位置传感器4可以将摆台23的位置信息传输给控制器，控制器则可以控制Z方向直线模组13停机，避免吸附头21、压针块22压坏悬臂探针100。

示例性地，位置传感器4可以为接近开关。

在本实施例中，转运装置还包括第二相机（图未示），第二相机用于对吸附头21上的悬臂探针100进行拍照，且第二相机与图像处理器电连接，控制器与摆台23电连接。

在上述实施方式中，通过摆台23对悬臂探针100的针杆110的倾斜角进行调节后，第二相机可以对吸附头21上的悬臂探针100进行拍照，经过图像处理器分析可以获取针杆110与水平面的倾斜角，控制器接收该倾斜角信号。当倾斜角达到预设值时，控制器不会控制摆台23工作。而当倾斜角未达到预设值时，控制器不会控制摆台23工作，此时第二相机再次进行拍照，重复上述步骤，直至针杆110的倾斜角达到预设值。也就是说，通过第二相机可以实现白摆台23的调节进行校正。

图5是本发明实施例提供的压针块的结构示意图，图6是本发明实施例提供的压针块的局部放大图，结合图5和图6所示，压针块22包括安装块221和预压块222，预压块222安装在安装块221的底部，预压块222的底面为弧形面，安装块221与摆台23的输出端连接，且从安装块221至预压块222的方向，安装块221在水平方向上的直径逐渐减小。

在上述实施方式中，安装块221起到安装压针块22的作用，而预压块222通过底面的弧形面实现其与针杆110的预压限位。另外，安装块221的底部从上至下的直径逐渐减小，可以有效降低安装块221质量，还能在转运过程中避免干涉，并且避免压针块22的质量过大而不利于摆台23的摆动。

示例性地，安装块221的底部具有台阶形的缺口2211。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种悬臂探针的转运装置，其特征在于，所述转运装置包括转运单元和插针组件；

所述插针组件包括吸附头、压针块和摆台，所述吸附头的底部为锥形结构，所述吸附头的底面具有与悬臂探针的针杆相匹配的弧形凹槽，所述弧形凹槽的两端沿直线延伸并贯穿所述吸附头，所述吸附头内具有吸附通道，所述吸附通道与所述弧形凹槽连通，所述压针块的底面用于与所述悬臂探针的针杆外壁相抵，所述吸附头和所述压针块间隔布置在所述摆台的输出端上，以摆动调节所述吸附头、所述压针块与水平面的倾斜角，且所述压针块位于所述吸附头和所述悬臂探针的针尖之间，所述转运单元用于驱动所述摆台在空间上平移和升降。

2.根据权利要求1所述的一种悬臂探针的转运装置，其特征在于，所述插针组件还包括缓冲件，所述缓冲件包括固定板、缓冲板和弹簧，所述固定板位于所述摆台的输出端上，所述缓冲板与所述固定板在竖直方向上滑动配合，且所述弹簧竖直夹设在所述固定板和所述缓冲板之间，所述吸附头和所述压针块均位于所述缓冲板上。

3.根据权利要求2所述的一种悬臂探针的转运装置，其特征在于，所述固定板上具有竖直布置的滑轨，所述缓冲板上具有滑块，所述滑块与所述滑轨滑动配合。

4.根据权利要求2所述的一种悬臂探针的转运装置，其特征在于，所述缓冲件还包括导向杆，所述导向杆固定在所述固定板上，所述缓冲板上具有导向孔，所述导向杆的一端可活动地插装在所述导向孔中，所述弹簧套设在所述导向杆上。

5.根据权利要求1所述的一种悬臂探针的转运装置，其特征在于，所述转运单元包括支架、X方向直线模组和Z方向直线模组，所述X方向直线模组位于所述支架上，所述X方向直线模组用于驱动所述Z方向直线模组沿X方向移动，所述Z方向直线模组用于驱动所述摆台在Z方向上升降。

6.根据权利要求5所述的一种悬臂探针的转运装置，其特征在于，所述转运装置还包括第一相机、图像处理器和控制器，所述第一相机位于所述摆台上，所述第一相机用于对针盘中的所述悬臂探针进行拍照，所述图像处理器用于对照片处理分析，所述第一相机、所述图像处理器和所述控制器依次电连接，所述控制器分别与所述X方向直线模组、所述Z方向直线模组电连接。

7.根据权利要求6所述的一种悬臂探针的转运装置，其特征在于，所述转运装置还包括位置传感器，所述位置传感器位于所述摆台上，所述位置传感器用于感应所述摆台在Z方向上的高度，所述位置传感器与所述控制器电连接。

8.根据权利要求6所述的一种悬臂探针的转运装置，其特征在于，所述转运装置还包括第二相机，所述第二相机用于对所述吸附头上的所述悬臂探针进行拍照，且所述第二相机与所述图像处理器电连接，所述控制器与所述摆台电连接。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种悬臂探针的转运装置，其特征在于，所述压针块的底面为弧形面，且所述摆台的输出端上设置有高度调节滑台，所述高度调节滑台用于调节所述压针块在竖直方向上的高度。

10.根据权利要求9所述的一种悬臂探针的转运装置，其特征在于，所述压针块包括安装块和预压块，所述预压块安装在所述安装块的底部，所述预压块的底面为弧形面，所述安装块与所述摆台的输出端连接，且从所述安装块至所述预压块的方向，所述安装块在水平方向上的直径逐渐减小。