CN117835688B - 拾取头自动切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体加工设备技术领域，具体涉及一种拾取头自动切换装置，主要解决手动更换拾取头存在的生产效率低、拾取动作的重复一致性差的技术问题。本装置包括吸附机构、拾取头和放置架，吸附机构包括连接架、旋转动力件和安装座，安装座内设有第一气腔，拾取头包括主体部和吸嘴，主体部和吸嘴开设有气道，气道的上端连通第一气腔，主体部的侧壁上部设有第一挡圈，主体部的侧壁下部设有第二挡圈，第一挡圈与第二挡圈之间留有安装部，放置架包括悬臂条板，悬臂条板开设有安装缺口。本装置能够代替人工实现拾取头的自动切换，大幅提高了工作效率，且通过设备精度能够保证拾取动作的重复一致性，从而能够满足全自动多芯片设备的贴片工艺要求。

Description

拾取头自动切换装置

技术领域

本发明涉及半导体加工设备技术领域，尤其涉及一种拾取头自动切换装置。

背景技术

贴片设备能够通过拾取头从华夫盒或蓝膜盘上吸取芯片，而华夫盒内的芯片和不同蓝膜盘上的芯片，其大小和种类不同，尤其针对多芯片的产品，贴片设备需要更换不同的吸嘴以适应产品需求。

现有针对不同规格的芯片时，一般采用停机手动更换拾取头的方式完成吸取。这种方式不但影响设备的生产效率，而且在手动更换拾取头后，还需进行位置和精度的校准才能使用，进一步影响生产效率，同时拾取动作的重复一致性也难以保证，以致不能满足全自动多芯片设备的贴片工艺要求。

发明内容

为克服现有贴片设备手动更换拾取头存在的生产效率低、拾取动作的重复一致性差的技术缺陷，本发明提供了一种拾取头自动切换装置。

本发明提供的拾取头自动切换装置，包括：

吸附机构，其包括连接架、旋转动力件和安装座，所述连接架适于固定连接贴片设备的机械臂，所述旋转动力件的固定部固定连接在所述连接架上，所述旋转动力件的输出轴竖直朝下布置，所述安装座与所述旋转动力件的输出轴下端固定连接，所述安装座内设有延伸至其下表面的第一气腔；

拾取头，其包括主体部和吸嘴，所述主体部适于吸附连接在所述安装座的下方，所述吸嘴固定连接在所述主体部的下方，所述主体部和吸嘴开设有气道，所述气道的下端延伸至所述吸嘴的气孔，所述气道的上端适于在所述主体部吸附于所述安装座上时密封连通所述第一气腔，所述主体部的侧壁上部设有第一挡圈，所述主体部的侧壁下部设有第二挡圈，所述第一挡圈与第二挡圈之间留有安装部；

放置架，其包括悬臂条板，所述悬臂条板沿其长度方向开设有多个安装缺口，所述安装缺口的宽度与所述安装部的直径适配，所述安装缺口的高度小于所述安装部的高度。

可选的，所述安装座包括芯轴和安装盘，所述芯轴固定连接在所述旋转动力件的输出轴下端且同轴布置，所述安装盘固定于所述芯轴的下端且适于吸附所述主体部，所述吸附机构还包括空气轴承，所述空气轴承包括：

内轴套，其固定套接在所述芯轴的外侧；

外轴套，其与所述连接架固定连接，所述外轴套与内轴套之间形成气隙；

密封圈，其套接在所述内轴套上且设有至少一个，所述密封圈将所述气隙分隔且至少形成第一密闭区和第二密闭区；

第一气源接头，其设于所述外轴套上且与所述第一密闭区连通；

第二气源接头，其设于所述外轴套上且与所述第二密闭区连通，且所述第二密闭区通过开设于所述内轴套和芯轴上的第一连通孔与所述第一气腔连通。

可选的，所述主体部与安装盘通过磁吸和负压吸附实现双重吸附连接。

可选的，所述主体部与安装盘吸附时密封相接以在两者之间形成密闭区域，所述安装座内设有下端延伸至所述密闭区域的第二气腔，所述第二气腔与第一气腔相隔，所述密封圈设有至少两个，所述密封圈将所述气隙分隔且至少形成第一密闭区、第二密闭区和第三密闭区，所述空气轴承还包括第三气源接头，所述第三气源接头设于所述外轴套上且与所述第三密闭区连通，所述第三密闭区通过开设于所述内轴套和芯轴上的第二连通孔与所述第二气腔连通。

可选的，所述第一气腔位于所述安装盘的中心处，所述第二气腔设有呈环形阵列分布的多个且均布在所述第一气腔的周围，所述安装盘的下表面还固定连接有呈环形阵列分布的多个磁铁，多个磁铁均布在所述第二气腔的周围。

可选的，所述主体部与安装座之间设有第一限位结构，所述主体部与悬臂条板之间设有第二限位结构。

可选的，所述第一限位结构包括第一限位柱、第一限位缺口、定位台阶和定位槽，所述第一限位柱凸设于所述第一挡圈的外侧壁，所述安装座的下端设有环形挡檐，所述第一限位缺口设于所述环形挡檐的下端，所述第一限位柱与第一限位缺口配合实现所述拾取头的周向限位，所述定位台阶凸设于所述主体部的顶面中心且上端侧壁设为锥面，所述定位槽设于所述安装座的底面中心，所述定位台阶与所述定位槽配合实现所述拾取头的径向限位。

可选的，所述第二限位结构包括第二限位柱和第二限位缺口，所述第二限位柱凸设于所述安装部的外侧壁，所述第二限位缺口设于所述安装缺口的边缘处且与所述安装缺口的开口朝向一致。

可选的，所述安装缺口的上表面设有卡槽，所述卡槽与所述第一挡圈适配。

可选的，所述旋转动力件为旋转电机。

本发明提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本发明提供的拾取头自动切换装置，包括吸附机构、拾取头和放置架，吸附机构包括连接架、旋转动力件和安装座，拾取头包括主体部和吸嘴，放置架包括悬臂条板，悬臂条板开设有安装缺口。使用时，将多个待使用的拾取头放置在多个安装缺口内；需要更换拾取头时，分为拾取头放置和目标拾取头拾取两个动作；拾取头放置时，贴片设备的机械臂控制吸附机构移动，使得主体部的安装部横向***空闲的安装缺口，然后吸附机构上移使得拾取头在第二挡圈与悬臂条板的硬接触下脱离吸附机构，之后通过第一挡圈挂置在条形缺口处；目标拾取头拾取时，吸附机构移动至待使用的拾取头正上方，并下降使得安装座吸附连接主体部，然后横向移动使得拾取头脱离安装缺口。本装置能够代替人工实现拾取头的自动切换，不需停机操作，也不需进行位置和精度的重复校准，大幅提高了工作效率，且通过设备精度能够保证拾取动作的重复一致性，从而能够满足全自动多芯片设备的贴片工艺要求。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。

图1表示本发明实施例中吸附机构与拾取头的装配结构立体图；

图2表示本发明实施例中吸附机构与拾取头的装配结构剖视图；

图3表示本发明实施例中安装座的结构立体图；

图4表示本发明实施例中拾取头的结构立体图；

图5表示本发明实施例中放置架的结构立体图；

图6表示图5中A处的局部放大图；

图7表示图2中B处的局部放大图。

图中：

1、吸附机构；11、连接架；12、旋转动力件；13、安装座；131、第一气腔；132、芯轴；133、安装盘；134、第二气腔；135、磁铁；136、密封部；14、空气轴承；141、内轴套；142、外轴套；143、密封圈；144、第一密闭区；145、第二密闭区；146、第一气源接头；147、第二气源接头；148、第三密闭区；149、第三气源接头；15、固定座；16、联轴器；2、拾取头；21、主体部；211、第一挡圈；212、第二挡圈；213、安装部；22、吸嘴；23、气道；3、放置架；31、悬臂条板；311、安装缺口；312、卡槽；4、第一限位结构；41、第一限位柱；42、第一限位缺口；43、定位台阶；44、定位槽；45、环形挡檐；5、第二限位结构；51、第二限位柱；52、第二限位缺口。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在描述中，需要说明的是，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。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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的具体含义。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

参照图1和图5，本实施例提供一种拾取头自动切换装置，包括吸附机构1、拾取头2和放置架3。

其中，参照图1和图2，吸附机构1包括连接架11、旋转动力件12和安装座13，连接架11适于固定连接贴片设备的机械臂，旋转动力件12的固定部固定连接在连接架11上，旋转动力件12的输出轴竖直朝下布置，安装座13与旋转动力件12的输出轴下端固定连接，安装座13内设有延伸至其下表面的第一气腔131。

容易理解的，此处的旋转动力件12主要目的是为了能够拾取芯片后进行旋转，所以旋转动力件12应为精度较高且角度可控的旋转动力件12。

具体的，旋转动力件12为旋转电机。容易理解的，无论何种旋转动力件12，其皆包括固定部和输出轴，固定部即旋转动力件12动作时相对固定的部分，输出轴即输出转矩的部分，例如对于旋转电机，机座即为其固定部，转轴即为其输出轴。

具体的，参照图1和图2，旋转动力件12的固定部通过固定座15间接连接在连接架11上。

具体的，参照图1和图2，旋转动力件12的输出轴通过联轴器16间接连接在安装座13上。

具体的，参照图3，安装座13包括芯轴132和安装盘133，芯轴132固定连接在旋转动力件12的输出轴下端且同轴布置，安装盘133固定于芯轴132的下端。

更具体的，参照图2，第一气腔131为开设在芯轴132和安装盘133中心处的轴向柱腔，轴向柱腔的顶部封口，轴向柱腔的侧部连接气源。

进一步的，参照图1和图2，吸附机构1还包括空气轴承14，空气轴承14包括内轴套141、外轴套142、密封圈143、第一气源接头146和第二气源接头147；内轴套141固定套接在芯轴132的外侧；外轴套142与连接架11固定连接，外轴套142与内轴套141之间形成气隙；密封圈143套接在内轴套141上且设有至少一个，密封圈143将气隙分隔且至少形成第一密闭区144和第二密闭区145；第一气源接头146设于外轴套142上且与第一密闭区144连通；第二气源接头147设于外轴套142上且与第二密闭区145连通，且第二密闭区145通过开设于内轴套141和芯轴132上的第一连通孔与第一气腔131连通。工作时，第一气源接头146连接气源以向第一密闭区144内注入高压气体作为空气轴承14的润滑剂；第二气源接头147连接负压装置以依次通过第二密闭区145、第一连通孔、第一气腔131使拾取头2输出负压。这种结构利用空气轴承14的结构特点，不但使得拾取头2旋转更加稳定，而且巧妙地解决了拾取头2旋转时保持气体管路固定的技术难题。

具体的，第一连通孔沿周向均布有多个且皆与第一气腔131连通。

其中，参照图2和4，拾取头2包括主体部21和吸嘴22，主体部21适于吸附连接在安装座13的下方，吸嘴22固定连接在主体部21的下方，主体部21和吸嘴22开设有气道23，气道23的下端延伸至吸嘴22的气孔，气道23的上端适于在主体部21吸附于安装座13上时密封连通第一气腔131，主体部21的侧壁上部设有第一挡圈211，主体部21的侧壁下部设有第二挡圈212，第一挡圈211与第二挡圈212之间留有安装部213。

需要说明的是，气道23即两端敞口的通道结构。

具体的，参照图2、图3和图7，芯轴132的下端设有锥形的密封部136，当芯轴132与主体部21接触时，锥形的密封部136罩于气道23上端敞口的周围，从而实现密封连通。

具体的，主体部21与安装盘133通过磁吸和负压吸附实现双重吸附连接。工作时，磁吸首先吸附，使得芯轴132与主体部21密封连通，然后开启负压吸附，磁吸和负压吸附双重作用，保证拾取头2与吸附机构1连接的刚性要求。

更具体的，参照图2，主体部21与安装盘133吸附时密封相接以在两者之间形成密闭区域，安装座13内设有下端延伸至密闭区域的第二气腔134，第二气腔134与第一气腔131相隔，密封圈143设有至少两个，密封圈143将气隙分隔且至少形成第一密闭区144、第二密闭区145和第三密闭区148，空气轴承14还包括第三气源接头149，第三气源接头149设于外轴套142上且与第三密闭区148连通，第三密闭区148通过开设于内轴套141和芯轴132上的第二连通孔与第二气腔134连通。工作时，第三气源接头149连接气源以向第三密闭区148内注入正压气体或抽取真空。这种结构巧妙地解决了拾取头2旋转时保持气体管路固定的技术难题。

细节的，参照图2，第一气腔131位于安装盘133的中心处，第二气腔134设有呈环形阵列分布的多个且均布在第一气腔131的周围，安装盘133的下表面还固定连接有呈环形阵列分布的多个磁铁135，多个磁铁135均布在第二气腔134的周围。从外向内依次布置磁吸区域、负压吸附连接区域以及拾取头2的负压吸附功能区域，布局较为合理，拾取头2的吸附连接更为牢固。

需要说明的是，图2中所示的密封圈143设有六个，将气隙分隔形成从上至下依次分布的密封区一、密封区二、密封区三、密封区四和密封区五；其中，密封区一和密封区五作为第一密闭区144且与第一气源接头146连通，适于为空气轴承14提供气体；其中，密封区三作为第二密闭区145且与第二气源接头147连通，用以为第一气腔131提供气体，以供拾取头2吸附芯片；其中，密封区四作为第三密闭区148且与第三气源接头149连通，用以为第二气腔134提供气体。图2中第二连通孔可以看到，但是第一连通孔在该剖视角度中没有呈现。

进一步的，参照图4，主体部21与安装座13之间设有第一限位结构4，主体部21与悬臂条板31之间设有第二限位结构5。第一限位结构4能够保证拾取头2的连接姿态保持稳定，避免拾取头2在旋转时发生偏移窜位；第二限位结构5能够保证拾取头2的放置姿态保持一致，更利于吸附机构1对拾取头2的拾取动作。

具体的，参照图3和图4，第一限位结构4包括第一限位柱41、第一限位缺口42、定位台阶43和定位槽44，第一限位柱41凸设于第一挡圈211的外侧壁，安装座13的下端设有环形挡檐45，第一限位缺口42设于环形挡檐45的下端，第一限位柱41与第一限位缺口42配合实现拾取头2的周向限位，定位台阶43凸设于主体部21的顶面中心且上端侧壁设为锥面，定位槽44设于安装座13的底面中心，定位台阶43与定位槽44配合实现拾取头2的径向限位。

具体的，参照图4至图6，第二限位结构5包括第二限位柱51和第二限位缺口52，第二限位柱51凸设于安装部213的外侧壁，第二限位缺口52设于安装缺口311的边缘处且与安装缺口311的开口朝向一致。

容易理解的，第二限位缺口52之所以需与安装缺口311的开口朝向一致，是因为拾取头2放置时需横向移动至安装缺口311内，即沿着安装缺口311的开口朝向反方向移动至安装缺口311内，所以只有第二限位缺口52的开口朝向与安装缺口311一致时，第二限位柱51才能顺利***第二限位缺口52内。

其中，参照图5和图6，放置架3包括悬臂条板31，悬臂条板31沿其长度方向开设有多个安装缺口311，安装缺口311的宽度与安装部213的直径适配，安装缺口311的高度小于安装部213的高度。

具体的，放置架3的主体结构为L型架，悬臂条板31设在L型架的边缘处。

容易理解的，安装缺口311的高度之所以需小于安装部213的高度，是为了保证拾取头2横向移动至安装缺口311内时，第一挡圈211和第二挡圈212能够分别位于安装缺口311的上下两侧，如此将拾取头2限制于安装缺口311内。

具体的，参照图6，安装缺口311的上表面设有卡槽312，卡槽312与第一挡圈211适配。第一挡圈211与卡槽312配合，使得拾取头2的放置精度更高，更利于保持拾取头2放置姿态的一致。

本实施例的拾取头自动切换装置的工作过程如下：

拾取头2放置时，贴片设备的机械臂控制吸附机构1移动，使得主体部21的安装部213横向***空闲的安装缺口311，此时第一挡圈211和第二挡圈212分别位于安装缺口311的上下两侧，然后解除第二气腔134的负压吸附，吸附机构1上移使得拾取头2在第二挡圈212与悬臂条板31的硬接触下脱离吸附机构1，之后通过第一挡圈211挂置在安装缺口311处；

目标拾取头2拾取时，吸附机构1移动至待使用的拾取头2正上方，然后通过第二气腔134向拾取头2上方吹出正压气流，在气流的缓冲作用下安装盘133与主体部21磁吸连接，避免拾取头2与安装座13的磕碰，接着解除正压，开启负压，使得安装盘133同时通过磁吸和负压吸附连接，最后横向移动使得拾取头2脱离安装缺口311。

以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。尽管参照前述各实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离各实施例技术方案的范围，其均应涵盖权利要求书的保护范围中。

Claims (6)

1.一种拾取头自动切换装置，其特征在于，包括：

吸附机构（1），其包括连接架（11）、旋转动力件（12）和安装座（13），所述连接架（11）适于固定连接贴片设备的机械臂，所述旋转动力件（12）的固定部固定连接在所述连接架（11）上，所述旋转动力件（12）的输出轴竖直朝下布置，所述安装座（13）与所述旋转动力件（12）的输出轴下端固定连接，所述安装座（13）内设有延伸至其下表面的第一气腔（131）；

拾取头（2），其包括主体部（21）和吸嘴（22），所述主体部（21）适于吸附连接在所述安装座（13）的下方，所述吸嘴（22）固定连接在所述主体部（21）的下方，所述主体部（21）和吸嘴（22）开设有气道（23），所述气道（23）的下端延伸至所述吸嘴（22）的气孔，所述气道（23）的上端适于在所述主体部（21）吸附于所述安装座（13）上时密封连通所述第一气腔（131），所述主体部（21）的侧壁上部设有第一挡圈（211），所述主体部（21）的侧壁下部设有第二挡圈（212），所述第一挡圈（211）与第二挡圈（212）之间留有安装部（213）；

放置架（3），其包括悬臂条板（31），所述悬臂条板（31）沿其长度方向开设有多个安装缺口（311），所述安装缺口（311）的宽度与所述安装部（213）的直径适配，所述安装缺口（311）的高度小于所述安装部（213）的高度；

所述安装座（13）包括芯轴（132）和安装盘（133），所述芯轴（132）固定连接在所述旋转动力件（12）的输出轴下端且同轴布置，所述安装盘（133）固定于所述芯轴（132）的下端且适于吸附所述主体部（21），所述吸附机构（1）还包括空气轴承（14），所述空气轴承（14）包括内轴套（141）、外轴套（142）、密封圈（143）、第一气源接头（146）和第二气源接头（147），所述内轴套（141）固定套接在所述芯轴（132）的外侧，所述外轴套（142）与所述连接架（11）固定连接，所述外轴套（142）与内轴套（141）之间形成气隙，所述密封圈（143）套接在所述内轴套（141）上且设有至少一个，所述密封圈（143）将所述气隙分隔且至少形成第一密闭区（144）和第二密闭区（145），所述第一气源接头（146）设于所述外轴套（142）上且与所述第一密闭区（144）连通，所述第二气源接头（147）设于所述外轴套（142）上且与所述第二密闭区（145）连通，且所述第二密闭区（145）通过开设于所述内轴套（141）和芯轴（132）上的第一连通孔与所述第一气腔（131）连通；所述主体部（21）与安装盘（133）通过磁吸和负压吸附实现双重吸附连接；所述主体部（21）与安装盘（133）吸附时密封相接以在两者之间形成密闭区域，所述安装座（13）内设有下端延伸至所述密闭区域的第二气腔（134），所述第二气腔（134）与第一气腔（131）相隔，所述密封圈（143）设有至少两个，所述密封圈（143）将所述气隙分隔且至少形成第一密闭区（144）、第二密闭区（145）和第三密闭区（148），所述空气轴承（14）还包括第三气源接头（149），所述第三气源接头（149）设于所述外轴套（142）上且与所述第三密闭区（148）连通，所述第三密闭区（148）通过开设于所述内轴套（141）和芯轴（132）上的第二连通孔与所述第二气腔（134）连通；所述第一气腔（131）位于所述安装盘（133）的中心处，所述第二气腔（134）设有呈环形阵列分布的多个且均布在所述第一气腔（131）的周围，所述安装盘（133）的下表面还固定连接有呈环形阵列分布的多个磁铁（135），多个磁铁（135）均布在所述第二气腔（134）的周围。

2.根据权利要求1所述的拾取头自动切换装置，其特征在于，所述主体部（21）与安装座（13）之间设有第一限位结构（4），所述主体部（21）与悬臂条板（31）之间设有第二限位结构（5）。

3.根据权利要求2所述的拾取头自动切换装置，其特征在于，所述第一限位结构（4）包括第一限位柱（41）、第一限位缺口（42）、定位台阶（43）和定位槽（44），所述第一限位柱（41）凸设于所述第一挡圈（211）的外侧壁，所述安装座（13）的下端设有环形挡檐（45），所述第一限位缺口（42）设于所述环形挡檐（45）的下端，所述第一限位柱（41）与第一限位缺口（42）配合实现所述拾取头（2）的周向限位，所述定位台阶（43）凸设于所述主体部（21）的顶面中心且上端侧壁设为锥面，所述定位槽（44）设于所述安装座（13）的底面中心，所述定位台阶（43）与所述定位槽（44）配合实现所述拾取头（2）的径向限位。

4.根据权利要求2所述的拾取头自动切换装置，其特征在于，所述第二限位结构（5）包括第二限位柱（51）和第二限位缺口（52），所述第二限位柱（51）凸设于所述安装部（213）的外侧壁，所述第二限位缺口（52）设于所述安装缺口（311）的边缘处且与所述安装缺口（311）的开口朝向一致。

5.根据权利要求1所述的拾取头自动切换装置，其特征在于，所述安装缺口（311）的上表面设有卡槽（312），所述卡槽（312）与所述第一挡圈（211）适配。

6.根据权利要求1所述的拾取头自动切换装置，其特征在于，所述旋转动力件（12）为旋转电机。