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CN110610882A - 一种封装片料的自动排片机 - Google Patents

一种封装片料的自动排片机 Download PDF

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CN110610882A
CN110610882A CN201911000375.7A CN201911000375A CN110610882A CN 110610882 A CN110610882 A CN 110610882A CN 201911000375 A CN201911000375 A CN 201911000375A CN 110610882 A CN110610882 A CN 110610882A
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CN
China
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pick
sheet
photoelectric switch
vacuum chuck
place
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Application number
CN201911000375.7A
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赖小军
肖涛
梁胜
陆梓钊
黄伟杰
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Guangdong Xiecheng Microelectronics Technology Co Ltd
Original Assignee
Guangdong Xiecheng Microelectronics Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及半导体加工设备领域，尤其是一种封装片料的自动排片机，包括控制器、工作台、夹持底架、夹持顶架、移料装置以及输送装置；输送装置包括固定支架、输送带、托料带、阻挡机构、第一光电开关以及第二光电开关。自动排片机的输送装置通过输送带、托料带以及控制器相互配合，能够代替人工将上一道工序的封装片料移动到移料装置上料区处，减少人工参与率；同时，在阻挡气缸、第一光电开关以及第二光电开关的作用下，防止后续进入的封装片料进入到输送装置的上料区与前一块的封装片料相互挤压，确保自动排片机排料顺利。

Description

一种封装片料的自动排片机
技术领域
本发明涉及半导体加工设备领域，尤其是一种封装片料的自动排片机。
背景技术
随着微电子技术的发展，半导体电器元件的加工设备逐渐向自动化方向发展，在封装片料的自动排片机中，移料装置把封装片料送至工作台的夹持底架上相应的位置，然后夹持顶架配合夹持底架将封装片料夹持住并把封装片料移动到塑封机进行塑封。
但是，现有的自动排片机中通过人工把封装片料从上一道工序移动到排片机中再进行排片，自动化程度不高，制约着半导体电器元件的加工效率。即使存在着与上一道工序的传送装置，也是简单的输送带，传送过程中容易导致封装片料在输送带上相互挤压，影响自动排片机排料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种封装片料的自动排片机，能够代替人工将上一道工序的封装片料移动到移料装置上料区处，减少人工参与率；同时，还能防止后续进入的封装片料进入到输送装置的上料区与前一块的封装片料相互挤压，确保自动排片机排料顺利。
本发明的一种封装片料的自动排片机，包括控制器、工作台、放置在工作台上的夹持底架、用于与夹持底架配合将封装片料夹持住的夹持顶架、用于将封装片料逐一移动到夹持底架相应位置上的移料装置以及用于把封装片料移送到移料装置上料区处的输送装置；
所述输送装置包括固定支架、输送带、托料带、阻挡机构、第一光电开关以及第二光电开关，所述输送带与托料带依次安装在固定支架上，所述固定支架设有用于供封装片料进入的进料口，所述进料口位于输送带远离托料带的一端，所述阻挡机构包括设置在输送带的上料端与下料端之间的挡板以及驱动挡板上下移动的阻挡气缸，所述第一光电开关设置在进料口处并用于检测进料口是否有封装片料进入，所述第二光电开关设置在托料带下方并用于检测托料带是否承托有封装片料，所述移料装置、输送带、托料带、阻挡气缸、第一光电开关以及第二光电开关均与控制器电性连接。
作为上述方案的改进，本发明的自动排片机还包括用于收集翻转放置封装片料的错料仓，所述错料仓设在输送装置与工作台之间，所述输送装置还包括用于检测从进料口进入的封装片料是否翻转放置的摄像头，所述摄像头与控制器电性连接；当所述摄像头检测到从进料口进入的封装片料翻转放置时，所述控制器控制移料装置把翻转放置的封装片料移动到错料仓内。
作为上述方案的改进，本发明的自动排片机还包括用于检测封装片料摆向是否正确的摆向检测装置，所述封装片料包括外轮廓呈矩形的框架以及固定在框架上的半导体芯片，所述框架的两条长边处对应设有窄横条以及宽横条；所述摆向检测装置包括气压传感器、用于吸附窄横条的第一真空吸盘、用于吸附宽横条的第二真空吸盘以及为第一真空吸盘与第二真空吸盘提供吸力的真空泵，所述气压传感器以及真空泵与控制器电性连接；所述气压传感器用于检测真空泵的输出气压并把检测到的气压数值发送到控制器，所述第二真空吸盘吸附口的外径大于窄横条的宽度，所述第一真空吸盘与第二真空吸盘均设置在移料装置上；当所述移料装置夹持有封装片料且气压传感器检测到的气压值大于设定值时，所述控制器控制移料装置带动被夹持的封装片料绕中心转动180度后再放置到夹持底架上。
作为上述方案的改进，所述窄横条设有第一定位孔，所述宽横条设有外接圆直径大于第一定位孔外接圆直径的第二定位孔，所述第一真空吸盘对应正向摆放的框架设置在相邻两个第一定位孔之间，所述第二真空吸盘对应正向摆放的框架设置在相邻两个第二定位孔之间。
作为上述方案的改进，所述窄横条设有第一定位孔，所述宽横条设有外接圆直径大于第一定位孔外接圆直径的第二定位孔，所述第一真空吸盘与第二真空吸盘均设有环形吸附口，所述第一定位孔外接圆直径小于第一真空吸盘吸附口的内径，所述第二定位孔外接圆直径小于第二真空吸盘吸附口的内径并大于第一真空吸盘吸附口的外径；所述第一真空吸盘与正向摆放的框架上的第一定位孔对应设置，所述第二真空吸盘与正向摆放的框架上的第二定位孔对应设置。
作为上述方案的改进，所述移料装置包括用于夹放封装片料的取放机构、用于驱动取放机构旋转的旋转机构、用于驱动取放机构上下移动的纵移机构以及用于驱动取放机构移动的XY移动机构。
作为上述方案的改进，所述取放机构包括用于夹住与松开封装片料的取放机械手、用于驱动取放机械手开合的取放气缸以及用于支持取放机械手与取放气缸的支撑板，所述支撑板安装在纵移机构的输出端。
作为上述方案的改进，所取放机构还包括用于检测取放机械手是否夹持有封装片料的第三光电开关，所述第三光电开关设置在支撑板处。
实施本发明，具有如下有益效果：
1.自动排片机的输送装置通过输送带、托料带以及控制器相互配合，能够代替人工将上一道工序的封装片料移动到移料装置上料区处，减少人工参与率；同时，在阻挡气缸、第一光电开关以及第二光电开关的作用下，防止后续进入的封装片料进入到输送装置的上料区与前一块的封装片料相互挤压，确保自动排片机排料顺利。
2.本发明中的自动排片机通过控制器与摆向检测装置相互结合，在移料装置的移料过程中完成封装片料的摆向检测，在移料过程中若检测到封装片料的摆向错误时，控制器控制移料装置带动被夹持的封装片料绕中心转动180度后再放置到夹持底架上，矫正封装片料的摆向，确保放置在夹持底架的封装片料摆向正确，保证封装片料的塑封质量。
附图说明
图1为本发明实施例中自动排片机的结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为本发明实施例中输送装置的结构示意图；
图4为本发明实施例中自动排片机要加工的封装片料的结构示意图；
图5为本发明实施例中摆向检测装置的气路连接示意图；
图6为本发明实施例中控制器、气压传感器以及真空泵的电路连线图；
图7为本发明实施例中取放机构的结构示意图。
图中：1、封装片料；11、框架；12、半导体芯片；111、窄横条；112、宽横条；113、第一定位孔；114、第二定位孔；2、控制器；3、工作台；4、夹持底架；5、夹持顶架；6、移料装置；7、输送装置；71、固定支架；72、输送带；73、托料带；74、阻挡机构；75、第一光电开关；76、第二光电开关；711、进料口；741、挡板；742、阻挡气缸；8、错料仓；77、摄像头；91、气压传感器；92、第一真空吸盘；93、第二真空吸盘；94、真空泵；61、取放机构；62、旋转机构；63、纵移机构；64、XY移动机构；611、取放机械手；612、取放气缸；613、支撑板；614、第三光电开关。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的描述，以便于更清楚的理解本发明要求保护的技术思想。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
如图1-3所示，本发明实施例中的一种封装片料1的自动排片机，包括工作台3、放置在工作台3上的夹持底架4、用于与夹持底架4配合将封装片料1夹持住的夹持顶架5以及用于将封装片料1逐一移动到夹持底架4相应位置上的移料装置6。自动排片机要进行排片时，先将夹持底架4放置在工作台3上，移料装置6把封装片料1移动至夹持底架4上相应的位置，移料装置6排片完毕后，将夹持顶架5放在夹持底架4上，通过夹持底架4与夹持底架4的配合，将排片完毕的封装片料1夹持住，并一起移动到塑封机内进行塑封。
本发明实施例中的一种封装片料的自动排片机还包括控制器2以及用于把封装片料1移送到移料装置6上料区处的输送装置7，所述输送装置7包括固定支架71、输送带72、托料带73、阻挡机构74、第一光电开关75以及第二光电开关76，所述输送带72与托料带73依次安装在固定支架71上，所述固定支架71设有用于供封装片料1进入的进料口711，所述进料口711位于输送带72远离托料带73的一端。输送带72与托料带73配合代替人工将上一道工序的封装片料1移动到移料装置6上料区处，减少人工参与率，移料装置6将托料带73上的封装片料1移动到夹持底架4上进行排片。
其中，所述阻挡机构74包括设置在输送带72的上料端与下料端之间的挡板741以及驱动挡板741上下移动的阻挡气缸742。所述第一光电开关75设置在进料口711处并用于检测进料口711是否有封装片料1进入，所述第二光电开关76设置在托料带73下方并用于检测托料带73是否承托有封装片料1。本发明中的输送带72与托料带73均包括多条转动辊、两条绕在转动辊的弹性圈以及驱动其中一条转动辊转动的电机(图中省略输送带72与托料带73的具体结构)。阻挡机构74设置在输送带72的两条弹性圈之间，挡板741上下移动时不与输送带72的两条弹性圈干涉，当阻挡气缸742驱动挡板741上升到高位时，挡板741能够高于输送带72上表面，当阻挡气缸742驱动挡板741下移到低位时，挡板741能够低于输送带72上表面；第二光电开关76设置在托料带73的两条弹性圈之间，能够检测到是否有封装片料1放置在托料带73上。所述移料装置6、输送带72、托料带73、阻挡气缸74、第一光电开关75以及第二光电开关76均与控制器2电性连接。其中，控制器2采用PLC，能够执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数，并通过改变输入端与输出端的连接方式从而控制各部件的工作，使自动排片机能够自动运作。
本发明的自动排片机中的输送装置7的具体工作流程如下：当第一光电开关75检测到进料口711有封装片料1进入时将信号发送给控制器2，控制器2控制输送带72与托料带73启动；当第二光电开关76检测到托料带73上有封装片料1时将信号发送给控制器2，控制器2控制阻挡气缸742带动挡板741上移，防止后续进入的封装片料1进入到输送装置7的上料区，影响前一块的封装片料1上料，同时，控制器2控制输送带72与托料带73延时关闭(延时关闭的时间等于封装片料1的长度除以托料带73的输送速度)。
本发明的输送装置7通过输送带72、托料带73以及控制器2相互配合，能够代替人工将上一道工序的封装片料1移动到移料装置6上料区处，减少人工参与率；同时，在阻挡气缸74、第一光电开关75以及第二光电开关76的作用下，防止后续进入的封装片料1进入到输送装置7的上料区与前一块的封装片料1相互挤压，确保自动排片机排料顺利。
为了避免移料装置6将翻转放置的封装片料1移料到夹持底架4进行排片，本发明的自动排片机还包括用于收集翻转放置封装片料1的错料仓8，所述错料仓8设在输送装置7与工作台3之间，所述输送装置7还包括用于检测从进料口711进入的封装片料1是否翻转放置的摄像头77，摄像头77优选采用CCD工业相机，摄像头77对封装片料1上表面进行检测，当摄像头77检测到封装片料1上表面有半导体芯片12时，则封装片料1没有翻转放置，移料装置6把封装片料1移动到夹持底架4进行排片；当摄像头77检测到的封装片料1上表面没有半导体芯片12时，即可判定封装片料1翻转放置并把信号发送到控制器2，所述控制器2控制移料装置6把翻转放置的封装片料1移动到错料仓8内。
其中，如图4所示，本发明实施例中自动排片机要加工的封装片料1包括外轮廓呈矩形的框架11以及固定在框架11上的半导体芯片12，为了区分半导体芯片12的方向，所述框架11的两条长边处对应设有窄横条111以及宽横条112，宽横条112的宽度大于窄横条111的宽度。通过窄横条111与宽横条112的方向能够确定封装片料1摆向，为了防止摆向错误的封装片料进入到自动排片机内进行加工，本发明实施例中的一种封装片料的自动排片机还包括用于检测封装片料1摆向是否正确的摆向检测装置。
如图5-6所示，该摆向检测装置包括气压传感器91、用于吸附窄横条111的第一真空吸盘92、用于吸附宽横条112的第二真空吸盘93以及为第一真空吸盘92与第二真空吸盘93提供吸力的真空泵94，所述气压传感器91以及真空泵94与控制器2电性连接。为了使第一真空吸盘92与第二真空吸盘93能够在移料装置6的移料过程中进行吸附测试，所述第一真空吸盘92与第二真空吸盘93均设置在移料装置6上，且当移料装置6夹持有摆向正确的封装片料1时，第一真空吸盘92能够吸附住窄横条111，第二真空吸盘93能够吸附住宽横条112。
所述气压传感器91用于检测真空泵94的输出气压并把检测到的气压数值发送到控制器2中的气压传感器91，所述第二真空吸盘93吸附口的外径大于窄横条111的宽度。本实施例中的真空泵94工作时先使其输出端的气压值到设定值(为了测试，该设定值为0.9-0.95个大气压值中的一个值即可)，然后断开对第一真空吸盘92与第二真空吸盘93的负压提供。若被夹持在移料装置6上的封装片料1摆向正确，则窄横条111能够完全覆盖住第一真空吸盘92的吸附口，宽横条112能够完全覆盖住第二真空吸盘93的吸附口，使得第一真空吸盘92吸附口与第二真空吸盘93吸附口到真空泵94的输出端所成空腔为封闭腔，气压传感器91检测到的压力值为真空泵94开始时产生的负压值；若封装片料1摆向错误，即水平放置的封装片料1在水平面内旋转了180度，窄横条111与宽横条112的位置互换，窄横条111不能完全覆盖住第二真空吸盘93，使得第一真空吸盘92吸附口与第二真空吸盘93吸附口到真空泵94的输出端所成空腔不能形成封闭腔，气压传感器91检测到的压力值高于设定值。
本发明的摆向检测装置的检测流程在移料装置6夹持住封装片料1之后与放下封装片料1之前完成，其具体的检测流程如下：移料装置6夹持住封装片料1后带动封装片料1移料至夹持底架4的相应位置上，控制器2控制真空泵94的输出端与第一真空吸盘92与第二真空吸盘93连通并按设定值产生负压，控制器2控制真空泵94与真空泵94的输出端断开连接；一段时间后(0.2-0.5秒)，控制器2获取气压传感器91的数据，此时移料装置6夹持有封装片料1。当气压传感器91检测到的气压值为为设定值时，所述控制器2控制移料装置6进行把封装片料1继续移动至夹持底架4的相应位置上；当气压传感器91检测到的气压值高于设定值时，所述控制器2控制移料装置6带动被夹持的封装片料1绕中心转动180度后再放置到夹持底架4上，使得放置在夹持底架4上的封装片料1摆向正确。
本发明中的自动排片机通过控制器2与摆向检测装置相互结合，在移料装置6的移料过程中完成封装片料1的摆向检测，在移料过程中若检测到封装片料1的摆向错误时，控制器2控制移料装置6带动被夹持的封装片料1绕中心转动180度后再放置到夹持底架4上，矫正封装片料1的摆向，确保放置在夹持底架4的封装片料1摆向正确，保证封装片料1的塑封质量。
其中，窄横条111设有第一定位孔113，宽横条112设有外接圆直径大于第一定位孔113外接圆直径的第二定位孔114，第一定位孔113与第二定位孔114可为圆形或方形，能够完全覆盖方形横截面的最小圆为方形的外接圆，而圆形的外接圆是圆形本身。针对第一定位孔113与第二定位孔114的设置，本发明实施例中的第一真空吸盘92与第二真空吸盘93优选采用以下两种设置方式。
第一种设置方式为：所述第一真空吸盘92对应正向摆放的框架11设置在相邻两个第一定位孔113之间，所述第二真空吸盘93对应正向摆放的框架11设置在相邻两个第二定位孔114之间。这种设置方式，当封装片料1摆向正确时，第一真空吸盘92与第一定位孔113错开，第二真空吸盘93与第二定位孔114错开，使第一真空吸盘92与第二真空吸盘93的吸附有效；当封装片料1摆向错误时，无论第一真空吸盘92是否与第二定位孔114错开、第二真空吸盘93是否与第一定位孔113错开，都能破坏真空泵94输出端的真空状态。
第二种设置方式为：所述第一真空吸盘92与第二真空吸盘93均设有环形吸附口，所述第一定位孔113外接圆直径小于第一真空吸盘92吸附口的内径，所述第二定位孔114外接圆直径小于第二真空吸盘93吸附口的内径并大于第一真空吸盘92吸附口的外径；所述第一真空吸盘92与正向摆放的框架11上的第一定位孔113对应设置，所述第二真空吸盘93与正向摆放的框架11上的第二定位孔114对应设置。这种设置方式，当封装片料1摆向正确时，第一真空吸盘92与第一定位孔113相对，第二真空吸盘93与第二定位孔114相对，使第一真空吸盘92与第二真空吸盘93的吸附有效；当封装片料1摆向错误时，无论第一真空吸盘92是否与第二定位孔114相对、第二真空吸盘93是否与第一定位孔113相对，都能破坏真空泵94输出端的真空状态。
上述的两种方式都能够确保摆向检测装置的可靠性。
其中，如图7所示，所述移料装置6优选包括用于夹放封装片料1的取放机构61、用于驱动取放机构61旋转的旋转机构62、用于驱动取放机构61上下移动的纵移机构63以及用于驱动取放机构61移动的XY移动机构64。旋转机构62采用直驱角度电机，旋转角度精准，动作快捷；纵移机构63采用气缸，响应迅速；XY移动机构64采用XY滑台，能够带动目标物体在平面内按设定的路径移动。
需要说明的是，所述取放机构61优选包括用于夹住与松开封装片料1的取放机械手611、用于驱动取放机械手611开合的取放气缸612以及用于支持取放机械手611与取放气缸612的支撑板613，所述支撑板613安装在纵移机构63的输出端。
移料装置6的具体移料流程如下：XY移动机构64驱动取放机构61移动到要进行排片的封装片料1上方，纵移机构63驱动取放机构61下移；取放气缸612驱动取放机械手611闭合，取放机械手611夹取一个封装片料1；纵移机构63驱动取放机构61上移，XY移动机构64驱动移料机构移动到夹持底架4的设定位置；纵移机构63驱动取放机构61下移，取放机构61驱动取放机械手611打开，取放机械手611将封装片料1放置到夹持底架4上。
进一步地，所取放机构61还包括用于检测取放机械手611是否夹持有封装片料1的第三光电开关614，所述第三光电开关614设置在支撑板613处，能够检测出移料装置6是否成功取料。
以上仅为本发明的具体实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种封装片料的自动排片机，其特征在于：包括控制器、工作台、放置在工作台上的夹持底架、用于与夹持底架配合将封装片料夹持住的夹持顶架、用于将封装片料逐一移动到夹持底架相应位置上的移料装置以及用于把封装片料移送到移料装置上料区处的输送装置；
所述输送装置包括固定支架、输送带、托料带、阻挡机构、第一光电开关以及第二光电开关，所述输送带与托料带依次安装在固定支架上，所述固定支架设有用于供封装片料进入的进料口，所述进料口位于输送带远离托料带的一端，所述阻挡机构包括设置在输送带的上料端与下料端之间的挡板以及驱动挡板上下移动的阻挡气缸，所述第一光电开关设置在进料口处并用于检测进料口是否有封装片料进入，所述第二光电开关设置在托料带下方并用于检测托料带是否承托有封装片料，所述移料装置、输送带、托料带、阻挡气缸、第一光电开关以及第二光电开关均与控制器电性连接。
2.如权利要求1所述的一种封装片料的自动排片机，其特征在于：还包括用于收集翻转放置封装片料的错料仓，所述错料仓设在输送装置与工作台之间，所述输送装置还包括用于检测从进料口进入的封装片料是否翻转放置的摄像头，所述摄像头与控制器电性连接；当所述摄像头检测到从进料口进入的封装片料翻转放置时，所述控制器控制移料装置把翻转放置的封装片料移动到错料仓内。
3.如权利要求1所述的一种封装片料的自动排片机，其特征在于：还包括用于检测封装片料摆向是否正确的摆向检测装置，所述封装片料包括外轮廓呈矩形的框架以及固定在框架上的半导体芯片，所述框架的两条长边处对应设有窄横条以及宽横条；所述摆向检测装置包括气压传感器、用于吸附窄横条的第一真空吸盘、用于吸附宽横条的第二真空吸盘以及为第一真空吸盘与第二真空吸盘提供吸力的真空泵，所述气压传感器以及真空泵与控制器电性连接；所述气压传感器用于检测真空泵的输出气压并把检测到的气压数值发送到控制器，所述第二真空吸盘吸附口的外径大于窄横条的宽度，所述第一真空吸盘与第二真空吸盘均设置在移料装置上；当所述移料装置夹持有封装片料且气压传感器检测到的气压值大于设定值时，所述控制器控制移料装置带动被夹持的封装片料绕中心转动180度后再放置到夹持底架上。
4.如权利要求3所述的一种封装片料的自动排片机，其特征在于：所述窄横条设有第一定位孔，所述宽横条设有外接圆直径大于第一定位孔外接圆直径的第二定位孔，所述第一真空吸盘对应正向摆放的框架设置在相邻两个第一定位孔之间，所述第二真空吸盘对应正向摆放的框架设置在相邻两个第二定位孔之间。
5.如权利要求3所述的一种封装片料的自动排片机，其特征在于：所述窄横条设有第一定位孔，所述宽横条设有外接圆直径大于第一定位孔外接圆直径的第二定位孔，所述第一真空吸盘与第二真空吸盘均设有环形吸附口，所述第一定位孔外接圆直径小于第一真空吸盘吸附口的内径，所述第二定位孔外接圆直径小于第二真空吸盘吸附口的内径并大于第一真空吸盘吸附口的外径；所述第一真空吸盘与正向摆放的框架上的第一定位孔对应设置，所述第二真空吸盘与正向摆放的框架上的第二定位孔对应设置。
6.如权利要求1-5中任一项权利要求所述的一种封装片料的自动排片机，其特征在于：所述移料装置包括用于夹放封装片料的取放机构、用于驱动取放机构旋转的旋转机构、用于驱动取放机构上下移动的纵移机构以及用于驱动取放机构移动的XY移动机构。
7.如权利要求6所述的一种封装片料的自动排片机，其特征在于：所述取放机构包括用于夹住与松开封装片料的取放机械手、用于驱动取放机械手开合的取放气缸以及用于支持取放机械手与取放气缸的支撑板，所述支撑板安装在纵移机构的输出端。
8.如权利要求7所述的一种封装片料的自动排片机，其特征在于：所取放机构还包括用于检测取放机械手是否夹持有封装片料的第三光电开关，所述第三光电开关设置在支撑板处。
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