智能晶体管粘片机

摘要

本发明涉及半导体元器件加工设备技术领域，尤其涉及一种智能晶体管粘片机，包括机架，所述机架上设有焊膏挤出装置，所述焊膏挤出装置包括工作台和控制装置，所述工作台位于机架中部，所述工作台上设有PCB放置板和水平驱动组件，所述工作台上设有第一摄像头和第二摄像头；所述机架上设有XYZ三轴驱动组件，所述XYZ三轴驱动组件包括XYZ三轴运动平台、挤膏器和气压驱动器，所述挤膏器固定在XYZ三轴运动平台上，所述气压驱动器设置在机架上并与挤膏器通过软管连接，所述水平驱动组件、第一摄像头、第二摄像头、XYZ三轴运动平台和气压驱动器均与控制装置电连接。本发明解决了焊膏印刷不标准导致焊接质量不好的问题。

权利要求

1.智能晶体管粘片机，其特征在于：包括机架，所述机架上设有焊膏挤出装置，所述焊膏挤出装置包括工作台和控制装置，所述工作台位于机架中部，所述工作台上设有PCB放置板和用于驱动PCB放置板水平移动的水平驱动组件，所述PCB放置板上设有用于放置PCB板的初始点位，所述工作台上且位于PCB放置板的初始位侧面设有第一摄像头，所述机架上且位于PCB放置板的初始位上方设有第二摄像头；

所述机架上设有XYZ三轴驱动组件，所述XYZ三轴驱动组件包括XYZ三轴运动平台、挤膏器和气压驱动器，所述XYZ三轴运动平台包括设置在机架上的X轴单元、设置在X轴单元上的Y轴单元和设置在Y轴单元上的Z轴单元，所述挤膏器固定在Z轴单元上，所述气压驱动器设置在机架上并与挤膏器通过软管连接，所述水平驱动组件、第一摄像头、第二摄像头、XYZ三轴运动平台和气压驱动器均与控制装置电连接；

所述水平驱动组件包括第一电控十字滑台，所述第一电控十字滑台包括X轴滑台和第一Y轴滑台，所述Y轴滑台设置在X轴滑台上，所述PCB放置板设置在Y轴滑台上，所述第一电控十字滑台与控制装置电连接；

所述气压驱动器包括气源和气动电磁阀，所述气源与挤膏器通过软管连接，所述气动电磁阀设置在气源与挤膏器之间并与控制器电连接；

所述机架上还设有晶体管取料装置，所述晶体管取料装置包括第二电控十字滑台，所述第二电控十字滑台包括Y轴滑台和Z轴滑台，所述Z轴滑台设置在Y轴滑台上，所述Z轴滑台上固定有晶体管取料组件，所述第二电控十字滑台与控制装置电连接，所述晶体管取料组件与气压驱动器通过软管连接；

所述晶体管取料组件包括壳体，所述壳体的中心设有竖直的吸气通道，所述吸气通道连接有吸气泵，所述壳体的下端面中部设有圆柱形凹槽，所述圆柱形凹槽中滑动连接有圆柱形滑块，所述壳体的下端面设有安装槽，所述安装槽位于圆柱形凹槽外侧且其内设有滑块分离组件，所述滑块分离组件包括触杆、复位弹簧和实心软管，所述安装槽与圆柱形凹槽的底面通过U形凹槽连通，所述触杆与安装槽滑动连接，所述复位弹簧套设在触杆上用于触杆的复位；所述实心软管设置在U形凹槽内一端连接触杆，另一端连接圆柱形滑块。

2.根据权利要求1所述的智能晶体管粘片机，其特征在于：所述圆柱形滑块与圆柱形凹槽的接触面设有环形的弹性垫圈。

说明书

智能晶体管粘片机

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体元器件加工设备技术领域，尤其涉及一种智能晶体管粘片机。

背景技术

[0002] 晶体管是一种固体半导体器件(包括二极管、三极管、场效应管、晶闸管等，有时特指双极型器件)，具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。晶体管作为一种
可变电流开关，能够基于输入电压控制输出电流。与普通机械开关(如Relay、switch)不同，
晶体管利用电信号来控制自身的开合，所以开关速度可以非常快，实验室中的切换速度可
达100GHz以上。

[0003] 晶体管需要焊接在PCB板上，但是人工手动焊接的工作量大，因此为了批量在PCB板上焊接晶体管元件一般采用晶体管粘片机，晶体管粘片机多采用贴片类型的晶体管而非
针脚类型的晶体管，贴片类型的晶体管相比针脚类型的晶体管更适合批量焊接，而现有的
晶体管粘片机一般采用焊膏工艺粘片，而后升温烧结。根据资料统计，PCB板表面组装质量
问题中有70％的质量问题出在焊膏印刷工艺。焊膏印刷位置正确与否(印刷精度)、焊膏量
的多少、焊膏量是否均匀、焊膏图形是香清晰有无粘连、卬制板表面是否被焊膏粘污等都直
接影响PCB板的焊接质量。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种智能晶体管粘片机，解决了现有晶体管粘片机焊膏印刷不标准导致焊接质量不好的问题。

[0005] 为了达到上述目的，提供了一种智能晶体管粘片机，包括机架，所述机架上设有焊膏挤出装置，所述焊膏挤出装置包括工作台和控制装置，所述工作台位于机架中部，所述工
作台上设有PCB放置板和用于驱动PCB放置板水平移动的水平驱动组件，所述PCB放置板上
设有用于放置PCB板的初始点位，所述工作台上且位于PCB放置板的初始位侧面设有第一摄
像头，所述机架上且位于PCB放置板的初始位上方设有第二摄像头；

[0006] 所述机架上设有XYZ三轴驱动组件，所述XYZ三轴驱动组件包括XYZ三轴运动平台、挤膏器和气压驱动器，所述XYZ三轴运动平台包括设置在机架上的X轴单元、设置在X轴单元
上的Y轴单元和设置在Y轴单元上的Z轴单元，所述挤膏器固定在Z轴单元上，所述气压驱动
器设置在机架上并与挤膏器通过软管连接，所述水平驱动组件、第一摄像头、第二摄像头、
XYZ三轴运动平台和气压驱动器均与控制装置电连接。

[0007] 原理及优点：

[0008] 1.第一摄像头的设置，用于获取PCB放置板上放置了PCB板后的图像数据，并通过图像数据和图像识别技术来分析PCB板的厚度，从而方便为XYZ三轴驱动组件在Z轴方向上
的运动提供数据支持，避免挤膏器接触到PCB板而刮伤PCB板，或距离PCB板过远而导致焊膏
无法涂抹均匀。

[0009] 2.初始点位的设置，用于作为一个坐标系参考点，便于为后续的焊膏印刷提供坐标参考。

[0010] 3.第二摄像头的设置，用于获取PCB板上的焊点图像数据，并通过焊点图像数据和初始点位，以及图像识别技术来分析PCB板上焊点的坐标位置，再通过焊点的坐标位置和
PCB板的厚度可以方便XYZ三轴驱动组件带动挤膏器的精准移动，保证焊膏在PCB板印刷的
标准，从而方便后续的粘片工序。

[0011] 进一步，所述水平驱动组件包括第一电控十字滑台，所述第一电控十字滑台包括X轴滑台和第一Y轴滑台，所述Y轴滑台设置在X轴滑台上，所述PCB放置板设置在Y轴滑台上，
所述第一电控十字滑台与控制装置电连接。

[0012] 第一电控十字滑台的设置，便于通过十字滑台的作用精准带动PCB放置板设置X轴和Y轴上自由移动，从而方便后续的焊膏印刷和晶体管粘片工序。

[0013] 进一步，所述气压驱动器包括气源和气动电磁阀，所述气源与挤膏器通过软管连接，所述气动电磁阀设置在气源与挤膏器之间并与控制器电连接。

[0014] 通过气控的作用来实现焊膏印刷，控制更方便，结构成本低。

[0015] 进一步，所述机架上还设有晶体管取料装置，所述晶体管取料装置包括第二电控十字滑台，所述第二电控十字滑台包括Y轴滑台和Z轴滑台，所述Z轴滑台设置在Y轴滑台上，
所述Z轴滑台上固定有晶体管取料组件，所述第二电控十字滑台与控制装置电连接，所述晶
体管取料组件与气压驱动器通过软管连接。

[0016] 第一电控十字滑台可以精准带动PCB放置板设置X轴和Y轴上自由移动，而第二电控十字滑台可以带动晶体管取料组件在Y轴和Z轴上自由运动，因此通过两台十字滑台就能
在三维空间的运动，就能实现晶体管取料组件将多个晶体管放置在不同的焊点上，从而自
动化完成晶体管的贴片工序。

[0017] 进一步，所述晶体管取料组件包括壳体，所述壳体的中心设有竖直的吸气通道，所述吸气通道连接有吸气泵，所述壳体的下端面中部设有圆柱形凹槽，所述圆柱形凹槽中滑
动连接有圆柱形滑块，所述壳体的下端面设有安装槽，所述安装槽位于圆柱形凹槽外侧且
其内设有滑块分离组件，所述滑块分离组件包括触杆、复位弹簧和实心软管，所述安装槽与
圆柱形凹槽的底面通过U形凹槽连通，所述触杆与安装槽滑动连接，所述复位弹簧套设在触
杆上用于触杆的复位；所述实心软管设置在U形凹槽内一端连接触杆，另一端连接圆柱形滑
块。

[0018] 吸气通道用于连接吸气泵，方便持续形成负压，从而方便壳体的下端面负压吸取晶体管，并通过第二电控十字滑台的驱动作用，可以方便将晶体管放置在PCB板上涂有焊膏
的位置上方。当壳体的触杆接触到PCB板时，可以对PCB板进行固定。当壳体继续向下移动
时，复位弹簧被拉长，触杆上端部连接的实心软管在U形凹槽内移动，带动实心软管连接的
挤压圆柱形滑块向下移动，圆柱形滑块与圆柱形凹槽之间的端面不再相抵，从而分离，导致
负压减小，使得圆柱形滑块下端面的负压不再能够吸取晶体管，实现自动将晶体管放置在
PCB板上涂有焊膏的位置上，这个过程中吸气泵无需反复启停，仅需一直开启即可，使得晶
体管的粘片控制更为容易，机器磨损更小。

[0019] 进一步，所述圆柱形滑块与圆柱形凹槽的接触面设有环形的弹性垫圈。

[0020] 弹性垫圈的设置，便于圆柱形滑块与圆柱形凹槽之间形成良好的密封性。使得圆柱形滑块与圆柱形凹槽在未分离之前，圆柱形滑块下端面的有足够负压能够吸取晶体管，
避免外部空气从圆柱形滑块与圆柱形凹槽之间的间隙进入，导致负压吸附能力的减弱。

附图说明

[0021] 图1为本发明实施例智能晶体管粘片机的正视向的结构示意图；

[0022] 图2为图1中A0处的放大示意图；

[0023] 图3为实施例二中控制装置的逻辑框图。

具体实施方式

[0024] 下面通过具体实施方式进一步详细说明：

[0025] 说明书附图中的附图标记包括：机架1、X轴单元步进电机2、X轴单元丝杠3、气源4、软管5、X轴单元滑块6、气泵7、第二Y轴滑台8、第二Y轴滑块9、Z轴步进电机10、Z轴滑块11、壳
体12、X轴丝杠13、工作台14、安装柜15、X轴滑块16、第一Y轴步进电机17、X轴步进电机18、第
一摄像头19、PCB放置板20、挤膏器21、第一Y轴滑块22、Z轴单元步进电机23、第二摄像头24、
Y轴单元步进电机25、吸气通道27、实心软管28、弹性垫圈29、触杆30、限位板31、复位弹簧
32、限位环33。

[0026] 实施例一

[0027] 一种智能晶体管粘片机，基本如附图1所示：包括机架1，所述机架1上设有焊膏挤出装置和晶体管取料装置，所述焊膏挤出装置位于机架1左侧，晶体管取料装置位于机架1
右侧。

[0028] 焊膏挤出装置包括工作台14和控制装置，所述工作台14位于机架1中部，所述工作台14上设有PCB放置板20和用于驱动PCB放置板20水平移动的水平驱动组件，工作台14下方
设有两个安装柜15。

[0029] 水平驱动组件包括第一电控十字滑台，所述第一电控十字滑台包括X轴滑台和第一Y轴滑台，所述第一Y轴滑台设置在X轴滑台上，所述PCB放置板20设置在Y轴滑台上。X轴滑
台包括X轴步进电机18、X轴丝杠13和X轴滑块16，第一Y轴滑台包括第一Y轴步进电机17、第
一Y轴丝杠和第一Y轴滑块22，PCB放置板20固定在第一Y轴滑块22上。

[0030] PCB放置板20上设有用于放置PCB板的初始点位，初始点位为直角凸起。所述工作台14上且位于PCB放置板20的初始位前侧面固定有第一摄像头19，所述机架1上且位于PCB
放置板20的初始位上方固定有第二摄像头24。

[0031] 机架1上设有XYZ三轴驱动组件，所述XYZ三轴驱动组件包括XYZ三轴运动平台、挤膏器21和气压驱动器，所述XYZ三轴运动平台包括设置在机架1上的X轴单元、设置在X轴单
元上的Y轴单元和设置在Y轴单元上的Z轴单元，所述挤膏器21固定在Z轴单元上，所述气压
驱动器设置在机架1上并与挤膏器21通过软管5连接。本实施例中，X轴单元包括X轴单元步
进电机2、X轴单元丝杠3和X轴单元滑块6。Y轴单元固定在X轴单元滑块6上包括Y轴单元步进
电机25、Y轴单元丝杠和Y轴单元滑块。Z轴单元固定在Y轴单元滑块上包括Z轴单元步进电机
23、Z轴单元丝杠和Z轴单元滑块，挤膏器21固定在Z轴单元滑块上。

[0032] 晶体管取料装置包括第二电控十字滑台，所述第二电控十字滑台包括第二Y轴滑台8和Z轴滑台，所述Z轴滑台设置在第二Y轴滑台8上，所述Z轴滑台上固定有晶体管取料组
件，所述第二电控十字滑台与控制装置电连接，所述晶体管取料组件与气压驱动器通过软
管5连接。第二Y轴滑台8包括第二Y轴步进电机、第二Y轴丝杠和第二Y轴滑块9，Z轴滑台固定
在第二Y轴滑块9上包括Z轴步进电机10、Z轴丝杠和Z轴滑块11，晶体管取料组件固定在Z轴
滑块11上。本实施例的电控十字滑台、XYZ三轴运动平台与现有的十字滑台、XYZ三轴运动平
台结构相同，因此对于电控十字滑台和XYZ三轴运动平台的结构与安装不做赘述。

[0033] 气压驱动器包括气源4和气动电磁阀，所述气源4与挤膏器21通过软管5连接，所述气动电磁阀设置在气源4与挤膏器21之间。挤膏器21与针筒结构类似。

[0034] 如图2所示，晶体管取料组件包括壳体12，所述壳体12的中心设有竖直的吸气通道27，所述吸气通道27连接有吸气泵7，所述壳体12的下端面中部设有圆柱形凹槽，所述圆柱
形凹槽中滑动连接有圆柱形滑块，圆柱形凹槽和圆柱形滑块侧面之间有较大的间隙，圆柱
形滑块侧面固定有四个限位凸起。壳体12的下端面设有安装槽，安装槽位于圆柱形凹槽外
侧且其内设有滑块分离组件，本实施例中，安装槽设有四个。滑块分离组件包括触杆30、复
位弹簧32和实心软管28，安装槽与圆柱形凹槽的底面通过U形凹槽连通，所述触杆30上套设
且固定有限位板31，限位板31与安装槽滑动连接。安装槽的开口位置设有限位环33，触杆30
的下端部穿过限位环33。复位弹簧32套设在触杆30上用于触杆30的复位，本实施例中，复位
弹簧32为拉簧，设置在限位板31与限位环33之间，一端固定在限位板31上，另一端固定在限
位环33上；所述实心软管28设置在U形凹槽内一端连接触杆30，另一端连接圆柱形滑块上端
面。圆柱形滑块与圆柱形凹槽的接触面设有环形的弹性垫圈29。

[0035] 第一电控十字滑台、第二电控十字滑台、气动电磁阀、第一摄像头19、第二摄像头24、XYZ三轴运动平台、气压驱动器和负压气泵7均与控制装置电连接。

[0036] 实施例二

[0037] 实施例二与实施例一的区别在于，如图3所示，所述控制装置包括：

[0038] 图像采集模块：用于采集PCB放置板位于初始位且其上放置好PCB板后侧视向的第一图像数据，还用于采集PCB放置板位于初始位时俯视向的第二图像数据；

[0039] 数据存储模块：用于存储PCB放置板的真实厚度数据；

[0040] 数据处理模块：用于将第一图像数据和PCB放置板的真实厚度数据通过图像识别技术获取PCB板上表面的高度数据；还用于将第二图像数据通过图像识别技术获取PCB放置
板上放置PCB板的初始点位的零点坐标数据，并根据零点坐标数据获取PCB板上表面若干焊
点的焊点坐标数据；

[0041] 信号控制模块：用于生成通过水平驱动组件将PCB放置板由初始位移动到焊膏印刷位的焊膏印刷控制信号，再根据高度数据生成控制三轴运动平台在Z轴上的Z轴移动控制
信号，再根据焊点坐标数据生成控制三轴运动平台在XY轴上的XY轴移动控制信号和生控制
气压驱动器中的挤膏器挤出纳米银浆的焊膏挤出信号。

[0042] 十字滑台控制模块：用于在获取到焊膏印刷控制信号时，控制第一电控十字滑台Y轴滑台上的PCB放置板在X轴滑台上由初始位移动到焊膏印刷位。

[0043] 气动电磁阀控制模块：用于在获取到焊膏挤出信号时，根据焊膏挤出信号控制气动电磁阀的通断电。

[0044] 焊膏印刷检测模块：用于在焊膏挤出装置根据焊膏印刷控制信号、Z轴移动控制信号和焊膏挤出信号完成焊膏印刷时，通过信号控制模块生成控制PCB放置板回到初始位的
回归信号和生成通过图像采集模块采集图像数据的采集信号；

[0045] 十字滑台控制模块：用于在获取到回归信号时，控制Y轴滑台上的PCB放置板回到初始位；

[0046] 图像采集模块：用于在PCB放置板回到初始位时，根据采集信号采集PCB放置板位于初始位时俯视向的第三图像数据；

[0047] 焊膏印刷分析模块：用于根据第三图像数据对PCB板上若干焊点上的焊膏进行状态检测；所述状态检测包括检测合格和检测不合格。

[0048] 报警模块：用于在状态检测为检测不合格时，发出报警提示。

[0049] 晶体管取料装置驱动模块：用于在状态检测为检测合格时，生成控制第二电控十字滑台和气压驱动器的工作信号。

[0050] 以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通
技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的
能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方
案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障
碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若
干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和
专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实
施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。