一种转塔式吸嘴的制作方法

本实用新型涉及半导体加工设备的技术领域，特别涉及一种转塔式吸嘴。

背景技术：

随着科技的日新月异，5g时代的来临，对半导体的需求越来越高。近年来国家大力支持半导体相关产业的发展，加上国内市场、资金与人才优势，能够加快半导体技术的发展。但由于工业基础薄弱，国内产业链的整体水平和西方等发达国家存在较大差距，因此在半导体的制造、封装、测试过程中，还需要做大量的基础研究。

在半导体的整个生产环节中，需要大量的芯片取放动作。而芯片的取放存在着许多难点，由于封装尺寸小，如最小的0201芯片，尺寸只有0.6x0.3mm，那么取放如此小尺寸物体时，很容易导致抛料，且芯片脆弱易受损，对机构运动精度和定位精度要求也很高。同时，为保护芯片的洁净，对无尘等级要求高，机构自身要求无发尘。现有的吸嘴结构主要有平行式和转塔式，平行式吸嘴存在取放效率低，且大多无法补正芯片角度，若需要补正，需要在每个吸头上增加电机，导致成本增加且结构庞大。由于尺寸限制，平行式吸嘴一般不会布置很多的吸头，一次吸取的芯片数量就有限，效率较低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种结构简单、效率较高且具有自动补正功能的转塔式吸盘。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括安装座、z轴运动机构和中空旋转平台，所述z轴运动机构设置在所述安装座上，所述中空旋转平台设置在所述安装座的下端，所述中空旋转平台的下端倾斜设置有转塔盘机构，所述转塔盘机构的下端浮动设置有若干个吸盘组件，至少有一个所述吸盘组件与所述中空旋转平台同轴设置，所述中空旋转平台内浮动设置有推杆机构，所述推杆机构的上端穿过所述安装座并与所述z轴运动机构相配合，所述推杆机构的下端穿过所述转塔盘机构并与同轴于所述中空旋转平台的所述吸盘组件相配合，所述安装座上设置有第一电机，所述第一电机的输出轴与所述中空旋转平台传动配合。

进一步，所述z轴运动机构包括设置在所述安装座上的固定座，所述固定座的上端设置有伺服电机，所述伺服电机的输出端穿过所述固定座并通过联轴器与丝杆连接，所述丝杆上配合设置有丝杆螺母，所述固定座的一侧设置有滑轨，所述滑轨上滑动配合有滑块，所述滑块的上端与所述丝杆螺母相连接，所述滑块的下端设置有与所述推杆机构相配合的推块。

进一步，所述转塔盘机构包括走气环、转塔圆盘和第二电机，所述走气环倾斜设置在所述中空旋转平台的下端，所述转塔圆盘转动设置在所述走气环的下端，所述第二电机设置在所述走气环上且所述第二电机与所述走气环传动配合，若干个所述吸盘组件环绕设置在所述转塔圆盘的内侧，所述走气环的侧面设置有第二传感器，所述转塔圆盘的侧面设置有与所述第二传感器相配合的第二感应片。

进一步，所述吸盘组件包括竖滑块、竖滑轨、吸头安装块、气管结构、产品吸头、接触轴承和复位弹簧，所述竖滑块固定设置在所述转塔圆盘的内侧，所述竖滑轨滑动设置在所述竖滑块上，所述吸头安装块与所述竖滑轨固定连接，所述气管结构设置在所述吸头安装块的左侧，所述产品吸头设置在所述吸头安装块的下端并与所述气管结构管路连接，所述接触轴承设置在所述吸头安装块的前侧并与所述推杆机构相配合，所述竖滑块的右侧设置有弹簧安装件，所述复位弹簧设置在所述弹簧安装件上并与所述吸头安装块相配合。

进一步，所述推杆机构包括固定块、推板、推压块、止动销和回位弹簧，所述固定块设置在所述中空旋转平台上，所述推板通过直线导轨滑动设置在所述固定块上，所述推压块设置在所述推板的下端并与所述接触轴承相配合，所述止动销设置在所述推板的上端并与所述推块相配合，所述回位弹簧设置在所述推板上并与所述固定块相配合。

进一步，所述中空旋转平台包括固定设置在所述安装座下端的转座，所述转座的内侧转动配合有转动环，所述转动环与所述第一电机的输出轴传动配合，所述固定块固定设置在所述转动环上。

进一步，所述转座的下端设置有第一传感器，所述转动环的侧面设置有与所述第一传感器相配合的第一感应片。

进一步，所述固定座靠近所述滑轨的一侧上排列设置有两个第三传感器，所述丝杆螺母上设置有与两个所述第三传感器相配合的第三感应片。

进一步，所述转塔盘机构的中心轴线与所述中空旋转平台的中心轴线之间的角度为60°。

进一步，所述推板的下端的左侧设置有缓冲滑轨，所述推压块滑动设置在所述缓冲滑轨上，所述推压块的右侧设置有长条块，所述长条块上设置有与所述推板相配合的缓冲弹簧，所述推板的下端的右侧设置有限位条，所述限位条与所述长条块相配合。

本实用新型的有益效果是：本实用新型只需要通过一个z轴运动机构驱动推杆机构，从而可以控制多个吸盘组件进行动作，再由吸盘组件对产品进行取放，整体结构简单，工作效率高；采用第一电机与中空旋转平台配合，通过第一电机驱动中空旋转平台对转塔盘机构进行角度控制，即可实现角度补正，具备补正功能，并且只需一个电机即可对多个吸盘组件进行角度补正，使得整体结构的复杂程度降低，结构更为紧凑。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是所述z轴运动机构的立体结构示意图；

图3是所述转塔盘机构的立体结构示意图；

图4是所述吸盘组件的立体结构示意图；

图5是所述推杆机构的立体结构示意图；

图6是本实用新型的剖视图；

图7是图1中a部分的放大图；

图8是图2中b部分的放大图。

具体实施方式

如图1至图8所示，在本实施例中，本实用新型包括安装座1、z轴运动机构2和中空旋转平台3，所述z轴运动机构2设置在所述安装座1上，所述中空旋转平台3设置在所述安装座1的下端，所述中空旋转平台3的下端倾斜设置有转塔盘机构4，所述转塔盘机构4的下端浮动设置有若干个吸盘组件5，至少有一个所述吸盘组件5与所述中空旋转平台3同轴设置，所述中空旋转平台3内浮动设置有推杆机构6，所述推杆机构6的上端穿过所述安装座1并与所述z轴运动机构2相配合，所述推杆机构6的下端穿过所述转塔盘机构4并与同轴于所述中空旋转平台3的所述吸盘组件5相配合，所述安装座1上设置有第一电机7，所述第一电机7的输出轴与所述中空旋转平台3传动配合。所述安装座1为整个结构的安装基准，所述安装座1可外接二轴机械手实现xy轴的自由移动；所述z轴运动机构2用于对所述推杆机构6进行驱动，以使所述吸盘组件5能够上下动作进行产品吸取工作；所述中空旋转平台3用于带动整个转塔盘机构4进行旋转，以实现所述转塔盘机构4的角度调整，进而能够对所述转塔盘机构4上的多个所述吸盘组件5进行角度补正；所述转塔盘机构4倾斜设置在所述中空旋转平台3的下端，使得设置在所述转塔盘机构4上的多个所述吸盘组件5只有一个是与所述中空旋转平台3同轴，因此，所述转塔盘机构4每一次的转动，都会有一个所述吸盘组件5与所述中空旋转平台3同轴，便于进行角度补正；所述推杆机构6起传导作用，所述z轴运动机构2通过所述推杆机构6驱动所述吸盘组件5，所述推杆机构6浮动设置在所述中空旋转平台3内，当所述中空旋转平台3转动时，所述推杆机构6和所述转塔盘机构4一同跟随旋转，以保证两者的配合，所述推杆机构6与所述z轴运动机构6及所述吸盘组件5均为间隙配合；所述第一电机7用于驱动所述中空旋转平台3，为角度补正的驱动电机。由上述可见，本实用新型只需要通过一个所述z轴运动机构2驱动所述推杆机构6，从而可以控制多个（本实用新型共有12个）所述吸盘组件5进行动作，再由所述吸盘组件5对产品100进行取放，整体结构简单，工作效率高；采用所述第一电机7与所述中空旋转平台3配合，通过所述第一电机7驱动所述中空旋转平台3对所述转塔盘机构4进行角度控制，即可实现角度补正，具备补正功能，并且只需一个电机即可对多个所述吸盘组件5进行角度补正，使得整体结构的复杂程度降低，结构更为紧凑。

在本实施例中，所述z轴运动机构2包括设置在所述安装座1上的固定座21，所述固定座21的上端设置有伺服电机22，所述伺服电机22的输出端穿过所述固定座21并通过联轴器23与丝杆24连接，所述丝杆24上配合设置有丝杆螺母25，所述固定座21的一侧设置有滑轨26，所述滑轨26上滑动配合有滑块27，所述滑块27的上端与所述丝杆螺母25相连接，所述滑块27的下端设置有与所述推杆机构6相配合的推块28。所述运动机构2包括固定座21、伺服电机22、联轴器23、丝杆24、丝杆螺母25、滑轨26、滑块27以及推块28，所述z轴运动机构2的功能是推动单个所述吸盘组件5下降，故其精度和速度决定了产品是否能够准确且快速地取起来，采用丝杆结构的配合形式使所述z轴运动机构2的运动精度高，并且通过所述导轨26确保所述推块28的直线运动精度；因此，所述z轴运动机构2具有高运动精度的优点，能够减少误差，提高整体工作效率。

在本实施例中，所述转塔盘机构4包括走气环41、转塔圆盘42和第二电机43，所述走气环41倾斜设置在所述中空旋转平台3的下端，所述转塔圆盘42转动设置在所述走气环41的下端，所述第二电机43设置在所述走气环41上且所述第二电机43与所述走气环41传动配合，若干个所述吸盘组件5环绕设置在所述转塔圆盘42的内侧，所述走气环41的侧面设置有第二传感器44，所述转塔圆盘42的侧面设置有与所述第二传感器44相配合的第二感应片45。所述走气环41用于所述转塔圆盘42的连接，通过管道连通气源装置（真空发生器、破真空装置等等），并且为所述吸盘组件5提供连接气路，所述走气环41倾斜固定设置在所述中空旋转平台3的转子下端，即跟随所述中空旋转平台3的旋转而旋转；所述转塔圆盘42设置在所述走气环41的转子的下端，跟随所述走气环41的转子转动而转动，所述第二电机43与所述走气环41传动配合，用于控制所述转塔圆盘42，当所述第二电机43启动，所述走气环41的转子转动，所述转塔圆盘42一同转动，环绕设置在所述转塔圆盘42上的多个所述吸盘组件5的位置随即改变，再受所述z轴运动机构2和所述推杆机构6配合驱动以实现多个所述吸盘组件5轮番取放产品100；所述第二传感器44和所述第二感应片45相互配合可以得知所述转塔圆盘42是否转完一周，根据此信息即可判断每个所述吸盘组件5是否均已进行了对产品100的吸取或放置的工作。

在本实施例中，所述吸盘组件5包括竖滑块51、竖滑轨52、吸头安装块53、气管结构54、产品吸头55、接触轴承56和复位弹簧57，所述竖滑块51固定设置在所述转塔圆盘42的内侧，所述竖滑轨52滑动设置在所述竖滑块51上，所述吸头安装块53与所述竖滑轨52固定连接，所述气管结构54设置在所述吸头安装块53的左侧，所述产品吸头55设置在所述吸头安装块53的下端并与所述气管结构54管路连接，所述接触轴承56设置在所述吸头安装块53的前侧并与所述推杆机构6相配合，所述竖滑块51的右侧设置有弹簧安装件58，所述复位弹簧57设置在所述弹簧安装件58上并与所述吸头安装块53相配合。所述吸头安装块53通过所述竖滑轨52滑动设置在所述竖滑块51上，因此具有较高的直线运动精度；所述气管结构54与气源连通，所述产品吸头55与所述气管结构54连通，所述产品吸头55用于对产品100进行取放工作；所述接触轴承56用于与所述推杆机构6配合，在工作时带动所述吸头安装块53下压；所述复位弹簧57用于对所述吸头安装块53进行复位，从而实现下压、上移的动作。

在本实施例中，所述推杆机构6包括固定块61、推板62、推压块63、止动销64和回位弹簧65，所述固定块61设置在所述中空旋转平台3上，所述推板62通过直线导轨66滑动设置在所述固定块61上，所述推压块63设置在所述推板62的下端并与所述接触轴承56相配合，所述止动销64设置在所述推板62的上端并与所述推块28相配合，所述回位弹簧65设置在所述推板62上并与所述固定块61相配合。所述固定块61固定在所述中空旋转平台3内，所述推板62与所述固定块61滑动配合并通过所述回位弹簧65实现浮动效果，所述止动销64采用耐磨材料制成且用于与所述推块28配合，所述推压块63设置在所述推板62的下端并与所述接触轴承56配合；在工作时，所述止动销64受所述推块28的推动而下压，所述推板62受力下移，所述推压块63推动所述接触轴承65从而使得所述产品吸头55接触产品100，实现吸取。所述推板62分为上、中、下三段，上段和下段均与所述z轴运动机构2的中心轴线平行，中段为连接段，倾斜角度与所述走气环41的倾斜角度一致。

在本实施例中，所述中空旋转平台3包括固定设置在所述安装座1下端的转座31，所述转座31的内侧转动配合有转动环32，所述转动环32与所述第一电机7的输出轴传动配合，所述固定块61固定设置在所述转动环32上。所述转座31固定在所述安装座1下端，所述转动环32位于所述转座31内侧，所述转动环32受所述第一电机7控制而进行转动，所述固定块61设置在所述转动环32的内侧，所述走气环41与所述转动环32连接，当所述转动环32转动时，所述固定块61跟随转动，即所述推杆机构6、转塔盘机构4均一同随所述转动环32的转动而转动。

在本实施例中，所述转座31的下端设置有第一传感器8，所述转动环32的侧面设置有与所述第一传感器8相配合的第一感应片9。通过所述第一传感器8和所述第一感应片9的配合，可以先确定补正的初始角度，从而利于后续的角度的补正。

在本实施例中，所述固定座21靠近所述滑轨26的一侧上排列设置有两个第三传感器10，所述丝杆螺母25上设置有与两个所述第三传感器10相配合的第三感应片11。通过所述第三传感器10和所述第三感应片11的配合，可用于检测所述z轴运动机构2的运动状态，从而间接判断所述产品吸头55是否伸出。

在本实施例中，所述转塔盘机构4的中心轴线与所述中空旋转平台3的中心轴线之间的角度为60°。所述转塔盘机构4的锥角为60°既能保证结构的紧凑，布置吸盘组件5的外径较小，而且还能降低设计的难度。

在本实施例中，所述推板62的下端的左侧设置有缓冲滑轨67，所述推压块63滑动设置在所述缓冲滑轨67上，所述推压块63的右侧设置有长条块68，所述长条块68上设置有与所述推板62相配合的缓冲弹簧69，所述推板62的下端的右侧设置有限位条70，所述限位条70与所述长条块68相配合。通过所述缓冲滑轨67、所述长条块68和所述缓冲弹簧69使得所述推压块63具备缓冲结构，从而能够防止推压过快而压坏产品；同时，通过所述限位条70可以对所述长条块68进行限位，防止失位。

本实用新型的工作原理是：首先在取料前，12个所述吸盘组件5都没有芯片产品100，所述转塔圆盘42回原点，1号所述吸盘组件5（即与所述中空旋转平台3同轴的那组）呈竖直状态，通过所述安装座1外接的机械手进行xy轴移动，将1号所述吸盘组件5移到目标位置，此时1号所述吸盘组件5位于产品100的正上方，然后所述z轴运动机构2下降，使得1号所述吸盘组件5将产品100吸起，然后所述z轴运动机构2缩回，此时，第一个产品100取料完成，在取料时，1号所述吸盘组件5一直吸住产品100。然后所述第二电机启动，所述转塔圆盘42旋转30°，使得2号所述吸盘组件5继续取第二颗产品，这样依次连续取12次，12组所述吸盘组件5就都吸附有产品100了。

放料时，通过外接机械手进行xy轴移动，将所述吸盘组件5移动到目标位置，也就是1号所述吸盘组件5在目标位置的正上方时，所述z轴运动机构2下降，当快接触到目标位置上表面时，所述吸盘组件5停止吸取产品100的同时将产品100吹到指定位置，然后所述z轴运动机构2上升，上升到位后，通过外接机械手将所述吸盘组件5移动到下一个目标位置的正上方，然后所述转塔圆盘42旋转30°，所述z轴运动机构2下降，放下第二个产品100，依次放好12个产品100后，整个取放料过程结束。再返回取料位置，循环工作。