一种芯片移载驱动器的制作方法

1.本发明涉及芯片分选技术领域，更具体涉及一种芯片移载驱动器。


背景技术：

2.随着通讯行业的发展，芯片的应用较为广泛。芯片需要经过层层测试筛选分类才能进行应用或出售于市场，因此，芯片测试分选成为芯片制造最后出货前的关键技术。芯片分选的好坏直接关系到芯片流入市场的品质，因此在芯片分选上料时一定要快速精准定位芯片。
3.芯片分选机构，一般包括具有旋转功能驱动结构及用于承载芯片的承载结构，驱动结构通过旋转将承载结构调整到合适的位置，来拾取目标位置的芯片。拾取完芯片后，通常采用真空吸附的方式直接将芯片吸附固定在定位块上。
4.现有的芯片分选机构，其只具备旋转自由度，运动自由度受到了限制，使得芯片分选机构的定位效率较低。
5.有鉴于此，有必要对现有技术中的芯片分选机构予以改进，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于公开一种芯片移载驱动器，解决了现有的芯片分选机构的运动自由度受到限制的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供了一种芯片移载驱动器，包括：
8.主固定吸盘，具有摆动块，摆动块上设置用于固定芯片的吸盘片，摆动块内设置为吸盘片提供负压的管路；
9.主旋转柱，与主固定吸盘同轴设置，包括用于驱动主旋转柱转动的主旋转电机；
10.摆动驱动机构，连接于主旋转柱的外壁与摆动块的外壁之间，用以为摆动块提供推动力；
11.其中，摆动驱动机构包括至少两组环形阵列布置于主旋转柱外壁的分驱动组件，分驱动组件包括主推动臂和与主推动臂固定连接的辅助推动臂，主推动臂通过万向连接机构连接于摆动块的侧壁，
12.辅助推动臂沿锁定旋转方向带动主推动臂转动，以调节主推动臂的轴线与芯片移载驱动器的纵轴的夹角大小；主推动臂沿主推动臂的轴线伸缩以推动或拉动万向连接机构，带动主固定吸盘相对于芯片移载驱动器的纵轴偏移。
13.作为本发明的进一步改进，所述分驱动组件还包括与所述辅助推动臂铰接的第一辅助伸缩机构，所述辅助推动臂的一端于第一铰接点与主旋转柱的侧壁铰接，所述第一辅助伸缩机构推动辅助推动臂的另一端沿锁定旋转方向围绕第一铰接点转动，所述主推动臂与所述辅助推动臂固定连接且沿锁定旋转方向同步转动。
14.作为本发明的进一步改进，所述主推动臂具有固定部及与固定部同轴连接的主伸缩部，所述固定部与所述辅助推动臂固定连接且沿锁定旋转方向同步转动，所述主伸缩部
的自由端与所述万向连接机构连接。
15.作为本发明的进一步改进，所述分驱动组件还包括连接臂，所述连接臂的一端与主伸缩部的自由端固定连接，所述连接臂的另一端铰接于万向连接机构，用以提升主推动臂的轴线与万向连接机构的转动轴线之间的间距。
16.作为本发明的进一步改进，所述第一辅助伸缩机构具有主体部及与主体部同轴连接的辅助伸缩部，主体部的一端连接于主旋转柱的侧壁，辅助伸缩部的自由端铰接于所述辅助推动臂的另一端，
17.辅助伸缩部沿第一辅助伸缩机构的轴线进行伸缩，推动辅助推动臂的另一端沿锁定旋转方向围绕第一铰接点转动。
18.作为本发明的进一步改进，所述芯片移载驱动器还包括连接于主固定吸盘下方的辅助支撑机构，所述辅助支撑机构包括主支撑块，主支撑块的外围环形阵列布置的若干支撑板，在主支撑块的上方设置的若干夹块，夹持于夹块内的万向球连接件，及设置于各支撑板且与夹块连接的第三辅助伸缩机构，所述第三辅助伸缩机构通过控制所述夹块的张合角度，调整对所述万向球连接件的夹持力。
19.作为本发明的进一步改进，所述夹块形成球形的夹持腔，所述万向球连接件包括连接杆及连接于连接杆的一端的定位球块，连接杆的另一端连接于主固定吸盘的下方，定位球块夹持于所述夹持腔内。
20.作为本发明的进一步改进，所述芯片移载驱动器还包括设置于主旋转柱内且连接于所述辅助支撑机构下方的第二辅助伸缩机构，用以为辅助支撑机构相对于主旋转柱作伸缩运动提供驱动力。
21.作为本发明的进一步改进，所述主旋转柱内还设置供所述辅助支撑机构嵌入的收纳槽，所述第二辅助伸缩机构设置于所述收纳槽内，第二辅助伸缩机构沿所述芯片移载驱动器的纵轴进行伸缩，以将辅助支撑机构推送至所述主旋转柱的外部或收容于所述主旋转柱的内部。
22.作为本发明的进一步改进，所述芯片移载驱动器还包括设置于所述主旋转柱下方的固定座，所述主旋转电机同轴设置于所述主旋转柱的内部，所述主旋转电机的电机轴延伸出所述主旋转柱且固定于固定座，所述主旋转电机绕芯片移载驱动器的纵轴旋转带动所述主旋转柱旋转。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.本发明提供的一种芯片移载驱动器，在设置主固定吸盘实现对芯片的吸附，设置主旋转柱实现主固定吸盘定轴旋转的功能之外，还设置了摆动驱动机构，其中，摆动驱动机构通过辅助推动臂、主推动臂及万向连接机构的协同作用，带动主固定吸盘相对于芯片移载驱动器的纵轴进行偏移，最大偏移角大于45
°
以上，以此提升了主固定吸盘带动芯片运动的自由度，从而提高芯片移载驱动器的定位效率。
附图说明
25.图1为本发明提供的一种芯片移载驱动器的结构示意图；
26.图2为本发明提供的一种主固定吸盘的结构示意图；
27.图3为本发明提供的一种辅助支撑机构的结构示意图；
28.图4为本发明提供的芯片移载驱动器的主固定吸盘的偏移示意图。
具体实施方式
29.下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
30.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”、“正方向”、“负方向”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技术方案和简化描述，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技术方案的限制。
31.结合图1和图4所示，本发明提供一种芯片移载驱动器100，包括主固定吸盘1，用于吸附芯片；同轴设置于主固定吸盘1下方的主旋转柱2，用于为主固定吸盘1提供绕芯片移载驱动器100的纵轴a旋转的驱动力；连接于主旋转柱2外壁与主固定吸盘1侧壁之间的摆动驱动机构3，用于为主固定吸盘1提供相对于纵轴a摆动的驱动力；设置于主固定吸盘1下方的辅助支撑机构5，用于为主固定吸盘1提供辅助支撑力；设置于主旋转柱2内且连接于辅助支撑机构5下方的第二辅助伸缩机构4，用于为辅助支撑机构5在纵轴a上作伸缩运动提供驱动力。
32.具体的，结合图2所示，主固定吸盘1包括摆动块11，摆动块11的上端设置用于固定芯片(未图示)的吸盘片13，摆动块11内设置为吸盘片13提供负压的管路12。进一步的，在本实施例中，吸盘片13的表面还设置若干定位挡块14，若干定位挡块14围设形成吸附区间131，以实现芯片(未图示)的自定位。例如，设置两组横截面为梯形或三角形的定位挡块14，每组定位挡块14之间相互平行，两组定位挡块14围设形成吸附区间131。
33.结合图1所示，主旋转柱2内同轴设置主旋转电机21，同时，主旋转柱2设置为与主旋转电机21相对固定。例如，通过连接于主旋转电机21与主旋转柱2之间的若干个连接件213，将主旋转柱2与主旋转电机21连接固定。进一步的，主旋转柱2的下方设置固定座22，主旋转电机21的电机轴211固定于固定座22，用以对主旋转电机21提供支撑力。在通电状态下，主旋转电机21可绕电机轴211进行旋转，从而带动主旋转柱2相对于电机轴211旋转。例如，主旋转电机21相对于纵轴a沿旋转方向ω1围绕电机轴211进行旋转，最大旋转角度可预设为360
°
，也可以预设为小于360
°
的任一角度，比如，最大旋转角度设置为180
°
或270
°
等。对于主旋转电机21的选择，例如，可以选择伺服电机或者步进电机，但对于主旋转电机21的选择，不仅限于此，只要能实现电机轴211不动，主旋转电机21能旋转一定角度这个功能即可。
34.在本实施例中，主旋转柱2沿纵轴a套设于主旋转电机21的外部。主旋转电机21的电机轴211向主旋转电机21的下方延伸，并固定于固定座22。为增强电机轴211固定的稳定性，主旋转柱2的内部设置用于支撑电机轴211的支撑部24，并于支撑部24与电机轴211之间设置第一轴承212，使得主旋转柱2绕电机轴211旋转时，降低支撑部24与电机轴211的摩擦力。
35.为增强主旋转柱2的旋转稳定性，本实施例中，在固定座22的外围还设置环形的辅助支撑圈23，辅助支撑圈23的上端套设于主旋转柱2的外壁。辅助支撑圈23与主旋转柱2连接的部分设置第二轴承231，使得主旋转柱2与辅助支撑圈23转动连接，即主旋转柱2可相对于辅助支撑圈23旋转。
36.结合图1所示，摆动驱动机构3用以带动主固定吸盘1相对于芯片移载驱动器100的纵轴a进行偏移。在本实施例中，摆动驱动机构3包括若干组相对主旋转柱2的外壁环形阵列布置的分驱动组件，具体的，分驱动组件包括主推动臂31、辅助推动臂32及第一辅助伸缩机构33。进一步的，辅助推动臂32的一端铰接于主旋转柱2的侧壁，铰接点为j1；第一辅助伸缩机构33推动辅助推动臂32的另一端沿锁定旋转方向ω2围绕铰接点j1转动，辅助推动臂32沿锁定旋转方向ω2带动主推动臂31转动，以调节主推动臂31的轴线与纵轴a的夹角大小，从而向主旋转柱2的外侧推动或向主旋转柱2的内侧拉动主推动臂31。主推动臂31的侧部固定于辅助推动臂32的外侧壁，主推动臂31的自由端通过万向连接机构36连接于主固定吸盘1的侧部，通过多个主推动臂31于主固定吸盘1的周向提供的推力协同运作，以推动主固定吸盘1相对于芯片移载驱动器100的纵轴a进行偏移。或者，还可以推动主固定吸盘1相对于垂直于纸面的水平轴线(未图示)进行一定角度的翻转。
37.在本实施例中，主推动臂31具有固定部311及与固定部311同轴连接的主伸缩部312，主伸缩部312可沿主推动臂31的轴线b方向进行伸缩，以推动或拉动万向连接机构36，从而带动主固定吸盘1相对于芯片移载驱动器100的纵轴a偏移。例如，主推动臂31可以采用液压缸实现伸缩推动功能。
38.为了提升主推动臂31的轴线b与万向连接机构36转动轴线(垂直于纸面)之间的间距，降低主推动臂31与主固定吸盘1在极限转动位置下的干涉，在主推动臂31和万向连接机构36之间还设置弧形的连接臂35。连接臂35的一端与主伸缩部312的自由端固定连接，另一端通过万向连接机构36与摆动块11的侧部活动连接。
39.在本实施例中，万向连接机构36包括固定于摆动块11侧部的转动铰链361，转动铰链361的转动平面平行于纵轴a；转动铰链361上连接有旋转轴362，连接臂35与旋转轴362铰接。在摆动块11的周向采用铰接的方式连接主推动臂31，可以使得连接臂35以相对于水平方向形成的不同的角度推力，推动摆动块11时，转化为水平方向的推力，从而使得摆动块11在水平方向进行稳定地偏移，即，使得主固定吸盘1在水平方向进行稳定地偏移。
40.本实施例中，第一辅助伸缩机构33具有主体部331及与主体部331同轴连接的辅助伸缩部332，辅助伸缩部312可沿第一辅助伸缩机构33的轴线b方向进行伸缩。例如，第一辅助伸缩机构33可以采用液压缸实现伸缩推动功能。第一辅助伸缩机构33的设置，进一步提升了摆动驱动机构3推动的角度。
41.进一步的，第一辅助伸缩机构33的一端铰接于主旋转柱2的侧壁，铰接点为j3；第一辅助伸缩机构33的另一端铰接于辅助推动臂32内侧壁，铰接点为j2。第一辅助伸缩机构33以铰接点j3为固定基点，辅助伸缩部332沿第一辅助伸缩机构33的轴线c方向进行伸缩，以推动或拉动辅助推动臂32沿锁定旋转方向ω2作远离或靠近主旋转柱2的运动，从而向主旋转柱2的外侧推动或向主旋转柱2的内侧拉动主推动臂31。
42.另外，在本实施例中，主推动臂31、辅助推动臂32、第一辅助伸缩机构33相对于主旋转柱2的尺寸的设置，在满足功能需求的前提下，可以根据工艺需求进行缩小，以降低对
相关机构的干涉。
43.进一步的，主旋转柱2的侧壁上还环形阵列设置若干用于镶嵌第一辅助伸缩机构33的镶嵌槽34。第一辅助伸缩机构33除了具有伸缩功能外，还设置向主旋转柱2的内侧收拢，或向主旋转柱2的外侧展开的功能，具体设置相关的驱动机构。第一辅助伸缩机构33在收拢状态下，可完全收纳于镶嵌槽34，此时，辅助推动臂32紧贴于主旋转柱2的侧壁，从而降低了第二辅助伸缩机构33的自身对辅助推动臂32的最大转动角度的干涉。
44.结合图3所示，辅助支撑机构5包括主支撑块51，主支撑块51的外围环形阵列布置有若干支撑板52。辅助支撑机构5在纵轴a方向的前端设置若干夹块54，各支撑板52上设置第三辅助伸缩机构53连接夹块54，用以通过第三辅助伸缩机构53控制夹块54的张合角度。其中，第三辅助伸缩机构53相对于辅助支撑机构5的纵轴a对称设置，且沿辅助支撑机构5的径向具有伸缩功能。若干夹块54径向向内一侧形成有夹持槽(未标示)，并于夹持槽(未标示)的底部设置夹持块58，由夹持槽(未标示)及夹持块58构成一个球状的夹持腔541，且夹持腔541朝辅助支撑机构5的上端形成有开口。其中，夹持块58用以提升固定摩擦力，夹持块58的材质优选为黄铜。
45.本实施例中，支撑板52上还连接有辅助滑杆56，辅助滑杆56径向设置于辅助支撑机构5，并于夹块54内设置有与辅助滑杆56滑动接触的辅助滑套57。其中，辅助滑杆56和辅助滑套57用以提升夹块54相对支撑板52的滑动稳定性。
46.辅助支撑机构5还包括万向球连接件55，万向球连接件55包括夹持于夹持腔541内的定位球块551及连接于定位球块551上端的连接杆552，连接杆552的上端进一步连接于主固定吸盘1的下方。即，通过万向球连接件55将辅助支撑机构5连接于主固定吸盘1的下方。通过第三辅助伸缩机构53控制夹块54的张合角度，从而调整对定位球块551的夹持力。当主固定吸盘1进行偏移时，连接于主固定吸盘1的万向球连接件55协同运动，并通过辅助支撑机构5提供辅助支撑力。具体的，结合图4所示，主固定吸盘1由摆动驱动机构3驱动以万向球块551为定位点进行定轴摆动，主固定吸盘1偏移至某一位置时，连接杆552的轴线d(即主固定吸盘1的几何中心与万向球块551的球心的连接线)与纵轴a形成的夹角定义为偏移角α。在本实施例中，通过摆动驱动机构3结合辅助支撑机构5，能够使得主固定吸盘1的最大偏移角α达到45
°
以上。
47.辅助支撑机构5可以在主固定吸盘1进行小幅度偏移(例如设定偏移角α＜15
°
为小幅度偏移)时，实现对定位球块55的锁紧和松开，提高固定强度，以适应一些长距离的运移或者是高强度、高精度的加工环境。
48.参见图1所示，在本实施例中，在主旋转柱2的前端还设置供辅助支撑机构5嵌入的收纳槽50，第二辅助伸缩机构4设置于收纳槽50的底部。第二辅助伸缩机构4可沿纵轴a进行伸缩，以将连接于第二辅助伸缩机构4上方的辅助支撑机构5推送至主旋转柱2的外部或收容于主旋转柱2的内部。在此，设置收纳槽50对辅助支撑机构5进行收纳，用以降低辅助支撑机构5在极限工况下对主推动臂31运动时的干涉。
49.该芯片移载驱动器100分为装夹工况、运移工况和加工工况，具体工作原理如下：
50.1)装夹工况：
51.在收集芯片的装夹工况下，芯片移载驱动器100需要进行大幅度偏移(例如设定偏移角α＞30
°
为大幅度偏移)。
52.通过第三辅助伸缩机构53，驱动夹块54相对支撑板52回缩，进而收回夹块54，使得定位球块55相对夹持槽(未标示)松脱；松脱完成后，通过第二辅助伸缩机构4使得定位球块55从夹持槽(未标示)内退出；退出完成后，再次通过第二辅助伸缩机构4，使得整个辅助支撑机构5回收到收纳槽50内。辅助支撑机构5回收后，可以让出摆动块11下方的摆动空间，以降低辅助支撑机构5在主推动臂31进行运动时，或者是摆动块11进行大幅度偏移时相互干涉。
53.之后通过各个主推动臂31的伸缩实现对摆动块11的摆动驱动，通过控制各个主推动臂31不同的伸缩量，可以使得摆动块11相对于纵轴a朝向不同的方向进行水平移动，进而实现吸盘片13相对芯片放置盘(未图示)位置的调节。同时也可以通过辅助推动臂32的推动，一定程度上控制主推动臂31相对纵轴a的位置，增加摆动块11在水平方向上的移动量。
54.此外，在主推动臂31的伸缩距离达到极限时，第一辅助伸缩机构33可以驱动辅助推动臂32摆动，以为主推动臂31提供额外的推动角和推动距离。同时，主旋转电机21可以推动固定座22与主旋转柱2相对旋转，使得摆动块11以平行于纵轴a的方向为轴线进行旋转，保证定位挡块14围设形成的吸附区域131的中心轴线与芯片(未图示)的中心轴线平行；直到吸盘片13与芯片(未图示)接触，通过管路12中的负压使得芯片吸附固定到吸盘片13上，同时通过设置的定位挡块14实现芯片(未图示)的自定位。
55.2)运移工况：
56.装夹完成后，就可以进入到运移阶段。芯片吸附至主固定吸盘1后，可以通过主推动臂31和辅助推动臂32使得芯片移载驱动器100回到初始位置(主固定吸盘1的纵轴回归到纵轴a)。同时通过第二辅助伸缩机构4使得整个辅助支撑机构5伸出，并实现对定位球块55的再夹持，这样就可以实现芯片以一定的角度并在第二辅助伸缩机构4的压紧下以较好的固定强度进行运移。此外，在加工时，在芯片进行小幅度偏移时，可以通过第二辅助伸缩机构4适当松开夹块54，直到主推动臂31将芯片微调至预定角度，则重新通过夹块54夹紧定位球块55，实现芯片的固定，以保证加工过程中，芯片不会发生松脱。
57.加工完成后或者运移完成后，则重复前述的装夹工况，通过调整摆动块11使得芯片移动到托盘(未图示)的预定位置，释放管路12中的负压，使芯片从吸盘片13上脱落，并移载至托盘(未图示)，完成一次加工或者运移工序。
58.本发明提供的一种芯片移载驱动器100，在设置主固定吸盘1实现对芯片的吸附，设置主旋转柱2实现主固定吸盘1定轴旋转的功能之外，还设置了摆动驱动机构3，其中，摆动驱动机构3通过辅助推动臂32、主推动臂31及万向连接机构36的协同作用，带动主固定吸盘1相对于芯片移载驱动器100的纵轴进行偏移，最大偏移角α大于45
°
以上，以此提升了主固定吸盘1带动芯片运动的自由度，提高了芯片移载驱动器100的定位效率。
59.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
60.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。