一种点胶机针头Z向校准装置及针头自动校准方法与流程

本发明涉及点胶机技术领域，特别涉及一种点胶机针头Z向校准装置及针头自动校准方法。

背景技术：

在微电子封装技术领域，通常使用点胶机在电路基板指定位置点涂胶液，利用胶液实现电子元器件的搭接、固定；为保证点胶位置的准确性，在点胶作业之前应首先确定点胶针头相对电路基板的位置，这个过程即点胶针头的位置校准。

目前，针头在XY平面内的位置校准，多以基板MAKR点为目标点，通过视觉定位方法实现针头的位置校准，视觉定位方法不易实现针头的Z向校准。公开号为CN104138825A的中国发明专利公开了一种针头Z向校准方法，使点胶机沿Z向相对一个归零校正治具移动，当针头触碰校正治具顶面时，形成电流导通状态并触发一个归零校正信号，借此建立Z方向虚拟原点位置，实现针头在Z向位置的校准；授权公告号为CN 204685408U发明公开了一种针头Z向校准装置，主要包括校准块、压力传感器、激光位置传感器，通过针头在Z向移动触碰压力传感器上方的校准块，发出校准信号，利用该信号实现针头Z向位置校准。

上述专利所述方法的共同特征在于，使针头以刚性方式触及一个校准块的顶面，通过针头、校准块接触产生校准信号，借此信号实现针头的Z向校准，然而存在下列问题：一是校准过程中针头以刚性方式触及校准块，针头容易变形，影响校准精度，二是仅在针头触及校准块顶面时触发一个信号，该信号不足以支持校准过程中针头移动的精细控制，影响校准精度，三是不能相对基板进行校准，校准块顶面与基板表面相对位置误差和基板厚度误差会影响校准精度；此外校准装置的结构较复杂、成本亦较高。

技术实现要素：

为了克服上述现有针头Z向位置校准技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种点胶机针头Z向校准装置及针头自动校准方法，具有自动、准确地实现针头的Z向校准的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种点胶机针头Z向校准装置，包括浮动针座组件1、位移检测模块2、连接板3与Z向进给系统4，所述的浮动针座组件1包括位于底端的针头16，针头16与针芯11连接，针芯11与芯筒12采用滑动配合连接，芯筒12的顶部与底部分别连接有上限位环14和下限位环15，在芯筒12的内孔处安装有复位弹簧13，所述的芯筒12安装在连接板3上，位移检测模块2安装在连接板3上并位于浮动针座组件1上部，连接板3安装在Z向进给系统4的工作台上，浮动针座组件1与连接板3采用锥面定位和连接。

所述的针芯11从连接针头16的一端，依次包括导向段111、台肩112、连接段113，导向段111直径大于连接段113的直径，在导向段111的端面设有轴向孔114，在连接段113上端设有侧向孔115，轴向孔114一端与针头16联通，轴向孔114另一端与侧向孔115相连通，侧向孔115与点胶机的点胶阀连通。

所述的芯筒12与上限位环14和下限位环15通过螺纹连接。

所述复位弹簧13的两端分别与台肩112和上限位环14接触，并有一定预压缩量。

所述针芯11的导向段111与芯筒12的内孔通过动配合连接。

所述针芯11的连接段113，在针头16不受压的情况下，伸出上限位环14的端面。

所述位移检测模块2包括位置传感器22和检测信号处理单元21，位置传感器22安装在连接板3上，位置传感器22的探头对准针芯11的连接段113的端面，所述Z向进给系统4由进给控制单元41和传动机构42组成。

所述的位置传感器22的信号输出端连接检测信号处理单元21，检测信号处理单元21与进给控制单元41双向传导连接，进给控制单元41连接传到机构42，传到机构42安装在连接板3上。

一种点胶机针头自动校准方法，包括以下步骤；

S1、将针头16移动并定位在基板的MAKR点的正上方；

S2、Z向进给系统4向位移检测模块2发出校准过程启动信号，并使Z向进给系统4以第一设定速度，沿-Z向移动并趋近基板MARK点的表面；

S3、位移检测模块2接收到校准过程启动信号后，将检测到的针头16相对芯筒12的位置设为其初始位置；

S4、当针头16触碰到基板表面并相对芯筒12移动时，若针头16相对初始位置的位移等于第一预设位移时，位移检测模块2向Z向进给系统4发送停止信号，Z向进给系统4减速停止；

S5、接着，Z向进给系统4以第二设定速度沿+Z向移动，当针头16相对初始位置的位移等于第二预设位移，位移检测模块2发出减速信号，Z向进给系统4减速至第三设定速度；

S6、当针头16相对初始位置的位移为零时，Z向进给系统4停止移动，并读取当前Z向的绝对坐标值，将其设为针头16相对基板在Z向的零点，位置校准过程结束。

本发明的有益效果：

与现有技术相比，避免了校准过程中针头与定位块之间刚性触碰引起的针头变形问题，通过检测针头相对芯筒的位移，可实现校准过程的精细控制，有利于提高校准精度，同时，本发明针对基板MARK点进行针头的Z向位置校准，可进一步提高针头与基板之间间隙的控制精度，有利于提升点胶的品质。

附图说明

图1是本发明实施例的点胶机针头Z向校准装置的示意图。

图2是本发明实施例的浮动针座组件的剖面结构的示意图。

图3是本发明实施例的针芯结构的示意图。

图4是本发明实施例的位移检测模块与Z向进给系统的组成示意图。

图5是本发明实施例的校准过程中进给系统的移动速度和针头相对初始位置的位移之间的关系。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，针头Z向校准装置由浮动针座组件1、位移检测模块2、连接板3以及Z向进给系统4组成，其中，连接板3安装在Z向进给系统4的进给机构42的工作台上，浮动针座组件1与连接板3采用锥面定位和连接，位置传感器22安装在连接板3上，其探头对准针芯11的连接段113的端面。

如图2、图3所示，所述浮动针座组件1包括针芯11、芯筒12、复位弹簧13、上限位环14、下限位环15和针头16，针芯11的导向段111与芯筒12的内孔为滑动配合，针头16通过针芯11的轴向孔114与针芯11连接，上限位环14、上限位环15通过螺纹与芯筒12两端连接，复位弹簧13套在针芯11的连接段113，其两端与针芯11的台肩112和上限位环14接触，调节上限位环14使复位弹簧13产生一定预压缩量，并使针芯11与下限位环15接触，针芯11的连接段113伸出上限位环14的端面，在针芯11的连接段113设有侧向孔115并与轴向孔114连通，侧向孔115与点胶机的点胶阀连通。

如图4示，所述Z向进给系统4包括进给传动机构42和进给控制单元41，所述位移检测模块2包括位置传感器22和检测信号处理单元21，检测信号处理单元21输入来自位置传感器22的检测信号和来自进给控制单元41的校准过程启动信号，向进给控制单元41输出停止信号、减速信号和Z向校准信号。

Z向进给系统4在位移检测模块2的配合下，按下述过程执行针头Z向自动校准功能：

S1、将针头16移动并定位在基板的MAKR点的正上方；

S2、Z向进给系统4向位移检测模块2发出校准过程启动信号，并使Z向进给系统4以第一设定速度，沿-Z向移动并趋近基板MARK点的表面；

S3、位移检测模块接收到校准过程启动信号后，将检测到的针头16相对芯筒12的位置设为其初始位置；

S4、当针头16触碰到基板表面并相对芯筒12移动时，若针头16相对初始位置的位移等于第一预设位移时，位移检测模块2向Z向进给系统4发送停止信号，Z向进给系统4减速停止；

S5、接着，Z向进给系统4以第二设定速度沿+Z向移动，当针头16相对初始位置的位移等于第二预设位移，位移检测模块2发出减速信号，Z向进给系统4减速至第三设定速度；

S6、当针头16相对初始位置的位移为零时，Z向进给系统4停止移动，并读取当前Z向的绝对坐标值，将其设为针头16相对基板在Z向的零点，位置校准过程结束。

S6的优选的实现策略之一：当位移检测模块2检测到针头16相对初始位置的位移为零时，向Z向进给系统4发出Z向校准信号，Z向进给系统4停止移动，并读取当前Z向的绝对坐标值，将其设为针头16相对基板在Z向的零点，位置校准过程结束。

S6的优选的实现策略之二：当针头16相对初始位置的位移等于第二预设位移，使Z向进给系统4按该预设值继续移动一段距离，到位后读取当前Z向的绝对坐标值，将其设为针头相对基板在Z向的零点，位置校准过程结束。

当针头16未受压时，在复位弹簧13的作用下，针芯11连接针头16的一端与下限位环15接触，当针头16受压并相对芯筒12移动，位移检测模块2检测针头16相对芯筒12的位移，并当位移满足设定条件时向Z向进给系统发出信号。

如图5所示，所述针头16在Z向自动校准过程中，Z向进给系统4的移动速度和针头16相对初始位置的位移的关系。

以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。