一种用于拾取微型芯片的吸嘴装置及分选装置的制作方法

本发明涉及一种LED芯片分选机，尤其是涉及一种用于拾取微型芯片的吸嘴装置及分选装置。

背景技术：

LED在显示器行业有巨大的市场应用，随着对图像清晰图的要求越来越高，LED芯片的尺寸将越来越小型化。传统显示型LED芯片边长在100微米到1毫米之间，未来的MicroLED尺寸会在30微米，甚至10微米级。小型化的MicroLED对测量方式，芯片转移方式，封装方法都会带来挑战。工厂生产出的LED芯片一般为按阵列排布吸附在载具（如蓝膜）上，而这些LED芯片的发光性能参差不齐，需要将它们按一定等级重新排布。目前市面上采用带有吸嘴的摆臂来搬运芯片，但是其吸嘴部分不容易安装调试，因此有人发明了一种名为：“芯片分选机台”的专利（中国专利号：200820152438.1），它包括吸嘴帽、真空气管和固定在摆臂上的吸嘴杆，吸嘴杆与吸嘴帽直插装配，吸嘴帽内设有密封圈。该发明简化吸嘴的装配，但是其核心的搬运模式不变，每次吸嘴只能吸起一颗LED芯片。这样的搬运效率具有局限性，当随着LED芯片的微小化，同等面积下的芯片量将指数增长，一次一颗的搬运方法将难以满足生产效率要求。

技术实现要素：

本发明提供了一种具有多个独立控制的吸气道的用于拾取微型芯片的吸嘴装置；解决现有技术中存在芯片搬运效率低下的问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种用于拾取微型芯片的吸嘴装置，包括有上下贯通的吸嘴，其特征在于：所述的吸嘴内设有若干条相互独立且贯穿吸嘴上下两端的气道，各气道在吸嘴下端的开口呈m*n矩阵状分布（m≥2，n≥1，m、n取整数），该矩阵的行列之间的间距与LED芯片在载具上的分布相同，而各气道在吸嘴上端的开口呈1*k或2*k/2矩阵状分布（k=m*n），吸嘴的上端罩设有密闭的真空罐体，真空罐体与外接气泵连接，使其内部处于接近真空的状态，所述的真空罐体内且位于各气道的上端开口处均设有的阀体，各气道的通气量可通过调节对应阀体与气道的上端开口间隙来改变。由于吸嘴上端的开口间距远小于控制阀体的机构所需要的空间大小，因此将吸嘴上端的开口分布矩阵控制两行之内，避免产生实体干涉情况。气道上开口的通气间隙决定其下开口处的吸力，当吸力大于可以将LED芯片从载具上脱离的吸附力时，各个气道的通气量由阀体控制，阀体的控制可以通过纯机械控制或者电磁感应，也可以是其他方式。实际使用中，本发明一般还需配合光电、检测、量测等其他设备配合使用，如分光机、自动光学检测机等，生产线上的品质控制中心通过以上检测设备先行识别载具上的各个LED芯片的光学电学性质，然后把数据传输至数据库，之后，品质控制中心便可以通过调取数据库内的数据来实时控制本发明的拾取数量。这样本发明每次拾取时都可以覆盖m*n数量规格的LED芯片，同时每个对应的气道的吸附力均可以单独控制，因此吸嘴可以一次吸取m*n矩阵范围内的符合拾取要求的芯片，大大提高了拾取效率。

作为优选，所述气道在吸嘴1上端的开口呈1*k矩阵状分布，这样吸嘴上开口的两侧都是可供阀体以及其运动控制部件安装的空间，可利用空间充分，减少设计难度。

作为优选，所述的吸嘴为塑料件，吸嘴的下半段经过加热软化后给予拉伸处理。这样可以获得下开口孔径极小的吸嘴，以应对LED芯片尺寸越来越小的现状。而采用常规的注塑方法，其孔径具有极限，无法满足LED芯片尺寸越来越小的现状。

作为优选，所述的真空罐体内设有k个压电陶瓷体，这些压电陶瓷体均位于吸嘴的同一侧设置，压电陶瓷体的形变方向为水平设置，所述的阀体为条形片状且为水平设置，压电陶瓷体的形变端与阀体固接。阀体的末端为覆盖在气道开口处，压电陶瓷体会随电压变化而产生细微的长度变化，阀体可随其同步在水平面上细微移动，这样阀体与气道开口之间就会出现缝隙变化，起到控制气道开合的作用，同时压电陶瓷体体积较小，性能可靠，对工作环境要求低，形变可控精度高。

作为优选，所述的阀体为Z字型结构。由于压电陶瓷体相对阀体较大，气道之间的间距远小于压电陶瓷体之间的间距，因此如此形状的阀体可以满足压电陶瓷体的间距要求。

作为优选，所述的真空罐体内设有k个压电陶瓷体，压电陶瓷体的伸缩轴为竖直设置，真空罐体内还设有k根铰链杆，铰链杆的铰接处位于自身杆体的中部，且铰接轴为水平固定设置，铰链杆的一端与压电陶瓷体的形变端连接，铰链杆的另一端与阀体连接。给压电陶瓷体施加不同的电压，压电陶瓷体的形变端会发生微小的位移，同步带动铰链杆摆动，这样阀体也会同步上下运动，使其与气道开口之间出现通气量的变化，起到控制气道开合的作用。

作为优选，所述的真空罐体内固定有水平分布且弧形的铰接条，弧形开口朝阀体设置，铰链杆铰接在铰接条上。由于气道之间的间距不会太大，压电陶瓷体的宽度要大于气道之间的间距，所以弧形的铰接条可以给压电陶瓷体更多的安装空间。

一种分选装置，它包括有第一运动台、第二运动台和摆臂，所述摆臂为沿竖直轴向转动设置，可由电机或者气缸驱动，同时摆臂还可以沿该转轴上下运动设置，摆臂的末端设有上述吸嘴装置，其特征在于：所述的吸嘴装置为上述的用于拾取微型芯片的吸嘴装置，该吸嘴装置可随摆臂移动至第一运动台和第二运动台的上方区域，第一运动台和第二运动台均为可在二维平面内自由移动的XY轴联动平台，当吸嘴装置随摆臂转动至第一运动台或第二运动台上时，该平台受数据库控制调整自身的位置，以配合吸嘴装置拾取。由于摆臂在该发明上的机械动作为该领域公知技术，其具体的驱动结构在此不再赘述。

因此，本发明相比现有技术具有以下特点：1.吸嘴上设有多个可单独控制的气道，使其可以一次吸取多个符合拾取要求的芯片，大大提高了拾取效率；2.吸嘴为塑料件，吸嘴的下半段经过加热软化后给予拉伸处理，这样可以获得下开口孔径极小的吸嘴，以应对LED芯片尺寸越来越小的现状；3.通过压电陶瓷体控制阀体的开合，性能可靠，对工作环境要求低，形变可控精度高。

附图说明

附图1是本发明实施例1的一种结构示意图；

附图2是附图1的A部放大图；

附图3是吸嘴的一种结构示意图；

附图4是吸嘴内的气道分布图；

附图5是本发明实施例2的一种结构示意图；

附图6是附图5的B部放大图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：见图1、图2，一种用于拾取微型芯片的吸嘴装置，包括有上下贯通的吸嘴1，吸嘴1内设有若干条相互独立且贯穿吸嘴1上下两端的气道11，各气道11在吸嘴1下端的开口呈2*2矩阵状分布（参见图3），该矩阵的行列之间的间距与LED芯片在载具上的分布相同，而各气道11在吸嘴1上端的开口呈1*4线性分布（参见图4），吸嘴1的上端罩设有真空罐体2，真空罐体与外接气泵连接，使其内部处于接近真空的状态，真空罐体2内设有4个压电陶瓷体4，这些压电陶瓷体4均位于吸嘴1的同一侧设置，压电陶瓷体4的形变方向为水平设置且均朝向吸嘴，压电陶瓷体4的形变端连接有Z字型的阀体3，阀体3的另一端为覆盖在对应气道的上开口处。压电陶瓷体会随电压变化而产生细微的长度变化，阀体可随其同步在水平面上细微移动，这样阀体与气道开口之间就会出现缝隙变化，起到控制气道开合的作用，同时压电陶瓷体体积较小，性能可靠，对工作环境要求低，形变可控精度高。

气道上开口的通气间隙决定其下开口处的吸力，当吸力大于可以将LED芯片从载具上脱离的吸附力时。实际使用中，本发明一般还需配合光电、检测、量测等其他设备配合使用，如分光机、自动光学检测机等，生产线上的品质控制中心通过以上检测设备先行识别载具上的各个LED芯片的光学电学性质，然后把数据传输至数据库，之后，品质控制中心便可以通过调取数据库内的数据来实时控制本发明的拾取数量。这样本发明每次拾取时都可以覆盖2*2数量规格的LED芯片，同时每个对应的气道的吸附力均可以单独控制，因此吸嘴可以一次吸取最多4个符合拾取要求的LED芯片，大大提高了拾取效率。

吸嘴1为塑料件，吸嘴的下半段经过加热软化后给予拉伸处理。这样可以获得下开口孔径极小的吸嘴1，以应对LED芯片尺寸越来越小的现状。而采用常规的注塑方法，其孔径具有极限，无法满足LED芯片尺寸越来越小的现状。

本实施例还公开了一种分选装置，它包括有第一运动台6、第二运动台7和摆臂8，摆臂8为沿竖直轴向转动设置，同时摆臂8还可以沿该转轴上下运动设置。摆臂8的末端设有上述的用于拾取微型芯片的吸嘴装置，该吸嘴装置可随摆臂8移动至第一运动台6和第二运动台7的上方区域，第一运动台6和第二运动台7均为可在二维平面内自由移动的XY轴联动平台。由于上述的吸嘴装置具有上述的技术效果，具有该吸嘴装置的分选装置也具有相同的技术效果。由于摆臂在该发明上的机械动作为该领域公知技术，其具体的驱动结构在本实施例中不再赘述。

实施例2：见图5、图6，真空罐体2内设有4个压电陶瓷体4，压电陶瓷体4的伸缩轴为竖直设置，真空罐体2内还设有4根铰链杆5，铰链杆5的铰接处位于自身杆体的中部，且铰接轴为水平固定设置，铰链杆5的一端与压电陶瓷体4的形变端连接，铰链杆5的另一端设有阀体3，阀体可随铰链杆下压而与对应气道开口盖合。其余部分与实施例1相同，在此不再赘述。给压电陶瓷体施加不同的电压，压电陶瓷体的形变端会发生微小的位移，同步带动铰链杆摆动，这样阀体也会同步上下运动，使其与气道开口之间出现通气量的变化，起到控制气道开合的作用。

真空罐体2内固定有水平分布且弧形的铰接条51，弧形开口朝阀体3设置，铰链杆5铰接在铰接条51上。由于气道之间的间距不会太大，压电陶瓷体的宽度要大于气道之间的间距，所以弧形的铰接条可以给压电陶瓷体更多的安装空间。

本实施例还公开了一种用于拾取微型芯片的分选装置，它包括有第一运动台6、第二运动台7和摆臂8，摆臂8为沿竖直轴向转动设置，同时摆臂8还可以沿该转轴上下运动设置。摆臂8的末端设有上述的用于拾取微型芯片的吸嘴装置，吸嘴装置可随摆臂8移动至第一运动台6和第二运动台7的上方区域，第一运动台6和第二运动台7均为可在二维平面内自由移动的XY轴联动平台。由于上述的吸嘴装置具有上述的技术效果，具有该吸嘴装置的分选装置也具有相同的技术效果。由于摆臂在该发明上的机械动作为该领域公知技术，其具体的驱动结构在本实施例中不再赘述。

本发明可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为脱离本发明的范围。所有这样的对所述领域技术人员显而易见的修改将包括在本权利要求的范围之内。