专利名称：芯片自动补充机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将芯片自动补充到排列/供应机构的芯片自动补充机。排列/供应机构是为逐片排列和供应芯片而设计的。
迄今，芯片装配机一直是用来将芯片自动装配到印刷电路板上的。为了将多个随机供来的芯片排列成行，然后一片片地加以供应，芯片装配机通常都需要有排列/供应机构，一般叫做散装供料机。
为此目的，有人提出了带有盒式芯片箱的芯片自动排列/供应机，例如日本公开专利申请昭63-127600公开的就是这种机器。
芯片箱在芯片装运过程中可以作装运箱用。这个芯片箱还可以直接装配到芯片装配机上。
一般的芯片箱可以装大量芯片，例如5,000至100,000个芯片。而这个量是随芯片类型的不同而异的。尽管有如此大量的芯片，但仍会在较短的时间内用完，原因是芯片装配机的工作速度是很高的。因此需要监控芯片的使用量，从排列/供应机体上卸下空芯片箱，换上新的芯片箱。芯片装配机向印刷电路板上装芯片时停留4～6秒，在如此短的时间内替换空芯片箱是不可能的。因此，芯片装配机为换装芯片箱就得停留一段时间，这就降低了装配机的工作效率。换装芯片箱要求操作人员在芯片装配机近旁，要使补充操作自动化有困难。
芯片箱的体积越大，换箱操作的次数就越少。然而，排列/供应机的大小总是有一定限度的，因为它是芯片装配机的一个组成部分，多个排列/供应机沿芯片装配机的厚度方向并列配置，同时供应不同类型的芯片。此外，排列/供应机还得根据芯片装配机的动作高速往复运动，因此要避免增加排列/供应机的重量。芯片箱不应太厚，而且不能加大。
因此，本发明的目的是要提供一种在排列/供应机构装运箱空间内的芯片量下降到预定水平时能自动向装运箱空间内补充芯片的芯片自动补充机。
为达到上述目的，本发明提供的芯片自动补充机有一个芯片排列/供应机构，机构的装运箱空间内装有多个芯片，芯片从一个出口逐片排列供应，其特征在于，它包括下列组成部分一个传感器，用以检测装运箱空间中的芯片量是否下降到某一基准水平以下；一个芯片槽，位于排列/供应机构上方，其芯片容量设计成大于装运箱空间；芯片补充管线，芯片即通过此管线从芯片槽供到装运箱空间；开关装置，配置在补充管线中，用以根据传感器打开补充管线，并在预定量的补加芯片补充到装运箱空间时关闭补充管线。
芯片槽最好能容纳足够的芯片量，例如多于1,000,000个芯片，从而无须在大约一个月时间内补充芯片。
在多个排列/供应机构并列配置以便供应不同类型芯片的场合，最好也同样并列配置多个芯片槽。
在一个最佳实施例中，装运箱空间后侧有一个进料口，供接收拟补充的芯片。补充管线包括一个能竖向伸缩、可让芯片通过其中的管子。此外，最好还配置供水平移动至少一个芯片槽或排列/供应机构以使它们彼此竖向对齐的装置，以及供竖向移动管子下端从而将其插入进料口的装置。
在另一个最佳实施例中，补充管线有一个输送芯片的软管。在此情况下，最好配置供固定住软管下端从而将其从装运箱空间往上移并将其插入装运箱空间中的装置。
排列/供应机构的作用是在装运箱空间中使各芯片排列，然后从出料口逐片排出芯片。传感器工作时检测装运箱空间中的芯片量是否下降到基准水平以下。若低于基准水平，开关装置就打开，让芯片槽中拟通过补充管线供应的芯片借助其皮重而进入装运箱空间中。芯片供应量超过预定水平时，开关装置关闭。在此情况下，芯片不再供入装运箱空间中，以避免装运箱空间被补加的芯片过载。
只要芯片在芯片装配机工作过程中能顺利供应，就无须让芯片装配机停下来。这样可以提高工作效率。然而，与逐片装配式的芯片装配机配套使用的排列/供应机的工作速度高，因而要使自动补充机与排列/供应机配合工作有困难。为此，芯片的补充可以在印刷电路板装入芯片装配机时(大约需4～6秒钟)进行。本发明用补充管线向装运箱空间补充芯片，因而能够在很短的时间内补充芯片，不须要换芯片箱。
现在参看附图举例说明本发明的内容。附图中
图1是本发明一个实施例的芯片自动补充机的总视图；图2是沿图1中的A-A线截取的剖视图；图3是散装供料机的透视图；图4是散料盒和芯片箱的剖视图；图5是散料盒和芯片箱从图4箭头B的方向看去的部分视图；图6是关闭件的透视图；图7是本发明芯片自动补充机的工作流程图；图8是本发明第二实离例的芯片自动补充机的总视图；图9是图8所示芯片自动补充机的右视图。
参看图1和图2，本发明应用到芯片装配机上。
编号1表示逐片装配式芯片装配机。2是用作排列/供应机的散装供料机。3是片盘轴台，可相对于芯片装配机1水平运动。片盘轴台3的上表面设有多个散装供料机2，沿片盘轴台3的厚度方向并列配置。
图1中，四个散装供料机装在芯片装配机上。散装供料机的数目随芯片类型的不同而异。
先看散装供料机2。各散装供料机2的组件除芯片箱12、芯片有无传感器45和传感灵敏度调节器46外都是周知的组件，稍后将说明上述例外的组件。
如图3中所示，散装供料机2有一个机体10、散料盒11和芯片箱12，散料盒11可拆卸地装设在机体10上，芯片箱12可拆卸地与散料盒11连接。机体10与三角形基座13连接，供支撑下列部件之用散料盒11，成约45度角倾斜；供料杆14，可上下运动；回簧15，供往上推动供料杆14用；机械阀16，供有选择地供应压缩空气用；分度销推杆17；分度头18、分度轮19和齿条齿轮机构20。
压下供料杆14时，机械阀16打开，使压缩空气通入阀盒11中。这时，齿条齿轮机构20动作，使分度轮19转到一定的角度(例如90度左右)。分度轮19圆周上每隔90度有一个凹口，供每次接收一片芯片之用。芯片从散料盒11的出料口排出后嵌入分度轮19的一个凹口中。接着，芯片转动预定的角度，停留在分度头18的预定位置上。供料杆14下压时，分度销推杆17也下降。分度销推杆17与一适当的机构(图中未示出)连接，从而使一个销子(图中未示出)将芯片在分度销推杆17下移的过程中从分度头18往上推。这时，芯片被芯片装配机1抓住，从散装供料机2中出来。
夹爪21和夹杆22固定在机体10的后端。机体10由夹爪21固定在片盘轴台3上，夹爪21则由夹杆22驱动。
如图4中所示，散料盒11后端有一个进料口30。芯片箱12可拆卸地装在进料口30上。在图5所示的实施例中，散料盒11有一对沟槽32。芯片箱12有一对相应的凸起40可滑动地嵌入沟槽32中，从而牢牢地将芯片箱12装在散料盒11上。这时，散料盒11的进料口30与芯片箱12的孔口41对准，彼此连通起来。
大量芯片从芯片箱12传送到散料盒11。芯片先引入大舱33中，再进入小舱34中，最后移到排列通道35中。毗邻排列通道35的入口端有两个压缩空气孔36。机械阀16打开时，压缩空气就从这些孔通入，于是小舱34中的芯片就一片片地被推入排列通道35中。这时，那些原先引入排列通道35的芯片就被往前推送。散料盒11中毗邻排列通道35的前端处有一个出料口37。芯片逐片地从出料口37排出。散料盒11的内部结构与日本公开专利申请平3-187298中所公开的类似，这里不再介绍。
芯片箱12是透明的，由树脂制成。芯片箱12的前端和后端分别开有孔口41、42。前孔口41可用细长滑板43关上。细长板43是个软薄板，其后端有个手动操作按钮44。芯片箱12装在散料盒11的情况下，细长板43沿使孔口41打开的方向滑入，从而将芯片从芯片箱12加入散料盒11中。芯片有无传感器45(见图3)固定在芯片箱12靠近孔口41处。传感器45是为检测芯片箱12中的芯片量是否下降到预定水平以下而设计的。传感器45最好是反射式的，但也可以是透射式或任何其它形式的(例如接触式传感器或机械开关)。散装供料机体10后端装有传感灵敏度调节器46。传感器45通过传感灵敏度调节器46与控制器60连接。
关闭板47装在芯片箱12后端的孔口47上，可以向内移动。从图6中可以看到，关闭板47绕水平销48转动，在卷簧49的作用下受到推力，从而通常使孔口42关闭着。补充管道56的下端插入孔口42中。这时，补充管道56推动关闭板47，使孔口42打开。这使芯片可以平稳地从管道56供到芯片箱12中。
接下去参看芯片自动补充机。
如图1中所示，片盘轴台3上方装有顶板50。许多吊柱51从顶板50悬垂下来。吊柱51上固定着许多架子52。其中一个架子52上装有单轴驱动机构54，以便在水平方向上驱动或移动支撑台53。驱动机构54是在控制器60控制下工作的。多个芯片槽55倒立着，由支撑台53支撑。芯片槽55中装着不同类型的芯片，每个槽例如有1,000,000片数量级的芯片。图1中看到的是四个芯片槽55，但可采用任何数目的芯片槽。补充管道56可卸除地与各芯片槽55敞开着的底部连接。管道56与芯片槽55之间设有一个开关阀57，由控制器60加以控制。
补充管道56由两个管56a和56b组成，两者可以彼此相对滑动。下面的管56a由气缸58推动使其上下运动。气缸58装在垂直壁59(见图2)上，垂直壁59则固定在支撑台53的下表面。气缸58也是在控制器60的控制下工作的。气缸58受驱动时，管56a向下移动。于是管56a的下端插入芯片箱12中。管56a的下端发尖，以方便管56a插入芯片箱12中。管子56的横截面是圆的，但也可以是矩形的。管子56可以取任何其它形状，只要芯片可以畅顺地在管子中移动即可。
控制器60工作时与芯片装配机1连接，控制着驱动机构54、开关阀57和气缸58。驱动机构54、开关阀57和气缸58三者共同构成自动补充机。控制器60还与中央处理机(CPU)4连接，因而控制器60和芯片装配机1工作时彼此相互联系。CPU4不仅控制芯片装配机1，而且还与芯片装配机1的动作同步地驱动片盘轴台3。CPU4还发送驱动供料杆14和分度销推杆17的指令信号。
现在参看图7说明上述结构的芯片自动补充机的工作过程。
印刷电路板加到或装到芯片装配机1上时，芯片装配机1工作时就可以将散装供料机2供来的芯片一片片地装配到印刷电路板上。所有的芯片都装配到印刷电路板上之后，印刷电路板就传送到下一个加工台。这时，另一个印刷电路板就装到芯片装配机1上。在新的印刷电路板装到芯片装配机1的过程中，芯片装配机就得暂时停留4～6秒钟左右。
在装配芯片的过程中，芯片有无传感器45检测芯片箱12中的芯片量是否降到预定的水平(步骤S1)。芯片有无传感器45向控制器60发送相应的信号，于是控制器60就采取必要步骤补充待装配到下一块印刷电路板上的芯片。具体地说，核实空芯片箱12的编号(步骤S2)，于是支撑台53就移动，将编号与空芯片箱12相同的芯片槽55安置在散料供应机2上方的芯片补充位置(步骤S3)上。
下一个印刷电路板装到芯片装配机的同时(步骤S4)，CPU工作，将片盘轴台3移到芯片补充位置(步骤S5)，从而将散装供料机2连同空芯片箱12安置到编号与空芯片箱12相同的芯片槽55的正下方。参看图1，最左边的散装供料机2在垂直方向上与最左边的芯片槽55对齐。接下去，控制器60工作，使气缸58下降(步骤S6)。补充管56a的下端插入芯片箱12的孔口42中。基本上与此同时，控制器60工作，将开关阀57打开(步骤S7)。于是，芯片借自身的重量从芯片槽55通过管线56下落，然后进入芯片箱12中。开关阀57打开之后，经过预定的时间，控制器60工作，使工关阀57关闭(步骤S8)。开关阀57一直打开着，直到芯片箱12基本上灌满芯片但芯片尚未溢出时为止。芯片箱12中的芯片得到补充时，控制器60工作，将气缸58提升(步骤S9)。管56a从芯片箱12移开。气缸58上移时，CPU4工作，将片盘轴台3移回到其原来的位置(步骤S10)。
补充芯片的过程进行时，印刷电路板就同时装到芯片装配机上。印刷电路板的装入基本上与芯片的补充同时完成。印刷电路板装到芯片装配机之后，芯片装配机1工作，再次开始按通常的方式装入芯片。
简单说，芯片的补充是在装入印刷电路板同时进行的，因此，每一次补充芯片都无须使芯片装配机1的工作停下来，于是芯片装配机1就可以不停地工作。
在此实施例中，支撑台53在水平方向移动，使芯片槽55与空的散装供料机2在垂直方向上对齐。本发明并不局限于上述方案。也可以令带有芯片槽55的支撑台53固定不动，而移动空的散装供料机2，将片盘轴台3移到所要求的位置。
图8和图9示出了本发明第二实施例的芯片自动补充机。
在这些图中，同样的部件用同样的编号表示，这里不再予与说明。
架子70从顶壁50悬垂着，支撑着多个芯片槽55，因此各芯片槽55支撑在固定的位置。软管71可拆卸地与各芯片槽55敞开着的底部或下端连接。开关阀57配置在管71与芯片槽55之间，在控制器60的控制下工作。
管71安置成使其在散料供应机2工作时不致妨碍其工作。
水平架72固定在架子70下方。架子72上装有X-Y自动机73。自动机73在控制器60的控制下能沿架子72在X-Y(水平方向)上移动。自动机73有一个卡手74和一个气缸75，前者供抓住管71的下端，后者供上下移动卡手74用。首先，令卡手74抓住在固定位置悬垂着的管71的下端。这之后，气缸75工作，使管71上升。自动机73沿水平方向移动，使管71与所要求的散装供料机2在垂直方向对齐。这时，气缸75再次工作，使管71的下端插入芯片箱12的孔口42中。
管71插入芯片箱12之后，控制器60和第一实施例中一样工作，使开关阀57打开。这对定量的芯片从芯片槽55通过管71供入芯片箱12中。这之后，开关阀57关闭。气缸75再次工作，使管子71放开。之后，卡手74放开，释放管子71。这使管71在自身弹性的作用下回到其固有或悬挂位置。
在所举的上述实施例中，芯片槽55支撑在固定的位置。若散装供料机2移离芯片槽55，软管71须要大幅度弯曲。此外，软管71的长度须要长得即使散料供应机2和芯片槽55彼此相隔很大的距离也能补充芯片。为此，驱动片盘轴台3将散装供料机2连同空芯片箱12移到靠近芯片槽55的位置。这样就基本上无须使管71弯曲，同时可以使用短管。
不言而喻，本发明并不局限于上述实施例。
在第一和第二实施例中，芯片是在装印刷电路板的同时补充的。或者也可以在装配芯片的过程中与散装供料机2同步地移动芯片槽55或管71，从而向空芯片箱12中补充芯片。在这种情况下，在补充操作过程中无须将芯片装配机停下来，从而大大提高了工作效率。
本发明还适用于其中两个散装供料机中有一个备用另一个工作的芯片装配机。在这种情况下，芯片自动补充机可以在备用状态下给散装供料机补充芯片。这样，由于时间充分，因而无须令芯片自动补充机高速工作。
在上述实施例中，芯片是能过芯片箱送到散料盒中的。也可以在散料盒的容积大到足以容纳大量芯片时将芯片直接送入散料盒中。这另一种方案可以不用芯片箱。
本发明不仅适用于芯片装配机，也适用于其它设备(例如自动装带机)。只要它们配有排列/供应机都行。
简单说，传感器的作用是检测装运箱空间中的芯片量是否下降到预定水平以下。若低于预定水平，预定量的芯片就从芯片槽通过补充管线送入装运箱空间。这使芯片的补充操作自动化。与现有技术不同，芯片是通过补充管线补充的，因而无须装卸芯片箱。本发明使芯片装配机的工作基本上可连续进行，不须要停机，从而大大提高了工作效率。
本发明是就一些最佳实施例进行说明的。不言而喻，在不脱离所附权利要求书所述的本发明精神实质和范围前提下，是可以对上述实施例进行种种修改的。
权利要求
1.一种芯片自动补充机，其特征在于包括一个排列/供应机构，设有供容纳多片芯片的装运箱空间和一个供以排列方式逐片从装运箱空间排出芯片的出料口；一个传感器，供检测装运箱空间内的芯片量是否下降到预定水平以下；一个芯片槽，位于所述排列/供应机构上方，其容纳芯片的容量大于装运箱空间；一个补充管线，芯片即通过此管线从芯片槽送到装运箱空间中；和开关装置，配置在所述补充管线中，其工作是依据所述传感器来打开所述补充管线，并在送到装运箱空间的芯片量达到预定量时关闭该补充管线。
2.如权利要求1所述的芯片自动补充机，其特征在于有多个所述排列/供应机构并列配置，以便供应不同类型的芯片，且配有多个所述芯片槽。
3.如权利要求1或2所述的芯片自动补充机，其特征在于，它还包括水平移动装置，用于水平移动所述芯片槽和所述排列/供应机构中的至少一个，使所述芯片槽和所述排列/供应机构在垂直方向上彼此对齐；所述装运箱空间的后端有一个进料口，供接收补加的芯片用；所述补充管线包括一个能垂直伸缩且能让芯片畅顺通过的管子；和垂直移动装置，用于上下移动所述管子的下端，以将管子的下端插入所述进料口中。
4.如权利要求1或2所述的芯片自动补充机，其特征在于，所述装运箱空间的后端有一个进料口，且所述补充管线包括一个软管，芯片即通过该软管输送，此外还包括夹住所述软管下端的装置，以将所述软管从所述装运箱空间向上移动，并将软管的下端插入所述装运箱空间中。
全文摘要
一种芯片自动补充机，有一个排列/供应机构，设有供容纳多片芯片的装运箱空间，还有一个出料口，通过该出料口芯片逐片排列供应。配有一个传感器，用以检测装运箱空间内的芯片量是否降到预定水平以下。若在预定水平以下，芯片就从芯片槽通过补充管线或导管补充到装运箱空间中。芯片槽位于排列/供应机构上方。补充管线中设有一个开关阀，根据传感器检测结果打开补充管线，在装运箱空间的芯片补充量达到所要求量时关闭补充管线。
文档编号H05K13/02GK1138817SQ96101808
公开日1996年12月25日 申请日期1996年1月23日 优先权日1995年1月23日
发明者羽室光郎, 卷敬一 申请人:株式会社村田制作所