一种半导体铜片冲压设备的制作方法

本发明涉及半导体加工，特别是涉及一种用于冲裁半导体铜片的冲压设备。

背景技术：

1、在半导体封装加工领域，铜片冲压是关键的制造环节之一，其作用是将铜片通过冲裁形成符合规格的多个小型铜片成品。

2、对于需要从同一铜片上冲裁出多个成品的加工场景，传统的冲压设备通常采用一次冲裁成型的方案，即冲裁模具在单次冲压行程中集中完成全部成品的冲裁。这种方式要求模具上的冲针排布密集，相邻冲针之间的间距较小。然而，当过小的冲针间距难以保证时，冲针的结构强度将受到严重影响，在长期使用中易发生断裂或磨损，从而降低冲针使用寿命和冲裁良品率。

3、为解决上述问题，业界尝试将冲针间距增大，并采用分次冲裁的方式完成整张铜片的加工。但在实际应用中，现有设备缺乏有效的手段来实现铜片在冲裁工位内的精确移位和定位，难以确保每次冲裁位置的一致性和准确性。同时，分次冲裁过程中，已冲裁出的成品如何在不影响后续工序的情况下被可靠取出并转移，也是制约该类设备实现自动化高效作业的难点所在。

4、因此，如何在保证冲针足够间距的前提下，实现铜片在冲裁工位内的精确分次移位，并配合完成成品的可靠下料，是当前半导体铜片冲压加工中亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种半导体铜片冲压设备，以解决现有冲压设备在增大冲针间距后，难以实现铜片在冲裁工位内精确分次移位，以及难以配合完成成品可靠下料的问题。

2、为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：

3、一种半导体铜片冲压设备，包括：工作台；

4、铜片上料机构，设置于所述工作台上，用于将堆叠的铜片逐片分离并顶升至出料口；

5、第一转运机械手，用于从所述出料口吸取单片的铜片；铜片定位机构，设置于所述工作台上，用于对所述第一转运机械手吸取的铜片进行位置检测和姿态调整；

6、第二转运机械手，用于吸取经所述铜片定位机构调整后的铜片，并将其转运至铜片冲裁机构；所述第二转运机械手还被配置为在冲裁过程中，带动铜片在所述铜片冲裁机构内依次移动至多个不同的预设冲裁位置；

7、所述铜片冲裁机构，包括冲床和冲裁模具，用于在所述第二转运机械手将铜片移动至每一所述预设冲裁位置时，对铜片执行一次冲裁动作，以在铜片上分次冲裁出多个成品，并最终形成废料框；

8、成品下料机构，包括下料取料装置和拨料装置；所述下料取料装置用于从所述冲裁模具中一次性吸取全部成品；所述拨料装置用于将成品从所述下料取料装置上一次性剥落至料盘中转装置上的料盘内；所述料盘中转装置，用于承载并定位料盘，以承接所述拨料装置剥落的成品；

9、料盘上料机构，用于堆叠存放空料盘；料盘取料机械手，用于从所述料盘上料机构吸取空料盘并搬运至所述料盘中转装置；

10、料盘下料搬运机械手，用于将装载有成品铜片的料盘从所述料盘中转装置搬运至料盘下料输送带；

11、所述料盘下料输送带，用于将料盘输出；

12、废料收集装置，用于收集冲裁完成后形成的废料框。

13、进一步地，所述冲裁模具包括冲裁上模和冲裁下模，所述冲裁上模设置有冲针固定板和成型冲针，所述冲裁下模对应设置有内托顶针推板和内托顶针；所述内托顶针的头部设有用于产生真空吸附力的小孔，所述冲裁下模的刀口面设有用于产生真空吸附力的孔，以在冲裁后分别吸附成品和铜片剩余材料；所述内托顶针还被配置为能够在一次冲裁完成后，向上顶升成品至所述刀口面；所述冲裁下模的下方设置有气缸，用于在冲压时拉扯所述内托顶针使其退缩，冲针回位后，所述气缸松掉压力，由弹簧力回弹将成品顶升回刀口表面。

14、进一步地，所述下料取料装置包括下料横移模组、下料升降模组和下料吸取平台，所述下料吸取平台的底部设置有多个阵列排布的吸头，每个所述吸头的底部设置有吸附孔；所述拨料装置包括拨料横移模组、拨料升降模组和拨料板，所述拨料板上设置有多条用于避让所述吸头的避位槽；所述下料吸取平台被配置为伸入所述冲裁模具内，贴合所述下模刀口面以吸取成品；所述拨料板被配置为能够移动至所述下料吸取平台下方，并通过所述避位槽穿过所述吸头，以在所述吸头释放真空时将成品剥落。

15、进一步地，所述铜片上料机构包括铜片料仓、铜片顶升装置和防连料分离装置；所述铜片料仓的侧壁设置有多条沿竖直方向延伸的限位板，限位板上设有防刮涂层，底部设置有电木块；所述防连料分离装置设置在所述铜片料仓的出料口处，包括被动连料分离毛刷、主动连料分离毛刷和吹气分离装置；所述被动连料分离毛刷和所述主动连料分离毛刷分别对称设置在所述出料口的两侧，所述主动连料分离毛刷连接有驱动气缸，以驱动其相互靠近或远离；所述吹气分离装置对应所述出料口设置；铜片出料时先通过所述吹气分离装置吹气分离，然后再经过所述被动连料分离毛刷和所述主动连料分离毛刷进一步分离，以保证铜片为单片。

16、进一步地，所述铜片顶升装置包括顶升电机、顶升齿轮、顶升齿条和顶升板，所述顶升板用于放置堆叠的铜片，所述顶升齿轮安装在所述顶升电机上，所述顶升电机通过所述顶升齿轮驱动所述顶升齿条，以带动所述顶升板做升降运动。

17、进一步地，所述铜片定位机构包括定位平台、光源和定位相机；所述定位平台为透明亚克力材质，使所述光源的光线可以透射，所述亚克力材质内部形成有真空腔体，以构成真空吸附部，用于吸附铜片；所述定位平台的下方设置有三个电机，分别用于驱动所述定位平台进行前后移动、左右移动和旋转，以将铜片调整至所述定位相机拍摄设定的位置。

18、进一步地，所述第一转运机械手包括第一横移模组、第一升降模组、第一吸平板和第一缓冲器，所述第一吸平板安装在所述第一升降模组上，所述第一升降模组安装在所述第一横移模组上，所述第一缓冲器安装在所述第一升降模组的升降板的底部；所述第一转运机械手还包括双张检测发射器，所述铜片定位机构的一侧对应设置有双张检测接收器，所述双张检测发射器与所述双张检测接收器配合，用于检测所述第一转运机械手是否吸取双张铜片。

19、进一步地，所述料盘上料机构包括料盘料仓和料盘顶升装置，所述料盘料仓用于堆叠存放料盘，所述料盘顶升装置设置在所述料盘料仓的底部，用于顶升料盘，方便所述料盘取料机械手取料。

20、进一步地，所述料盘取料机械手包括料盘取料横移模组、料盘取料升降模组和料盘取料升降板，所述料盘取料升降板上设置有多组料盘取料吸盘；所述料盘取料横移模组和所述料盘取料升降模组驱动所述料盘取料升降板带动所述料盘取料吸盘到所述料盘料仓的出料口处，所述料盘取料吸盘吸取料盘，并将料盘移动到所述料盘中转装置上。

21、本技术的有益效果为：

22、本技术提供的半导体铜片冲压设备，通过第二转运机械手在冲裁过程中带动铜片依次移动至多个不同的预设冲裁位置，配合铜片冲裁机构逐次执行冲裁动作，实现了单张铜片的分次冲裁。由于将原本需要密集排布的冲针分散布置于不同的冲裁位置上，有效增大了相邻冲针之间的间距，从而显著提升了冲针的结构强度和抗断裂能力，延长了冲针的使用寿命，同时保证了冲裁成品的良品率。

23、在每一次冲裁完成后，第二转运机械手先将铜片移出模具外等待，由成品下料机构将当次冲裁出的成品从模具中取出，随后第二转运机械手再将铜片移入模具内进行下一次冲裁定位。这种“冲一次、取一次”的作业方式，使得每次冲裁产生的成品能够被及时、可靠地取出，避免了已冲裁成品在后续移位过程中发生位置偏移或与模具发生干涉，确保了各次冲裁之间的定位精度和成品完整性。同时，单次冲裁仅产生少量成品，下料取料装置每次只需吸取少量成品，吸取动作更加可靠，降低了漏吸或吸取偏位的风险。

24、全部四次冲裁完成后，铜片上仅剩余废料框，由第二转运机械手或成品下料机构将废料框取出并放入废料收集装置，实现了成品与废料的分离处理，避免了废料堆积对连续作业的影响。

25、此外，铜片定位机构通过视觉检测与真空吸附平台的配合，对待冲裁的铜片进行精确的位置检测和姿态调整，为后续多次分次移位冲裁提供了一致的定位基准，确保了各次冲裁位置之间的相对精度。料盘上料机构、料盘取料机械手、料盘中转装置和料盘下料搬运机械手的协同配合，实现了料盘的自动供给、定位和下料流转，进一步提升了设备的整体自动化程度和生产效率。