一种用于芯片精密贴装的吸附装置及机械臂的制作方法

1.本技术涉及光通信器件制造领域，尤其涉及一种用于芯片精密贴装的吸附装置及机械臂。


背景技术：

2.现有技术中，在光通信器件制造领域，诸如光接收器件(rosa)、光发射器件(tosa)这样的有源器件的芯片或芯片模块在其生产制造的工序中，需要将芯片或芯片模块组装到合适位置，同时不能损坏芯片或芯片模块。因此行业内通常采用吸嘴接触芯片，以真空吸附的方式进行吸附转移。吸嘴固定在特制的固定结构上，采用缓慢接近的方式去吸附芯片。由于芯片脆弱，因此，常采用力传感器控制吸嘴对芯片的压力，一方面使得固定结构的成本提高、结构复杂，一方面力传感器在小压力的情况调节不便，使得每一次吸附都要花费较多的时间来精确控制力度，导致吸嘴无法快速制动，生产节拍缓慢。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例期望提供一种用于芯片精密贴装的吸附装置及机械臂，以解决生产节拍缓慢的问题。
4.为达到上述目的，本技术实施例的技术方案是这样实现的：
5.一种用于芯片精密贴装的吸附装置，包括：外支座；止震挡片，所述止震挡片固定在所述外支座上；运动组件，所述运动组件包括固定部以及运动部、所述固定部与所述外支座固定连接；所述运动部配置为能够相对于所述固定部往复运动；限位部；所述限位部与所述运动部保持相对固定；吸附嘴、所述吸附嘴设置在所述运动部的前端；第一弹性件，所述第一弹性件配置为向所述运动部施加第一作用力；以及第二弹性件，所述第二弹性件配置为向所述运动部施加第二作用力；所述第一作用力与所述第二作用力的方向相反；所述第一作用力与所述第二作用力的合力能够驱使所述运动部沿正方向移动，所述正方向定义为所述吸附嘴靠近芯片的方向；所述止震挡片能够与所述限位部抵触以限制所述运动部沿正方向移动；当所述止震挡片与所述限位部抵触，所述吸附嘴能够吸附芯片。
6.进一步地，所述运动组件为滚珠衬套组件，所述固定部为滚珠衬套组件的外壳，所述运动部为具有贯穿孔的中空轴，所述固定部所述吸附嘴具有一贯通的吸气通道，所述吸气通道的一端与所述贯穿孔连通，所述吸气通道的另一端能够吸附所述芯片。
7.进一步地，所述运动部的轴线穿过所述第一弹性件与所述第二弹性件。
8.进一步地，所述第一弹性件设置在所述前端上，所述第二弹性件设置在所述运动部的远离所述吸附嘴的后端上。
9.进一步地，所述吸附嘴包括挡板；所述第一弹性件套设在所述前端上，所述第一弹性件的两端分别与所述挡板、所述外支座的底端抵触连接。
10.进一步地，所述运动组件包括联接头，所述联接头可拆卸地设置在所述后端；所述第二弹性件套设在所述后端上，所述第二弹性件的两端分别与所述联接头、所述外支座的
顶端抵触连接。
11.进一步地，所述限位部固定在所述联接头的侧面，所述止震挡片包括一体连接的固定片以及止震片，所述固定片与所述止震片垂直设置，所述固定片可拆卸地固定在所述外支座的侧面，所述止震片垂直于所述运动部的轴线并延伸到所述限位部的下方。
12.进一步地，所述吸附装置包括防转结构，所述防转结构用于限制所述固定部与所述运动部发生相对转动。
13.进一步地，所述防转结构为与所述固定部相对固定的定位柱，所述限位部上形成有定位槽，所述防转结构穿设在所述定位槽中，以限制所述固定部与所述运动部发生相对转动。
14.进一步地，所述第一弹性件为弹簧；和/或，所述第二弹性件为弹簧。
15.进一步地，所述吸附装置包括负载连接板以及安全装置，所述负载连接板与所述外支座可拆卸连接，所述安全装置包括感应光耦、过渡板以及感应片，所述过渡板固定在所述负载连接板上，所述感应光耦固定在所述过渡板上，所述感应片与所述运动部相对固定。
16.一种机械臂，包括上述的吸附装置以及臂体，所述吸附装置设置在所述臂体上。
17.本技术实施例的一种用于芯片精密贴装的吸附装置及机械臂通过设置外支座、止震挡片、运动组件、限位部、吸附嘴、第一弹性件以及第二弹性件，第一弹性件配置为向运动部施加第一作用力。第二弹性件配置为向运动部施加第二作用力。第一作用力与第二作用力的方向相反。第一作用力与第二作用力的合力能够驱使运动部沿正方向移动，从而能迅速的使得吸附嘴停留在工作位置，从而方便其进行芯片的吸附动作，加快生产节拍；止震挡片能够与限位部抵触以限制运动部沿正方向移动，一方面避免压坏芯片，避免出现不良品，另一方面也可以减短吸附嘴的部分稳定时间，提高贴装或导料节拍，实现快速高精度的贴装和上下料等生产过程。
附图说明
18.图1为本技术实施例的一种用于芯片精密贴装的吸附装置的结构示意图；
19.图2为图1的吸附装置的正面视图，其中，第一弹性件与第二弹性件为压簧；
20.图3为图2的a-a剖视图，其中，第一弹性件与第二弹性件为拉簧；
21.图4为图2的俯视图；
22.图5为本技术的第一弹性件、第二弹性件以及运动部的安装实施例；
23.图6为本技术的第一弹性件、第二弹性件以及运动部的另一种安装实施例；
24.图7为现有技术中的吸附嘴与芯片的位置关系示意图；
25.图8为本技术实施例的吸附嘴与芯片的位置关系示意图；
26.图9为现有技术中的吸附装置的结构示意图。
具体实施方式
27.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本技术的解释说明，不应视为对本技术的不当限制。
28.在本技术实施例的描述中，“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”方位或位置关系为
基于附图2所示的方位或位置关系，需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本技术和简化描述，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的限制。
29.如图1至图6所示，一种用于芯片精密贴装的吸附装置，包括外支座1、止震挡片2、运动组件3、限位部81、吸附嘴4、第一弹性件82以及第二弹性件83。
30.运动组件3包括固定部31以及运动部32、固定部31与外支座1固定连接；运动部32配置为能够相对于固定部31往复运动；吸附嘴4设置在运动部32的前端321；当运动部32沿轴向上下运动时即可带动吸附嘴4上下运动，进而使得吸附嘴4靠近或者远离待吸附的芯片9。
31.止震挡片2固定在外支座1上，两者连接方式可以为螺纹连接。限位部81与运动部32保持相对固定，两者可以直接通过螺栓连接或者焊接固定；也可以通过其他部件间接保持相对固定，例如，限位部81可以固定在联接头37(下文提及)上，联接头37与运动部32的端部连接，进而使得限位部81与运动部32保持相对固定。
32.现有技术中，如图7所示，吸附嘴4’在外部机构(未标出)带动下靠近芯片9’，由于芯片9’脆弱，需要精确控制吸附嘴4’与芯片9’的接触压力，例如10g、20g、5g等等，一方面外部机构很难具备如此细小的接触压力控制精度，一方面会使得作用在外部机构的运动作用力相当小，因此吸附嘴4’是缓慢的靠近芯片9’，影响了生产节拍，且其运动路径是在l1 l2的区间内来回震动，不仅导致吸附嘴4’停留在芯片9’的接触位置的用时增加，影响生产节拍，l2区间内的有害振幅还会导致芯片9’被压坏。
33.本技术实施例中，参考图1至图6、以及图8，第一弹性件82配置为向运动部32施加第一作用力。第二弹性件83配置为向运动部32施加第二作用力。第一作用力f1与第二作用力f2的方向相反。第一作用力f1与第二作用力f2的合力f能够驱使运动部32沿正方向移动，正方向定义为吸附嘴4靠近芯片9的方向；对应的，反方向定义为吸附嘴4远离芯片9的方向。止震挡片2能够与限位部81抵触以限制运动部32沿正方向移动。
34.具体地，吸附嘴4靠近芯片9的过程中，合力f作用在运动部32上，运动部32相对于固定部31向下运动，吸附嘴4快速靠近芯片9，运动部32向下运动带动限位部81向下运动，当止震挡片2与限位部81抵触，吸附嘴4到达工作位置b，吸附嘴4立刻停止靠近芯片9，此时在止震挡片2与限位部81的相互作用情况下，限位部81向上反弹，带动运动部32向上运动，进而带动吸附嘴4远离芯片9，远离的过程中，合力f始终作用在运动部32上，因此，当吸附嘴4到达返回位置c即停止远离，合力f继续作用，运动部32重新带动吸附嘴4再次靠近芯片9，并在下一次到达工作位置b时反弹至下一轮返回位置c1
…
下一轮返回位置c2，重复以上过程，由于能量损耗，每一次的返回位置c、c1、c2
…
都比上一次的更靠近工作位置b，也即是l3的距离每次都在缩短，采用阻尼 抵触的形式使得吸附嘴4能迅速的停留在工作位置b，从而方便其进行芯片9的吸附动作，加快生产节拍。
35.本技术实施例中，通过设置止震挡片2的具体位置，使得当止震挡片2与限位部81抵触时，吸附嘴4在工作位置b，能够贴在芯片9上，运动部32受到止震挡片2的阻挡作用无法再进一步的沿正方向向下运动，进而确保吸附嘴4与芯片9接触后无法沿正方向往下运动，一方面避免压坏芯片9，避免出现不良品，另一方面也可以减短吸附嘴4的部分稳定时间，即相当于减少了现有技术中l2的振幅区域，变相的提高贴装或导料节拍，实现快速高精度的
贴装和上下料等生产过程。
36.本技术实施例中，第一弹性件82与第二弹性件83可以为弹簧、波纹管或者膜片。第一作用力f1可以是一个变化的力，也可以是恒定的力；第二作用力f2可以是一个变化的力，也可以是恒定的力。通过调节第一弹性件82与第二弹性件83的作用力的大小，两者彼此抵消，合力f能根据需要调节，保证吸附嘴4对芯片9的接触压力从零到设定值的无级调节，确保吸附嘴4能在有阻尼的情况下迅速的到达工作位置b。
37.待吸附嘴4稳定停留在工作位置b，吸附嘴4吸附芯片9，外部装置通过带动外支座1转移，实现运动组件3的整体转移，从而完成对芯片9的转移。
38.一种可能的实施例，如图1至图6所示，运动组件3为滚珠衬套组件，固定部31为滚珠衬套组件的外壳，运动部32为具有贯穿孔322的中空轴。外支座1中部设置有安装孔13，固定部31、运动部32穿设于安装孔13中，后端323与前端321分别从安装孔13的两端冒出。其中，外支座1的顶端为靠近后端323的顶面，外支座1的底端为靠近前端321的底部。
39.需要注意的是，如无明确指代，本技术各实施例中的轴向是指的运动部32的轴线324的延伸方向，轴向向下是指的运动部32靠近芯片9，轴向向上是指的运动部32远离芯片9。
40.吸附嘴4具有一贯通的吸气通道42，吸气通道42的一端与贯穿孔322连通，吸气通道42的另一端能够吸附芯片9。具体地，部分吸附嘴4可从前端321嵌入贯穿孔322中，下端能与芯片9接触进行吸附，吸附嘴4上端有外螺纹，与运动部32的内螺纹连接固定。
41.贯穿孔322远离吸附嘴4的一端用于连通气路，例如真空泵(未标出)，通过真空泵产生负压，使得吸附嘴4产生负压从而吸附芯片9。吸气通道42远离运动部32的一端可逐渐收缩变窄，以确保吸附力以及吸附面积，从而控制吸附嘴4吸附芯片9的位置一致。
42.采用滚珠衬套上下运动具有重复定位精度高，各运动部件之间的摩擦力小等优点，再通过第一弹性件82与第二弹性件83保证吸附嘴4对芯片9的接触压力从零到设定值的无级调节，利用止震挡片2限制下部的无效振幅，减少了现有技术中l2的振幅区域，变相的提高贴装或导料节拍，实现快速高精度的贴装和上下料等生产过程。
43.如图7和图9所示，现有技术的吸附装置采用气缸1’带动活塞轴2’上下运动，活塞轴2’的末端设置有吸附嘴4’，通过设置在气缸1’上的磁感应器9(未标出)进行运动限位，一方面，吸附嘴4’与芯片9’的接触压力由气缸1’的缸径与通入的气压压力决定，同时还要考虑各运动件之间相互的摩擦力，因此很难精确的控制接触压力为0g-10g；另一方面，气缸1’与固定面的接触点与活塞轴2’为平行关系，两者之间存在力臂，因此当气缸1’采用较小的力f”推动活塞轴2’时，气缸1’与固定面之间存在f’，力矩m会导致其卡壳，重新处理卡壳后又需要重新设置接触压力、接触位置等等，极大的影响生产节拍。
44.本技术实施例中，如图1至图6所示，运动部32的轴线324穿过第一弹性件82与第二弹性件83；以使得第一弹性件82与第二弹性件83对运动部32的作用点处于运动部32的轴线上，防止产生偏心力矩，确保重复定位精度，防止卡壳，确保稳定有序的进行生产节拍。
45.一种可能的实施例，如图1至图4所示，第一弹性件82设置在前端321上，第二弹性件83设置在运动部32的远离吸附嘴4的后端323上；两者分别对运动部32施加第一作用力f1与第二作用力f2，结构简单且便于维护。需要理解的是，第一弹性件82可以是一个或者多个、第二弹性件83可以是一个或者多个。
46.如图2所示，若第一弹性件82为压簧，第一弹性件82向运动部32施加沿正方向的第一作用力f1；第二弹性件83向运动部32施加沿反方向的第二作用力f2。
47.如图3所示，若第一弹性件82为拉簧，第一弹性件82向运动部32施加沿反方向的第一作用力f1；第二弹性件83向运动部32施加沿正方向的第二作用力f2。
48.即，不论第一弹性件82、第二弹性件83为压簧或者拉簧，只要能确保合力f沿正方向即可。需要注意的是，各部件必然具有自重，例如运动部32、吸附嘴4以及联接头37(下文提及)等，因此在实际设置中，第一弹性件82、第二弹性件83的弹力设置还需要考虑上述重力的影响，以确保最终的合力f沿正方向朝下。
49.第一弹性件82的设置有多种方式。
50.一种可能的实施例，如图1至图4所示，吸附嘴4包括挡板41；挡板41可以为环形，也可以在吸附嘴4沿径向凸出若干个凸耳，只要可以为第一弹性件82提供着力点即可。
51.第一弹性件82为压簧，第一弹性件82套设在前端321上，第一弹性件82的两端分别与挡板41、外支座1的底端抵触连接。第一弹性件82为拉簧，第一弹性件82套设在前端321上，第一弹性件82的两端分别与挡板41、外支座1的底端固定连接。
52.此外，外支座1的底端可以固定设置端面法兰11，一方面可以封闭安装孔13，从而固定滚珠衬套组件的固定部31的轴向移动，一方面可以提供第一弹性件82的着力点。
53.第二弹性件83的设置有多种方式。
54.一种可能的实施例，如图1至图4所示，运动组件3包括联接头37，联接头37可拆卸地设置在后端323；后端323与联接头37可采用螺栓连接。联接头37上应当留下与气路转换接头联接的螺孔371，从而连接外部负压泵(未标出)，以使得贯穿孔322、吸气通道42与外部负压泵连通。
55.第二弹性件83为压簧，第二弹性件83套设在后端323上，第二弹性件83的两端分别与联接头37、外支座1的顶端抵触连接，第二弹性件83通过联接头37向运动部32施加沿反方向的作用力。
56.第二弹性件83为拉簧，第二弹性件83套设在后端323上，第二弹性件83的两端分别与联接头37、外支座1的顶端固定连接，第二弹性件83通过联接头37向运动部32施加沿正方向的作用力。
57.此外，运动组件3还包括密封圈38，密封圈38布置在后端323与联接头37的接口处，防止气路在联接头37与运动部32的贯穿孔322之间漏气，影响真空度和吹气大小。
58.一种可能的实施例，如图5所示，第一弹性件82与第二弹性件83均可设置在前端321上，两者分别对运动部32的前端321施加第一作用力f1与第二作用力f2。其中，第一弹性件82与第二弹性件83的其中之一为压簧，第一弹性件82与第二弹性件83的其中另一为拉簧；只要能确保合力f沿正方向即可。
59.一种可能的实施例，如图6所示，第一弹性件82与第二弹性件83均可设置在后端323上，两者分别对运动部32的后端323施加第一作用力f1与第二作用力f2。其中，第一弹性件82与第二弹性件83的其中之一为压簧，第一弹性件82与第二弹性件83的其中另一为拉簧；只要能确保合力f沿正方向即可。
60.一种可能的实施例，如图1至图4，以及图8所示，限位部81可为板体，止震挡片2包括一体连接的固定片21以及止震片22，固定片21与止震片22垂直设置，固定片21可拆卸地
固定在外支座1的侧面，止震片22垂直于运动部32的轴线324并延伸到限位部81的下方。
61.限位部81固定在联接头37的侧面；也可以直接与运动部32固定连接。
62.运动部32在合力f作用下沿正方向向下运动，带动吸附嘴4到达工作位置b，止震片22能够与限位部81抵触以限制运动部32继续沿正方向向下移动，使得吸附嘴4能迅速的停留在工作位置b，从而方便其进行芯片9的吸附动作，加快生产节拍。
63.一种可能的实施例，如图1至图4、以及图8所示，固定片21与外支座1螺栓连接，固定片21上形成有长槽25，方便调节固定片21与外支座1的固定位置，从而准确的设定止震片22与限位部81抵触的位置，进而精确的控制工作位置b。
64.一种可能的实施例，如图1至图4、以及图8所示，吸附装置包括防转结构5，防转结构5用于限制固定部31与运动部32发生相对转动。芯片9在吸附转移过程中不能发生角度变化，以满足芯片9安装的过程中对方位的精度要求。此外，限制固定部31与运动部32，可以使得滚珠衬套组件获得较好的重复定位精度。
65.防转结构5有多种设置方式。
66.一种可能的实施例，如图1至图4、以及图8所示，防转结构5为与固定部31相对固定的定位柱，限位部81上形成有定位槽811，防转结构5穿设在定位槽811中，以限制固定部31与运动部32发生相对转动。可以理解的是，本处为了精简结构，将限位部81直接作为防转结构5配合的部件；在实际设置中也可以根据需要再另外设置其他部件与防转结构5配合。
67.由于，限位部81与止震挡片2在轴向上干涉，因此止震挡片2上可形成有避让防转结构5的让位区域24，以避免干涉。限位部81与止震挡片2实现抵触，定位槽811与防转结构5配合以实现防转。
68.一种可能的实施例，如图1至图4所示，吸附装置包括负载连接板6以及安全装置7，外支座1作为运动组件3的位置限制零件，其侧面有小孔，可以安装紧定螺钉防止固定部31移动，负载连接板6与外支座1可拆卸连接，连接的方式可以是螺栓连接、卡接等。负载连接板6与整机的驱动机构连接接。
69.安全装置7包括感应光耦71、过渡板72以及感应片73，过渡板72固定在负载连接板6上，感应光耦71固定在过渡板72上，感应片73与运动部32相对固定。感应光耦71尽量选用微型光耦以保证体积小、不干涉其他结构比较合适。感应片73可固定在联接头37上，运动部32沿轴向运动时，感应片73随之运动，感应光耦71检测感应片73的轴向位置，可随时监控轴向的移动是否超过安全值，起保护作用。
70.一种机械臂，包括臂体上述的吸附装置，吸附装置设置在臂体上。
71.本技术提供的各个实施例/实施方式在不产生矛盾的情况下可以相互组合。
72.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。