本發(fā)明屬于柔性電子制造相關設備領域，更具體地，涉及一種面向柔性電子制備的高速轉塔對稱布置貼裝系統(tǒng)。

背景技術：

柔性電子具有大面積、可變形、輕質等特點，因而在航空航天、信息通信和健康醫(yī)療等領域已顯示出巨大發(fā)展空間和應用前景。隨著現代科技的發(fā)展，電子設備產品越來越復雜，所采用的電子元器件種類和數量都呈爆發(fā)性增長。目前市場中針對柔性電子的封裝，如RFID芯片封裝，主要采用的flip chip芯片倒裝鍵合技術，但其操作效率已經遇到了瓶頸，效率的提升遇到了困難，貼裝效率已經成為主要的矛盾。

針對該技術問題，現有技術中通常采用增加設備的數量來提高柔性電子的貼裝效率。然而，由于這類貼裝設備往往組成結構復雜、成本昂貴、并且所涉及的操作工藝繁多，此類解決方案在實際應用中對效率的提升有效，并可能造成工人工作勞動強度大等問題。相應地，本領域亟需對此提出更為妥善的解決方式，以滿足目前日益提高的工藝要求。

技術實現要素：

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種面向柔性電子制備的高速轉塔對稱布置貼裝系統(tǒng)，其中通過開創(chuàng)性地提出將柔性電子芯片倒置式剝離、通過多吸嘴執(zhí)行同步旋轉轉移，以及將兩個獨立的芯片供應模塊實行對稱式布置的解決方案，同時對其關鍵部件如頂針單元、大轉盤單元、旋轉貼裝單元等的具體結構及其設置運行方式做出進一步的改進，相應與現有技術相比能夠顯著提高整體貼裝效率，同時具備布局緊湊、高精度、便于操控、極大減少運動耗時等優(yōu)點，因而尤其適用于柔性電子大批量規(guī)?；a應用場合。

為實現上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種面向柔性電子制備的高速轉塔對稱布置貼裝系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括支架、基板進給單元、芯片供應單元、貼裝運動單元和旋轉貼裝單元，其特征在于：

所述基板進給單元設置位于所述支架的中部上方，并用于執(zhí)行待貼裝基板的進給操作；

所述芯片供應單元由兩個彼此獨立的芯片供應模塊共同組成，這兩個芯片供應模塊的結構相同且呈對稱式布置在所述基板進給單元的兩側；各個芯片供應模塊均包括晶圓盤移動組件、頂針組件和大轉盤組件，其中該晶圓盤移動組件用于將晶圓盤執(zhí)行X軸和Y軸方向的移動，并實現晶圓盤的位置調整；該頂針組件設置位于所述晶圓盤移動組件的正上方，并用于將柔性電子芯片倒置剝離、也即將柔性電子芯片從到達預計位置的晶圓盤上向下戳離；該大轉盤組件設置處于所述晶圓盤移動組件的下方，并用于將脫離晶圓盤的柔性電子芯片旋轉轉移至它自身沿著轉盤周向方向設置的多個吸嘴上；

所述貼裝運動單元橫跨在整個所述支架上，并帶動固定其上的所述貼裝旋轉單元執(zhí)行X軸方向和Y軸方向的移動；

所述旋轉貼裝單元的數量為單個，并用于將所述大轉盤組件上已轉移的柔性電子芯片逐一拾取，并旋轉運動至所述基板進給單元的基板貼裝位置，由此實現柔性電子芯片的貼裝。

作為進一步優(yōu)選地，對于所述旋轉貼裝單元而言，其優(yōu)選包括小轉盤、多個吸嘴、高速旋轉接頭、驅動電機、高度傳感器、旋轉電機和氣動控制閥，其中所述多個吸嘴沿著所述小轉盤的周向方向而設置，并在所述旋轉電機的驅動下隨同此小轉盤一同旋轉；所述多個吸嘴的氣路管道分別通過所述高速旋轉接頭與所述氣動控制閥予以連接；此外，該高度傳感器用于對柔性電子芯片的貼裝高度位置進行檢測，該驅動電機則基于所述檢測數據，相應對所述多個吸嘴的高度進行調整。

作為進一步優(yōu)選地，所述旋轉貼裝單元還包括顯示器和支撐板，其中該支撐板用于將其他部件固定安裝其上，該顯示器用于對所述旋轉貼裝單元的運行工況予以實時顯示。

作為進一步優(yōu)選地，上述系統(tǒng)優(yōu)選還包括視覺單元，該視覺單元包括用于觀測柔性電子芯片倒置剝離過程的第一視覺模塊、以及用于觀測柔性電子芯片旋轉轉移過程的第二視覺模塊，并且這兩套視覺模塊彼此獨立；其中所述第一視覺模塊由側視視覺相機和上視相機共同組成，該側視視覺相機用于對已剝離柔性電子芯片的位置偏差進行觀測，并計算位置偏差值；該上視相機用于觀測下一個待剝離柔性電子芯片的位置，并為其定位提供位置信息；所述第二視覺模塊由俯視視覺相機和上視相機共同組成，該俯視視覺相機用于觀測所述大轉盤組件的吸嘴與所述小轉盤的吸嘴之間的對中狀態(tài)，該上視相機則用于觀測所述小轉盤吸嘴上的柔性電子芯片的位置偏差，并未下一步糾姿提供參考值。

作為進一步優(yōu)選地，所述視覺單元優(yōu)選還包括下視視覺相機，該下視視覺相機固定在所述基板進給單元的上方，并用于對未貼片的天線執(zhí)行定位檢測，同時對貼片后的天線執(zhí)行成品質量檢測。

作為進一步優(yōu)選地，所述晶圓盤移動單元中的晶圓盤、所述大轉盤組件中的大轉盤以及所述旋轉貼裝單元中的小轉盤三者保持于水平面上相互平行；并且所述大轉盤與所述小轉盤的旋轉速度在柔性電子芯片轉移的時刻保持同步。

作為進一步優(yōu)選地，所述大轉盤組件中的吸嘴數量優(yōu)選被設定為大于所述旋轉貼裝單元中的吸嘴數量；此外，當旋轉貼裝單元所拾取的芯片數量等于所述基板進給單元上的芯片列數時，設定不發(fā)生基板進給動作。

作為進一步優(yōu)選地，上述系統(tǒng)優(yōu)選采用以下流程執(zhí)行柔性電子芯片的貼裝流程：

(a)對于柔性電子芯片倒置剝離過程而言，首先采用XY方向模組先對柔性電子芯片進行粗定位，然后利用所述側視視覺相機糾偏，對柔性電子芯片位置進行精確定位，同時所述頂針組件真空開啟并伴隨著頂針向下頂起運動戳離柔性電子芯片；接著，所述大轉盤組件的吸嘴真空開啟并將剝離后的柔性電子芯片吸附拾取，同時所述頂針組件真空釋放以縮回頂針，然后所述大轉盤旋轉一個工位；然后，所述頂針組件與所述大轉盤繼續(xù)第二個柔性電子芯片的剝離與拾取循環(huán)動作；最后，在完成一系列循環(huán)動作后，柔性電子芯片就被剝離并轉移至所述大轉盤組件的吸嘴上；

(b)對于在柔性電子芯片旋轉轉移過程而言，當柔性電子芯片的剝離并轉移至所述大轉盤組件的吸嘴后，旋轉貼裝單元運動至所述大轉盤組件的吸嘴上方，此時大轉盤組件的吸嘴真空快排，而所述小轉盤的吸嘴真空開啟，柔性電子芯片被所述小轉盤的吸嘴所吸附拾取，從而實現柔性電子芯片轉移至所述小轉盤的吸嘴上；然后，所述大轉盤組件和小轉盤同時旋轉繼續(xù)第二個柔性電子芯片的釋放和拾取動作；最后，在完成一系列循環(huán)動作后，柔性電子芯片從所述大轉盤組件的吸嘴轉移至所述小轉盤的吸嘴上；

(c)對于柔性電子芯片貼裝過程而言，首先，經過所述下視視覺相機(803)的觀測定位，貼裝頭運動至基板上需要貼裝的天線位置上，柔性電子芯片進行糾姿然后被貼裝在天線上；接著，通過所述下視視覺相機對貼裝完成的情況進行觀測，然后對所述基板進給單元的運動做判斷，對齊是否發(fā)生進給運動做出指令；最后，在柔性電子芯片完成貼裝后，需再次經過所述下視視覺相機進行最后的檢測確認才結束。

總體而言，通過本發(fā)明所構思的以上技術方案與現有技術相比，主要具備以下的技術優(yōu)點：

1、本發(fā)明中對柔性電子貼裝系統(tǒng)的整體構造布局重新進行了設計，相應可充分利用芯片倒置式剝離、多吸嘴同步旋轉轉移，以及對稱式芯片供給等解決手段來顯著提高生產效率，相應不僅打破了傳統(tǒng)設計的思路，實現高精度多吸嘴貼裝，而且整體設備緊湊便于操控，在用于大規(guī)模生產時具備更多的適應性和自由調節(jié)能力等；

2、本發(fā)明中還對一些關鍵部件尤其如頂針單元、大轉盤單元、旋轉貼裝單元等的具體結構及其設置運行方式做出進一步的改進，相應可帶來布局緊湊、高精度、便于操控、極大減少運動耗時等優(yōu)點；

3、本發(fā)明中還通過對工藝的動作流程進行了優(yōu)化和設計，采取將視覺處理時間并行至動作過程中，且以將柔性電子芯片剝離和柔性電子芯片貼裝運動并聯化的設計思想，對系統(tǒng)動作流程進行了深度優(yōu)化，以提高貼裝效率；

4、按照本發(fā)明的貼裝系統(tǒng)采用對稱布局的設計，適應性強且精度高，并具備信號采集準確、便于操控和可靠性強等特點，因而尤其適用于各類柔性電子芯片大批量規(guī)?；a的應用場合。

附圖說明

圖1是按照本發(fā)明所構建的面向柔性電子制備的高速轉塔對稱布置貼裝系統(tǒng)的整體構造示意圖；

圖2更為具體地顯示了對稱式布置的芯片供給模塊的結構及布局示意圖；

圖3是按照本發(fā)明一個優(yōu)選實施例所設計的視覺單元的布局及結構示意圖；

圖4是按照本發(fā)明另一優(yōu)選實施例所設計的旋轉貼裝單元的結構示意圖；

圖5是按照本發(fā)明的高速轉塔對稱布置貼裝系統(tǒng)的工作原理示意圖；

圖6是用于示范性說明柔性電子芯片旋轉過程的示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

圖1是按照本發(fā)明所構建的面向柔性電子制備的高速轉塔對稱布置貼裝系統(tǒng)的整體構造示意圖，圖2更為具體地顯示了對稱式布置的芯片供給模塊的結構及布局示意圖。如圖1和圖2所示，該主要包括支架、基板進給單元、芯片供應單元、貼裝運動單元和旋轉貼裝單元等功能組件，下面將對其逐一進行具體說明。

支架700作為整個系統(tǒng)的安裝基礎，譬如呈平板框架結構，并處于系統(tǒng)的最底部?；暹M給單元600設置位于支架700的中部上方，并用于執(zhí)行待貼裝基板的進給操作。

作為本發(fā)明的關鍵改進之一，所述芯片供應單元由兩個彼此獨立的芯片供應模塊共同組成，這兩個芯片供應模塊的結構相同且呈對稱式布置在所述基板進給單元600的兩側；各個芯片供應模塊均包括晶圓盤移動組件100、頂針組件200和大轉盤組件300，其中該晶圓盤移動組件100用于將晶圓盤執(zhí)行X軸和Y軸方向的移動，并實現晶圓盤的位置調整；該頂針組件200設置位于所述晶圓盤移動組件的正上方，并用于將柔性電子芯片倒置剝離、也即將柔性電子芯片從到達預計位置的晶圓盤上向下戳離；該大轉盤組件300設置處于所述晶圓盤移動組件的下方，并用于將脫離晶圓盤的柔性電子芯片旋轉轉移至它自身沿著轉盤周向方向設置的多個吸嘴上.

貼裝運動單元500橫跨在整個所述支架700上，并帶動固定其上的所述貼裝旋轉單元400執(zhí)行X軸方向和Y軸方向的移動，

此外，所述旋轉貼裝單元400的數量為單個，它被布置處于兩個芯片供應模塊之間，并用于將所述大轉盤組件300上已轉移的柔性電子芯片逐一拾取，并旋轉運動至所述基板進給單元600的基板貼裝位置，由此實現柔性電子芯片的貼裝。

按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，如圖4具體所示，對于所述旋轉貼裝單元而言，其優(yōu)選包括小轉盤402、多個吸嘴401、高速旋轉接頭403、驅動電機404、高度傳感器405、旋轉電機406和氣動控制閥407，并可配備有顯示器408。更具體地，高度傳感器405被用于觀測柔性電子芯片貼裝的高度位置，旋轉電機406帶動小轉盤402高速旋轉，吸嘴401在旋轉過程中，可通過電機404調整豎直方向也即Z軸方向的高度，吸嘴401的氣路管道通過高速旋轉接頭403與氣動控制閥407分別連接控制，顯示器408可用來顯示貼裝模塊的運行工況，整個零部件都可固定在支撐板409上，由此實現柔性電子芯片的高速旋轉貼裝的功能。

作為本發(fā)明的另一關鍵改進，上述系統(tǒng)優(yōu)選還包括視覺單元800，該視覺單元包括用于觀測柔性電子芯片倒置剝離過程的第一視覺模塊、以及用于觀測柔性電子芯片旋轉轉移過程的第二視覺模塊，并且這兩套視覺模塊彼此獨立。更具體地，晶圓盤移動單元100、頂針組件200和大轉盤單元300設置了用于觀測柔性電子芯片剝離過程的側視視覺相機801和上視相機802，用于觀測柔性電子芯片轉移過程的俯視視覺相機803和上視視覺相機804。其中，側視視覺相機801是用來觀測柔性電子芯片位置偏差，并計算位置偏差量。上視相機802被用來觀測下一個待剝離柔性電子芯片的位置，為下一步粗定位提供位置信息。俯視視覺相機803是用來觀測大轉盤吸嘴與小轉盤吸嘴的對中情況。上視視覺相機804是用來觀測貼裝頭小轉盤吸嘴上柔性電子芯片的位置偏差，為后期柔性電子芯片糾姿提供基礎。最后還可以在基板進給單元600上方固定一下視視覺相機，主要用來對未貼片的天線進行定位以及對貼片后的天線進行成品檢測。

按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，所述大轉盤組件(300)中的吸嘴數量優(yōu)選被設定為大于所述旋轉貼裝單元中的吸嘴數量；此外，當旋轉貼裝單元所拾取的芯片數量等于所述基板進給單元上的芯片列數時，設定不發(fā)生基板進給動作。

作為本發(fā)明的又一關鍵改進，還對整體柔性電子芯片貼裝流程作出了進一步的優(yōu)化設計。更具體地，上述系統(tǒng)優(yōu)選采用以下流程執(zhí)行柔性電子芯片的貼裝流程：

(a)對于柔性電子芯片倒置剝離過程而言，首先采用XY方向模組103先對柔性電子芯片進行粗定位，然后利用所述側視視覺相機801糾偏，對柔性電子芯片位置進行精確定位，同時所述頂針組件真空開啟并伴隨著頂針向下頂起運動戳離柔性電子芯片；接著，所述大轉盤組件的吸嘴(301真空開啟并將剝離后的柔性電子芯片吸附拾取，同時所述頂針組件真空釋放以縮回頂針，然后所述大轉盤302旋轉一個工位；然后，所述頂針組件與所述大轉盤302繼續(xù)第二個柔性電子芯片的剝離與拾取循環(huán)動作；最后，在完成一系列循環(huán)動作后，柔性電子芯片就被剝離并轉移至所述大轉盤組件的吸嘴301上；

(b)對于在柔性電子芯片旋轉轉移過程而言，當柔性電子芯片的剝離并轉移至所述大轉盤組件的吸嘴301后，旋轉貼裝單元400運動至所述大轉盤組件的吸嘴上方，此時大轉盤組件的吸嘴真空快排，而所述小轉盤的吸嘴真空開啟，柔性電子芯片被所述小轉盤的吸嘴所吸附拾取，從而實現柔性電子芯片轉移至所述小轉盤的吸嘴上；然后，所述大轉盤組件和小轉盤同時旋轉繼續(xù)第二個柔性電子芯片的釋放和拾取動作；最后，在完成一系列循環(huán)動作后，柔性電子芯片從所述大轉盤組件的吸嘴轉移至所述小轉盤的吸嘴上；

(c)對于柔性電子芯片貼裝過程而言，首先，經過所述下視視覺相機803的觀測定位，貼裝頭運動至基板上需要貼裝的天線位置上，柔性電子芯片進行糾姿然后被貼裝在天線上；接著，通過所述下視視覺相機803對貼裝完成的情況進行觀測，然后對所述基板進給單元600的運動做判斷，對齊是否發(fā)生進給運動做出指令；最后，在柔性電子芯片完成貼裝后，需再次經過所述下視視覺相機803進行最后的檢測確認才結束。

綜上，按照本發(fā)明的曲面變形機械手無論從整體構造設計、還是關鍵組件的結構組成及設置方式均面向曲面轉移的特定應用場合進行了針對性設計。其中采取將視覺處理時間并行至動作過程中，且以將柔性電子芯片剝離和柔性電子芯片貼裝運動并聯化的設計思想，對系統(tǒng)動作流程進行了深度優(yōu)化，以提高貼裝效率。此外，該貼裝系統(tǒng)，通過對其功能和設備組成、采用了對稱布局的設計，實現了柔性電子的高效率貼裝。整體系統(tǒng)設備布局緊湊、極大的減少運動耗時，因而非常適用于高效率的柔性電子制備的大批量規(guī)模化生產場合。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。