伍賢洪，蒙貴添

（1.南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530008；2.南寧富桂精密工業(yè)有限公司，廣西 南寧 530007）

0 引言

在電子制造業(yè)中，燒錄技術(shù)是指開(kāi)發(fā)商為將其研究成果以加密的方式把控制程序或數(shù)據(jù)固化燒寫(xiě)在IC（集成電路）的儲(chǔ)存區(qū)里，最終實(shí)現(xiàn)IC的不同和更多功能，也稱(chēng)作IC燒錄[1]。燒錄的方式主要有兩種：離線燒錄和在線燒錄。

（1）離線燒錄是指在裸IC上通過(guò)工具將程序?qū)懭氲絀C的存儲(chǔ)區(qū)里[2]；

（2）在線燒錄是IC已貼裝在PCB上，通過(guò)測(cè)試工具將程序?qū)懭氲絀C的存儲(chǔ)區(qū)里，然后做功能測(cè)試[2]。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，有手動(dòng)型和全自動(dòng)型兩種燒錄模式。手動(dòng)操作生產(chǎn)成本較低，但效率也不高，還會(huì)因人手操作帶來(lái)?yè)p失，如靜電傷害和引腳或IC本體的損壞[3]。隨著生產(chǎn)技術(shù)的提升，人工生產(chǎn)成本的不斷增加，自動(dòng)燒錄設(shè)備的研發(fā)成為必然需求，但市面上的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備價(jià)格又相對(duì)比較昂貴，制造成本成為主要生產(chǎn)壓力。

隨著IC的不斷更新，市場(chǎng)對(duì)IC燒錄設(shè)備也不斷更新升級(jí)。本文從某生產(chǎn)車(chē)間生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，自行研發(fā)自動(dòng)燒錄機(jī)，以滿足生產(chǎn)需求，達(dá)到節(jié)約生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率的目的。

1 手動(dòng)燒錄工序

手動(dòng)燒錄的流程：首先來(lái)料主要分為卷裝物料和Tray（盤(pán)）裝物料兩種方式（如圖1所示），燒錄時(shí)需要由人工將物料逐個(gè)取放至IC燒錄器中進(jìn)行燒錄（如圖2所示），燒錄完成后進(jìn)行打點(diǎn)標(biāo)識(shí)（如圖3所示），再根據(jù)客戶需求進(jìn)行卷裝或Tray（盤(pán)）裝封裝出貨。

圖1 卷裝物料

圖2 手動(dòng)燒錄

圖3 打點(diǎn)標(biāo)識(shí)

人工燒錄具體要完成的動(dòng)作流程為：打開(kāi)物料包裝（卷裝或Tray裝）—手動(dòng)真空吸筆拾取待燒錄的IC—將IC極性與燒錄機(jī)極性斷對(duì)齊—扣上燒錄機(jī)的固定扣—啟動(dòng)開(kāi)始燒錄—判斷燒錄是否成功—從燒錄機(jī)上取下IC放在物料盤(pán)（卷裝或Tray裝）里—在燒錄OK的IC表面做標(biāo)記—將燒錄失敗的IC放到NG盒里[2]。

2 自動(dòng)燒錄技術(shù)方案

本文研發(fā)的目的在于針對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)車(chē)間單個(gè)產(chǎn)品取放、燒錄，并需人工輔助操作的技術(shù)缺陷和生產(chǎn)力不足，針對(duì)提供一種能實(shí)現(xiàn)多個(gè)產(chǎn)品同時(shí)取放和燒錄，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、通用型強(qiáng)、高效率的自動(dòng)燒錄設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)上述目的而采用的技術(shù)方案是：

（1）卷裝來(lái)料→供料機(jī)構(gòu)供料→滑臺(tái)切料備料機(jī)械手四取四放旋轉(zhuǎn)投料→IC燒錄→卷裝或盤(pán)裝收料。

（2）Tray裝來(lái)料→Tray供料機(jī)構(gòu)供料→機(jī)械手四取四放旋轉(zhuǎn)投料→IC燒錄→卷裝或Tray裝收料。

在原有自動(dòng)化設(shè)備的基礎(chǔ)上做出如下技術(shù)改進(jìn)：

（1）卷裝來(lái)料增加滑臺(tái)切料備料機(jī)構(gòu)，在XYZ方向取料放料過(guò)程中，由該機(jī)構(gòu)從供料機(jī)構(gòu)中取出4個(gè)物料并調(diào)整間隙，達(dá)到XYZ方向同時(shí)取出4個(gè)待燒錄物料；

（2）Tray裝來(lái)料增加三組貫穿電機(jī)供料、收料機(jī)構(gòu)，中間機(jī)構(gòu)供料，兩邊機(jī)構(gòu)收料，一次放入10盤(pán)物料，收料不受NG品影響，保證每盤(pán)物料都能滿盤(pán)輸出；

（3）設(shè)計(jì)四個(gè)產(chǎn)品同時(shí)取放和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，同時(shí)取出備料機(jī)構(gòu)中的四個(gè)產(chǎn)品和取出四個(gè)已燒錄OK產(chǎn)品，再根據(jù)燒錄座要求同時(shí)旋轉(zhuǎn)四個(gè)產(chǎn)品投料至燒錄器，最后將燒錄好產(chǎn)品投入編帶機(jī)或Tray裝收料機(jī)構(gòu)；

（4）自動(dòng)編帶機(jī)可適用熱封、自粘封裝物料，并追加打點(diǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行OK物料標(biāo)識(shí)。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 整體結(jié)構(gòu)

根據(jù)設(shè)計(jì)方案和技術(shù)流程，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示。圖中機(jī)架1為整臺(tái)設(shè)備主體支撐框架，用于固定各機(jī)械結(jié)構(gòu)組件及電氣組件，下部分為電器控制裝置，上半部分為各機(jī)械結(jié)構(gòu)。當(dāng)啟動(dòng)設(shè)備，來(lái)料在卷裝供料上料機(jī)構(gòu)4或Tray裝上料及收料機(jī)構(gòu)5中安裝并供料，由XYZ三軸移載機(jī)械手2拾取4個(gè)原料產(chǎn)品，四取四放同時(shí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)整位置后將原料產(chǎn)品放置在IC燒錄機(jī)構(gòu)6上進(jìn)行燒錄，完成燒錄后再由XYZ三軸移載機(jī)械手2拾取，四取四放同時(shí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3旋轉(zhuǎn)放下新的原料，然后再將燒錄成功的產(chǎn)品放在Tray裝上料及收料機(jī)構(gòu)5中進(jìn)行盤(pán)裝，最后由自動(dòng)編帶機(jī)收料機(jī)構(gòu)及打點(diǎn)機(jī)構(gòu)7進(jìn)行打點(diǎn)確認(rèn)完成燒錄加工。

圖4 自動(dòng)燒錄設(shè)備總結(jié)構(gòu)圖

3.2 主要部件結(jié)構(gòu)

（1）所述的XYZ三軸移載機(jī)械手由XYZ三軸滑臺(tái)組件21、換Tray夾爪組件22、真空發(fā)生器及真空壓力開(kāi)關(guān)組件23組成，如圖5所示。其工作原理：XYZ三軸滑臺(tái)21驅(qū)動(dòng)換Tray夾爪組件22及安裝于Z軸上四取四放同時(shí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3移動(dòng)至每一個(gè)校點(diǎn)好的上方取放物料，換Tray夾爪組件22夾取更換Tray盤(pán)，四取四放同時(shí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3吸取、擺放IC，真空發(fā)生器及真空壓力開(kāi)關(guān)組件23根據(jù)需求開(kāi)啟、關(guān)閉相應(yīng)真空發(fā)生器。

圖5 XYZ三軸移載機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖

（2）所述四取四放同時(shí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由吸嘴組件31、花鍵槽組件32、皮帶張緊組件33、下降氣缸組件34、旋轉(zhuǎn)電機(jī)組件35組成，如圖6所示。結(jié)構(gòu)原理：吸嘴組件31為8個(gè)單獨(dú)吸嘴，前排4個(gè)吸嘴為待燒錄吸嘴，后排4個(gè)為已燒錄吸嘴，吸嘴內(nèi)部有彈簧防止過(guò)壓、卡銷(xiāo)防止旋轉(zhuǎn)；花鍵槽組件32外部安裝軸承，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)吸嘴旋轉(zhuǎn)及下降功能；皮帶張緊組件33將驅(qū)動(dòng)花鍵槽上的同步帶張緊，保證每個(gè)花鍵槽能同步轉(zhuǎn)動(dòng)；下降氣缸組件34作用為驅(qū)動(dòng)花鍵槽帶動(dòng)吸嘴上升下降以取放產(chǎn)品；旋轉(zhuǎn)電機(jī)組件35作用為驅(qū)動(dòng)花鍵槽同步旋轉(zhuǎn)至所需要角度。

圖6 四取四放同時(shí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

（3）所述卷裝供料上料機(jī)構(gòu)由卷裝供料組件41、滑臺(tái)組件42、吸嘴組件43、備料組件44、料帶回收組件45組成，如圖7所示。結(jié)構(gòu)原理：卷裝供料組件41將卷裝物料逐個(gè)送出，滑臺(tái)組件42帶動(dòng)吸嘴組件43將IC切換至備料組件44進(jìn)行逐個(gè)排列，備料組件44根據(jù)不同IC更換治具，料帶回收組件45將空料帶卷起回收。

圖7 卷裝供料上料機(jī)構(gòu)

（4）所述Tray裝上料及收料機(jī)構(gòu)5由待燒錄組件51、已燒錄組件52、夾緊組件53、檢測(cè)組件54、貫穿電機(jī)組件55組成，如圖8所示。結(jié)構(gòu)原理：待燒錄組件51內(nèi)放入待燒錄物料，已燒錄組件52（兩組）內(nèi)為已燒錄OK的IC放置位，由四取四放同時(shí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3從待燒錄組件51取出IC進(jìn)行燒錄，并將燒錄OK的IC投入已燒錄組件52中，Tray由換Tray夾爪組件22切換完成，定位夾緊組件53用于定位Tray盤(pán)，檢測(cè)組件54用于檢測(cè)Tray缺料、到位，貫穿電機(jī)組件55做動(dòng)力輸出推動(dòng)Tray逐盤(pán)上升、下降。

圖8 T ray裝上料及收料機(jī)構(gòu)

（5）所述IC燒錄機(jī)構(gòu)6由燒錄器61、按壓氣缸組件62、燒錄座63、按壓板64組成，如圖9所示。結(jié)構(gòu)原理：燒錄器61要料或燒錄完成，按壓氣缸組件62帶動(dòng)按壓板64動(dòng)作，將燒錄座63按壓打開(kāi)，由四取四放同時(shí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3取出或投入IC，按壓氣缸組件62松開(kāi)，燒錄器61與燒錄座63自動(dòng)檢測(cè)IC針點(diǎn)后進(jìn)行燒錄程序。

圖8 I C燒錄機(jī)構(gòu)

（6）所述自動(dòng)編帶機(jī)收料機(jī)構(gòu)及打點(diǎn)機(jī)構(gòu)由料帶軌道組件71、軌道調(diào)節(jié)組件72、薄膜放置組件73、料高及缺料組件74、熱封組件75、自粘與拉動(dòng)組件76、收料組件77、打點(diǎn)組件78、溫控組件79組成，如圖10所示。結(jié)構(gòu)原理：手動(dòng)將料帶軌道組件71根據(jù)卷料料帶由軌道調(diào)節(jié)組件72調(diào)節(jié)至合適寬度，將卷裝薄膜安裝于薄膜放置組件73中，再將料帶和薄膜一起一并穿過(guò)料帶軌道組件71、料高及缺料組件74、熱封組件75、自粘與拉動(dòng)組件76，并安裝于收料組件77上，打點(diǎn)組件78可將OK的IC進(jìn)行打點(diǎn)標(biāo)識(shí)，熱封組件75可通過(guò)溫控組件79調(diào)節(jié)、控制溫度高低。

圖10 自動(dòng)編帶機(jī)收料機(jī)構(gòu)及打點(diǎn)機(jī)構(gòu)

4 控制單元及配套設(shè)施

4.1 控制方案

為實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)，本文采用西門(mén)子PLC可編程控制器來(lái)進(jìn)行操作控制，主要控制的內(nèi)容有：卷轉(zhuǎn)供料上料機(jī)構(gòu)以及Tray裝上料機(jī)構(gòu)的物料準(zhǔn)備操作、XYZ三軸移載機(jī)械手的操控、四取四放同時(shí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)以及取放動(dòng)作、IC燒錄機(jī)構(gòu)的啟閉、自動(dòng)編帶機(jī)收料機(jī)構(gòu)及打點(diǎn)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作等。由于所有技術(shù)流程清晰，動(dòng)作基本無(wú)交叉，啟動(dòng)開(kāi)始鍵后控制程序即可控制相關(guān)機(jī)構(gòu)從上料到拾取物料致燒錄位置，到再拾取成品到包裝位置確認(rèn)打點(diǎn)依次實(shí)現(xiàn)動(dòng)作，物料燒錄完成后即報(bào)警提示，按下結(jié)束鍵，運(yùn)行結(jié)束。

4.2 配套設(shè)施

所述所有機(jī)構(gòu)的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)步進(jìn)電機(jī)、氣動(dòng)技術(shù)等來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此現(xiàn)場(chǎng)需配套氣體壓縮設(shè)備提供穩(wěn)定的氣壓，還需配套真空泵等真空發(fā)生裝置來(lái)用于物料吸取、存放。

5 結(jié)論

本設(shè)備針對(duì)IC燒錄工序，利用自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)和XYZ三軸移載機(jī)械手，配合四取四放同時(shí)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)物料的同時(shí)自動(dòng)燒錄與取放，使燒錄工序生產(chǎn)效率大大提升，達(dá)到生產(chǎn)所需目標(biāo)。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、使用方便、通用型強(qiáng)、高效率。設(shè)備可根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)整，可廣泛使用于IC燒錄自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。