一種可實現對四個產品同時工作的自動燒錄機

伍賢洪，蒙貴添

（1.南寧職業技術學院，廣西 南寧 530008；2.南寧富桂精密工業有限公司，廣西 南寧 530007）

0 引言

在電子制造業中，燒錄技術是指開發商為將其研究成果以加密的方式把控制程序或數據固化燒寫在IC（集成電路）的儲存區里，最終實現IC的不同和更多功能，也稱作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上通過工具將程序寫入到IC的存儲區里[2]；

（2）在線燒錄是IC已貼裝在PCB上，通過測試工具將程序寫入到IC的存儲區里，然后做功能測試[2]。

在實際生產過程中，有手動型和全自動型兩種燒錄模式。手動操作生產成本較低，但效率也不高，還會因人手操作帶來損失，如靜電傷害和引腳或IC本體的損壞[3]。隨著生產技術的提升，人工生產成本的不斷增加，自動燒錄設備的研發成為必然需求，但市面上的自動生產設備價格又相對比較昂貴，制造成本成為主要生產壓力。

隨著IC的不斷更新，市場對IC燒錄設備也不斷更新升級。本文從某生產車間生產實際出發，自行研發自動燒錄機，以滿足生產需求，達到節約生產成本和提高生產效率的目的。

1 手動燒錄工序

手動燒錄的流程：首先來料主要分為卷裝物料和Tray（盤）裝物料兩種方式（如圖1所示），燒錄時需要由人工將物料逐個取放至IC燒錄器中進行燒錄（如圖2所示），燒錄完成后進行打點標識（如圖3所示），再根據客戶需求進行卷裝或Tray（盤）裝封裝出貨。

圖1 卷裝物料

圖2 手動燒錄

圖3 打點標識

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

2 自動燒錄技術方案

本文研發的目的在于針對現有生產車間單個產品取放、燒錄，并需人工輔助操作的技術缺陷和生產力不足，針對提供一種能實現多個產品同時取放和燒錄，同時結構簡單、使用方便、通用型強、高效率的自動燒錄設備。為實現上述目的而采用的技術方案是：

（1）卷裝來料→供料機構供料→滑臺切料備料機械手四取四放旋轉投料→IC燒錄→卷裝或盤裝收料。

（2）Tray裝來料→Tray供料機構供料→機械手四取四放旋轉投料→IC燒錄→卷裝或Tray裝收料。

在原有自動化設備的基礎上做出如下技術改進：

（1）卷裝來料增加滑臺切料備料機構，在XYZ方向取料放料過程中，由該機構從供料機構中取出4個物料并調整間隙，達到XYZ方向同時取出4個待燒錄物料；

（2）Tray裝來料增加三組貫穿電機供料、收料機構，中間機構供料，兩邊機構收料，一次放入10盤物料，收料不受NG品影響，保證每盤物料都能滿盤輸出；

（3）設計四個產品同時取放和旋轉機構，同時取出備料機構中的四個產品和取出四個已燒錄OK產品，再根據燒錄座要求同時旋轉四個產品投料至燒錄器，最后將燒錄好產品投入編帶機或Tray裝收料機構；

（4）自動編帶機可適用熱封、自粘封裝物料，并追加打點機構進行OK物料標識。

3 結構設計

3.1 整體結構

根據設計方案和技術流程，結構設計如圖4所示。圖中機架1為整臺設備主體支撐框架，用于固定各機械結構組件及電氣組件，下部分為電器控制裝置，上半部分為各機械結構。當啟動設備，來料在卷裝供料上料機構4或Tray裝上料及收料機構5中安裝并供料，由XYZ三軸移載機械手2拾取4個原料產品，四取四放同時旋轉機構3通過旋轉調整位置后將原料產品放置在IC燒錄機構6上進行燒錄，完成燒錄后再由XYZ三軸移載機械手2拾取，四取四放同時旋轉機構3旋轉放下新的原料，然后再將燒錄成功的產品放在Tray裝上料及收料機構5中進行盤裝，最后由自動編帶機收料機構及打點機構7進行打點確認完成燒錄加工。

圖4 自動燒錄設備總結構圖

3.2 主要部件結構

（1）所述的XYZ三軸移載機械手由XYZ三軸滑臺組件21、換Tray夾爪組件22、真空發生器及真空壓力開關組件23組成，如圖5所示。其工作原理：XYZ三軸滑臺21驅動換Tray夾爪組件22及安裝于Z軸上四取四放同時旋轉機構3移動至每一個校點好的上方取放物料，換Tray夾爪組件22夾取更換Tray盤，四取四放同時旋轉機構3吸取、擺放IC，真空發生器及真空壓力開關組件23根據需求開啟、關閉相應真空發生器。

圖5 XYZ三軸移載機械手結構圖

（2）所述四取四放同時旋轉機構由吸嘴組件31、花鍵槽組件32、皮帶張緊組件33、下降氣缸組件34、旋轉電機組件35組成，如圖6所示。結構原理：吸嘴組件31為8個單獨吸嘴，前排4個吸嘴為待燒錄吸嘴，后排4個為已燒錄吸嘴，吸嘴內部有彈簧防止過壓、卡銷防止旋轉；花鍵槽組件32外部安裝軸承，可同時實現帶動吸嘴旋轉及下降功能；皮帶張緊組件33將驅動花鍵槽上的同步帶張緊，保證每個花鍵槽能同步轉動；下降氣缸組件34作用為驅動花鍵槽帶動吸嘴上升下降以取放產品；旋轉電機組件35作用為驅動花鍵槽同步旋轉至所需要角度。

圖6 四取四放同時旋轉機構

（3）所述卷裝供料上料機構由卷裝供料組件41、滑臺組件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。結構原理：卷裝供料組件41將卷裝物料逐個送出，滑臺組件42帶動吸嘴組件43將IC切換至備料組件44進行逐個排列，備料組件44根據不同IC更換治具，料帶回收組件45將空料帶卷起回收。

圖7 卷裝供料上料機構

（4）所述Tray裝上料及收料機構5由待燒錄組件51、已燒錄組件52、夾緊組件53、檢測組件54、貫穿電機組件55組成，如圖8所示。結構原理：待燒錄組件51內放入待燒錄物料，已燒錄組件52（兩組）內為已燒錄OK的IC放置位，由四取四放同時旋轉機構3從待燒錄組件51取出IC進行燒錄，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，檢測組件54用于檢測Tray缺料、到位，貫穿電機組件55做動力輸出推動Tray逐盤上升、下降。

圖8 T ray裝上料及收料機構

（5）所述IC燒錄機構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。結構原理：燒錄器61要料或燒錄完成，按壓氣缸組件62帶動按壓板64動作，將燒錄座63按壓打開，由四取四放同時旋轉機構3取出或投入IC，按壓氣缸組件62松開，燒錄器61與燒錄座63自動檢測IC針點后進行燒錄程序。

圖8 I C燒錄機構

（6）所述自動編帶機收料機構及打點機構由料帶軌道組件71、軌道調節組件72、薄膜放置組件73、料高及缺料組件74、熱封組件75、自粘與拉動組件76、收料組件77、打點組件78、溫控組件79組成，如圖10所示。結構原理：手動將料帶軌道組件71根據卷料料帶由軌道調節組件72調節至合適寬度，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、自粘與拉動組件76，并安裝于收料組件77上，打點組件78可將OK的IC進行打點標識，熱封組件75可通過溫控組件79調節、控制溫度高低。

圖10 自動編帶機收料機構及打點機構

4 控制單元及配套設施

4.1 控制方案

為實現設備的自動化運轉，本文采用西門子PLC可編程控制器來進行操作控制，主要控制的內容有：卷轉供料上料機構以及Tray裝上料機構的物料準備操作、XYZ三軸移載機械手的操控、四取四放同時旋轉機構的旋轉以及取放動作、IC燒錄機構的啟閉、自動編帶機收料機構及打點機構的動作等。由于所有技術流程清晰，動作基本無交叉，啟動開始鍵后控制程序即可控制相關機構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打點依次實現動作，物料燒錄完成后即報警提示，按下結束鍵，運行結束。

4.2 配套設施

所述所有機構的動作實現主要通過步進電機、氣動技術等來實現，因此現場需配套氣體壓縮設備提供穩定的氣壓，還需配套真空泵等真空發生裝置來用于物料吸取、存放。

5 結論

本設備針對IC燒錄工序，利用自動上料機構和XYZ三軸移載機械手，配合四取四放同時旋轉機構來同時實現多個物料的同時自動燒錄與取放，使燒錄工序生產效率大大提升，達到生產所需目標。該設備結構簡單、設計合理、使用方便、通用型強、高效率。設備可根據生產需要調整，可廣泛使用于IC燒錄自動化技術領域。