顶针装置

技术领域

本发明涉及封装技术领域，尤其涉及一种顶针装置。

背景技术

随着电子产品高集成化、轻薄化的发展，芯片体积缩小是电子封装的必然趋势。

在封装装片技术中，芯片位于支撑膜上，需要通过顶针装置来将芯片顶出而脱离支撑膜，并配合机械手取走芯片，现有的顶针装置首选用的是普通针状顶针，根据芯片尺寸可选择一根针及多根针排布，此种针状顶针通用性好，但是容易顶破支撑膜，甚至顶破超薄芯片，而且针对不同大小的芯片需要手动更换顶针的位置与数目，降低了工作效率，另外，顶针的嵌入与拆卸动作也比较费劲，容易造成顶针的损坏，从而造成了一定的经济损失。

而针对超薄芯片(厚度<100um)，装片时多使用多步顶治具进行芯片脱膜动作，但由于多步顶治具为多圈治具，在不同芯片尺寸上需要使用不同的模块设计，多步顶治具可适用于超薄芯片，但是其通用性不好，需要按芯片尺寸定制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种顶针装置，其可以根据不同尺寸的芯片自由变更顶针的支撑区域面积，方便快捷。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种顶针装置，包括，支撑座以及设置于所述支撑座的支撑面上的多个齿轮，多个齿轮两两啮合，所述齿轮包括远离所述支撑座的齿轮面，所述齿轮面上设有顶针，多个顶针的连线围成支撑区域，所述支撑区域的面积随着所述齿轮的转动而变化。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述顶针靠近所述齿轮面的边缘设置。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述支撑面上设有固定顶针，所述固定顶针始终位于所述支撑区域的中心。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述支撑面与所述齿轮面相互平行。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述顶针装置还包括配合多个齿轮的多个齿轮轴，所述齿轮轴包括相对设置的第一端及第二端，所述第一端固定于所述支撑面，所述齿轮活动连接所述第二端并以所述第二端为轴心转动。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述齿轮与所述第二端之间为平键连接。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述顶针装置包括尺寸相同的四个齿轮，所述支撑区域为正方形或矩形。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述顶针装置还包括驱动件以及可拆卸配合的底座及盖体，所述底座与所述盖体围设形成容纳腔，所述支撑座位于所述容纳腔内，所述盖体远离所述支撑面的一侧设有顶盖，所述顶盖上设有对应多个顶针的多个轨迹槽，所述轨迹槽呈镂空的圆弧状，所述驱动件驱动所述支撑座相对所述底座沿所述顶针的延伸方向运动而使得所述顶针穿出所述轨迹槽。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述驱动件包括连接所述支撑座的齿条及与所述齿条相互啮合的驱动齿轮。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述底座的外轮廓呈圆柱状，所述盖体包括圆形顶盖及连接所述顶盖的中空圆柱状罩体，所述罩体与所述底座之间为螺纹连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：在本发明一实施方式中，当多个齿轮同步转动时，多个齿轮带动多个顶针一起运动，从而使得支撑区域的面积发生变化，以适应不同尺寸的芯片。

附图说明

图1是本发明一实施方式的顶针装置部分结构示意图；

图2是本发明一实施方式的顶针装置部分结构侧视图；

图3是图2虚线框处放大图；

图4是本发明一实施方式的齿轮俯视图；

图5是图4中A-A剖视图；

图6是本发明一实施方式的齿轮轴剖视图；

图7是本发明一实施方式的顶针装置爆炸图；

图8是本发明一实施方式的顶针装置部分结构剖视图；

图9是本发明一实施方式的顶盖俯视图；

图10是本发明一实施方式的顶针处于第一角度的示意图；

图11是本发明一实施方式的顶针处于第二角度的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

在本发明的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本发明的主题的基本结构。

结合图1，为本发明一实施方式的顶针装置100的示意图。

顶针装置100包括支撑座10以及设置于支撑座10的支撑面11上的多个齿轮20。

多个齿轮20两两啮合，齿轮20包括远离支撑座10的齿轮面21，齿轮面21上设有顶针30，多个顶针30的连线围成支撑区域P，支撑区域P的面积随着齿轮20的转动而变化。

这里，多个齿轮20位于同一个水平面，且相邻的齿轮20之间相互啮合，以使得多个齿轮20可以同步转动，多个顶针30的针尖的连线围成支撑区域P，当多个齿轮20同步转动时，多个齿轮20带动多个顶针30一起运动，从而使得支撑区域P的面积发生变化，以适应不同尺寸的芯片。

也就是说，本实施方式的顶针装置100可无极同步地变换顶针30的位置，免于拆装，适用于不同尺寸的芯片。

在本实施方式中，支撑面11上设有固定顶针111，固定顶针111始终位于支撑区域P的中心，且固定顶针111的针尖与多个顶针30的针尖位于同一平面。

也就是说，固定顶针111位于多个顶针30的中间区域，固定顶针111与多个顶针30配合一起支撑芯片，此时，固定顶针111支撑芯片的中间区域，多个顶针30支撑芯片的其他区域。

在本实施方式中，以顶针装置100包括尺寸相同的四个齿轮20为例，四个齿轮20呈2*2阵列排布，且两两啮合，但不以此为限，在其他实施方式中，齿轮20的数量及尺寸可根据实际情况而定。

四个齿轮20中间形成一空腔S，固定顶针111位于该空腔S内，固定顶针111位于四个齿轮20的中心，每个齿轮20上设置有一个顶针30，四个顶针30相对于固定顶针111对称排布，可使得芯片受力均匀。

这里，齿轮20同步转动，相对的两个齿轮20顺时针转动，相对的另外两个齿轮逆时针转动，可使得四个顶针30同步朝远离或靠近固定顶针111的方向运动，如此，可使得支撑区域P始终为正方形或矩形，以保证对芯片的稳定支撑。

另外，可以理解的是，当芯片尺寸较小时，可以拆卸四个顶针30，而仅用中间的固定顶针111来支撑芯片。

在本实施方式中，顶针30靠近齿轮面21的边缘设置。

这里，“顶针30靠近齿轮面21的边缘设置”是指顶针30远离齿轮面21的中心设置，如此，在齿轮20转动过程中，顶针30的位置变化相对较大，进而增大支撑区域S的变化范围，以适应更多尺寸的芯片。

在本实施方式中，结合图2，支撑面11与齿轮面21相互平行，即此时齿轮20的转动平面平行于支撑面11。

齿轮面21上固定设置有中空的第一套管211，顶针30嵌设于第一套管211内，并通过设置于第一套管211侧部的第一紧定螺钉212将顶针30固定于第一套管211内，这里，可通过拧紧第一紧定螺钉212而实现对顶针30的锁紧定位，防止顶针30在顶出及转动过程中发生偏移，另外，第一紧定螺钉212的设置也便于顶针30的拆卸、更换、维修等操作。

顶针装置100还包括配合多个齿轮20的多个齿轮轴201，齿轮轴201包括相对设置的第一端2011及第二端2012，第一端2011固定于支撑面11，齿轮20活动连接第二端2012并以第二端2012为轴心转动。

具体的，结合图3，支撑面11上固定设置有中空的第二套管112，齿轮轴201的第一端2011嵌设于第二套管112内，并通过第二紧定螺钉113将齿轮轴201固定于第二套管112内，这里，可通过拧紧第二紧定螺钉113而实现对齿轮轴201的锁紧定位，从而使得齿轮20通过齿轮轴201与支撑座10为一体，实现齿轮轴201轴向及径向的固定。

结合图4至图6，齿轮20与第二端2012之间为平键连接，图4为齿轮20的俯视图，图5为图4中A-A的剖视图，图6为齿轮轴201的剖视图，可以看到，齿轮轴201的第二端2012为平键，齿轮20的中心槽202为与第二端2012匹配的键槽，通过平键与键槽的相互作用，可提高齿轮20与齿轮轴201的装配精度。

在本实施方式中，结合图7至图9，顶针装置100还包括驱动件40以及可拆卸配合的底座51及盖体52。

底座51与盖体52围设形成容纳腔，支撑座10位于容纳腔内.

这里，底座51的外轮廓呈圆柱状，盖体52包括圆形顶盖521及连接顶盖521的中空圆柱状罩体522，底座51的上端的外周缘处设有第一螺纹部511，罩体522的内表面设有第二螺纹部5221，通过第一螺纹部511及第二螺纹部5221的配合实现罩体522与底座51之间的螺纹连接，便于盖体52的安装拆卸。

顶盖521远离支撑面11的一侧设置，顶盖521上设有对应多个顶针30的多个轨迹槽5211，轨迹槽5211呈镂空的圆弧状，轨迹槽5211的延伸轨迹与顶针30的运动轨迹相互适配。

另外，顶盖521上还设有对应固定顶针111的通孔5212。

驱动件40驱动支撑座10相对底座51沿顶针30的延伸方向运动而使得顶针30穿出轨迹槽5211。

这里，驱动件40包括连接支撑座10的齿条41及与齿条41相互啮合的驱动齿轮42。

驱动齿轮42可由电机或其他驱动方式驱动，驱动齿轮42在驱动作用下于原地转动。

底座51为中空结构，齿条41穿过底座51而连接至支撑座10的底部。

具体的，在本实施方式中，齿轮面21上设有标记转动角度的刻度，刻度可与芯片尺寸对应，当确定芯片尺寸之后，可取下盖体52而手动拨动齿轮20，直至齿轮20转动至合适的刻度，此时多个顶针30之间形成的支撑区域P可以适应芯片尺寸，而后，将盖体52固定至底座51处，控制驱动齿轮42转动，齿条41在驱动齿轮42作用下沿底座51的轴向运动，齿条41带着支撑座10、齿轮20、多个顶针30及固定顶针111一起朝向顶盖521运动，直至顶针30穿出轨迹槽5211，且固定顶针111穿出通孔5212，这里，顶针30的顶出距离在0～3mm之间，即顶针30的顶尖超出顶盖521的上端面的距离为0～3mm，此时，顶针30及固定顶针111可顶出芯片。

需要说明的是，轨迹槽5211是挖空顶盖521的部分区域而形成的，为了避免轨迹槽5211的中间区域与顶盖521的其他区域相互断开，轨迹槽5211没有完全导通，即轨迹槽5211的开设角度小于360°，为了适应所有角度的顶针30，可设置多个盖体52，例如，第一个盖体52的轨迹槽5211的开设角度为0°～350°，第二个盖体52的轨迹槽5211的开设角度为340°～360°，多个盖体52可相互配合以适应所有角度的顶针30，可根据不同需求选择合适的盖体52。

当然，可以理解的是，在其他实施方式中，也可通过电动方式或其他方式控制齿轮20的转动。

下面，结合图10及图11来具体说明支撑区域P的变化过程。

结合图10，以每个齿轮20的齿数为24、模数为0.25mm、齿轮20直径为6mm为例，左右两个顶针30之间的横向距离(宽度)定义为X，上下两个顶针30之间的纵向距离(长度)定义为Y，齿轮20的转动角度为α(对应齿轮面21上的刻度)，转动角度α定义为位于同一直线的三个顶针(包括对角的两个顶针30及固定顶针111)之间的连线与水平线之间的夹角。

此时，

由此可推导出转动角度α满足公式：

当根据芯片尺寸而确定了一定值的宽度X与长度Y时，可根据宽度X与长度Y获取转动角度α，进而根据齿轮面21上的刻度来将齿轮20转动至适当的位置，方便快捷。

可以看到，当转动角度α为-45°或135°时，宽度X与长度Y相等，即支撑区域P为正方形，在其他转动角度下，宽度X与长度Y不相等，即支撑区域P为矩形。

综上所述，本发明的顶针装置100在多个齿轮20同步转动时，多个齿轮20可带动多个顶针30一起运动，从而使得支撑区域P的面积发生变化，以适应不同尺寸的芯片，本发明的顶针装置100可无极同步地变换顶针30的位置，免于拆装，适用于不同尺寸的芯片。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。