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研究生:謝忠明
研究生(外文):CHUNG.MING.HSIEH
論文名稱:IC載板之自動化上下料設備的設計
論文名稱(外文):Design of automatic loading and unloading equipmentfor IC carrier board
指導教授:丁鏞
指導教授(外文):YUNG,TING
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:機械工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:IC載板六軸機械手上下料設備
外文關鍵詞:IC carrier board6DOF robotic manipulatorload and unload equipment
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本研究的主要設計如何應用六軸機械手執行IC載板之自動化上下料。設備需求及作業環境不可像傳統PCB板廠需求,傳統PCB板廠產品搬運作業皆為操作人員手工取放,人為的作業疏失與不穩定作業以及設備潔淨等級不足,致使產品的品質無法有效的控制,而使生產的產品良莠不齊。
目前高潔淨環境需求為IC載板自動化上下料設備主要條件之一,越高階IC載板所需的高潔淨需求相對應越高。搭配HEPA、無塵室等級料件以及運用六軸機械手臂,可使輸送機構上方無機構設置,而避免機構運行時造成的微粒子掉落於產品上,降低造成產品短路、斷路而影響品質良率。據此需求,本論文是研究開發高潔淨自動化的上下料設備。
IC載板是乘載IC為之載體,需達到保護電路、固定線路與具導散熱等特性。而IC載板之佈線密度、線路寬度、層間對位及材料可靠性等相較於傳統PCB板需求更高。為了提升生產效率與提升整體產品良率,需導入更加穩定的機器人自動化上下料設備,減少人員接觸產品機會及塑造高潔淨環境。
  本文內容包括設計高潔淨設備並搭載六軸機械手模組,經過客戶端實際量產後提昇1~2%生產良率符合此次開發研究。
In this article, the primary goal is to design of the IC carrier board and to manipulate a 6 degree-of freedom robot to handle load and unload operation.
Equipment and operating environment must be different from the traditional PCB board factory requirement. The product handling of the traditional PCB board factory is mainly a pick-and-place operation carried out manually by operators, which are negligent and unstable. The cleanliness level of equipment is insufficient that results in the product quality cannot be effectively controlled.
At present, the demand for a high-clean environment is one of the main requirement for the automatic loading and unloading equipment of an IC carrier board. The higher-level IC carrier board requires a higher degree of cleanliness. With HEPA, clean room-grade materials, and the use of a six-axis manipulator, there is no mechanism setup mounted above the conveying mechanism, which can prevent the particles in the equipment from falling on the product when the mechanism is running so as to reduce the effect on quality due to short circuit and disconnection. Therefore, design a high-clean and automatic loading and unloading equipment is the goal in this article.
The IC carrier board is mainly used to carry the IC as a carrier. It needs to achieve the characteristics of protection circuits, fixed lines, and heat dissipation. Higher quality of wiring density, circuit width, inter-layer alignment, and material reliability of the IC carrier board are required in comparison with the traditional PCB boards. For the sake of improvement of production efficiency and yield rate, a stable robotic manipulator to handle automatic loading and unloading equipment is employed to avoid from personnel access to products and also provide a high-clean environment.
The content of this article includes designing a high-clean equipment and equipped with a six-axis manipulator module. After the actual mass production by the client, the production yield is increased by 1 ~ 2% in line with this development research.
目錄
摘 要 I
Abstract II
誌 謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章:緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 文獻回顧 3
1.3 論文架構 9
第二章:IC載板自動化上下料流程規劃 10
前言: 10
2.1 IC載板製程技術 11
2.2印刷電路板製作流程 12
2.3設備開發流程規劃 14
第三章:IC載板自動化上下料機構設計 16
3.1設備規格 17
3.2 設備機構功能說明 21
3.3 機構功能設計 22
3.3.1承載盤載具(TRAY) 22
3.3.2 輸送機構 23
3.3.3上頂中心定位機構 24
3.3.4 吸板吸Tray機構 25
3.3.5 升降機構 28
3.3.6夾持手臂機構 30
3.3.7 Tray定位機構 31
3.3.8六軸機械手模組機構 32
3.3.9 電控模組簡介 33
第四章:實機應用討論 34
4.1曝光線自動上(下)料機需求功能 35
4.2設備機構的組成 36
4.3設備動作概述 37
4.4空壓控制迴路圖設計 38
4.5動作時序圖 41
4.6動作控制概述 44
4.7設備線路架構設計 45
4.8六軸機械手模組應用 65
4.8.1六軸機械手模組概述 65
4.8.2六軸機械手模組總成 67
4.8.3六軸機械手模組基本規格 68
4.8.4六軸機械手模組運動模擬 69
第五章:結論與未來展望 71
5.1 結論 71
5.2 未來展望 73
參考文獻 74


圖目錄
圖1-1 傳統式IC載板自動化上下料設備圖 2
圖1-2 TRAY載具定位機構圖 2
圖2-1以ABF樹酯為材料之IC載板圖 11
圖2-2內層線路製作流程圖 12
圖2-3外層線路製作流程圖 13
圖2-4後製程&成品檢驗製作流程圖 13
圖2-5設計作業流程圖 15
圖3-1 IC載板與承載盤載具示意圖 16
圖3-2設備規格圖 17
圖3-3機構功能圖 21
圖3-4承載盤載具(TRAY)圖 22
圖3-5載具堆疊示意圖 22
圖3-6 輸送機構圖 23
圖3-7上頂中心定位機構圖 24
圖3-8含吸嘴之吸板吸取Tray之機構示意圖 25
圖3-9板件光電檢知器之裝置示意圖 26
圖3-10近接光電檢知器之裝置示意圖 26
圖3-11板件過壓檢知器之裝置示意圖 27
圖3-12 TRAY近接檢知器之裝置示意圖 27
圖3-13升降機構示意圖 28
圖3-14 鋼帶式線性軸台示意圖 29
圖3-15夾持手臂機構示意圖 30
圖3-16載具定位機構示意圖 31
圖3-17六軸機械手模組機構示意圖 32
圖3-18電控配置實體圖 33
圖4-1曝光線自動上(下)料機示意圖 36
圖4-2曝光線自動上(下)料機空壓控制迴路圖 39
圖4-3曝光線自動上(下)料機空壓控制迴路圖 39
圖4-4曝光線自動上(下)料機空壓控制迴路圖 40
圖4-5 TRAY入料時動作時序圖 41
圖4-6 TRAY出料時動作時序圖 42
圖4-7 六軸機械手模組動作時序圖 43
圖4-8 設備線路架構圖 45
圖4-9 FANUC M-10IA/12六軸機械手模組實體圖 65
圖4-10 FANUC R-30i A 控制箱:分離式(A-cabinet) 示意圖 66
圖4-11 FANUC R-30i A 控制箱:一體式(B-cabinet) 示意圖 66
圖4-12六軸機械手模組機構部的構成圖 67
圖4-13各軸坐標和機械接口坐標圖 67
圖4-14六軸機械手模組動作模擬圖 69
圖4-15由教導盤監看六軸機械手模組內部執行程式圖 69
圖4-16由教導盤編輯六軸機械手模組內部執行程式圖 70
圖5-1六軸機械手模組動作範圍上視圖 72
圖5-2六軸機械手模組動作範圍上視圖 72



表目錄

表3-1-1設備功能規範表 18
表 3-1-2設備功能規範表 19
表 3-1-3設備功能規範表 20
表 4-1機械動作步驟表 37
表 4-2空壓控制元件清單表 38
表 4-3六軸機械手模組基本規格表 68
[1] 陳劍龍,“陶瓷基板之自動化上下料設備的設計 ”,碩士論文,中原大學機械工程研究所,2016。
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[18] 楊皇龍,“六軸機械手臂之奇異點分析",明新科技大學機械工程系精密機電工程研究所 碩士論文,2017。
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