基于虚拟样机技术LED键合机传送机构的设计与研究

论文摘要

LED键合机是LED生产过程封装工序的重要设备之一,其作用是快速精确地从晶圆膜上拾取晶片并放置到引线框架杯中。目前先进的LED键合机基本上被国外大公司所垄断,这成为了我国半导体封装行业发展的一个瓶颈。因此,必须大力开展微电子制造与封装技术的研究和实用设备的研发,掌握核心技术,研发具有自主知识产权的产品。本课题来源于2005年广东省关键领域重点突破项目电子元器件专用设备关键技术一全自动半导体芯片键合机（TC058372-1）。传送机构是LED键合机的核心工作机构之一,本文创新地设计了一种稳固、高效的传送机构,并通过对比分析研究对LED键合机传送机构的机械结构部分进行了详细的设计。本机构通过伺服电机的正转和反转带动精密的滚珠丝杆旋转,使丝杆螺母作往复直线运动从而带动夹持式勾爪完成X方向的进给动作;同时通过气缸驱动连杆机构驱动夹持式勾爪的“夹紧”和“松开”的动作。引线框架在被夹持式勾爪夹持稳定之后才开始前进,在到达工作位置稳定停下之后才被勾爪松开。这样,引线框架在整个进给过程中就不会发生Y方向的振动和X方向的惯性前冲。使用三维CAD软件Pro/ENGINEER对LED键合机传送机构的零部件进行了三维实体建模,并将分散的零部件进行了虚拟装配,得到了整机的实体装配图。然后通过接口模块Mechanism/Pro把整个传送机构的装配模型导入到虚拟样机软件ADAMS中。在ADAMS中对装配模型施加各种约束和运动驱动,从而创建出一台有意义的虚拟样机。最后针对LED键合机传送机构各零部件工作的不同情况,对虚拟样机进行了运动学仿真分析,得出了部分关键零部件的运动数据曲线图,为产品的设计改进提供了依据。本文以虚拟样机技术为主线,最终为高速高精度机械产品的结构设计提供了一套有效的理论方法,并试制出三台代号为DBS-0608的物理样机。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• CONTENTS
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的研究目的和意义
• 1.2 LED键合机的研究概况和发展趋势
• 1.3 虚拟样机技术在新产品开发中的应用
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 虚拟样机技术及发展
• 2.1 虚拟样机技术概述
• 2.1.1 虚拟样机技术的定义
• 2.1.2 虚拟样机技术的研究范围
• 2.1.3 虚拟样机技术的特点
• 2.1.4 虚拟样机技术的相关技术
• 2.1.5 虚拟样机技术的应用
• 2.2 虚拟样机技术的理论基础
• 2.3 虚拟样机分析软件的功能
• 2.4 本章小结
• 第三章 LED键合机传送机构的设计
• 3.1 LED键合机整体结构描述
• 3.2 LED键合机传送机构的常用形式及分析
• 3.3 LED键合机传送机构的总体设计
• 3.4 动力源选型计算
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于Pro/ENGINEER的LED键合机传送机构三维实体建模
• 4.1 Pro/ENGINEER软件简介
• 4.2 基于特征的零件三维实体建模
• 4.2.1 零件建模概述
• 4.2.2 特征建模的分类及过程
• 4.3 装配建模
• 4.3.1 装配建模的基本概念
• 4.3.2 装配建模的方法
• 4.3.3 装配约束类型
• 4.3.4 装配建模的过程
• 4.4 传送机构的三维建模
• 4.4.1 气缸驱动连杆机构
• 4.4.2 夹持式勾爪机构
• 4.4.3 夹紧机构
• 4.4.4 旋走机构
• 4.4.5 推走机构
• 4.4.6 LED键合机传送机构
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于ADAMS和Mechanism/Pro的运动仿真分析
• 5.1 ADAMS软件的概述及其原理
• 5.1.1 ADAMS软件简介
• 5.1.2 ADAMS软件模块介绍
• 5.1.3 虚拟样机仿真分析的过程
• 5.1.4 ADAMS软件的特点
• 5.1.5 ADAMS软件解算器运动学求解原理
• 5.2 Mechanism/Pro模块的介绍
• 5.3 LED键合机传送机构虚拟样机的建立
• 5.3.1 Pro/ENGINEER、ADAMS和Mechanism/Pro联合构建虚拟样机的流程
• 5.3.2 LED键合机传送机构的虚拟样机
• 5.4 LED键合机传送机构的运动仿真分析
• 5.4.1 主轴的运动学仿真
• 5.4.2 连杆的运动学仿真
• 5.4.3 夹持式勾爪机构的运动学仿真
• 5.5 本章小结
• 总结与建议
• 全文总结
• 建议
• 攻读学位期间发表论文
• 致谢
• 参考文献