一种用于rfid标签封装的热压头的制作方法
【专利摘要】一种用于RFID标签封装的热压头，自上而下地包括热压端组件（10）、隔热组件（20）、导向组件（30）、凸轮微调组件（40）、动力组件（50）、安装组件（60），其中，凸轮微调组件（40）包括导向销（43）和套接在导向销（43）上的凸轮（42），旋转导向销（43）带动凸轮（42）转动时，可使凸轮（42）高度调整，从而使热压头高度得到微调。本发明提供的采用凸轮结构调节高度的热压头，彻底解决了现有技术采用弹簧装置调整热压头高度存在的压力与高度调节相矛盾的技术问题，能够快速、精确地调节热压头高度，特别适用于多个热压头同时进行热压加工的场合。
【专利说明】—种用于RFID标签封装的热压头
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热压头，具体涉及到一种针对RFID标签封装过程中芯片热压固 化工艺中使用的热压头。
【背景技术】
[0002]射频识别(RFID,Radio Frequency Identification)技术在 21 世纪是最具前途 和应用前景的一项信息技术。它是利用射频信号通过空间耦合实现非接触信息传递，并通 过所传递的信息达到识别目的。采用导电胶工艺的RFID标签封装设备通常包括基板输送、 检测、点胶、贴装和热压五个工艺模块，热压工序的功能是保证芯片与天线的机械互连和电 气互连，是设备中不可或缺的重要环节。RFID封装中，基于各向异性导电胶封装工艺的热压 模块的优化设计，则是RFID标签封装设备的开发的重要环节。热压模块通过热压头对芯片 与天线的连接部位进行加热和加压，使胶水固化，完成芯片与天线的电气互联。热压头机械 结构的优化设计，是热压模块的重要内容。在基板上用点胶或喷胶等方式在基板焊盘上涂 上导电胶，将芯片凸点对准基板上的焊盘再进行热压固化，而且工艺简捷方便，因此在RFID 标签封装中得到广泛的应用。
[0003]现有技术的热压头均采用弹簧实现力控的解决方案，如中国专利CN202225442U 即采用这种方案。在单件小批量的生产中，往往仅包含一对热压头，这种方案尚可满足要 求。然而，在大批大量的自动化生产设备中，往往存在几十对甚至上百对热压头，由于零件 加工误差、装配误差、弹簧受热膨胀以及摩擦力等等不可控因素的存在，在实际生产前需要 调节弹簧的预压缩量，对每对热压头的压力进行标定，但在保证压力和高度一致两个问题 上存在矛盾，通常难以同时保证，并且在弹簧受高温、快速循环压力的工况环境下，很难保 证弹簧弹性系数的一致性以及弹簧的使用寿命，这无疑增加了设备调试和维护的不便，提 高了生产成本。
[0004]现有技术的热压头内部的发热芯固定通常采用弹簧、螺钉或垫纸等形式，由于安 装空间有限、预压量太小，难以保证长时间工作中发热芯的可靠固定。
[0005]现有技术的热压头，通常仅采用1-2层隔热设计，且隔热材料选择上也难保证对 尺寸较小的热压头的可靠隔热。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对现有技术用于RFID标签封装的热压头存在的利用弹簧调节 高度、高度与压力调节相矛盾、调节精度不高的缺陷与不足，提供一种采用凸轮结构调节高 度的热压头，彻底解决了压力与高度调节相矛盾的技术问题，能够精确调节热压头高度，特 别适用于多个热压头同时进行热压加工的场合。
[0007]本发明为解决技术问题采用的技术方案是:一种用于RFID标签封装的热压头，自 上而下地包括热压端组件、隔热组件、导向组件、动力组件、安装组件，所述导向组件包括长 轴，所述动力组件包括气缸，所述热压头还包括凸轮微调组件，所述凸轮微调组件位于导向组件和动力组件之间，所述凸轮微调组件包括凸轮和导向销，所述导向销的一端为旋转端， 另一端为连接端，所述凸轮套接在导向销的连接端并与导向销过盈配合，所述凸轮的顶部 与长轴的底部相接触，底部与气缸的活塞杆顶面相接触，旋转导向销带动凸轮转动时，可使 热压头整体高度调整。
[0008]一种用于RFID标签封装的热压头，所述凸轮微调组件还包括螺钉，所述长轴的底 部设有与凸轮相适应的凹槽，所述凸轮嵌于长轴的凹槽内，所述长轴的底部凹槽的侧面设 有贯穿长轴径向的安装孔，所述导向销套接于长轴的安装孔内，并且导向销的连接端伸出 水平安装孔外，所述导向销的连接端设有螺孔，所述螺钉旋合在导向销连接端的螺孔内。
[0009]一种用于RFID标签封装的热压头，所述热压端组件包括热压端件、发热芯、隔热 片和隔热块，所述发热芯和隔热片位于热压端件和隔热块之间，所述隔热组件包括上连接 座、隔热轴套和下连接座，所述隔热轴套位于上连接座和下连接座之间，所述热压端件、隔 热块、上连接座和下连接座的对应位置上设有安装螺孔，所述热压端件、隔热块、上连接座 和下连接座通过贯穿安装螺孔的隔热螺钉固定连接。
[0010]一种用于RFID标签封装的热压头，所述热压组件还包括温度传感器、小碟形弹 簧、大碟形弹簧，所述热压端件的底部设有矩形凹槽，所述矩形凹槽内从上自下依次放置发 热芯、隔热片、小碟形弹簧、大碟形弹簧，所述小碟形弹簧锥面朝下，大碟形弹簧锥面朝上， 所述小碟形弹簧的底部嵌在大碟形弹簧的孔内。
[0011]一种用于RFID标签封装的热压头，所述隔热轴套的中部为圆柱形，上下两端为圆 锥形或半球形，所述上连接座的底部、下连接座的顶部分别设置为与隔热轴套的上下两端 形状相适应的凹槽，所述隔热轴套的上下两端分别嵌合在上连接座和下连接座的凹槽中。
[0012]一种用于RFID标签封装的热压头，所述隔热片为云母片，所述隔热块的材质为高 温隔热树脂，所述隔热轴套和隔热螺钉的材质为聚醚醚酮。
[0013]一种用于RFID标签封装的热压头，所述隔热轴套上设有轴向固定孔，所述长轴的 上端与隔热轴套的轴向固定孔过盈配合。
[0014]一种用于RFID标签封装的热压头，所述导向组件还包括直线轴承和安装套筒，所 述直线轴承套接在长轴的外表面，所述安装套筒的内壁与直线轴承的外壁过盈配合，所述 安装套筒的筒壁上设置有竖向的安装螺孔，所述动力组件包括气缸和接气管，所述气缸的 缸壁上设有竖向通长的安装螺孔，所述安装组件包括安装座，所述安装座上设有竖向的安 装螺孔，所述安装套筒、气缸和安装座通过贯穿安装螺孔的长螺钉固定连接。
[0015]一种用于RFID标签封装的热压头，所述气缸的活塞杆端部为球面，所述球面与凸 轮点接触。
[0016]一种用于RFID标签封装的热压头，所述安装座的底部设有凹槽，所述凹槽内设置 有磁铁，所述安装座还设有水平的固定孔，所述磁铁通过旋入水平固定孔的紧定螺钉固定 在安装座的凹槽内。
[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0018]1、采用凸轮装置微调热压头的整体高度，保证多个热压头同时使用时高度一致， 热压面在同一平面上，解决了现有技术弹簧装置存在的压力与高度调节相矛盾的技术问 题，并且调节精度高、操作简单。
[0019]2、采用隔热片、隔热块和隔热轴套三重隔热设计，隔热效果明显优于现有技术的一重或两重隔热，能够有效避免发热芯产生的高温对气缸等其他零件的不良影响。其中，隔 热片选用云母材料，隔热块选用玻璃纤维材料，隔热轴套和隔热螺钉选用聚醚醚酮(PEEK) 材料，均为隔热效果好、物理化学性质稳定、机械力学性能好的材料，能够起到优良的隔热、 保护效果。
[0020]3、采用大小两个碟形弹簧反扣组合结构，能够形成较大的弹力，将发热芯和隔热 片紧紧地压在工作腔内，有效解决发热芯易脱离固定面的问题，延长热压头的使用寿命。
[0021]4、隔热轴套的两端制成圆锥面或球面，嵌于上下连接座上对应的凹槽内，再通过 上下连接座之间的连接螺钉与上下连接座连成整体，使隔热轴套能压紧于上下连接座之 间，并通过调节上、下连接座之间的螺钉调整间隙，实现对隔热轴套的预紧力的调节，很好 地解决了非金属材料制造的隔热轴套易变形、难以固定的技术问题。
[0022]5、导向组件采用直线轴承和带导向槽的长套筒结构，能够有效限制热压头的径向 自由度和周向自由度，保证热压头严格直线运动。
[0023]6、动力组件采用单作用重力压回式低摩擦气缸，能够有效降低摩擦力对直线运动 的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本发明热压头的结构示意图；
[0025]图2是本发明热压头的热压端组件的结构示意图；
[0026]图3是本发明热压头的隔热组件的结构示意图；
[0027]图4是本发明热压头的导向组件的结构示意图；
[0028]图5是本发明热压头的凸轮微调组件的结构示意图；
[0029]图6是本发明热压头的凸轮微调组件的安装示意图；
[0030]图7是本发明热压头的凸轮的偏心示意图；
[0031]图8是本发明热压头的动力组件的结构示意图；
[0032]图9是本发明热压头的安装组件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]现结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0034]如图1所示，本发明提供的用于RFID标签封装的热压头，自上而下地包括热压端 组件10、隔热组件20、导向组件30、凸轮微调组件40、动力组件50、安装组件60。其中，热 压端组件10用于在工作面上产生恒定高温，隔热组件20用于对其他零部件进行有效隔热， 导向组件30用于保证热压头沿轴向运动，凸轮微调组件40用于调整热压头的高度，动力组 件50则用于提供热压头的输出力，安装组件60用于热压头的固定与位置调整。
[0035]如图6和图7所示，凸轮微调组件40包括凸轮42和导向销43。其中，导向销43 的一端为旋转端，另一端为连接端，凸轮42套接在导向销43的连接端并与导向销43过盈 配合。凸轮42的顶部与长轴31的底部相接触，底部与气缸51的活塞杆顶面相接触。旋转 导向销43带动凸轮42转动时，可使凸轮42高度调整，从而将长轴31顶起或放下，实现热 压头高度的微调。本发明提供的用于RFID标签封装的热压头，采用凸轮结构微调热压头高 度，克服了现有技术采用弹簧调节热压头高度存在的压力和高度调节相矛盾、受弹簧系数不稳定因素而影响调节精度等缺陷，采用凸轮结构调节高度操作方便、调节精度高，能够确 保多个热压头同时使用时高度一致，热压面在同一平面上。
[0036]为便于凸轮微调组件40与上部的导向组件30相固定，还可以在长轴31的底部设 置与凸轮43相适应的凹槽，使凸轮42嵌于长轴31的凹槽内，并在长轴31的底部凹槽的侧 面设置贯穿长轴31径向的安装孔，使导向销43套接于长轴31的安装孔内，并且导向销43 的连接端伸出水平安装孔外，导向销43的连接端设有螺孔，螺钉41旋合在导向销43连接 端的螺孔内。于是，凸轮42套接于导向销43上并嵌于长轴31的凹槽内而固定，导向销43 插入长轴的安装孔内并在一端旋入螺钉41而固定，从而实现了凸轮微调组件与上部的导 向组件的固定连接，并且不影响凸轮41的转动调节功能。
[0037]本发明提供的用于RFID标签封装的热压头，为增强热压头高度的调节灵敏度和 调节精度，还可以将气缸51的活塞杆端部设置为球面，球面与凸轮42点接触。
[0038]凸轮43的一个具体实施例:凸轮内径4mm,外径7mm,偏心距为0.25mm,即最高点 最低点的距离为0.5mm,实现±0.25mm内热压头高度的调整。
[0039]如图2和图3所示，本发明提供的用于RFID标签封装的热压头，热压端组件10包 括热压端件11、发热芯13、隔热片14和隔热块17，其中，发热芯13和隔热片14位于热压 端件11和隔热块17之间。隔热组件20包括上连接座21、隔热轴套23和下连接座24，其 中，隔热轴套23位于上连接座21和下连接座24之间。热压端件11、隔热块17、上连接座 21和下连接座24的对应位置上设有安装螺孔，所述热压端件11、隔热块17、上连接座21和 下连接座24通过贯穿安装螺孔的隔热螺钉25固定连接，也即是热压端组件10和隔热组件 20通过贯穿安装螺孔的隔热螺钉25固定连接。
[0040]本发明提供的用于RFID标签封装的热压头，热压组件还包括温度传感器12、小碟 形弹簧15、大碟形弹簧16。温度传感器12涂覆一定量的导热硅脂后插入热压端件11顶部 的通孔中。热压端件11的底部设有矩形凹槽，矩形凹槽内从上自下依次放置发热芯13、隔 热片14、小碟形弹簧15、大碟形弹簧16，其中，小碟形弹簧15锥面朝下，大碟形弹簧16锥面 朝上，小碟形弹簧15的底部嵌在大碟形弹簧16的孔内。现有技术通常采用单个碟形弹簧 固定发热芯13和隔热片14，但是，单个弹簧产生的弹力较小，特别是在热压头长时间工作 后、产生较大变形而导致弹簧弹力进一步减小，弹簧较小的弹力往往不足以将发热芯13、隔 热片14紧紧压在热压端件11的凹槽中，使发热芯13和隔热片14松动脱离，影响热压头的 正常使用。本发明利用大小两个碟形弹簧反扣组合成整体弹簧，形成较大的弹力，将发热芯 13和隔热片14紧紧地压在热压端件11的凹槽内，有效解决发热芯易脱离固定面的问题，延 长热压头的使用寿命。
[0041]本发明提供的用于RFID标签封装的热压头，热压端件11材质优选黄铜H68，因为 黄铜导热系数较大，可以保证热压端面温度的一致性；发热芯13因体积较小而优选陶瓷发 热片。
[0042]本发明提供的用于RFID标签封装的热压头，为加强隔热轴套23在上连接座21和 下连接座24之间的固定，优选地，将隔热轴套23的中部设置为圆柱形，上下两端设置为圆 锥形或半球形，上连接座21的底部、下连接座24的顶部分别设置与隔热轴套23的上下两 端形状相适应的凹槽，使隔热轴套23的上下两端分别嵌合在上连接座21和下连接座24的 凹槽中。本发明提供的用于RFID标签封装的热压头，隔热轴套的两端制成圆锥面或球面，嵌于上下连接座上对应的凹槽内，再通过上下连接座之间的连接螺钉与上下连接座连成整 体，使隔热轴套能压紧于上下连接座之间，并通过调节上、下连接座之间的螺钉调整间隙， 实现对隔热轴套的预紧力的调节，很好地解决了非金属材料制造的隔热轴套易变形、难以 固定的技术问题。
[0043]本发明提供的用于RFID标签封装的热压头，隔热组件还包括导线夹22，导线夹22 固定在上连接座21的侧面，用于固定电源线、信号线等线路，降低线路张力对热压头输出 压力的影响。
[0044]本发明提供的用于RFID标签封装的热压头，隔热轴套23的中部设轴向固定孔，长 轴31的上端与隔热轴套23的轴向固定孔过盈配合，于是，通过长轴31将导向组件30与隔 热组件20固定连接。
[0045]本发明提供的用于RFID标签封装的热压头，采用隔热片、隔热块和隔热轴套三 重隔热设计，隔热效果明显优于现有技术的一重或两重隔热，能够有效避免发热芯产生的 高温对气缸等其他零件的不良影响。为保证隔热效果，隔热片14优选云母片；隔热块17 优选隔热效果好、机械强度高的高温隔热树脂；隔热轴套23和隔热螺钉25优选聚醚醚酮 (PEEK)，聚醚醚酮(PEEK)属于特种高分子材料，具有耐高温、耐化学药品腐蚀等优良的物 理化学性能，是一类理想的隔热材料。
[0046]参见图4、图8和图9，导向组件30还包括直线轴承32和安装套筒33，直线轴承 32套接在长轴31的外表面，安装套筒33的内壁与直线轴承32的外壁过盈配合。安装套 筒33与直线轴承32通过过盈配合固定成整体，一起限制内部的长轴31的径向自由度，确 保长轴31的轴向运动。安装套筒33的筒壁上还设置有竖向的安装螺孔。动力组件50包 括气缸51和气管接头52，气缸51的缸壁上设有竖向通长的安装螺孔。气缸51优选单作用 重力压回式低摩擦气缸，能够有效降低摩擦力对直线运动的影响。安装组件60包括安装座 61，安装座61上设有竖向的安装螺孔。安装套筒33、气缸51和安装座61通过贯穿安装螺 孔的长螺钉64固定连接，于是，通过长螺钉64将导向组件30、动力组件50、安装组件60固 定连接成整体。
[0047]本发明提供的用于RFID标签封装的热压头，安装座61的底部设有凹槽，凹槽内设 置有磁铁63，安装座61还设有水平的固定孔，磁铁63通过旋入水平固定孔的紧定螺钉62 固定在安装座61的凹槽内。固定孔和紧定螺钉优选4个。磁铁63用于热压头部件与吸附 板的连接，磁铁吸附连接简单方便、成本低廉、便于调节。
【权利要求】
1.一种用于RFID标签封装的热压头，自上而下地包括热压端组件(10)、隔热组件 (20)、导向组件(30)、动力组件(50)、安装组件(60)，所述导向组件(30)包括长轴(31)，所述动力组件(50)包括气缸(51)，其特征在于:所述热压头还包括凸轮微调组件(40)，所述凸轮微调组件(40)位于导向组件(30)和动力组件(50)之间，所述凸轮微调组件(40)包括凸轮(42)和导向销(43)，所述导向销(43)的一端为旋转端，另一端为连接端，所述凸轮(42)套接在导向销(43)的连接端并与导向销(43)过盈配合，所述凸轮(42)的顶部与长轴(31)的底部相接触，底部与气缸(51)的活塞杆顶面相接触，旋转导向销(43)带动凸轮(42) 转动时，可使热压头整体高度调整。
2.根据权利要求1所述的一种用于RFID标签封装的热压头，其特征在于:所述凸轮微调组件(40)还包括螺钉(41)，所述长轴(31)的底部设有与凸轮(43)相适应的凹槽，所述凸轮(42)嵌于长轴(31)的凹槽内，所述长轴(31)的底部凹槽的侧面设有贯穿长轴(31)径向的安装孔，所述导向销(43)套接于长轴(31)的安装孔内，并且导向销(43)的连接端伸出水平安装孔外，所述导向销(43)的连接端设有螺孔，所述螺钉(41)旋合在导向销(43)连接端的螺孔内。
3.根据权利要求1所述的一种用于RFID标签封装的热压头，其特征在于:所述热压端组件(10)包括热压端件(11)、发热芯(13)、隔热片(14)和隔热块(17)，所述发热芯(13)和隔热片(14)位于热压端件(11)和隔热块(17)之间，所述隔热组件(20)包括上连接座(21)、 隔热轴套(23)和下连接座(24)，所述隔热轴套(23)位于上连接座(21)和下连接座(24)之间，所述热压端件(11)、隔热块(17)、上连接座(21)和下连接座(24)的对应位置上设有安装螺孔，所述热压端件(11)、隔热块(17)、上连接座(21)和下连接座(24)通过贯穿安装螺孔的隔热螺钉(25)固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于RFID标签封装的热压头，其特征在于:所述热压组件还包括温度传感器(12)、小碟形弹簧(15)、大碟形弹簧(16)，所述热压端件(11)的底部设有矩形凹槽，所述矩形凹槽内从上自下依次放置发热芯(13)、隔热片(14)、小碟形弹簧(15)、大碟形弹簧(16)，所述小碟形弹簧(15)锥面朝下，大碟形弹簧(16)锥面朝上，所述小碟形弹簧(15)的底部嵌在大碟形弹簧(16)的孔内。
5.根据权利要求3所述的 一种用于RFID标签封装的热压头，其特征在于:所述隔热轴套(23)的中部为圆柱形，上下两端为圆锥形或半球形，所述上连接座(21)的底部、下连接座(24)的顶部分别设置为与隔热轴套(23)的上下两端形状相适应的凹槽，所述隔热轴套(23)的上下两端分别嵌合在上连接座(21)和下连接座(24)的凹槽中。
6.根据权利要求3所述的一种用于RFID标签封装的热压头，其特征在于:所述隔热片(14)为云母片，所述隔热块(17)的材质为高温隔热树脂，所述隔热轴套(23)和隔热螺钉(25)的材质为聚醚醚酮。
7.根据权利要求3所述的一种用于RFID标签封装的热压头，其特征在于:所述隔热轴套(23)上设有轴向固定孔，所述长轴(31)的上端与隔热轴套(23)的轴向固定孔过盈配合。
8.根据权利要求1或7所述的一种用于RFID标签封装的热压头，其特征在于:所述导向组件(30 )还包括直线轴承(32 )和安装套筒(33 )，所述直线轴承(32 )套接在长轴(31)的外表面，所述安装套筒(33)的内壁与直线轴承(32)的外壁过盈配合，所述安装套筒(33)的筒壁上设置有竖向的安装螺孔，所述动力组件(50)包括气缸(51)和接气管(52)，所述气缸(51)的缸壁上设有竖向通长的安装螺孔，所述安装组件(60)包括安装座(61 )，所述安装座(61)上设有竖向的安装螺孔，所述安装套筒(33)、气缸(51)和安装座(61)通过贯穿安装螺孔的长螺钉(64)固定连接。
9.根据权利要求8所述的一种用于RFID标签封装的热压头，其特征在于:所述气缸(51)的活塞杆端部为球面，所述球面与凸轮(42)点接触。
10.根据权利要求8所述的一种用于RFID标签封装的热压头，其特征在于:所述安装座(61)的底部设有凹槽，所述凹槽内设置有磁铁(63 )，所述安装座(61)还设有水平的固定孔，所述磁铁(63)通过旋入水平固定孔的紧定螺钉(62)固定在安装座(61)的 凹槽内。
【文档编号】B29C65/18GK103434134SQ201310350334
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月12日 优先权日:2013年8月12日
【发明者】陈建魁, 尹周平, 王冠, 范守元 申请人:华中科技大学