高真空状态下薄壳器件盖板组合式拾取机构的制作方法

1.本发明涉及一种微电子封装设备，特别涉及一种在高真空腔室中对微电子封装组件中的薄壳器件盖板进行拾取的机构。


背景技术：

2.微电子封装组装（mems器件），即利用膜技术及微细加工技术，将芯片及其它要素，在框架或基板上布置、粘贴固定及连接，引出连线端子，并通过可塑性绝缘介质灌封固定，然后根据电原理图或逻辑图，运用微电子技术和高密度组装技术，将微电子器件和微小型元件组装成适用的可生产的电子组件、部件或一个系统的技术过程；目前，真空封装设备正由单机向能够进行多项工艺（如烘烤、激活、对位、封焊、测试）的多腔室转变，高真空多腔室生产线应运而生，其大大提高了高真空下微电子封装元器件的转运效率；常规的机械手抓取机构是通过真空负压吸附的方式，对电子组件进行抓取，若机构所在腔室已处于真空状态，如何对薄壳类盖板实施精准抓取，并保证盖板在抓取过程中不会发生变形，成为拾取机构设计首先需要解决的一个问题。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种高真空状态下薄壳器件盖板组合式拾取机构，解决了如何完成薄壳器件盖板在真空环境下精确拾取并保证盖板在放下过程中不会受冲击力而发生变形的技术问题。
4.本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
5.本发明的总体构思为：改变传统的真空负压拾取方式，采用电磁铁对钢质的薄壳类盖板吸附的拾取方式，并创造性地在真空环境中将普通直线电机密闭在有空气的密闭腔体中，用普通直线电机替代真空电机，实现了设备成本的大幅度降低；在直线电机的向下输出轴上连接一个浮动的薄壳类盖板的拾取模具，通过直线电机向下输出轴的轴端与轴端套筒的浮动配合，克服拾取模具与被拾取的薄壳类盖板之间的接触冲击力，并在浮动的拾取模具与直线电机的密封腔体下端设置波纹管管套，实现对接触冲击力的二次吸收；另外，在拾取模具与直线电机的密封腔体之间设置方形棱柱导向杆，起到了有效防止拾取模具在拾取薄壳类盖板时发生转动现象的发生，从而大大提高了拾取的定位准确率，为后续工艺进行奠定了定位基础。
6.一种高真空状态下薄壳器件盖板组合式拾取机构，包括高真空腔体，在高真空腔体中的工作台上设置有托盘，在托盘中设置有薄壳器件盖板，在薄壳器件盖板正上方的高真空腔体内，固定设置有直线电机密封室，直线电机密封室是固定设置在直线电机密封室安装板上的，在直线电机密封室中设置有直线电机，直线电机的输出轴向下穿出到直线电机密封室安装板的下方；在直线电机的输出轴的正下方，设置有电磁铁安装盒吊接板，在电磁铁安装盒吊接板的顶端面中央处，固定设置有轴端套接筒，在轴端套接筒的侧壁上，沿上下竖直方向，对应设置有一对长条通孔，在直线电机的输出轴的下端，设置有连接销孔，直
线电机的输出轴的下端，活动穿接在轴端套接筒中，在输出轴的下端设置的连接销孔与一对长条通孔之间，穿接有连接销；在电磁铁安装盒吊接板的下底面上，吊接有电磁铁安装盒，在电磁铁安装盒下底面上，连接有拾取模具，在电磁铁安装盒中设置有电磁铁；在直线电机的输出轴和轴端套接筒的外侧，套接有波纹管套，波纹管套，通过波纹管套上端法兰，固定连接在直线电机密封室安装板的下底面上，波纹管套，通过波纹管套下端法兰，固定连接在电磁铁安装盒吊接板的上顶面上。
7.在电磁铁安装盒吊接板的上顶面上，分别设置有左导向杆安装座和右导向杆安装座，在左导向杆安装座的正上方的直线电机密封室安装板的下底面上，固定设置有左导向套，在右导向杆安装座的正上方的直线电机密封室安装板的下底面上，固定设置有右导向套，在左导向套中，活动设置有左方形导向杆，左方形导向杆的下端固定连接在左导向杆安装座中，在右导向套中，活动设置有右方形导向杆，右方形导向杆的下端固定设置在右导向杆安装座中。
8.在直线电机密封室中设置有空气，在直线电机密封室的侧壁上设置有密闭航空插头；在拾取模具的上顶面上设置有电磁铁放置凹槽，在拾取模具的下底面上设置有薄壳器件盖板吸入槽。
9.一种高真空状态下薄壳器件盖板拾取机构的柔性拾取方法，包括高真空腔体，在高真空腔体中的工作台上设置有托盘，在托盘中设置有薄壳器件盖板，在薄壳器件盖板正上方的高真空腔体内，固定设置有直线电机密封室，在直线电机密封室中设置有空气，直线电机密封室是固定设置在直线电机密封室安装板上的，在直线电机密封室中设置有直线电机，直线电机的输出轴向下穿出到直线电机密封室安装板的下方；在直线电机的输出轴的正下方，设置有电磁铁安装盒吊接板，在电磁铁安装盒吊接板的顶端面中央处，固定设置有轴端套接筒，在轴端套接筒的侧壁上，沿上下竖直方向，对应设置有一对长条通孔，在直线电机的输出轴的下端，设置有连接销孔，直线电机的输出轴的下端，活动穿接在轴端套接筒中，在输出轴的下端设置的连接销孔与一对长条通孔之间，穿接有连接销；在电磁铁安装盒吊接板的下底面上，吊接有电磁铁安装盒，在电磁铁安装盒下底面上，连接有拾取模具，在电磁铁安装盒中设置有电磁铁；在直线电机的输出轴和轴端套接筒的外侧，套接有波纹管套，波纹管套，通过波纹管套上端法兰，固定连接在直线电机密封室安装板的下底面上，波纹管套，通过波纹管套下端法兰，固定连接在电磁铁安装盒吊接板的上顶面上，在拾取模具的上顶面上设置有电磁铁放置凹槽，在拾取模具的下底面上设置有薄壳器件盖板吸入槽；其特征在于以下拾取步骤：
10.第一步、先将直线电机密封室移动到工作台上设置的托盘中的薄壳器件盖板正上方；
11.第二步、控制直线电机的输出轴下降，在下降过程中，由于电磁铁安装盒吊接板及其下方的部件的重量作用，在直线电机的输出轴的下端设置的连接销处于一对长条通孔的上端处；
12.第三步、当拾取模具的下底面上设置的薄壳器件盖板吸入槽扣接到薄壳器件盖板上，并且连接销与一对长条通孔的上端处脱离后，直线电机停止工作，使拾取模具依靠自身重力与薄壳器件盖板组合在一起，在此过程中，拾取模具下降的惯性被波纹管套吸收，从而实现了拾取模具与薄壳器件盖板的柔性结合；
13.第四步、接通电磁铁的电源，使其产生磁性，该磁力将拾取模具与薄壳器件盖板吸合在一起；
14.第五步、控制直线电机的输出轴上升，完成对薄壳器件盖板的拾取。
15.本发明通过电磁铁的吸附完成mems器件盖板的拾取，拾取驱动电机被密封在空气腔室中工作，可选用普通直线电机，即大大节省了电机的投资成本，还克服了真空电机寿命短的缺陷；本发明通过在直线电机的输出轴端设置浮动的拾取模具，解决了拾取薄壳器件盖板时直线电机输出轴的向下冲击力，并通过在浮动的拾取模具与固定的直线电机密封室之间设置波纹套管，进一步吸收拾取冲击力，使薄壳器件盖板在被拾取时不被冲击变形，实现了高真空下薄壳盖板的吸附及拾取结构的经济性及耐用性。
附图说明
16.图1是本发明的结构示意图；
17.图2是图3中的a-a向剖视图；
18.图3是图1在主视方向上的结构示意图；
19.图4是本发明的电磁铁安装盒吊接板207、电磁铁安装盒208和拾取模具209的连接关系图；
20.图5是本发明的拾取模具209在俯视方向上的结构示意图；
21.图6是本发明的拾取模具209在仰视方向上的结构示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明进行详细说明：
23.一种高真空状态下薄壳器件盖板组合式拾取机构，包括高真空腔体，在高真空腔体中的工作台上设置有托盘，在托盘中设置有薄壳器件盖板210，在薄壳器件盖板210正上方的高真空腔体内，固定设置有直线电机密封室201，直线电机密封室201是固定设置在直线电机密封室安装板202上的，在直线电机密封室201中设置有直线电机203，直线电机203的输出轴217向下穿出到直线电机密封室安装板202的下方；在直线电机203的输出轴217的正下方，设置有电磁铁安装盒吊接板207，在电磁铁安装盒吊接板207的顶端面中央处，固定设置有轴端套接筒219，在轴端套接筒219的侧壁上，沿上下竖直方向，对应设置有一对长条通孔220，在直线电机203的输出轴217的下端，设置有连接销孔，直线电机203的输出轴217的下端，活动穿接在轴端套接筒219中，在输出轴217的下端设置的连接销孔与一对长条通孔220之间，穿接有连接销218；在电磁铁安装盒吊接板207的下底面上，吊接有电磁铁安装盒208，在电磁铁安装盒208下底面上，连接有拾取模具209，在电磁铁安装盒208中设置有电磁铁216；在直线电机203的输出轴217和轴端套接筒219的外侧，套接有波纹管套205，波纹管套205，通过波纹管套上端法兰204，固定连接在直线电机密封室安装板202的下底面上，波纹管套205，通过波纹管套下端法兰206，固定连接在电磁铁安装盒吊接板207的上顶面上。
24.在电磁铁安装盒吊接板207的上顶面上，分别设置有左导向杆安装座221和右导向杆安装座222，在左导向杆安装座221的正上方的直线电机密封室安装板202的下底面上，固定设置有左导向套211，在右导向杆安装座222的正上方的直线电机密封室安装板202的下
底面上，固定设置有右导向套214，在左导向套211中，活动设置有左方形导向杆212，左方形导向杆212的下端固定连接在左导向杆安装座221中，在右导向套214中，活动设置有右方形导向杆215，右方形导向杆215的下端固定设置在右导向杆安装座222中。
25.在直线电机密封室201中设置有空气，在直线电机密封室201的侧壁上设置有密闭航空插头213；在拾取模具209的上顶面上设置有电磁铁放置凹槽223，在拾取模具209的下底面上设置有薄壳器件盖板吸入槽224。
26.在高真空状态下，本发明机构在拾取薄壳器件盖板时，由于电磁铁安装盒吊接板207及其下的电磁铁安装盒208和拾取模具209具有一定的重量，连接销218处于一对长条通孔220的上端，电磁铁安装盒吊接板207及其下的电磁铁安装盒208和拾取模具209是通过轴端套接筒219浮动吊接在直线电机203驱动输出轴217的轴端上的；直线驱动电机驱动输出轴217下降，当拾取模具209碰接到下方的薄壳器件盖板210时，若轴端继续向下移动，就会使轴端及其固定连接的连接销218沿一对长条通孔220继续向下移动一段距离，在此过程中，轴端不会将向下的力，通过轴端套接筒219传递给电磁铁安装盒吊接板207及其下的电磁铁安装盒208和拾取模具209，从而起到了使薄壳器件盖板210免受拾取模具209到位后的后续惯性冲击力；在上述拾取模具209下降过程中，由于左方形导向杆212和右方形导向杆215的导向作用，保证了拾取模具209对薄壳器件盖板210的准确对位，并克服了直线电机输出轴有时会出现旋转的缺陷；当拾取模具209的下底面上的薄壳器件盖板吸入槽224套接到薄壳器件盖板210上后，电磁铁216通电，将薄壳器件盖板210吸附在拾取模具209的下底面上；随后，直线电机驱动输出轴217上升，连接销218沿一对长条通孔220先上升到一对长条通孔220上端，输出轴217继续上升，连接销218通过一对长条通孔220将轴端套接筒219、电磁铁安装盒吊接板207、电磁铁安装盒208、拾取模具209和薄壳器件盖板210，拾取升起，完成对托盘中的薄壳器件盖板210的拾取，在整个上升过程中，在左导向套211中活动设置的左方形导向杆212和在右导向套214中活动设置的右方形导向杆215，起导向作用，保证了薄壳器件盖板210在拾取和移动中的准确定位。
27.本发明的拾取机构为组合式，当拾取不同的薄壳器件盖板时只需要更换不同的拾取模具209即可。
28.一种高真空状态下薄壳器件盖板拾取机构的柔性拾取方法，包括高真空腔体，在高真空腔体中的工作台上设置有托盘，在托盘中设置有薄壳器件盖板210，在薄壳器件盖板210正上方的高真空腔体内，固定设置有直线电机密封室201，在直线电机密封室201中设置有空气，直线电机密封室201是固定设置在直线电机密封室安装板202上的，在直线电机密封室201中设置有直线电机203，直线电机203的输出轴217向下穿出到直线电机密封室安装板202的下方；在直线电机203的输出轴217的正下方，设置有电磁铁安装盒吊接板207，在电磁铁安装盒吊接板207的顶端面中央处，固定设置有轴端套接筒219，在轴端套接筒219的侧壁上，沿上下竖直方向，对应设置有一对长条通孔220，在直线电机203的输出轴217的下端，设置有连接销孔，直线电机203的输出轴217的下端，活动穿接在轴端套接筒219中，在输出轴217的下端设置的连接销孔与一对长条通孔220之间，穿接有连接销218；在电磁铁安装盒吊接板207的下底面上，吊接有电磁铁安装盒208，在电磁铁安装盒208下底面上，连接有拾取模具209，在电磁铁安装盒208中设置有电磁铁216；在直线电机203的输出轴217和轴端套接筒219的外侧，套接有波纹管套205，波纹管套205，通过波纹管套上端法兰204，固定连接
在直线电机密封室安装板202的下底面上，波纹管套205，通过波纹管套下端法兰206，固定连接在电磁铁安装盒吊接板207的上顶面上，在拾取模具209的上顶面上设置有电磁铁放置凹槽223，在拾取模具209的下底面上设置有薄壳器件盖板吸入槽224；其特征在于以下拾取步骤：
29.第一步、先将直线电机密封室201移动到工作台上设置的托盘中的薄壳器件盖板210正上方；
30.第二步、控制直线电机203的输出轴217下降，在下降过程中，由于电磁铁安装盒吊接板207及其下方的部件的重量作用，在直线电机203的输出轴217的下端设置的连接销218处于一对长条通孔220的上端处；
31.第三步、当拾取模具209的下底面上设置的薄壳器件盖板吸入槽224扣接到薄壳器件盖板210上，并且连接销218与一对长条通孔220的上端处脱离后，直线电机203停止工作，使拾取模具209依靠自身重力与薄壳器件盖板210组合在一起，在此过程中，拾取模具209下降的惯性被波纹管套205吸收，从而实现了拾取模具209与薄壳器件盖板210的柔性结合；
32.第四步、接通电磁铁216的电源，使其产生磁性，该磁力将拾取模具209与薄壳器件盖板210吸合在一起；
33.第五步、控制直线电机203的输出轴217上升，完成对薄壳器件盖板210的拾取。