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LED粘片机芯片取放机构的结构设计及固晶臂的分析研究【7张图纸】【优秀】

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摘要

　　　本文研究了如何提高全自动LED固晶机的摆臂的工作效率的机构设置，以及对影响摆臂固有频率的因素进行分析研究。运用三维分析软件以及实验对不同影响因素下摆臂的振动进行研究，分别就影响因素下的摆臂进行振动分析，得出最佳的设计方案。

　　　根据摆臂的运动需要，选择满足条件的电机以及各连接部件，并对关键运动部件进行受力分析计算，从而为摆臂的运动提供有效的保障。

　　　复合运动的摆臂采用多电机带动，在控制系统的操作下，为摆臂运动提供有效地保证。对摆臂固有频率的不同影响因素分别进行研究，得出这些因素对摆臂振动的影响范围。

　　　关键词：固有频率；一介频率；振动分析；复合运　

摘要III

目录V

1绪论1

1.1 引言1

1.2 课题来源1

1.3 LED课题背景——封装技术的国内外发展状况2

1.3.1 国内LED封装产业的发展状况2

1.3.2全自动LED粘片机的国外发展状况2

1.3.3国内LED产业的发展状况2

1.3.4 发展方向与前景3

1.4 全自动LED粘片机的主要结构及工作原理3

1.4.1 LED封装工艺流程简述4

1.5 本文研究的内容5

1.6 本文研究的目的与意义5

2 LED粘片机芯片取放机构的结构设计6

2.1 机构的整体设计6

2.2连接设备的设计6

2.3运动的时间分配以及电机负载惯量分析7

2.3.1 时间分配7

2.3.2惯量系统8

2.4电机的选择9

2.4.1电机加速度的选择9

2.4.2 电机选择设计方案9

3 固晶臂的研究分析14

3.1固晶臂静力学分析14

3.1.1有限元分析的工具15

3.1.2摆臂静力学分析15

3.2 对有摆臂限元分析要注意的事项18

3.2.1优化分析19

4 固晶臂弯曲振动固有频率和振型函数21

4.1 固有频率理论研究21

4.2动态分析22

4.3运用分析软件对摆臂进行模态分析23

4.3.1悬臂梁弯曲振动模态分析具体步骤23

4.4扭转振动分析24

4.5 运动过程分析25

5 固晶臂的变截面优化设计研究27

5.1摆臂的长度问题研究27

5.2 不同质量的有限元分析研究28

5.3研究变截面摆臂的分析29

6 创新点以及遇到的问题31

6.1 本课题的创新点31

6.2 已有的工作条件和出现的问题31

6.2.1已有的工作条件31

6.2.2 出现的问题31

小结32

致谢35

参考文献36

　　　LED粘片机是集机、光、电、气于一体的高速度、高精度、高智能化的设备，也是LED生产过程中的关键设备，其性能直接影响到所生产LED的性能、生产效率和产品的合格率。全自动LED粘片机是由上料机构、出料机构、点浆机构、送料机构、晶圆芯片供送系统、刺晶系统、粘片机构及电气控制系统、图像识别系统、软件系统等组成LED芯片通常是以阵列方式排列在一块晶圆上，目前可制作的晶圆最大直径已达300mm，晶圆进一步经过划片、扩晶后，单个的芯片便以行列的形式粘覆在一个胶膜上，为便于拾取芯片，常用一个特制的圆环将胶膜绷紧固定。晶圆芯片供送系统即是一个用于连接此晶圆固定圆环，可在x，y平面内精密移动的工作台。它的主要功能是将晶圆上排列地芯片逐行逐列的送到CCD标定（吸晶、刺晶）位置处。晶圆供送装置要求各运动件刚度高，相互摩擦小，配合精度高，能够满足小步距、大行程的要求，且具有微调和装卸方便的特点。

1.2 课题来源

　　　“失去制造，失去未来”的认识如今已成为全球的共识，在21世纪的国力竞争中，发达国家将制造列为战略发展的优先领域，抢占制造技术的制高点更是各国的战略必争。

　　　中国是个制造大国正在向制造强国转变，在微电子行业无论是消费市场还是装备制造基地都在向中国转移，中国正在成为制造大国和消费大国。

　　　微电子技术经过半个多世纪的发展，在其产业内部形成了自己特有的产业分工：材料制备、前道工艺和后道工艺。作为微电子技术发展的基础，材料制备早就发展的比较成熟，而在信息技术、控制技术等新技术的发推动下，前道工艺的相关技术也如日中天，日渐成熟，例如晶元的不断扩大等。但相比较而言微电子制造的后道工艺技术才刚刚起步，或者说相对而言发展不是很成熟，因此有必要在微电子制造后道工艺方面做一些技术研究和改进，以适应当今世界对微电子产品的需求。

　　　在半导体封装领域，LED制造技术具有独特的代表性。其中LED封装工艺属于后道工艺，LED的固晶过程（又称粘片过程）在封装工艺中占有极其重要的地位。目前而言国内的厂家所用的设备大部分都来自国外，LED固晶技术及设备几乎被国外所垄断，国内厂家即使能仿制一些型号的产品，但是精度不急国外产品的二分之一。但庆幸的是这项技术也还在发展中，如果加以足够深度的研究完全可以打破国外的垄断。

　　　在对微电子制造技术做出简单分析之后即可知道，作为极端制造技术的分支，微电子制造技术存在着高效、高速与精密之间不可调和的矛盾，LED封装同样面临此问题。要解决此问题必须对LED封装设备，即现在市场主流产品——全自动LED粘片机作深入的研究。经研究发现芯片拾取机构，即固晶臂在整个粘片工作过程伴随着高速、高效、精密的特点，它是全自动LED粘片机的核心部件，也是LED粘片机的设计关键所在，还是解决 “高速”和“精密”这对矛盾的关键所在。本课题来源于工程实际，以LED封装着眼于解决企业中的实际工程问题，落脚点在于解决半导体制造装备中高速度与高精度之间的矛盾。

LED粘片机芯片取放机构的结构设计及固晶臂的分析研究.gif

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内容简介：: 编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目： LED粘片机芯片取放机构的结构设计及固晶臂的研究分析信机系机械工程及自动化专业学号： 0923068 学生姓名：陈鑫指导教师：过金超（职称：副教授）（职称：）2013年5月25日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） LED粘片机芯片取放机构的结构设计及固晶臂的分析研究是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械92 学号： 0923068 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目LED粘片机芯片取放机构的结构设计及固晶臂的分析研究 2、专题二、课题来源及选题依据在半导体封装领域，LED制造技术具有独特的代表性。其中LED封装工艺属于后道工艺，LED的固晶过程（又称粘片过程）在封装工艺中占有极其重要的地位。目前而言国内的厂家所用的设备大部分都来自国外，LED固晶技术及设备几乎被国外所垄断，国内厂家即使能仿制一些型号的产品，但是精度不急国外产品的二分之一。但庆幸的是这项技术也还在发展中，如果加以足够深度的研究完全可以打破国外的垄断。在对微电子制造技术做出简单分析之后即可知道，作为极端制造技术的分支，微电子制造技术存在着高效、高速与精密之间不可调和的矛盾，LED封装同样面临此问题。要解决此问题必须对LED封装设备，即现在市场主流产品全自动LED粘片机作深入的研究。经研究发现芯片拾取机构，即固晶臂在整个粘片工作过程伴随着高速、高效、精密的特点，它是全自动LED粘片机的核心部件，也是LED粘片机的设计关键所在，还是解决 “高速”和“精密”这对矛盾的关键所在。本课题来源于工程实际，以LED封装着眼于解决企业中的实际工程问题，落脚点在于解决半导体制造装备中高速度与高精度之间的矛盾。 I三、本设计（论文或其他）应达到的要求：提高全自动LED固晶机的摆臂工作效率的机构设置，以及对影响摆臂固有频率的因素进行分析研究。运用三维分析软件以及实验对不同影响因素下摆臂的振动进行研究，分别就影响因素下的摆臂进行振动分析，得出最佳的设计方案。根据摆臂的运动需要，选择满足条件的电机以及各连接部件，并对关键运动部件进行受力分析计算，从而为摆臂的运动提供有效的保障。复合运动的摆臂采用多电机带动，在控制系统的操作下，为摆臂运动提供有效地保证。对摆臂固有频率的不同影响因素分别进行研究，得出这些因素对摆臂振动的影响范围。四、接受任务学生：机械92 班姓名陈鑫五、开始及完成日期：自2012年11月7日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名 2012年11月7日II摘要本文研究了如何提高全自动LED固晶机的摆臂的工作效率的机构设置，以及对影响摆臂固有频率的因素进行分析研究。运用三维分析软件以及实验对不同影响因素下摆臂的振动进行研究，分别就影响因素下的摆臂进行振动分析，得出最佳的设计方案。根据摆臂的运动需要，选择满足条件的电机以及各连接部件，并对关键运动部件进行受力分析计算，从而为摆臂的运动提供有效的保障。复合运动的摆臂采用多电机带动，在控制系统的操作下，为摆臂运动提供有效地保证。对摆臂固有频率的不同影响因素分别进行研究，得出这些因素对摆臂振动的影响范围。关键词：固有频率；一介频率；振动分析；复合运动 IIIAbstractThis research studied the swimming arm of automatic LED solid crystal machine of structural equipment which can improve the working efficiency ,as well as analyzed the influenced factors of the natural frequency of the swing arm three-dimensional analysis software and experiments were used to analyse the vibration of the swing arm in different factors ,with the result ,this reaseach achieve the best design plan. According to the need of swing arm movement,select the suitable electrical machine and the interconnecting pieces.Key moving parts were calculated and analysied to provide effective protection for swing arm Compound movement of the arm is drived by the motors, and the control system ensure the accuracy and efficiency of the complicated movement of the arm. Different affecting factors are reaseached respectively to observe the natural frequency and vibration range of the arm Key words: Inherent frequency ; The humble frequency; Vibration analysis; Compound movementIV目录摘要III目录V1绪论1 1.1 引言1 1.2 课题来源1 1.3 LED课题背景封装技术的国内外发展状况2 1.3.1 国内LED封装产业的发展状况2 1.3.2全自动LED粘片机的国外发展状况2 1.3.3国内LED产业的发展状况2 1.3.4 发展方向与前景3 1.4 全自动LED粘片机的主要结构及工作原理3 1.4.1 LED封装工艺流程简述4 1.5 本文研究的内容5 1.6 本文研究的目的与意义52 LED粘片机芯片取放机构的结构设计6 2.1 机构的整体设计6 2.2连接设备的设计6 2.3运动的时间分配以及电机负载惯量分析7 2.3.1 时间分配7 2.3.2惯量系统8 2.4电机的选择9 2.4.1电机加速度的选择9 2.4.2 电机选择设计方案93 固晶臂的研究分析14 3.1固晶臂静力学分析14 3.1.1有限元分析的工具15 3.1.2摆臂静力学分析15 3.2 对有摆臂限元分析要注意的事项18 3.2.1优化分析194 固晶臂弯曲振动固有频率和振型函数21 4.1 固有频率理论研究21 4.2动态分析22 4.3运用分析软件对摆臂进行模态分析23 4.3.1悬臂梁弯曲振动模态分析具体步骤23 4.4扭转振动分析24 4.5 运动过程分析2

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