凸轮机构在QFP自动冲切成型系统中的应用.pdf

机械工程师 MECHANICAL ENGINEER 2017 年第 5 期网址 电邮 hrbengineer 图 1 装盘单元平面示意图 1QFP 自动冲切成型系统 自动冲切成型系统简介 自动冲切成型系统是具备自动上料 冲塑 切筋 成 型 分离 收料等功能的设备 适用于集成电路塑料封装 后进行自动冲切成型 QFP 产品封装后的主要工艺流程 为 封装 打标 冲浇口 切筋 电镀 成型 分离 装盘 测试 由此可见 自动冲切成型系统是封装后整个 工艺链实现的关键设备 分离装盘单元简介 分离装盘单元是 QFP 自动冲切成型系统的重要组 成部分 该单元稳定可靠的运行对整个系统来说是至关 重要的 图 1 为装盘单元平面示意图 经过切筋 电镀 成 型后的条带 由送料机构传送至分离模中 通过凸轮机构 驱动的分离模将产品与边框分离 由排出真空吸盘机构 将产品输送到回转台 经过转向后产品的标记芯与托盘 一致 再由凸轮机构驱动的步距变换机构将产品之间的 间距调整到与托盘一致 最后通过收纳吸盘机械手完成 产品的装盘 2凸轮机构在分离模驱动中的应用 如图 2 直线轴套一 直线轴套二与连接板二固定安 装 导柱通过直线轴套一 直线轴套二可上下定位移动 移动板一及移动板二分别与导柱的两端固定 上模拉板 与移动板二固定 实现上下定位移动 直线滑轨的导轨与 连接板二固定安装 下模顶块与直线滑轨的滑块连接 通 过导轨的导向可实现上下定位移动 伺服电动机也通过 支柱与连接板二固定 通过联轴节二与主轴相连 主轴由 安装在连接板一 连接板二的轴承支撑 实现旋转运动 主轴的另一端通过联轴节一与编码器连接 凸轮一 凸轮 二与主轴固定连接 主轴旋转时带动凸轮一 凸轮二同步 旋转 滚子一与下模顶块连接 滚子二与移动板一连接 弹簧两端分别固定在下模顶块与移动板一上 将滚子一 与滚子二向心张紧 使滚子一与凸轮一 滚子二与凸轮二 分别紧贴运动 保证主轴旋转时凸轮驱动滚子平稳运行 当成型后的条带由送料导轨输送至分离模中 伺服 电动机工作 带动主轴运动 凸轮一 凸轮二同时做旋转 运动 驱动与滚子一连接的下模顶块向上运动 驱动与滚 子二连接的上模拉板向下运动 也就是带动分离模的下 模向上运动 同时带动分离模的上模向下运动 完成条带 在分离模中的位置检测 塑封体定位及产品与边框分离 等动作 产品分离后凸轮继续旋转 由 2 根弹簧分别驱动 分离模的下模向下运动 分离模的上模向上运动 完成分 离模的复位 通过编码器将凸轮一 凸轮二的动作与送料 导轨的条带输送及排出真空吸盘机构的抓取动作的时序 匹配 保证整个系统运行的稳定可靠 凸轮机构在 QFP 自动冲切成型系统中的应用 郑翔 安徽铜陵三佳山田科技股份有限公司 安徽 铜陵 244000 摘要 自动冲切成型系统是极大规模集成电路制造装备及成套工艺中的关键设备 文中主要以 QFP 自动冲切成型系统 的分离装盘单元为对象 研究凸轮机构在分离模驱动及产品装盘时步距变换匹配方面的应用 关键词 自动冲切成型系统 凸轮 步距变换 时序 中图分类号 TG 386文献标志码 A文章编号 1002 2333 2017 05 0118 03 Application of Cam Mechanism in QFP type Automatic Trim and Forming System ZHENG Xiang Anhui Tongling Sanjia amada Tech Co Ltd Tongling 244000 China Abstract Automatic trim and forming system is the key equiPment of large scale integrated circuit manufacturing equiPment and comPlete sets of seParation This PaPer takes the QFP automatic Punching molding system tray unit as the research object and studies aPPlication of cam mechanism in the seParation mode drive and steP distance transformation matching Key words automatic trim and forming system cam steP transformation time series 整列 步距调整 回转 步距调整 送料 分离 空托盘 满托盘 转运 118 机械工程师 MECHANICAL ENGINEER 网址 电邮 hrbengineer 2017 年第 5 期 1 移动板一 2 直线轴套一 3 弹簧 4 直线轴套二 5 导柱 6 移动板二 7 上模拉板 8 下模顶块 9 直线滑轨 10 编码器 11 联轴节一 12 主轴 13 轴承 14 连接板一 15 连接板二 16 滚子一 17 凸轮一 18 凸轮二 19 滚子二 20 联轴节二 21 支柱 22 伺服电动机 3凸轮机构在产品步距变换中的应用 步距变换凸轮机构 图 3 为步距变换凸轮机构示意图 底座一 底座二与 装盘单元底板连接 轴承 组合轴承座分别安装在底座 一 底座二上 圆柱凸轮由安装在底座一 底座二的轴承 及组合轴承座支撑定位 伺服电动 机固定在底座二上 通过联轴节与 圆柱凸轮相连接 圆柱凸轮从上到 下依次有 7 条沟槽 标记 1 7 加 上一个固定位置 也就是说该凸轮 机构可实现最多 8 排产品的变步 完全满足半导体封装形式逐渐向 多排产品发展的趋势 产品步距变换的实现 以 5 排 QFP 产品为例 如图 4 底板安装在图 3 的底座一 底座 二上 直线滑轨的导轨与底板固定 安装 产品放置台一 产品放置台 二 产品放置台四 产品放置台五 与直线滑轨的滑块连接 通过导轨 的导向可实现前后定位移动 产品 放置台三与底板固定连接 与圆柱 凸轮的固定位置对应安装 固定在 产品放置台一 二 四 五的滚子分 别插入圆柱凸轮的 1 2 3 4 沟槽 通过圆柱凸轮的正向 反向旋转 带动滚子沿着直线滑轨的导轨方 向前后移动 从而驱动产品放置台 之间的开合 当系统启动时 伺服电动机带 动圆柱凸轮旋转 由原点传感器定 位圆柱凸轮的原点位置 再通过位 控模块控制伺服电动机按设定的 脉冲数精准运行 将产品放置台 一 二 四 五驱动至步距变换前位 置 此时产品放置台之间的距离 为产品在条带上的步距 通过排出 真空吸盘机构将分离后的产品运 送到产品放置台上 再由伺服电动 机驱动圆柱凸轮 将产品放置台 一 二 四 五驱动至步距变换后的 位置 此时产品放置台之间的距离 为收纳托盘最终放置产品的步 距 由此完成了产品的步距变换 最后通过收纳吸盘机械手将变步 后的产品放入托盘 完成产品收 纳 如此往复运动 实现产品之间 的距离在及之间循环变换 4 结 语 自动冲切成型系统为机 电 模一体化的设备 运行速度快 自 动化程度高 凸轮机构通过预定的动作时序设计凸轮轮 廓 可使从动件得到预期的运动轨迹 结构紧凑 运行可 靠 经过适当组合 凸轮机构还可以实现复杂的运动轨 迹 且各动作时序在高速运行时匹配性好 这些特点可以 使凸轮机构在自动冲切成型系统中得到更广泛应用 随 图 2 分离模驱动机构 图 3 步距变换凸轮机构 图 4 步距变换结构图 1 圆柱凸轮 2 伺服电动机 3 联轴节 4 限位柱安装板 5 限位柱 6 原点传感器 7 轴承 8 底座 一 9 组合轴承座 10 底座二 11 底板 12 直线滑轨 13 产品放置台一 14 滚子 15 产品放置台二 16 产品放置台三 17 产品 放置台四 18 产品放置台五 步距变换前步距变换后 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819202122 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 15 16 17 18 119 机械工程师 MECHANICAL ENGINEER 2017 年第 5 期网址 电邮 hrbengineer 图 2 轮组示意图 车轮 端板 加强板 轮轴 轴承 着半导体产业的不断发展 通过对相关设备关键技术的 研究 开发满足半导体封装技术发展需求 具有市场竞争 力的自动化设备 参考文献 1 李占贤 浅谈 IC 切筋成型技术及其发展趋势 J 电子工业专用 设备 2001 30 2 7 10 2 刘劲松 高端 IC 封装技术 J 集成电路应用 2004 12 75 78 编辑 黄 荻 作者简介 郑翔 1969 男 工程师 从事适用半导体加工的自动冲 切成型系统的开发设计工作 收稿日期 2016 11 15 表 1 施加参数 4 884 529 8 底架运输 车自重 t 最大装载 重量 t 底架运输 车轮对数 重力加速度 m s 2 0引言 底架是城轨 地铁 磁浮等轨道车辆车体的重要组成 部分 在这类轨道车辆底架的制造过程中 往往需要经过 多道加工工艺才能完成 底架的不同工艺加工以及底部 阻尼浆的喷涂往往在不同车间进行 因此底架需要在不 同车间进行转运 底架运输车承担着运输这类轨道车辆 底架的重任 1 轮组作为底架运输车的核心部件 它承担 着底架运输车和轨道车辆底架的所有重量 因此要求底 架运输车的车轮轮组满足强度和刚度要求 以确保底架 运输车的正常运行 本文采用有限元软件 ANS S 对轮组 受力进行分析 1底架运输车的结构特点 目前 轨道车辆底架最重为 4 88 t 本文计算时按 5 t 进行计算 现有的底架运输车自身重力约为 4 5 t 1 底架 运输车 图 1 主要由车体和轮对组合两部分构成 大多数 底架运输车由 2 套轮对组合支撑 轨道车辆底架及底架 运输车车体的重量通过横梁 轮夹板 加强板传递到轮轴 上 轮对组合主要由横梁 端板 轮夹板 加强板 滚动轴 承 车轮 轮轴等组成 轴承的材料为 Cr15 车轮及轮轴 的材料为 45 钢 其他部分材质为 Q345A 每个轮对包含 2 个轮组 轮组对的外形尺寸是 长 240 mm 宽 440 mm 高 415 mm 轮对中 2 个轮组受力情况相同 在对轮对组 合进行有限元分析过程 中 细小结构 止板 盖 板 连接板 螺栓等 对 计算结果的影响较小 因此将其忽略 只对轮 组主要部分进行建模 以便于网格的规则划分 及后期单元计算 2边界条件的确定和 有限元网格划分 为了准确分析底架 运输车轮组在各工况下 的强度和刚度 且根据 现有轨道车辆底架的实际情况 以最重轨道底架参数以 及底架运输车的实际参数来对底架运输车轮组进行加 载 施加参数见表 1 将车轮省去 直接将车体的支撑点简 化到两轴承的内圈上 作为轮组分析 的支撑面 位移约束分别施加在轮夹 板两端的支撑面上 方向自由度 为 0 方向自由度不为 0 实体单元 类型采用 SOLlD186 三维实体单元 以轴承内圈 加强板内孔配合面为接 触目标面 轮轴表面为接触面创建接 触对 接触单元类型为三维接触单 元 其中采用接触单元 TAR E170 来模拟刚性目标面 接 触单元 CONTA174