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科技论文写作报告题目: 半导体管自动涂胶机 主工作台和涂胶机构设计 所 属 系 机械工程 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 04106522 姓 名 凌秋宏 指导教师 徐志祥 起讫日期 2010.3-2010.6 设计地点 东南大学成贤学院 科技论文报告诚信承诺本人承诺所呈交的科技报告论文及取得的成果是在导师指导下完成，引用他人成果的部分均已列出参考文献。如论文涉及任何知识产权纠纷，本人将承担一切责任。 学生签名：日 期：东南大学成贤学院毕业论文半导体管自动涂胶机主工作台和涂胶机构设计摘 要本论文着重讲述了半导体管自动涂胶机主工作台和涂胶机构的设计。目前半导体管的涂胶方式基本上是人工涂胶，生产效率比较低下，质量也得不到保证。为此设计半导体管自动涂胶机，以实现涂胶工艺的自动化。工作台设计选用圆盘式八工位立式转盘，用棘轮、棘爪机构来实现转盘的间隙转动。每个工位设置顶针和弹簧以夹紧或放松半导体管。顶针上安装轴承和齿轮，当该顶针旋转到涂胶工位时，该齿轮与电机齿轮啮合，使顶针和半导体管一起旋转，有利于均匀涂胶。转盘工作台采用悬臂式安装，方便在下方安装自动排料机构。涂胶机构的设计采用仿人工摆杆式涂胶，结构简单可靠，克服了针管式滴胶机容易堵塞针管的缺点，并且节省了胶的成本。全部设计主要采用纯机械方法，可靠性好，使用寿命长，能够实现完全自动化涂胶。关键词：半导体管 涂胶机 主工作台 自动化7Semiconductors automatic coating machine- Main table and the adhesive mechanism designAbstractDescribed in this paper focuses on automatic coating machine for semiconductor device - the main table and the adhesive mechanism design. The semiconductor tube is basically artificial adhesive glue, have relatively low production efficiency, quality can not be guaranteed. This design semiconductors automatic coating machine, coating technology to achieve automation. Table design uses eight station disk-type vertical wheel, with ratchet, pawl bodies to achieve the gap rotating turntable. Each station set thimble and spring to clamp or loosen semiconductors. Thimble installed bearings and gears, when the thimble rotation to the coating station, the gear and motor gear mesh, so that thimble, and semiconductor device with rotating, uniform coating benefit. Rotary table is cantilever mounted to facilitate the installation of automatic nesting in the lower body. Adhesive mechanism design with imitation artificial pendulum rod coating, the structure is simple and reliable to overcome the needle tube dripping machine needle is easy to plug the shortcomings, and saves the cost of plastic. All the major pure mechanical design, reliability, long life, be able to achieve fully automated coating. Key words: Semiconductor Tube; Coating Machine; Main Table; Automation目 录第一章 绪论11.1课题背景和研究意义11.2发展现状和应用前景21.3课题主要研究的内容51.4课题研究主要的难点6第二章 涂胶机构的设计72.1涂胶方式的选择72.2摆杆的固定92.3胶液池的设计10第三章 主工作台的设计113.1主工作台方式的确定113.2半导体管夹紧装置的选择113.3一对齿轮的选择123.4圆盘的确定143.5定位块的选择和放置153.6主轴的选择16第四章 总结与展望184.1论文总结184.2展望18致 谢21参考文献（References）22第一章 绪论随着人们对生活品质的不断追求，“高效”俨然已经成为了众人奋斗的目标！“生产自动化”对21世纪的人们来说已经不是什么新鲜的词汇了，但生产自动化的步伐却和时间一样一刻也没有停滞过。只有技术的不断发展才会使得社会不断的进步，人们的生活质量才会不断的提高。在企业中，发展其实是相互促进的，各个行业的不断革新推动自身发展的同时也为相关行业铺平了道路。半导体管的发展是迅疾而又迟缓的：迅疾在于它的用处多、自身的发展快；而迟缓在于它的产量少，供不应求。产量少的根本原因就是生产力比较低下，其中涂胶工艺就是一个瓶颈。低下的涂胶工艺会严重制约半导体管的生产数量，这不仅会造成供不应求，影响企业的收益，也会造成使用半导体管的企业材料来源不足，制约它的发展。所以说发展是相互的，进步是共同的；而社会又是发展的，其根基在于创新。1.1课题背景和研究意义固体放电管，又称为半导体管，是通信领域中防雷击器件的尖端产品。是气体放电管、压敏电阻的更新换代产品。当外加雷电感应电压上升到其击穿电压时，半导体放电管呈雪崩三极管的曲线动作，可以流过很大的浪涌电流或脉冲电流。其击穿电压的范围，构成了过压保护的范围。半导体放电管使用时可直接跨接在被保护电路两端。半导体管，广泛用于计算机、通信、铁路交通等行业，它是基于可控硅的原理和结构的一种二端负阻器件，用于保护敏感易损的集成电路，使之免受雷电和突波的冲击而造成损坏1。从纵向结构上来看，可分四层三结（双向对称），结构上非常巧妙的完美实现双向对称，它的原理是当浪涌电压超过其转折电压VBO时，放电管切换到低阻状态；当回路电流低于维持电流IH时，放电管切换回高阻状态。半导体管具有精确导通、快速响应、浪涌吸收能力强、可靠性高等特点；广泛应用于通讯交换设备中的程控交换机、电话机、传真机、配线架、XDSL、通讯接口、通讯发射设备等一切需要防雷保护的领域，以保护其内部的IC免受瞬间过电压的冲击和破坏。半导体管在原理和结构上优于其它过电压保护器件(气体放电管,压敏电阻及TVS二极管等)；精确导通电压和快速响应时间远优于其它过电压保护器件(气体放电管,压敏电阻及TVS二极管等)；半导体放电管的导通电压VT很小，功耗热极低，可无限重复使用，基本不会蜕化。即使烧毁，也会成短路状态，对回路仍然有保护作用2。涂胶机又称刮胶机。用以将胶浆涂在物体表面上的一种机械设备。主要有:(1)卧式涂胶机或双作用涂胶机。纺织品通过涂胶刀和工作辊之间的狭缝，涂上一层薄膜，再通过用蒸汽加热的平台，使溶剂挥发而剩余胶层。(2)鼓式涂胶机。有一个用蒸汽加热的中空金属鼓代替干燥台。(3)立式或倾斜式浸浆机。纺织品浸过胶浆后，表面上过量的胶浆被涂刀和压紧辊刮去。再经过立式或倾斜式干燥台使溶剂挥发而剩余胶层。这样做的根本目的就是，使得所涂的胶适量3。那么半导体管和涂胶机又是怎么联系到一起的呢？原因就是半导体管都要对其芯片进行封装。芯片封装型式分为电极直接封装和塑料封装， 而这两种封装都需要对芯片涂胶，绝缘胶的涂敷是半导体管生产中的重要工艺，可以起到提高半导体管的绝缘性能，降低光敏性，提高工作的稳定性，防止碰撞损坏等作用4。如果涂胶不完全，或者涂胶机构不适用的话，就会造成半导体管的废弃，从而影响企业的销量，制约企业的发展。 所以说涂胶机的应用是必然的，出于生产的考虑，自动涂胶机也就显得尤为重要了。1.2发展现状和应用前景半导体管行业市场规模分析2005-2009年半导体管行业总资产发展情况如图1-1所示：图1-1 2005-2009年半导体管行业总资产发展情况2008年国内半导体管产销量对比如图1-2所示：图1-2 2008年国内半导体管产销量对比市场价格分析及预测如图1-3所示：图1-3 市场价格分析及预测所以说半导体管有着良好的发展前景，在良好的发展前景下就必然要求其生产能力要跟上，任意一个工艺都不能成为瓶颈，否则就是对半导体管发展的阻碍。近年来，伴随着生产和技术的发展，机电一体化有了很大的发展，自动涂胶机在我国机械设备的装配与维修中得到了广泛的应用，不仅提高了劳动生产率，同时也节省了能源和材料。尤其是汽车行业，对汽车零部件的结合面有一定的密封性要求，其结合面都需要涂胶，涂胶的精度对汽车的性能至关重要，自然对自动涂胶机提出了更高的要求。以往涂胶都是依靠工人的手工来完成，涂胶的效率极低，而且很难保证涂胶的均匀性和胶体的厚度。自动涂胶机既能保证涂胶的均匀性又能有效的节省材料，大大提高了工作效率和工作质量，减少了工人的劳动强度。因此针对不同的工作需要,自动涂胶机可以采用框架式机器人或多自由度机器人来实现对结合面进行涂胶，同时，这项技术的应用也意味着给国家企业带来巨大的经济效益5。社会上现在有很多场合采用的都是人工涂胶，由于每种密封胶产品都有一最佳涂覆间隙值, 尤其有些产品要求有精确均匀的涂胶厚度值, 而要获得准确的覆盖面宽度及平面间隙, 人工涂胶难以掌握和实现，常常由于涂胶量不足或遗漏而造成废品或返工, 而自动涂胶可以精确地调整和控制涂胶量, 不受操作人员主观因素的影响, 可使涂胶效果更为完美。6相比于人工涂胶，自动涂胶会使得涂胶更加均匀, 更加稳定可靠, 从而确保产品质量。还有，高效全自动适合大批量生产节拍的要求, 并可与生产流水线联线使用，从而提高生产效率的同时降低了生产成本，可获得更大的收益。从经济角度上讲，人工涂胶难以掌握涂胶量, 从而涂胶容易过量而造成浪费, 而自动涂胶可以通过调整达到最经济合理的涂胶量，实现质量和效益的完美结合。所以自动涂胶机的成功研制，将会大大提高其生产效率与产品质量，有效地降低生产成本，对于一个企业，这样就有研究自动涂胶机的意义和价值。大部分情况下，涂胶机都是专用设备，要根据企业自身的要求来对某些涂胶机做一定的改进，甚至重新设计。根据涂胶的方式的不同, 现在企业中开发的涂胶设备可以分为以下几种类型：1.喷涂式如图1-4所示, 施胶头将一定量的胶施至喷涂头孔内, 电机带动喷涂头高速旋转, 密封胶在离心力作用下从喷涂头四周的小孔喷射到工件的内孔表面, 形成一定厚度的均匀涂层。该涂胶机的生产能力为2000件/h, 涂胶厚度可通过控制施胶量进行调节, 产品换型时, 只需更换喷涂头即可。常用于如发动机缸体、缸盖中碗形塞及各种衬套、轴承孔的涂胶。 图1-4 喷涂式涂胶机2.滚涂式滚涂设备的方式很多, 以紧固件进行干膜锁固密封胶的预涂设备为例。如图1-5所示, 施胶头根据涂胶宽度定量施胶,胶液通过涂胶板缝隙流入涂胶板上表面, 隔料器放下送出一个工件, 同时挡住后一个工件, 传动带带动工件通过缝隙而涂上一层胶。工件被涂胶后, 继续滚动, 使胶涂到所需宽度。工件到达涂胶板尾部而下落, 从而完成整个涂胶过程。图1-5 滚涂式涂胶机3.平面轨迹式又称数控式或涂胶机器人。如图1-6 所示, 采用两轴、联动的数控系统开环控制, 程序按已确定的产品图纸要求编制, 并按编定的程序自动连续或断续对工件表面进行全自动涂胶。图1-6 平面轨迹式涂胶机以往的放电管涂胶基本上都是人工涂胶，这样就不仅浪费了人力，而且效率一直很低下，如果能实现自动涂胶，肯定会带来可观的经济效益。而这些自动涂胶机都是自动化程度的代表，是技术进步的见证。1.3课题主要研究的内容本课题设计所涉及的半导体管是5.54的电极直接封装型，如图1-7所示：图1-7 半导体管涂胶前结构示意图对于电极直接封装半导体管来说，涂胶是其最后一道工序，不仅要保证涂胶性能，还要保证产品的外观质量。针对现在的涂胶缺陷：比方说人工涂胶、生产效率低下、产量不高、自动化程度不够等等，做一种改善，利用全自动涂胶的优点实现自动化生产，有效地降低生产成本。本课题的设计要求为：（1） 设计主工作台，实现工具的装夹。（2） 设计涂胶机构。原始条件及数据有：（1） 实现半导体管的自动涂胶。（2） 生产效率为2秒/只。其中具体涂胶工艺要求为：(1) 沿放电管圆周方向布满绝缘胶，芯片被绝缘胶完全覆盖。(2) 胶面均匀一致，不得含有气泡。(3) 芯片不能被损坏或划伤。(4) 不能污染电极外柱面及外端。(5) 仿人工涂胶，涂胶均匀，胶量可调。(6) 主工作台工位合理，装夹可靠，运动平稳，一致性好。1.4课题研究主要的难点（1） 工作台的设计 工作台的设计涉及到是立式还是卧式的问题，从涂胶方式上看，由于是圆周的涂胶，所以立式比卧式的实现起来更容易，但是由于是小组共同设计来实现涂胶自动化，所以必须考虑到其他组员设计的机构，如上料、下料等，因此必须小组讨论之后来最后确定一种工作台的方案。（2） 涂胶方式的选择 不同的涂胶方式需要不同主工作台的设计来配合涂胶，在涂胶方式的选择上，要考虑到各种现有涂胶方式的优劣，如果在现有的涂胶方式中选择不到合适的，要根据实际情况设计新的专用涂胶机构。（3） 涂胶均匀性的保证 在涂胶时要考虑到涂胶的适量性，必须要有相应的装置或者特殊的结构设 参考文献（References）1 詹娟. 半导体放电管. 半导体情报J. 电子工业专用设备，2002.3：38-402 薛实福，李庆祥. 电子精密机械设计M.