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1、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 resear
2、ch 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 vibra
3、tion 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 fo
4、r 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: Inher
5、ent frequency ; The humble frequency; Vibration analysis; Compound movementIV目 录摘 要错误!未定义书签。目 录21绪论错误!未定义书签。 1.1 引言1 1.2 课题来源2 1.3 LED课题背景封装技术的国内外发展状况4 1.3.1 国内LED封装产业的发展状况4 1.3.2全自动LED粘片机的国外发展状况4 1.3.3国内LED产业的发展状况4 1.3.4 发展方向与前景4 1.4 全自动LED粘片机的主要结构及工作原理5 1.4.1 LED封装工艺流程简述6 1.5 本文研究的内容7 1.6 本文研究的目的与
6、意义72 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11 2.4.1电机加速度的选择11 2.4.2 电机选择设计方案93 固晶臂的研究分析16 3.1固晶臂静力学分析16 3.1.1有限元分析的工具17 3.1.2摆臂静力学分析17 3.2 对有摆臂限元分析要注意的事项20 3.2.1优化分析194 固晶臂弯曲振动固有频率和振型函数23 4.1 固有频率理论研究23 4.2动态分析24 4.3运用分析软件对摆臂进行模态分析25 4.3.1悬臂
7、梁弯曲振动模态分析具体步骤25 4.4扭转振动分析26 4.5 运动过程分析275 固晶臂的变截面优化设计研究28 5.1摆臂的长度问题研究28V 5.2 不同质量的有限元分析研究31 5.3研究变截面摆臂的分析296 创新点以及遇到的问题34 6.1 本课题的创新点34 6.2 已有的工作条件和出现的问题34 6.2.1已有的工作条件34 6.2.2 出现的问题34小结34致谢错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。1.1 引言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。
8、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
9、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
10、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
11、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。1.3 LED课题背景封装技术的国内外发展状况1.3.1 国内LED封装产业的发展状况半导体照明技术采用半导体发光二级管（LED）作为
12、新光源。在同样的亮度下，半导体灯的耗电量仅为普通白炽灯的1/10，而寿命却可延长100倍。此外，由于LED的光谱中只有少量的紫外线或红外线，半导体灯辐射很低，热量很小，而且废弃物可以回收，无污染，被称为绿色光源。因此近年来，美国、日本、韩国、欧盟等国家和地区都在制定相关的发展计划以抢占半导体照明产业的制高点。半导体照明也引起了我国相部门的高度重视。由科技部，信息产业部等6部委和14个地方政府共同实施的“国家半导体照明工程”相关项目已经正式启动。另外国家还设立了“半导体照明产业化技术开发专项”，以产业化为目标，解决市场急需半导体照明应用产品低成本产业化技术，培育新型大功率半导体照明产业，重点在大
13、功率、高亮度半导体发光体芯片制造及封装产业化，照明系统技术及重大应用产品开发等俩各个方面。我国LED封装产业发展较快，目前从业企业已超过400多家，封装能力超过200亿只，预计在今后我国在LED封装产业中要占全球市场的70%左右，封装规模生产线及设备的需求将会剧增。但我国的封装产业中存在很多问题，一是企业虽有所增多但生产线规模很小，还有很大一部分企业是手工或者说半自动生产作业，产量也有限；二是产业综合竞争力不强产品都集中在传统支架式LED且主要是低端产品，在chip-led, top-led, power-led, high power-led领域几乎不成规模，三是主要封装设备像全自动粘片机、
14、引线焊接机测试机、编带机等几乎全部依赖进口，即使有一小部分企业在做封装设备的研究，但是主要还是通过测绘国外仪器进行复制，精度差，效率低；四是LED照明需要高效率低成本大功率的LED产品，目前而言我国的封装技术及设备发展水平还不是很高。目前国产设备领域LED粘片机还属于开发研究的初期阶段，各厂家都在使用ASM的产品或者是仿制的ASM的全自动粘片机，设备昂贵，企业压力大。但是近年来也有不少单位、企业在这方面做出了努力，为LED封装产业做出了一定的贡献，比如四十五所也能独立自主的生产高水平的全自动粘片机；另外在广州深圳等地方也有几家企业能够独立自主的研发相关设备。1.3.2全自动LED粘片机的国外发
15、展状况国外全自动LED粘片机的主要生产厂家是位于新加坡的ASM公司，另外我国的香港，马来西亚也有ASM的分公司。其生产的AD809、AD809-03、AD8930等机型占据了大部分市场份额，其技术形式也基本代表了LED粘片机设备发展的方向。1.3.3国内LED产业的发展状况目前国内的生产厂家在线的LED粘片机大约有600 台以上, 我国LED 产量从2000 年84亿只增加到2003年的200亿只, 平均每年新增粘片机在100台以上, 业内预计2004 年LED 产量可突破300亿只, 新增粘片机将会在150台以上。未来5 年内,将是LED 产业大发展时期, 中国将会成为世界LED后封装的最大生产基地, 这将会有一大批规模( 年产10亿只以上) 型企业诞生( 注: 我国目前只有两三家年产5亿只以上的企业) 。1.3.4 发展方向与前景一个固晶周期包括固晶，提升，抓取，旋转，下降，粘片以及回复动作。国家对环保节能产品的支持，国际市场对节能产品的
