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| 由于我国半导体产业正在飞速发展,而半导体封装是影响半导体产业发展的非常重要的一个环节,半导体的封装技术的优劣是至关重要的竞争因素,而固晶机主要用于半导体封装,它是生产LED(Lighting Emitting Diode)所需的关键设备之一。焊头机构作为固晶机的核心机构,其主要工作是驱动摆臂来回旋转180°、竖直方向移动5mm的位移来精确地吸取芯片和固定芯片。而现有的采用伺服电机带动凸轮机构和四连杆机构的传统方式,有着精度要求有限,并且速度难于继续提升的缺陷。另外,目前国内相关学者所研究的采用音圈电机加直流电机来直接带动摆臂和吸嘴的方式,存在着刚度不足、惯性大的问题,从而影响固晶机的性能。本文通过设计出一款应用于固晶机焊头机构的音圈电机,其具有惯性小、高加速、冲击小等特点,从而可以提升固晶机焊头机构的工作效率。同时,此设计方法也能够为音圈电机的设计制造提供理论指导。首先,本文对封装半导体固晶机Z轴上下运动方向上现有的以旋转伺服带动皮带凸轮系统所存在的不足进行分析,同时对音圈电机的基本工作原理、应用场合、以及在国内外的研究理论以及方法的发展状况进行了解。并且根据本文的实际问题,提出了以音圈电机直接带动固晶机焊头机构的Z轴进行上下运动的方案,以及音圈电机的结构设计过程。其次,采用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics4.2的建模方法对所提出的音圈电机结构建立有限元模型,进行仿真并验证所设计音圈电机的合理性。再次,应用迭代搜索优化方法,分析研究在一定的容积下以最大化输出力与运动部件总质量比为目标优化音圈电机结构尺寸。最后,应用ADAMS机械动力学软件里的控制模块功能,对音圈电机进行位力切换控制仿真分析,并优化其PID控制参数,从而为音圈电机能够更好地调试控制提供理论指导。通过对应用于固晶机焊头机构的音圈电机进行分析设计研究,仿真结果数据表明本文中所提出的建模理论的有效性和实用性。 |
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