[發(fā)明專利]一種動態(tài)特性自適應匹配的微結構陣列精密加工機床

在審

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• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104485290A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設計）人: 陳新;白有盾;楊志軍;王夢;高健;李涵雄;李成祥;王江龍;黃宇涵;劉浩文;李振新;鐘裕導;劉偉光;楊海東;管貽生;陳新度
• 申請（專利權）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: H01L21/50
• 分類號: H01L21/50;B21D28/02;B81C1/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 韓國勝;胡彬

技術領域

本發(fā)明涉及精密運動平臺，尤其涉及一種動態(tài)特性自適應匹配的微結構陣列精密加工機床。

背景技術

在半導體封裝領域，經常需要在工件上加工制造一些精密微結構。精密沖壓機床是一種完成上述工序的加工設備。當前沖壓設備存在的問題有：(1)沖壓機的沖壓精度有限；(2)沖壓機的加工效率不高；(3)沖壓設備的工藝調節(jié)較為復雜。現有技術的微沖壓機床中在常規(guī)XY平臺上設置一個Z向精密沖壓機構，在Z向精密沖壓機構中采用壓電陶瓷驅動器和彈性裝置等來帶動微沖壓頭在工件上加工出微形結構。其中，Z向沖壓過程采用位置控制系統(tǒng)。現有技術方案由于是在常規(guī)的XY平臺上增設Z向精密沖壓機構，整體結構上較為笨重。此外，現有技術方案中Z向運動采用位置控制系統(tǒng)，而沖壓頭在與工件的接觸沖壓行程中沖壓力變化較大，位移控制方式會導致實際的沖壓精度有限。而為達到高的沖壓精度，現有技術方案中往往需要進行較為復雜的工藝調整過程，且通常會犧牲加工效率。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提出一種縮短對位時間，減少運動偏差，提高加工效率和加工精度的動態(tài)特性自適應匹配的微結構陣列精密加工機床。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種精密微沖壓機床，包括Y向運動機構、X向運動機構和Z向精密沖壓機構，所述X向運動機構通過X向支架固定于底座上，所述Z向精密沖壓機構通過X&Z聯(lián)動平臺和X&Z復合導軌滑塊安裝于所述X向運動機構的X向導軌，并在所述X向運動機構的X向驅動帶動下實現X向運動；

工件放置在所述Y向運動機構的Y向運動平臺上，并通過所述Y向運動機構1實現Y向運動。

優(yōu)選的，所述Z向精密沖壓機構包括Z向運動平臺、Z向調節(jié)機構和微沖壓機構，所述Z向調節(jié)機構和所述微沖壓機構安裝于所述Z向運動平臺；

所述Z向調節(jié)機構包括驅動、Z向導軌、滾珠絲桿、絲桿螺母和螺母座，所述驅動和所述Z向導軌固定于所述Z向運動平臺，所述滾珠絲桿安裝于所述Z向運動平臺上并通過所述絲桿螺母和所述螺母座與所述X&Z聯(lián)動平臺固定連接；

所述微沖壓機構通過所述驅動控制所述滾珠絲杠的轉動帶動所述Z向運動平臺與所述X&Z聯(lián)動平臺在Z向的相對運動來實現在Z向位置的調整。

優(yōu)選的，所述微沖壓機構包括薄膜組、刀架、驅動電機和微沖壓頭，所述驅動電機固定于所述Z向運動平臺，所述驅動電機的動子與所述刀架連接并驅動所述刀架在Z向的微平動，所述微沖壓頭固定于所述刀架上。

優(yōu)選的，所述微沖壓機構還包括薄膜預緊力調節(jié)螺栓，所述Z向運動平臺的基體與所述薄膜組連接處設置有長條形孔槽，所述薄膜預緊力調節(jié)螺栓于所述孔槽。

優(yōu)選的，所述微沖壓機構還設置有電容式位移傳感器。

優(yōu)選的，所述薄膜組與所述刀架采用一體加工方式嵌在所述Z向運動平臺。

優(yōu)選的，所述驅動為伺服電機或手動螺旋調節(jié)裝置。

優(yōu)選的，所述Y向運動機構包括底座、Y向導軌、Y向運動平臺、Y向驅動、Y向導軌滑塊，所述Y向導軌固定于所述底座上，所述Y向運動平臺通過連接板安裝于所述Y向驅動的動子，所述Y向驅動的定子固定于所述底座上，所述Y向運動平臺通過所述Y向導軌滑塊和Y向導軌由所述Y向驅動控制其在Y向的運動。

優(yōu)選的，所述X向導軌固定于所述X向支架，所述X向驅動的定子固定于所述X向支架，所述X向驅動的動子固定于所述X&Z聯(lián)動平臺上。

優(yōu)選的，所述Y向運動機構還包括固定在所述底座上的Y向光柵尺，所述X向運動機構還包括固定在所述X向支架的X向光柵尺。

本發(fā)明的有益效果：

1、X&Z聯(lián)動的設置，帶動Z向精密沖壓機構完成X向運動，Y向運動機構帶動工件完成Y向運動，縮短對位時間，減少運動偏差，提高加工效率和加工精度；

2、Z向精密沖壓機構中的Z向調節(jié)機構通過伺服電機和滾珠絲杠方式使Z向運動平臺與X&Z聯(lián)動平臺產生Z向相對運動，進而帶動微沖壓機構完成Z向位置調整，實現沖壓；

3、通過調整微沖壓機構中的薄膜預緊力調節(jié)螺栓可以改變薄膜組內的預應力，進而改變微沖壓機構的動力學特性，匹配不同的工況及工藝要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一個實施例的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明的一個實施例的結構拆分示意圖；

圖3是本發(fā)明的一個實施例的Z向精密沖壓機構結構示意圖；

圖4是本發(fā)明的一個實施例的微沖壓機構結構示意圖。