CN204966448U - 一种模块化设计的多功能热台机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种模块化设计的多功能热台机构，包括运动基台(1)和设置在运动基台(1)上的治具(4)，治具(4)上放置与其相匹配的工件，运动基台(1)包括固定底板(11)、设置在固定底板(11)上并绕z轴作θ向旋转运动的θ轴滑台(12)，以及从下到上依次设置在θ轴滑台(12)上的第一搭载平台(13)、沿y轴运动的第二搭载平台(15)和沿x轴运动的第三搭载平台(18)；工作时，分别调节θ轴滑台(12)、第二搭载平台(15)和第三搭载平台(18)，将治具(4)移动至指定工位上，对治具上的工件进行加工。与现有技术相比，本实用新型具有一机多用、加工精度高、制造成本低等优点。

Description

一种模块化设计的多功能热台机构

技术领域

本实用新型涉及半导体高端封装设备领域，尤其是涉及一种模块化设计的多功能热台机构。

背景技术

模块化设计概念源自于20世纪60年代，在近30年来科学技术飞速发展的大背景下，模块化设计理论得到不断完善。随着国民经济的高速发展，在基础制造业中机械设备正向小批量、多功能和高精度趋势发展。这一变化趋势导致传统的设计方法和设计理念不适应现代企业对产品快速、高效和经济的需求。模块化设计是节约成本、提高效率和缩短生产周期的有效方法，这一设计方法的应用将越来越多。如专利201310662161.2所揭示的飞行器，专利201410077905.9所揭示的智能手机和平板电脑，专利201410070678所揭示的制砂装备。这些专利所揭示的设备使用了模块化设计概念或者部分使用了模块化设计概念，但都未对模块化设计作清晰完整的表述，没有从全局的角度表述模块化设计的核心部分：功能抽象与具体实现的分离。因而，借鉴参考价值较少。

以上专利有以下不可避免的缺点：

(1)没有从深层次上，对设备的功能加以抽象概况，使功能抽象与具体实现相分离；

(2)没有清晰完整地表述模块化设计的一般过程和思路，借鉴价值较少；

(3)没有考虑模块化设计中的联接要素问题，狭义地把设备的某一机构的变型机构或者替换机构认为是模块化设计的全部。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种模块化设计的多功能热台机构。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种模块化设计的多功能热台机构，该热台机构包括运动基台和设置在运动基台上的治具，所述的治具上放置与其相匹配的工件，所述的运动基台包括固定底板、设置在固定底板上并绕z轴作θ向旋转运动的θ轴滑台，以及从下到上依次设置在θ轴滑台上的第一搭载平台、沿y轴运动的第二搭载平台和沿x轴运动的第三搭载平台；

工作时，分别调节θ轴滑台、第二搭载平台和第三搭载平台，将治具移动至指定工位上，对治具上的工件进行加工。

所述的热台机构还包括平行度调整组件和加热组件，所述的加热组件和平行度调整组件从上到下设置在运动基台上，所述的加热组件上设置治具。

所述的平行度调整组件包括第一U型支座、第二U型支座和第一散热平台，所述的第二U型支座开口向下设置在第一U型支座内，第二U型支座内设有转动块，该转动块通过沿x轴向的第二转动轴贯穿连接第二U型支座的两侧壁，转动块与第二U型支座的顶端应有一定距离，以保证第二U型支座可沿x轴转动，所述的转动块还通过沿y轴向的第一转动轴贯穿连接第一U型支座的两侧壁，转动块和第二U型支座与第一U型支座底部也应有一定间距，以保证转动块可沿y轴的转动，所述的第一散热平台设置在第二U型支座上，所述的第二U型支座上还设有多个与第一U型支座相连接的第三千分尺旋钮；

所述的加热组件包括从下到上依次设置的第二散热平台和第四搭载平台，所述的第二散热平台设置在第一散热平台上，所述的第四搭载平台上设有热电偶；

工作时，分别调节θ轴滑台、第二搭载平台和第三搭载平台，将治具移动至指定工位上，调节第三千分尺旋钮，使第二U型支座分别绕第二转动轴和第一转动轴转动，从而调节治具的平行度，开启热电偶将治具上工件加热至加工温度，然后开始对工件进行加工。

所述的第一U型支座和第二U型支座的侧壁上均设有至少一个限位槽孔，该限位槽孔上设有固定在转动块上的限位销，通过限位槽孔与限位销可限定第二U型支座沿x轴和y轴转动的自由度，同时，能让转动块沿z轴方向有一定的调整空间；

所述的第二U型支座上设有多个第三L形连接块，所述的第三千分尺旋钮设置在第三L形连接块上，并与第一U型支座相连接；

所述的第一散热平台上设有多条第一散热凹槽，以及供散热冷空气进出的散热通道；

所述的第二散热平台下表面设有多条第二散热凹槽，该第二散热凹槽与第一散热凹槽垂直设置，第二散热平台上还设有第一温度传感器，该第一温度传感器连接报警装置，能够检测第二散热平台的温度，若温度过高，设备报警，则立即停止加热，以防止散热不及时或者散热不利损坏其他机构；

所述的第四搭载平台上设有实时反馈加热温度的第二温度传感器，第四搭载平台的四周还设有隔热板，能防止热量扩散和散失，以保证对治具的加热。

所述的第二散热平台上开有连接真空装置的真空口，所述的第四搭载平台上设有与真空口贯通的真空吸附槽，所述的治具上设有与真空吸附槽相对应的真空吸附孔，工作时，开启真空装置，形成吸附真空，使得治具上的工件被吸附定位。

所述的真空口由第一真空口、第二真空口和第三真空口组成；所述的真空吸附槽由分别与第一真空口、第二真空口和第三真空口贯通连接的第一真空吸附槽、第二真空吸附槽和第三真空吸附槽组成；所述的真空吸附孔由分别与第一真空吸附槽、第二真空吸附槽和第三真空吸附槽对应设置的第一真空吸附孔、第二真空吸附孔和第三真空吸附孔组成。

所述的第一搭载平台上设有沿x轴方向的第一导轨，以及第一千分尺旋钮，所述的第二搭载平台设置在第一导轨上并与第一千分尺旋钮相连接；

所述的第二搭载平台上设有沿y轴方向的第二导轨，以及第二千分尺旋钮，所述的第三搭载平台设置在第二导轨上并与第二千分尺旋钮相连接；

工作时，调节第一千分尺旋钮，使第二搭载平台沿第一导轨作x轴向运动，调节第二千分尺旋钮，使第三搭载平台沿第二导轨作y轴向运动。

所述的第一搭载平台上设有第一L形连接块，所述的第一千分尺旋钮设置在该第一L形连接块上，并与第二搭载平台相连接；

所述的第二搭载平台上设有第二L形连接块，所述的第二千分尺旋钮设置在该第二L形连接块上，并与第三搭载平台相连接。

所述的第一搭载平台与第二搭载平台之间沿第一导轨方向设有第一弹簧组，所述的第二搭载平台与第三搭载平台之间沿第二导轨方向设有第二弹簧组，当运动基台运动到指定的工作位置后，锁紧第一千分尺旋钮和第二千分尺旋钮，第二搭载平台与第三搭载平台分别在第一弹簧组和第二弹簧组的张力作用下实现自锁。

本实用新型的多功能热台机构采用模块化设计理论，机构可拆分可重构，从而构成不同的组合以实现不同的功能。例如，运动基台和治具组合，可实现只需在xyθ方向运动的工作要求；运动基台、平行度调整组件和治具组合，则适用于xyθ方向运动、且需要调整平行度的加工作业；运动基台、加热组件和治具的组合适用于xyθ方向运动、需要加热的加工作业；运动基台、平行度调整组件、加热组件和治具的组合适用于xyθ方向运动、有平行度调整要求和加热要求的加工作业。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型的热台机构由运动基台、平行度调整组件、加热组件和治具四部分模块组成，实现了功能抽象与具体的分离，各模块之间相互独立，交互性和互换性强，便于标准化管理；

(2)本实用新型的热台机构可拆分可重组，不同模块的组合能实现不同的功能，从而满足不同的工作要求，实现一机多用，大大降低制造成本；

(3)本实用新型的运动基台能同时实现xyθ三自由度运动，平行度调整组件能调整热台机构工作平面的平行度，从而能够精确的控制加工的工作条件，使得工件的加工精度大大提高。

附图说明

图1为本实用新型的热台机构模块划分与设计3D模型图；

图2为本实用新型的运动基台的等轴测图；

图3为本实用新型的运动基台的主视结构示意图；

图4为本实用新型的平行度调整组件的等轴侧图；

图5为本实用新型的平行度调整组件的主视结构示意图；

图6为本实用新型的加热组件的等轴侧图；

图7为本实用新型的加热组件的主视结构示意图；

图8为本实用新型的治具的主视结构示意图；

图中，1-运动基台，11-固定底板，12-θ轴滑台，13-第一搭载平台，141-第一千分尺旋钮，142-第二千分尺旋钮，15-第二搭载平台，161-第一导轨，162-第二导轨，171-第一L形连接块，172-第二L形连接块，18-第三搭载平台，191-第一弹簧组，192-第二弹簧组，2-平行度调整组件，21-第一U型支座，22-转动块，23-第一转动轴，24-第二转动轴，25-第二U型支座，26-第三L形连接块，27-第三千分尺旋钮，28-第一散热平台，29-限位销，211-限位槽孔，212-第一U型槽孔，251-第二U型槽孔，281-第一散热凹槽，282-进气孔，283-出气孔，3-加热组件，31-第二散热平台，32-第一温度传感器，33-第四搭载平台，34-热电偶，35-第二温度传感器，36-隔热板，311-第二散热凹槽，331-第一真空口，332-第一真空吸附槽，333-第二真空口，334-第二真空吸附槽，335-第三真空口，336-第三真空吸附槽，4-治具，41-第一真空吸附孔，42-第二真空吸附孔，43-第三真空吸附孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种模块化设计的多功能热台机构，其结构如图1所示，该热台机构从下到上依次设置：

运动基台1，其结构如图2和图3所示：包括固定底板11、设置在固定底板11上并绕z轴作θ向旋转运动的θ轴滑台12，以及从下到上依次设置在θ轴滑台12上的第一搭载平台13、沿y轴运动的第二搭载平台15和沿x轴运动的第三搭载平台18，第一搭载平台13上设有沿x轴方向的第一导轨161，以及第一L形连接块171，第一千分尺旋钮141设置在该第一L形连接块171上，第二搭载平台15设置在第一导轨161上并与第一千分尺旋钮141相连接，第二搭载平台15上设有沿y轴方向的第二导轨162，以及第二L形连接块172，第二千分尺旋钮142设置在该第二L形连接块172上，第三搭载平台18设置在第二导轨162上并与第二千分尺旋钮142相连接，第一搭载平台13与第二搭载平台15之间沿第一导轨161方向设有第一弹簧组191，第二搭载平台15与第三搭载平台18之间沿第二导轨162方向设有第二弹簧组192；

平行度调整组件2，其结构如图4和图5所示：包括第一U型支座21、第二U型支座25和第一散热平台28，第一U型支座21设置在第三搭载平台18上，第二U型支座25开口向下设置在第一U型支座21内，第二U型支座25内设有转动块22，该转动块22通过沿x轴向的第二转动轴24贯穿连接第二U型支座25的两侧壁，转动块22与第二U型支座25的顶端应有一定距离，以保证第二U型支座25可沿x轴转动，转动块22还通过沿y轴向的第一转动轴23贯穿连接第一U型支座21的两侧壁，转动块22和第二U型支座25与第一U型支座21底部也应有一定间距，以保证转动块22可沿y轴的转动，第一散热平台28设置在第二U型支座25上，第二U型支座25四端均设有第三L形连接块26，该第三L形连接块26上设有与第一U型支座21相连接的第三千分尺旋钮27，第一U型支座21和第二U型支座25的侧壁上均设有两个限位槽孔211，该限位槽孔211上设有固定在转动块22上的限位销29，通过限位槽孔211与限位销29可限定第二U型支座25沿x轴和y轴转动的自由度，同时，能让转动块22沿z轴方向有一定的调整空间，第一散热平台28设置在第二U型支座25上，第一散热平台28上设有六组第一散热凹槽281，以及供散热冷空气进出的散热通道，散热冷空气从进气孔282进入，再从出气孔283排出，从而帮助第一散热平台28散热；

治具4，其结构如图8所示：治具4设置在加热组件3上，治具4上设有与其匹配的工件；

加热组件3，其结构如图6和图7所示：包括从下到上依次设置的第二散热平台31和第四搭载平台33，第二散热平台31设置在第一散热平台28上，第四搭载平台33上设有热电偶34，第二散热平台31下表面设有六组第二散热凹槽311，该第二散热凹槽311与第一散热凹槽281垂直设置，第二散热平台31上还设有第一温度传感器32，该第一温度传感器32连接报警装置，能够检测第二散热平台31的温度，若温度过高，设备报警，则立即停止加热，以防止散热不及时或者散热不利损坏其他机构，第四搭载平台33上设有实时反馈加热温度的第二温度传感器35，第四搭载平台33的四周还设有隔热板36，能防止热量扩散和散失，以保证对治具4的加热，

第二散热平台31上开有连接真空装置的第一真空口331、第二真空口333和第三真空口335，第四搭载平台33上设有分别与第一真空口331、第二真空口333和第三真空口335贯通连接的第一真空吸附槽332、第二真空吸附槽334和第三真空吸附槽336，治具4上设有分别与第一真空吸附槽332、第二真空吸附槽334和第三真空吸附槽336对应设置的第一真空吸附孔41、第二真空吸附孔42和第三真空吸附孔43，工作时，开启真空装置，形成吸附真空，使得治具4上的工件被吸附定位；

工作时，工件置于治具4上，调节θ轴滑台12、第一千分尺旋钮141和第二千分尺旋钮142，驱动热台机构分别沿z轴转动、沿y轴方向移动和沿x轴方向移动，从而将工件移动至工作位置，然后调节第三千分尺旋钮27，驱动第二U型支座25分别绕第二转动轴24和第一转动轴23转动，从而调节工件的平行度，开启热电偶34，将工件加热至工作温度，然后再对工件进行加工。

实施例2

一种模块化设计的多功能热台机构，该热台机构从下到上依次设置：

运动基台1，其结构如图2和图3所示：包括固定底板11、设置在固定底板11上并绕z轴作θ向旋转运动的θ轴滑台12，以及从下到上依次设置在θ轴滑台12上的第一搭载平台13、沿y轴运动的第二搭载平台15和沿x轴运动的第三搭载平台18，第一搭载平台13上设有沿x轴方向的第一导轨161，以及第一L形连接块171，第一千分尺旋钮141设置在该第一L形连接块171上，第二搭载平台15设置在第一导轨161上并与第一千分尺旋钮141相连接，第二搭载平台15上设有沿y轴方向的第二导轨162，以及第二L形连接块172，第二千分尺旋钮142设置在该第二L形连接块172上，第三搭载平台18设置在第二导轨162上并与第二千分尺旋钮142相连接，第一搭载平台13与第二搭载平台15之间沿第一导轨161方向设有第一弹簧组191，第二搭载平台15与第三搭载平台18之间沿第二导轨162方向设有第二弹簧组192；

治具4，其结构如图8所示：治具4设置在第三搭载平台18上，治具4上设有与其匹配的工件；

工作时，工件置于治具4上，调节θ轴滑台12、第一千分尺旋钮141和第二千分尺旋钮142，驱动热台机构分别沿z轴转动、沿y轴方向移动和沿x轴方向移动，从而将工件移动至工作位置，然后对工件进行加工。

实施例3

一种模块化设计的多功能热台机构，该热台机构从下到上依次设置：

运动基台1，其结构如图2和图3所示：包括固定底板11、设置在固定底板11上并绕z轴作θ向旋转运动的θ轴滑台12，以及从下到上依次设置在θ轴滑台12上的第一搭载平台13、沿y轴运动的第二搭载平台15和沿x轴运动的第三搭载平台18，第一搭载平台13上设有沿x轴方向的第一导轨161，以及第一L形连接块171，第一千分尺旋钮141设置在该第一L形连接块171上，第二搭载平台15设置在第一导轨161上并与第一千分尺旋钮141相连接，第二搭载平台15上设有沿y轴方向的第二导轨162，以及第二L形连接块172，第二千分尺旋钮142设置在该第二L形连接块172上，第三搭载平台18设置在第二导轨162上并与第二千分尺旋钮142相连接，第一搭载平台13与第二搭载平台15之间沿第一导轨161方向设有第一弹簧组191，第二搭载平台15与第三搭载平台18之间沿第二导轨162方向设有第二弹簧组192；

平行度调整组件2，其结构如图4和图5所示：包括第一U型支座21、第二U型支座25和第一散热平台28，第一U型支座21设置在第三搭载平台18上，第二U型支座25开口向下设置在第一U型支座21内，第二U型支座25内设有转动块22，该转动块22通过沿x轴向的第二转动轴24贯穿连接第二U型支座25的两侧壁，转动块22与第二U型支座25的顶端应有一定距离，以保证第二U型支座25可沿x轴转动，转动块22还通过沿y轴向的第一转动轴23贯穿连接第一U型支座21的两侧壁，转动块22和第二U型支座25与第一U型支座21底部也应有一定间距，以保证转动块22可沿y轴的转动，第一散热平台28设置在第二U型支座25上，第二U型支座25四端均设有第三L形连接块26，该第三L形连接块26上设有与第一U型支座21相连接的第三千分尺旋钮27，第一U型支座21和第二U型支座25的侧壁上均设有两个限位槽孔211，该限位槽孔211上设有固定在转动块22上的限位销29，通过限位槽孔211与限位销29可限定第二U型支座25沿x轴和y轴转动的自由度，同时，能让转动块22沿z轴方向有一定的调整空间，第一散热平台28设置在第二U型支座25上；

治具4，其结构如图8所示：治具4设置在第一散热平台28上，治具4上设有与其匹配的工件；

工作时，工件置于治具4上，调节θ轴滑台12、第一千分尺旋钮141和第二千分尺旋钮142，驱动热台机构分别沿z轴转动、沿y轴方向移动和沿x轴方向移动，从而将工件移动至工作位置，然后调节第三千分尺旋钮27，驱动第二U型支座25分别绕第二转动轴24和第一转动轴23转动，从而调节至工件加工的平行度，再对工件进行加工。

Claims (9)

1.一种模块化设计的多功能热台机构，其特征在于，该热台机构包括运动基台(1)和设置在运动基台(1)上的治具(4)，所述的治具(4)上放置与其相匹配的工件，所述的运动基台(1)包括固定底板(11)、设置在固定底板(11)上并绕z轴作θ向旋转运动的θ轴滑台(12)，以及从下到上依次设置在θ轴滑台(12)上的第一搭载平台(13)、沿y轴运动的第二搭载平台(15)和沿x轴运动的第三搭载平台(18)。

2.根据权利要求1所述的一种模块化设计的多功能热台机构，其特征在于，所述的热台机构还包括平行度调整组件(2)和加热组件(3)，所述的加热组件(3)和平行度调整组件(2)从上到下设置在运动基台(1)上，所述的加热组件(3)上设置治具(4)。

3.根据权利要求2所述的一种模块化设计的多功能热台机构，其特征在于，所述的平行度调整组件(2)包括第一U型支座(21)、第二U型支座(25)和第一散热平台(28)，所述的第二U型支座(25)开口向下设置在第一U型支座(21)内，第二U型支座(25)内设有转动块(22)，该转动块(22)通过沿x轴向的第二转动轴(24)贯穿连接第二U型支座(25)的两侧壁，所述的转动块(22)还通过沿y轴向的第一转动轴(23)贯穿连接第一U型支座(21)的两侧壁，所述的第一散热平台(28)设置在第二U型支座(25)上，所述的第二U型支座(25)上还设有多个与第一U型支座(21)相连接的第三千分尺旋钮(27)；

所述的加热组件(3)包括从下到上依次设置的第二散热平台(31)和第四搭载平台(33)，所述的第二散热平台(31)设置在第一散热平台(28)上，所述的第四搭载平台(33)上设有热电偶(34)；

工作时，分别调节θ轴滑台(12)、第二搭载平台(15)和第三搭载平台(18)，将治具(4)移动至指定工位上，调节第三千分尺旋钮(27)，使第二U型支座(25)分别绕第二转动轴(24)和第一转动轴(23)转动，从而调节治具(4)的平行度，开启热电偶(34)将治具(4)上工件加热至加工温度，然后开始对工件进行加工。

4.根据权利要求3所述的一种模块化设计的多功能热台机构，其特征在于，所述的第一U型支座(21)和第二U型支座(25)的侧壁上均设有至少一个限位槽孔(211)，该限位槽孔(211)上设有固定在转动块(22)上的限位销(29)；

所述的第二U型支座(25)上设有多个第三L形连接块(26)，所述的第三千分尺旋钮(27)设置在第三L形连接块(26)上，并与第一U型支座(21)相连接；

所述的第一散热平台(28)上设有多条第一散热凹槽(281)，以及供散热冷空气进出的散热通道；

所述的第二散热平台(31)下表面设有多条第二散热凹槽(311)，该第二散热凹槽(311)与第一散热凹槽(281)垂直设置，第二散热平台(31)上还设有第一温度传感器(32)；

所述的第四搭载平台(33)上设有第二温度传感器(35)，第四搭载平台(33)的四周还设有隔热板(36)。

5.根据权利要求3所述的一种模块化设计的多功能热台机构，其特征在于，所述的第二散热平台(31)上开有连接真空装置的真空口，所述的第四搭载平台(33)上设有与真空口贯通的真空吸附槽，所述的治具(4)上设有与真空吸附槽相对应的真空吸附孔，工作时，开启真空装置，形成吸附真空，使得治具(4)上的工件被吸附定位。

6.根据权利要求5所述的一种模块化设计的多功能热台机构，其特征在于，所述的真空口由第一真空口(331)、第二真空口(333)和第三真空口(335)组成；所述的真空吸附槽由分别与第一真空口(331)、第二真空口(333)和第三真空口(335)贯通连接的第一真空吸附槽(332)、第二真空吸附槽(334)和第三真空吸附槽(336)组成；所述的真空吸附孔由分别与第一真空吸附槽(332)、第二真空吸附槽(334)和第三真空吸附槽(336)对应设置的第一真空吸附孔(41)、第二真空吸附孔(42)和第三真空吸附孔(43)组成。

7.根据权利要求1所述的一种模块化设计的多功能热台机构，其特征在于，所述的第一搭载平台(13)上设有沿x轴方向的第一导轨(161)，以及第一千分尺旋钮(141)，所述的第二搭载平台(15)设置在第一导轨(161)上并与第一千分尺旋钮(141)相连接；

所述的第二搭载平台(15)上设有沿y轴方向的第二导轨(162)，以及第二千分尺旋钮(142)，所述的第三搭载平台(18)设置在第二导轨(162)上并与第二千分尺旋钮(142)相连接。

8.根据权利要求7所述的一种模块化设计的多功能热台机构，其特征在于，所述的第一搭载平台(13)上设有第一L形连接块(171)，所述的第一千分尺旋钮(141)设置在该第一L形连接块(171)上，并与第二搭载平台(15)相连接；

所述的第二搭载平台(15)上设有第二L形连接块(172)，所述的第二千分尺旋钮(142)设置在该第二L形连接块(172)上，并与第三搭载平台(18)相连接。

9.根据权利要求7所述的一种模块化设计的多功能热台机构，其特征在于，所述的第一搭载平台(13)与第二搭载平台(15)之间沿第一导轨(161)方向设有第一弹簧组(191)，所述的第二搭载平台(15)与第三搭载平台(18)之间沿第二导轨(162)方向设有第二弹簧组(192)。