CN102623358B - 一种转动解耦的两自由度调平机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转动解耦的两自由度调平机构，包括定平台、动平台和连接在两平台之间的三个分支；第一分支仅有一个十字万向节与定、动平台相连接；第二分支中转动导轨与滑块之间的移动副为驱动副，滑块直线运动带动曲柄连杆转动，进而驱动动平台绕十字万向节与动平台的转动副的轴线旋转；第三分支中转动导轨与滑块之间的移动副为驱动副，滑块直线运动带动曲柄连杆旋转，进而驱动动平台绕十字万向节与定平台之间转动副轴线的旋转。本发明结构简单，动平台的两个转动运动完全解耦，运动性能良好，控制容易，工作空间较大，加工装配性好，具有良好的实用性。

Description

一种转动解耦的两自由度调平机构

技术领域

本发明涉及电子封装领域，具体涉及一种转动解耦的两自由度调平机构。

背景技术

IC封装主要是将IC芯片安装在基板上，实现芯片与基板之间的电气连接，并起着固定、密封、保护芯片和增强电气性能的作用。随着IC封装向小型化、轻薄化方向发展，倒装键合技术已成为IC先进封装的主流工艺技术，具有连线短、连接密度高、工艺简单等优点，广泛应用于大容量存储器、CPU芯片等高端芯片的封装。采用倒装键合的IC芯片具有面积大、凸点(或者焊球)多的特点，在进行倒装键合时必须使芯片与基板平行，才能保证每个焊接点受力均匀，从而保证良品率和产品的质量。这时往往需要一具有两自由度转动的调平机构来改变芯片的角度以保证芯片与基板的平行。

现有的调平机构实现两自由度转动往往是采用改变支撑平面的多个点的高度或者被动自适应的方式来实现。专利200780028610.0提出的平行度调整机构中的倾斜度变更机构就是基于改变支撑平面的多个点的高度这个原理的，其通过改变调整螺钉的高度来调整探针板与晶片间的平行度。由于改变调整螺钉的高度会使探针板绕空间位置不确定的一条轴线旋转，该机构通常需要多次反复调整螺钉的高度才能得到满意的角度保证探针板与晶片平行，调平过程十分复杂。KarlSuss公司的FC 250倒装键合设备采用了被动自适应的方式通过一个球面副来实现封装过程中芯片角度的改变，进而保证芯片与基板的平行度。该方式原理十分简单，但是必须缓慢加载对芯片的作用力才能保证调平的效果，调平所需时间比较长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转动解耦的两自由度调平机构，该机构的两个转动自由度分别独立由一个直线驱动独立控制，两者之间无耦合关系互不影响；且为主动调平，动态效应好，调平时间短。

一种转动解耦的两自由度调平机构，包括定平台1、动平台2和连接在两平台之间的三个分支；其中，第一分支包含十字万向节6，十字万向节6的两端分别与定平台1、动平台2通过第一，第二转动副相连接，第一，第二转动副的轴线异面；第二分支依次包括第一转动导轨3、第一滑块4、第一曲柄连杆5相连接组成，其中第一转动导轨3与定平台1通过第三转动副相连接，第三转动副的轴线与十字万向节6与定平台1相连接的第一转动副的轴线共线；第一转动导轨3通过第一移动副与第一滑块4相连接，第一移动副的运动方向不与任何转动副的轴线平行；第一曲柄连杆5的两端分别与第一滑块4、动平台2通过第四，第五转动副相连接，第四，第五转动副的轴线与十字万向节6与动平台2相连接的第二转动副的轴线平行；第三分支包括第二转动导轨7、第二滑块8和第二曲柄连杆9依次相连接而组成，其中第二转动导轨7与定平台1通过第六转动副相连接，第二转动导轨7与第二滑块8通过第二移动副相连接，第二滑块8通过第七转动副与第二曲柄连杆9相连接，第六，第七转动副的轴线与十字万向节6与定平台1相连接的第一转动副的轴线平行，第二移动副的运动方向不与任何转动副的轴线平行；第二曲柄连杆9通过第八转动副与动平台2相连接，第八转动副的轴线与十字万向节6与动平台2相连接的第二转动副的轴线共线。

进一步地，所述的十字万向节6为空间十字万向节或两旋转轴线异面或相交的十字万向节。

本发明的技术效果体现在：本发明采用三个分支连接定平台与动平台，使其结构刚度高，承载能力强，并且具有误差平均效应；两自由度转动解耦使其运动性能良好，控制容易；为主动调平，动态效应好，调平时间短；组成构件少且只包含转动副和移动副这两种基本运动副，加工和装配性好，具有良好的实用性。本发明可广泛用于如倒装键合、太阳能面板、导弹发射架、雷达跟踪等等领域。

附图说明

图1是本发明一种具体实施方式的总体结构示意图；

具体实施方式

如图1所示，本发明的调平机构主要包括定平台1、动平台2和连接在两平台之间的三个分支。其中第一分支仅包含一个十字万向节6，十字万向节6的两端分别与定平台1、动平台2通过转动副相连接，这两个转动副的轴线异面。第二分支依次由转动导轨3、滑块4、曲柄连杆5相连接而组成。其中转动导轨3与定平台1通过转动副相连接，该转动副的轴线与十字万向节6与定平台1相连接的转动副的轴线共线；滑块4通过移动副与转动导轨3相连接，该移动副的运动方向不与任何转动副的轴线平行；曲柄连杆5的两端分别与滑块4、动平台2通过转动副相连接，这两个转动副的轴线与十字万向节6与动平台2相连接的转动副的轴线平行。第三分支结构与第二分支类似，依次由转动导轨7、滑块8和曲柄连杆9相连接而组成。其中转动导轨7与定平台1通过转动副相连接，滑块8的一端通过移动副与转动导轨7相连接，另一端通过转动副与曲柄连杆9相连接，这两个转动副的轴线与十字万向节6与定平台1相连接的转动副的轴线平行，移动副的运动方向不与任何转动副的轴线平行；曲柄连杆9的另一端通过转动副与动平台2相连接，该转动副的轴线与十字万向节6与动平台2相连接的转动副的轴线共线。

在倒装键合时，芯片固定在动平台上2上，芯片与基板的调平是通过使动平台2分别绕十字万向节6连接定平台1与动平台2的两个转动副的轴线旋转一定的角度来实现的。其中第二分支中转动导轨3与滑块4之间的移动副为驱动副，滑块4直线运动带动曲柄连杆5转动，进而驱动动平台2绕十字万向节6与动平台2的转动副的轴线旋转；第三分支中转动导轨7与滑块8之间的移动副为驱动副，滑块8直线运动带动曲柄连杆9旋转，进而驱动动平台2绕十字万向节6与定平台1之间转动副轴线的旋转。

Claims (2)

1.一种转动解耦的两自由度调平机构，包括定平台（1）、动平台（2）和连接在两平台之间的三个分支；其中，第一分支包含十字万向节（6），其特征在于，十字万向节（6）的两端分别与定平台（1）、动平台（2）通过第一，第二转动副相连接，第一，第二转动副的轴线异面；第二分支依次包括第一转动导轨（3）、第一滑块（4）、第一曲柄连杆（5）相连接组成，其中第一转动导轨（3）与定平台（1）通过第三转动副相连接，第三转动副的轴线与十字万向节（6）与定平台（1）相连接的第一转动副的轴线共线；第一转动导轨（3）通过第一移动副与第一滑块（4）相连接，第一移动副的运动方向不与任何转动副的轴线平行；第一曲柄连杆（5）的两端分别与第一滑块（4）、动平台（2）通过第四，第五转动副相连接，第四，第五转动副的轴线与十字万向节（6）与动平台（2）相连接的第二转动副的轴线平行；第三分支包括第二转动导轨（7）、第二滑块（8）和第二曲柄连杆（9）依次相连接而组成，其中第二转动导轨（7）与定平台（1）通过第六转动副相连接，第二转动导轨（7）与第二滑块（8）通过第二移动副相连接，第二滑块（8）通过第七转动副与第二曲柄连杆（9）相连接，第六，第七转动副的轴线与十字万向节（6）与定平台（1）相连接的第一转动副的轴线平行，第二移动副的运动方向不与任何转动副的轴线平行；第二曲柄连杆（9）通过第八转动副与动平台（2）相连接，第八转动副的轴线与十字万向节（6）与动平台（2）相连接的第二转动副的轴线共线。

2.根据权利要求1所述的转动解耦的两自由度调平机构，其特征在于：所述的十字万向节（6）为空间十字万向节或两旋转轴线异面或相交的十字万向节。