CN111090152B - 用于多通道cob封装的透镜夹持与耦合定位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置，包括：安装板、透镜夹具、三维运动平台、监测装置和支撑柱；所述三维运动平台包括X向滑台、Y向滑台和Z向滑台，所述X向滑台、Y向滑台和Z向滑台分别由X向电机、Y向电机和Z向电机驱动，用于驱动所述透镜夹具进行耦合，所述透镜夹具的前端底部开设有夹持槽，所述夹持槽用于夹持透镜，所述透镜的后端插设有尾纤，所述监测装置能够实时监测所述透镜夹具和透镜的位置；本发明结构简单、操作便捷，具有耦合精度高、夹持稳定的特点，有效解决了耦合精度不高、器件装夹不牢固的问题，提高了产品的质量降低了生产成本。

Description

用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置
技术领域
本发明涉及COB封装技术，特别涉及一种用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置。
背景技术
COB(Chip-on-Board)，也称为芯片直接贴装技术，是指将裸芯片直接粘贴在印刷电路板上，然后进行引线键合，再用有机胶将芯片和引线包封保护的工艺。和常规工艺相比，本工艺封装密度高，工序简便。
Lens(透镜)是一种大量应用于光纤通信领域的重要元器件，通常采用COB的方式与光学芯片进行耦合封装，耦合的精度对于产品生产的质量至关重要；现有的耦合方式通常利用透镜元件的装夹器具进行主动耦合，但现有夹持与耦合定位器具耦合精度不高从而导致产品的光学性能不良，甚至在耦合过程中容易出现夹持不稳定或操作不当导致透镜器件或光学芯片损伤，大大提升了生产成本。
发明内容
本发明提供了一种用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置，其目的是为了解决现有夹持与耦合定位器具耦合精度不高、夹具夹持不稳定的问题。
为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置，包括：
安装板、透镜夹具、三维运动平台、监测装置和支撑柱；
所述三维运动平台包括X向滑台、Y向滑台和Z向滑台，所述X向滑台、Y向滑台和Z向滑台分别由X向电机、Y向电机和Z向电机驱动，所述X向滑台固定安装在所述安装板顶面，所述Y向滑台安装在所述X向滑台的顶面，所述Z向滑台通过一固定板垂直安装在所述Y向滑台的顶面，位于所述Z向滑台的滑动台板上固定安装有伸缩气缸，所述伸缩气缸的输出轴固定设置有一伸缩固定板，所述透镜夹具安装在所述伸缩固定板上，所述透镜夹具的前端底部开设有夹持槽，所述夹持槽用于夹持透镜，所述透镜的后端插设有尾纤；
所述监测装置包括第一监测装置和第二监测装置，所述支撑柱竖直安装在所述安装板上，所述第一监测装置安装在所述支撑柱的顶部，所述第二监测装置安装在所述支撑柱的中部，所述监测装置用于监测所述透镜夹具及透镜的位置。
其中，所述透镜夹具包括夹具主体和夹紧臂，所述夹具主体和夹紧臂的后端为一体设置，所述透镜夹具的侧面设置有一夹紧气缸，所述夹紧臂侧面开设有腰型槽，所述腰型槽内嵌设有夹紧杠杆，所述夹紧杠杆转动地安装在所述透镜夹具内，所述夹紧杠杆的后端与所述夹紧气缸的推杆连接。
其中，所述夹紧臂的顶面在与所述夹具主体的连接处开设有弹性通孔。
其中，所述透镜夹具的顶部设置有一顶紧气缸，所述透镜夹具的底部设置有夹具固定座和叉形架，所述夹具固定座固定安装在所述透镜夹具的底面，所述叉形架转动地安装在所述夹具固定座下方，所述叉形架的前端为分岔形状，所述顶紧气缸的推杆穿过所述透镜夹具与所述叉形架的后端连接。
其中，所述透镜夹具的前端面通过螺栓固定安装有一定位板。
其中，所述透镜夹具的前端顶面安装有一气口，所述夹持槽内开设有吸附槽，所述气口与所述吸附槽连通。
其中，所述第一监测装置包括第一相机、第一镜筒和第一调整组件，所述第二监测装置包括第二相机、第二镜筒和第二调整组件。
其中，所述第一调整组件安装在所述支撑柱的顶部，所述第一调整组件上固定安装有一镜筒支架，所述第一镜筒通过所述镜筒支架安装在所述透镜夹具的上方，所述第一相机固定设置在所述第一镜筒的末端，所述第二镜筒穿设在所述支撑柱内，所述第二调整组件安装在所述支撑柱的背面，所述第二镜筒的后端架设在所述第二调整组件上，所述第二相机固定设置在所述第二镜筒的末端。
其中，所述尾纤连接有光功率计。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
本发明所述的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置，设置有透镜夹具、三维运动平台和监测装置均安装在同一安装板平面，其中三维运动平台能够驱动透镜夹具主动进行耦合，监测装置能够通过两个带有视觉识别功能的相机对透镜夹具上装夹的透镜进行实时监测从而提升耦合精度防止器件碰撞发生损伤，尾纤连接的光功率计能够依据检测到的光功率判别透镜与光学芯片的相对位置，透镜夹具具有透镜夹持功能以及尾纤固定功能夹持效果稳定；本发明结构简单、操作便捷，具有耦合精度高、夹持稳定的特点，有效解决了耦合精度不高、器件装夹不牢固的问题，提高了产品的质量降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置的结构示意图；
图2为本发明的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置的三维运动平台及透镜夹具结构示意图一；
图3为本发明的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置的三维运动平台及透镜夹具结构示意图二；
图4为本发明的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置的透镜夹具结构示意图一；
图5为本发明的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置的透镜夹具结构示意图二；
图6为本发明的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置的透镜夹具爆炸图；
图7为本发明的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置的监测装置结构示意图。
【附图标记说明】
1-安装板；2-透镜夹具；3-三维运动平台；4-监测装置；5-支撑柱；201-夹持槽；202-透镜；203-尾纤；204-夹紧臂；205-夹紧气缸；206-腰型槽；207-夹紧杠杆；208-弹性通孔；209-旋转通孔；210-顶紧气缸；211-夹具固定座；212-叉形架；213-定位板；214-气口；215-吸附槽301-X向滑台；302-Y向滑台；303-Z向滑台；304-X向电机；305-Y向电机；306-Z向电机；307-伸缩气缸；308-伸缩固定版；401-第一相机；402-第一镜筒；403-第一调整组件；404-第二相机；405-第二镜筒；406-第二调整组件。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有夹持与耦合定位器具耦合精度不高、夹具夹持不稳定问题，提供了一种用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置。
如图1至图5所示，本发明的实施例提供了一种用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置，包括：安装板1、透镜夹具2、三维运动平台3、监测装置4和支撑柱5；所述三维运动平台3包括X向滑台301、Y向滑台302和Z向滑台303，所述X向滑台301、Y向滑台302和Z向滑台303分别由X向电机304、Y向电机305和Z向电机306驱动，所述X向滑台301固定安装在所述安装板1顶面，所述Y向滑台302安装在所述X向滑台301的顶面，所述Z向滑台303通过一固定板垂直安装在所述Y向滑台302的顶面，位于所述Z向滑台302的滑动台板上固定安装有伸缩气缸307，所述伸缩气缸307的输出轴固定设置有一伸缩固定板308，所述透镜夹具2安装在所述伸缩固定板308上，所述透镜夹具2的前端底部开设有夹持槽201，所述夹持槽201用于夹持透镜202，所述透镜202的后端插设有尾纤203；所述监测装置4包括第一监测装置和第二监测装置，所述支撑柱5竖直安装在所述安装板1上，所述第一监测装置安装在所述支撑柱5的顶部，所述第二监测装置安装在所述支撑柱1的中部，所述监测装置用于监测所述透镜夹具及透镜的位置。
本发明上述实施例所述的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置，所述透镜夹具2通过所述X向滑台301、Y向滑台302和Z向滑台303实现XYZ轴方向的自由移动，所述伸缩气缸307令所述透镜夹具2能够快速实现Y轴方向的前后移动，从而更快的完成耦合过程，所述第一监测装置和第二监测装置能够分别从所述透镜夹具2的上方和侧方实时监测所述透镜夹具2及透镜202的位置。
如图6所示，所述透镜夹具2包括夹具主体和夹紧臂204，所述夹具主体和夹紧臂204的后端为一体设置，所述透镜夹具2的侧面设置有一夹紧气缸205，所述夹紧臂204侧面开设有腰型槽206，所述腰型槽206内嵌设有夹紧杠杆207，所述夹紧杠杆207转动地安装在所述透镜夹具2内，所述夹紧杠杆207的后端与所述夹紧气缸205的推杆连接。
其中，所述夹紧臂204的顶面在与所述夹具主体的连接处开设有弹性通孔208。
本发明上述实施例所述的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置，当所述夹紧气缸205开启时，所述夹紧气缸205的推杆会推动所述夹紧杠杆207，所述夹紧杠杆207嵌设在所述腰型槽206内，并且所述夹紧杠杆207通过一旋转通孔209转动的安装在所述透镜夹具2内，因此当所述夹紧气缸205的推杆推动所述夹紧杠杆207的尾部，所述夹紧杠杆207会绕所述旋转通孔209旋转，从而带动整个所述夹紧臂204向所述夹具主体移动从而缩小二者间的间隙实现夹紧所述透镜202，并且所述夹紧臂204的顶面开设有上下贯通的所述弹性通孔208，因此位于所述弹性通孔208旁的所述夹紧臂204的侧壁厚度较薄，此处发生弹性形变所需要的力度也相应减少，能够更有效的夹持所述透镜202。
其中，所述透镜夹具2的顶部设置有一顶紧气缸210，所述透镜夹具2的底部设置有夹具固定座211和叉形架212，所述夹具固定座211固定安装在所述透镜夹具2的底面，所述叉形架212转动地安装在所述夹具固定座211下方，所述叉形架212的前端为分岔形状，所述顶紧气缸210的推杆穿过所述透镜夹具2与所述叉形架212的后端连接。
本发明上述实施例所述的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置，当所述顶紧气缸210启动时，所述顶紧气缸210的推杆会推动所述叉形架212的后端，所述叉形架212会绕自身与所述夹具固定座211的转动连接处旋转，所述尾纤203被提前通过插头插设在所述透镜202内，因此所述叉形架212转动时，所述叉形架212的前端会将所述尾纤203的插头进一步向所述透镜202内推紧从而完成尾纤203的固定。
其中，所述透镜夹具2的前端面通过螺栓固定安装有一定位板213。
如图4所示，所述透镜夹具2的前端顶面安装有一气口214，所述夹持槽201内开设有吸附槽215，所述气口214与所述吸附槽215连通。
本发明上述实施例所述的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置，所述定位板213能够帮助操作人员定位安装所述透镜202，所述吸附槽215设置在所述夹持槽201的中心，向所述气口214通入负压，所述吸附槽215内会产生吸力，当所述透镜202放置在所述夹持槽201内时会被吸附贴紧。
如图7所示，所述第一监测装置包括第一相机401、第一镜筒402和第一调整组件403，所述第二监测装置包括第二相机404、第二镜筒405和第二调整组件406。
其中，所述第一调整组件403安装在所述支撑柱5的顶部，所述第一调整组件403上固定安装有一镜筒支架，所述第一镜筒402通过所述镜筒支架安装在所述透镜夹具2的上方，所述第一相机401固定设置在所述第一镜筒402的末端，所述第二镜筒405穿设在所述支撑柱5内，所述第二调整组件406安装在所述支撑柱5的背面，所述第二镜筒402的后端架设在所述第二调整组件406上，所述第二相机404固定设置在所述第二镜筒402的末端。
其中，所述尾纤203连接有光功率计。
本发明上述实施例所述的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置，所述第一调整组件403和第二调整组件406由多层叠设的精密手动滑台组成，所述第一调整组件403和第二调整组件406能够通过手动调节的方式分别对所述第一镜筒402和第二镜筒405的位置进行手动调整，所述第一相机401和第二相机404具有视觉识别功能，所述第一相机401和第二相机404分别通过所述第一镜筒402和第二镜筒405观测所述透镜202在耦合过程中的行动轨迹以及位置坐标，所述第一相机401自上而下的观测，所述第二相机404能够观察所述透镜的侧面，需要耦合的光学芯片通常会散发出光线，在耦合过程中光线会通过所述透镜202进入所述尾纤203到达所述光功率计从而测得所述芯片的光功率，通过所述芯片的光功率能够得知所述透镜202与光学芯片的相对距离关系。
本发明上述实施例所述的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置，所述气口214预先通入负压，当操作人员放置好所述透镜202，所述透镜202会被所述吸附槽215吸附并且所述夹紧气缸205和顶紧气缸210会同时作用固定所述透镜202和尾纤203，所述三维运动平台3与所述伸缩气缸307会驱动所述透镜夹具2移动并进行耦合，所述光功率计、第一相机401和第二相机404使得本设备能够进行高精度耦合，同时防止器件碰撞造成损伤。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置，其特征在于，包括：安装板、透镜夹具、三维运动平台、监测装置和支撑柱；
所述三维运动平台包括X向滑台、Y向滑台和Z向滑台，所述X向滑台、Y向滑台和Z向滑台分别由X向电机、Y向电机和Z向电机驱动，所述X向滑台固定安装在所述安装板顶面，所述Y向滑台安装在所述X向滑台的顶面，所述Z向滑台通过一固定板垂直安装在所述Y向滑台的顶面，位于所述Z向滑台的滑动台板上固定安装有伸缩气缸，所述伸缩气缸的输出轴固定设置有一伸缩固定板，所述透镜夹具安装在所述伸缩固定板上，所述透镜夹具的前端底部开设有夹持槽，所述夹持槽用于夹持透镜，所述透镜的后端插设有尾纤；
所述监测装置包括第一监测装置和第二监测装置，所述支撑柱竖直安装在所述安装板上，所述第一监测装置安装在所述支撑柱的顶部，所述第二监测装置安装在所述支撑柱的中部，所述监测装置用于监测所述透镜夹具及透镜的位置；
所述透镜夹具包括夹具主体和夹紧臂，所述夹具主体和夹紧臂的后端为一体设置，所述透镜夹具的侧面设置有一夹紧气缸，所述夹紧臂侧面开设有腰型槽，所述腰型槽内嵌设有夹紧杠杆，所述夹紧杠杆转动地安装在所述透镜夹具内，所述夹紧杠杆的后端与所述夹紧气缸的推杆连接；
所述夹紧臂的顶面在与所述夹具主体的连接处开设有弹性通孔。
2.根据权利要求1所述的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置，其特征在于，所述透镜夹具的顶部设置有一顶紧气缸，所述透镜夹具的底部设置有夹具固定座和叉形架，所述夹具固定座固定安装在所述透镜夹具的底面，所述叉形架转动地安装在所述夹具固定座下方，所述叉形架的前端为分岔形状，所述顶紧气缸的推杆穿过所述透镜夹具与所述叉形架的后端连接。
3.根据权利要求1所述的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置，其特征在于，所述透镜夹具的前端面通过螺栓固定安装有一定位板。
4.根据权利要求1所述的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置，其特征在于，所述透镜夹具的前端顶面安装有一气口，所述夹持槽内开设有吸附槽，所述气口与所述吸附槽连通。
5.根据权利要求1所述的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置，其特征在于，所述第一监测装置包括第一相机、第一镜筒和第一调整组件，所述第二监测装置包括第二相机、第二镜筒和第二调整组件。
6.根据权利要求5所述的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置，其特征在于，所述第一调整组件安装在所述支撑柱的顶部，所述第一调整组件上固定安装有一镜筒支架，所述第一镜筒通过所述镜筒支架安装在所述透镜夹具的上方，所述第一相机固定设置在所述第一镜筒的末端，所述第二镜筒穿设在所述支撑柱内，所述第二调整组件安装在所述支撑柱的背面，所述第二镜筒的后端架设在所述第二调整组件上，所述第二相机固定设置在所述第二镜筒的末端。
7.根据权利要求1所述的用于多通道COB封装的透镜夹持与耦合定位装置，其特征在于，所述尾纤连接有光功率计。
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