CN113996502A - 石英晶体谐振器点胶过程中点胶头的高度控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

石英晶体谐振器点胶过程点胶头的高度控制方法，包括：步骤1)用激光测高仪测量测高工位的基座的距离L，同时用激光测高仪测量测高工位的轮盘背面测量基准点的距离L1；步骤2)用激光测高仪测量点胶工位的背面测量基准点的距离L2；步骤3)计算第一次点胶工位和第二次点胶工位上上点胶机向下运动的距离。本发明还包括实施本发明方法的石英晶体谐振器点胶机。本发明剔除了回转工作台从测高位置转动到点胶位置的过程中产生的轴向窜动等误差的影响，使点胶头的高度控制误差减小。

Description

石英晶体谐振器点胶过程中点胶头的高度控制方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种石英晶体谐振器点胶过程点胶头的高度控制方法及其装置。

背景技术

石英晶体谐振器是一种用来产生振荡信号的电子元件，在信息化高度发展的今天，其广泛应用到生活中的方方面面。当代的电子元件正在往小型化、高精度化发展，这对石英晶体谐振器的制造过程提出了更高的要求。

石英晶体谐振器的制造过程有切割、镀银、点胶、测试、封焊、密封检查、老化和打标封装。其中，点胶是石英晶体谐振器生产中一道至关重要的程序，现有加工技术对石英晶体谐振器的点胶是由点胶机完成的。石英晶体谐振器示意图如图1所示，石英晶片在镀好电极之后，需要将电极与基座上的引线连接起来达到导电的功能，这种连接要具较高的可靠度，在长时间高频振动的工作情况下不脱落。并且要具有一定的抗冲击能力，在石英晶体谐振器的大规模生产中，一般选择导电胶进行连接，其中导电胶的作用是导电和固结石英晶片和基座。整个点胶过程需要进行两次点胶，基座搭载至工位上时进行第一次点胶，将晶片搭载至基座上时进行第二次点胶。石英晶体谐振器的尺寸较小，胶点的形状和大小影响着石英晶体与基座之间连接的可靠程度和导电性能，胶点的形状和大小取决于点胶头向下运动的距离，因此，点胶时，点胶头上下运动距离有很高的精度要求。

点胶机工作示意图如图2所示，一个完整的点胶过程包括搭载基座、测高、第一次拍照、第一次点胶、第二次拍照，搭载晶片、第二次点胶、第三次拍照和下货，每个工作流程都有对应的工作单元，这些工作单元安装在多工位回转工作台上方，转动回转工作台，工位被依次转动工作单元下方，完成测高和点胶等工作。点胶机的工作流程图如图3所示。

在整个石英晶体的点胶过程中，对石英晶体性能影响最大的是胶点在基座上的形状和大小，点胶工作单元上安装有可上下运动的点胶头，胶点的大小和形状是点胶头上下运动的距离所决定，当点胶头离基座距离过近时，点胶头会碰到基座或晶片，导致基座或晶片损坏，距离过远时会出现点不上胶的情况，导致点胶失败。因此，点胶工作单元上点胶头上下运动的距离具有很高的精度要求。点胶机工作过程要进行两次点胶，每次点胶时工控机伺服控制系统控制点胶头上下运动，将胶点点在目标位置，点胶头上下运动的距离由测高位置测得的数据经过处理后得到，由于两次点胶的控制原理相同，以第一次点胶过程为例说明点胶效果与测量数据的关系。

如图4所示，在第一次测高时，测高工作单元上的激光测高头距离工位上基座的高度为L，基座的高度为h1，工位高度为h2，轮盘的厚度为h3，点胶头和激光测高头的竖直高度差为Δx,当工位转到点胶位置时，点胶头距离工位上基座的高度为z。当测高仪测得基座与激光测高头的距离后，工控机记录此距离并计算下一步点胶头移动距离，工控机伺服控制系统控制点胶臂向下运动，点胶头下行在基座上点胶。点胶要取得较好的效果，点胶头与基座不能相碰，要预留一个距离h，h是石英晶体谐振器性能最佳时胶点的高度。工控机对接收到的测高数据处理之后工控机伺服控制系统控制点胶头向下移动的距离为z＝L+Δx+h。同样的，第二次点胶时，点胶的位置与第一次一致，不同的是此次点胶时点胶头移动的距离需要预留一个晶片厚度。

点胶机理想的工作方式为点胶与测高同时进行，这样实时反馈点胶头与点胶目标位置的距离能具有较高的精度，将测高仪和点胶头集成安装在同一位置就可以达到同时测高和点胶的目的，但是由于回转工作台上工位的布置较为紧凑，工位上方工作单元的安装空间有限，在一个工作单元上同时集成安装测高单元和点胶单元的方式难以实现。所以点胶机实际工作时是在测高位置先进行测高，然后转动回转工作台到达点胶位置进行点胶，在此过程中，会不可避免的引入误差，这种误差主要有以下几点：回转工作台从测高位置转动到点胶位置的过程中产生的轴向窜动，回转工作台轴线的不垂直度等多种因数造成的误差。

当这些误差存在时，点胶头上下运动的距离会与点胶头和基座之间实际距离有较大的偏差，如图5所示，点胶机轮盘的上下窜动导致其实际位置与原安装位置的偏差为ΔZ，工位与轮盘轴心的距离为R，由于回转工作台轴线的不垂直度，工位在测量位置与水平位置的倾斜角为θ1，工位在点胶位置与水平位置的倾斜角为θ2，在此两位置的高度差为R(sinθ₁-sinθ₂)，点胶偏差为R(sinθ₁-sinθ₂)+ΔZ，此时点胶臂应向下的高度为z＝L+Δx+h+R(sinθ₁-sinθ₂)+ΔZ，这其中，轮盘上下窜动的值ΔZ是一种随机量，无法通过补偿的方式消除，点胶臂向下运动距离z的大小若是通过固定的补偿来计算，则会使点胶高度失真。点胶机上这种先测量后点胶的工作方式极大的影响着石英晶体谐振器上胶点性能，需要对点胶机工位高度的测量和点胶的方法进行改进。

现有的石英晶体谐振器的点胶方案是在测高位置测量点胶高度，转动回转工作台到达点胶位置进行点胶，这种方式会由于工作台转动，导致从上一位置转动至下一位置的过程引入误差，点胶距离相对于测高位置的测量结果发生变化，点胶头向下运动距离控制不准确。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述问题，提供石英晶体谐振器点胶过程中点胶头的高度控制方法及其装置。

石英晶体谐振器点胶过程点胶头的高度控制方法，

所用的石英晶体谐振器点胶机包括水平设置的轮盘，轮盘绕垂直的中心轴转动，轮盘周向均布有若干个载具，所述的载具用于搭载基座和晶片，沿轮盘的圆周依次布置基座上货工位、测高工位、第一次拍照工位、点胶工位、点胶后拍照工位、上货与挑拣工位，空位、下货工位；测高工位中在轮盘上方设置第一激光测高仪，第一激光测高仪检测第一激光测高仪到基座的距离；点胶工位设有点胶机，点胶机包含一个点胶头和驱动点胶头垂直方向运动的点胶臂；第一次拍照工位、点胶后拍照工位上分别在轮盘上方布置有摄像头；上货与挑拣工位拣选点胶后的基座，卸载废品，并在合格品上加载晶片；各工位上的设备的控制端和数据传输端均连接工控机；

包括如下步骤：

步骤1)用激光测高仪测量测高工位的基座的距离L，同时用激光测高仪测量测高工位的轮盘背面测量基准点的距离L1；

步骤2)用激光测高仪测量点胶工位的背面测量基准点的距离L2；

步骤3)计算第一次点胶工位上点胶机向下运动的距离：

z＝L+Δx+h+L1-t-L2

考虑到激光测高仪之间的差异和点胶机工作区基面的不平整度，第二激光测高仪与第三激光测高仪两者测高头的距离为t，基座的厚度为h1，基座高度为h2，轮盘厚度为h3，激光测高1测高头与点胶头的竖直高度差为Δx，设点胶头应向下运动的距离为z，点胶头向下运动到目标位置时与基座之间的预留高度为h。

进一步，所述的点胶工位包括第一点胶工位和第二点胶工位，上货与挑拣工位设置在第一点胶工位与第二点胶工位之间；点胶后拍照工位包括位于第一点胶工位后的第二次拍照工位和位于第二次点胶工位后的第三次拍照工位。

实施本发明方法的石英晶体谐振器点胶机，包括水平设置的轮盘，轮盘绕垂直的中心轴转动，轮盘周向均布有若干个载具，所述的载具用于搭载基座和晶片，沿轮盘的圆周依次布置基座上货工位、测高工位、第一次拍照工位、第一次点胶工位、第二次拍照工位、上货与挑拣工位，空位、第二次点胶工位、第三次拍照工位、下货工位；测高工位中在轮盘上方设置第一激光测高仪，第一激光测高仪检测第一激光测高仪到基座的距离；第一次点胶工位、第二次点胶工位均设有点胶机，点胶机包含一个点胶针头和驱动点胶针头垂直方向运动的点胶臂；第一次拍照工位、第二次拍照工位、第三次拍照工位上分别在轮盘上方布置有摄像头；上货与挑拣工位拣选第一次点胶后的基座，卸载废品，并在合格品上加载晶片；各工位上的设备的控制端和数据传输端均连接工控机；

轮盘下方设有第二激光测高仪、第三激光测高仪、第四激光测高仪；

第二激光测高仪与第一激光测高仪位于同一垂直线上，在正对载具的轮盘背面设置背面测量基准点，第一激光测高仪检测第一激光测高仪到基座的距离L，第二激光测高仪测量第二激光测高仪到背面测量基准点的距离L1；

在第一次点胶工位和第二次点胶工位轮盘下方设置第三激光测高仪、第四激光测高仪，第三激光测高仪、第四激光测高仪分别测量自身到背面测量基准点的距离L2和L3；

工控机的计算第一次点胶工位上点胶机向下运动的距离：

z＝L+Δx+h+L1-t-L2

考虑到激光测高仪之间的差异和点胶机工作区基面的不平整度，第二激光测高仪与第三激光测高仪两者测高头的距离为t，基座的厚度为h1，基座高度为h2，轮盘厚度为h3，第一激光测高仪测量自身的测高头与点胶头的竖直高度差Δx，设点胶头应向下运动的距离为z，点胶头向下运动到目标位置时与基座之间的预留高度为h；

工控机以类似的方式计算第二次点胶工位上点胶机向下运动的距离。

本发明提出一种点胶机工作时点胶头运动的控制方法。石英晶片的尺寸较小，对胶点的大小要求更是到达微米级，因此点胶头上下运动距离的精度十分重要。现以第一次点胶过程为例，提出一种新的测高点胶方法，如附图6所示，在原来的测高工作单元和点胶工作单元下方分别增加第二激光测高仪和第三激光测高仪，第一激光测高仪和第二激光测高仪布置在同一竖直线上，在回转工作台的背面设置一系列的测量基准点，每个测量基准点工位上被测量位置在同一竖直线上。回转工作台上的工位在转至第一激光测高仪和第二激光测高仪中间位置时，第一激光测高仪测量出其测高头与工位上测量点之间的距离，第二激光测高仪测量出激光测高头距离回转工作台背面测量基准点的距离。当工位转动到点胶位置时，第三激光测高仪测量出其测高头与基准点的距离，点胶头所需要向下运动的距离通过对三个测高位置测得的数据进行简单的计算就能得到精确的数值。工位在点胶位置，回转工作台与点胶机工作基础面的距离是实时测量的数值，具有较高的可靠度。需要说明的是，附图6展示的是第一次点胶过程中的测高示意图，点胶机第二次点胶过程与第一次点胶过程类似，区别仅是第二次点胶高度需要考虑到胶点的厚度和晶片的厚度，所以第二次点胶过程的测高布置与附图6一致，测高数据的计算方法也一致。

本发明的优点是：由于剔除了回转工作台从测高位置转动到点胶位置的过程中产生的轴向窜动等误差的影响，可使点胶头的高度控制误差减小为原来的13％以内。

附图说明

图1是石英晶体谐振器示意图。

图2是现有点胶机工作原理示意图。

图3是现有点胶机工作流程图。

图4是现有点胶机的点胶高度计算示意图。

图5是现有点胶机的轮盘误差示意图。

图6是本发明的装置示意图。

图7是本发明的点胶高度计算示意图。

具体实施方式

下面结合图6、7说明本发明的技术活方案。

石英晶体谐振器点胶过程点胶头的高度控制方法，所用的石英晶体谐振器点胶机包括水平设置的轮盘，轮盘绕垂直的中心轴转动，轮盘周向均布有若干个载具，所述的载具用于搭载基座和晶片，沿轮盘的圆周依次布置基座上货工位、测高工位、第一次拍照工位、第一次点胶工位、第二次拍照工位、上货与挑拣工位，空位、第二次点胶工位、第三次拍照工位、下货工位；测高工位中在轮盘上方设置第一激光测高仪，第一激光测高仪检测第一激光测高仪到基座的距离；第一次点胶工位、第二次点胶工位均设有点胶机，点胶机包含一个点胶头和驱动点胶头垂直方向运动的点胶臂；第一次拍照工位、第二次拍照工位、第三次拍照工位上分别在轮盘上方布置有摄像头；上货与挑拣工位拣选第一次点胶后的基座，卸载废品，并在合格品上加载晶片；各工位上的设备的控制端和数据传输端均连接工控机；

包括如下步骤：

步骤1)用激光测高仪测量测高工位的基座的距离L，同时用激光测高仪测量测高工位的轮盘背面测量基准点的距离L1，具体包括：在测高工位的轮盘下方设置第二激光测高仪，第二激光测高仪与第一激光测高仪位于同一垂直线上，在正对载具的轮盘背面设置背面测量基准点，第一激光测高仪检测第一激光测高仪到基座的距离L，第二激光测高仪测量第二激光测高仪到背面测量基准点的距离L1；

步骤2)用激光测高仪测量点胶工位的背面测量基准点的距离L2，具体包括：在第一次点胶工位和第二次点胶工位轮盘下方设置第三激光测高仪、第四激光测高仪，第三激光测高仪、第四激光测高仪分别测量自身到背面测量基准点的距离L2和L3；

步骤3)计算第一次点胶工位上点胶机向下运动的距离：

z＝L+Δx+h+L1-t-L2

考虑到激光测高仪之间的差异和点胶机工作区基面的不平整度，第二激光测高仪与第三激光测高仪两者测高头的距离为t，基座的厚度为h1，基座高度为h2，轮盘厚度为h3，激光测高1测高头与点胶头的竖直高度差为Δx，设点胶头应向下运动的距离为z，点胶头向下运动到目标位置时与基座之间的预留高度为h；

步骤4)采用步骤3)相同的方法，计算第二次点胶工位上点胶机向下运动的距离。

实施本发明方法的石英晶体谐振器点胶机，包括水平设置的轮盘，轮盘绕垂直的中心轴转动，轮盘周向均布有若干个载具，所述的载具用于搭载基座和晶片，沿轮盘的圆周依次布置基座上货工位、测高工位、第一次拍照工位、第一次点胶工位、第二次拍照工位、上货与挑拣工位，空位、第二次点胶工位、第三次拍照工位、下货工位；测高工位中在轮盘上方设置第一激光测高仪，第一激光测高仪检测第一激光测高仪到基座的距离；第一次点胶工位、第二次点胶工位均设有点胶机，点胶机包含一个点胶针头和驱动点胶针头垂直方向运动的驱动机构；第一次拍照工位、第二次拍照工位、第三次拍照工位上分别在轮盘上方布置有摄像头；上货与挑拣工位拣选第一次点胶后的基座，卸载废品，并在合格品上加载晶片；各工位上的设备的控制端和数据传输端均连接工控机；

轮盘下方设有第二激光测高仪、第三激光测高仪、第四激光测高仪；

第二激光测高仪与第一激光测高仪位于同一垂直线上，在正对载具的轮盘背面设置背面测量基准点，第一激光测高仪检测第一激光测高仪到基座的距离L，第二激光测高仪测量第二激光测高仪到背面测量基准点的距离L1；

在第一次点胶工位和第二次点胶工位轮盘下方设置第三激光测高仪、第四激光测高仪，第三激光测高仪、第四激光测高仪分别测量自身到背面测量基准点的距离L2和L3；

工控机的计算第一次点胶工位上点胶机向下运动的距离：

z＝L+Δx+h+L1-t-L2

考虑到激光测高仪之间的差异和点胶机工作区基面的不平整度，第二激光测高仪与第三激光测高仪两者测高头的距离为t，基座的厚度为h1，基座高度为h2，轮盘厚度为h3，第一激光测高仪测量自身的测高头与点胶头的竖直高度差Δx，设点胶头应向下运动的距离为z，点胶头向下运动到目标位置时与基座之间的预留高度为h；

工控机以类似的方式计算第二次点胶工位上点胶机向下运动的距离。

当回转工作台转动至测高位置时，第一激光测高仪和第二激光测高仪测量的是激光测高仪的测高头距离工位上基座的距离和距离回转工作台下面的距离，所测的数值为L和L1。当回转工作台转动至点胶位置时，第三激光测高仪测量的是激光测高仪的测高头距离轮盘下面的位置，测量数值为L2。考虑到激光测高仪之间的差异和点胶机工作区基面的不平整度，第二激光测高仪与第三激光测高仪两者测高头的距离为t。基座的厚度为h1，基座高度为h2，回转工作台厚度为h3，第一激光测高仪的测高头与点胶头的竖直高度差为Δx，设点胶头应向下运动的距离为z，点胶头向下运动到目标位置时与基座之间的预留高度为h。当回转工作台处于测高位置时，第一激光测高仪将所测数据传递到工控机，记为L，获得测量数据后回转工作台继续转动来到点胶位置，此时第二激光测高仪和第三激光测高仪开始工作，并将所测数据传递给工控机，记为L1和L2。点胶机获得数据后，对所获得数据进行处理。此时，点胶机应向下运动的距离z＝L+Δx+h+L1-t-L2，此数据是由三个测高仪实时测试得到的，当点胶机具有上下窜动或是回转工作台不平度较严重时，此数值仍是精确的实时值。第二次点胶时，点胶的平面位置不变，回转工作台上竖直高度增加了第一次点胶的胶点厚度和晶片厚度，点胶头下行运动的距离需要到此变化。

按本实施方案，由于剔除了回转工作台从测高位置转动到点胶位置的过程中产生的轴向窜动等误差的影响，可使点胶头的高度控制误差减小为原来的13％以内。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (5)

1.石英晶体谐振器点胶过程点胶头的高度控制方法，所用的石英晶体谐振器点胶机包括水平设置的轮盘，轮盘绕垂直的中心轴转动，轮盘周向均布有若干个载具，所述的载具用于搭载基座和晶片，沿轮盘的圆周依次布置基座上货工位、测高工位、第一次拍照工位、第一次点胶工位、点胶后拍照工位、上货与挑拣工位，空位、下货工位；测高工位中在轮盘上方设置第一激光测高仪，第一激光测高仪检测第一激光测高仪到基座的距离；点胶工位设有点胶机，点胶机包含一个点胶头和驱动点胶头垂直方向运动的点胶臂；第一次拍照工位、点胶后拍照工位上分别在轮盘上方布置有摄像头；上货与挑拣工位拣选点胶后的基座，卸载废品，并在合格品上加载晶片；各工位上的设备的控制端和数据传输端均连接工控机；

包括如下步骤：

步骤1)用激光测高仪测量测高工位的基座的距离L，同时用激光测高仪测量测高工位的轮盘背面测量基准点的距离L1；

步骤2)用激光测高仪测量点胶工位的背面测量基准点的距离L2；

步骤3)计算第一次点胶工位上点胶机向下运动的距离：

z＝L+Δx+h+L1-t-L2

考虑到激光测高仪之间的差异和点胶机工作区基面的不平整度，第二激光测高仪与第三激光测高仪两者测高头的距离为t，基座的厚度为h1，基座高度为h2，轮盘厚度为h3，激光测高1测高头与点胶头的竖直高度差为Δx，设点胶头应向下运动的距离为z，点胶头向下运动到目标位置时与基座之间的预留高度为h。

2.如权利要求1所述的石英晶体谐振器点胶过程点胶头的高度控制方法，其特征在于：所述的点胶工位包括第一点胶工位和第二点胶工位，上货与挑拣工位设置在第一点胶工位与第二点胶工位之间；点胶后拍照工位包括位于第一点胶工位后的第二次拍照工位和位于第二次点胶工位后的第三次拍照工位。

3.如权利要求2所述的石英晶体谐振器点胶过程点胶头的高度控制方法，其特征在于：在测高工位的轮盘下方设置第二激光测高仪，第二激光测高仪与第一激光测高仪位于同一垂直线上，在正对载具的轮盘背面设置背面测量基准点，第一激光测高仪检测第一激光测高仪到基座的距离L，第二激光测高仪测量第二激光测高仪到背面测量基准点的距离L1。

4.如权利要求2所述的石英晶体谐振器点胶过程点胶头的高度控制方法，其特征在于：在第一次点胶工位和第二次点胶工位轮盘下方设置第三激光测高仪、第四激光测高仪，第三激光测高仪、第四激光测高仪分别测量自身到背面测量基准点的距离L2和L3。

5.实施权利要求1所述的石英晶体谐振器点胶过程点胶头的高度控制方法的石英晶体谐振器点胶机，包括水平设置的轮盘，轮盘绕垂直的中心轴转动，轮盘周向均布有若干个载具，所述的载具用于搭载基座和晶片，沿轮盘的圆周依次布置基座上货工位、测高工位、第一次拍照工位、第一次点胶工位、第二次拍照工位、上货与挑拣工位，空位、第二次点胶工位、第三次拍照工位、下货工位；测高工位中在轮盘上方设置第一激光测高仪，第一激光测高仪检测第一激光测高仪到基座的距离；第一次点胶工位、第二次点胶工位均设有点胶机，点胶机包含一个点胶头和驱动点胶头垂直方向运动的点胶臂；第一次拍照工位、第二次拍照工位、第三次拍照工位上分别在轮盘上方布置有摄像头；上货与挑拣工位拣选第一次点胶后的基座，卸载废品，并在合格品上加载晶片；各工位上的设备的控制端和数据传输端均连接工控机；其特征在于：

轮盘下方设有第二激光测高仪、第三激光测高仪、第四激光测高仪；

第二激光测高仪与第一激光测高仪位于同一垂直线上，在正对载具的轮盘背面设置背面测量基准点，第一激光测高仪检测第一激光测高仪到基座的距离L，第二激光测高仪测量第二激光测高仪到背面测量基准点的距离L1；

在第一次点胶工位和第二次点胶工位轮盘下方设置第三激光测高仪、第四激光测高仪，第三激光测高仪、第四激光测高仪分别测量自身到背面测量基准点的距离L2和L3；

工控机的计算第一次点胶工位上点胶机向下运动的距离：

z＝L+Δx+h+L1-t-L2

考虑到激光测高仪之间的差异和点胶机工作区基面的不平整度，第二激光测高仪与第三激光测高仪两者测高头的距离为t，基座的厚度为h1，基座高度为h2，轮盘厚度为h3，第一激光测高仪测量自身的测高头与点胶头的竖直高度差为Δx，设点胶头应向下运动的距离为z，点胶头向下运动到目标位置时与基座之间的预留高度为h；

工控机以类似的方式计算第二次点胶工位上点胶机向下运动的距离。

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