CN1260049C

CN1260049C - 片式多层陶瓷电容电感切割机

Info

Publication number: CN1260049C
Application number: CN 200310107717
Authority: CN
Inventors: 索来春; 单秀兴; 麦山
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2023-11-21
Also published as: CN1544216A

Abstract

本发明公开一种微电子元件的加工设备，具体涉及把片式多层陶瓷电容、电感巴片切割成单个芯坯的切割设备——片式多层陶瓷电容电感切割机。它是由机床架(3)、工作台(4)、切刀机构(5)、摄像装置(6)和控制系统(7)组成，摄像装置(6)设置在机床架(3)上并始终对准工作台(4)的上表面，能完成上下冲切工作的切刀机构(5)设置在工作台(4)的上方并与机床架(3)相连接，能完成在水平面内的旋转和前后方向运动的工作台(4)受控制系统(7)控制，摄像装置(6)为控制系统(7)提供图像信息，切刀机构(5)受控制系统(7)控制。由于本发明中采用了摄像装置，使对刀工作既精确又迅速。本发明具有设计新颖、工作可靠和具有较大推广价值的优点。

Description

片式多层陶瓷电容电感切割机

技术领域

本发明涉及一种微电子元件的加工设备，具体涉及把片式多层陶瓷电容、电感巴片切割成单个芯坯的切割设备。

背景技术

我国电子产业的迅速发展导致片式电子元件在各行各业中得到广泛应用，片式元件需求量正以每年15％-20％的速度增长，并因而形成一个广阔的电子专用设备市场。大量新型的电子元器件(特别是片式元件)的涌现，要求各种电子元件加工设备更加先进，技术要求更加高。因此，采用高精度高效率的工艺设备是必然的选择。在片式电子元件制造过程中，切割是其中一道重要工序，它是将流延、丝印后的巴片切割成许多具有尺寸精确、一致性好的细小芯片，切割后的芯片再经过烧结后就成为电容或电感的基体。目前常用的片式元件的加工方法如图1和图2所示，待切割的片式元件巴片1放置于刀片2的下方，刀片2垂直向下运动，切在巴片1的表面上，把巴片1切开，切刀2的下切位置对准巴片1上的丝印线1-1。由于切割每一刀时都要对准丝印线1-1，对刀的准确性决定了巴片1的加工精度，而加工设备需要对刀时既精确又高效快速，所以急需一种切割设备，以满足定位精确和工作高效快速的要求。

发明内容

为了提高片式多层陶瓷电容电感的加工精度和加工效率，提供一种片式多层陶瓷电容电感切割机。它是由机床架3、工作台4、切刀机构5、摄像装置6和控制系统7组成，摄像装置6设置在机床架3上并始终对准工作台4的上表面，能完成上下冲切工作的切刀机构5设置在工作台4的上方并与机床架3相连接，能完成在水平面内的旋转和前后方向运动的工作台4受控制系统7控制，摄像装置6为控制系统7提供图像信息，切刀机构5受控制系统7控制，工作台4由从上到下叠置的载板4-1、载台4-2、旋转电机4-3、电机连接板4-4、直线电机4-5和基台4-6组成，载板4-1的上表面上设置有三个定位销4-1-4，用于巴片1的定位，载板4-1内部的负压腔4-1-1开孔于载板4-1的上表面，负压腔4-1-1中处于负压状态以吸附巴片1，载板4-1中还设置有电热装置4-1-2和用于测量载板4-1温度的热电偶4-1-3，载台4-2用于传递旋转电机4-3在水平面内的旋转运动，电机连接板4-4用于传递直线电机4-5的前后方向的运动，基台4-6设置在机床架3上。本发明的切割机在工作时，把巴片1装设在工作台4的上表面上，摄像装置6采集巴片1的位置信息，控制系统7调整工作台7的位置以便巴片1上的丝印线对准切刀机构5中的切刀，然后控制系统7指挥切刀下切完成加工任务。由于本发明中采用了摄像装置，使对刀工作既精确又迅速，工作台4的转动使用了高精度的伺服电机直接拖动，中间不经过其它传动机构，可以减少中间环节所引入的传动误差，提高角度调整的精度。工作台的移动由伺服直线电机直接拖动，响应速度快，可以获得较高的位置移动精度，减少了对切割节距的影响，所以本发明具有较高的加工精度和效率。本发明具有设计新颖、工作可靠和具有较大推广价值的优点。

附图说明

图1是现有的巴片切割原理示意图，图2是巴片的结构示意图，图3是本发明的结构示意图，图4是图3的侧视图，图5是图4的A-A剖视图，图6是图5的B-B剖视图，图7是实施方式三中夹刀部件5-2的结构示意图，图8是图7的C-C剖视图，图9是实施方式四的结构示意图，图10是实施方式二的结构示意图，图11是实施方式五的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图3至图6具体说明本发明。它是由机床架3、工作台4、切刀机构5、摄像装置6和控制系统7组成，摄像装置6设置在机床架3上并始终对准工作台4的上表面，能完成上下冲切工作的切刀机构5设置在工作台4的上方并与机床架3相连接，能完成在水平面内的放置和前后方向运动的工作台4受控制系统7控制，摄像装置6为控制系统7提供图像信息，切刀机构5受控制系统7控制。工作台4由从上到下叠置的载板4-1、载台4-2、旋转电机4-3、电机连接板4-4、直线电机4-5和基台4-6组成，载板4-1的上表面上设置有三个定位销4-1-4，用于巴片1的定位，载板4-1内部的负压腔4-1-1开孔于载板4-1的上表面，负压腔4-1-1中处于负压状态以吸附巴片1，载板4-1中还设置有电热装置4-1-2和用于测量载板4-1温度的热电偶4-1-3，载台4-2用于传递旋转电机4-3在水平面内的旋转运动，电机连接板4-4用于传递直线电机4-5的前后方向的运动，基台4-6设置在机床架3上。旋转电机选用美国PARKER公司生产的DM1050A旋转定位电机，它具有极精确的微调机构和重复定位机构。直线电机选用高精度的美国PARKER公司生产的406LXR系列直线电机导轨及马达。本实施方式的切割机工作时，巴片1吸附在载板4-1的上表面上，电热装置4-1-2进行加热，使巴片1达到设定温度，以降低陶瓷材质的巴片的脆性，从而使之容易加工，三个定位销4-1-4用于巴片1在载板4-1上的粗定位，热电偶4-1-3测量载板的温度。

具体实施方式二：下面结合图3和图10具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是，摄像装置6由镜头组件6-1、光电耦合器6-2、图像采集板6-3组成，镜头组件1摄取巴片1的位置图像并通过光电耦合器6-2把位置信号传送给图像采集板6-3，图像采集板6-3把该信息送入控制系统7。镜头组件采用精工公司SE5018自动光圈镜头。光电耦合器采用台湾敏通公司188/EX1/2″黑白低照高度角析摄像机。图像采集板选用美国数据传输公司的DT3155。其它组成和连接关系与实施方式一相同。

具体实施方式三：下面结合图3、图4和图8具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是，切刀机构5由伺服电机5-1和夹刀部件5-2组成，夹刀部件5-2由立板5-2-1、上刀板5-2-2、下刀板5-2-3、两块夹刀板5-2-4、刀具5-2-5、电热棒5-2-6、热电偶5-2-7、四根螺栓5-2-8和四个弹簧5-2-9组成，四根螺栓5-2-8连接在平行设置的上刀板5-2-2和下刀板5-2-3之间，弹簧5-2-9套在螺栓5-2-8外面并且支撑在上刀板5-2-2和下刀板5-2-3之间，两块夹刀板5-2-4之间夹固有刀具5-2-5，夹刀板5-2-4与上刀板5-2-2相连接，夹刀板5-2-4内部设置有电热棒5-2-6，夹刀板5-2-4表面上设置有热电偶5-2-7，下刀板5-2-3的上表面开有与夹刀板5-2-4下端相吻合的凹陷5-2-4-1，凹陷5-2-4-1的底端开有过刀孔5-2-4-2，上刀板5-2-2与立板5-2-1固定连接，立板5-2-1与伺服电机5-1的动子5-1-1固连，伺服电机5-1的导轨5-1-2固连在机床架3上，导轨5-1-2按铅垂方向设置。本实施方式的切割机工作时，伺服电机的动子带动夹刀部件5-2向下运动，首先下刀板5-2-3压在巴片1的表面上，上刀板5-2-2带动夹刀板5-2-4继续下行，同时弹簧5-2-9被压缩，最后刀具5-2-5穿过过刀孔5-2-4-2切在巴片1上。下刀板压住巴片使之不能窜动，既提高了巴片的加工精度又保护刀具不受伤害，过刀孔也能保护刀具不侧弯，电热棒给刀具加热，避免刀具与已经预热到一定温度的巴片间有温度差，热电偶用于测量夹刀板和刀具处的温度。

具体实施方式四：下面结合图9具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是，控制系统7由工控微机7-1、伺服电机控制器7-2、伺服电机驱动器7-3、伺服电机驱动器7-4和伺服电机驱动器7-5组成，工控微机7-1的输出端连伺服电机控制器7-2的输入端，伺服电机控制器7-2的三个输出端分别连伺服电机驱动器(7-3、7-4和7-5)的输入端。工控微机7-1的输入端连摄像装置6的输出端，以接收巴片1的位差信号，计算出偏差并通过伺服电机驱动器驱动直线电机4-5和旋转电机4-3调整载板1位置，使巴片的丝印线对准刀具，然后通过伺服电机控制器7-2和伺服电机驱动器7-4驱动伺服电机5-1，从而完成切刀工作。伺服电机控制器选用美国RARKER公司的6K4控制器，伺服电机驱动器7-4选用GV-V6E伺服驱动器，伺服电机驱动器7-5选用SD1050A伺服驱动器，伺服电机驱动器7-3选用直线编码器。

具体实施方式五：下面结合图11具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一和实施方式三的不同点是，它还包括温度控制器8，温度控制器8的两个输入端分别连接热电偶4-1-3和热电偶5-2-7，温度控制器8的两个输出端分别连接电热装置4-1-2和电热棒5-2-6。温度控制器8中采用PID控制方式使热电偶4-1-3和热电偶5-2-7处的温度保持在一个较精确和稳定的范围内。

Claims

1、一种片式多层陶瓷电容电感切割机，它是由机床架(3)、工作台(4)、切刀机构(5)、摄像装置(6)和控制系统(7)组成，摄像装置(6)设置在机床架(3)上并始终对准工作台(4)的上表面，能完成上下冲切工作的切刀机构(5)设置在工作台(4)的上方并与机床架(3)相连接，能完成在水平面内的旋转和前后方向运动的工作台(4)受控制系统(7)控制，摄像装置(6)为控制系统(7)提供图像信息，切刀机构(5)受控制系统(7)控制，其特征是工作台(4)由从上到下叠置的载板(4-1)、载台(4-2)、旋转电机(4-3)、电机连接板(4-4)、直线电机(4-5)和基台(4-6)组成，载板(4-1)的上表面上设置有三个定位销(4-1-4)，载板(4-1)内部的负压腔(4-1-1)开孔于载板(4-1)的上表面，负压腔(4-1-1)中处于负压状态以吸附巴片(1)，载板(4-1)中还设置有电热装置(4-1-2)和热电偶(4-1-3)，载台(4-2)用于传递旋转电机(4-3)在水平面内的旋转运动，电机连接板(4-4)用于传递直线电机(4-5)的前后方向的运动，基台(4-6)设置在机床架(3)上。

2、根据权利要求1所述的片式多层陶瓷电容电感切割机，其特征是摄像装置(6)由镜头组件(6-1)、光电耦合器(6-2)、图像采集板(6-3)组成，镜头组件(1)摄取巴片(1)的位置图像并通过光电耦合器(6-2)把位置信号传送给图像采集板(6-3)，图像采集板(6-3)把该信息送入控制系统(7)。

3、根据权利要求1所述的片式多层陶瓷电容电感切割机，其特征是切刀机构(5)由伺服电机(5-1)和夹刀部件(5-2)组成，夹刀部件(5-2)由立板(5-2-1)、上刀板(5-2-2)、下刀板(5-2-3)、两块夹刀板(5-2-4)、刀具(5-2-5)、电热棒(5-2-6)、热电偶(5-2-7)、四根螺栓(5-2-8)和四个弹簧(5-2-9)组成，四根螺栓(5-2-8)连接在平行设置的上刀板(5-2-2)和下刀板(5-2-3)之间，弹簧(5-2-9)套在螺栓(5-2-8)外面并且支撑在上刀板(5-2-2)和下刀板(5-2-3)之间，两块夹刀板(5-2-4)之间夹固有刀具(5-2-5)，夹刀板(5-2-4)与上刀板(5-2-2)相连接，夹刀板(5-2-4)内部设置有电热棒(5-2-6)，夹刀板(5-2-4)表面上设置有热电偶(5-2-7)，下刀板(5-2-3)的上表面开有与夹刀板(5-2-4)下端相吻合的凹陷(5-2-4-1)，凹陷(5-2-4-1)的底端开有过刀孔(5-2-4-2)，上刀板(5-2-2)与立板(5-2-1)固定连接，立板(5-2-1)与伺服电机(5-1)的动子(5-1-1)固连，伺服电机(5-1)的导轨(5-1-2)固连在机床架(3)上，导轨(5-1-2)按铅垂方向设置。

4、根据权利要求1所述的片式多层陶瓷电容电感切割机，其特征是控制系统(7)由工控微机(7-1)、伺服电机控制器(7-2)、伺服电机驱动器(7-3)、伺服电机驱动器(7-4)和伺服电机驱动器(7-5)组成，工控微机(7-1)的输出端连伺服电机控制器(7-2)的输入端，伺服电机控制器(7-2)的三个输出端分别连伺服电机驱动器(7-3、7-4和7-5)的输入端。

5、根据权利要求1或3所述的片式多层陶瓷电容电感切割机，其特征是它还包括温度控制器(8)，温度控制器(8)的两个输入端分别连接热电偶(4-1-3)和热电偶(5-2-7)，温度控制器(8)的两个输出端分别连接电热装置(4-1-2)和电热棒(5-2-6)。