[发明专利]一种动态特性自适应匹配的微结构阵列精密加工机床

说明书

技术领域

本发明涉及精密运动平台，尤其涉及一种动态特性自适应匹配的微结构阵列精密加工机床。

背景技术

在半导体封装领域，经常需要在工件上加工制造一些精密微结构。精密冲压机床是一种完成上述工序的加工设备。当前冲压设备存在的问题有：(1)冲压机的冲压精度有限；(2)冲压机的加工效率不高；(3)冲压设备的工艺调节较为复杂。现有技术的微冲压机床中在常规XY平台上设置一个Z向精密冲压机构，在Z向精密冲压机构中采用压电陶瓷驱动器和弹性装置等来带动微冲压头在工件上加工出微形结构。其中，Z向冲压过程采用位置控制系统。现有技术方案由于是在常规的XY平台上增设Z向精密冲压机构，整体结构上较为笨重。此外，现有技术方案中Z向运动采用位置控制系统，而冲压头在与工件的接触冲压行程中冲压力变化较大，位移控制方式会导致实际的冲压精度有限。而为达到高的冲压精度，现有技术方案中往往需要进行较为复杂的工艺调整过程，且通常会牺牲加工效率。

发明内容

本发明的目的在于提出一种缩短对位时间，减少运动偏差，提高加工效率和加工精度的动态特性自适应匹配的微结构阵列精密加工机床。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种精密微冲压机床，包括Y向运动机构、X向运动机构和Z向精密冲压机构，所述X向运动机构通过X向支架固定于底座上，所述Z向精密冲压机构通过X&Z联动平台和X&Z复合导轨滑块安装于所述X向运动机构的X向导轨，并在所述X向运动机构的X向驱动带动下实现X向运动；

工件放置在所述Y向运动机构的Y向运动平台上，并通过所述Y向运动机构1实现Y向运动。

优选的，所述Z向精密冲压机构包括Z向运动平台、Z向调节机构和微冲压机构，所述Z向调节机构和所述微冲压机构安装于所述Z向运动平台；

所述Z向调节机构包括驱动、Z向导轨、滚珠丝杆、丝杆螺母和螺母座，所述驱动和所述Z向导轨固定于所述Z向运动平台，所述滚珠丝杆安装于所述Z向运动平台上并通过所述丝杆螺母和所述螺母座与所述X&Z联动平台固定连接；

所述微冲压机构通过所述驱动控制所述滚珠丝杠的转动带动所述Z向运动平台与所述X&Z联动平台在Z向的相对运动来实现在Z向位置的调整。

优选的，所述微冲压机构包括薄膜组、刀架、驱动电机和微冲压头，所述驱动电机固定于所述Z向运动平台，所述驱动电机的动子与所述刀架连接并驱动所述刀架在Z向的微平动，所述微冲压头固定于所述刀架上。

优选的，所述微冲压机构还包括薄膜预紧力调节螺栓，所述Z向运动平台的基体与所述薄膜组连接处设置有长条形孔槽，所述薄膜预紧力调节螺栓于所述孔槽。

优选的，所述微冲压机构还设置有电容式位移传感器。

优选的，所述薄膜组与所述刀架采用一体加工方式嵌在所述Z向运动平台。

优选的，所述驱动为伺服电机或手动螺旋调节装置。

优选的，所述Y向运动机构包括底座、Y向导轨、Y向运动平台、Y向驱动、Y向导轨滑块，所述Y向导轨固定于所述底座上，所述Y向运动平台通过连接板安装于所述Y向驱动的动子，所述Y向驱动的定子固定于所述底座上，所述Y向运动平台通过所述Y向导轨滑块和Y向导轨由所述Y向驱动控制其在Y向的运动。

优选的，所述X向导轨固定于所述X向支架，所述X向驱动的定子固定于所述X向支架，所述X向驱动的动子固定于所述X&Z联动平台上。

优选的，所述Y向运动机构还包括固定在所述底座上的Y向光栅尺，所述X向运动机构还包括固定在所述X向支架的X向光栅尺。

本发明的有益效果：

1、X&Z联动的设置，带动Z向精密冲压机构完成X向运动，Y向运动机构带动工件完成Y向运动，缩短对位时间，减少运动偏差，提高加工效率和加工精度；

2、Z向精密冲压机构中的Z向调节机构通过伺服电机和滚珠丝杠方式使Z向运动平台与X&Z联动平台产生Z向相对运动，进而带动微冲压机构完成Z向位置调整，实现冲压；

3、通过调整微冲压机构中的薄膜预紧力调节螺栓可以改变薄膜组内的预应力，进而改变微冲压机构的动力学特性，匹配不同的工况及工艺要求。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的结构示意图；

图2是本发明的一个实施例的结构拆分示意图；

图3是本发明的一个实施例的Z向精密冲压机构结构示意图；

图4是本发明的一个实施例的微冲压机构结构示意图。