高真空密闭腔间的微电子封装组件托盘转运机构的制作方法

1.本发明涉及一种微电子封装设备，特别涉及一种完成高真空多腔室之间的微电子封装组件托盘的转运机构及转运方法。


背景技术：

2.微电子封装组装（mems器件），即利用膜技术及微细加工技术，将芯片及其它要素，在框架或基板上布置、粘贴固定及连接，引出连线端子，并通过可塑性绝缘介质灌封固定，然后根据电原理图或逻辑图，运用微电子技术和高密度组装技术，将微电子器件和微小型元件组装成适用的可生产的电子组件、部件或一个系统的技术过程；目前，真空封装设备正由单机向能够进行多项工艺（如烘烤、激活、对位、封焊、测试）的多腔室转变，高真空多腔室生产线应运而生，其大大提高了高真空下微电子封装元器件的转运效率；多腔室一体化设备中两相邻的高真空腔室，彼此独立完成特定的工艺过程，首先，如何减小托盘转运机构的占用空间，可靠地实现托盘在两腔室之间的传递，是一体化设备需要考虑的一个问题；其次，由于真空驱动电机价格昂贵且寿命短，如何采用普通电机替代真空电机去完成转运机构的驱动，并实现驱动机构的经济性和长寿命，是一体化设备需要考虑的另一个问题。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种高真空密闭腔之间的微电子封装组件托盘转运机构，解决了如何在有限空间内采用简单经济的驱动机构完成托盘转运的技术问题。
4.本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：本发明的总体构思为：在微电子封装组件托盘转运的两高真空腔室之间设置门阀，将转运机构设置在第二个激活工艺腔室中，转运机构的驱动电机设置于该工艺腔外，既保证了工艺腔独立密封性，同时由于良好的导向做到了托盘运动平稳可靠，驱动电机减速机采用普通电机比真空电机降低了成本提高了寿命；另外，缩短机械手臂的长度，通过机械手臂的往返式工作，实现托盘间歇性分段传送，实现了减小托盘转运机构的占用空间的目的。
5.一种高真空密闭腔间的微电子封装组件托盘转运机构，包括箱型框架底座，在箱型框架底座的顶端设置有工作台板，在工作台板上，相邻并彼此独立地分别设置有烘烤密闭腔体和激活密闭腔体，在烘烤密闭腔体与激活密闭腔体之间，设置有连通两腔室的连通门阀，在烘烤密闭腔体的左侧立面上设置有上料门，在激活密闭腔体的右侧立面上设置有第二门阀，在激活密闭腔体中分别设置有传递丝杠支撑架和丝杠驱动电机减速器，在传递驱动丝杠支撑架与丝杠驱动电机减速器之间，设置有传递驱动丝杠，丝杠驱动电机减速器通过密封磁流体与激活密闭腔体外的丝杠驱动电机连接在一起，在传递驱动丝杠上，设置有传递驱动丝杠螺母，在传递驱动丝杠螺母上连接有驱动立柱，在驱动立柱的上端连接有传送小车，在传送小车上固定连接有左右移动传送梁，在左右移动传送梁左端设置有左端电磁插销，在左右移动传送梁右端设置有右端电磁插销；在左右移动传送梁右侧的激活密
闭腔体内，设置有激活腔多层托盘支架，在左右移动传送梁的左侧设置有连通两腔室的连通门阀；在烘烤密闭腔体内，设置有烘烤腔多层托盘支架。
6.传送小车活动设置在两平行的传送小车行走导轨上，传送小车行走导轨设置在两平行的托盘传递导轨的内侧，两平行的托盘传递导轨设置在传递导轨支撑立柱上，托盘传递导轨是沿水平左右方向设置的，传递导轨支撑立柱的底端固定设置在传递机构底端支撑板上，传递机构底端支撑板上设置在传递机构底板支撑块上，传递机构底板支撑块固定设置在激活密闭腔体内的工作台板上；左右移动传送梁设置在两平行的托盘传递导轨之间；在烘烤腔多层托盘支架上放置有托盘，在托盘中分别放置有盖板和管壳。
7.烘烤腔多层托盘支架是固定设置在升降杆的顶端面上的，升降杆的下端，穿过工作台板后，设置在烘烤密闭腔体外，在升降杆穿过工作台板处设置有密封磁流体；在烘烤密闭腔体下方的工作台板的下底面上，设置有导向杆上固定座，在导向杆上固定座上固定吊接有导向杆，在导向杆的下端设置有导向杆下固定座，在导向杆下固定座上固定连接有导向杆底端板，在工作台板的下底面上固定设置有升降驱动电机及减速器，在导向杆底端板上设置有升降驱动丝杠支撑座，在升降驱动电机及减速器与升降驱动丝杠支撑座之间，设置有升降驱动丝杠，在升降驱动丝杠上设置有升降螺母，在升降螺母上连接有升降板，升降杆的下端固定在升降板上，在密封磁流体下方的升降杆上活动套接有升降杆密封波纹管。
8.在导向杆底端板上固定连接有升降冷却水管导向杆底端板，在升降冷却水管导向杆底端板与工作台板的下底面之间，固定设置有升降冷却水管导向杆，在升降冷却水管导向杆上活动套接有冷却水管底端支撑升降板，在冷却水管底端支撑升降板上分别设置有升降冷却进水管和升降冷却出水管，升降冷却进水管的上端通过密封磁流体后进入到烘烤密闭腔体中，设置在腔内冷却水管固定升降板上，升降冷却出水管的上端通过另一个密封磁流体后进入到烘烤密闭腔体中，在烘烤密闭腔体外的升降冷却进水管上活动套接有升降冷却进水管密封波纹管，在升降冷却出水管上活动套接有升降冷却出水管密封波纹管；在烘烤腔多层托盘支架的每层托盘托板中均分别设置有加热夹层电热板和蛇形冷却盘管，各蛇形冷却盘管通过串联连通管依次串联后，与入水管、出水管、升降冷却进水管和升降冷却出水管组成循环水路。
9.一种高真空密闭腔间的微电子封装组件托盘转运方法，包括箱型框架底座，在箱型框架底座的顶端设置有工作台板，在工作台板上，相邻并彼此独立地分别设置有烘烤密闭腔体和激活密闭腔体，在烘烤密闭腔体与激活密闭腔体之间，设置有连通两腔室的连通门阀，在烘烤密闭腔体的左侧立面上设置有上料门，在激活密闭腔体的右侧立面上设置有第二门阀，在激活密闭腔体中分别设置有传递丝杠支撑架和丝杠驱动电机减速器，在传递驱动丝杠支撑架与丝杠驱动电机减速器之间，设置有传递驱动丝杠，丝杠驱动电机减速器通过密封磁流体与激活密闭腔体外的丝杠驱动电机连接在一起，在传递驱动丝杠上，设置有传递驱动丝杠螺母，在传递驱动丝杠螺母上连接有驱动立柱，在驱动立柱的上端连接有传送小车，在传送小车上固定连接有左右移动传送梁，在左右移动传送梁左端设置有左端电磁插销，在左右移动传送梁右端设置有右端电磁插销；在左右移动传送梁右侧的激活密闭腔体内，设置有激活腔多层托盘支架，在左右移动传送梁的左侧设置有连通两腔室的连通门阀；在烘烤密闭腔体内，设置有烘烤腔多层托盘支架，在烘烤腔多层托盘支架上设置有托盘；其特征在于以下步骤：
当烘烤密闭腔体和激活密闭腔体均处于高真空时，将连通门阀打开，使两个密闭腔连通在一起；启动设置在密闭腔外的丝杠驱动电机，使处于激活密闭腔体内的驱动立柱，带动传送小车，以及左右移动传送梁，按以下步骤，将托盘，从烘烤腔多层托盘支架上传送到激活腔多层托盘支架上：第一步、丝杠驱动电机正转，使左右移动传送梁向左移动到行程最左端，左端电磁插销得电后插销伸出，插入到烘烤腔多层托盘支架上放置的托盘右侧底端的右插接孔中，丝杠驱动电机反转，左右移动传送梁将托盘向右移动第一个行程；第二步、左端电磁插销失电，插销从托盘右侧底端的右插接孔中脱出；丝杠驱动电机正转，使左右移动传送梁再次向左移动到行程最左端，左端电磁插销得电后，插销伸出到托盘左侧底端的左插接孔中，丝杠驱动电机反转，左右移动传送梁将托盘向右移动第二个行程；第三步、左端电磁插销失电，插销从托盘左侧底端的左插接孔中脱出；右端电磁插销得电，使右端电磁插销的插销伸出到托盘右侧底端的插接孔中，丝杠驱动电机反转，使左右移动传送梁向右移动到行程最右端，左右移动传送梁将托盘向右移动第三个行程；第四步、右端电磁插销失电，使右端电磁插销的插销从托盘右侧底端的插接孔中脱出；丝杠驱动电机正转，使左右移动传送梁回到初始位置；第五步、使右端电磁插销得电，使右端电磁插销的插销插接到托盘左侧底端的插接孔中，使丝杠驱动电机反转，使左右移动传送梁向右移动到行程最右端，左右移动传送梁将托盘向右移动第四个行程；从而完成将托盘从烘烤腔多层托盘支架传送到激活腔多层托盘支架上的转运任务。
10.本发明的托盘转运驱动及执行机构设置在密闭腔体中，而驱动电机设置在密闭腔体外的大气环境下，既保证了工艺腔独立的密封性，又克服了选用真空电机存在的成本高和电机寿命短的缺陷；为了降低整个设备的空间尺寸，采用短行程传送梁结构，用间歇性循环往复的传送方式，实现了托盘的在两密闭腔中的平稳转运，大大降低了转运执行机构所占据的空间尺寸；本发明工艺腔独立，实现了高真空托盘的转运，驱动结构简单、经济、可靠和耐用。
附图说明
11.图1是本发明的结构示意图；图2是图1在主视方向上的结构示意图；图3是本发明的托盘传送机构的结构示意图；图4是本发明的托盘传送机构在仰视方向上的结构示意图；图5是图3中的a-a向剖视图；图6是本发明的烘烤密闭腔体102中的烘烤腔多层托盘支架118的升降驱动机构的结构示意图；图7是本发明的烘烤腔多层托盘支架118的升降驱动机构在仰视方向上的结构示意图；图8是图6中的b-b向剖视图；图9是本发明的托盘132从烘烤腔多层托盘支架118传送到激活腔多层托盘支架
151上的转运步序图。
具体实施方式
12.下面结合附图对本发明进行详细说明：一种高真空密闭腔间的微电子封装组件托盘转运机构，包括箱型框架底座101，在箱型框架底座101的顶端设置有工作台板107，在工作台板107上，相邻并彼此独立地分别设置有烘烤密闭腔体102和激活密闭腔体103，在烘烤密闭腔体102与激活密闭腔体103之间，设置有连通两腔室的连通门阀104，在烘烤密闭腔体102的左侧立面上设置有上料门105，在激活密闭腔体103的右侧立面上设置有第二门阀106，在激活密闭腔体103中分别设置有传递丝杠支撑架149和丝杠驱动电机减速器144，在传递驱动丝杠支撑架149与丝杠驱动电机减速器144之间，设置有传递驱动丝杠147，丝杠驱动电机减速器144通过密封磁流体146与激活密闭腔体103外的丝杠驱动电机145连接在一起，在传递驱动丝杠147上，设置有传递驱动丝杠螺母148，在传递驱动丝杠螺母148上连接有驱动立柱150，在驱动立柱150的上端连接有传送小车140，在传送小车140上固定连接有左右移动传送梁141，在左右移动传送梁141左端设置有左端电磁插销142，在左右移动传送梁141右端设置有右端电磁插销143；在左右移动传送梁141右侧的激活密闭腔体103内，设置有激活腔多层托盘支架151，在左右移动传送梁141的左侧设置有连通两腔室的连通门阀104；在烘烤密闭腔体102内，设置有烘烤腔多层托盘支架118；通过控制密封腔外的丝杠驱动电机145，即可实现传送机构在腔内对托盘的传送，在丝杠驱动电机145与丝杠驱动电机减速器144之间，设置密封磁流体146，保证了密封腔内的密闭；丝杠驱动电机145通过正转与反转，实现了左右移动传送梁141的左右移动。
13.传送小车140活动设置在两平行的传送小车行走导轨139上，传送小车行走导轨139设置在两平行的托盘传递导轨138的内侧，两平行的托盘传递导轨138设置在传递导轨支撑立柱137上，托盘传递导轨138是沿水平左右方向设置的，传递导轨支撑立柱137的底端固定设置在传递机构底端支撑板136上，传递机构底端支撑板136上设置在传递机构底板支撑块135上，传递机构底板支撑块135固定设置在激活密闭腔体103内的工作台板107上；左右移动传送梁141设置在两平行的托盘传递导轨138之间；在烘烤腔多层托盘支架118上放置有托盘132，在托盘132中分别放置有盖板133和管壳134；两平行的传送小车行走导轨139保证了传送小车140的左右平稳行走，托盘传递导轨138也起到了对托盘132移动的限位。
14.烘烤腔多层托盘支架118是固定设置在升降杆117的顶端面上的，升降杆117的下端，穿过工作台板107后，设置在烘烤密闭腔体102外，在升降杆117穿过工作台板107处设置有密封磁流体；在烘烤密闭腔体102下方的工作台板107的下底面上，设置有导向杆上固定座115，在导向杆上固定座115上固定吊接有导向杆116，在导向杆116的下端设置有导向杆下固定座114，在导向杆下固定座114上固定连接有导向杆底端板111，在工作台板107的下底面上固定设置有升降驱动电机及减速器108，在导向杆底端板111上设置有升降驱动丝杠支撑座110，在升降驱动电机及减速器108与升降驱动丝杠支撑座之间，设置有升降驱动丝杠109，在升降驱动丝杠109上设置有升降螺母112，在升降螺母112上连接有升降板113，升降杆117的下端固定在升降板113上，在密封磁流体下方的升降杆117上活动套接有升降杆密封波纹管119；该结构将升降驱动及升降导向设置在高真空的烘烤密闭腔体102外，降低
了设备选型的成本，也降低了密闭腔的体积；特别是升降杆外套接的升降杆密封波纹管119，进一步起到了对密封腔体密闭的作用。
15.在导向杆底端板111上固定连接有升降冷却水管导向杆底端板130，在升降冷却水管导向杆底端板130与工作台板107的下底面之间，固定设置有升降冷却水管导向杆128，在升降冷却水管导向杆128上活动套接有冷却水管底端支撑升降板129，在冷却水管底端支撑升降板129上分别设置有升降冷却进水管124和升降冷却出水管125，升降冷却进水管124的上端通过密封磁流体后进入到烘烤密闭腔体102中，设置在腔内冷却水管固定升降板131上，升降冷却出水管125的上端通过另一个密封磁流体后进入到烘烤密闭腔体102中，在烘烤密闭腔体102外的升降冷却进水管124上活动套接有升降冷却进水管密封波纹管126，在升降冷却出水管125上活动套接有升降冷却出水管密封波纹管127；在烘烤腔多层托盘支架118的每层托盘托板120中均分别设置有加热夹层电热板121和蛇形冷却盘管122，各蛇形冷却盘管122通过串联连通管123依次串联后，与入水管124、出水管125、升降冷却进水管124和升降冷却出水管125组成循环水路；通过该结构保证了循环冷却水管随烘烤腔多层托盘支架118的升降，并保证了密闭腔体的密闭性能。
16.先打开上料门105，将放置有盖板133和管壳134的托盘132放置到烘烤腔多层托盘支架118上，关闭上料门105后，对烘烤密闭腔体102进行抽真空，当烘烤密闭腔体102和激活密闭腔体103均处于高真空时，将连通门阀104打开，使两个密闭腔连通在一起；启动设置在密闭腔外的丝杠驱动电机145，使处于激活密闭腔体103内的驱动立柱150，带动传送小车140，以及左右移动传送梁141，按以下步骤，将托盘132，从烘烤腔多层托盘支架118上传送到激活腔多层托盘支架151上：第一步、丝杠驱动电机145正转，使左右移动传送梁141向左移动到行程最左端，左端电磁插销142得电后插销伸出，插入到烘烤腔多层托盘支架118上放置的托盘132右侧底端的右插接孔中，丝杠驱动电机145反转，左右移动传送梁141将托盘132向右移动第一个行程；第二步、左端电磁插销142失电，插销从托盘132右侧底端的右插接孔中脱出；丝杠驱动电机145正转，使左右移动传送梁141再次向左移动到行程最左端，左端电磁插销142得电后，插销伸出到托盘132左侧底端的左插接孔中，丝杠驱动电机145反转，左右移动传送梁141将托盘132向右移动第二个行程；第三步、左端电磁插销142失电，插销从托盘132左侧底端的左插接孔中脱出；右端电磁插销143得电，使右端电磁插销143的插销伸出到托盘132右侧底端的插接孔中，丝杠驱动电机145反转，使左右移动传送梁141向右移动到行程最右端，左右移动传送梁141将托盘132向右移动第三个行程；第四步、右端电磁插销143失电，使右端电磁插销143的插销从托盘132右侧底端的插接孔中脱出；丝杠驱动电机145正转，使左右移动传送梁141回到初始位置；第五步、使右端电磁插销143得电，使右端电磁插销143的插销插接到托盘132左侧底端的插接孔中，使丝杠驱动电机145反转，使左右移动传送梁141向右移动到行程最右端，左右移动传送梁141将托盘132向右移动第四个行程；从而完成将托盘132从烘烤腔多层托盘支架118传送到激活腔多层托盘支架151上的转运任务；烘烤腔多层托盘支架118的升降驱动结构与激活腔多层托盘支架151的升降驱动
结构是完全相同的；首先，烘烤腔多层托盘支架118最上层的托盘、激活腔多层托盘支架151最下层的托盘与托盘传递导轨138齐平时，传送小车140完成将第一托盘传送工作；然后，烘烤腔多层托盘支架118上升一格距离，使最上层下方的第二格托盘架与托盘传递导轨138齐平，同时，激活腔多层托盘支架151下降一格距离，使激活腔多层托盘支架151最下层上方的第二格托盘架与托盘传递导轨138齐平；烘烤腔多层托盘支架118步进式上升，激活腔多层托盘支架151的步进式下降，从而依次完成烘烤腔多层托盘支架118上全部托盘向激活腔多层托盘支架151上的转移传送。