一种单元类器件同心度辅助贴装装置的制作方法

1.本发明属于光电探测器芯片贴装工艺技术领域，具体涉及一种单元类器件同心度辅助贴装装置。


背景技术：

2.对于单元类光电探测器，在生产和实际应用过程中，对管座和管芯的同心度要求较高(一般不高于0.1mm)。现有的同心度贴装方法：即设计一个带限位槽的简易夹具，限位槽直径取管座外围圆周尺寸的上公差，将同心度较好(低于0.01mm)的标准器件(含管芯)安装到限位槽中，调整x-y轴微动台，同时在体视显微镜下观察，使显微镜中“十字”标记位于管芯中心，完成测试台位置校准。再将待贴装管芯的管座(含电路模块)安装于夹具上，保持测试台位置不动，手动将管芯贴装到电路模块上，调整管芯位置使其位于“十字”标记中心，再将贴装好的管座取下，在测量显微镜下进行同心度测量，不满足要求的器件需重新在测试台上进行位置调整，直到同心度测试满足要求。
3.上述贴装方法存在以下不足：
①
由于管座尺寸公差的存在，仅依靠限位槽无法将管座完全固定，管座在水平面上依然可以微量移动，造成贴装精度和一致性较差；
②
贴装操作需肉眼在显微镜下观察，可视化程度不高，极易造成作业疲劳；
③
每次只能进行单件装夹，周转效率低。
④
贴装后需进行同心度测试，甚至可能进行多次返工和测试，直通率不高，而且比较耗费工时。
4.随着激光引信、跟踪、测距等系统的不断发展，单元类光电探测器的市场需求会逐步增多，同心度等测试指标要求也会越来高，这就对贴装精度和贴装效率提出了更高要求，需要针对上述现有的管芯贴装方法存在的不足，提出一种单元类器件同心度辅助贴装装置。


技术实现要素：

5.(一)要解决的技术问题
6.本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足及现实需求，如何提出一种单元类器件同心度辅助贴装装置。
7.(二)技术方案
8.为解决上述技术问题，本发明提供一种单元类器件同心度辅助贴装装置，所述辅助贴装装置包括：对位平台和视觉显微镜；
9.其中，所述对位平台用于管座的装夹和位置调节，所述视觉显微镜用于器件图案和参考模板显示；
10.所述对位平台包括：管座夹具1、x-y-r微动台2和固定底板3，三者之间连接；
11.所述管座夹具1用于管座的安装；所述x-y-r微动台2用于管座的位置调节；所述固定底板3用于对位平台固定，通过螺钉与x-y-r微动台2连接，通过螺栓螺母结构与视觉显微镜的显微镜底座12连接。
12.其中，所述管座夹具1包括：载盘13、压板14、锁紧机构16和避空底座15；
13.所述载盘13其上设有多个沿圆周均布的台阶孔30；
14.所述台阶孔30上的台阶面24作为管座的承重面；台阶孔30边缘一处设有矩形槽23用于管座安装方位指示和圆周限位；台阶孔30边缘另一处设有梯形槽22用于为管座的取放预留操作空间；
15.所述载盘13上，对于多个台阶孔30，设有多个压板14用于管座边缘的压合；
16.所述载盘13上，对于多个台阶孔30，设有多个锁紧机构16用于管座的夹紧；
17.所述载盘13下方设有所述避空底座15用于管座上管脚的避空，与载盘13进行套合装配。
18.其中，所述压板14通过销钉21与载盘13连接成铰链结构，设置为可绕销钉21自由翻转。
19.其中，所述锁紧机构16包括压块18、锁紧螺丝19和弹簧20；
20.所述压块18通过锁紧螺丝19和套设在锁紧螺丝19上的弹簧20来与载盘13连接。
21.其中，所述避空底座15通过顶紧螺杆17进行侧向顶紧，便与载盘13的快速拆装。
22.其中，所述x-y-r微动台2用于管座的位置调节，包括水平、竖直和圆周三个方向的自由度；其中，所述圆周方向的调节用于在不同台阶孔30内的管座的位置切换；所述水平和竖直方向调节用于管座的精确定位，所述x-y-r微动台2通过螺钉与避空底座15下端连接。
23.其中，所述视觉显微镜包括：工业相机4、变焦镜头5、led光源6、镜头托架7、调焦手轮8、立柱9、显示器10、连杆11和底座12；
24.所述工业相机4用于图像的采集和处理，与变焦镜头5的目镜端部耦合连接；
25.所述变焦镜头5用于图像放大倍数调节，通过镜头托架7与立柱9进行安装和固定；
26.所述调焦手轮8与镜头托架7进行机械连接，通过调焦手轮8转动进行变焦镜头5的焦距调节；
27.所述led光源6用于图像亮度调节，固定在变焦镜头5的物镜端部；
28.所述底座12与立柱9进行连接，用于承载对位平台及视觉显微镜主体结构；
29.所述显示器10与工业相机4进行电气连接，通过连杆11固定到立柱9上，用于参考模板的绘制和图像显示。
30.其中，利用所述辅助贴装置工作过程中，首先依次将管座安装到载盘13上对应的台阶孔30中，盖上压板14使压板14内圈上的凸台27与管座压合，手动上提锁紧机构16上的压块18并旋转90
°
即实现管座的夹紧；
31.然后通过调节镜头工作距离、放大倍数和焦距，结合x-y-r微动台2调节，使管座整体清晰地显示到显示器10上；
32.然后采用绘图软件或测量软件在显示器10上绘制出同心圆参考模板，模板外圆28直径等于管座外缘轮廓25直径，内圆29直径等于管芯主结轮廓26直径；
33.然后通过调节x-y-r微动台2使管座外缘轮廓25与模板外圆28重合，保持对位平台不动，将管芯贴装到管座上，手动调整管芯位置使主结轮廓26与模板内圆29重合，即完成单只器件的对位贴装；
34.然后调节x-y-r微动台2圆周位置，将下一只管座切换至镜头正下方，按上述方式完成整盘管座的贴装；
35.松开顶紧螺杆17，取下载盘13，换上另一个事先已装好管座的载盘13，按照上述方法继续进行贴装。
36.其中，所述台阶孔30的台阶面24深度略小于管座边缘厚度，以保证压板14与管座贴合。
37.其中，所述x-y-r微动台2为x-y-r千分微动台。
38.(三)有益效果
39.针对现有技术存在的不足及现实需求，本发明提出一种基于对位平台和同心圆参考模板的单元类器件同心度辅助贴装装置。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
40.(1)本发明基于对位平台和同心圆参考模板进行对位贴装，相比传统手动贴装方法，对位精度和一致性更高，贴装后无需再次进行同心度测试。
41.(2)本发明采用显示器进行图像显示，相比肉眼在显微镜视场下观察更加便捷，同时有利于缓解作业疲劳。
42.(3)本发明的载盘可沿圆周装夹多只管座，通过x-y-r微动台调节可实现不同管座的位置切换，载盘和避空底座采用套合式装配，有利于快速更换，提升周转效率。
附图说明
43.图1为辅助贴装装置整体示意图。
44.图2为管座夹具(组装)示意图。
45.图3为管座夹具(局部分解)示意图。
46.图4a及图4b为器件对位贴装示意图。
47.图中：1：管座夹具，2：x-y-r微动台，3：固定底板，4：工业相机，5：变焦镜头，6：led光源，7：镜头托架，8：调焦手轮，9：立柱，10：显示器，11：连杆，12：底座，13：载盘，14：压板，15：避空底座，16：锁紧机构，17：顶紧螺杆，18：压块，19：锁紧螺丝，20：弹簧，21：销钉，22：梯形槽，23：矩形槽，24：台阶面，25：管座外缘轮廓，26：管芯主结轮廓，27：凸台，28：模板外圆，29：模板内圆，30：台阶孔。
具体实施方式
48.为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
49.为解决上述技术问题，本发明提供一种单元类器件同心度辅助贴装装置，如图1至图4b所示，所述辅助贴装装置包括：对位平台和视觉显微镜；
50.其中，所述对位平台用于管座的装夹和位置调节，所述视觉显微镜用于器件图案和参考模板显示；
51.所述对位平台包括：管座夹具1、x-y-r微动台2和固定底板3，三者之间采用螺钉连接；
52.所述管座夹具1用于管座的安装；所述x-y-r微动台2用于管座的位置调节；所述固定底板3用于对位平台固定，通过螺钉与x-y-r微动台2连接，通过螺栓螺母结构与视觉显微镜的显微镜底座12连接。
53.其中，所述管座夹具1包括：载盘13、压板14、锁紧机构16和避空底座15；
54.所述载盘13其上设有多个沿圆周均布的台阶孔30；
55.所述台阶孔30上的台阶面24作为管座的承重面；台阶孔30边缘一处设有矩形槽23用于管座安装方位指示和圆周限位；台阶孔30边缘另一处设有梯形槽22用于为管座的取放预留操作空间；
56.所述载盘13上，对于多个台阶孔30，设有多个压板14用于管座边缘的压合；
57.所述载盘13上，对于多个台阶孔30，设有多个锁紧机构16用于管座的夹紧；
58.所述载盘13下方设有所述避空底座15用于管座上管脚的避空，与载盘13进行套合装配。
59.其中，所述压板14通过销钉21与载盘13连接成铰链结构，设置为可绕销钉21自由翻转。
60.其中，所述锁紧机构16包括压块18、锁紧螺丝19和弹簧20；
61.所述压块18通过锁紧螺丝19和套设在锁紧螺丝19上的弹簧20来与载盘13连接。
62.其中，所述避空底座15通过顶紧螺杆17进行侧向顶紧，便与载盘13的快速拆装。
63.其中，所述x-y-r微动台2用于管座的位置调节，包括水平、竖直和圆周三个方向的自由度；其中，所述圆周方向的调节用于在不同台阶孔30内的管座的位置切换；所述水平和竖直方向调节用于管座的精确定位，所述x-y-r微动台2通过螺钉与避空底座15下端连接。
64.其中，所述视觉显微镜包括：工业相机4、变焦镜头5、led光源6、镜头托架7、调焦手轮8、立柱9、显示器10、连杆11和底座12；
65.所述工业相机4用于图像的采集和处理，与变焦镜头5的目镜端部耦合连接；
66.所述变焦镜头5用于图像放大倍数调节，通过镜头托架7与立柱9进行安装和固定；
67.所述调焦手轮8与镜头托架7进行机械连接，通过调焦手轮8转动进行变焦镜头5的焦距调节；
68.所述led光源6用于图像亮度调节，通过螺丝固定在变焦镜头5的物镜端部；
69.所述底座12与立柱9进行连接，用于承载对位平台及视觉显微镜主体结构；
70.所述显示器10与工业相机4进行电气连接，通过连杆11固定到立柱9上，用于参考模板的绘制和图像显示。
71.其中，利用所述辅助贴装置工作过程中，首先依次将管座安装到载盘13上对应的台阶孔30中，盖上压板14使压板14内圈上的凸台27与管座压合，手动上提锁紧机构16上的压块18并旋转90
°
即实现管座的夹紧；
72.然后通过调节镜头工作距离、放大倍数和焦距，结合x-y-r微动台2调节，使管座整体清晰地显示到显示器10上；
73.然后采用绘图软件或测量软件在显示器10上绘制出同心圆参考模板，模板外圆28直径等于管座外缘轮廓25直径，内圆29直径等于管芯主结轮廓26直径；
74.然后通过调节x-y-r微动台2使管座外缘轮廓25与模板外圆28重合，保持对位平台不动，将管芯贴装到管座上已涂导电胶，手动调整管芯位置使主结轮廓26与模板内圆29重合，即完成单只器件的对位贴装；
75.然后调节x-y-r微动台2圆周位置，将下一只管座切换至镜头正下方，按上述方式完成整盘管座的贴装；
76.松开顶紧螺杆17，取下载盘13，换上另一个事先已装好管座的载盘13，按照上述方
法继续进行贴装。
77.其中，所述台阶孔30的台阶面24深度应略小于管座边缘厚度，以保证压板14与管座贴合。
78.其中，所述x-y-r微动台2为x-y-r千分微动台。
79.所述凸台27尺寸不宜过大，尽可能少地遮挡管座边缘25。
80.所述锁紧机构16可通过选用不同规格的弹簧20，结合锁紧螺丝19的上下调节来达到所需的锁紧力。
81.所述x-y-r微动台2选用标准型号lsp90-lm，由ly90-lm和rsp90-l两种型号微动台组装而成。
82.所述工业相机4具有较高分辨率、高帧数和较大景深，保证器和管芯同时清晰显示，管座位置切换时图像不延时和卡顿。
83.所述参考模板线条不宜过粗，以减小贴装时的对位误差。
84.实施例1
85.下面对以具体器件贴装流程为例，对本发明做进一步说明：
86.首先依次将管座安装到载盘13对应台阶孔30，盖上压板15使凸台27与管座压合，手动上提锁紧机构16上的压块18并旋转90
°
即实现管座的夹紧；然后通过调节镜头工作距离、放大倍数和焦距，结合x-y-r微动台2调节，使管座整体清晰地显示到显示器10上；然后采用绘图软件或测量软件在显示器10上绘制出同心圆参考模板，模板外圆28直径等于管座外缘轮廓25直径，内圆29直径等于管芯主结轮廓26直径；然后通过调节x-y-r微动台2使管座外缘轮廓25与模板外圆28重合，保持对位平台不动，将管芯贴装到管座上已涂导电胶，手动调整管芯位置使主结轮廓26与模板内圆29重合，即完成单只器件的对位贴装；然后调节x-y-r微动台2圆周位置，将下一只管座切换至镜头正下方，按上述方式完成整盘管座的贴装；松开顶紧螺杆17，取下载盘13，换上另一个事先已装好管座的载盘13，按照上述方法继续进行贴装。
87.所述台阶孔30的台阶面24深度应略小于管座边缘厚度，以保证压板14与管座贴合。
88.所述凸台27尺寸不宜过大，尽可能少地遮挡管座边缘25。
89.所述锁紧机构16可通过选用不同规格的弹簧20，结合锁紧螺丝19的上下调节来达到所需的锁紧力。
90.所述x-y-r微动台2选用标准型号lsp90-lm，由ly90-lm和rsp90-l两种型号微动台组装而成。
91.所述工业相机4具有较高分辨率、高帧数和较大景深，保证器和管芯同时清晰显示，管座位置切换时图像不延时和卡顿。
92.所述参考模板线条不宜过粗，以减小贴装时的对位误差。
93.以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。