贴片晶振预封定位装置控制技术研究开题报告

全文总字数：6982字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1、研究背景与研究对象

微型晶体谐振器主要在电子产品中提供时钟频率，具有成本低、精度高和稳定度高等优点。随着时代的进步，5G开始进入公众视野，市场对高频率、高稳定度的微型晶体谐振器的需求逐年提升。

按封装方式划分，晶体谐振器一般可分为贴片式（Surface Mounted Device，简称SMD）和插件式（Dual Inline-pin Package，简称DIP）两种。贴片式具有体积小、重量轻和可靠性高等优点，故微型晶体谐振器大多为贴片式封装。本文研究的是贴片式，贴片式晶体谐振器又简称为贴片晶振。本文所研究的预封定位装置的加工对象是型号为3225的贴片式微型晶体谐振器，主要由封盖与封装底座组成，其外形和结构如图1-1所示。

图1-1 贴片式微型晶体谐振器外形与结构

贴片晶振的制造工艺较为复杂，其生产流程如图1-2所示，封装是其生产的最后一道工艺。

图1-2 贴片晶振生产流程图

贴片晶振封装的主要过程如图1-3所示。其中，高真空退火用于封装底座内应力的释放和杂质的去除；预封定位用于封盖与封装底座的精准焊合；短边平行缝焊用于焊合后谐振器的短边轮焊；长边平行缝焊用于谐振器的长边

轮焊，保证谐振器内部的真空度。上述过程均在贴片晶振封装设备中进行。

图1-3 贴片晶振封装的主要过程

贴片晶振封装过程中，封装底座均放置在载料盘上，载料盘结构如图1-4所示。料槽共30列、25行，内部凹陷以固定封装底座。预封定位作业时，XYR校正平台通过定位孔1、定位孔2固定载料盘位置，保证预封定位作业顺利进行。

图1-4 封装底座载料盘

1.2、设计研究的意义及目的

预封定位装置作为微型晶体谐振器封装设备的重要组成部分，是完成封盖与封装底座预封定位的重要载体。由于贴片晶振的封装质量和效率很大程度上受预封定位装置稳定性和加工速度的影响，预封定位装置运动控制方案的选择尤为重要；因此，预封定位装置控制技术的研究对于完成贴片晶振的封装，提高封装的效率与良品率，具有重要的现实意义。

本文研究目的为贴片晶振预封定位装置的控制系统设计，主要作用是移载封盖，借助视觉校正系统使封盖与封装底座精准配合，再利用点焊将封盖与封装底座焊合，其结构如图1-5所示。以稳定性、可靠性和高速性为基准，设计预封定位装置的动作时序，以动作时序为依据，设计装置运动控制方案，采用仿真分析与样机试验结合的方法，验证预封定位装置运动控制方案设计的正确性与合理性。

图1-5 预封定位装置

1.3、国内外研究现状

1.3.1 自动化设备研究现状

骆敏等根据发动机高温传感器较为敏感，封装工艺要求焊接强度高、漏气率低的特点，设计了一种使用激光焊的传感器焊接装置。Ye Yin等针对波浪能装置的液压负载问题,设计了一种可自动分级控制系统，该装置已在鹰式波浪能装置上成功应用。赵锐等针对润滑脂制造过程中石蜡油手动灌装工序实时性弱、精度低等问题，设计了一种可自动称重、灌装和补料的石蜡油自动灌装装置。吴扬峰针对医用乳胶手套检测时人工抓取耗时太长的问题，设计了一种可代替人工的手套自动抓取装置。徐灿设计了一种水培生菜的自动包装装置，解决了水培生菜易变质，货架期短的问题。Liu Yan等提出了一种球管交叉曲线的离散方法，使球形管焊接机器人的运动准确性得以提高。HC Fang等使用光束搜索算法确定了具有最小关节运动的解决方案，并将其应用到焊接机器人的路径规划中。Chee Khiang Pang 等提出了一种填充控制算法，可在机器人多道焊接系统中抑制焊缝边界误差传播，消除了非重复干扰引起的焊缝边界误差。王德民等针对钢筋笼焊接时箍筋与主筋间的焊点位置不固定的特点，设计了一种可自动捕捉焊点的焊接装置。张国政针对空气环境下，有色金属采用传统工艺焊接时易氧化的问题，设计了一种精密焊接装置，装置内充入惰性气体焊接，提高了焊接效率与焊接质量。王春霞等开发了可自动对果树刮皮并收集的装置，该装置可显著减少果树的病虫害。

1.2.2有限状态机研究现状

唐伟杰运用Stateflow建立水位控制状态模型，并在Proteus中搭建单片机仿真模型，成功实现了水位控制。邹宇翔等运用Stateflow设计了一种无人机应急返航控制模型，并通过仿真验证了模型满足高实时性要求。郭子渝设计了列车站前折返时序流程，并运用stateflow建立其状态模型，仿真结果可比较确切的显示其折返能力。Zhang J等运用simulink/stateflow建立了受控混合Petri网状态模型，并将其成功应用到具体实例中。Lv X等基于Stateflow提出了一种复杂可修系统的仿真方法，利用此方法可准确预估复杂可修系统的可靠性指标。Guibin G等针对功率粘附控制算法不直观的特点，运用Simulink/Stateflow对其建了状态模型，并将其应用到地铁电机和支架的控制中。Yang X等基于Jerk值设计了一种机器人三阶均匀加速/减速轨迹，并运用Stateflow建模，提升了精度。Zhang N等运用Stateflow构建了无人机飞行状态模型，并结合Matlab GUI进行了状态控制。王蓓等针对事故过程的复杂性，提出了一种安全仿真方法，并利用Stateflow验证了方法的正确性。马光等运用Stateflow建立了汽车运行状态模型，仿真表明，模型可清楚、直观的描述汽车运行状态之间的切换。任帆等运用Stateflow对设备维修过程建立了模型，此模型能够有效评估维修耗时和技术路线的转移情况。韩贝贝等利用Stateflow建立了风电机组的控制状态模型，对于确定的输入，仿真模型可以得出与控制策略相同的控制信号。

2. 研究的基本内容与方案

2、设计的基本内容、采用的技术方案及措施

2.1、预封定位装置功能分析及性能要求设计

以贴片晶振的主要封装工艺过程和封装设备各装置基本布局为根据，对预封定位装置的工作环境进行分析；分析贴片晶振封装设备预封定位装置的结构，确定装置左取料机械臂、左点焊机械臂、左校正夹、右取料机械臂、右点焊机械臂、右校正夹、d轴和xyr校正平台的运动位置；根据各执行机构运动位置，分析预封定位装置的取料、放料、移送、封盖校正、视觉校正和点焊共六种功能；根据预封定位装置功能，结合工厂实际生产节拍要求，提出稳定性、可靠性和高速性三个性能指标，为后续动作时序设计和控制系统开发提供依据。

3. 研究计划与安排

3、进度安排

第1～3周查阅参考文献，完成英文文献翻译及开题报告；

第4～5周完成预封定位装置功能分析及性能要求设计；

4. 参考文献（12篇以上）

参考文献

1. yu x, chen xd, ding x, et al. a high-stability quartz crystal resonator humidity sensor based on tuning ca-pacitor [j]. ieee transactions on instrumentation and measurement, 2018, 67(3): 715-721. doi: 10. 1109/ tim.2017. 2784082.

2. research and markets. global quartz crystal oscillators market analysis, growth, trends, forecast 2018-2023[j]. business wire, 2018.

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