面向LED封装的XY二自由度的工作台的设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告
题目 面向LED封装的XY二自由度的工作台的设计

说    明
开题报告应结合自己课题而作，一般包括：课题依据及课题的意义、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）、研究内容及实验方案、目标、主要特色及工作进度、参考文献等内容。以下填写内容各专业可根据具体情况适当修改。但每个专业填写内容应保持一致。

一、选题的依据及意义：
工作台系统是LED封装行业中的一种重要制造装备。LED行业在我国作为一个新兴行业，这几年来发展较快，特别是新型半导体（LED）照明，随着发光材料与发光技术的不断革新，半导体技术在照明领域掀起了一场新的革命——半导体照明。半导体（LED）照明产品，尤其是氮化镓基（GaN）白光 LED照明光源体积小、重量轻、方向性好并可耐各种恶劣条件，在功耗、寿命以及环保等方面均有不可比拟的优越性。随着第三代半导体材料氮化镓的突破和蓝、绿、白光LED的问世，半导体照明工具有望替代传统白炽灯、日光灯、卤素灯的主导地位，成为广泛应用的节能环保的优质光源，成为照明行业的主流产品。甚至有人评价说，半导体照明带来的是“照明领域的第三次革命”，“其意义不亚于以人类高高举起第一根火把和爱迪生发明第一只白炽灯为代表的前两次照明领域的革命。”目前，LED作为“照亮未来的技术”，已受到越来越多国家的重视。

封装是指安装半导体电路外壳，不仅起着安放、固定、密封、保护芯片使之不受外界环境干扰和腐蚀破坏的作用，而且是沟通内部电路与外部电路的桥梁。所谓LED封装加工是将晶片上的连接点用导线封装外壳的引脚上，这些引脚又通过导线与其他电路连接，因此，封装对LED芯片起着重要的作用。而阴险键合(Wire blonding)技术仍然是LED封装连接技术中广泛使用的灵活形式，焊线机是用铝线（或其他材料）把电路板上的压焊点与外壳或引线框架上的外引线引出端通过键合连接起来。
    信息化社会的到来，促进了现代信息显示技术的发展，形成了CRT、LCD、PDP、LED、EL、DLP等系列的信息显示产品，纵观各类显示产品，各有其所长和适宜的市场应用需求。随着LED材料技术和工艺的提升，LED显示屏以突出的优势成为平板显示的主流产品之一，并在社会经济的许多领域得到广泛应用，主要包括：
   （1）证券交易、金融信息显示。这一领域的LED显示屏占到了前几年国内LED显示屏需求量的50%以上，目前仍有较大的需求。
   （2）机场航班动态信息显示。民航机场建设对住处显示的要求非常明确，LED显示屏是航班住处显示系统FIDS（Flight information Display system）的首选产品。 [资料来源：https://www.doc163.com]
   （3）港口、车站旅客引导信息显示。以LED显示民间为主体的信息系统和广播系统、列车到发揭示系统、票务信息系统等共同构成客运枢纽的自动化系统，成为国内火车站和港口技术发展和改造的重要内容。
   （4）体育场馆信息显示。LED显示屏作为比赛信息显示和比赛实况播放的的主要手段已取代了传统的灯光及CRT显示屏，在现代化体育场馆成为必备的比赛设施。
   （5）道路交通信息显示。智能效通系统（ITS）的兴起，在城市效通、高速公路等领域，LED显示民间作为可变情报板、限速标志等，得到普遍采用。
   （6）调度指挥中心信息显示。电力调度、车辆动态跟踪、车辆调高度管理等，也在逐步采用高密度的LED显示屏。
   （7）邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。
   （8）广告媒体新产品。除单一大型户内、户外LED显示屏做为广告媒体外，集群LED显示屏广告系统、列车LED显示屏广告发布系统等也已得到采用并正在推广。
   （9）演出和集会。大型LED显示屏越来越普遍的用于公共和政治目的的视频直播，如在我国建国50周年大庆、世界各地的新千年庆典等重大节日中，大型LED显示屏在播放实况和广告信息发布方面发挥了卓越的作用。

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   （10）展览会，LED显示大屏幕作为展览组织者提供的重要服务内容之一，向参展商提供有偿服务，国外还有一些较大的LED大屏幕的专业性租赁公司，也有一些规模较大的制造商提供租赁服务。
   经过近十年的发展，我国LED显示屏产业发展目前已初具规模，基本形成了一批具有一定规模的骨干企业。进入新世纪，光电子产业得到广泛的重视，一些具有实力和影响的企业把LED显示屏作为经营战略发展的重要内容，涉足LED显示屏产业，中国加入WTO、北京申奥成功等，成为LED显示屏产业发展的契机，预计在近两年内，我国的LED显示屏产业将会有较大的调整和发展。
目前国内主要LED显示民间制造厂商主要集中在华东、华北、华南区域，大型制造商的市场范围几乎覆盖整个国内市场。国内LED厂商数量也在逐增加，目前比较上规模的（年产值在300万元以上）估计有150余家，其中年产值上千万的有20余家。而且由于国产LED显示屏的性价比比较高，市场占有率近100%，国外同类产品基本没有市场。目前在国内市场上，国产LED显示屏的市场占有率近100%，国外同类产品基本没有市场，四十三届世乒赛主会场天津体育中心、京九铁路、北京西客站首都机场、浦东机场等，均由国内代表企业中标。国内LED显示屏产品及市场发展迅速，厂家众多，但目前主导骨干企业群尚在形成之中，处于群雄逐鹿的时代。随着LED显示产品行业的竞争逐步变得有序，市场即将转入规模化、品牌化竞争，当逐步形成实力占据市场分额50%以上的三到五家企业时，显示屏市场将趋于成熟。 [资料来源：http://Doc163.com]
节能是LED最大的特点,在我国具有非常重要的现实意义。中国照明用电约占总电量的12%, 保守估计2010年我国总发电量将达到30000亿度,照明用电将达到约3600亿度,如能节约一半的照明用电就是1800亿度,相当于两个三峡电站的年发电量。照明节能产生了两方面益处：能源消耗的节约和二氧化碳气体排放的减少。
    根据LED显示屏专业委员会的统计，2001年成员单位的出口额约为4亿元人民币，这是LED显示屏走向国际市场的良好迹象。国产LED显示屏走出国门加入国际市场将使LED产业得到大的提升。
 据科学界预测，到2008年，全球LED的产值将从 2004年的125亿美元提高到500亿美元。美国能源部研究报告分析，到2010年，美国将有55％的白炽灯和荧光灯被半导体灯替代，每年节约电费可达 350亿美元，半导体灯有望形成500亿美元的大产业。韩国政府也拿出1亿美元发展本国的LED照明产业。日本则提出，2006年将用半导体灯大规模替代传统的白炽灯。目前，美国GE、荷兰飞利浦、德国欧斯朗三大世界照明生产巨头纷纷与半导体公司合作组建半导体照明公司，抢占产业制高点，目标是使半导体照明成为21世纪的新光源。

二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）：
目前，大多数封装装备中采用的是电机——滚珠丝杠式的驱动方式，伺服电机的旋转运动是通过丝杠转为定位平台的直线运动，其极限加速度可以达到1g。 [资料来源：Doc163.com]
日本发明了一种采用直线电磁电机驱动的XY定位平台，可以有效地提高定位系统的速度和可靠性。省去了旋转电机驱动中的传动环节，从而都不痛的提高了 XY定位平台的性能。但目前存在的问题是，无论用哪种直线电机驱动方式，动补痛程度的存在滞后、有限响应、有限加速度及速度等问题，且不同程度的限制了定位精度的进一步提高。音圈电机(Yoica Coil Aotuator)是另一种可用于直接驱动的驱动元件它是基于安培力原理制造的，除了和直线电机一样避免了传动环节存在间隙等不足外，在理论上具有无限分辨率，还有无滞后、高响应、高加速度、高速度、体积小、力特性好、控制方便等优点使音圈电机更适用于要求高加速度，高频激励，快速和高精度定位的控制系统中[ss.}s]将其用于高频启动和转向的引线键合设备定位机构中，无疑是理想的选择。
如下图所示即为音圈电机应用在半导体加工设备中的XY定位平台上的实例，在该X7定位平台单方向，即X向采用了传统结构的音圈电机驱动，Y向
 
则用平面直线电机驱动.新加坡发明的双向都采用音圈电书1来驱动的XY精密定位平台，即在该安装有焊头的XY定位平台中，其X向和Y向均采用音圈电机进行驱动来实现焊头在水平面的两自由度运动。又比如美国BEITedmologies公司的音圈电机也有用在XY定位平台上的成功范例。

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近年来，随着电子技术、计算机技术的发展，各种形式的封装样式越来越多，LED封装高速、高精度的需求日益紧迫。为进一步提高质量和生产率，对该类设备的运动精度和运动速度、加速度等性能提出了更高的要求，也体现了该类作业装备向高速、高精度方向发展的趋势。这就要求LED的封装技术不断的发展和改良。

三、研究内容及实验方案：
主要研究面向LED封装的XY二自由度的工作台的设计，主要工作包括电机的选择、导轨的选择、轴承的选择、滚珠丝杆的设计、联轴器的选择、机械结构的设计。

四、目标、主要特色及工作进度
目标：工作台运行能达到精度要求，工作台运行可靠。
主要特色：能自动调节运行精度。
工作进度：第一周查阅有关资料，做好准备工作，完成电机的选择      
          第二周完成轴的设计以及轴承的选择
          第三周完成带与带轮的设计，完成X轴上旋台的设计
          第四周完成导轨的设计，完成滚珠丝杆的设计工作
          第五周完成联轴器的设计以及X-Y工作台机械结构的设计
          第六周完成工作台二维与三维图纸的绘制，并完成文字的整理工作。

五、参考文献
[1] 璞良贵，纪名刚主编.机械设计.第七版.北京：高等教育出版社，2001
[2] 赵松年，张奇鹏. 机电一体化机械系统设计.北京： 机械工业出版社，1996
[3] 徐灏主编，机械设计手册.北京：机械工业出版社，1995.12
[4] 李克永.化工机械手册. 天津: 天津大学出版社，1991.5
[5] M F Caggiano, E Barkley, M Sun, J T Kleban, Electrical modeling of the chip scale ball grid array package at radio frequencies, Microelectronics Journal, 2000, 31:701～709 [资料来源：Doc163.com]