一种粘结工装及粘结方法

技术领域

本发明涉及微机电传感器领域，特别是一种粘结工装及粘结方法。

背景技术

MEMS传感器即微机电系统（Microelectro Mechanical Systems），如图1所示，MEMS传感器在粘结过程中需要将芯体2和粘结板5进行粘结，现有的粘结方法是在粘结板5上涂上胶，然后人工将粘结板5粘结到芯体2底部。人工粘结，会导致胶层3厚度不均匀，直接影响着芯体2输出的精度和稳定性。同时胶会进入芯体2底部的气孔和粘结板5中部的定位通孔，将孔堵塞，同时。人工粘结没办法保证气孔和定位通孔的同轴度。

因此，针对上述问题，需要提出一种新的工具和方法来粘结MEMS传感器。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种粘结工装及粘结方法，该工装和粘结方法能够确保粘结后芯体底面和粘结板之间的平行度，保证胶层均匀；同时，利用同心轴插入气孔和定位通孔，保证胶不会进入孔内，同时保证同轴度，进而保证了MEMS传感器的粘结质量和工作质量。

本发明采用的技术方案如下：

本发明公开了一种粘结工装，它包括压块、粘结座、底座和同心轴；

所述粘结座内开设有贯通粘结座顶部和底部的工件安装孔，所述工件安装孔包括中心轴线重合的芯体安装孔和粘结板安装孔；所述芯体安装孔位于粘结座顶部，所述粘结板安装孔位于粘结座底部；所述粘结板的直径与粘结板安装孔的直径相匹配，所述芯体的直径与芯体安装孔的直径相匹配；

所述底座内开设有贯穿底座顶部的同心轴安装孔；

工作时，粘结板位于粘结板安装孔内，芯体位于芯体安装孔内，芯体的底面与粘结板的顶面接触；粘结座设置在底座顶部，粘结座和粘结板的底面与底座的顶面接触；同心轴下端插入同心轴安装孔，同心轴上端穿过粘结板中部的定位通孔，并插入芯体底部中心的气孔中；所述压块设置在粘结座顶部，用于按压芯体的顶部。

进一步的，所述工件安装孔还包括中间孔，所述芯体安装孔、中间孔和粘结板安装孔在粘结座内从上至下依次设置，且芯体安装孔、中间孔和粘结板安装孔的直径依次增大。

进一步的，所述芯体安装孔、中间孔和粘结板安装孔的中心轴向重合。

进一步的，所述同心轴从上至下依次包括直径依次增大的气孔段，定位通孔段和底座段；

所述气孔段的直径与气孔的直径相匹配，定位通孔段的直径与定位通孔的直径相匹配；

工作时，定位通孔段位于定位通孔内，定位通孔段的上端与粘结板顶面平齐。

进一步的，所述同心轴安装孔为上大下小的台阶孔，所述底座段为上大下小的阶梯轴；当同心轴插入同心轴安装孔时，底座段小端匹配设置在台阶孔小孔内，且底座段小端的直径与台阶孔小孔的直径相匹配；底座段大端设置在台阶孔大孔内，且底座段大端与台阶孔小孔直接有间隙。

本发明还公开了一种粘结方法，它包括上述粘结工装，所述粘结方法的步骤如下：

步骤1：涂胶，在粘结板的定位通孔周围，确定好涂胶区，在涂胶区内涂上胶层；

步骤2：安装同心轴，将同心轴下端插入同心轴安装孔，使同心轴竖直固定在底座上；

步骤3：安装粘结板，将粘结板安装在底座顶部，使粘结板的底面与底座顶面接触，使同心轴穿过粘结板上的定位通孔；

步骤4：安装粘结座，将粘结座安装在底座顶部，使粘结座的底面与底座顶面接触，且所述粘结板位于粘结座底部的粘结板安装孔内；

步骤5：安装芯体，将芯体放入粘结座顶部的芯体安装孔内，使芯体的底面与粘结板上的胶层接触；

步骤6：安装压块，将压块设置在粘结座顶部，使压块按压芯体顶部，使芯体和粘结板进行粘结。

进一步的，涂胶区与定位通孔之间留有0.1~0.3mm的间距。

进一步的胶层的厚度为0.05~0.15mm。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

该工装和粘结方法能够确保粘结后芯体底面和粘结板之间的平行度，保证胶层均匀；同时，利用同心轴插入气孔和定位通孔，保证胶不会进入孔内，同时保证同轴度，进而保证了MEMS传感器的粘结质量和工作质量。

该装置结构简单、操作简单，能够提高粘结效率，同时保证粘结后的产品的一致性。

附图说明

图1 为粘结工装结构图；

图2为粘结座结构图；

图3为粘结板结构图；

图中，1-压块，2-芯体，3-胶层，4-粘结座，5-粘结板，6-同心轴，7-底座，8-涂胶区，

401-芯体安装孔，402-中间孔，403-粘结板安装孔。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1~3所示，本发明公开了一种粘结工装，它包括压块1、粘结座4、底座7和同心轴6；所述粘结座4内开设有贯通粘结座4顶部和底部的工件安装孔，所述工件安装孔包括中心轴线重合的芯体安装孔401和粘结板安装孔403；所述芯体安装孔401位于粘结座4顶部，所述粘结板安装孔403位于粘结座4底部；所述粘结板5的直径与粘结板安装孔403的直径相匹配，所述芯体2的直径与芯体安装孔401的直径相匹配；所述底座7内开设有贯穿底座7顶部的同心轴安装孔；

工作时，粘结板5位于粘结板安装孔403内，芯体2位于芯体安装孔401内，芯体2的底面与粘结板5的顶面接触；粘结座4设置在底座7顶部，粘结座4和粘结板5的底面与底座7的顶面接触；同心轴6下端插入同心轴安装孔，同心轴6上端穿过粘结板5中部的定位通孔，并插入芯体2底部中心的气孔中；所述压块1设置在粘结座4顶部，用于按压芯体2的顶部。

由于上述结构，在粘结板5和芯体2底面之间涂上胶层3后，可以通过压块1按压芯体2顶部，进而完成芯体2和粘结板5的粘结，由于芯体2置于芯体安装孔401中，按压芯体2向下移动的过程中，能够始终保证芯体2底面与粘结板5平行，进而能将胶层3均匀压散开，保证胶层3的厚度均匀，进而保证MEMS传感器的粘结效果和工作质量。在上述结构中，由于同心轴6插入气孔和定位通孔，则保证了胶不会进入孔内，且保证了气孔和定位通孔的同轴度，保证了粘结质量。

进一步的，如图1所示，所述工件安装孔还包括中间孔402，所述芯体安装孔401、中间孔402和粘结板安装孔403在粘结座4内从上至下依次设置，且芯体安装孔401、中间孔402和粘结板安装孔403的直径依次增大。

如图1所示，由于中间孔402的存在，工作时，芯体2底面和粘结板5的粘结位置可以位于中间孔402处，这样，这样胶层3中的胶就不会在粘结过程中溢出而粘结在芯体安装孔401和粘结板安装孔403中，导致芯体2和粘结板5无法从粘结座4中取出。

进一步的，所述芯体安装孔401、中间孔402和粘结板安装孔403的中心轴向重合。

进一步的，所述同心轴6从上至下依次包括直径依次增大的气孔段，定位通孔段和底座段；

所述气孔段的直径与气孔的直径相匹配，定位通孔段的直径与定位通孔的直径相匹配；

工作时，定位通孔段位于定位通孔内，定位通孔段的上端与粘结板5顶面平齐。

进一步的，如图1所示，所述同心轴安装孔为上大下小的台阶孔，所述底座段为上大下小的阶梯轴；当同心轴6插入同心轴安装孔时，底座段小端匹配设置在台阶孔小孔内，且底座段小端的直径与台阶孔小孔的直径相匹配；底座段大端设置在台阶孔大孔内，且底座段大端与台阶孔小孔直接有间隙。

由于上述结构，底座段只有小端与底座7接触，减少底座段与底座7的接触面积，能够提高装配精度。

实施例2

如图1~3所示，本发明还公开了一种粘结方法，它包括实施例1中的粘结工装，所述粘结方法的步骤如下：

步骤1：涂胶，在粘结板5的定位通孔周围，确定好涂胶区8，在涂胶区8内涂上胶层3；

步骤2：安装同心轴6，将同心轴6下端插入同心轴安装孔，使同心轴6竖直固定在底座7上；

步骤3：安装粘结板5，将粘结板5安装在底座7顶部，使粘结板5的底面与底座7顶面接触，使同心轴6穿过粘结板5上的定位通孔；

步骤4：安装粘结座4，将粘结座4安装在底座7顶部，使粘结座4的底面与底座7顶面接触，且所述粘结板5位于粘结座4底部的粘结板安装孔403内；

步骤5：安装芯体2，将芯体2放入粘结座4顶部的芯体安装孔401内，使芯体2的底面与粘结板5上的胶层3接触；

步骤6：安装压块1，将压块1设置在粘结座4顶部，使压块1按压芯体2顶部，使芯体2和粘结板5进行粘结。

在上述方法中，由于芯体2置于芯体安装孔401中，按压芯体2向下移动的过程中，能够始终保证芯体2底面与粘结板5平行，进而能将胶层3均匀压散开，保证胶层3的厚度均匀，进而保证MEMS传感器的粘结效果和工作质量。由于同心轴6插入气孔和定位通孔，则保证了胶不会进入孔内，且保证了气孔和定位通孔的同轴度，保证了粘结质量。

进一步的，涂胶区8与定位通孔之间留有0.1~0.3mm的间距。

如图3所示，涂胶区8为一矩形区域，涂胶区8的中心孔与定位通孔间留有间隙，该间隙的存在，能够避免胶层3在按压时溢入定位孔和气孔。具体实施时，涂胶区8与定位通孔之间的间距优选0.2mm。

进一步的，胶层3的厚度为0.05~0.15mm。具体实施时，胶层3的厚度优选为0.1mm。该厚度即能保证粘结的稳定性和均匀，又能避免胶层3溢出。胶层3优选GD414硅橡胶。

进一步的，粘结板5采用热膨胀系数小的不锈钢，以便减小热变形量，通过硅橡胶粘结芯体2，使粘结板5和芯体2之间柔性连接，进一步减小粘结板5热变形对芯体2的影响。

进一步的，为保证硅橡胶在固化过程中状态稳定，可在压块1上表面可放置10~20Kg配重。硅橡胶固化时间大于等于10h。

进一步的，为了避免芯体2被压块1压伤，压块1材料可以为橡胶或者塑料。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。