專利名稱：帶靜電吸附的劈刀結(jié)構(gòu)、超聲波焊接設備及鍵合方法
技術領域：
本發(fā)明涉及超聲波焊接設備以及鍵合方法，更具體地說，涉及一種帶靜電吸附的
劈刀結(jié)構(gòu)、具有該劈刀結(jié)構(gòu)的超聲波焊接設備以及使用該焊接設備進行超聲波鍵合的方 法。
背景技術：
目前，在半導體器件的生產(chǎn)過程中，需要從芯片中引線到管腳，也就是將引線的兩 端焊接到引出電極和管腳上。 現(xiàn)有的芯片一般是采用鋁絲、金線等作為焊絲，通過超聲波進行焊接。來自超聲波 發(fā)生器的超聲波(一般為40-140KHZ)經(jīng)過換能器產(chǎn)生高頻振動，通過變幅桿傳送到劈刀， 當劈刀與焊絲及被焊接件接觸時，在壓力和振動的作用下，待焊金屬表面相互磨擦，氧化膜 被破壞，并發(fā)生塑性變形，致使兩個純凈的金屬表面緊密接觸，達到離子距離的結(jié)合，最終 形成牢固的機械連接。 目前的超聲波焊接設備包括底座、設在所述底座上的機架、通過驅(qū)動機構(gòu)安裝在 機架上的焊頭、與焊頭對應設置的工作平臺、以及安裝在所述底座內(nèi)的控制整個機器工作 的控制機構(gòu)。在進行焊接工作時，首先將工件放置在工作平臺上；然后觸發(fā)控制機構(gòu)來驅(qū)動 焊頭移動到工件需要焊接的位置；然后驅(qū)動焊頭下降，在焊接位置上產(chǎn)生一定的壓力，并產(chǎn) 生超聲波，經(jīng)過換能器產(chǎn)生高頻振動，通過變幅桿傳送到劈刀，從而實現(xiàn)焊絲與工件的電極 進行緊密連接；在完成一個工位的鍵合后，松開線夾，并驅(qū)動焊頭向上移動，拉出一段焊絲， 再夾緊線夾，移動焊頭到達下一焊接工位，驅(qū)動焊頭向下運動，完成該工位的焊接鍵合，將 焊絲扯斷或切斷，實現(xiàn)兩個焊點的連接；并且在兩個焊點之間形成拱絲。 現(xiàn)有的焊接設備的絕緣劈刀的一種結(jié)構(gòu)形式為在絕緣劈刀中間開設有過線通 孔，焊絲從過線通孔中穿出。由于焊絲在劈刀內(nèi)始終是活動的，在劈刀移動的過程中，焊絲 很容易在劈刀內(nèi)滑動，而影響到拱絲的成型質(zhì)量，從而影響到焊接質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題在于，提供一種能夠?qū)附z進行吸附固定的劈刀結(jié)構(gòu)以 及使用該劈刀結(jié)構(gòu)的超聲波焊接設備。 本發(fā)明所要解決的另一技術問題在于，提供一種能夠?qū)附z進行吸附固定的超聲 波鍵合方法。 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種帶靜電吸附的劈刀結(jié)構(gòu)，
包括絕緣劈刀，所述劈刀設有供焊絲穿過的過線通孔，在所述劈刀的外圍設有靜電發(fā)生裝
置，所述靜電發(fā)生裝置產(chǎn)生靜電并吸住所述劈刀的過線通孔內(nèi)的一段焊絲。 在本發(fā)明所述的帶靜電吸附的劈刀結(jié)構(gòu)中，所述靜電發(fā)生裝置包括設置在所述劈
刀的外表面上的電極、以及與所述電極電連接的可控靜電發(fā)生電路板。 在本發(fā)明所述的帶靜電吸附的劈刀結(jié)構(gòu)中，所述電極為覆蓋在所述劈刀的外表面上的導電涂層。 在本發(fā)明所述的帶靜電吸附的劈刀結(jié)構(gòu)中，所述導電涂層在所述劈刀的外表面的 局部形成。 在本發(fā)明所述的帶靜電吸附的劈刀結(jié)構(gòu)中，所述劈刀包括劈刀安裝部、在所述劈 刀安裝部下方設置的電極安裝部、以及在所述電極安裝部的下方設置的鍵合部；所述導電 涂層設置在所述電極安裝部上。 本發(fā)明解決其另一技術問題的技術方案是，提供一種超聲波焊接設備，包括超聲 波發(fā)生裝置、以及安裝在所述超聲波發(fā)生裝置上的變幅桿，在所述變幅桿末端安裝上述任 一種帶靜電吸附的劈刀結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明解決其另一技術問題的技術方案是，提供一種超聲波鍵合方法，包括以下 步驟 Sl :劈刀下壓，在設定的壓力和超聲波頻率下將穿出所述劈刀的焊絲與第一焊電 極點鍵合，形成第一鍵合點； S2 :在完成所述步驟S1后，所述劈刀上升，并松開所述焊絲，在所述劈刀的下端與 所述第一鍵合點之間拉出一段焊絲； S3 :由靜電發(fā)生裝置在所述劈刀的外圍產(chǎn)生靜電，將所述劈刀內(nèi)的焊絲吸附固定
在所述劈刀內(nèi)，然后移動所述劈刀到達第二焊電極點，所述劈刀下壓，在設定的壓力和超聲
波頻率下將穿出所述劈刀的焊絲與第二焊電極點鍵合，形成第二鍵合點。 在本發(fā)明所述的方法的所述步驟S2中，所述劈刀先上升一段距離，然后由靜電發(fā)
生裝置在所述劈刀的外圍產(chǎn)生靜電，將所述劈刀內(nèi)的焊絲吸附固定在所述劈刀上，然后，所 述劈刀向下向外移動一小段距離，然后斷開所述靜電發(fā)生裝置，所述劈刀繼續(xù)上升到位。
在本發(fā)明所述的方法的所述步驟S3中，在所述劈刀移動到所述第二焊電極點的 過程中，其運動軌跡為橫向以及縱向的復合運動軌跡。 實施本發(fā)明具有以下有益效果在進行鍵合加工時，通過劈刀外圍設置的靜電發(fā) 生裝置發(fā)生的靜電，對焊絲產(chǎn)生吸附，使焊絲與劈刀內(nèi)壁的摩擦力增大，避免了現(xiàn)有技術引 焊絲與劈刀之間相對活動所帶來的缺陷，可有效地避免在鍵合過程中的拱絲運動時，焊絲 在劈刀內(nèi)滑動而造成的不穩(wěn)定情況，使拱絲的成型穩(wěn)定、一致性好。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中 圖1是本發(fā)明帶靜電吸附的劈刀結(jié)構(gòu)的橫截面剖視示意圖； 圖2是本發(fā)明帶靜電吸附的劈刀結(jié)構(gòu)的縱向截面剖視示意圖； 圖3是本發(fā)明采用帶靜電吸附的劈刀結(jié)構(gòu)進行鍵合加工的流程示意圖。
具體實施例方式
如圖1、圖2所示，是本發(fā)明的帶靜電吸附的劈刀結(jié)構(gòu)的一個實施例，包括絕緣劈 刀10。該劈刀10大致呈圓柱狀，包括在上步設置的劈刀安裝部11、在劈刀安裝部11下方 設置的電極安裝部12、以及在電極安裝部12下方設置的鍵合部13。整個劈刀IO通過劈刀 安裝部11安裝到超聲波焊接設備的變幅桿20上。而鍵合部13呈倒錐形，以便于工作時對焊絲40(例如金絲、鋁絲等)進行鍵合操作。在劈刀10的中間位置開設有過線通孔14，用 于供焊絲40的穿出。該過線通孔14可以做成倒錐形，以便于焊絲40的通過。該焊絲40 可以由超聲波焊接設備的線夾(圖未示)夾持。 在劈刀10的外圍還設有靜電發(fā)生裝置，該靜電發(fā)生裝置可以產(chǎn)生靜電，從而吸住 劈刀10的過線通孔14內(nèi)的一段焊絲40，使得焊絲40與劈刀10相對固定，而便于拱絲43 的形成。 該靜電發(fā)生裝置包括設置在劈刀10的外表面上的電極31、以及與該電極31電連 接的可控靜電發(fā)生電路板32。通過可控靜電發(fā)生電路板32的電壓輸出端與電極31連接， 在電極31上形成高壓，從而產(chǎn)生靜電吸附作用，對穿過劈刀10的焊絲40進行吸附固定。 在本實施例中，該電極31為覆蓋在劈刀10的外表面上的導電涂層。導電涂層形成的電極 31涂布在劈刀10的電極安裝部12上；可以理解的，導電涂層也可以劈刀10的其他位置涂 布，例如劈刀安裝部11、鍵合部13等。如圖1所示，該導電涂層涂布在劈刀10的外表面的 局部，也就是說在截面上看，并未形成閉環(huán)，從而產(chǎn)生較好的靜電吸附效果；當然，導電涂層 也可以完全涂布在劈刀IO的圓周上。該可控靜電發(fā)生電路板32的電壓輸出端通過導線33 連接到電極31上，而另一接地?？梢岳斫獾?，可控靜電發(fā)生電路板32也可以安裝在超聲波 焊接設備或其他任何位置。 上述劈刀10結(jié)構(gòu)可以安裝到超聲波焊接設備中。劈刀安裝部11安裝到變幅桿20 上，并由超聲波發(fā)生裝置產(chǎn)生超聲波，傳達到變幅桿20，在傳遞到劈刀10上，由劈刀10的鍵 合部13進行鍵合操作。 如圖3所示，在對工件進行超聲波鍵合時，首先，通過超聲波焊接設備的驅(qū)動機構(gòu) 帶動劈刀10到達工件的第一焊電極點41，對準；驅(qū)動劈刀10下壓，在設定的壓力和超聲波 頻率下，利用劈刀10的鍵合部13將穿出劈刀10的焊絲40與第一焊電極點41鍵合，形成 第一鍵合點44。 然后，驅(qū)動劈刀10上升，松開焊絲40，在劈刀10的下端與第一鍵合點44之間拉出 一段焊絲40。在此拉絲過程中，在劈刀IO上升一段距離后，靜電發(fā)生裝置的可控靜電發(fā)生 電路板32工作，在劈刀IO外圍形成高壓靜電，產(chǎn)生靜電吸附作用，將劈刀10內(nèi)的焊絲40 吸附固定在劈刀10上；然后，劈刀10向下向外移動一小段距離，用以產(chǎn)生一個彎折，便于后 續(xù)的拱絲43的成型。當然，也可以多次重復上述動作，以便形成更好的拱絲43。然后，可控 靜電發(fā)生電路板32停止工作，消除劈刀10外圍的高壓靜電，消除靜電吸附力，劈刀10繼續(xù) 上升到位，完成拉絲操作。 然后，可控靜電發(fā)生電路板32再次工作，在劈刀IO外圍形成高壓靜電，將劈刀10 內(nèi)的焊絲40吸附固定在劈刀10內(nèi)，從而可以有效地保證了劈刀10與第一鍵合點44之間的 焊絲40的長度，從而保證了拱絲43成型的質(zhì)量。然后驅(qū)動劈刀10到達第二焊電極點42， 劈刀10進一步的下壓，在設定的壓力和超聲波頻率下將穿出劈刀10的焊絲40與第二焊電 極點42鍵合，形成第二鍵合點45。劈刀10從第一焊電極點41移動到第二焊電極點42的 軌跡是橫向運動和縱向運動的復合運動軌跡。
權(quán)利要求
一種帶靜電吸附的劈刀結(jié)構(gòu)，包括絕緣劈刀，所述劈刀設有供焊絲穿過的過線通孔，其特征在于，在所述劈刀的外圍設有靜電發(fā)生裝置，所述靜電發(fā)生裝置產(chǎn)生靜電并吸住所述劈刀的過線通孔內(nèi)的一段焊絲。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶靜電吸附的劈刀結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述靜電發(fā)生裝置包 括設置在所述劈刀的外表面上的電極、以及與所述電極電連接的可控靜電發(fā)生電路板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶靜電吸附的劈刀結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電極為覆蓋在所 述劈刀的外表面上的導電涂層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶靜電吸附的劈刀結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導電涂層在所述 劈刀的外表面的局部形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項所述的帶靜電吸附的劈刀結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述劈刀包 括劈刀安裝部、在所述劈刀安裝部下方設置的電極安裝部、以及在所述電極安裝部的下方 設置的鍵合部；所述導電涂層設置在所述電極安裝部上。
6. —種超聲波焊接設備，包括超聲波發(fā)生裝置、以及安裝在所述超聲波發(fā)生裝置上的 變幅桿，其特征在于，在所述變幅桿末端安裝有權(quán)利要求1-5任一項所述的帶靜電吸附的 劈刀結(jié)構(gòu)。
7. —種超聲波鍵合方法，其特征在于，包括以下步驟`51 :劈刀下壓，在設定的壓力和超聲波頻率下將穿出所述劈刀的焊絲與第一焊電極點 鍵合，形成第一鍵合點；`52 :在完成所述步驟S1后，所述劈刀上升，并松開所述焊絲，在所述劈刀的下端與所述 第一鍵合點之間拉出一段焊絲；`S3:由靜電發(fā)生裝置在所述劈刀的外圍產(chǎn)生靜電，將所述劈刀內(nèi)的焊絲吸附固定在所 述劈刀內(nèi)，然后移動所述劈刀到達第二焊電極點，所述劈刀下壓，在設定的壓力和超聲波頻 率下將穿出所述劈刀的焊絲與第二焊電極點鍵合，形成第二鍵合點。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步驟S2中，所述劈刀先上升一段距 離，然后由靜電發(fā)生裝置在所述劈刀的外圍產(chǎn)生靜電，將所述劈刀內(nèi)的焊絲吸附固定在所 述劈刀上，然后，所述劈刀向下向外移動一小段距離，然后斷開所述靜電發(fā)生裝置，所述劈 刀繼續(xù)上升到位。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，在所述步驟S3中，在所述劈刀移動到 所述第二焊電極點的過程中，其運動軌跡為橫向以及縱向的復合運動軌跡。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種劈刀結(jié)構(gòu)及超聲波焊接設備以及其鍵合方法。該劈刀結(jié)構(gòu)包括絕緣劈刀，所述劈刀設有供焊絲穿過的過線通孔，在所述劈刀的外圍設有靜電發(fā)生裝置，所述靜電發(fā)生裝置產(chǎn)生靜電并吸住所述劈刀的過線通孔內(nèi)的一段焊絲。在進行鍵合加工時，通過劈刀外圍設置的靜電發(fā)生裝置發(fā)生的靜電對焊絲產(chǎn)生吸附，使焊絲與劈刀內(nèi)壁的摩擦力增大，可避免鍵合過程中的拱形運動時焊絲在劈刀內(nèi)滑動而造成拱形不穩(wěn)定的情況，使拱絲的成型穩(wěn)定，一致性好。
文檔編號B23K20/10GK101712097SQ200810217640
公開日2010年5月26日 申請日期2008年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者宋勇飛 申請人:深圳市創(chuàng)唯星自動化設備有限公司