專利名稱：超聲波焊線方法及其焊線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于半導(dǎo)體、固體器件或其部件用于傳導(dǎo)電流的引線的焊接方法或設(shè)備，尤其是涉及一種超聲波焊線方法及其焊線裝置。
背景技術(shù)：
將集成電路芯片IC或發(fā)光二極管LED焊線在電路板PCB或基板上的芯片直接封裝(Chip on Board，簡稱COB)，已經(jīng)廣泛用于諸如計算機(jī)、移動電話機(jī)、光學(xué)數(shù)碼產(chǎn)品、智能卡、鐘表、玩具等消費類電子信息產(chǎn)品。焊線是COB的基本工藝，需要采用超聲波焊線方法和相應(yīng)設(shè)備?，F(xiàn)有專門用于多線數(shù)的IC芯片或LED與PCB板上對應(yīng)的焊盤進(jìn)行橋接的自動超聲波焊線機(jī)，包括焊頭系統(tǒng)、可以在水平方向移動的X-Y工作臺、設(shè)置在X-Y工作臺上可以在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺、設(shè)置在Θ轉(zhuǎn)臺上的焊線工件用夾具，所述焊頭系統(tǒng)設(shè)有包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的用于檢查焊線質(zhì)量的影像光學(xué)系統(tǒng)、可以在垂直方向移動的Z工作臺、包括換能器、焊嘴、送扯線部件和線夾的焊頭，位于X-Y工作臺的X方向的中央，所述光學(xué)鏡片組和焊頭固定在Z工作臺上可以在垂直方向移動，所述焊線工件是LED或IC芯片與PCB板。由用于檢查焊線質(zhì)量的影像光學(xué)系統(tǒng)預(yù)先放大攝取焊線工件在X、Y、Θ方向相對位置，經(jīng)識別并控制X-Y工作臺、Θ轉(zhuǎn)臺移動和轉(zhuǎn)動，以補(bǔ)償誤差，使夾具上焊線工件的焊點先確認(rèn)位置，即準(zhǔn)確定位于焊嘴下方位置，然后焊線。采用對點方式定位進(jìn)行LED焊線是，先在PCB板上確認(rèn)兩點為基準(zhǔn)點，再對LED每點都先確認(rèn)位置，然后焊線，花在確認(rèn)位置的時間使機(jī)臺焊線效率大大降低，通常降低近50％。而采用對點方式定位進(jìn)行IC芯片焊線時，為了節(jié)省花在確認(rèn)位置的時間，只是先在PCB板上和IC芯片上分別確認(rèn)兩點為基準(zhǔn)點，再計算出其它各點位置，然后焊線，這樣就使焊線精度難以提高，而且，在遠(yuǎn)離Θ轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心的焊線區(qū)域，由裝配誤差造成的位置偏差太大，使焊線區(qū)域通常被限制在50mm×50mm范圍以內(nèi)，在該范圍以外的焊線位置難以保證準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種可以提高焊線效率的用于LED焊線的超聲波焊線方法。
本發(fā)明所要解決的又一技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種可以增大焊線區(qū)域、提高焊線精度且不降低效率的用于IC芯片焊線的超聲波焊線方法。
本發(fā)明所要解決的再一技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種采用上述兩種超聲波焊線方法的超聲波焊線裝置。
對于用于LED焊線的超聲波焊線方法來說，本發(fā)明的技術(shù)問題是這樣加以解決的這種用于LED焊線的超聲波焊線方法，采用包括焊頭系統(tǒng)、可以在水平方向移動的X-Y工作臺、設(shè)置在X-Y工作臺上可以在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺的超聲波焊線裝置，所述焊頭系統(tǒng)設(shè)有包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的用于檢查焊線質(zhì)量的影像光學(xué)系統(tǒng)、可以在垂直方向移動的Z工作臺、包括換能器、焊嘴、送扯線部件和線夾的焊頭，位于X-Y工作臺的X方向的中央，所述光學(xué)鏡片組和焊頭固定在Z工作臺上可以在垂直方向移動，所述Θ轉(zhuǎn)臺上設(shè)有焊線工件用夾具，所述焊線工件是LED與PCB板。
這種用于LED焊線的超聲波焊線方法的特點是設(shè)有兩組包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的定位用影像光學(xué)系統(tǒng)；所述設(shè)置在X-Y工作臺上可以在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺有兩組，且所述兩組Θ轉(zhuǎn)臺設(shè)有在水平方向往復(fù)移動所述X-Y工作臺可以重復(fù)換位、復(fù)位的兩個工作位，在第一個工作位時，第一組Θ轉(zhuǎn)臺位于第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)下方，進(jìn)行定位，第二組Θ轉(zhuǎn)臺位于焊頭系統(tǒng)下方，進(jìn)行焊線，在第二個工作位時，第一組Θ轉(zhuǎn)臺位于焊頭系統(tǒng)的下方，進(jìn)行焊線，第二組Θ轉(zhuǎn)臺位于第二組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)下方，進(jìn)行定位；依次有以下步驟初始置料定位兩組Θ轉(zhuǎn)臺處于第一個工作位，將待焊線工件放置在第一組Θ轉(zhuǎn)臺上的夾具中，由第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)對待焊線工件PCB板和每個LED進(jìn)行定位；兩組Θ轉(zhuǎn)臺換位兩組Θ轉(zhuǎn)臺處于第二個工作位，將待焊線工件放置在第二組Θ轉(zhuǎn)臺上的夾具中，由第二組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)對待焊線工件PCB板和每個LED進(jìn)行定位，與此同時，由焊頭系統(tǒng)將第一組Θ轉(zhuǎn)臺上已定位的待焊線工件進(jìn)行焊線；兩組Θ轉(zhuǎn)臺復(fù)位兩組Θ轉(zhuǎn)臺處于第一個工作位，將待焊線工件替換已焊線工件，放置在第一組Θ轉(zhuǎn)臺上的夾具中，由第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)對待焊線工件PCB板和每個LED進(jìn)行定位，與此同時，由焊頭系統(tǒng)將第二組Θ轉(zhuǎn)臺上已定位的待焊線工件進(jìn)行焊線；重復(fù)上述兩組Θ轉(zhuǎn)臺換位、兩組Θ轉(zhuǎn)臺復(fù)位的步驟。
對于用于IC芯片焊線的超聲波焊線方法來說，本發(fā)明的技術(shù)問題是這樣加以解決的
這種用于IC芯片焊線的超聲波焊線方法，采用包括焊頭系統(tǒng)、可以在水平方向移動的X-Y工作臺、設(shè)置在X-Y工作臺上可以在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺的超聲波焊線裝置，所述焊頭系統(tǒng)設(shè)有包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的用于檢查焊線質(zhì)量的影像光學(xué)系統(tǒng)、可以在垂直方向移動的Z工作臺、包括換能器、焊嘴、送扯線部件和線夾的焊頭，位于X-Y工作臺的X方向的中央，所述光學(xué)鏡片組和焊頭固定在Z工作臺上可以在垂直方向移動，所述Θ轉(zhuǎn)臺上設(shè)有焊線工件用夾具，所述焊線工件是IC芯片與PCB板。
這種用于IC芯片焊線的超聲波焊線方法的特點是設(shè)有兩組包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的定位用影像光學(xué)系統(tǒng)；所述設(shè)置在X-Y工作臺上可以在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺有兩組，且所述兩組Θ轉(zhuǎn)臺設(shè)有在水平方向往復(fù)移動所述X-Y工作臺可以重復(fù)換位、復(fù)位的兩個工作位，在第一個工作位時，第一組Θ轉(zhuǎn)臺位于第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)下方，進(jìn)行定位，第二組Θ轉(zhuǎn)臺位于焊頭系統(tǒng)下方，進(jìn)行焊線，在第二個工作位時，第一組Θ轉(zhuǎn)臺位于焊頭系統(tǒng)的下方，進(jìn)行焊線，第二組Θ轉(zhuǎn)臺位于第二組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)下方，進(jìn)行定位；依次有以下步驟初始置料定位兩組Θ轉(zhuǎn)臺處于第一個工作位，將待焊線工件放置在第一組Θ轉(zhuǎn)臺上的夾具中，由第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)對待焊線工件PCB板和IC芯片進(jìn)行定位，并計算出IC芯片和PCB板上的焊線位置；兩組Θ轉(zhuǎn)臺換位兩組Θ轉(zhuǎn)臺處于第二個工作位，將待焊線工件放置在第二組Θ轉(zhuǎn)臺上的夾具中，由第二組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)對待焊線工件PCB板和IC芯片進(jìn)行定位，并計算出IC芯片和PCB板上的焊線位置，與此同時，由焊頭系統(tǒng)將第一組Θ轉(zhuǎn)臺上已定位的待焊線工件進(jìn)行焊線；兩組Θ轉(zhuǎn)臺復(fù)位兩組Θ轉(zhuǎn)臺處于第一個工作位，將待焊線工件替換已焊線工件，放置在第一組Θ轉(zhuǎn)臺上的夾具中，由第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)對待焊線工件PCB板和IC芯片進(jìn)行定位，并計算出IC芯片和PCB板上的焊線位置，與此同時，由焊頭系統(tǒng)將第二組Θ轉(zhuǎn)臺上已定位的待焊線工件進(jìn)行焊線；重復(fù)上述兩組Θ轉(zhuǎn)臺換位、兩組Θ轉(zhuǎn)臺復(fù)位的步驟。
對于上述兩種超聲波焊線方法來說，本發(fā)明的技術(shù)問題可以是這樣擇優(yōu)加以解決的所述可以在水平方向移動的X-Y工作臺是一組或二組；所述設(shè)置在X-Y工作臺上可以在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺，是在一組X-Y工作臺的兩組Θ轉(zhuǎn)臺，或是分別在兩組X-Y工作臺的兩組Θ轉(zhuǎn)臺。
對于上述兩種超聲波焊線方法來說，本發(fā)明的技術(shù)問題可以是這樣進(jìn)一步加以解決的所述兩組包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的定位用影像光學(xué)系統(tǒng)，是等距離位于所述焊頭系統(tǒng)兩側(cè)；所述可以在水平方向移動的X-Y工作臺是一組，兩組Θ轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)中心的距離，等于兩組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)中軸線分別與焊頭系統(tǒng)中軸線的距離。在水平方向往復(fù)移動所述X-Y工作臺，使兩組Θ轉(zhuǎn)臺的兩個工作位重復(fù)換位、復(fù)位，可以實現(xiàn)對一組待焊線工件進(jìn)行定位，同時對另一組待焊線工件進(jìn)行焊線。
對于采用上述兩種超聲波焊線方法的超聲波焊線裝置來說，本發(fā)明的技術(shù)問題是這樣加以解決的這種超聲波焊線裝置，包括焊頭系統(tǒng)、可以在水平方向移動的X-Y工作臺、設(shè)置在X-Y工作臺上可以在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺，Θ轉(zhuǎn)臺上設(shè)有焊線工件用夾具，所述焊頭系統(tǒng)設(shè)有包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的用于檢查焊線質(zhì)量的影像光學(xué)系統(tǒng)、可以在垂直方向移動的Z工作臺、包括換能器、焊嘴、送扯線部件和線夾的焊頭，位于X-Y工作臺的X方向的中央，所述光學(xué)鏡片組和焊頭固定在Z工作臺上可以在垂直方向移動。
這種超聲波焊線裝置的特點是設(shè)有兩組包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的定位用影像光學(xué)系統(tǒng)；所述設(shè)置在X-Y工作臺上可以在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺有兩組，且所述兩組Θ轉(zhuǎn)臺設(shè)有在水平方向往復(fù)移動所述X-Y工作臺可以重復(fù)換位、復(fù)位的兩個工作位，在第一個工作位時，第一組Θ轉(zhuǎn)臺位于第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)下方，進(jìn)行定位，第二組Θ轉(zhuǎn)臺位于焊頭系統(tǒng)下方，進(jìn)行焊線，在第二個工作位時，第一組Θ轉(zhuǎn)臺位于焊頭系統(tǒng)的下方，進(jìn)行焊線，第二組Θ轉(zhuǎn)臺位于第二組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)下方，進(jìn)行定位。
對于采用上述兩種超聲波焊線方法的超聲波焊線裝置來說，本發(fā)明的技術(shù)問題是這樣擇優(yōu)加以解決的所述可以在水平方向移動的X-Y工作臺是一組或二組；所述設(shè)置在X-Y工作臺上可以在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺，是在一組X-Y工作臺的兩組Θ轉(zhuǎn)臺，或是分別在兩組X-Y工作臺的兩組Θ轉(zhuǎn)臺。
對于采用上述兩種超聲波焊線方法的超聲波焊線裝置來說，本發(fā)明的技術(shù)問題是這樣進(jìn)一步加以解決的所述兩組包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的定位用影像光學(xué)系統(tǒng)，是等距離位于所述焊頭系統(tǒng)兩側(cè)；
所述可以在水平方向移動的X-Y工作臺是一組，兩組Θ轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)中心的距離，等于兩組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)中軸線分別與焊頭系統(tǒng)中軸線的距離。
還設(shè)有使初始置料定位、兩組Θ轉(zhuǎn)臺換位、兩組Θ轉(zhuǎn)臺復(fù)位步驟自動進(jìn)行的具有識別與控制功能的微控制器。
所述Z工作臺通過獨立的Z定位傳感器反饋的位置信號，由微控制器伺服板給微步馬達(dá)驅(qū)動板以動作指令，再由微步馬達(dá)驅(qū)動板依照此指令控制微步馬達(dá)驅(qū)動滾珠絲桿，使Z工作臺沿線性導(dǎo)軌作往復(fù)垂直移動，帶動焊頭系統(tǒng)的焊嘴垂直移動至精確焊接位置。
所述X-Y工作臺通過各自獨立的X、Y定位傳感器反饋的位置信號，由微控制器伺服板給微步馬達(dá)驅(qū)動板以動作指令，再由微步馬達(dá)驅(qū)動板依照此指令控制微步馬達(dá)驅(qū)動滾珠絲桿，使X-Y工作臺沿線性導(dǎo)軌作往復(fù)水平移動，帶動Θ轉(zhuǎn)臺水平移動至精確焊接位置。
所述Θ轉(zhuǎn)臺通過各自獨立的Θ定位傳感器反饋的位置信號，由微控制器伺服板給微步馬達(dá)驅(qū)動板以動作指令，再由微步馬達(dá)驅(qū)動板依照此指令控制微步馬達(dá)驅(qū)動設(shè)有向心推力球軸承的齒輪，使Θ轉(zhuǎn)臺作正反向水平轉(zhuǎn)動，帶動Θ轉(zhuǎn)臺上夾具中的待焊線工件至精確焊接位置。
所述用于裝載和夾緊待焊線工件的夾具是標(biāo)準(zhǔn)型焊線夾具、壓片式夾具和真空夾具。
本發(fā)明的用于LED焊線的超聲波焊線方法與采用一組Θ轉(zhuǎn)臺的現(xiàn)有超聲波焊線方法對比，提高LED焊線效率100％，用于IC芯片焊線的超聲波焊線方法與采用一組Θ轉(zhuǎn)臺的現(xiàn)有超聲波焊線方法對比，可以像LED焊線一樣，對IC芯片上的每個焊線區(qū)域進(jìn)行位置確認(rèn)，邊焊線邊預(yù)定位，不僅省去了焊線區(qū)域位置的識別時間，明顯提高焊線的精度，使焊線區(qū)域尺寸由原來的50mm×50mm增大到100mm×100mm，且不降低效率。本發(fā)明的超聲波焊線裝置可以廣泛應(yīng)用于諸如計算機(jī)、移動電話機(jī)、光學(xué)數(shù)碼產(chǎn)品、智能卡、鐘表、玩具等消費類電子信息產(chǎn)品中數(shù)碼管、點陣板、集成電路軟封裝、厚膜集成電路、晶體管半導(dǎo)體器件內(nèi)引線的焊接。


下面對照附圖并結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明的超聲波焊線裝置具體實施方式
的組成部件的立體圖。
圖2是圖具體實施方式
在Θ轉(zhuǎn)臺一個工作位時相關(guān)組成部件的配置簡圖。
圖3是圖具體實施方式
在Θ轉(zhuǎn)臺另一個工作位時相關(guān)組成部件的配置簡圖。
具體實施例方式
一種轉(zhuǎn)臺式自動超聲波焊線機(jī)如圖1、2、3所示的轉(zhuǎn)臺式自動超聲波焊線機(jī)，包括焊頭系統(tǒng)2、可以在水平方向移動的X-Y工作臺7、設(shè)置在一組X-Y工作臺7上可以在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺4、5，所述焊頭系統(tǒng)2設(shè)有包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的用于檢查焊線質(zhì)量的影像光學(xué)系統(tǒng)、可以在垂直方向移動的Z工作臺、包括換能器、焊嘴6、送扯線部件和線夾的焊頭，位于X-Y工作臺7的X方向的中央，所述光學(xué)鏡片組和焊頭固定在Z工作臺上可以在垂直方向移動，所述Θ轉(zhuǎn)臺4、5上設(shè)有焊線工件用夾具8。
還設(shè)有兩組包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的定位用影像光學(xué)系統(tǒng)1、3；在水平方向移動所述X-Y工作臺7，使兩組Θ轉(zhuǎn)臺4、5處于兩個工作位，在水平方向往復(fù)移動所述X-Y工作臺7，使兩組Θ轉(zhuǎn)臺4、5的兩個工作位重復(fù)換位、復(fù)位；在兩組Θ轉(zhuǎn)臺4、5的第一個工作位時，第一組Θ轉(zhuǎn)臺4位于第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)1下方，進(jìn)行定位，第二組Θ轉(zhuǎn)臺5位于焊頭系統(tǒng)2下方，進(jìn)行焊線，在兩組Θ轉(zhuǎn)臺4、5的第二個工作位時，第一組Θ轉(zhuǎn)臺4位于焊頭系統(tǒng)2的下方，進(jìn)行焊線，第二組Θ轉(zhuǎn)臺5位于第二組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)3下方，進(jìn)行定位。
還設(shè)有使初始置料定位、兩組Θ轉(zhuǎn)臺換位、兩組Θ轉(zhuǎn)臺復(fù)位步驟自動進(jìn)行的具有識別與控制功能的微控制器。
所述Z工作臺通過獨立的Z定位傳感器反饋的位置信號，由微控制器伺服板給微步馬達(dá)驅(qū)動板以動作指令，再由微步馬達(dá)驅(qū)動板依照此指令控制微步馬達(dá)驅(qū)動滾珠絲桿，使Z工作臺沿線性導(dǎo)軌作往復(fù)垂直移動，帶動焊頭系統(tǒng)的焊嘴6垂直移動至精確焊接位置。
所述X-Y工作臺7通過各自獨立的X、Y定位傳感器反饋的位置信號，由微控制器伺服板給微步馬達(dá)驅(qū)動板以動作指令，再由微步馬達(dá)驅(qū)動板依照此指令控制微步馬達(dá)驅(qū)動滾珠絲桿，使X-Y工作臺7沿線性導(dǎo)軌作往復(fù)水平移動，帶動Θ轉(zhuǎn)臺4、5水平移動至精確焊接位置。
所述Θ轉(zhuǎn)臺4、5通過各自獨立的Θ定位傳感器反饋的位置信號，由微控制器伺服板給微步馬達(dá)驅(qū)動板以動作指令，再由微步馬達(dá)驅(qū)動板依照此指令控制微步馬達(dá)驅(qū)動設(shè)有向心推力球軸承的齒輪，使Θ轉(zhuǎn)臺4、5作正反向水平轉(zhuǎn)動，帶動Θ轉(zhuǎn)臺4、5上夾具中的待焊線工件至精確焊接位置。
所述用于裝載和夾緊待焊線工件的夾具是標(biāo)準(zhǔn)型焊線夾具、壓片式夾具和真空夾具。
這種轉(zhuǎn)臺式自動超聲波焊線機(jī)，用于LED和PCB板焊線時，依次有以下步驟初始置料定位兩組Θ轉(zhuǎn)臺4、5處于第一個工作位，將待焊線工件放置在第一組Θ轉(zhuǎn)臺4上的夾具8中，由第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)1對待焊線工件PCB板和每個LED進(jìn)行定位；兩組Θ轉(zhuǎn)臺換位兩組Θ轉(zhuǎn)臺4、5處于第二個工作位，將待焊線工件放置在第二組Θ轉(zhuǎn)臺5上的夾具8中，由第二組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)3對待焊線工件PCB板和每個LED進(jìn)行定位，與此同時，由焊頭系統(tǒng)2將第一組Θ轉(zhuǎn)臺4上已定位的待焊線工件進(jìn)行焊線；兩組Θ轉(zhuǎn)臺復(fù)位兩組Θ轉(zhuǎn)臺4、5處于第一個工作位，將待焊線工件替換已焊線工件，放置在第一組Θ轉(zhuǎn)臺4上的夾具8中，由第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)1對待焊線工件PCB板和每個LED進(jìn)行定位，與此同時，由焊頭系統(tǒng)2將第二組Θ轉(zhuǎn)臺5上已定位的待焊線工件進(jìn)行焊線；重復(fù)上述兩組Θ轉(zhuǎn)臺換位、兩組Θ轉(zhuǎn)臺復(fù)位的步驟。
這種轉(zhuǎn)臺式自動超聲波焊線機(jī)，用于IC芯片和PCB板焊線時，依次有以下步驟初始置料定位兩組Θ轉(zhuǎn)臺4、5處于第一個工作位，將待焊線工件放置在第一組Θ轉(zhuǎn)臺4上的夾具8中，由第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)1對待焊線工件PCB板和IC芯片進(jìn)行定位，并計算出IC芯片和PCB板上的焊線位置；兩組Θ轉(zhuǎn)臺換位兩組Θ轉(zhuǎn)臺4、5處于第二個工作位，將待焊線工件放置在第二組Θ轉(zhuǎn)臺5上的夾具8中，由第二組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)3對待焊線工件PCB板和IC芯片進(jìn)行定位，并計算出IC芯片和PCB板上的焊線位置，與此同時，由焊頭系統(tǒng)2將第一組Θ轉(zhuǎn)臺4上已定位的待焊線工件進(jìn)行焊線；兩組Θ轉(zhuǎn)臺復(fù)位兩組Θ轉(zhuǎn)臺4、5處于第一個工作位，將待焊線工件替換已焊線工件，放置在第一組Θ轉(zhuǎn)臺4上的夾具8中，由第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)1對待焊線工件PCB板和IC芯片進(jìn)行定位，并計算出IC芯片和PCB板上的焊線位置，與此同時，由焊頭系統(tǒng)2將第二組Θ轉(zhuǎn)臺5上已定位的待焊線工件進(jìn)行焊線；重復(fù)上述兩組Θ轉(zhuǎn)臺換位、兩組Θ轉(zhuǎn)臺復(fù)位的步驟。
上述焊線是利用來自超聲波發(fā)生器的超聲波經(jīng)換能器產(chǎn)生高頻振動，通過變幅桿傳遞到焊嘴6，當(dāng)劈刀式焊嘴6垂直移動與位于其正下方的引線及待焊線工件接觸時，在壓力、熱力和超聲波振動的作用下，致使引線及待焊線工件的金屬面緊密接觸達(dá)到原子距離的結(jié)合，從而將引線牢固地機(jī)械連接在待焊線工件上。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于LED焊線的超聲波焊線方法，采用包括焊頭系統(tǒng)、可以在水平方向移動的X-Y工作臺、設(shè)置在X-Y工作臺上可以在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺的超聲波焊線裝置，所述焊頭系統(tǒng)設(shè)有包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的用于檢查焊線質(zhì)量的影像光學(xué)系統(tǒng)、可以在垂直方向移動的Z工作臺、包括換能器、焊嘴、送扯線部件和線夾的焊頭，位于X-Y工作臺的X方向的中央，所述光學(xué)鏡片組和焊頭固定在Z工作臺上可以在垂直方向移動，所述Θ轉(zhuǎn)臺上設(shè)有焊線工件用夾具，其特征在于設(shè)有兩組包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的定位用影像光學(xué)系統(tǒng)；所述設(shè)置在X-Y工作臺上可以在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺有兩組，且所述兩組Θ轉(zhuǎn)臺設(shè)有在水平方向往復(fù)移動所述X-Y工作臺可以重復(fù)換位、復(fù)位的兩個工作位，在第一個工作位時，第一組Θ轉(zhuǎn)臺位于第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)下方，進(jìn)行定位，第二組Θ轉(zhuǎn)臺位于焊頭系統(tǒng)下方，進(jìn)行焊線，在第二個工作位時，第一組Θ轉(zhuǎn)臺位于焊頭系統(tǒng)的下方，進(jìn)行焊線，第二組Θ轉(zhuǎn)臺位于第二組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)下方，進(jìn)行定位；依次有以下步驟初始置料定位兩組Θ轉(zhuǎn)臺處于第一個工作位，將待焊線工件放置在第一組Θ轉(zhuǎn)臺上的夾具中，由第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)對待焊線工件PCB板和每個LED進(jìn)行定位；兩組Θ轉(zhuǎn)臺換位兩組Θ轉(zhuǎn)臺處于第二個工作位，將待焊線工件放置在第二組Θ轉(zhuǎn)臺上的夾具中，由第二組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)對待焊線工件PCB板和每個LED進(jìn)行定位，與此同時，由焊頭系統(tǒng)將第一組Θ轉(zhuǎn)臺上已定位的待焊線工件進(jìn)行焊線；兩組Θ轉(zhuǎn)臺復(fù)位兩組Θ轉(zhuǎn)臺處于第一個工作位，將待焊線工件替換已焊線工件，放置在第一組Θ轉(zhuǎn)臺上的夾具中，由第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)對待焊線工件PCB板和每個LED進(jìn)行定位，與此同時，由焊頭系統(tǒng)將第二組Θ轉(zhuǎn)臺上已定位的待焊線工件進(jìn)行焊線；重復(fù)上述兩組Θ轉(zhuǎn)臺換位、兩組Θ轉(zhuǎn)臺復(fù)位的步驟。
2.一種用于IC芯片焊線的超聲波焊線方法，采用包括焊頭系統(tǒng)、可以在水平方向移動的X-Y工作臺、設(shè)置在X-Y工作臺上可以在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺的超聲波焊線裝置，所述焊頭系統(tǒng)設(shè)有包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的用于檢查焊線質(zhì)量的影像光學(xué)系統(tǒng)、可以在垂直方向移動的Z工作臺、包括換能器、焊嘴、送扯線部件和線夾的焊頭，位于X-Y工作臺的X方向的中央，所述光學(xué)鏡片組和焊頭固定在Z工作臺上可以在垂直方向移動，所述Θ轉(zhuǎn)臺上設(shè)有焊線工件用夾具，其特征在于設(shè)有兩組包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的定位用影像光學(xué)系統(tǒng)；所述設(shè)置在X-Y工作臺上可以在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺有兩組，且所述兩組Θ轉(zhuǎn)臺設(shè)有在水平方向往復(fù)移動所述X-Y工作臺可以重復(fù)換位、復(fù)位的兩個工作位，在第一個工作位時，第一組Θ轉(zhuǎn)臺位于第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)下方，進(jìn)行定位，第二組Θ轉(zhuǎn)臺位于焊頭系統(tǒng)下方，進(jìn)行焊線，在第二個工作位時，第一組Θ轉(zhuǎn)臺位于焊頭系統(tǒng)的下方，進(jìn)行焊線，第二組Θ轉(zhuǎn)臺位于第二組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)下方，進(jìn)行定位；依次有以下步驟初始置料定位兩組Θ轉(zhuǎn)臺處于第一個工作位，將待焊線工件放置在第一組Θ轉(zhuǎn)臺上的夾具中，由第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)對待焊線工件PCB板和IC芯片進(jìn)行定位，并計算出IC芯片和PCB板上的焊線位置；兩組Θ轉(zhuǎn)臺換位兩組Θ轉(zhuǎn)臺處于第二個工作位，將待焊線工件放置在第二組Θ轉(zhuǎn)臺上的夾具中，由第二組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)對待焊線工件PCB板和IC芯片進(jìn)行定位，并計算出IC芯片和PCB板上的焊線位置，與此同時，由焊頭系統(tǒng)將第一組Θ轉(zhuǎn)臺上已定位的待焊線工件進(jìn)行焊線；兩組Θ轉(zhuǎn)臺復(fù)位兩組Θ轉(zhuǎn)臺處于第一個工作位，將待焊線工件替換已焊線工件，放置在第一組Θ轉(zhuǎn)臺上的夾具中，由第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)對待焊線工件PCB板和IC芯片進(jìn)行定位，并計算出IC芯片和PCB板上的焊線位置，與此同時，由焊頭系統(tǒng)將第二組Θ轉(zhuǎn)臺上已定位的待焊線工件進(jìn)行焊線；重復(fù)上述兩組Θ轉(zhuǎn)臺換位、兩組Θ轉(zhuǎn)臺復(fù)位的步驟。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的超聲波焊線方法，其特征在于所述可以在水平方向移動的X-Y工作臺是一組或二組；所述設(shè)置在X-Y工作臺上可以在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺，是在一組X-Y工作臺的兩組Θ轉(zhuǎn)臺，或是分別在兩組X-Y工作臺的兩組Θ轉(zhuǎn)臺。
4.按照權(quán)利要求3所述的超聲波焊線方法，其特征在于所述兩組包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的定位用影像光學(xué)系統(tǒng)，是等距離位于所述焊頭系統(tǒng)兩側(cè)；所述可以在水平方向移動的X-Y工作臺是一組，兩組Θ轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)中心的距離，等于兩組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)中軸線分別與焊頭系統(tǒng)中軸線的距離。
5.一種超聲波焊線裝置，包括焊頭系統(tǒng)、可以在水平方向移動的X-Y工作臺、設(shè)置在X-Y工作臺上可以在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺，Θ轉(zhuǎn)臺上設(shè)有焊線工件用夾具，所述焊頭系統(tǒng)設(shè)有包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的用于檢查焊線質(zhì)量的影像光學(xué)系統(tǒng)、可以在垂直方向移動的Z工作臺、包括換能器、焊嘴、送扯線部件和線夾的焊頭，位于X-Y工作臺的X方向的中央，所述光學(xué)鏡片組和焊頭固定在Z工作臺上可以在垂直方向移動，其特征在于設(shè)有兩組包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的定位用影像光學(xué)系統(tǒng)；所述設(shè)置在X-Y工作臺上可以在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺有兩組，且所述兩組Θ轉(zhuǎn)臺設(shè)有在水平方向往復(fù)移動所述X-Y工作臺可以重復(fù)換位、復(fù)位的兩個工作位，在第一個工作位時，第一組Θ轉(zhuǎn)臺位于第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)下方，進(jìn)行定位，第二組Θ轉(zhuǎn)臺位于焊頭系統(tǒng)下方，進(jìn)行焊線，在第二個工作位時，第一組Θ轉(zhuǎn)臺位于焊頭系統(tǒng)的下方，進(jìn)行焊線，第二組Θ轉(zhuǎn)臺位于第二組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)下方，進(jìn)行定位。
6.按照權(quán)利要求5所述的超聲波焊線裝置，其特征在于所述可以在水平方向移動的X-Y工作臺是一組或二組；所述設(shè)置在X-Y工作臺上可以在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺，是在一組X-Y工作臺的兩組Θ轉(zhuǎn)臺，或是分別在兩組X-Y工作臺的兩組Θ轉(zhuǎn)臺。
7.按照權(quán)利要求6所述的超聲波焊線裝置，其特征在于所述兩組包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的定位用影像光學(xué)系統(tǒng)，是等距離位于所述焊頭系統(tǒng)兩側(cè)。
8.按照權(quán)利要求7所述的超聲波焊線裝置，其特征在于所述可以在水平方向移動的X-Y工作臺是一組，兩組Θ轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)中心的距離，等于兩組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)中軸線分別與焊頭系統(tǒng)中軸線的距離。
9.按照權(quán)利要求8所述的超聲波焊線裝置，其特征在于設(shè)有使初始置料定位、兩組Θ轉(zhuǎn)臺換位、兩組Θ轉(zhuǎn)臺復(fù)位步驟自動進(jìn)行的具有識別與控制功能的微控制器。
10.按照權(quán)利要求5～9中任意一項所述的超聲波焊線裝置，其特征在于所述Z工作臺通過獨立的Z定位傳感器反饋的位置信號，由微控制器伺服板給微步馬達(dá)驅(qū)動板以動作指令，再由微步馬達(dá)驅(qū)動板依照此指令控制微步馬達(dá)驅(qū)動滾珠絲桿，使Z工作臺沿線性導(dǎo)軌作往復(fù)垂直移動，帶動焊頭系統(tǒng)的焊嘴垂直移動至精確焊接位置；所述X-Y工作臺通過各自獨立的X、Y定位傳感器反饋的位置信號，由微控制器伺服板給微步馬達(dá)驅(qū)動板以動作指令，再由微步馬達(dá)驅(qū)動板依照此指令控制微步馬達(dá)驅(qū)動滾珠絲桿，使X-Y工作臺沿線性導(dǎo)軌作往復(fù)水平移動，帶動Θ轉(zhuǎn)臺水平移動至精確焊接位置；所述Θ轉(zhuǎn)臺通過各自獨立的Θ定位傳感器反饋的位置信號，由微控制器伺服板給微步馬達(dá)驅(qū)動板以動作指令，再由微步馬達(dá)驅(qū)動板依照此指令控制微步馬達(dá)驅(qū)動設(shè)有向心推力球軸承的齒輪，使Θ轉(zhuǎn)臺作正反向水平轉(zhuǎn)動，帶動Θ轉(zhuǎn)臺上夾具中的待焊線工件至精確焊接位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲波焊線方法及其焊線裝置，設(shè)有兩組包括可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的定位用影像光學(xué)系統(tǒng)；設(shè)置在X－Y工作臺上可在水平方向轉(zhuǎn)動的Θ轉(zhuǎn)臺有兩組，且兩組Θ轉(zhuǎn)臺設(shè)有在水平方向往復(fù)移動X－Y工作臺可重復(fù)換位、復(fù)位的兩個工作位，在第一個工作位時，第一組Θ轉(zhuǎn)臺位于第一組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)下方，進(jìn)行定位，第二組Θ轉(zhuǎn)臺位于焊頭系統(tǒng)下方，進(jìn)行焊線，在第二個工作位時，第一組Θ轉(zhuǎn)臺位于焊頭系統(tǒng)的下方，進(jìn)行焊線，第二組Θ轉(zhuǎn)臺位于第二組定位用影像光學(xué)系統(tǒng)下方，進(jìn)行定位，依次有初始置料定位、兩組Θ轉(zhuǎn)臺換位和兩組Θ轉(zhuǎn)臺復(fù)位、重復(fù)上述換位復(fù)位的步驟?？商岣週ED焊線效率100％，IC芯片上的每個焊線區(qū)域由50×50mm增大到100×100mm，且不降低效率。
文檔編號H01L21/607GK1672855SQ20051003417
公開日2005年9月28日 申請日期2005年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月20日
發(fā)明者陳盧坤 申請人:艾逖恩機(jī)電(深圳)有限公司