專利名稱：用于全自動引線鍵合設備上的鍵合頭裝置的制作方法
技術領域：
用于全自動引線鍵合設備上的鍵合頭裝置技術領域[0001]本實用新型是一種用于全自動引線鍵合設備上的鍵合頭裝置，屬于用于全自動引線鍵合設備上的鍵合頭裝置的改造技術。
背景技術：
[0002]引線鍵合機是IC元器件和LED燈封裝過程中芯片與引線框架內部電氣互連工藝的專用設備，是微電子封裝行業(yè)的關鍵設備。隨著微電子與LED行業(yè)的快速發(fā)展，元器件的封裝質量與封裝生產速度變得越來越重要，對引線鍵合機的運行精度和速度的要求越來越聞。[0003]鍵合頭是全自動引線鍵合機的核心部件，對鍵合質量和鍵合速度起著至關重要的作用。然而，隨著鍵合頭運行速度的提高，急起急停而帶來的鍵合工具振動問題影響巨大，影響鍵合速度與質量。[0004]中國專利申請?zhí)?00510200633.8中公開了一種輕質高剛度XY工作臺及鍵合頭， 中國專利申請?zhí)?00610058852. I中公開了一種超聲波鍵合頭及采用超聲波鍵合頭的裝置，中國專利申請?zhí)?00610140824. 4中公開了一種重量輕的鍵合頭組件，中國專利申請?zhí)?200620201098. 8中公開了一種鍵合頭裝置，中國專利申請?zhí)?00910245181. 3中公開了一種旋轉引線鍵合頭裝置，中國專利申請?zhí)?01010243239.3中公開了一種鍵合頭裝置，中國專利申請?zhí)?01010243441. 4中公開了一種鍵合頭裝置等，這些專利申請文件中都沒有提到怎樣解決高速運動的鍵合頭急起急停時怎樣減少振動。發(fā)明內容[0005]本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種提高引線鍵合的質量和速度的用于全自動引線鍵合設備上的鍵合頭裝置。本實用新型設計合理，方便實用。[0006]本實用新型的技術方案是本實用新型的用于全自動引線鍵合設備上的鍵合頭裝置，包括有用于安裝各個組件的鍵合頭基座、用于完成鍵合功能的鍵合組件、用于增加或控制鍵合體的阻尼以減少鍵合時的振動的電磁阻尼組件、用于完成引線燒球的打火組件、用于引線的夾持和送線功能的線夾組件，其中鍵合組件裝設在鍵合頭基座的底部，電磁阻尼組件包括有電磁阻尼板及電磁鐵，電磁阻尼組件中的電磁阻尼板裝設在鍵合組件上，電磁阻尼組件中的電磁鐵固定在鍵合頭基座上，打火組件裝設在鍵合頭基座的一側，隨鍵合組件一起運動的線夾組件裝設在鍵合組件上。[0007]上述鍵合組件包括有超聲換能器、鍵合工具、超聲換能器夾持件、音圈電機動圈、 音圈電機定子、柔性彈片、鍵合組件安裝件及光柵尺，其中鍵合組件通過鍵合組件安裝件與鍵合頭基座相連；成直角配對安裝的柔性彈片分別與鍵合組件安裝件與超聲換能器夾持件連接，并形成旋轉軸線Θ ;鍵合工具安裝在超聲換能器上，超聲換能器裝設在超聲換能器夾持件上，首圈電機動圈安裝在兩組首圈電機定子之間，首圈電機動圈在兩組首圈電機定子之間運動，音圈電機定子固定于鍵合頭基座上，驅動安裝在超聲換能器上的鍵合工具進行上下運動及Z向位移的音圈電機動圈連接在超聲換能器夾持件上，并驅動鍵合組件繞旋轉軸線Θ旋轉。上述執(zhí)行引線鍵合任務的鍵合工具安裝在超聲換能器的端部。上述鍵合工具的上下運動及轉動的運動的距離及轉角由光柵尺組件測量取得。上述電磁阻尼組件中的電磁鐵包括有電磁阻尼線圈、電磁鐵芯，其中電磁阻尼線圈纏繞在電磁鐵芯上形成一個電磁鐵，跟隨鍵合組件運動的電磁阻尼板安裝在鍵合組件上，電磁阻尼線圈纏繞在電磁鐵芯上形成的電磁鐵固定于鍵合頭基座上。上述電磁鐵與電磁鐵驅動器電連接，電磁鐵由電磁鐵驅動器控制。上述打火組件包括有打火桿、打火桿調節(jié)轉軸、打火組件安裝件、打火線，其中起接通電流作用的打火線與打火桿連接，打火桿夾持固定在能調節(jié)打火桿的頂端位置的打火桿調節(jié)轉軸上，打火桿調節(jié)轉軸夾持固定在打火組件安裝件上，打火組件安裝件與鍵合頭基座相連。上述線夾組件包括有線夾固定臂、線夾旋轉臂、線夾螺線管、引線導向孔、寶石片、線夾彈片，其中線夾旋轉臂通過尾部線夾彈片與線夾旋轉臂相連，線夾螺線管和引線導向孔裝設在線夾固定臂上，兩片寶石片分別裝設在線夾固定臂與線夾旋轉臂上；上述線夾組件通過線夾固定臂與鍵合組件相連，與鍵合組件一起運動。上述線夾組件的線夾旋轉臂上還設有能調節(jié)線夾固定臂與線夾旋轉臂之間的夾緊力的線夾調節(jié)彈簧。本實用新型由于采用包括有鍵合頭基座、鍵合組件、電磁阻尼組件、打火組件、線夾組件的結構，鍵合頭組件主要由音圈電機驅動，從而帶動超聲換能器與鍵合工具上下運動。運動的距離從光柵尺讀數頭反饋得到。鍵合時鍵合力的精確控制由音圈電機驅動電流控制；在鍵合工具停在鍵合位置時，控制電磁阻尼器，產生合適的阻尼力，抑制超聲換能器與鍵合工具由于快速停止而引起的振動，提高引線鍵合的質量和速度。本實用新型是一種設計巧妙，性能優(yōu)良，方便實用的用于全自動引線鍵合設備上的鍵合頭裝置。

圖I為本實用新型實施例的整體結構組件安裝關系示意圖；圖2為本實用新型實施例的引線鍵合頭裝置所包括的鍵合組件結構示意圖；圖3為本實用新型實施例的引線鍵合頭裝置所包括的電磁阻尼組件示意圖；圖4為本實用新型實施例的引線鍵合頭裝置所包括的打火組件結構示意圖；圖5為本實用新型實施例的引線鍵合頭裝置所包括的線夾組件結構示意圖；圖6為本實用新型實施例的整體結構示意圖。其中，101-超聲換能器，102-鍵合工具，103-換能器夾持件，104-音圈電機動圈，105音圈電機定子，106-柔性彈片，107-鍵合組件安裝件，108-光柵讀數頭，Θ -鍵合頭旋轉軸線，201-電磁阻尼板，202-電磁阻尼線圈，203-電磁鐵芯，204-電磁鐵驅動器，301-打火桿，302-打火桿調節(jié)轉軸，303-打火組件安裝件，304-打火線，401-線夾固定臂，402線夾旋轉臂，403-線夾螺線管，404-線夾調節(jié)彈簧，405-引線導向孔，406-寶石片，407-線夾彈片，5-鍵合頭基座。
具體實施方式
[0023]實施例[0024]本實用新型的結構示意圖如圖1、2、3、4、5、6所示，本實用新型的用于全自動引線鍵合設備上的鍵合頭裝置，包括有用于安裝各個組件的鍵合頭基座5、用于完成鍵合功能的鍵合組件I、用于增加或控制鍵合體的阻尼以減少鍵合時的振動的電磁阻尼組件2、用于完成引線燒球的打火組件3、用于引線的夾持和送線功能的線夾組件4，其中鍵合組件I裝設在鍵合頭基座5的底部，電磁阻尼組件2包括有電磁阻尼板201及電磁鐵，電磁阻尼組件2 中的阻尼板201裝設在鍵合組件I上，其電磁鐵固定在鍵合頭基座5上，打火組件3裝設在鍵合頭基座5的一側，線夾組件4裝設在鍵合組件3上，隨鍵合組件I 一起運動，上述鍵合頭基座5，主要用于安裝各個組件的基礎零件，并與XY工作臺(未畫出)連接，以此完成鍵合工具的XY方向的位移。[0025]上述鍵合組件I包括有超聲換能器101、鍵合工具102、超聲換能器夾持件103、音圈電機動圈104、兩組音圈電機定子105、柔性彈片106、鍵合組件安裝件107及光柵尺，其中鍵合組件2通過鍵合組件安裝件107與鍵合頭基座5相連；成直角配對安裝的柔性彈片 106連接鍵合組件安裝件107與超聲換能器夾持件103，并形成旋轉軸線Θ，如圖2所示，旋轉軸線Θ與超聲換能器夾持件103的幾何軸線垂直，與鍵合組件安裝件107平行，鍵合工具102安裝在超聲換能器101上，超聲換能器101裝設在超聲換能器夾持件103上，音圈電機動圈104安裝在兩組音圈電機定子105之間，音圈電機動圈104在兩組音圈電機定子105 之間運動，音圈電機定子105固定于鍵合頭基座5上，音圈電機動圈104連接在超聲換能器夾持件103上，驅動安裝在超聲換能器101上的鍵合工具102進行上下運動及Z向位移，并驅動鍵合組件2繞旋轉軸線Θ旋轉。鍵合時鍵合力的大小可控制音圈電機的驅動電流來精確控制。鍵合工具102進行上下運動及Z向位移與XY平臺的位移組合成整個引線鍵合所需的XYZ三位空間運動。上述超聲換能器101通過超聲發(fā)生器(未畫出)產生超聲振動， 帶動鍵合工具102完成引線鍵合。鍵合力的大小由音圈電機控制。[0026]上述執(zhí)行引線鍵合任務的鍵合工具102安裝在超聲換能器101的端部。[0027]上述鍵合工具102的上下運動及轉動的運動的距離及轉角由光柵尺組件測量取得。[0028]上述電磁阻尼組件2中的電磁鐵包括有電磁阻尼線圈202、電磁鐵芯203，電磁阻尼組件2中還包括有電磁鐵驅動器204，電磁阻尼線圈202纏繞在電磁鐵芯203上形成電磁鐵，電磁鐵固定于鍵合頭基座5上，電磁鐵由電磁鐵驅動器204控制，磁阻尼組件2中的電磁阻尼板201安裝在鍵合組件I上，跟隨鍵合組件)運動，通過阻尼板運動時產生阻力，達到降低鍵合組件振動的作用。電磁鐵驅動器204驅動電磁阻尼線圈202，在電磁鐵芯203兩端產生磁場，當電磁阻尼板201隨著鍵合頭組件運動或振動時，切割磁力線，從而在電磁阻尼板201上產生阻止運動的阻尼力?？梢钥刂齐姶膨寗悠?04的驅動電流大小及通斷，在鍵合頭快速停止時產生合適的阻尼力，使鍵合頭快速的停止下來，而有效的抑制振動，提高鍵合的質量和速度。[0029]上述打火組件3包括有打火桿301、打火桿調節(jié)轉軸302、打火組件安裝件303、打火線304，其中打火線304連接打火桿301，起接通電流作用，打火桿301被打火桿調節(jié)轉軸 302夾持固定，打火桿調節(jié)轉軸302被打火組件安裝件303夾持固定，打火組件安裝件303與鍵合頭基座5相連；通過調節(jié)打火桿調節(jié)轉軸302調節(jié)打火桿(301)尖端的左右，上下的位置，以適應打火燒球的功能。通過旋轉或X向移動打火桿調節(jié)轉軸302可以調節(jié)打火桿端部在空間中Z和X向的位置，前后移動打火桿301可以調節(jié)打火桿端部在空間Y向的位置。高壓電流通過打火線304傳遞到打火桿301尖端，完成對引線尾絲端部放電燒球功能。上述線夾組件4包括有線夾固定臂401、線夾旋轉臂402、線夾螺線管403、引線導向孔405、寶石片406，線夾彈片407，其中線夾旋轉臂402通過尾部線夾彈片407與線夾固定臂相連，線夾螺線管403和引線導向孔405裝設在線夾固定臂401上，線夾調節(jié)彈簧404裝設在線夾旋轉臂401上，兩片寶石片406分別裝設在線夾固定臂401與線夾旋轉臂401上；上述線夾組件通過線夾固定臂401與鍵合組件相連，與鍵合組件一起運動。上述線夾組件通過線夾固定臂401與鍵合組件相連，鍵合過程中與鍵合組件一起運動。引線(未畫出)經過引線導向孔405，通過兩片寶石片406的中間，到達鍵合工具102。線夾旋轉臂402在線夾螺線管的驅動下，根據需要及時張開或閉合寶石片406，完成對引線的夾緊或松開。本實施例中，上述線夾組件4的線夾旋轉臂401上還設有能調節(jié)線夾固定臂401與線夾旋轉臂402之間的夾緊力的線夾調節(jié)彈簧404。對引線夾緊力大小的控制通過調節(jié)線夾調節(jié)彈簧404來實現(xiàn)。本實用新型控制鍵合頭振動的方法，在焊接過程中需要鍵合工具穩(wěn)定的時刻，如鍵合或引線成弧時刻，控制電磁鐵線圈電流的大小來控制鍵合組件運動或振動的阻尼大小，從而實現(xiàn)快速的抑制振動。本實用新型的工作原理如下鍵合組件I停留在打火位置，此時線夾閉合；打火桿301對鍵合工具(如劈刀)留出的尾絲(露出的一小段的引線-金線、銀線或合金線)放電，致尾絲燒成球狀；線夾打開，鍵合組件I在由音圈電機動圈104及音圈電機定子105組成的音圈電機的驅動下快速下行；當碰到焊接點時(如IC上的焊盤)，鍵合組件I停止；此時電磁阻尼組件2起作用，抑制鍵合組件I高速停止時產生的振動；然后進行引線第一焊點的超聲焊接(超聲由超聲換能器驅動)；焊完后，鍵合頭起來，在空間上引導引線進行拉弧，至第二焊點(位于IC或LED支架上)停止；電磁阻尼組件2抑制鍵合組件I振動，焊接第二焊點，完成后鍵合組件上行至留出合適長度的尾絲，線夾閉合，扯斷引線；然后回到打火位置，進行下一循環(huán)。
權利要求1.一種用于全自動引線鍵合設備上的鍵合頭裝置，特征在于包括有用于安裝各個組件的鍵合頭基座(5)、用于完成鍵合功能的鍵合組件(I)、用于增加或控制鍵合體的阻尼以減少鍵合時的振動的電磁阻尼組件(2)、用于完成引線燒球的打火組件(3)、用于引線的夾持和送線功能的線夾組件(4)，其中鍵合組件(I)裝設在鍵合頭基座(5)的底部，電磁阻尼組件(2)包括有電磁阻尼板(201)及電磁鐵，電磁阻尼組件(2)中的電磁阻尼板(201)裝設在鍵合組件(I)上，電磁阻尼組件(2)中的電磁鐵固定在鍵合頭基座(5)上，打火組件(3)裝設在鍵合頭基座(5)的一側，隨鍵合組件(I) 一起運動的線夾組件(4)裝設在鍵合組件(I)上。
2.根據權利要求I所述的用于全自動引線鍵合設備上的鍵合頭裝置，其特征在于上述鍵合組件(I)包括有超聲換能器(101)、鍵合工具(102)、超聲換能器夾持件(103)、音圈電機動圈(104)、音圈電機定子(105)、柔性彈片(106)、鍵合組件安裝件(107)及光柵尺，其中鍵合組件(2)通過鍵合組件安裝件(107)與鍵合頭基座(5)相連；成直角配對安裝的柔性彈片(106)分別與鍵合組件安裝件(107)與超聲換能器夾持件(103)連接，并形成旋轉軸線Θ ;鍵合工具(102)安裝在超聲換能器(101)上，超聲換能器(101)裝設在超聲換能器夾持件(103 )上，音圈電機動圈(104 )安裝在兩組音圈電機定子(105 )之間，音圈電機動圈(104)在兩組音圈電機定子(105)之間運動，音圈電機定子(105)固定于鍵合頭基座(5)上，驅動安裝在超聲換能器(101)上的鍵合工具(102)進行上下運動及Z向位移的音圈電機動圈(104)連接在超聲換能器夾持件(103)上，并驅動鍵合組件(2)繞旋轉軸線Θ旋轉。
3.根據權利要求I所述的用于全自動引線鍵合設備上的鍵合頭裝置，其特征在于上述執(zhí)行引線鍵合任務的鍵合工具(102)安裝在超聲換能器(101)的端部。
4.根據權利要求I所述的用于全自動引線鍵合設備上的鍵合頭裝置，其特征在于上述鍵合工具(102)的上下運動及轉動的運動的距離及轉角由光柵尺組件測量取得。
5.根據權利要求I所述的用于全自動引線鍵合設備上的鍵合頭裝置，其特征在于上述電磁阻尼組件(2)中的電磁鐵包括有電磁阻尼線圈(202)、電磁鐵芯(203)，其中電磁阻尼線圈(202)纏繞在電磁鐵芯(203)上形成一個電磁鐵，跟隨鍵合組件(I)運動的電磁阻尼板(201)安裝在鍵合組件(I)上，電磁阻尼線圈(202 )纏繞在電磁鐵芯(203 )上形成的電磁鐵固定于鍵合頭基座(5)上。
6.根據權利要求5所述的用于全自動引線鍵合設備上的鍵合頭裝置，其特征在于上述 電磁鐵與電磁鐵驅動器(204)電連接，電磁鐵由電磁鐵驅動器(204)控制。
7.根據權利要求I所述的用于全自動引線鍵合設備上的鍵合頭裝置，其特征在于上述打火組件(3)包括有打火桿(301)、打火桿調節(jié)轉軸(302)、打火組件安裝件(303)、打火線(304 )，其中起接通電流作用的打火線(304 )與打火桿(301)連接，打火桿(301)夾持固定在能調節(jié)打火桿(301)的頂端位置的打火桿調節(jié)轉軸(302)上，打火桿調節(jié)轉軸(302)夾持固定在打火組件安裝件(303)上，打火組件安裝件(303)與鍵合頭基座(5)相連。
8.根據權利要求I所述的用于全自動引線鍵合設備上的鍵合頭裝置，其特征在于上述線夾組件(4)包括有線夾固定臂(401)、線夾旋轉臂(402)、線夾螺線管(403)、引線導向孔(405)、寶石片(406)、線夾彈片(407)，其中線夾旋轉臂(402)通過尾部線夾彈片(407)與線夾旋轉臂(402)相連，線夾螺線管(403)和引線導向孔(405)裝設在線夾固定臂(401)上，兩片寶石片(406 )分別裝設在線夾固定臂(401)與線夾旋轉臂(402 )上；上述線夾組件通過線夾固定臂(401)與鍵合組件(I)相連，與鍵合組件(I) 一起運動。
9.根據權利要求8所述的用于全自動引線鍵合設備上的鍵合頭裝置，其特征在于上述線夾組件(4)的線夾旋轉臂(401)上還設有能調節(jié)線夾固定臂(401)與線夾旋轉臂(402)之間的夾緊力的線夾調節(jié)彈簧(404)。
專利摘要本實用新型是一種用于全自動引線鍵合設備上的鍵合頭裝置。包括鍵合頭基座、用于完成鍵合功能的鍵合組件、用于增加或控制鍵合體的阻尼以減少鍵合時的振動的電磁阻尼組件、用于完成引線燒球的打火組件、用于引線的夾持和送線功能的線夾組件，鍵合組件裝設在鍵合頭基座的底部，電磁阻尼組件包括有電磁阻尼板及電磁鐵，電磁阻尼組件中的電磁阻尼板裝設在鍵合組件上，電磁阻尼組件中的電磁鐵固定在鍵合頭基座上，打火組件裝設在鍵合頭基座的一側，隨鍵合組件一起運動的線夾組件裝設在鍵合組件上。本實用新型在鍵合組件停在鍵合位置時，控制電磁阻尼組件產生合適的阻尼力，抑制超聲換能器與鍵合組件由于快速停止而引起的振動，提高引線鍵合質量和速度。
文檔編號H01L21/607GK202816884SQ20122055093
公開日2013年3月20日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權日2012年10月25日
發(fā)明者曹占倫, 陳新, 吳小洪, 姜永軍, 高健 申請人:廣東工業(yè)大學