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Abstract

本发明公开了一种具有双焊线头的微电子芯片引线键合装置。该引线键合装置包括两套相同的焊线头，通过手工调节置于焊线头底座下部开槽处上的紧固螺栓在槽上的位置，两个焊线头之间的相对位置及间距可以进行调整和改变。在一个共用的控制器程序的协调控制作用下，每个焊线头可独立焊线或同步焊线，引线键合效率比只有单焊线头的键合机提高一倍，每个焊线头通过联接螺栓固结于焊线头支座上。本发明通过在一台键合机上配置具有两个甚至多个焊线头所形成的引线键合装置，针对不同的工件，通过调整和编程进行分工协作，共同完成芯片与基板间的引线互联焊线任务，芯片键合效率可成倍提高。

Description

一种双焊线头引线键合装置
技术领域
本发明涉及微电子芯片封装的引线键合装置，特别是涉及一种双焊线头协同工作的引线键合装置。
技术背景
引线键合是微电子封装的主导方式。为了提高引线键合速度，键合设备在驱动源及键合机构甚至进、出料系统及工件的布置上都进行了大量改进，包括驱动源广泛采用直线电机直接驱动方式代替步进电机加滚珠丝杠传动方式，机构上采用并串联相结合的新型机构，同型号芯片采用等间距阵列式布置等，键合运动性能显著提高。然而，受物理条件的限制，靠提高单元部件的性能以提高键合速度有其物理极限，效率不可能无限提高，即单一焊线头的引线键合机键合效率很难得到大幅改善。为了解决这一技术问题，本发明在单一焊线头上应用高性能驱动元件的同时，通过在一台键合机上配置具有两个甚至多个焊线头所形成的引线键合装置，针对不同的工件，通过调整和编程进行分工协作，共同完成芯片与基板间的引线互联焊线任务，芯片的引线键合效率可成倍提高。
发明内容
为了满足高速、高精度超声波引线键合的需要，解决技术背景中单焊线头引线键合速度及效率的限制，本发明的目的在于提供一种双焊线头协同引线键合装置，在一个共用的控制器的协调控制作用下，每个焊线头可独立焊线或同步焊线，引线键合效率比只有单焊线头的键合机提高一倍。
为了解决上述技术问题，本发明提供的双焊线头引线键合装置包括：两套完全相同的焊线头，通过手工调节置于焊线头底座下部开槽处上的紧固螺栓在槽上的位置，两个焊线头之间的相对位置及间距可以进行调整和改变。在一个共用的控制器程序的协调控制作用下，每个焊线头可独立焊线或同步焊线，引线键合效率比只有单焊线头的键合机提高一倍。其中每个焊线头包括线夹、打火杆及驱动系统、变幅杆及其驱动系统、劈刀、变幅杆夹持座、变幅杆支座、焊线头转轴、转轴支承轴承、轴支撑架、电机支座、直线电机及电机伺服驱动系统、直线编码器、视觉系统。每个焊线头通过联接螺栓固定于引线键合装置的支持架上。每个焊线头在直线电机的上下驱动作用下可绕转轴旋转，与线夹驱动送线系统、打火杆及高压电子打火驱动系统、水平方向两维平面运动系统、视觉系统相结合，共同完成引线键合功能。
所述的双焊线头引线键合装置的支持架的底部平行于X方向开有两个平行的“一”字形长孔，可让固定轴支座和电机支座的螺钉穿过，螺钉及相应的焊线头可在槽中滑动，从而可根据阵列式芯片键合点的间距分别确定每个焊线头的键合区域，并调整两焊线头的相对位置以适应其焊线要求。相应地，支架上部固定光栅尺读数头的联接螺栓也应适应其位置调整要求，因而也开有平行于底部长槽的长孔。焊线头相对位置调整到位后再用螺栓拧紧固定，使每个焊线头固定于支架上，形成一个完整的双焊线头引线键合装置。支架上部留有足够的空间以保证焊线头位置调整和焊线运动过程中彼此不发生干涉。
所述的双焊线头引线键合装置中的每个焊线头结构相同，两个键合头是相互关联的分工协作关系，可独立焊线，也可协同焊线，但受一个统一的控制器控制，根据工件的特点选定其作业方式和键合运动模式。根据需要，焊线头可从双头扩展到多头，只需将支持架及其上开的槽延长，其余相关部件作相应的延伸，控制器编程中考虑多焊线头的合理分工与协调。
所述的双焊线头引线键合装置中的每个焊线头上的直线电机为矩形音圈电机，电机位移检测系统(光栅尺)为非接触式直线光栅尺，电机与光栅错位放置，均允许有一定的摆角，在其摆角范围内不影响测量和运动精度。电机上下直线运动时，每个焊线头可绕转轴摆动，在热超声作用下完成芯片与基板间的引线键合功能。
所述的双焊头引线键合装置两焊线头间的相对位置通过机械调节方式进行调整，应用视觉系统，找到阵列芯片上基准点，对焊点位置进行标定，然后再进行固定，可保证焊线的一致性。
与技术背景相比，本发明的有益效果是：
1、采用双焊线头键合装置，无需设计更高速度的驱动源和传动系统，但焊线速度却提高了一倍，可完全突破驱动机构的物理限制，焊线效率大大提高。
2、只增加一个焊线头的条件下，且位置调整采用机械方式，键合机整机成本增加很少，但焊线速度却增加了一倍，焊线机性价比也大大提高了。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，图1(a)为主视图，(b)为俯视图，(c)为其左视图。图1中：1、直线电机，2、电机定子固定螺钉，3、垫圈，4、螺母，5、电机支座调整螺钉，6、焊线头支架，7、电机支座，8、变幅杆支座，9、电机动子联接螺钉，10、变幅杆支座紧固螺钉，11、变幅杆夹持座，12、变幅杆，13、变幅杆压轴，14、劈刀，15、线夹固定螺栓，16、打火杆支座，17、编码器支座，18、编码器固定螺钉，19、垫圈，20、螺母，21、摄像头支架固定螺钉，22、打火杆接线柱，23、垫圈，24、打火杆支座固定螺钉，25、打火杆小支座，26、线夹，27、直线光栅，28、光栅尺读数头，29、读数头紧固螺栓，30、垫圈，31、摄像头，32、摄像头支座，33、支架固定螺钉，34、轴承，35、挡圈，36、焊线头转轴，37、变幅杆紧固螺栓，38、轴支撑架，39、连接轴，40、垫圈。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
参见图1，本发明包括两套完全相同的焊线头，每个焊线头包括线夹26、打火杆支座16、变幅杆12、劈刀14、变幅杆夹持座11、变幅杆支座8、焊线头转轴36、转轴支承轴承34、轴支撑架38、电机支座7、直线电机1、直线编码器28、视觉系统31。每个焊线头通过联接螺栓5固定于支持架6上，支架通过螺栓33固定于平面运动平台上。每个焊线头在直线电机1的上下驱动作用下可绕转轴36旋转，与线夹驱动送线系统26、电子打火系统16、水平方向XY方向平面运动系统、视觉系统31相结合，共同完成引线键合功能。
支持架6的底部平行于X方向开有两个“一”字形长孔，可让固定轴支座38和电机支座7的螺钉5穿过，螺钉及相应的焊线头可在槽中滑动，从而可根据阵列式芯片键合点的间距分别确定每个焊线头的键合区域，并调整两焊线头的相对位置以适应其焊线要求。相应地，支架上部固定光栅尺读数头的联接螺栓18也应适应其位置调整要求，因而也开有平行于底部长槽的长孔。焊线头相对位置调整到位后再用螺栓5、18拧紧固定。支架上部留有足够的空间以保证焊线头位置调整和焊线运动过程中彼此不发生干涉。
每个焊线头结构相同，两个键合头是相互关联的分工协作关系，可独立焊线，也可协同焊线，但受一个统一的控制器控制，根据工件的特点选定其作业方式和键合运动模式。根据需要，焊线头可从双头扩展到多头，只需将支持架6及其上开的槽延长，其余相关部件作相应的延伸，控制器编程中考虑多焊线头的合理分工与协调。
每个焊线头上的直线电机1为矩形音圈电机，电机位移检测系统(光栅尺)为非接触式光栅，电机与光栅错位放置，均允许有一定的摆角且不影响运动精度。电机上下直线运动时，每个焊线头可绕转轴36摆动，在热超声作用下完成引线键合功能。
本发明的主要特点为：
1、采用双焊线头键合装置，无需设计更高速度的驱动源和传动系统，但焊线速度却提高了一倍，可完全突破驱动机构本身的物理限制，焊线效率大大提高。
2、只增加一个焊线头的条件下，且位置调整采用机械方式，键合机整机成本增加很少，但焊线速度却增加了一倍，焊线机性价比也大大提高了。
3、采用高性能音圈直线电机直接驱动，电机动子线圈与定子铁芯间有较大间隙，允许直线电机在其行程范围内可绕转轴转动，即动子线圈与定子铁芯横向有足够大的间隙。相应地，位置检测传感器光栅尺为非接触测量方式，也允许其绕转轴有一定的摆角而不影响测量精度。
4、键合装置支架底部及上部横向开有平行的长槽，通过调整紧固螺丝在槽中的位置确定两焊头的相对位置，然后对阵列式芯片的焊线工作区域进行分工，共同进行引线键合，焊线速度比单焊头提高近一倍。
5、两个焊线头固定于同一支架上，其X、Y向水平面上的平面运动完全相同，Z向运动受各自直线电机驱动独立可控。

Claims (4)

1.一种具有双焊线头的微电子芯片引线键合装置，为焊线机上的一个重要部件，其特征在于：该引线键合装置包括两套完全相同的焊线头(或称键合头)，通过手工调节置于焊线头底座下部开槽处上的紧固螺栓在槽上的位置，两个焊线头之间的相对位置及间距可以进行调整和改变。在一个共用的控制器程序的协调控制作用下，每个焊线头可独立焊线或同步焊线，引线键合效率比只有单焊线头的键合机提高一倍。其中每个焊线头包括线夹26、打火杆支座16、变幅杆12、劈刀14、变幅杆夹持座11、变幅杆支座8、焊线头转轴36、转轴支承轴承34、轴支撑架38、电机支座7、直线电机1、直线编码器28、视觉系统31。每个焊线头通过联接螺栓5固定于支持架6上。每个焊线头在直线电机1的上下驱动作用下可绕转轴36旋转，与线夹驱动送线系统26、电子打火系统16、水平方向XY方向平面运动系统、视觉系统31相结合，共同完成引线键合功能。
2.根据权利要求1所述的双焊线头引线键合装置，其特征在于：支持架6的底部平行于X方向开有两个“一”字形长孔，可让固定轴支座38和电机支座7的螺钉5穿过，螺钉及相应的焊线头可在槽中滑动，从而可根据阵列式芯片键合点的间距分别确定每个焊线头的键合区域，并调整两焊线头的相对位置以适应其焊线要求。相应地，支架上部固定光栅尺读数头的联接螺栓18也应适应其位置调整要求，因而也开有平行于底部长槽的长孔。焊线头相对位置调整到位后再用螺栓5、18拧紧固定。支架上部留有足够的空间以保证焊线头位置调整和焊线运动过程中彼此不发生干涉。
3.根据权利要求1和2所述的双焊线头引线键合装置，其特征在于：每个焊线头结构相同，两个键合头是相互关联的分工协作关系，可独立焊线，也可协同焊线，但受一个统一的控制器控制，根据工件的特点选定其作业方式和键合运动模式。根据需要，焊线头可从双头扩展到多头，只需将支持架6及其上开的槽延长，其余相关部件作相应的延伸，控制器编程中考虑多焊线头的合理分工与协调。
4.根据权利要求1和2所述的双焊线头引线键合装置，其特征在于：每个焊线头上的直线电机1为矩形音圈电机，电机位移检测系统(光栅尺)为非接触式光栅，电机与光栅错位放置，均允许有一定的摆角且不影响运动精度。电机上下直线运动时，每个焊线头可绕转轴36摆动，在热超声作用下完成引线键合功能。
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