CN102343477B - 一种键合头装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种键合头装置，应用于手动或半自动压焊设备，包括：键合头定架；打火部，设置于键合头定架上，用于完成打火；送线部，设置于键合头定架上，用于完成送线；键合部，设置于键合头定架上，包括：音圈电机，用于为键合部提供完成引线键合所需的键合压力。利用技术方案，通过在手动或半自动压焊设备上使用音圈电机来提供键合头的键合压力，使键合压力能够精确程控，提高了键合质量。

Description

一种键合头装置
技术领域
本发明涉及集成电路封装设备领域，特别是涉及一种应用于手动、半自动压焊设备上的键合头装置。
背景技术
压焊机具有球焊、楔焊两种焊线功能并能满足普通深腔需求，适合于基板或腔体模块元器件的生产。随着微电子行业的迅速发展，各种器件都面临国际大流通的考验，元器件的内在品质和外观质量变得越来越重要，性能可靠、操作方便、精度准确、功能强大是压焊机的发展趋势。键合头是压焊机的核心部件，其综合打火、送线、及压焊功能于一体。因此，键合头的研发尤为重要。
手动、半自动压焊设备上的键合头与全自动压焊设备上的键合头相比，其运动形式相对复杂，除需摆动运动外还需竖直运动，通常手动、半自动压焊设备上的键合头的键合压力由弹簧提供，在键合过程中，操作员通过手动调整弹簧的伸缩来调整所需的键合压力，这样操作起来不方便，且不精确，对键合质量有影响。
发明内容
本发明的实施例提供了一种应用于手动或半自动压焊设备上的键合头装置，以解决现有技术的手动或半自动压焊设备上的键合头的键合压力由弹簧提供的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种键合头装置，应用于手动或半自动压焊设备，其中，包括：
键合头定架；
打火部，设置于所述键合头定架上，用于完成打火；
送线部，设置于所述键合头定架上，用于完成送线；
键合部，设置于所述键合头定架上，包括：
音圈电机，用于为所述键合部提供完成引线键合所需的键合压力。
优选地，所述的键合头装置，其中，
所述键合部还包括：主转轴；可绕所述主转轴与所述键合头定架相对转动的换能器动架；换能器，设置于所述换能器动架上，用于提供完成引线键合所需的超声；劈刀，设置于所述换能器上；
所述音圈电机设置于所述键合头定架上，与所述换能器动架相接触，在通电的情况下，通过推动所述换能器动架来推动所述劈刀向键合面施加键合压力，所述键合压力与所述换能器提供的超声相配合带动所述劈刀完成键合。
优选地，所述的键合头装置，其中，
所述键合部还包括：设置于所述键合头定架上的第一触点和设置于所述换能器动架上的第二触点；
所述劈刀未接触到键合面时，所述第一触点与所述第二触点相接触；所述劈刀接触到键合面时，所述第一触点与所述第二触点脱离为不相接触。
优选地，所述的键合头装置，其中，
所述键合部还包括：设置于所述键合头定架上的开口传感器和设置于所述换能器动架上的开口调整螺钉；
当所述开口传感器与所述开口调整螺钉相接触时，所述换能器开始施加超声及所述音圈电机开始施加键合压力。
优选地，所述的键合头装置，其中，所述打火部包括：
打火支臂，设置于所述键合头定架上；
第一电磁铁，设置于所述打火支臂上；
绝缘的电子打火转臂，与所述电磁铁相连接；
打火杆，设置于所述电子打火转臂上；
所述第一电磁铁，用于在通电后，通过驱动所述电子打火转臂来带动所述打火杆运动到预定的打火位置。
优选地，所述的键合头装置，其中，所述送线部包括线夹部，所述线夹部包括：
定线夹；
动线夹，通过转销与所述定线夹相连接，所述动线夹通过绕所述转销相对所述定线夹旋转实现动线夹的开合；
开口调整螺钉，设置于所述动线夹，用于调整动线夹的开口大小；
第二电磁铁，用于在通电时推动所述开口调整螺钉，使所述动线夹绕所述转销旋转并打开一开口，以使键合丝进入；
复位弹簧，设置于所述定线夹与动线夹之间，用于在所述第二电磁铁断电时，使所述动线夹绕所述转销旋转并闭合所述动线夹的开口，以夹紧键合丝。
优选地，所述的键合头装置，其中，所述送线部还包括：
送线转臂，与所述线夹部相连接；
与所述送线转臂相接触的送线凸轮；
送线电机，用于带动所述送线凸轮旋转，从而带动所述送线转臂上下运动，进而带动所述线夹部上下运动。
优选地，所述的键合头装置，其中，所述送线部还包括：
送线复位弹簧，用于使所述送线凸轮与所述送线转臂时时相接触。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下技术效果：
通过在手动或半自动压焊设备上使用音圈电机来提供键合头的键合压力，使键合压力能够精确程控，提高了键合质量。
附图说明
图1为本发明实施例的键合头装置所包括的打火部的结构示意图；
图2为本发明实施例的键合头装置所包括的送线部的结构示意图；
图3该实施例的送线部中线夹部装置的结构示意图；
图4为本发明实施例的键合部的结构示意图；
图5为本发明实施例的键合头装置的整体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明实施例提供了一种键合头装置，应用于手动或半自动压焊设备，该键合头装置包括：键合头定架；打火部，设置于所述键合头定架上，用于完成打火；送线部，设置于所述键合头定架上，用于完成送线；键合部，设置于所述键合头定架上，包括：音圈电机，用于为所述键合部提供完成引线键合所需的键合压力。
图1为本发明实施例的键合头装置所包括的打火部的结构示意图。图5为本发明实施例的键合头装置的整体结构示意图。如图1，本发明实施例的键合头装置的打火部包括：打火支臂1、第一电磁铁2、电子打火(EFO，Electricflame-off)转臂3和打火杆4。该例中，第一电磁铁为旋转电磁铁。
打火支臂1固定于键合头定架22上(参见图5)，用于固定整个打火部装置，旋转电磁铁2固定于打火支臂1上，由旋转电磁铁2带动绝缘的EFO转臂3和连接在EFO转臂3上的打火杆4实现打火杆的运动，完成打火过程。
本发明实施例的打火部装置通过电磁铁如旋转电磁铁2带动打火杆4摆动，使打火摆脱了现有技术利用气缸带动打火杆的摆动所造成的气源的限制，并且简化了结构。
图2为本发明实施例的键合头装置所包括的送线部的结构示意图。如图2，该实施例的送线部包括：送线传感器12、送线凸轮13、送线调整螺钉14、送线复位弹簧15、送线电机16、送线转臂17、送线转轴18、小线轴19、过线管20和线夹部装置21。其中，线夹部装置的结构参照图3所示。
如图1及图5，送线转臂17通过送线转轴18与换能器动架29连接，送线转臂17可以绕送线转轴18与换能器动架29相对转动；送线电机16固定于换能器动架29上，送线电机16带动送线凸轮13旋转，送线凸轮13旋转顶动送线转臂17上下运动，实现连接在送线转臂17上的线夹部装置21上下运动，送线复位弹簧15的作用是保持送线凸轮13与送线转臂17时时接触；用安装在送线转臂17上的送线调整螺钉12和安装在合头定架22上的送线传感器12判断线夹装置21的最高点。键合丝设置于小线轴19上，穿过过线管20送到定线夹5和动线夹9之间，再进入用于实现键合的劈刀。示例性地，送线复位弹簧的一端可设置如固定在送线电机如送线电机的外壳上，另一端设置在所述送线转臂上，以使送线凸轮与送线转臂时时相接触。
图3为该实施例的送线部中线夹部装置的结构示意图。如图3，该实施例的线夹部包括：定线夹5、复位弹簧6、转销7、第一电磁铁如第一旋转电磁铁8、动线夹9、开口调整螺钉10和夹紧力调整螺钉11。整个线夹部装置通过定线夹5连接到送线转臂17，动线夹9通过转销7与定线夹5连接，可以相对定线夹5绕转销7旋转实现线夹开合；电磁铁8通电后顶动开口调整螺钉10打开动线夹，动线夹开口大小由开口调整螺钉10调整；电磁铁8断电，夹复位簧6推动夹紧力调整螺钉11带动动线夹9关闭开口，夹紧力大小由夹紧力调整螺钉11调节。
本发明实施例的送线部装置中线夹的开合由电磁铁8提供动力，同样避免了现有技术利用气缸为线夹的开合提供动力所需要的气源的限制，且结构简单。
图4为本发明实施例的键合部的结构示意图。如图4，该实施例的键合部设置于键合头定架22上，包括：音圈电机23、第一触点()24、第二触点25、开口调整螺钉26、开口传感器27、主转轴28、换能器动架29、换能器30和劈刀31。优选地，第一触点为平触点，第二触点为球触点。
键合过程中通过换能器提供超声，换能器30固定于换能器动架29上，换能器动架29可绕主转轴28与由键合头定架22相对转动，使安装于换能器30上的劈刀31相对键合头定架22上下运动，完成键合；通过固定于键合头定架22上的平触点(第一触点)24和固定于换能器动架29上的球触点(第二触点)25的接触与否判断劈刀31是否接触键合面；通过固定于键合头定架22上的开口传感器27和固定于换能器动架29上的开口调整螺钉26来确定劈刀接触键合面后何时施加超声和压力；音圈电机23设置于键合头定架22上，与换能器动架23相接触，在通电的情况下，安装于键合头定架22上的音圈电机23推动换能器动架29推动劈刀向键合面施加键合压力，该键合压力与换能器提供的超声相配合带动所述劈刀完成键合。
该实施例的键合部装置由音圈电机23提供键合压力，使键合压力能够精确程控，用户无需再通过手动调整弹簧来调整不同的键合产品所需的不同键合压力，提高了键合质量。
图5为本发明实施例的键合头装置的整体结构示意图。下面结合图5来描述一下利用本发明实施例的键合头装置完成的一个键合流程：
送线
键合丝穿过过线管20到达线夹21上方；电磁铁8通电推动开口调整螺钉10带动动线夹9绕转销7相对于定线夹5旋转，使动线夹在尖端打开一开口，键合丝进入定线夹5和动线夹9开口中；优选地，开口调整螺钉10固定于动线夹9上；电磁铁8断电，在复位弹簧6作用下动线夹9绕转销7相对于定线夹5旋转，使尖端开口闭合，夹紧键合丝，优选地，复位弹簧6固定于定线夹5和动线夹9之间；固定于换能器动架29上的送线电机16转动带动送线凸轮13转动，推动送线转臂17绕送线转轴18相对于换能器动架29上转动，优选地，送线复位弹簧15分别固定于送线转臂17与换能器动架29之间，保证送线凸轮13与送线转臂17接触；送线转臂17带动连接其上的线夹21上下运动，此时线夹中夹有键合丝，把键合丝送出劈刀31下端，其中，固定在键合头定架22上的送线传感器12和固定于送线转臂17上的送线调整螺钉14用于送线电机16复位时检测送线凸轮13原点。
打火
旋转电磁铁2通过打火支臂1固定于键合头定架22上，旋转电磁铁2通电，带动绝缘的EFO转臂3，打火杆4固定于EFO转臂3上，摆动到劈刀31下方，打火杆4通高压，对键合丝高压放电，把键合丝融化成球。
键合
键合头定架22带动整个键合头下降，劈刀31接触键合面，键合头定架22继续下降，此时，劈刀31带动换能器30前段翘起，其中，换能器30固定于键合头定架22上，因此键合头定架22绕主转轴28相对于键合头定架22前段翘起，安装于键合头定架22上的球触点25与安装于换能器动架29上的平触点24脱开，此时，键合头定架22的左右方向锁紧，只能上下运动；键合头定架22继续下降，安装于键合头定架22上的开口传感器27检测到安装于换能器动架29上的开口调整螺钉26，此时，安装于键合头定架22和换能器动架29之间的音圈电机23通电，推动换能器动架29从而推动劈刀31施加键合压力，同时，换能器30通电发出超声，带动劈刀31超声谐振，与压力配合完成一次键合。
本发明实施例的键合头装置中，打火部装置是由旋转电磁铁驱动EFO转臂完成打火和复位，该装置设有X、Y、Z三个方向可以微量调整功能；线夹部装置由电磁铁完成动线夹的打开，复位弹簧即复位簧完成关闭，通过夹紧力调整螺钉调整复位簧可调整夹线力的大小，开口调整螺钉调整线夹开口大小；送线部装置由送线电机驱动送线凸轮旋转，带动送线转臂摆动，送线复位弹簧完成复位，带动线夹装置Z向运动，从而完成送线功能；键合部装置是换能器通过超声波发生器使其产生超声振动，带动劈刀完成压焊；音圈电机可实现换能器的平衡及键合力的大小。
本发明实施例的键合头装置的打火部装置通过旋转电磁铁2带动打火杆4摆动，使打火摆脱了气源的限制，并且简化了结构；送线部装置中动线夹的开合也由电磁铁8提供动力，同样摆脱了气源的限制；键合部装置由音圈电机23提供键合压力，使键合压力能够精确程控，提高了键合质量。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种键合头装置，应用于手动或半自动压焊设备，其特征在于，包括：
键合头定架；
打火部，设置于所述键合头定架上，用于完成打火；
送线部，设置于所述键合头定架上，用于完成送线；
键合部，设置于所述键合头定架上，包括：
音圈电机，用于为所述键合部提供完成引线键合所需的键合压力；
所述送线部包括线夹部，所述线夹部包括：
定线夹；
动线夹，通过转销与所述定线夹相连接，所述动线夹通过绕所述转销相对所述定线夹旋转实现动线夹的开合；
开口调整螺钉，设置于所述动线夹，用于调整动线夹的开口大小；
第二电磁铁，用于在通电时推动所述开口调整螺钉，使所述动线夹绕所述转销旋转并打开一开口，以使键合丝进入；
复位弹簧，设置于所述定线夹与动线夹之间，用于在所述第二电磁铁断电时，使所述动线夹绕所述转销旋转并闭合所述动线夹的开口，以夹紧键合丝。
2.根据权利要求1所述的键合头装置，其特征在于，
所述键合部还包括：主转轴；可绕所述主转轴与所述键合头定架相对转动的换能器动架；换能器，设置于所述换能器动架上，用于提供完成引线键合所需的超声；劈刀，设置于所述换能器上；
所述音圈电机设置于所述键合头定架上，与所述换能器动架相接触，在通电的情况下，通过推动所述换能器动架来推动所述劈刀向键合面施加键合压力，所述键合压力与所述换能器提供的超声相配合带动所述劈刀完成键合。
3.根据权利要求2所述的键合头装置，其特征在于，
所述键合部还包括：设置于所述键合头定架上的第一触点和设置于所述换能器动架上的第二触点；
所述劈刀未接触到键合面时，所述第一触点与所述第二触点相接触；所述劈刀接触到键合面时，所述第一触点与所述第二触点脱离为不相接触。
4.根据权利要求3所述的键合头装置，其特征在于，
所述键合部还包括：设置于所述键合头定架上的开口传感器和设置于所述换能器动架上的开口调整螺钉；
当所述开口传感器与所述开口调整螺钉相接触时，所述换能器开始施加超声及所述音圈电机开始施加键合压力。
5.根据权利要求1所述的键合头装置，其特征在于，所述打火部包括：
打火支臂，设置于所述键合头定架上；
第一电磁铁，设置于所述打火支臂上；
绝缘的电子打火转臂，与所述电磁铁相连接；
打火杆，设置于所述电子打火转臂上；
所述第一电磁铁，用于在通电后，通过驱动所述电子打火转臂来带动所述打火杆运动到预定的打火位置。
6.根据权利要求5所述的键合头装置，其特征在于，所述送线部还包括：
送线转臂，与所述线夹部相连接；
与所述送线转臂相接触的送线凸轮；
送线电机，用于带动所述送线凸轮旋转，从而带动所述送线转臂上下运动，进而带动所述线夹部上下运动。
7.根据权利要求6所述的键合头装置，其特征在于，所述送线部还包括：
送线复位弹簧，用于使所述送线凸轮与所述送线转臂时时相接触。
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