CN104043918B - 一种焊线用的线夹装置及使用其焊线的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊线用的线夹装置，包括：主体，主体包括左体和右体；连接在左体上的导线孔，用于线的输送；两个用于夹线的线接触板，能把线夹住，其中一个线接触板设置在左体上，另一个设置在右体上；施力装置，与右体上的线接触板相连接，其中施力装置在焊线过程中对线施加夹持力来夹住线，直到线尾剪断时才松开。本发明的施力装置在焊线的过程中可以施加夹持力或吸力在线上，当焊线过程中出现断线时，两个线接触板可以稳定地夹住线，或者抽吸通道吸住线，不让断后的线移动，以防止线从瓷嘴中滑出。本发明能有效提高焊线的生产效率、焊线质量和焊线稳定性。

Description

一种焊线用的线夹装置及使用其焊线的方法

技术领域

本发明涉及一种焊线装置，尤其是关于一种在焊线过程中用于夹线的线夹装置及使用线夹装置焊线的方法。

背景技术

半导体装配包含一系列的封装阶段，包括（但不限于）芯片的准备，芯片的粘贴，焊线，封装等等。在焊线阶段，用线将半导体芯片的焊盘和引脚框中的引脚连接起来需要用到一个焊线装置。这方面已有很多传统的系统.

美国专利8191759公开了一种焊线装置和方法。在这项技术中，第一个夹钳和瓷嘴连结一起运动，第二夹钳被放置在线的延伸方向上，和第一夹钳呈同一直线，线则穿过瓷嘴。

另一个先前的技术是美国专利7025243中描述的一种焊线装置。其焊头包括一个夹线器，该夹线器对应焊头一起运动，把线输送到焊线器中；一个夹线器的传动装置，驱动夹线器跟随焊头做对应的运动。

如图1所示是现有技术中的一种焊线装置，其操作方法具有代表性。这个焊线装置中，用于焊接的线120穿过瓷嘴104，有一个夹钳106适当的将线102夹住。步骤（a-b）表示了把线102连到焊接目标108上的过程。在此过程中，用于焊接的线102穿过瓷嘴104。线102的末端有一个由点火装置（图中未显示）烧成的小球110。步骤（a）中，夹钳106呈打开状态和瓷嘴104一起向下运动到焊接目标108上。如步骤（b）所示焊接形成第一焊点112。

接着步骤（c-f）中，瓷嘴104轻轻升起，和打开的夹钳106一起向引脚运动。线102跟随着规定的线路走，如步骤（d-e）所示被连接到第二焊点114。焊接完成之后，如步骤（f）所示，瓷嘴104在Z轴方向向上运动，此时线继续从瓷嘴104的尖端送出。当瓷嘴104上升到规定的高度，夹钳106关闭，把线102剪断，如步骤（g）所示。瓷嘴104和夹钳106继续向上运动，使一段固定长度的线尾伸出瓷嘴104尖端。然后瓷嘴104移到电火花的位置，将线尾烧成球。接着又将线焊接到下一个焊点。重复这整个焊接的过程，循序地将焊盘和引脚连接起来。

以上这项技术的缺点是没有注意到当夹钳106在打开的状态下，由于线突然断开后会滑出瓷嘴104（步骤a-f）。这可能导致线尾太短或没有线尾，影响焊线质量和效率。因此，迫切需要研究一种线夹装置，能控制线并防止线在瓷嘴尖端断开，以确保线一直在瓷嘴中，并且能形成有效的线尾。

发明内容

本发明旨在克服，或至少改善现有技术的不足和缺点。

本发明的一个目的是提供一种线夹装置，在焊线过程中出现断线时，能稳定地夹住线。

本发明又一个目的是在焊线过程中出现断线时，该线夹装置能防止线从瓷嘴中滑出。

本发明的其他目的和优势在接下来的说明中会显现出来，结合图纸来说明和举例，展示这项发明的各个方案。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种焊线用的线夹装置，包括：

主体，包括左体和右体；

连接在左体上的导线孔，用于线的输送；

两个用于夹线的线接触板，能把线夹住，其中一个线接触板设置在左体上，另一个设置在右体上；

施力装置，与右体上的线接触板相连接，其中施力装置在焊线过程中对线施加夹持力来夹住线，直到线尾剪断时才松开。

本发明的其中一个方案中，施力装置包括：

连接在右体上的线接触板的压缩弹簧；

连接在压缩弹簧的真空入口；

连接着真空入口的真空发生器，当真空发生器关闭时，浮动气缸通过右体上的线接触板，对线施加夹持力，当真空发生器打开产生真空抽吸时，浮动气缸则把右体上的线接触板吸过来。

本发明的又一个方案中，施力装置中包括压电片，当这个压电片被激活时，线接触板会对线施加夹持力。

本发明的又一个方案中，施力装置包括压电板，用电压控制压电板的转动，从而对线施加和释放夹持力。

本发明的又一个方案中，施力装置包括：

永磁铁；

连接在永磁铁上的线圈；

线圈支架，线圈固定在线圈支架上，线圈通入电流，在永磁铁的磁场作用下，使线圈支架做轴向移动，进而夹住线。

本发明的又一个方案中，在焊线过程中，改变线圈中的电流方向可以使线圈支架反方向运动，从而松开线。

本发明的又一个方案中，施力装置包括电磁线圈和连接在这个电磁线圈上的铁磁活塞，铁磁活塞能施加和释放对线的夹持力。

本发明的又一个方案中，一种用于焊线的线夹装置，包括：

主体，包括左体和右体；

位于左体和右体之间的通孔，在焊线过程中用于通线；

连接在右体上的施力装置，在整个焊线过程中，施力装置能施加保持力，把经过通孔的线吸住，只有当线尾剪断时才放开。

本发明的又一个方案中，施力装置包括：

多个抽吸通道，这些抽吸通道与通孔相连通；

真空入口，与抽吸通道相连通，通过真空入口形成真空时，抽吸通道产生真空抽吸，施力装置就把线吸住。

一种使用线夹装置进行焊线的方法，包括以下步骤：

a) 线穿过线夹装置，一个夹钳和一个瓷嘴；

b) 闭合线夹装置把线夹住；

c) 线尾进行烧球，准备把线焊到第一焊点；

d) 把线焊接到第一焊点，此时夹钳呈打开状态，线夹装置呈闭合状态；

e) 拉着线穿过夹钳，跟随规定好的线路走线；

f) 把线焊到第二焊点；

g) 拉着线穿过夹钳，留规定长度的线尾在瓷嘴的尖端；

h) 打开线夹装置，关闭夹钳，把线剪断。

本发明的有益效果是：

本发明的施力装置在焊线的过程中可以施加夹持力或吸力在线上，对线的夹持力或吸力比焊线时对线的拉力小，使得线可以通过导线孔顺滑的输送出去，当焊线过程中出现断线时，两个线接触板可以稳定地夹住线，或者抽吸通道吸住线，不让断后的线移动，以防止线从瓷嘴中滑出。本发明能有效提高焊线的生产效率、焊线质量和焊线稳定性。

附图说明

结合附加的图纸可以更好的理解以上的概要和下面对各个方案的详细说明。为了阐明本发明，将本发明的示范模型在图纸中展示出来。本次公开的发明内容不限于在此提到的一些特殊的方法和工具，还可以包括所用零件的数量。

图1表示传统的焊线方法和相关现有技术的线夹操作过程；

图2（a-g）展示了使用本发明的线夹装置在焊线过程中的方法和步骤；

图3（a-b）展示了关于本发明的线夹装置的主视图；

图4（a-b）展示了本发明第二个方案中的线夹装置的主视图；

图5（a-b）展示了本发明第三个方案中的线夹装置的主视图；

图6（a-b）展示了本发明第四个方案中的线夹装置的主视图；

图7（a-b）展示了本发明第五个方案中的线夹装置的主视图；

图8（a-b）展示了本发明第六个方案中的线夹装置的主视图。

具体实施方式

接下来将参照和结合附图详细说明本发明的各个方案。

本发明是一种在焊线过程中用于夹线的线夹装置，消除了断线时线从瓷嘴滑出的可能性。该线夹装置以一种夹钳装置的形式夹住线，并且线可以轻易的滑过。该装置在焊线过程中夹着线，保持闭合，直到线尾剪断才打开，此时才允许拉线。接下来结合图纸描述该装置的各个方案。

图2(a-b)所示是本发明的一个方案，在焊线过程中使用线夹装置202。线102穿过线夹装置202、夹钳106和瓷嘴104。在本方案中，线夹装置202位于夹钳106的上方。另外，线夹装置202也可以被放置在夹钳106的下方。夹钳106是大众熟知的夹线器。在本技术方案中，线夹装置202的位置是固定的。线夹装置202位于夹钳106上方的固定位置并不会限制瓷嘴104在垂直方向上的运动。因此，不会影响把线102拉到规定的高度。为了简洁明了，用于控制线102、瓷嘴104和夹钳106运动的控制器在图中没有表示出来。

在焊线过程的初始阶段，线102被穿过线夹装置202、夹钳106和瓷嘴104，在瓷嘴104的尖端伸出一小段。线夹装置202闭合，而夹钳106打开。用一个加热装置，比如放电装置或电火花装置，将线102的尾端烧成小球110。如图2（b）所示，瓷嘴104向下运动到接近焊接目标108的位置，线102焊接形成第一焊点112。当瓷嘴104继续向下移动时，夹钳106呈打开状态，与瓷嘴104同时向下，而线夹装置202呈闭合状态静止不动。

当第一焊点112完成后，瓷嘴104沿z轴上升，如图2（c）所示，夹钳106依然是打开的，而线夹装置202依然是闭合的。线102被拉着走了一段规定好的曲线，如图2（b）所示。然后瓷嘴104被连接到第二焊点，如图2（e）所示。随后，瓷嘴104和夹钳106向上运动，如图2（f）所示。

第二焊点完成后，线102从瓷嘴104中被拉出规定的长度，然后夹钳106闭合，线夹装置202打开，如图2（g）所示。此状态下，线102被剪断。在这个阶段，线夹装置202保持打开状态，夹钳106保持闭合状态，使夹钳106、瓷嘴104和被夹住的线102上升到规定的高度116，完成烧球。然后夹钳106打开，线夹装置202闭合，重新回到步骤(a)的状态。

由此可以看出，线夹装置202在步骤（a-f）中保持闭合（即夹持状态），仅在步骤（g）才打开。线夹装置202的夹持力不大于拉线102时的拉力，使得线102可以顺滑的从瓷嘴104中输送出去，当线102突然断掉时线夹装置202也可以夹住线。

图3-8阐释了本发明的线夹装置202的各个方案。具有代表性的方案是，该线夹装置202包括左体和右体、两个夹线的线接触板，一个线接触板在左体上，一个线接触板在右体上，还有一个施力装置与右体的线接触板相连接。在焊接过程，施力装置施加一个对线的夹持力，当发生意外的断线时，能阻止线从瓷嘴溜出。线夹装置202的这个状态就是所说的闭合状态。当焊线结束时，施力装置撤去夹持力。这个状态即是打开状态。下面描述以下这个施力装置的若干个技术方案。

图3（a-b）是本发明中线夹装置202的主视图。线夹装置202中有一个施力装置，该施力装置包括一根弹簧312，弹簧312安装在其真空系统中。线夹装置202的主体由两部分组成，分别是左体302和右体304，左体302和右体304的材料可以是铝。左体302和右体304上的线接触板306可以适当的把线102夹住。另外，导线孔308设置在左主体302上，引导着线102穿过线夹装置202。如图所示，导线孔308位于左体302的上部。

线102从左体302和右体304之间送出，穿过导线孔308，位于两个线接触板306之间。线接触板306可以是金属材料也可以是软质材料。例如可以是（但不限于）蓝宝石板或红宝石板，也可以是（但不限于）毡板。左边的线接触板306是直接连接在左体302上，而右边的线接触板306则是连接在浮动的气缸310上。

右体304的结构是在一个真空系统中安装一根弹簧312。此真空系统由一个浮动气缸310、一根压缩弹簧312以及一个真空进气口314构成。当浮动气缸310与左体302相对闭合时，对线产生夹持力，该夹持力小于作用在线102上的拉力，因此可以有效的把线夹住而且不会使其变形。同时，使用弹簧312也有一个大小合适的预紧力。如果预紧力过大，可能使线102产生变形。用真空发生器（图中未表示）通过真空入口314产生真空。

在焊接过程中松开线时，如图2 （g）所示，真空发生器打开，产生真空316（图3（a））。由于真空316的抽吸（图3（b）中的箭头318所示），气缸310向后运动，带动右体304上的线接触板306打开。夹持力被撤去，线102呈自由状态，没有和线接触板306接触。然后根据要求线102就被拉着。

适当地夹住线时（如图2（a-f）所示），真空发生器是关闭的。弹簧312伸长，浮动气缸310位于初始位置，因此弹簧312的预紧力通过线接触板306把线102夹住。

图4（a-b）是本发明的线夹装置202的第二个方案的主视图。该方案中，线夹装置202的施力装置包含一个抽吸系统。主体同样分为两部分：一个左体402，一个含有通孔406的右体404。通孔406用于线102的输送。左体402和右体404的材料可以是铝。右体404的抽吸系统含有多个抽吸通道408，抽吸通道408的一端与通孔406连通，一端与真空入口410连通。而真空入口410的自由端则连着真空发生器。在焊线过程中，线102通过这个通孔406输送出去。通过抽吸通道408抽吸，如真空系统中的箭头412所示，真空发生器打开产生真空。通过真空抽吸适当的把线102吸住。吸力的大小取决于真空控制器（图中未表示）通过抽吸通道408产生真空的大小。

图4（a-b）展示的装置，在图2（a-f）步骤中，真空发生器被打开，夹着线102。当真空发生器关闭时，松开线102，由此撤消真空抽吸，线就可以自由被拉或者延长。

图5（a-b）是本发明的线夹装置的第三个方案的主视图。该线夹装置202中的施力装置是一个压电移位系统，线夹装置202的左体302、右体304、线接触板306和导线孔308如图5所示安装。

左边的线接触板306直接连接在左体302上，而右边的线接触板306受压电片512推动。整个右体304和压电片512像一个微小的执行器。压电片512，比如压力陶瓷，以层叠的形式存在。两个线接触板306被定位后，其间距514的大小可以为一根线102的直径大小，例如100微米（图5（b））。夹线时，根据线的尺寸的大小，控制输入电压516从而控制压电片512的不同的位移。根据夹线所需要的压电位移518，相应地控制输入电压516的大小从而达到控制夹持力的目的。例如，粗线比细线需要更大的压电位移518。因此，图5（a）中的装置，在图2（a-f）所示焊线过程中中，输入电压516把线夹住，断开电压516则松开线。

图6（a-b）所示的是本发明的第四个方案。该线夹装置202中的施力装置使用了压电传动系统。该线夹装置202包括一个受电压控制而转动的压电盘602。通过电源604控制输入电压就可以控制压电盘602的转动。左体302上的线接触板306直接连接在左体302上，右体则由一个压电盘602连接线接触板306组成，压电盘的一端606用铰链固定。在多种方案中，压电盘602能以铰链的方式固定在右体的一端或者两端。在左体302上的线接触板306和压电盘602一起提供摩擦力，使线102能轻易滑过。左体302，右体，线接触板306和导线孔308的详细情况可以参考图3。

在这个方案中，如图2（a-f）步骤所示的焊线过程中，不需要向压电盘602输入电压。这样确保线夹装置202闭合，对102施加夹持力。为了打开通线间隙608，输入电压使压电盘602转动，如图6（b）的箭头610所示，夹持力被释放。

图7（a-b）展示了本发明的又一个方案中线夹装置202的主视图。该装置202中，施力装置有一个电磁装置，可以将电能转化成机械式的推力和拉力。电磁装置包括一对永磁铁702、一个线圈704、一个线圈支架706和一个接电端708。线圈支架706和线接触板306平稳的夹住线102，使线顺滑的通过。所述线圈704是管状的。左体302、右体304、线接触板306和导线孔308的细节可以参照图3。

在如图2（a-f）所示的焊线过程中，线夹装置202呈闭合状态，电压通入接电端708，线圈支架706和线接触板306夹住线102。通电线圈704在永磁铁702产生的磁场中受力的作用，使线圈支架706向夹住线的方向做轴向运动，从而对线102施加夹持力。夹持力和线圈支架706的移动速度可以通过调整接电端708的输入电压而得到精确的控制。比如，输入电压可以低至0.5V。改变电流在线圈中的方向就可以使线圈支架706反方向移动，从而松开线102。

图8（a-b）是本发明的其中一个方案。该方案的线夹装置202中使用了一个电磁螺线管系统作为施力装置。电磁螺线管系统是一个可以将电能转换成机械推力的电磁装置，其安装在右体304上。该电磁螺线管系统包括一个电磁线圈802、一个活塞804、一根弹簧806和一个接电端808。活塞804是铁磁材料，安装在右体304上。

该线夹装置202在闭合状态下，活塞804处于初始位置，靠弹簧的预紧力推着活塞把线102夹住，在如图2（a-f）所示的焊线过程中一直保持这个状态。在图2（g）步骤中，该线夹装置202打开。在打开的状态下，接电端808需要输入电压，此时电磁线圈802有电流通过，相当于一个电磁铁一样建立了一个磁场，把活塞804吸到线圈802的中间，反过来压缩弹簧806，如图8（b）所示。这个活塞804的压力和运动速度取决于通电线圈802产生的磁场强度的大小。

在图2（a-f）所示的过程中，输入电压被关闭，线圈802作用失效，积聚在压缩弹簧806中的能量推动活塞804到其初始位置，从而把线夹住，如图8（a）所示。

综上所述，使用本发明的线夹装置202，证实了没有线从瓷嘴中滑出的现象，也没有断线的情况。而且，本发明提高了焊线的生产效率，焊线质量和焊线稳定性。

上面展示和描述了焊线过程中使用的线夹装置，该装置实现了各种目的和优势。对以上的说明和附图中公开的模型加以考虑的话，本发明的许多变化、改造、变更以及其他用法和应用，明显区别于目前那些成熟的技术。所有的这些变化、改造、变更以及其他的用法和应用都没脱离本发明的主旨和范围，且都包含于发明内容，仅受列出的权利要求书所限制。

本发明在现今被认为是最具实用性和首选性的技术方案，为了阐明此项发明，在此对其做了详细的描述，必须声明的是，在此揭露的各个细节仅仅是以阐明本发明为目的，并且本发明内容不限于这些技术方案，相反地，意在于囊括所有和权利要求内容有相同实质和范围的改造以及相同的布置。比如，本发明也预计到如果进一步延伸，任何一个技术方案中的一个或多个特点可以和另一个技术方案中的一个或多个特点相互结合。

Claims (8)

1.一种焊线用的线夹装置，其特征在于：包括： 主体，包括左体和右体； 连接在左体上的导线孔，用于线的输送； 两个用于夹线的线接触板，能把线夹住，其中一个线接触板设置在左体上，另一个设置在右体上； 施力装置，与右体上的线接触板相连接，其中施力装置在焊线过程中对线施加夹持力来夹住线，直到线尾剪断时才松开。

2.根据权利要求1所述的一种线夹装置，其特征在于：施力装置包括： 连接在右体上的线接触板的压缩弹簧； 连接在压缩弹簧的真空入口； 连接着真空入口的真空发生器，当真空发生器关闭时，浮动气缸通过右体上的线接触板，对线施加夹持力，当真空发生器打开产生真空抽吸时，浮动气缸则把右体上的线接触板吸过来。

3.根据权利要求1所述的一种线夹装置，其特征在于：施力装置中包括压电片，当这个压电片被激活时，线接触板会对线施加夹持力。

4.根据权利要求1所述的一种线夹装置，其特征在于：施力装置包括压电板，用电压控制压电板的转动，从而对线施加和释放夹持力。

5.根据权利要求1所述的一种线夹装置，其特征在于：施力装置包括： 永磁铁； 连接在永磁铁上的线圈； 线圈支架，线圈固定在线圈支架上，线圈通入电流，在永磁铁的磁场作用下，使线圈支架做轴向移动，进而夹住线。

6.根据权利要求5所述的一种线夹装置，其特征在于：在焊线过程中，改变线圈中的电流方向可以使线圈支架反方向运动，从而松开线。

7.根据权利要求1所述的一种线夹装置，其特征在于：施力装置包括电磁线圈和连接在这个电磁线圈上的铁磁活塞，铁磁活塞能施加和释放对线的夹持力。

8.一种使用权利要求1~7中任一权利要求所述的线夹装置焊线的方法，其特征在于：包括以下步骤： a) 线穿过线夹装置，一个夹钳和一个瓷嘴； b) 闭合线夹装置把线夹住； c)线尾进行烧球，准备把线焊到第一焊点； d) 把线焊接到第一焊点，此时夹钳呈打开状态，线夹装置呈闭合状态； e) 拉着线穿过夹钳，跟随规定好的线路走线； f) 把线焊到第二焊点； g) 拉着线穿过夹钳，留规定长度的线尾在瓷嘴的尖端； h) 打开线夹装置，关闭夹钳，把线剪断。