CN107636811A - 半导体基板的超声波焊接接合装置 - Google Patents

半导体基板的超声波焊接接合装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及超声波焊接接合装置，更详细地，涉及通过超声波焊接，在半导体封装的覆铜陶瓷基板接合引线框架的装置。本发明的超声波焊接接合装置包括：引线框架装载部，用于供给引线框架；基板装载部，用于供给覆铜陶瓷基板；索引轨道，用于放置上述覆铜陶瓷基板和引线框架；超声波焊接部，用于通过超声波焊接使放置于上述索引轨道的引线框架和覆铜陶瓷基板相接合；以及卸载部，用于运出在上述超声波焊接部接合的引线框架和覆铜陶瓷基板。

Description

半导体基板的超声波焊接接合装置
技术领域
本发明涉及超声波焊接接合装置，更详细地，涉及通过超声波焊接，在半导体封装的覆铜陶瓷基板接合引线框架的装置。
背景技术
通常，如图1所示，利用覆铜陶瓷基板的电力用半导体芯片封装包括覆铜陶瓷基板10、半导体芯片20、引线框架30及外壳主体60，引线框架160通过焊接等的粘结剂接合在覆铜陶瓷基板10的铜图案，通过导电性夹具40或焊接线50与半导体芯片20电连接。
但是，如上所述，在通过焊接将引线框架160接合在覆铜陶瓷基板10的情况下，对物理振动或焊缝裂纹脆弱，接合质量会降低，从而导致生产性极为降低，且发生铅或有害气体等环境污染物质。由此，需要研发可代替用于引线框架160接合的焊接方法的接合方法及其装置。
发明内容
技术问题
本发明为了解决如上所述的引线框架接合方法的问题而提出，本发明的目的在于，提供通过超声波焊接方式接合覆铜陶瓷基板和引线框架，而并非通过焊接方式进行接合，由此，提高接合质量，并可防止环境污染物质的产生，可通过自动控制提高生产性的半导体基板的超声波焊接接合装置。
解决问题的方案
用于解决上述问题的本发明的超声波焊接接合装置包括：引线框架装载部，用于供给引线框架；基板装载部，用于供给覆铜陶瓷基板；索引轨道，用于放置上述覆铜陶瓷基板和引线框架；超声波焊接部，用于通过超声波焊接使放置于上述索引轨道的引线框架和覆铜陶瓷基板相接合；以及卸载部，用于运出在上述超声波焊接部接合的引线框架和覆铜陶瓷基板，
其中，上述引线框架装载部包括：堆叠装载机，用于使多个引线框架以多层装载的状态进行升降移动；以及分离器，通过对以装载于上述堆叠装载机的方式供给的引线框架进行逐个拾取并分离来向上述索引轨道供给。
而且，上述堆叠装载机包括：马达；滚珠丝杠，通过带与上述马达相连接；螺母块，与上述滚珠丝杠相结合；以及升降堆叠部，在内侧层叠多个引线框架，与上述螺母块相结合，随着马达的驱动进行升降。
而且，上述分离器包括：拾取部件，用于在层叠于上述堆叠装载机的引线框架中拾取层叠在顶层的引线框架；拾取部件安装片，用于安装上述拾取部件；旋转气缸，通过使上述拾取部件安装片来向索引轨道移送通过拾取部件拾取的引线框架；以及升降气缸，与上述旋转气缸的上侧相结合。
而且，优选地，上述索引轨道的中央部凹陷，因而与两侧边缘部分形成高度差，覆铜陶瓷基板放置于上述凹陷的中央部，引线框架配置于上述覆铜陶瓷基板的上侧，且左右两端放置于上述索引轨道的左右边缘部分。
而且，本发明的半导体基板的超声波焊接接合装置还包括引线框架移送部，上述引线框架移送部用于向上述超声波焊接部移送从上述引线框架装载部向索引轨道供给的引线框架，并向上述卸载部移送在超声波焊接部接合的引线框架和覆铜陶瓷基板。
而且，上述引线框架移送部包括：夹具，用于把持上述引线框架的侧端部；以及线性马达，用于使上述夹具水平移动。
另一方面，上述基板装载部包括：基板升降供给模块，用于使覆铜陶瓷基板以多层层叠的状态进行升降并供给上述覆铜陶瓷基板；以及基板插入模块，用于拾取通过上述基板升降供给模块供给的覆铜陶瓷基板来向索引轨道供给。
其中，上述基板升降供给模块包括：基板盒，用于以多层层叠的状态收容覆铜陶瓷基板；推杆，用于通过推动层叠于上述基板盒的内部的覆铜陶瓷基板来使其向上移动；以及升降驱动单元，用于使上述推杆升降。
而且，上述推杆包括：支撑块，用于在下方对层叠于基板盒内部的覆铜陶瓷基板进行支撑；以及升降棒，用于在下方对上述支撑块进行支撑并向上下垂直方向进行升降。
而且，上述升降驱动单元包括：马达；滚珠丝杠，通过带与上述马达相连接；螺母块，与上述滚珠丝杠相结合；以及升降片，与上述推杆的升降棒相结合，与上述螺母块相结合来进行升降。
而且，上述基板插入模块包括：拾取臂，配置于上述基板盒的一侧上部，通过水平及垂直移动来拾取向上述基板盒供给的覆铜陶瓷基板并向索引轨道供给；水平移送单元，用于使上述拾取臂水平移动；以及升降单元，用于使上述拾取臂进行升降移动。
其中，上述拾取臂包括：吸附喷嘴，在前端部侧朝向下方安装；以及气缸，用于调节拾取臂的水平位置。
而且，优选地，上述水平移送单元包括滚珠丝杠及马达，上述滚珠丝杠在拾取臂的下侧沿着长度方向平行地配置，与上述滚珠丝杠相结合的螺母块与配置于侧方的移送板的下端部侧相结合，上述移送板的上端部与上述拾取臂的一侧面相结合，在上述移送板的外侧面设置有LM引导件，上述LM引导件与支架的垂直板的内侧面相结合，在上述滚珠丝杠的下侧配置有马达，上述滚珠丝杠和马达通过带相连接。
而且，上述升降单元包括：支架，安装有上述拾取臂和水平移送单元；以及升降气缸，用于使上述支架进行升降移动。
另一方面，上述超声波焊接部包括：超声波熔敷机，配置于上述索引轨道的一侧，在上述索引轨道的一侧上方水平配置有角状件，上述角状件从上方对放置于上述覆铜陶瓷基板上部的引线框架施加压力并使其发生振动，由此在上述引线框架焊接接合上述覆铜陶瓷基板；Y轴方向移送单元，用于向Y轴方向移送上述超声波熔敷机；X轴方向移送单元，用于向X轴方向移送上述超声波熔敷机；Z轴方向移送单元，用于向Z轴方向移送上述超声波熔敷机。
其中，上述Z轴方向移送单元包括：Z轴移送马达，以使轴朝向下方的方式配置在上述超声波熔敷机的一侧；滚珠丝杠，在上述Z轴移送马达的侧方沿着垂直方向并排配置，且配置于上述超声波熔敷机的下侧，通过带与Z轴移送马达相连接；螺母块，与上述滚珠丝杠相结合，随着Z轴移送马达的工作进行升降；以及连接器，下部与上述螺母块相连接，上部与上述超声波熔敷机相连接。
而且，优选地，上述连接器包括第一连接器和第二连接器，上述第一连接器呈在内部形成有可以插入滚珠丝杠的空间的圆柱形状，下部边缘面与上述螺母块相结合，上述第二连接器包括：块型本体，与上述第一连接器的上部相结合，在下方对用于支撑上述超声波熔敷机的支撑板进行支撑；以及轴，分别向上述块型本体的上下突出而成，在上述各个轴的外周面形成有螺纹，从而分别与上述第一连接器及支撑板螺纹结合。
而且，本发明的半导体基板的超声波焊接接合装置还包括当上述超声波熔敷机升降时用于稳定地进行引导的引导件，上述引导件包括：导杆，与上述支撑板的下部相结合；以及引导块，在中央沿着垂直方向形成有贯通槽，从而可以使上述第二连接器及滚珠丝杠通过，上述导杆以能够滑动的方式与边缘部分相结合。
并且，优选地，在上述支撑板与引导块之间的导杆的外周面设置有用于在超声波熔敷机下降时提供缓冲力的弹簧。
而且，优选地，上述X轴方向移送单元包括X轴移送马达和X轴移送块，上述X轴移送马达由线性马达构成，上述X轴移送块与X轴移送马达相结合并向X轴方向移送，上部与上述引导块相结合，下部与以能够旋转的方式安装有上述滚珠丝杠的滚珠丝杠托架相结合。
并且，优选地，本发明的半导体基板的超声波焊接接合装置还包括基板加压固定单元，上述基板加压固定单元用于从上方向放置于上述索引轨道的覆铜陶瓷基板施加压力并进行固定，上述基板加压固定单元包括：加压固定件，用于从上方向覆铜陶瓷基板表面施加压力；以及加压气缸，用于使上述加压固定件进行升降移动。
发明的效果
根据如上所述的本发明，通过超声波焊接方式接合覆铜陶瓷基板和引线框架，而并非通过焊接方式进行接合，由此，提高接合质量，并可防止环境污物质的产生，可通过自动控制提高生产性。
附图说明
图1为利用覆铜陶瓷基板的电力用半导体芯片封装的结构图。
图2为本发明的超声波焊接接合装置的俯视图。
图3为本发明的超声波焊接接合装置的主视图。
图4为本发明的超声波焊接接合装置的引线框架装载部结构图。
图5为本发明的超声波焊接接合装置的索引轨道和引线框架移送部结构图。
图6为本发明的超声波焊接接合装置的基板装载部侧视图。
图7为本发明的超声波焊接接合装置的基板插入模块主视图。
图8为本发明的超声波焊接接合装置的超声波焊接部侧视图。
图9为本发明的超声波焊接接合装置的超声波焊接部主视图。
图10为图8所示的本发明的超声波焊接接合装置的接合作业工作图。
附图标记的说明
100：引线框架装载部 110：堆叠装载机
111：马达 112：滚珠丝杠
112a：螺母块 113：带
114：托架 115：升降堆叠部
116：放置部 117：LM引导件
120：分离器 121：拾取部件
122：拾取臂 123：旋转气缸
124：旋转气缸托架 125：升降气缸
126：升降气缸托架 127：LM轴
200：索引轨道 210：主框架
300：引线框架移送部 310：夹具
312：夹具托架 320：线性马达
400：基板装载部 410：基板升降供给模块
411：基板盒 412：支撑板
413：推杆 413a：升降棒
413b：支撑块 415：升降驱动单元
415a：马达 415b：滚珠丝杠
415c：带 415d：螺母块
416e：升降片 420：基板插入模块
422：拾取臂 422a：吸附喷嘴
422b：气缸 422c：气缸支架
424：水平移送单元 424a：马达
424b：滚珠丝杠 424c：支撑板
424d：带 424e：螺母块
424f：移送板 424g：LM引导件
426：支架 426a：水平板
426b：垂直板 428：升降单元
428a：升降气缸 428b：LM轴
500：超声波焊接部 510：超声波熔敷机
512：角状件 514：支撑板
520：Y轴方向移送单元 522：Y轴移送马达
524：Y轴移送板 530：Z轴方向移送单元
531：Z轴移送马达 531a：减速器
532：带 533：滚珠丝杠
533a：滚珠丝杠托架 533b：LM引导件
534：螺母块 535：连接器
535a：第一连接器 535b：第二连接器
536：引导件 536a：引导块
536b：导杆 536c：弹簧
540：X轴方向移送单元 542：X轴移送马达
544：垂直托架 546：X轴移送块
550：基板加压固定单元 552：加压固定件
554：加压气缸 600：卸载部
610：仓
具体实施方式
以下，参照附图和优选实施例，详细说明本发明的半导体基板的超声波焊接接合装置的结构及作用。
如图2及图3所示，本发明的超声波焊接接合装置包括引线框架装载部100、索引轨道200、引线框架移送部300、基板装载部400、超声波焊接部500及卸载部600。
如图4所示，引线框架装载部100为自动供给与覆铜陶瓷基板S相接合的引线框架LF的部分，包括堆叠装载机110和分离器120。
堆叠装载机110使多个引线框架LF以多层装载的状态进行升降移动来向上述分离器120供给。如图4所示，上述堆叠装载机110包括：马达111，安装于呈向上倾斜的“L”字形状的托架114；以及滚珠丝杠112，通过带113与上述马达111相连接，与上述滚珠丝杠112相结合的螺母块112a与升降堆叠部115的下端部相结合。上述升降堆叠部115呈上部开放的四角盒形状，在内侧形成水平横穿的杆形态的放置部116，来使多个引线框架LF层叠多层，当进行升降时，为了顺畅地移动，下部通过如LM引导件117的引导单元与下侧托架相结合。
另一方面，放置于上述堆叠装载机110的引线框架大体呈沿着横向以长的方式延伸的金属带形状(或板形状)，附着于覆铜陶瓷基板的多个引线框架的轮廓通过打孔加工形成，如图4的(b)部分所示，在升降堆叠部115内侧横向配置的放置部116装载多层。
通过这种结构，若马达111进行工作，则通过带113向滚珠丝杠112传递旋转力，使得滚珠丝杠112进行旋转，与滚珠丝杠112相结合的螺母块112a进行移动。而且，螺母块112a与升降堆叠部115相结合，因此，升降堆叠部115也会进行移动。其中，上述马达111为可进行正逆旋转的步进马达，当供给引线框架时，上述马达111向正方向旋转，以此使升降堆叠部115上升，在供给全部层叠的引线框架之后，上述马达111再次向逆方向旋转，从而复原到原位置。
通过上述堆叠装载机110供给的引线框架被分离器120每次拾取一个并被分离，从而向后述的索引轨道200供给。如图4所示，上述分离器120包括拾取部件121、旋转气缸123及升降气缸125。
上述拾取部件121为在以多层装载于堆叠装载机110的升降堆叠部115的引线框架中拾取装载于顶层的引线框架的单元，优选地，由通过振动拾取引线框架的吸附喷嘴构成。如图所示，优选地，上述拾取部件121根据引线框架的长度形成有适当的数量，且安装于拾取部件安装片122。
在上述拾取部件安装片122的上部设置旋转气缸123。上述旋转气缸123通过使拾取部件安装片122旋转180度左右来向索引轨道200移送利用拾取部件121拾取的引线框架。
另一方面，上述拾取部件121(及拾取部件安装片122)为了引线框架的拾取及向索引轨道200的供给而可以升降，为此，在上述旋转气缸123的上侧形成升降气缸125。如图4所示，旋转气缸123安装于旋转气缸托架124的下侧，在上述旋转气缸托架124的上侧配置隔开规定间隔的升降气缸托架126，在上述升降气缸托架126的上侧安装升降气缸125。上述升降气缸125的杆贯通升降气缸托架126来与旋转气缸托架124相结合。上述升降气缸托架126与额外的托架固定结合，在上述旋转气缸托架124与升降气缸托架126之间形成用于使旋转气缸托架124的升降顺畅地如LM轴127的引导单元。被上述分离器120拾取并被移送的引线框架放置于后述的索引轨道200。
索引轨道200为以横穿本发明的超声波焊接接合装置的引线框架装载部100和基板装载部400、超声波焊接部500及卸载部600的方式沿着长度方向以长的方式延伸形成的轨道，为放置相互接合的引线框架和覆铜陶瓷基板的部分。
如图5所示，上述索引轨道200的中央部凹陷，从而与两侧边缘部分形成高度差，覆铜陶瓷基板S放置于上述凹陷的中央部，引线框架LF配置于上述覆铜陶瓷基板SA的上侧，左右两端放置于上述索引轨道200的左右边缘部分。另一方面，优选地，上述索引轨道200的中央部以能够承受基于超声波焊接作业时的振动的方式由超轻合金构成。上述索引轨道200根据需要可从主框架210拆装。
被分离器120所拾取并被放置于索引轨道200的引线框架通过引线框架移送部300向后述的超声波焊接部500移送。如图5所示，上述引线框架移送部300包括夹具310、夹具托架312及线性马达320。
上述夹具310根据所供给的空气或排气使夹具向相反方向移动，从上下对引线框架的侧端部施加压力来进行把持。这种夹具310的结构为常规的结构，因此，将省略对其的详细说明。上述夹具310安装于夹具托架312。如图5所示，上述夹具托架312呈字形状，从而在水平部上部安装夹具310，垂直部与线性马达320相结合并水平移动。其中，上述线性马达320在设置有索引轨道200的主框架210的一侧下部沿着长度方向以长的方式延伸形成。
通过这种结构，通过引线框架装载部100的分离器120，放置于索引轨道200的引线框架被沿着线性马达320水平移动的夹具310把持之后，沿着索引轨道200向超声波焊接部500水平移送。
另一方面，如图2及图3所示，在本发明中，优选地，为了缩减工序时间而形成多个超声波焊接部500，由此，上述引线框架移送部300的夹具310也具有多个。作为优选实施例，图中，2个超声波焊接部500，即，第一超声波焊接部500a和第二超声波焊接部500b按规定间隔配置，如下所述，在第一超声波焊接部500a中执行一部分引线框架的焊接之后，在第二超声波焊接部500b中执行剩余引线框架的焊接，在此情况下，优选地，设置有分别从引线框架装载部100向第一超声波焊接部500a、从第一超声波焊接部500a向第二超声波焊接部500b、从第二超声波焊接部500b向卸载部600移送引线框架的总共3个夹具310。而且，在此情况下，优选地，上述3个夹具310通过3轴线性马达分别控制及驱动。
另一方面，通过引线框架和超声波焊接接合的覆铜陶瓷基板通过基板装载部400供给。如图6及图7所示，上述基板装载部400包括基板升降供给模块410和基板插入模块420。
上述基板升降供给模块410以多层层叠覆铜陶瓷基板的状态进行自动供给，包括基板盒411、推杆413及升降驱动单元415。
基板盒411为将覆铜陶瓷基板以多层层叠的状态进行收容的部分，大体呈直六面体盒形状，且上下处于开口状态，在内部中央形成分离器，从而形成分别层叠覆铜陶瓷基板的2个隔室。如图6所示，上述基板盒411设置于支撑板412。
推杆413使层叠于上述基板盒411内部的覆铜陶瓷基板上升，包括支撑块413b和升降棒413a。上述支撑块413b为从下方对层叠于基板盒411的内部的基板进行支撑的块体，上述升降棒413a从下方对支撑块413b进行支撑并向上下垂直方向升降的杆形状部件，在基板盒411的下侧沿着垂直方向配置，且贯通上述支撑板412向基板盒411的下部开口插入，通过后述的升降驱动单元415上升，向上方供给上述支撑块413b及层叠于上方的覆铜陶瓷基板。
如图6所示，上述升降驱动单元415包括马达415a、滚珠丝杠415b及升降片416e。马达415a和滚珠丝杠415b以整齐地安装于托架的状态下通过带415c相连接，滚珠丝杠415b的螺母块415d与升降片416e相结合。
通过这种结构，通过马达415a的工作，滚珠丝杠415b进行旋转，与滚珠丝杠415b相结合的螺母块415d会上升，与螺母块415d相结合的升降片416e及与此相结合的升降棒413a上升并推动层叠于基板盒411的内部的覆铜陶瓷基板来使其上升。所层叠的覆铜陶瓷基板为了超声波焊接，通过后述的基板插入模块420每次被拾取一个并向超声波焊接部500供给，随着层叠的覆铜陶瓷基板的数量减少，马达415a自动工作，从而使最上层覆铜陶瓷维持在基板盒411的最上端高度。
另一方面，如图6所示，上述基板插入模块420拾取通过基板升降供给模块410装载的覆铜陶瓷基板来向索引轨道200供给，包括拾取臂422、水平移送单元424及升降单元428。
拾取臂422配置于上述基板盒411的一侧上部，随着水平及垂直移动，拾取向上述基板盒411供给的覆铜陶瓷基板来向索引轨道200供给。为此，上述拾取臂422在前端部侧朝向下方安装吸附喷嘴422a。而且，在上述拾取臂422的另一端部侧设置气缸422b，根据上述气缸422b的工作，调节拾取臂422的水平位置。其中，上述气缸422b在下方被气缸支架422c支撑。
上述拾取臂422可通过水平移送单元424水平移动。如图6及图7所示，上述水平移送单元424包括移送板424f、滚珠丝杠424b及马达424a。
上述滚珠丝杠424b在拾取臂422的下侧沿着长度方向平行地配置。如图7所示，上述滚珠丝杠424b与支架426的垂直板426b的中央部相结合，从而设置于水平配置的支撑板424c，与上述滚珠丝杠424b相结合的螺母块424e与配置于侧方的移送板424f的下端部侧相结合。而且，上述移送板424f的上端部与上述拾取臂422的一侧面相结合。在上述移送板424f的外侧面设置LM引导件424g，上述LM引导件424g与支架426的垂直板426b的内侧面相结合。在上述滚珠丝杠424b(及支撑板424c)的下侧配置马达424a，上述滚珠丝杠424b和马达424a通过带424d相连接。
通过这种结构，根据马达424a的工作，通过带424d传递旋转力，滚珠丝杠424b进行旋转来使螺母块424e水平移动，随着与螺母块424e相结合的移送板424f移动，拾取臂422朝向基板盒411或向相反方向水平移送。
另一方面，拾取臂422为了拾取从基板盒411供给的覆铜陶瓷基板而使上述拾取臂可沿着垂直方向升降，为此，基板插入模块420还包括升降单元428。如图6及图7所示，优选地，上述升降单元428为使安装有拾取臂422的上述支架426整体升降移送的升降气缸428a。上述升降气缸428a安装于支撑板412，气缸杆与支架426的水平板426a下方相结合，以此使支架426升降。而且，在上述支撑板412与支架426的水平板426a之间设置用于稳定引导的LM轴428b。
通过这种结构，通过最初升降气缸428a的膨胀，支架426上升来使拾取臂422上升之后，通过气缸422b的工作，拾取臂422向水平方向移动来配置于基板盒411的上侧，再次通过升降气缸428a的收缩，拾取臂422下降并吸附拾取装载于基板盒411的覆铜陶瓷基板，再次通过升降气缸428a的膨胀，拾取臂422上升之后，根据马达424a的工作，使拾取臂422水平移动，使拾取的覆铜陶瓷基板向索引轨道200的上侧移送，再次根据升降气缸428a的收缩，使拾取臂422下降并在索引轨道200放置覆铜陶瓷基板，使其再次回到原位置。通过这种动作的反复，覆铜陶瓷基板自动向索引轨道200供给。
放置于索引轨道200的引线框架和覆铜陶瓷基板在超声波焊接部500相互结合。上述超声波焊接部500以索引轨道200为基准，位于上述基板装载部400的相反侧。图8为上述超声波焊接部500的侧视图，图9为上述超声波焊接部500的俯视图。如图所示，上述超声波焊接部500包括超声波熔敷机510、Y轴方向移送单元520、X轴方向移送单元540、Z轴方向移送单元530及基板加压固定单元550。
超声波熔敷机510为将高频电能转换为振动能，通过振动来将两个母材的接合表面熔敷来进行接合的工具，包括振子(未图示)、助推器(未图示)及角状件512。这种超声波熔敷机510的结构为常规结构，因此，将省略对其的详细说明。在本发明中，如图8所示，这种超声波熔敷机510在索引轨道200的一侧配置于支撑板412，角状件512部分在索引轨道200一侧上方沿着水平方向配置，从上方对放置于覆铜陶瓷基板的引线框架施加压力并使其振动，从而将引线框架焊接接合在覆铜陶瓷基板。为此，上述超声波熔敷机510以设置于支撑板412的状态分别可以向X轴、Y轴及Z轴移动。
为了上述超声波熔敷机510的Y轴方向移送而设置有Y轴方向移送单元520。如图8及图9所示，上述Y轴方向移送单元520包括Y轴移送马达522和Y轴移送板524。其中，上述Y轴移送马达522为线性马达，上述Y轴移送马达524与上述Y轴移送马达522的移动单元(未图示)相结合，从而向Y轴方向水平移动。上述Y轴移送马达522与Y轴移送板524的一侧下部相结合，在Y轴移送板524的另一侧下部配置LM引导件。
为了上述超声波熔敷机510的Z轴方向移送而设置有Z轴方向移送单元530。上述Z轴方向移送单元530以当超声波熔敷机510的角状件512部分与引线框架和覆铜陶瓷基板的超声波焊接接合时提供向下方按压的加压力的方式使超声波熔敷机510向Z轴方向移动。
上述Z轴方向移送单元530包括Z轴移送马达531和滚珠丝杠533及连接器535。如图9所示，上述Z轴移送马达531在超声波熔敷机510的一侧，轴朝向下方配置，下侧与减速器531a相连接。减速器531a与链相结合，从而通过带532与滚珠丝杠533相连接。上述滚珠丝杠533在上述Z轴移送马达531及减速器531a的侧方整齐地沿着垂直方向配置，配置于上述超声波熔敷机510的下侧，以能够旋转的方式安装于滚珠丝杠托架533a。与上述滚珠丝杠533相结合的螺母块534通过连接器535与设置有超声波熔敷机510的支撑板412的下侧相结合。
通过这种结构，若Z轴移送马达531进行工作，经过减速器531a，通过带532传递旋转力，从而使滚珠丝杠533进行旋转，与滚珠丝杠533相结合的螺母块534会进行升降。由此，与上述螺母块534相结合的连接器534进行升降并使支撑板412及超声波熔敷机510升降。
其中，上述连接器535可以为连接螺母块534和支撑板412的单一部件，在本发明的优选实施例中，由第一连接器535a和第二连接器535b构成。上述第一连接器535a呈大体在内部形成可以插入滚珠丝杠533的空间的圆柱形状，下部边缘面通过螺栓等的紧固件与螺母块534相结合。在上述第一连接器535a的内部形成槽，当螺母块534的升降时，防止与滚珠丝杠533的干扰。另一方面，上述第一连接器535a的上部与第二连接器535b相结合。如图9所示，上述第二连接器535b包括从下方对支撑板412进行支撑的块型本体和分别向上下突出形成的轴。而且，在各个轴的外周面形成螺纹，从而分别与上述第一连接器535a及支撑板412螺纹结合。
另一方面，优选地，当上述超声波熔敷机510升降时，为了稳定地引导而形成有引导件536。上述引导件536包括引导块536a和导杆536b。引导块536a为直六面体块，在中央沿着垂直方向形成贯通槽，从而可以使上述第二连接器535b及滚珠丝杠533通过，导杆536b以能够滑动的方式与四个边缘部分相结合。如图9所示，上述导杆536b的上端与支撑板412的下部相结合，另一端与额外的板相结合。而且，在上述支撑板412与引导块536a之间的导杆536b外周面设置有用于在超声波熔敷机510下降时提供缓冲力的弹簧536c。上述引导块536a与后述的X轴方向移送单元540的X轴移送马达542相结合，从而可以向X轴方向移动。
X轴方向移送单元540包括X轴移送马达542和X轴移送块546。上述X轴移送马达542由线性马达构成，如图8所示，安装于与Y轴移送板24相结合的垂直托架544。而且，上述X轴移送块546与X轴移送马达542的移动单元(未图示)相结合并向X轴方向移送，上部与上述Z轴方向移送单元530的引导块536a相结合，下部与滚珠丝杠托架533a相结合。而且，在上述滚珠丝杠托架533a和Y轴移送板524之间设置LM引导件533b。
另一方面，超声波焊接部500还包括当引线框架与覆铜陶瓷基板相接合时，用于固定覆铜陶瓷基板的基板加压固定单元550。如图5及图10所示，上述基板加压固定单元550包括加压固定件552和加压气缸554。加压固定件552为从上方对配置于索引轨道200的中央的覆铜陶瓷基板施加压力的块，通过配置于上部的加压气缸554升降。上述加压气缸554固定于额外的托架。
图10示出在如上所述的超声波焊接部500执行引线框架和覆铜陶瓷基板的接合的状态。首先，引线框架通过引线框架移送部300向索引轨道200的超声波焊接作业位置供给，引线框架移送部300的夹具310把持固定引线框架。而且，覆铜陶瓷基板以被拾取臂422吸附拾取的状态向索引轨道200供给。此时，上述拾取臂422在被吸附喷嘴422a吸附的状态下下降并对覆铜陶瓷基板的一侧施加压力，从而固定于索引轨道200。并且，随着形成于索引轨道200的上侧的基板加压固定单元550的加压气缸554膨胀，加压固定件552下降并对覆铜陶瓷基板的另一侧施加压力，从而固定于索引轨道200。如上所述，在引线框架和覆铜陶瓷基板固定于索引轨道200的状态下，超声波熔敷机510的角状件512从上侧对引线框架和覆铜陶瓷基板的接合部施加压力并施加振动，从而引线框架和覆铜陶瓷基板形成超声波焊接接合。如图所示，优选地，超声波焊接部500形成1个以上，从而可缩减作业时间。
若引线框架和覆铜陶瓷基板完成接合，则引线框架移送部300的另一夹具310把持与引线框架接合的覆铜陶瓷基板完成品来向卸载部600移送。在卸载部600形成仓610，在移送的完成品装载多层之后运出。
以上，对本发明的特定实施例进行了说明。但是，本发明的思想及范围并不局限于这种特定实施例，本发明所属技术领域的普通技术人员可在不改变本发明的主旨的范围内进行多种修改及变形。
因此，以上记述的实施例为了向本发明所属技术领域的普通技术人员完整地提供发明的范畴而提供，因此，在所有方面进行例示性实施例，而并非用于限定本发明，本发明通过发明要求保护范围的范畴来定义。

Claims (22)

1.一种半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，
包括：
引线框架装载部(100)，用于供给引线框架；
基板装载部(400)，用于供给覆铜陶瓷基板；
索引轨道(200)，用于放置上述覆铜陶瓷基板和引线框架；
超声波焊接部(500)，用于通过超声波焊接使放置于上述索引轨道(200)的引线框架和覆铜陶瓷基板相接合；以及
卸载部(600)，用于运出在上述超声波焊接部(500)接合的引线框架和覆铜陶瓷基板，
上述超声波焊接部(500)包括：
超声波熔敷机(510)，配置于上述索引轨道(200)的一侧，在上述索引轨道(200)的一侧上方水平配置有角状件(512)，从上方对放置于上述覆铜陶瓷基板上部的引线框架施加压力并使其发生振动，由此在上述引线框架焊接接合上述覆铜陶瓷基板；
Y轴方向移送单元(520)，用于向Y轴方向移送上述超声波熔敷机(510)；
X轴方向移送单元(540)，用于向X轴方向移送上述超声波熔敷机(510)；以及
Z轴方向移送单元(530)，用于向Z轴方向移送上述超声波熔敷机(510)。
2.根据权利要求1所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，上述引线框架装载部(100)包括：
堆叠装载机(110)，用于使多个引线框架以多层装载的状态进行升降移动；以及
分离器(120)，通过对以装载于上述堆叠装载机(110)的方式供给的引线框架进行逐个拾取并分离来向上述索引轨道(200)供给。
3.根据权利要求2所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，上述堆叠装载机(110)包括：
马达(111)；
滚珠丝杠(112)，通过带(113)与上述马达(111)相连接；
螺母块(112a)，与上述滚珠丝杠(112)相结合；以及
升降堆叠部(115)，在内侧层叠多个引线框架，与上述螺母块(112a)相结合，随着马达(111)的驱动进行升降。
4.根据权利要求2或3所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，上述分离器(120)包括：
拾取部件(121)，用于在层叠于上述堆叠装载机(110)的引线框架中拾取层叠在顶层的引线框架；
拾取部件安装片(122)，用于安装上述拾取部件(121)；
旋转气缸(123)，通过使上述拾取部件安装片(122)旋转来向上述索引轨道(200)移送通过上述拾取部件(121)拾取的引线框架；以及
升降气缸(125)，与上述旋转气缸(123)的上侧相结合。
5.根据权利要求1所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，上述索引轨道(200)的中央部凹陷，因而与两侧边缘部分形成高度差，上述覆铜陶瓷基板放置于上述凹陷的中央部，上述引线框架配置于上述覆铜陶瓷基板的上侧，且左右两端放置于上述索引轨道(200)的左右边缘部分。
6.根据权利要求1所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，还包括引线框架移送部(300)，上述引线框架移送部(300)用于向上述超声波焊接部(500)移送从上述引线框架装载部(100)向索引轨道(200)供给的引线框架，并向上述卸载部(600)移送在超声波焊接部(500)接合的引线框架和覆铜陶瓷基板。
7.根据权利要求6所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，上述引线框架移送部(300)包括：
夹具(310)，用于把持上述引线框架的侧端部；以及
线性马达(320)，用于使上述夹具(310)水平移动。
8.根据权利要求1所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，上述基板装载部(400)包括：
基板升降供给模块(410)，用于使上述覆铜陶瓷基板以多层层叠的状态进行升降并供给上述覆铜陶瓷基板；以及
基板插入模块(420)，用于拾取通过上述基板升降供给模块(410)供给的覆铜陶瓷基板来向索引轨道(200)供给。
9.根据权利要求8所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，上述基板升降供给模块(410)包括：
基板盒(411)，用于以多层层叠的状态收容上述覆铜陶瓷基板；
推杆(413)，用于通过推动层叠于上述基板盒(411)的内部的覆铜陶瓷基板来使其向上移动；以及
升降驱动单元(415)，用于使上述推杆(413)升降。
10.根据权利要求9所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，上述推杆(413)包括：
支撑块(413b)，用于在下方对层叠于基板盒(411)内部的覆铜陶瓷基板进行支撑；以及
升降棒(413a)，用于在下方对上述支撑块(413b)进行支撑并向上下垂直方向进行升降。
11.根据权利要求9所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，上述升降驱动单元(415)包括：
马达(415a)；
滚珠丝杠(415b)，通过带(415c)与上述马达(415a)相连接；
螺母块(415d)，与上述滚珠丝杠(415b)相结合；以及
升降片(416e)，与上述推杆(413)的升降棒(413a)相结合，与上述螺母块(415d)相结合来进行升降。
12.根据权利要求9所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，上述基板插入模块(420)包括：
拾取臂(422)，配置于上述基板盒(411)的一侧上部，通过水平及垂直移动来拾取向上述基板盒(411)供给的覆铜陶瓷基板并向上述索引轨道(200)供给；
水平移送单元(424)，用于使上述拾取臂(422)水平移动；以及
升降单元(428)，用于使上述拾取臂(422)进行升降移动。
13.根据权利要求12所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，上述拾取臂(422)包括：
吸附喷嘴(422a)，在前端部侧朝向下方安装；以及
气缸(422b)，用于调节拾取臂(422)的水平位置。
14.根据权利要求12所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，
上述水平移送单元(424)包括滚珠丝杠(424b)及马达(424a)，
上述滚珠丝杠(424b)在拾取臂(422)的下侧沿着长度方向平行地配置，与上述滚珠丝杠(424b)相结合的螺母块(424e)与配置于侧方的移送板(424f)的下端部侧相结合，上述移送板(424f)的上端部与上述拾取臂(422)的一侧面相结合，在上述移送板(424f)的外侧面设置有LM引导件(424g)，上述LM引导件(424g)与支架(426)的垂直板(426b)的内侧面相结合，在上述滚珠丝杠(424b)的下侧配置有马达(424a)，上述滚珠丝杠(424b)和马达(424a)通过带(424d)相连接。
15.根据权利要求12所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，上述升降单元(428)包括：
支架(426)，安装有上述拾取臂(422)和水平移送单元(424)；以及
升降气缸(428a)，用于使上述支架(426)进行升降移动。
16.根据权利要求1所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，上述Z轴方向移送单元(530)包括：
Z轴移送马达(531)，以使轴朝向下方的方式配置在上述超声波熔敷机(510)的一侧；
滚珠丝杠(533)，在上述Z轴移送马达(531)的侧方沿着垂直方向并排配置，且配置于上述超声波熔敷机(510)的下侧，通过带(532)与Z轴移送马达(531)相连接；
螺母块(534)，与上述滚珠丝杠(533)相结合，随着上述Z轴移送马达(531)的工作进行升降；以及
连接器(535)，下部与上述螺母块(534)相连接，上部与上述超声波熔敷机(510)相连接。
17.根据权利要求16所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，
上述连接器(535)包括第一连接器(535a)和第二连接器(535b)，
上述第一连接器(535a)呈在内部形成有能够插入滚珠丝杠(533)的空间的圆柱形状，下部边缘面与上述螺母块(534)相结合，
上述第二连接器(535b)包括：
块型本体，与上述第一连接器(535a)的上部相结合，在下方对用于支撑上述超声波熔敷机(510)的支撑板(412)进行支撑；以及
轴，分别向上述块型本体的上下突出而成，
在上述各个轴的外周面形成有螺纹，从而分别与上述第一连接器(535a)及支撑板(412)螺纹结合。
18.根据权利要求17所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，
还包括当上述超声波熔敷机(510)升降时用于稳定地进行引导的引导件(536)，
上述引导件(536)包括：
导杆(536b)，与上述支撑板(412)的下部相结合；以及
引导块(536a)，在中央沿着垂直方向形成有贯通槽，从而能够使上述第二连接器(535b)及滚珠丝杠(533)通过，上述导杆(536b)以能够滑动的方式与边缘部分相结合。
19.根据权利要求18所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，在上述支撑板(412)与引导块(536a)之间的导杆(536b)的外周面设置有用于在超声波熔敷机(510)下降时提供缓冲力的弹簧(536c)。
20.根据权利要求18所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，
上述X轴方向移送单元(540)包括X轴移送马达(542)和X轴移送块(546)，
上述X轴移送马达(542)由线性马达构成，上述X轴移送块(546)与X轴移送马达(542)相结合并向X轴方向移送，上部与上述引导块(536a)相结合，下部与以能够旋转的方式安装有上述滚珠丝杠(533)的滚珠丝杠托架(533a)相结合。
21.根据权利要求1所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，还包括基板加压固定单元(550)，上述基板加压单固定单元(550)用于从上方向放置于上述索引轨道(200)的覆铜陶瓷基板施加压力并进行固定。
22.根据权利要求21所述的半导体基板的超声波焊接接合装置，其特征在于，上述基板加压固定单元(550)包括：
加压固定件(552)，用于从上方向覆铜陶瓷基板表面施加压力；以及
加压气缸(554)，用于使上述加压固定件(552)进行升降移动。
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