CN109317778A - 一种基于焊线设备的高速夹线装置 - Google Patents
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Abstract
本专利是一种用于焊线设备的压电夹线装置，由基体、压电陶瓷叠堆、夹臂和夹线片组成。所述夹线装置基体前端安装两个夹臂，夹臂一端由螺丝固定在基体柔性“弓”字形部位，另一端胶合固定夹线片为夹线端。当有激励时，所述压电陶瓷叠堆伸长，带动两夹臂张开，并使所夹持物品顺利通过夹线片；当激励消失时，两臂恢复初始夹紧状态，带动所夹持物品运动，为下一个循环动作做准备。本专利体积小、质量轻、速度高、响应快。
Description
技术领域
本专利属于半导体自动焊线设备领域，具体而言涉及一种用于全自动焊线设备的导夹线装置持输送装置。
背景技术
键合技术是指不涂抹任何胶水即可完成用导线将芯片电极和外部引脚相连的技术。键合技术广泛应用于微机械结构加工领域，并和其他手段相结合，可实现集成电路之间的导线连接，尤其是在LED芯片和IC芯片等行业应用广泛。
作为封装设备中的关键部件，夹线装置在焊线过程中完成快速开闭和输线的的动作，其动作的快慢及准确性直接影响焊线的质量，进而影响芯片的使用寿命。
传统的夹线装置主要由电磁阀、直线或音圈电机作为开、闭驱动来源，而这些驱动方式不仅在结构上限制了夹线装置的体积，加大了加工的难度，增加了夹线装置整体的重量，而且影响这些夹线装置正常工作的因素有多种，这些问题造成最直接结果就是夹线装置开闭精度差、震动大、夹紧力不一致等问题，并最终会影响焊线的质量。
此外，有些夹线装置也会采用热驱动、静电驱动和磁致伸缩器驱动等方式，而每种驱动方式又都有其缺点：热驱动是建立在一个理想条件下，零部件材料均质且物理属性不随温度的改变而改变，而在现实中这些假设几乎是不成立的；静电驱动其驱动力和电压值是非线性的，另外由于电容器电场自身的特征，故静电驱动存在着失稳和边沿效应等问题；而采用磁致伸缩器驱动的夹线装置需要较为复杂的控制系统。
相对于其他形式的夹线装置，压电陶瓷夹线装置具有体积小、质量轻、速度高、响应快的特点，但是其变形量很小，故需通过位移放大机构来加大夹线部位的位移。压电陶瓷夹线装置多采用柔性结构作为放大机构，这种方式是应用较多也是研究最大的驱动方式。
发明内容
本专利正是基于现有技术的上述缺陷而提出的，本专利要解决的技术问题是提供一种用于全自动焊线设备的导夹线装置持输送装置，以减小装置的体积和重量并提高响应速度和分辨率。
为了解决该技术问题，本专利提供的技术方案包括：
一种基于焊线设备的高速夹线装置，其特征在于：所述夹线装置包括：基体，所述基体中形成内部中空结构，所述内部中空结构中设置有“弓”字形位移放大机构，所述“弓”字形位移放大机构为柔性结构，包括左右对称的两套内横梁、外横梁、内立杆和外立杆，所述内横梁的一端与所述内立杆垂直并向量，所述内立杆与所述外横梁垂直并相连，所述外横梁与所述外立杆垂直并相连；压电陶瓷堆叠，所述压电陶瓷堆叠的振动输出端与所述“弓”字形位移放大机构的内衡量接触相连，通过所述“弓”字形位移放大机构驱动所述外立杆做左右运动；夹臂，与所述外立杆相连，在所述外立杆的驱动下做左右平移运动。
优选地，夹臂通过螺丝固定在装配基体的“弓”字形位置处。
优选地，所述压电陶瓷叠堆位移控制精度为0.02微米。
优选地，其响应速度为25微秒。
本专利具有的优点和积极效果是：采用压电陶瓷叠堆作为夹线装置的驱动力来源，可以明显降低夹线装置整体质量和榜头部位的运动惯量。另外该型夹线装置具有体积小、质量轻、响应速度快、分辨率高的特点，利用压电陶瓷叠堆驱动位于其两侧的四杆机构开闭，可以有效改善夹线装置的动、静态特征。将压电陶瓷叠堆放置在夹线装置基体内部中空位置，夹线装置结构紧凑。采用平行四边形机构实现了钳口的平行运动，能够避免由于夹持分离引起线松动，能够有效提高夹线装置的夹持稳定性和精度。此外，采用“弓”字形位移放大机构，使夹线装置具有较大的张合量，能够实现对不同直径引线的稳定夹持。
附图说明
图1是本专利具体实施方式中的一种用于焊线设备的高速夹线装置的结构图；
其中：预紧机构1；基体2；内横梁3；右内立杆4；右外横梁6；右外立杆5；右连接杆7；右夹臂8；右夹线片9；右夹臂前端10；左夹臂前端11；左夹线片12；左夹臂13；左连接杆14；左外横梁15；左外立杆16；左内立杆17；压电陶瓷叠堆18；螺纹孔19。
具体实施方式
本具体实施方式提供了一种由压电陶瓷叠堆驱动的高速焊线夹线装置，其结构如图1所示，所述由压电陶瓷叠堆驱动的高速焊线夹线装置包括：基体、夹臂、夹线片和压电陶瓷叠堆。
所述基体用于将夹线装置的其它结构固定在其上，所述夹臂使用螺栓连接在所述基体上，夹线片9固定设置在夹臂上，所述固定方式优选采用胶合固定，所述压电陶瓷堆叠18固定在所述基体的中空部位，所述固定也可以采用胶合的方式。
在本具体实施方式中，所述基体与所述夹臂连接，通过所述基体的运动带动夹臂的运动。所述基体前端装有左右两个夹臂，夹臂一端由螺丝固定在柔性“弓”字形部位，另一端胶合固定夹线片。夹线片可以是陶瓷夹线片或蓝宝石夹线片。
本具体实施方式中的所述由压电陶瓷叠堆驱动的高速焊线夹线装置中，所述基体为左右对称结构，在其中形成一个内部中空结构，中空结构包括一个矩形和一个“弓”字形位移放大机构；所述矩形中安装有压电陶瓷叠堆，其中心线与压电陶瓷叠堆的中心线重合，所述“弓”字形位移放大机构设置在所述压电陶瓷叠堆的前端，所述“弓”字形放大机构由两个四连杆机构组成，而每个四连杆机构由与所述基体平行的内横梁、外横梁、内立杆和外立杆组成。所述“弓”字形放大机构的内横梁与所述压电陶瓷叠堆抵靠，所述“弓”字形放大机构的外立杆通过传动结构与所述夹臂相连。
夹线装置最基本的循环动作为打开和关闭。
夹线装置打开功能实现为：当压电陶瓷叠堆18有外部激励输入时，会产生微量膨胀，并以力的形式作用在内横梁3和预紧机构1上，作用在内横梁3上的力使其产生微变形并迫使右内立杆4和左内立杆17产生向外的微弯曲变形。右内立杆4通过右外横梁6带动右外立杆5产生相同方向的微弯曲变形，右连接杆7在右内立杆4和右外立杆5的带动下向右张开一个微小角度，右连接杆7通过带动右夹臂8运动最终使右夹线片9向右移动一个需要的距离；左内立杆17通过左外横梁15带动左外立杆16产生相同方向的微弯曲变形，左连接杆14在左内立杆17和左外立杆16的带动下向左张开一个微小角度，左连接杆14通过带动左夹臂13运动最终使左夹线片12向左移动一个需要的距离。通过右夹线片向右运动和左夹线片向左运动实现了夹线装置的打开。
夹线装置关闭功能实现为：当压电陶瓷叠堆18无外部激励输入时，叠堆恢复到原始长度，作用在内横梁3和预紧机构1上的力消失，内横梁3微变形消失并恢复到无变形状态，同时也带动右内立杆4和左内立杆17恢复到无变形状态。右内立杆4通过右外横梁6带动右外立杆5也恢复到无变形状态，右连接杆7在右内立杆4和右外立杆5的带动下回到激励输入前的初始位置，右夹臂8也在右连接杆7的带动下回到无变形位置，并带动右夹线片9回到激励输入前的初始位置；左内立杆17通过左外横梁15带动左外立杆16也恢复到无变形状态，左连接杆14在左内立杆17和左外立杆16的带动下回到初始位置，左夹臂13也在左连接杆14的带动下回到无变形位置，并带动左夹线片12回到激励输入前的初始位置。
所述“弓”字形位移放大机构为柔性梁式结构，使夹线装置具有较大位移放大倍率且无摩擦开闭的特点，并且位移放大过程中形变量从小到大是不间断的，而组成放大机构的两个对称的四边形机构保证了夹线装置良好的动、静态特性和输出的一致性。夹线装置基体采用线切割整体成型，易加工，可有效的降低加工成本和加工用时。本专利的动力来源于压电陶瓷叠堆，体积小、质量轻，可明显降低榜头模块的转动惯量，有利于高速、大加速度运动，并有效的保证了夹线装置输出的稳定性和精确度。夹臂采用特殊的结构形式，具有质量轻、强度高的特点，可有效降低工作时冲击力对夹线装置的作用，变形较小。
夹线装置以电流作为输入变量，由于电流与力之间存在特定的关系，而力与形变量也存在特定的关系，所以不仅可以通过控制输入电流的大小控制夹臂前端张开位移的大小，还可防止过载，造成夹线装置疲劳破坏，并且对压电陶瓷叠堆也有一个保护作用，避免出现受力过大而报废的情况。
采用压电陶瓷叠堆作为夹线装置的驱动力来源，可以明显降低夹线装置整体质量和榜头部位的运动惯量。另外该型夹线装置具有体积小、质量轻、响应速度快、分辨率高的特点，利用压电陶瓷叠堆驱动位于其两侧的四杆机构开闭，可以有效改善夹线装置的动、静态特征。将压电陶瓷叠堆放置在夹线装置基体内部中空位置，夹线装置结构紧凑。采用平行四边形机构实现了钳口的平行运动，能够避免由于夹持分离引起线松动，能够有效提高夹线装置的夹持稳定性和精度。此外，采用“弓”字形位移放大机构，使夹线装置具有较大的张合量，能够实现对不同直径引线的稳定夹持。
更进一步地，夹线装置左夹臂前端11和右夹臂前端10设计有螺纹孔，通过调节螺丝的悬入深度设定夹线装置的夹线预紧力，基体后端设计有叠堆预紧机构1，通过调节螺丝悬入螺纹孔19的深度，调节施加在叠堆上的预紧力。
理应说明的是，本专利并非仅限应用于这一款夹线装置，对于本领域内的专业人士或是普通技术人员来说，可以在此基础上进行改进或变换，但所有这些改进和变换都应属于本专利所附权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于焊线设备的高速夹线装置，其特征在于：所述夹线装置包括：
基体，所述基体中形成内部中空结构，所述内部中空结构中设置有“弓”字形位移放大机构，所述“弓”字形位移放大机构为柔性结构，包括左右对称的两套内横梁、外横梁、内立杆和外立杆，所述内横梁的一端与所述内立杆垂直并向量，所述内立杆与所述外横梁垂直并相连，所述外横梁与所述外立杆垂直并相连；
压电陶瓷堆叠，所述压电陶瓷堆叠的振动输出端与所述“弓”字形位移放大机构的内衡量接触相连，通过所述“弓”字形位移放大机构驱动所述外立杆做左右运动；
夹臂，与所述外立杆相连，在所述外立杆的驱动下做左右平移运动。
2.如权利要求1中所述的一种基于焊线设备的高速夹线装置，其特征在于：夹臂通过螺丝固定在装配基体的“弓”字形位置处。
3.如权利要求1或2中所述的一种基于焊线设备的高速夹线装置，其特征在于，所述压电陶瓷叠堆位移控制精度为0.02微米。
4.如权利要求3所述的一种基于焊线设备的高速夹线装置，其特征在于，其响应速度为25微秒。
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