CN111702360A - 一种led焊线机efo系统 - Google Patents

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王荣
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Abstract

本专利公开了一种LED焊线机EFO系统，所述系统包括：MCU控制电路、光耦隔离电路、DAC数模转换电路、电流环路和采样反馈ADC电路。所述MCU控制电路，接收上位机的数据和指令，并生成控制信号控制整个LED焊线机EFO系统的工作；所述MCU控制电路控制所述EFO系统产生第一EFO电流和第二EFO电流，所述第一EFO电流在预定的第一数值维持预定的第一时间，使得金线末端融化成球；所述第二EFO电流在第二时间内从所述第一数值逐渐减小到0，控制所述金线末端的球的大小和形状；本发明采用的是高速高精度的数控电流设计，对成球阶段的电流实行动态控制，以达到控制金线成球的最佳热量输出。同时缩短成球的时间，提高了LED焊线机的产能。

Description

一种LED焊线机EFO系统
技术领域
本专利属于半导体技术领域，具体而言涉及一种LED焊线机，尤其是一种LED焊线机的EFO系统及控制方法。
背景技术
半导体技术已经广泛应用于各个行业，推动社会的进步。在半导体技术的发展中，高效率的半导体生产技术尤为重要。因为随着各行各业对于半导体器件的需求越来越大，需要提高生产效率和质量从而满足大量的社会需求。
LED元件，即发光二极管元件，是一种近年来迅速推广的半导体材料，LED芯片在现有技术中照明、通信、医疗、科研实验等等多个领域都有广泛的应用。LED芯片的生产已经成为半导体领域一种广泛的需求。在LED生产领域，通常尺寸微小，通常只有在高倍率显微镜下才能观察到具体的进度，但是LED芯片的生产对于速度和精度又要求很高。
在LED生产环节中，通常要用到LED焊线机，LED焊线机是一种用于自动完成LED半导体的内引线焊接的设备，在微小的LED芯片内，使用半导体焊线机完成高精度高速度的焊线工作。半导体焊线机已经成为LED生产环节中一个重要的尖端设备。
LED焊线机的主要工作原理是通过电子打火系统(EFO系统)融化金线的末端，形成金球，通过融化的金球实现LED芯片中所需引线的焊接。电子打火系统中，形成金球的原理主要利用负高电压击穿空气形成电流通道，向需要焊接的金线末端成球。金属球的成型质量直接影响LED焊线的质量，从而影响LED芯片的质量。而烧球的质量与流过金线的电流大小和稳定性直接相关。
目前EFO采用的是恒流固定时间的成球方案，电流流过金线会使金线末端融化为液态金属，而此方案对于金属液态表面张力成球并不是最佳的热量输出方案，易形成高尔夫球(即金球表面产生凹凸不平的情况类似于高尔夫球的形状)。这种金球形成后对于LED芯片的焊接会带来不良的影响。
发明内容
本专利正是基于现有技术的上述情况而提出的，本专利要解决的技术问题是提供一种LED焊线机EFO系统及控制方法，旨在解决成球质量问题，通过数控技术使得电流输出可控稳定，进而大大减少了高尔夫球的成球概率，进而提升了焊线的质量，同时减少了成球时间，提高LED焊线机的生产能力。
为了解决上述问题本专利提供的技术方案包括：
一种LED焊线机EFO系统，其特征在于，所述系统包括：MCU控制电路、光耦隔离电路、DAC数模转换电路、电流环路和采样反馈ADC电路。所述MCU控制电路，接收上位机的数据和指令，并生成控制信号控制整个LED焊线机EFO系统的工作；所述MCU控制电路控制所述EFO系统产生第一EFO电流和第二EFO电流，所述第一EFO电流在预定的第一数值维持预定的第一时间，使得金线末端融化成球；所述第二EFO电流在第二时间内从所述第一数值逐渐减小到0，控制所述金线末端的球的大小和形状；所述光耦隔离电路，一端和MCU控制电路1连接，另一端与DAC数模转换电路连接，隔离强电侧和弱电侧；DAC数模转换电路，接收来自于所述MCU的数字信号，并根据所述数字信号输出指定数值的模拟信号；所述电流环路，根据所述DAC数模转换电路中的模拟信号产生EFO电流，并将产生的EFO电流信息采集出来，以反馈给所述MCU；反馈ADC电路，将所述电流环路中采集到的模拟信号转换成数字信号，并反馈给所述MCU。
以及一种LED焊线机EFO方法，其特征在于，包括：步骤1、产生快速成球电流，控制金线末端快速融化；所述快速成球电流采用恒定电流，在其存续时间内融化所述金线末端以形成液态球；步骤2、产生球形控制电流，控制金线末端成球的形状和大小；所述球形控制电流在其存续时间内从所述快速成球电流逐渐减小至0，所述存续时间根据球的大小来确定。
本发明采用的是高速高精度的数控电流设计，对成球阶段的电流实行动态控制，以达到控制金线成球的最佳热量输出。同时缩短成球的时间，提高了LED焊线机的产能。另外由于采用数字控技术，本电流源的输出比传统的线性光耦方案更稳定。
附图说明
图1是本发明实施例整体结构框图。
图2是本发明实施例传统方案的电流曲线图。
图3是本发明实施例本发明方案的电流曲线图。
其中，1.主MCU控制电路，2.光耦隔离电路，3.DAC数模转换电路，4.电流环路，5.采样反馈ADC电路。
具体实施方式
下面结合附图对本专利具体实施方式进行详细说明，需要指出的是，该具体实施方式仅仅是对本专利优选技术方案的举例，并不能理解为对本专利保护范围的限制。
本具体实施方式提供了一种LED焊线机EFO系统及控制方法。如图1所示，本具体实施方式中的一种LED焊线机EFO系统包括：MCU控制电路1、光耦隔离电路2、DAC数模转换电路3、电流环路4和采样反馈ADC电路5。
所述MCU控制电路1，负责数据处理和控制信号的生成，其能够接收上位机的数据和指令，并可以生成控制信号控制整个LED焊线机EFO系统的工作。虽然本具体实施方式给出了MCU的一实现方式，但是本领域技术人员可以理解的是类似于MCU的其它控制装置，例如CPU或者具备类似于MCU计算能力的其它电路模块都是可以使用的。
所述光耦隔离电路2，一端和MCU控制电路1连接，另一端与DAC数模转换电路3连接。所述光耦隔离电路2位于弱电侧(即MCU控制电路一侧)和强电侧(即DAC数模转换电路一侧)之间，这样起到了隔离的作用，避免强电侧的电信号干扰或者损害弱电侧的电路。所述光耦隔离电路2可以采用现有技术中的各种光耦隔离电路来实现，因此在本具体实施方式中不再详细描述其结构。
DAC数模转换电路3，负责接收来自于所述MCU的数据，并输出指定数值的模拟量。这样就产生了数字信号和模拟信号的转化，为驱动电流环路产生需要的电流提供了条件。
所述电流环路4，根据所述DAC数模转换电路3的控制信号产生电流，并将产生的电流信息采集出来，以反馈给所述MCU。如图1所示，所述电流环路4包括但不限于MOS电路7以及采样电阻6。所述MOS电路7接收来自于所述MCU的控制信号，并根据控制信号产生所需的电流。所述采样电阻6与所述MOS电路7相连，收集MOS电路7中产生的EFO电流的信息，并将所述信息输送出去，以反馈给所述MCU。
所述反馈ADC电路5用于将所述采样电路的采集到的模拟信号转换成数字信号，所述反馈ADC电路一端与所述电流环路4相连，接收所述电流环路4反馈而来的信号，另一端与所述MCU相连，将所述电流环路4反馈而来的信号转换成数字信号后，输送给所述MCU，以便于所述MCU根据反馈回来的实际电流来调整和矫正输出信号。
在本具体实施方式中，所述反馈信号的采集可以实时完成，通过所述ADC电路实时将采集的反馈信号转换成数字信号，并实时发送给MCU，MCU根据反馈信号实时调整或者是间隔一段时间来调整输出的控制信号。
如图2所示，在现有技术中，为了在金线的末端使得金线融化成球，通常EFO系统中均采用的是恒流固定时间的成球方案，即在控制信号中，在绝大部分时间都会或者意图将EFO系统的电流控制在一个恒定的水平，通过基本恒定的电流流过金线使金线末端融化为液态金属，最后形成球状。或许，在某些情况下由于控制系统的不精确或者是响应速率等原因，EFO的电流并没有保持在完全恒定的水平，但是控制信号的目的却是意图将电流控制恒定。在现有技术中由于电流的控制系统的结构以及对于金线末端成球方式的认识不足，采用上述技术方案来成球时，易于形成缺陷，即在金线末端形成的金球表面呈现凹凸不平的现象，即通常所称的“高尔夫球”，
图3是本具体实施方式中EFO系统控制EFO电流的方案。其中，在本具体实施方式中，由MCU产生驱动信号，所述驱动信号经由隔离电路和数模转换电路进入到电流环路4中，控制电流环路4中产生的EFO电流。在本具体实施方式中，所述MCU通过产生驱动信号产生如下电流曲线，该曲线起始段采用400mA的恒定电流大小和1ms的时间(根据实际情况，还可以采用400mA以上的电流，并且其存续时间也可以更长)，首先控制EFO电路产生第一电流，所述第一电流。然后控制所述所述EFO电路产生第二电流，所述第二电流用于控制成球的大小，所述第二电流由所述第一电流的400mA在预定的时间内逐渐减小至0。该段的电流能量逐步减小使得金球体积停止快速增长，同时使金球处于液态，根据液态表面张力原理可使该球充分圆，这样可以大大减少高尔夫球的形成，提高焊线的质量。
优选地，在本具体实施方式中，所述第二电流持续的时间可以根据成球大小的需要来控制，即通过MCU的方式来控制可以精确地调试所需的电流大小和时间。同时，所述第二电流逐渐减小的方式可以采用具有固定斜率的曲线的方式来进行减小，例如图3所示的电流曲线，也可以根据实际的成球控制需要采用其它的曲线方式来减小。
由于LED焊线机的EFO系统主要作用是将金线末端烧成球，金属球的成型质量直接影响LED焊线的质量，从而影响LED芯片的质量。而烧球的质量与流过金线的电流大小和稳定性直接相关。因此，在本具体实施方式中采用的是高速高精度的数控电流设计，对成球阶段的电流实行动态控制，以达到控制金线成球的最佳热量输出。同时缩短成球的时间，提高了LED焊线机的产能。另外由于采用数字控技术，本电流源的输出比传统的线性光耦方案更稳定而且大大提高了金线末端成球的质量。
实施例2
在本实施例中，提供了一种LED焊线机EFO系统的控制方法，所述系统采用实施例1中的系统来完成。在本实施例中的方法包括如下步骤：
步骤1、产生快速成球电流，控制金线末端快速融化。
所述快速成球电流采用恒定电流，在其存续时间内融化所述金线末端以形成液态。本具体实施方式中，所述快速成球电流可以采用400mA的恒定电流大小和1ms的时间(根据实际情况，还可以采用400mA以上的电流，并且其存续时间也可以更长)。
步骤2、产生球形控制电流，控制金线末端成球的形状和大小
所述球形控制电流从所述快速成球电流逐渐减小至0。同时，所述球形控制电流逐渐减小的方式可以采用具有固定斜率的曲线的方式来进行减小，例如图3所示的电流曲线，也可以根据实际的成球控制需要采用其它的曲线方式来减小，或者是采用逐级减小的方式来实现，例如，在400mA下的某一电流持续一定时间，然后减小到下一级的电流再持续一定的时间，如此下去直到减小到0为止。
所述球形控制电流的持续时间，根据成球大小的需要来控制。
本实施例中通过首先通过恒定的大电流使得金线的末端融化成球，这样就能够提高金线末端成球的效率，并且，通过逐渐减小的球形控制电流，能够控制球形的形状和大小，从而减小了高尔夫球的现象。
以上仅仅是本发明优选的技术方案而已，凡是在本发明构思范围内对本发明的技术方案进行的修改或者是对本发明中部分要素的替换、删除，由于不脱离本发明的发明构思，因此均应当落入到本专利的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种LED焊线机EFO系统，其特征在于，所述系统包括：MCU控制电路、光耦隔离电路、DAC数模转换电路、电流环路和采样反馈ADC电路。
所述MCU控制电路，接收上位机的数据和指令，并生成控制信号控制整个LED焊线机EFO系统的工作；所述MCU控制电路控制所述EFO系统产生第一EFO电流和第二EFO电流，所述第一EFO电流在预定的第一数值维持预定的第一时间，使得金线末端融化成球；所述第二EFO电流在第二时间内从所述第一数值逐渐减小到0，控制所述金线末端的球的大小和形状；
所述光耦隔离电路，一端和MCU控制电路1连接，另一端与DAC数模转换电路连接，隔离强电侧和弱电侧；
DAC数模转换电路，接收来自于所述MCU的数字信号，并根据所述数字信号输出指定数值的模拟信号；
所述电流环路，根据所述DAC数模转换电路中的模拟信号产生EFO电流，并将产生的EFO电流信息采集出来，以反馈给所述MCU；
反馈ADC电路，将所述电流环路中采集到的模拟信号转换成数字信号，并反馈给所述MCU。
2.一种LED焊线机EFO方法，其特征在于，包括：
步骤1、产生快速成球电流，控制金线末端快速融化；
所述快速成球电流采用恒定电流，在其存续时间内融化所述金线末端以形成液态球；
步骤2、产生球形控制电流，控制金线末端成球的形状和大小
所述球形控制电流在其存续时间内从所述快速成球电流逐渐减小至0，所述存续时间根据球的大小来确定。
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