CN114131169B - 一种自动封装芯片的热压键合专用设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动封装芯片的热压键合专用设备，其包括：工作台和固定于工作台顶端的底板，在所述底板上方一侧设有压板，在所述压板的底部固定套设有第一轴杆，本发明在电机停止的时候，外轮不会再作用于内轮使内轮转动，但内轮会因弹性件的压缩弹性而再次顺时针旋转一定角度。这时因内轮再次顺时针旋转了一定角度，进而使键合引线再向压板的内部移动一定的距离。经过上述过程，会使未被焊接的键合引线的首端与芯片上已经焊接的键合引线的尾端快速分离，具有很好的实用性能，并且，操作员会站在载料板的下方位置，这样可使操作员远离高温危险处，大大提升安全性能。

Description

一种自动封装芯片的热压键合专用设备

技术领域

本发明属于封装芯片相关技术领域，具体涉及一种自动封装芯片的热压键合专用设备。

背景技术

安装半导体集成电路芯片用的外壳，起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁，芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。因此，封装对CPU和其他LSI集成电路都起着重要的作用。热压键合是最早用于内引线键合的方法，热压键合不适用中间金属或熔化，而是使用由于热和压力导致的材料的塑性流动，通过压力与加热工具直接或间接的以静载或脉冲方式施加到键合区，键合时承受压力的部位，在一定时间、压力和温度周期中，接触的表面就会发生塑性形变和扩散。

目前，在进行封装芯片的热压键合工作时，在电机停止工作时，未被焊接的键合引线的首端与芯片上已经焊接的键合引线尾端（即焊接位）不能快速进行分离，并且，在工作时，操作员离作业地点过近，即处于高温危险处，存在着很大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动封装芯片的热压键合专用设备，以解决上述背景技术中提出的电机停止工作时，未被焊接的键合引线的首端与芯片上已经焊接的键合引线的尾端（即焊接位）不能快速进行分离的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动封装芯片的热压键合专用设备，包括工作台和固定于工作台顶端的底板，在所述底板上方一侧设有压板，在所述压板的底部固定套设有第一轴杆，在所述压板的左右两侧均设有一个固定于工作台顶端的第一支撑板，所述第一轴杆贯穿两个第一支撑板并与两个第一支撑板转动连接；

在所述第一轴杆的一端固定连接有锥齿轮，所述锥齿轮底部啮合有不完全锥齿轮，在不完全锥齿轮的圆心处固定连接有第二轴杆，所述第二轴杆一侧设有载料板，所述载料板通过连接件与第二轴杆相连接，且连接件与第二轴杆外壁上下滑动连接，在第二轴杆的外侧套设有第一弹簧；

在所述压板前侧的工作台上设置有传动机构，所述传动机构包括第三轴杆，所述第三轴杆靠左侧外壁上连接有棘轮机构，所述棘轮机构包括外轮，所述锥齿轮一侧的第一轴杆上固定套设有传动轮，所述传动轮与外轮之间通过传动带传动连接；

所述压板上套设有对键合引线进行支撑的键合引线套，键合引线套位于压板和传动机构之间，所述压板的底端固定安装有若干个焊头，用于焊接芯片与键合引线套内部的键合引线，所述焊头为自动焊头，在压板扣合在载料板上时，会自动进行热压焊接，所述压板的底端固定安装若干个加热模块，用于对基板和芯片的热压操作。

优选的，所述工作台的顶端固定连接有对第一轴杆进行控制的电机，电机上的输出轴与第一轴杆一端固定连接。

优选的，所述传动机构还包括固定于工作台顶端的两个第二支撑板，在两个所述第二支撑板之间连接有第三轴杆和第四轴杆，所述第三轴杆和第四轴杆的两端均与第二支撑板转动连接，在第三轴杆的外壁固定连接有若干个第一导轮，在第四轴杆的外壁固定连接有若干个第二导轮，所述第一导轮和第二导轮呈一一对应关系设置，所述第三轴杆的左端贯穿靠左侧的第二支撑板，在两个第二支撑板之间连接有限位板。

优选的，所述棘轮机构还包括转动连接于外轮内的内轮，所述内轮的内部转动连接有棘爪，所述棘爪和内轮之间连接有转轴，在转轴上安装有扭簧，所述外轮的内部固定连接有弹性件，外轮顺时针旋转时弹性件能够被棘爪抵紧压缩变形同时顶动内轮顺时针转动，所述第三轴杆的一端与内轮的转轴固定连接。

优选的，所述工作台、限位板、压板的表面均开设有若干个与键合引线相适配的孔，所述键合引线的一端依次穿过工作台、第一导轮和第二导轮之间、限位板和压板，键合引线套的另一端固定于限位板并与限位板上的孔相对应。

优选的，所述工作台的内部开设有安装槽，所述第二轴杆转动连接在安装槽的底部，所述安装槽的底部开设有弧形滑槽，在所述弧形滑槽的内部滑动连接有滑块，所述第二轴杆外侧设有复位扭簧，所述复位扭簧一端与第二轴杆固定连接，所述复位扭簧另外一端与滑块固定连接，所述弧形滑槽的弧度夹角小于180度。

优选的，所述载料板的内部开设有若干个通槽，所述底板的顶端安装有多个加热模块，所述通槽的截面面积小于芯片和基板的面积，所述通槽的截面面积大于加热模块的面积。

优选的，锥齿轮与不完全齿轮的传动比大于等于2。

与现有热压键合装置技术相比，本发明提供了一种自动封装芯片的热压键合专用设备，具备以下有益效果：

一、本发明在电机停止的时候，外轮不会再作用于内轮使内轮转动，但内轮会因弹性件的压缩弹性而再次顺时针旋转一定角度。这时因内轮再次顺时针旋转了一定角度，进而使键合引线套内的键合引线再向压板的内部移动一定的距离。经过上述过程，会使未被焊接的键合引线的首端与芯片上已经焊接的键合引线尾端（即焊接位）快速分离，具有很好的实用性能；

二、本发明在工作时，操作员会站在载料板的下方位置，这样可使操作员远离高温危险处，大大提升安全性能。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1为本发明提出的一种自动封装芯片的热压键合专用设备俯视结构示意图；

图2为本发明提出的一种自动封装芯片的热压键合专用设备主视结构示意图；

图3为图2中A的放大结构示意图；

图4为本发明提出的棘轮机构组成结构示意图；

图5为本发明提出的安装槽内部装配结构示意图；

图中：1、工作台；2、底板；3、压板；4、第一轴杆；41、传动轮；5、第一支撑板；6、电机；7、锥齿轮；8、不完全锥齿轮；9、第二轴杆；10、第一弹簧；11、载料板；111、连接件；12、传动机构；121、第二支撑板；122、第三轴杆；123、第一导轮；124、第四轴杆；125、第二导轮；126、限位板；13、棘轮机构；131、内轮；132、外轮；133、棘爪；134、弹性件；14、传动带；15、键合引线套；16、安装槽；17、滑块；18、弧形滑槽；19、复位扭簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种自动封装芯片的热压键合专用设备，包括工作台1和固定于工作台1顶端的底板2，在底板2上方一侧设有压板3，在压板3的底部固定套设有第一轴杆4，在压板3的左右两侧均设有一个固定于工作台1顶端的第一支撑板5，第一轴杆4贯穿两个第一支撑板5并与两个第一支撑板5转动连接，工作台1的顶端固定连接有对第一轴杆4进行控制的电机6，电机6上的输出轴与第一轴杆4一端固定连接，接通电源，电机6通过输出轴带动第一轴杆4在第一支撑板5上进行转动；

在第一轴杆4的一端固定连接有锥齿轮7，锥齿轮7底部啮合有不完全锥齿轮8，在第一轴杆4进行转动的过程中，能够带动锥齿轮7进行旋转，锥齿轮7转动时，能够带动不完全锥齿轮8进行旋转，在不完全锥齿轮8的圆心处固定连接有第二轴杆9，第二轴杆9一侧设有载料板11，载料板11通过连接件111与第二轴杆9相连接，且连接件111与第二轴杆9外壁上下滑动连接，但载料板11不能相对于第二轴杆9转动，这样确保在第二轴杆9随着不完全锥齿轮8转动的同时，能够带动载料板11进行转动，在第二轴杆9的外侧套设有第一弹簧10，能够对载料板11提供支撑的同时，也不会影响对载料板11的下压，可通过将第二轴杆9上与载料板11接触的轴段处的横截面设计为非圆形结构实现上述功能，如方形等。不完全锥齿轮8的有齿部分的夹角为180度，则不完全齿轮8旋转180度后，即不再受到锥齿轮7的作用。锥齿轮7与不完全齿轮8的传动比大于等于2,即锥齿轮7的分度圆半径与不完全齿轮8的分度圆半径之比大于等于2。通过对锥齿轮7与不完全齿轮8的传动比的设定可控制载料板11与压板3二者的旋转速度，从而控制载料板11先于压板3处于底板2正上方位置。

在压板3前侧的工作台1上设置有传动机构12，传动机构12包括第三轴杆122，第三轴杆122靠左侧外壁上连接有棘轮机构13，棘轮机构13包括外轮132，锥齿轮7一侧的第一轴杆4上固定套设有传动轮41，传动轮41与外轮132之间通过传动带14传动连接，在传动带14的作用下，当第一轴杆4带动传动轮41进行转动时，通过传动带14能够带动棘轮机构13上的外轮132进行转动；

棘轮机构13还包括转动连接于外轮132内的内轮131，内轮131的内部转动连接有棘爪133，棘爪133和内轮131之间连接有转轴，在转轴上安装有扭簧，外轮132的内部固定连接有弹性件134，外轮132顺时针（以图4所示方向）旋转时弹性件134能够被棘爪133抵紧压缩变形同时顶动内轮131顺时针转动，第三轴杆122的一端与内轮131的转轴固定连接，第一轴杆4通过传动带14和传动轮41会带动外轮132进行旋转。

压板3上套设有对键合引线进行支撑的键合引线套15，键合引线套15位于压板3和传动机构12之间，压板3的底端固定安装有若干个焊头，用于焊接芯片与键合引线套15内部的键合引线，焊头为自动焊头，在压板3扣合在载料板11上时，会自动进行热压焊接，压板3的底端固定安装若干个加热模块，用于对基板和芯片的热压操作。

传动机构12还包括固定于工作台1顶端的两个第二支撑板121，在两个第二支撑板121之间连接有第三轴杆122和第四轴杆124，第三轴杆122和第四轴杆124的两端均与第二支撑板121转动连接，在第三轴杆122的外壁固定连接有若干个第一导轮123，在第四轴杆124的外壁固定连接有若干个第二导轮125，第一导轮123和第二导轮125呈一一对应关系设置，第三轴杆122的左端贯穿靠左侧的第二支撑板121，在两个第二支撑板121之间连接有限位板126。工作台1、限位板126、压板3的表面均开设有若干个与键合引线相适配的孔，键合引线的一端能够依次穿过工作台1、处于前后相邻状态下的第一导轮123和第二导轮125之间、限位板126和压板3，通过前后相邻的第一导轮123和第二导轮125可以对键合引线进行输送。键合引线套15一端固定在压板3上的孔处，另一端固定在限位板126的孔处，对键合引线的移动进行约束限位。

工作台1的内部开设有安装槽16，第二轴杆9底端为圆柱体并转动连接在安装槽16的底部，安装槽16的底部开设有弧形滑槽18，在弧形滑槽18的内部滑动连接有滑块17，第二轴杆9外侧设有复位扭簧19，复位扭簧19一端与第二轴杆9固定连接，复位扭簧19另外一端与滑块17固定连接，弧形滑槽18的弧度夹角要小于180度，本实施例中选120度。在第二轴杆9带动载料板11旋转的过程中，复位扭簧19会随着第二轴杆9进行转动，这时复位扭簧19的一端会带动滑块17在弧形滑槽18内转动。在载料板11旋转180度后，锥齿轮7刚好啮合到不完全锥齿轮8的无齿处，这时载料板11不再因锥齿轮7的转动而继续旋转，并且这时复位扭簧19会使第二轴杆9具有反向旋转的力。

载料板11的内部开设有若干个通槽，底板2的顶端安装有多个加热模块，通槽的截面面积小于芯片和基板的面积，通槽的截面面积大于加热模块的面积，即基板和芯片放在该通槽的上方时，基板和芯片不会从通槽穿过，但加热模板可从通槽穿过。

本发明的工作原理及使用流程：在利用本发明进行工作时，参照图1，操作员会站在载料板11的下方位置。使用时，将基板和芯片放在载料板11的通槽中，全部放置完毕后。启动电机6，电机6通过输出轴带动第一轴杆4进行旋转，第一轴杆4带动压板3和锥齿轮7顺时针旋转（该方位为图1中从右向左看时的顺时针方向），同时第一轴杆4通过传动带14和传动轮41也会带动棘轮机构13上的外轮132进行顺时针旋转。锥齿轮7带动不完全锥齿轮8旋转，进而使载料板11进行顺时针旋转（图1中的顺时针）。外轮132顺时针旋转会因棘爪133的阻挡而带动内轮131进行旋转，并且弹性件134会被压缩，内轮131带动第三轴杆122上的第一导轮123进行顺时针旋转（该方位为图1中从右向左看时的顺时针方向），在第一导轮123和第二导轮125的转动配合下会带动键合引线套15内的键合引线向焊接位输送。键合引线套15的一端会随压板3的移动而移动，但不会影响键合引线在键合引线套15内的输送。

在第二轴杆9带动载料板11旋转的过程中，复位扭簧19会随着第二轴杆9进行顺时针转动，这时复位扭簧19的一端会带动滑块17在弧形滑槽18内转动，（要说明的是，弧形滑槽18的弧度夹角为120度）。在载料板11旋转180度后，锥齿轮7刚好啮合到不完全锥齿轮8的无齿处，这时载料板11不再因锥齿轮7的转动而继续旋转，并且这时复位扭簧19会使第二轴杆9具有逆时针旋转的力（图1中的逆时针）。第一轴杆4带动压板3继续旋转向载料板11上盖合。在这个过程中，压板3会向下压载料板11并使载料板11向下移动，载料板11在第二轴杆9向下滑动，在压板3旋转到90度时，这时压板3已经完全扣合在载料板11上。在这个过程中，压板3向下压芯片和基板，同时在底板2顶端的加热模块配合作用下，对芯片和基板进行热压，使芯片和基板固定在一起。同时在压板3旋转扣合的过程中，键合引线套15的一端会随着压板3旋转而移动，键合引线套15内的键合引线向焊接位输送，最终键合引线套15中的键合引线首段的尾端到达焊接位，通过焊头使键合引线的首段固定在芯片的焊接位上。电机6停止进行保压，使热压效果更佳。

在电机6停止的时候，外轮132不会再作用于内轮131使内轮131转动，但内轮131会因弹性件134的压缩弹性而再次顺时针旋转一定角度。这时因内轮131再次顺时针旋转了一定角度，进而使键合引线套15内的键合引线的一端再向压板3的内部移动一定的距离。就是因这段位移才会使未被焊接的键合引线的首端与芯片上已经焊接的键合引线的尾端（即处于焊接位）快速分离。总言之，键合引线套15的输送分为两次输送，第一次为外轮132进行顺时针旋转进而通过棘爪133带动内轮131进行顺时针旋转的输送；第二次为外轮132停止旋转时，外轮132不会再作用于内轮131使内轮131转动，但内轮131会因弹性件134的压缩弹性而再次顺时针旋转一定角度。比如说要在芯片上焊接一端5厘米的键合引线，第一次输送了4.5厘米，第二次输送了0.5厘米；第二次输送的0.5厘米与下次输送的4.5厘米作为新的一段焊接与芯片上的键合引线。而每一次焊接的键合引线都为当前输送的4.5厘米，加上之前一次输送的0.5厘米。

然后启动电机6反向转动，第一轴杆4带动压板3、锥齿轮7逆时针旋转（该方位为图1中从右向左看时的顺时针方向），这时因复位扭簧19会使第二轴杆9具有逆时针旋转的力（图1中的逆时针），复位扭簧19的作用会使锥齿轮7与不完全锥齿轮8上的齿啮合，进而带动不完全锥齿轮8旋转，使载料板11进行逆时针旋转。在第二轴杆9带动载料板11旋转的过程中，复位扭簧19会随着第二轴杆9进行逆时针转动，这时复位扭簧19的一端会带动滑块17在弧形滑槽18内转动。在载料板11逆时针旋转180度后，锥齿轮7刚好啮合到不完全锥齿轮8的无齿处时，这时载料板11不再因锥齿轮7的转动而继续旋转，并且这时复位扭簧19会使第二轴杆9具有顺时针旋转的力（图1中的顺时针）。这样可使第一轴杆4下次带动压板3、锥齿轮7进行顺时针旋转时，因复位扭簧19会使第二轴杆9具有顺时针旋转的力（图1中的顺时针），复位扭簧19的作用会使锥齿轮7与不完全锥齿轮8上的齿啮合，进而带动不完全锥齿轮8旋转。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种自动封装芯片的热压键合专用设备，包括工作台（1）和固定于工作台（1）顶端的底板（2），其特征在于：在所述底板（2）上方一侧设有压板（3），在所述压板（3）的底部固定套设有第一轴杆（4），在所述压板（3）的左右两侧均设有一个固定于工作台（1）顶端的第一支撑板（5），所述第一轴杆（4）贯穿两个第一支撑板（5）并与两个第一支撑板（5）转动连接；

在所述第一轴杆（4）的一端固定连接有锥齿轮（7），所述锥齿轮（7）底部啮合有不完全锥齿轮（8），在不完全锥齿轮（8）的圆心处固定连接有第二轴杆（9），所述第二轴杆（9）一侧设有载料板（11），所述载料板（11）通过连接件（111）与第二轴杆（9）相连接，且连接件（111）与第二轴杆（9）外壁上下滑动连接，在第二轴杆（9）的外侧套设有第一弹簧（10）；

在所述压板（3）前侧的工作台（1）上设置有传动机构（12），所述传动机构（12）包括第三轴杆（122），所述第三轴杆（122）靠左侧外壁上连接有棘轮机构（13），所述棘轮机构（13）包括外轮（132），所述锥齿轮（7）一侧的第一轴杆（4）上固定套设有传动轮（41），所述传动轮（41）与外轮（132）之间通过传动带（14）传动连接；

所述压板（3）上套设有对键合引线进行支撑的键合引线套（15），键合引线套（15）位于压板（3）和传动机构（12）之间，所述压板（3）的底端固定安装有若干个焊头，用于焊接芯片与键合引线套（15）内部的键合引线，所述焊头为自动焊头，在压板（3）扣合在载料板（11）上时，会自动进行热压焊接，所述压板（3）的底端固定安装若干个加热模块，用于对基板和芯片的热压操作；

所述传动机构（12）还包括固定于工作台（1）顶端的两个第二支撑板（121），在两个所述第二支撑板（121）之间连接有第三轴杆（122）和第四轴杆（124），所述第三轴杆（122）和第四轴杆（124）的两端均与第二支撑板（121）转动连接，在第三轴杆（122）的外壁固定连接有若干个第一导轮（123），在第四轴杆（124）的外壁固定连接有若干个第二导轮（125），所述第一导轮（123）和第二导轮（125）呈一一对应关系设置，所述第三轴杆（122）的左端贯穿靠左侧的第二支撑板（121），在两个第二支撑板（121）之间连接有限位板（126）；

所述棘轮机构（13）还包括转动连接于外轮（132）内的内轮（131），所述内轮（131）的内部转动连接有棘爪（133），所述棘爪（133）和内轮（131）之间连接有转轴，在转轴上安装有扭簧，所述外轮（132）的内部固定连接有弹性件（134），外轮（132）顺时针旋转时弹性件（134）能够被棘爪（133）抵紧压缩变形同时顶动内轮（131）顺时针转动，所述第三轴杆（122）的一端与内轮（131）的转轴固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动封装芯片的热压键合专用设备，其特征在于：所述工作台（1）的顶端固定连接有对第一轴杆（4）进行控制的电机（6），电机（6）上的输出轴与第一轴杆（4）一端固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种自动封装芯片的热压键合专用设备，其特征在于：所述工作台（1）、限位板（126）、压板（3）的表面均开设有若干个与键合引线相适配的孔，所述键合引线的一端依次穿过工作台（1）、第一导轮（123）和第二导轮（125）之间、限位板（126）和压板（3），键合引线套（15）的另一端固定于限位板（126）并与限位板（126）上的孔相对应。

4.根据权利要求1所述的一种自动封装芯片的热压键合专用设备，其特征在于：所述工作台（1）的内部开设有安装槽（16），所述第二轴杆（9）转动连接在安装槽（16）的底部，所述安装槽（16）的底部开设有弧形滑槽（18），在所述弧形滑槽（18）的内部滑动连接有滑块（17），所述第二轴杆（9）外侧设有复位扭簧（19），所述复位扭簧（19）一端与第二轴杆（9）固定连接，所述复位扭簧（19）另外一端与滑块（17）固定连接，所述弧形滑槽（18）的弧度夹角小于180度。

5.根据权利要求1所述的一种自动封装芯片的热压键合专用设备，其特征在于：所述载料板（11）的内部开设有若干个通槽，所述底板（2）的顶端安装有多个加热模块，所述通槽的截面面积小于芯片和基板的面积，所述通槽的截面面积大于加热模块的面积。

6.根据权利要求1所述的一种自动封装芯片的热压键合专用设备，其特征在于：锥齿轮（7）与不完全锥齿轮（8）的传动比大于等于2。

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