CN220774292U - 一种igbt模块端子超声波键合机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种IGBT模块端子超声波键合机，包括机体、上下料结构、3D相机、超声波焊头、焊接平台结构、第一驱动结构和第二驱动结构；所述上下料结构设置于机体一侧，第一驱动结构纵向设置于机体内部，第二驱动结构设置于第一驱动结构上方；所述第二驱动结构的活动端上安装有升降Z组件和3D相机，且升降Z组件的输出端安装有超声波焊头；所述焊接平台结构设置于第一驱动结构之间，并与上下料结构位置相对应。本实用新型采用全伺服运动控制、实时精确的控制力和位移，多种焊接模式，多规格焊头自由选择，采用3D视觉定位、可以精确地将超声波焊头定位到产品上，图像识别系统可以非常快速且准确地确定焊接位置。

Description

一种IGBT模块端子超声波键合机

技术领域

本实用新型涉及一种超声波键合机，具体涉及一种IGBT模块端子超声波键合机。

背景技术

传统的锡焊工艺虽然工艺简单，操作简便，但存在易氧化，焊接强度低，可靠性差等缺点，以往所谓先进逻辑芯片性能基本都是按照摩尔定律来提升的。提升的主要动力来自单极管数量的增加来实现，而单个单极管性能的提高对维护摩尔定律只是起到辅佐的作用。随着使用性能的逐步逼近，极限尺寸以及制程的缩小也变得非常艰难且性价比遇到挑战,此时半导体IGBT模块键合技术来到了舞台的中心成为进一步提升芯片性能的关键。超声波键合技术已然成为先进多芯片封装最重要的技术之一。另一方面，新能源装备的快速迅起，促使半导体IGBT模块市场需求量得以剧增。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种IGBT模块端子超声波键合机，以解决背景技术中所存在的问题。

本实用新型IGBT模块端子超声波键合机是通过以下技术方案来实现的：包括机体、上下料结构、3D相机、超声波焊头、焊接平台结构、第一驱动结构和第二驱动结构；

上下料结构设置于机体一侧，第一驱动结构纵向设置于机体内部，第二驱动结构设置于第一驱动结构上方；第二驱动结构的活动端上安装有升降Z组件和3D相机，且升降Z组件的输出端安装有超声波焊头；焊接平台结构设置于第一驱动结构之间，并与上下料结构位置相对应。

作为优选的技术方案，上下料结构包括上下料工位A和上下料工位B，上下料工位A和上下料工位B并排设置，上下料工位A和上下料工位B上均设置有产品治具；产品治具导向设置于传动轨道上，并与焊接平台结构位置相对应。

作为优选的技术方案，焊接平台结构包括升降治具组件A和升降治具组件B，且升降治具组件A上设置有焊接工位A，升降治具组件B上设置有焊接工位B，且焊接工位A与上下料工位A、焊接工位B与上下料工位B位置相对应。

作为优选的技术方案，第一驱动结构包括Y轴直线电机以及Y轴导轨，通过Y轴直线电机带动Y轴导轨上的活动块移动，第二驱动结构设置与Y轴导轨的活动块上。

作为优选的技术方案，第二驱动结构包括X轴直线电机以及X轴导轨，且X轴导轨设置于Y轴导轨的活动块上；升降Z组件和3D相机固定于X轴导轨的活动端，并通过X轴直线电机驱动。

作为优选的技术方案，升降治具组件A和升降治具组件B均由伺服马达、减速机、丝杆、升降斜滑块、总底板、导向滑块、滚动轴圈以及上升治具板组成；所述总底板上设置有导轨，升降斜滑块滑动设置于导轨上；所述减速机设置于总底板的一端，且伺服马达与减速机的输入端连接；所述减速机的输出端上设置有丝杆，且丝杆与升降斜滑块连接，通过驱动丝杆转动进而带动升降斜滑块移动；所述升降斜滑块上方设置有顶块，且顶块两侧均设置有滚动轴承，且滚动轴承与升降斜滑块的斜边相接触，上升治具板安装于顶块上方；所述总底板上设置有导向滑块，且上升治具板滑动设置于导向滑块上。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型整体采用全伺服运动控制、实时精确的控制力和位移，多种焊接模式，多规格焊头自由选择，采用3D视觉定位、可以精确地将超声波焊头定位到产品上，图像识别系统可以非常快速且准确地确定焊接位置。

2、本实用新型采用超声波具有高熔点，高强度焊接性能，焊接牢固可靠无线性膨胀系数差，确保焊接品质，焊接高效，环保无污染，且超声波自带焊接质量监控系统，实时在线监控焊接品质，监控每个焊接点，尽显批量生产优势。

3、本实用新型焊接头体积小，强度高，多头设计等特点更适合小间距、紧凑型、高密度，高集成的IGBT模块产品，可灵活地处理各类模块产品。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的剖视结构示意图；

图3为本实用新型的升降治具组件的结构示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

如图1—图2所示，本实用新型的一种IGBT模块端子超声波键合机，包括机体1、上下料结构、3D相机4、超声波焊头6、焊接平台结构、第一驱动结构和第二驱动结构；

上下料结构设置于机体1一侧，第一驱动结构纵向设置于机体1内部，第二驱动结构设置于第一驱动结构上方；第二驱动结构的活动端上安装有升降Z组件14和3D相机4，且升降Z组件14的输出端安装有超声波焊头6；焊接平台结构设置于第一驱动结构之间，并与上下料结构位置相对应。

本实施例中，上下料结构包括上下料工位A2和上下料工位B3，上下料工位A2和上下料工位B3并排设置，上下料工位A2和上下料工位B3上均设置有产品治具15；产品治具15导向设置于传动轨道5上，并与焊接平台结构位置相对应，IGBT模块产品分别从上下料工位A以及上下料工位B开始上料，模块产品被放置到产品治具中。

本实施例中，焊接平台结构包括升降治具组件A9和升降治具组件B10，且升降治具组件A9上设置有焊接工位A7，升降治具组件B10上设置有焊接工位B8，且焊接工位A7与上下料工位A2、焊接工位B8与上下料工位B3位置相对应。

本实施例中，第一驱动结构包括Y轴直线电机11以及Y轴导轨，通过Y轴直线电机11带动Y轴导轨上的活动块移动，第二驱动结构设置与Y轴导轨的活动块上。

本实施例中，第二驱动结构包括X轴直线电机12以及X轴导轨，且X轴导轨设置于Y轴导轨的活动块上；升降Z组件14和3D相机4固定于X轴导轨的活动端，并通过X轴直线电机12驱动，3D相机在Y轴直线电机11和X轴直线电机的驱动下实现对模块产品的扫描定位，并记录坐标；升降治具组件A和1升降治具组件B，开始同时上升到上限位，并压紧模块产品，然后3D相机在Y轴直线电机11和X轴直线电机10的驱动下实现对模块产品的扫描定位，并记录坐标。

其中，如图3所示，升降治具组件A9和升降治具组件B10均由伺服马达25、减速机16、丝杆17、升降斜滑块19、总底板20、导向滑块21、滚动轴圈26以及上升治具板23组成；总底板20上设置有导轨18，升降斜滑块19滑动设置于导轨18上；减速机16设置于总底板20的一端，且伺服马达25与减速机16的输入端连接；减速机16的输出端上设置有丝杆17，且丝杆17与升降斜滑块19连接，通过驱动丝杆17转动进而带动升降斜滑块19移动；升降斜滑块19上方设置有顶块24，且顶块24两侧均设置有滚动轴承22，且滚动轴承22与升降斜滑块19的斜边相接触，上升治具板23安装于顶块24上方；总底板20上设置有导向滑块21，且上升治具板23滑动设置于导向滑块21；水平方向由底板上安装滑动导轨以及重负载丝杆，配以高精度伺服电机与减速机的组合实现丝杆水平方向的移动，竖直方向四角位置由交叉滚柱导轨导向辅助上下升降运动，当伺服通电驱动时，带动丝杆水平运动，同时斜块与轴承做上坡运动，并在交叉滚柱导轨导向下，实现治具垂直上升和下降运动。

本设备的上下料工位是通过人工手动放料，以及人工手动收料，当本设备与上游设备串线拼机时，亦可实现产品通过上游设备机械臂自动上料，从而代替人工手动放料功能。

本实用新型焊接头采用高硬度材料为原材料，尖锥形头3D立体设计，体现体积小，灵活性高，更适合小空间端子的焊接，焊接头采用上下两头设计，提高使用寿命，使用频率，为客户节省成本。

本实用新型的超声波焊头的超声波控制箱可实现多种焊接模式(包含时间，压力，能量，位移并可实时监控)，尖锥形头焊头可根据客户不同产品量身定制设计，实现多规格焊头，灵活自由组合使用。

工作原理如下：

本设备同时兼容全自动或人工半自动上料，IGBT模块产品分别从上下料工位A以及上下料工位B开始上料，模块产品被放置到产品治具中，按钮指示灯开始闪烁，按动按钮后，治具中的产品被传送轨道，自动传送到焊接工位A和焊接工位B,然后升降治具组件A和1升降治具组件B，开始同时上升到上限位，并压紧模块产品，然后3D相机在直线电机A和直线电机B的驱动下实现对模块产品的扫描定位，并记录坐标。然后升降Z组件下达到焊接位置，超声波焊头在直线电机A和直线电机B的驱动下，实现对模块产品的自动焊接，直到全部焊接完成为止，最后开始循环下一周期步骤。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种IGBT模块端子超声波键合机，其特征在于：包括机体（1）、上下料结构、3D相机（4）、超声波焊头（6）、焊接平台结构、第一驱动结构和第二驱动结构；

所述上下料结构设置于机体（1）一侧，第一驱动结构纵向设置于机体（1）内部，第二驱动结构设置于第一驱动结构上方；所述第二驱动结构的活动端上安装有升降Z组件（14）和3D相机（4），且升降Z组件（14）的输出端安装有超声波焊头（6）；所述焊接平台结构设置于第一驱动结构之间，并与上下料结构位置相对应。

2.根据权利要求1所述的IGBT模块端子超声波键合机，其特征在于：所述上下料结构包括上下料工位A（2）和上下料工位B（3），上下料工位A（2）和上下料工位B（3）并排设置，上下料工位A（2）和上下料工位B（3）上均设置有产品治具（15）；所述产品治具（15）导向设置于传动轨道（5）上，并与焊接平台结构位置相对应。

3.根据权利要求1所述的IGBT模块端子超声波键合机，其特征在于：所述焊接平台结构包括升降治具组件A（9）和升降治具组件B（10），且升降治具组件A（9）上设置有焊接工位A（7），升降治具组件B（10）上设置有焊接工位B（8），且焊接工位A（7）与上下料工位A（2）、焊接工位B（8）与上下料工位B（3）位置相对应。

4.根据权利要求1所述的IGBT模块端子超声波键合机，其特征在于：所述第一驱动结构包括Y轴直线电机（11）以及Y轴导轨，通过Y轴直线电机（11）带动Y轴导轨上的活动块移动，第二驱动结构设置与Y轴导轨的活动块上。

5.根据权利要求1所述的IGBT模块端子超声波键合机，其特征在于：所述第二驱动结构包括X轴直线电机（12）以及X轴导轨，且X轴导轨设置于Y轴导轨的活动块上；升降Z组件（14）和3D相机（4）固定于X轴导轨的活动端，并通过X轴直线电机（12）驱动。

6.根据权利要求3所述的IGBT模块端子超声波键合机，其特征在于：所述升降治具组件A（9）和升降治具组件B（10）均由伺服马达（25）、减速机（16）、丝杆（17）、升降斜滑块（19）、总底板（20）、导向滑块（21）、滚动轴圈（26）以及上升治具板（23）组成；所述总底板（20）上设置有导轨（18），升降斜滑块（19）滑动设置于导轨（18）上；

所述减速机（16）设置于总底板（20）的一端，且伺服马达（25）与减速机（16）的输入端连接；所述减速机（16）的输出端上设置有丝杆（17），且丝杆（17）与升降斜滑块（19）连接，通过驱动丝杆（17）转动进而带动升降斜滑块（19）移动；

所述升降斜滑块（19）上方设置有顶块（24），上升治具板（23）安装于顶块（24）上。

7.根据权利要求6所述的IGBT模块端子超声波键合机，其特征在于：所述顶块（24）两侧均设置有滚动轴承（22），且滚动轴承（22）与升降斜滑块（19）的斜边相接触。

8.根据权利要求6所述的IGBT模块端子超声波键合机，其特征在于：所述总底板（20）上设置有导向滑块（21），且上升治具板（23）滑动设置于导向滑块（21）上。