45度全自动楔焊键合头装置的制作方法

1.本发明涉及引线键合机技术领域，尤其涉及一种45度全自动楔焊键合头装置。


背景技术：

2.在半导体后道封装领域，引线键合机占据着重要地位，现阶段市面上，主要包括球焊、楔焊两种，而楔焊在打低弧，超低弧（平弧）方面更胜一筹，而且尾丝可控，这一特点使其更适合小焊盘类产品的应用。自动楔焊机又主要包含90度、45度两种常用机型，90度键合机主要倾向于深腔类器件的应用。相比于90度键合机，45度键合机主要有以下优点：（1）无伤丝，相比于90度线夹片与劈刀对焊丝剐蹭的情况，45度线夹可以很好的避免这一点，从而也更适合当下应用越发广泛的铝丝焊接；（2）焊点颈部强度高，这主要依赖于45度线夹与常用的断尾角度（45度角）高度吻合的特点，对于一些焊点拉力要求较高的场合，显然45度键合占有更大的优势。
3.线弧的一致性和稳定性是衡量45度键合机性能的重要指标。自动焊线机高速打线时，需要保证金丝走向始终处于一致稳定状态，不会出现乱晃、歪斜、扭曲等情形，为此本发明提出了一种带有45度线夹和过线管机构的45度全自动楔焊键合头装置，并设计45度线夹和过线管机构均附带3自由度调节功能，以此实现劈刀-线夹-过线管“三点一线”，保证焊线起弧的可靠性。基于上述需求，便产生了本发明。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于克服上述问题，而提出了一种45度全自动楔焊键合头装置，具有均可3自由度调节的45度线夹和过线管机构，可确保“劈刀-线夹-过线管”三点一线，提高线弧的焊接质量与稳定性。
5.本发明的技术方案为：本发明所述的45度全自动楔焊键合头装置，包括键合头座、劈刀、线夹机构，所述劈刀底部侧面上倾斜设有用于通过引线的过线孔，其特征在于：所述线夹机构包括具有45度方向位移输出的送线机构和连接在该位移输出端上的夹线机构，所述夹线机构至少具有用于夹持引线的线夹片；所述键合头座上还设有过线管基座，所述过线管基座上设有用于引导引线进入线夹片的过线管，所述过线管、线夹片、劈刀过线孔处于沿45度方向的同一直线上，所述引线依次通过过线管、线夹片后穿入劈刀过线孔内；还包括有线夹片位置调节机构和过线管位置调节机构，其中，线夹片位置调节机构包括分别用于调节线夹片上下、左右、45度方向位置的上下调节机构一、左右调节机构一、45度调节机构一，过线管位置调节机构包括分别用于调节过线管上下、左右、45度方向位置的上下调节机构二、左右调节机构二、45度调节机构二。
6.其中，送丝机构，主要是在夹丝机构的线夹片闭合之后，将丝送出一段，主要作用有二：一是金丝断在劈刀孔内时，可以按照指令主动送出一段，防止“飞丝”后二次穿线；二是扯丝之后，送出线尾，满足下一根金丝的焊接；夹线机构的作用有：一是负责二焊后夹紧
金丝，给予扯断；二是负责起弧折弯时，夹紧金丝，防止其乱晃，以此来保证线弧的焊接质量与稳定性。
7.进一步，本发明所述的45度全自动楔焊键合头装置中，所述上下调节机构一包括上下调节座、调节螺钉一，所述键合头座和上下调节座上下滑动配合，键合头座和上下调节座上还对应设有定位螺孔一和长度沿上下方向延伸的调节长孔一，所述调节螺钉一贯穿在调节长孔一内并螺接在定位螺孔一内。
8.进一步，本发明所述的45度全自动楔焊键合头装置中，所述45度调节机构一包括45度调节座、调节螺钉二，所述上下调节座与45度调节座沿45度方向滑动配合，上下调节座与45度调节座上还对应设有定位螺孔二和长度沿45度方向延伸的调节长孔二，所述调节螺钉二贯穿在调节长孔二内并螺接在定位螺孔二内。
9.进一步，本发明所述的45度全自动楔焊键合头装置中，所述送线机构和45度调节座上对应设有左右滑槽和左右滑块并通过两者的配合呈左右滑移连接，所述左右调节机构一包括调节螺钉三、定位螺钉一，所述调节螺钉三沿左右方向连接送线机构、45度调节座并构成差动螺纹结构，通过调节螺钉三的旋转推动线夹机构相对45度调节座左右平移；所述左右滑槽的一侧壁为可向另一相对侧壁靠拢的弹性变形壁，所述定位螺钉一贯穿弹性变形壁并与送线机构螺纹连接，通过定位螺钉一抵推弹性变形壁使左右滑槽两相对槽壁夹紧定位左右滑块。
10.进一步，本发明所述的45度全自动楔焊键合头装置中，所述上下调节机构二包括设于过线管基座上的上下调节孔和贯穿在该上下调节孔内的上下调节柱，上下调节柱下端连接过线管，上下调节柱与上下调节孔呈上下滑移连接，上下调节机构二还包括用于顶紧上下调节柱使其止动定位的定位螺钉二。
11.进一步，本发明所述的45度全自动楔焊键合头装置中，所述左右调节机构二包括调节螺钉四、对应设于键合头座和过线管基座上的定位螺孔三、调节长孔三，所述调节螺钉四贯穿在调节长孔三内并螺接在定位螺孔三内。
12.进一步，本发明所述的45度全自动楔焊键合头装置中，所述45度调节机构二包括贯穿在上下调节柱上的45度安装槽，所述过线管沿45度方向滑动配合设置在45度安装槽内，所述45度安装槽的一侧壁为可向另一相对侧壁靠拢的弹性变形壁，45度调节机构二还包括定位螺钉三，其贯穿弹性变形壁并与上下调节柱螺纹连接，通过定位螺钉三抵推弹性变形壁使45度安装槽的两相对槽壁夹紧定位过线管。
13.进一步，本发明所述的45度全自动楔焊键合头装置中，所述送线机构包括送线基座、压电陶瓷一、位移放大件一，所述压电陶瓷一设置在送线基座上并连接位移放大件一且位移放大件一的输出端沿45度方向位移。送丝机构，主要是在夹丝机构的线夹片闭合之后，将丝送出一段，主要作用有二：一是金丝断在劈刀孔内时，可以按照指令主动送出一段，防止“飞丝”后二次穿线；二是扯丝之后，送出线尾，满足下一根金丝的焊接。
14.进一步，本发明所述的45度全自动楔焊键合头装置中，所述夹线机构还包括夹线基座和设于夹线基座上的压电陶瓷二；所述线夹片包括静臂和动臂，所述静臂固定在夹线基座上，动臂与静臂的一端可摆动连接，静臂和动臂之间设有平行的压紧螺杆和开合凸杆，所述压紧螺杆一端与静臂固定，另一端穿过动臂并依次套接压簧、压紧螺母；所述开合凸杆一端固定在动臂上，另一端穿过静臂并与压电陶瓷二的输出端形成顶推配合，从而通过顶
推开合凸杆，使动臂相对静臂摆动开合。
15.夹线机构的作用有：一是负责二焊后夹紧金丝，给予扯断；二是负责起弧折弯时，夹紧金丝，防止其乱晃，以此来保证线弧的焊接质量与稳定性。动臂打开动作，是由压电陶瓷二位移经过杠杆原理的比例放大以后的位移输出，满足键合工艺对线夹打开距离的需求。
16.进一步，本发明所述的45度全自动楔焊键合头装置中，所述过线管基座上还设有成对设置的导线块和成对设置的导线柱，两导线块间、两导线柱间分别形成用于约束引线走向的穿线间隙。
17.本发明的有益效果是：1、本发明设计了均具有左右、上下、45度方向三自由度调节功能的45度线夹和过线管机构，能够保证“劈刀孔-线夹夹线面-过线管”可以处于三点一线，防止金丝在三者之间发生扭曲，使金丝在这一过程中始终受到稳定一致的约束，有效保证线弧的焊接质量与稳定性，能够适应不同的键合产品需求，大大提高设备兼容性与适配性。
18.2、本发明调节方式简单，纯机械方式实现，便于操作，且不会额外增加设备的工作负载。
19.3、本发明将夹线机构集成叠置在送线机构的45度位移输出端上，两者分别由独立的压电陶瓷驱动、位移放大，可同步实现夹紧、送丝动作，且结构紧凑小巧，耗能低。
20.4、本发明在调节方式上采用腰长孔与差动螺纹微调方式相结合，符合不同自由度上调节量的需求，兼顾调节便利性和调节精度。
附图说明
21.图1为本发明的原理示意图。
22.图2为本发明线夹机构的立体结构示意图。
23.图3为本发明线夹机构拆除动臂的结构示意图。
24.图4为本发明线夹机构的爆炸示意图。
25.图5为本发明过线管部分的结构示意图。
26.图6为本发明在过线管部分的爆炸示意图。
具体实施方式
27.现结合附图对本发明作进一步的说明：参照图1，本实施例所述的45度全自动楔焊键合头装置，包括：z轴1、旋转轴2、键合头座3、平四模块、劈刀5、线夹机构，所述劈刀5底部侧面上倾斜设有用于通过引线的过线孔。z轴1，采取直流伺服电机驱动系统，外加编码器闭环控制，可实现高速键合下z向运动的精准控制；二焊结束，z轴1向上运动，完成扯丝。旋转轴2固定在z轴1上，键合头座3与旋转轴2之间通过同步带轮4结构传动连接。旋转轴2通过伺服电机外加同步带轮，可满足高速旋转运动时对高精度定位的使用需求，焊线角度覆盖360度各个角度。
28.参照图1-图5，所述线夹机构固定在键合头座3上，包括具有45度方向位移输出的送线机构6和连接在该位移输出端上的夹线机构7，所述夹线机构7至少具有用于夹持引线的线夹片701；所述键合头座3上还设有过线管基座9，所述过线管基座9上设有用于引导引
线进入线夹片701的过线管8，所述过线管8、线夹片701、劈刀5过线孔处于沿45度方向的同一直线上，所述引线依次通过过线管8、线夹片701后穿入劈刀5过线孔内。
29.具体的，所述送线机构6包括送线基座602、压电陶瓷一603、位移放大件一601，所述压电陶瓷一603设置在送线基座602上并连接位移放大件一601且位移放大件一601的输出端沿45度方向位移。送线机构6的大位移输出，是由压电陶瓷一603的位移经放大后实现的。放大结构原理，属于三角式结构，位移放大件一601主体框架（铰链变形）属于平行四边形；该放大结构将压电陶瓷一603的轴向伸缩转化为45度方向的送丝动作，放大倍率可以通过改变压电陶瓷一603的固定座倾斜角度来缩放。
30.所述夹线机构7还包括夹线基座702和设于夹线基座702上的压电陶瓷二703；所述线夹片701包括静臂701a和动臂701b，所述静臂701a固定在夹线基座702上，动臂701b与静臂701a的一端可摆动连接，静臂701a和动臂701b之间设有平行的压紧螺杆705和开合凸杆706，所述压紧螺杆705一端与静臂701a固定，另一端穿过动臂701b并依次套接压簧707、压紧螺母704；所述开合凸杆706一端固定在动臂701b上，另一端穿过静臂701a并与压电陶瓷二703的输出端形成顶推配合，从而通过顶推开合凸杆706，使动臂701b相对静臂701a摆动开合。
31.在上述结构中，动臂701b为可拆卸的，便于更换劈刀5；当更换劈刀5时，将动臂701b部分拆掉，劈刀5更换完毕，再将动臂701b安装回去即可。并且动臂701b、静臂701a上对应设有相互配合的球形支点和球面型凹槽（图中未示出），支点嵌设在凹槽内，使动臂701b与静臂701a可相对摆动连接。该支点由改制螺钉粘接高耐磨性宝石球组成，保证高速焊接时支点的寿命以及动臂701b拆装前后，其位置的唯一性。且动臂701b、静臂701a之间的夹紧力由压簧707提供，弹簧力大小可以根据不同焊丝直径的夹紧力需求，做适当调节，以满足焊线工艺的需要。为了满足夹紧力调节功能，本实施例可通过旋转压紧螺母704，使处于压紧螺母704与动臂701b之间的压簧707进行不同程度的压缩，从而改变弹簧压紧力，调节完毕以后，为了固定压紧螺母704，本实施例在压紧螺母704的侧壁上还螺纹连接有锁紧顶丝（图中未示出）并通过锁紧顶丝顶紧压紧螺杆705。
32.本实施例还包括有线夹片位置调节机构和过线管位置调节机构，两者都具有三个自由度的调节方式。其中，线夹片位置调节机构包括分别用于调节线夹片上下、左右、45度方向位置的上下调节机构一、左右调节机构一、45度调节机构一，过线管位置调节机构包括分别用于调节过线管上下、左右、45度方向位置的上下调节机构二、左右调节机构二、45度调节机构二。其中45度方向调节，是指上下和前后两个方向的调节。
33.具体的，所述上下调节机构一包括上下调节座10、调节螺钉一11，所述键合头座3和上下调节座10上下滑动配合，键合头座3和上下调节座10上还对应设有定位螺孔一和长度沿上下方向延伸的调节长孔一12，所述调节螺钉一11贯穿在调节长孔一12内并螺接在定位螺孔一内。该调节方式能保证线夹片701落在45度引线方向上，因为劈刀5安装到换能器上的高度指标并不是唯一的，这就需要上下调节线夹片701，使其兼容不同规格劈刀5的高度安装指标。
34.所述45度调节机构一包括45度调节座13、调节螺钉二14，所述上下调节座10与45度调节座13沿45度方向滑动配合，上下调节座10与45度调节座13上还对应设有定位螺孔二和长度沿45度方向延伸的调节长孔二15，所述调节螺钉二14贯穿在调节长孔二15内并螺接
在定位螺孔二内。该调节方式主要是为了调节线夹片701与劈刀5过线孔之间的距离大小；主要是因为焊接产品的规格尺寸不一，以及焊接拉弧线(looping)形式的不同，就需要根据实际需求进行适当调节，一般情况下，该距离会设置的偏小一些，因为距离过大时，会降低线夹的控弧能力。
35.所述送线机构6和45度调节座13上对应设有左右滑槽和左右滑块并通过两者的配合呈左右滑移连接，所述左右调节机构一包括调节螺钉三16、定位螺钉一17，所述调节螺钉三16沿左右方向连接送线机构6、45度调节座13并构成差动螺纹结构，通过调节螺钉三16的旋转推动线夹机构相对45度调节座13左右平移；所述左右滑槽的一侧壁为可向另一相对侧壁靠拢的弹性变形壁，所述定位螺钉一17贯穿弹性变形壁并与送线机构6螺纹连接，通过定位螺钉一17抵推弹性变形壁使左右滑槽两相对槽壁夹紧定位左右滑块。本结构针对左右方向的调节上采用差动微调方式，其目的是保证线夹片701的夹线面与劈刀5孔径、过线管8，三者在一条线上，避免金丝在三者之间发生扭摆；主要是通过两段不同螺纹的螺距差值实现的；首先将定位螺钉一17松开，然后旋转调节螺钉三16，线夹机构相对于45度调节座13，即可发生相对位移，调节完毕后，再将定位螺钉一17锁紧。
36.本实施例的过线管8通过三个自由度的调节，可以消除过线管8加工及装配带来的累计误差。具体说明如下。
37.参照图5-图6，所述上下调节机构二包括设于过线管基座9上的上下调节孔18和贯穿在该上下调节孔18内的上下调节柱19，上下调节柱19下端连接过线管8，上下调节柱19与上下调节孔18呈上下滑移连接，上下调节机构二还包括用于顶紧上下调节柱19使其止动定位的定位螺钉二20。上下调节，主要是满足过线管8的45度出线部分处在劈刀孔45度走线方向上，防止金丝扭曲。
38.所述左右调节机构二包括调节螺钉四21、对应设于键合头座3和过线管基座9上的定位螺孔三22、调节长孔三23，所述调节螺钉四21贯穿在调节长孔三23内并螺接在定位螺孔三22内。该功能可以满足因装配和加工误差带给过线管8左右方向上的偏差，保证过线管-线夹-劈刀的“三点一线”。
39.所述45度调节机构二包括贯穿在上下调节柱19上的45度安装槽24，所述过线管8沿45度方向滑动配合设置在45度安装槽24内，所述45度安装槽24的一侧壁为可向另一相对侧壁靠拢的弹性变形壁，45度调节机构二还包括定位螺钉三25，其贯穿弹性变形壁并与上下调节柱19螺纹连接，通过定位螺钉三25抵推弹性变形壁使45度安装槽24的两相对槽壁夹紧定位过线管8。该功能主要是调节过线管8与线夹片701在45度方向上的距离大小，保证过线管8与金丝有足够的接触长度，同时又不会与线夹片701干涉。
40.所述过线管基座9上还设有成对设置的导线块26和成对设置的导线柱27，两导线块26间、两导线柱27间分别形成用于约束引线走向的穿线间隙，避免金丝晃动，以此来防止焊线过程线弧扭摆，从键合头上方下来的金丝依次穿过两导线块26间、两个导线柱27间进入过线管8，所述过线管8具体包括竖直进线段和45度出线段（图中未示出），可继续引导金丝使其顺着45度出线段进入到线夹片701。
41.本文中所描述的具体实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与
技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。