專利名稱：超聲波鋁絲壓焊機(jī)用機(jī)頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波鋁絲壓焊機(jī)用機(jī)頭。
背景技術(shù)：
在超大規(guī)模集成電路中，引線鍵合是封裝工藝中半導(dǎo)體芯片和外界連接的關(guān)鍵性 工藝，也是最通用最簡(jiǎn)單而有效的一種連接方式。當(dāng)今，采用引線鍵合(WB)技術(shù)用金屬絲 將集成電路(IC)芯片上的電極引線與集成電路底座外引連接在一起仍然是第一級(jí)連接的 主要形式。在半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)過程中，一般采用超聲波壓焊機(jī)將金屬絲焊接到芯片上。來 自超聲波發(fā)生器的超聲波，經(jīng)換能器產(chǎn)生高頻振動(dòng)，通過變幅桿傳到劈刀，當(dāng)劈刀與引線及 被焊件接觸時(shí)，在壓力和振動(dòng)的作用下，待焊金屬表面相互摩擦，氧化膜被破壞，并發(fā)生塑 性變形，致使兩個(gè)純凈的金屬面緊密接觸，達(dá)到原子距離的結(jié)合，最終形成牢固的機(jī)械連 接。超聲波壓焊機(jī)用機(jī)頭一般包括劈刀、換能器，壓力機(jī)構(gòu)、切刀機(jī)構(gòu)；換能器通過變幅桿 與劈刀連接，為劈刀提供焊接時(shí)的振動(dòng)，壓力機(jī)構(gòu)為劈刀提供焊接時(shí)的壓力。每次焊接終了 時(shí)，由切刀機(jī)構(gòu)切斷鋁絲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種超聲波鋁絲壓焊機(jī)用機(jī)頭。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的超聲波鋁絲壓焊機(jī)用機(jī)頭包括換能器，劈刀，壓 力機(jī)構(gòu)、切刀機(jī)構(gòu)；所述的壓力機(jī)構(gòu)包括聯(lián)接架，固定座，平行振動(dòng)架，平衡子，施力器件，換 能器固定架；固定座安裝固定在聯(lián)接架上，聯(lián)接架固定于壓焊機(jī)四維自動(dòng)位移臺(tái)上；平行 振動(dòng)架由上連桿、下連桿和右連桿構(gòu)成；上連桿的一端通過彈性連接片與固定座固定連接， 另一端通過彈性連接片與右連桿的上端連接；下連桿的一端通過彈性連接片與固定座連 接，另一端通過彈性連接片與右連桿的下端連接；平衡子的上端與聯(lián)接架固定連接，下端與 上連桿固定連接；換能器固定架與右連桿固定連接，換能器安裝固定在換能器固定架上，換 能器通過變幅桿與劈刀固定連接；施力器件的上端與聯(lián)接架固定連接，下端的彈性觸頭對(duì) 準(zhǔn)固定在右連桿上的壓頭。平衡子下端懸掛平行振動(dòng)架，用以調(diào)整平行振動(dòng)架及懸掛在平行振動(dòng)架上的其他 部件的鉛垂位置，消除合外力的影響，使平行振動(dòng)架處于振動(dòng)平衡位置。由于平行振動(dòng)架的 上連桿、右連桿、下連桿與固定架構(gòu)成矩形連桿機(jī)構(gòu)，在矩形的四個(gè)頂點(diǎn)處各部件之間用彈 性連接片連接，起到鉸鏈的作用；當(dāng)施力器件向下施力時(shí)，其下端的彈性觸頭將壓力施加在 在壓頭上，壓頭帶動(dòng)平行振動(dòng)架向下微動(dòng)，通過固定在平行振動(dòng)架上的換能器固定架將焊 接壓力傳遞給換能器，再通過變幅桿傳遞給劈刀，使劈刀在鉛垂方向微動(dòng)。來自超聲波發(fā)生 器的超聲波，經(jīng)換能器產(chǎn)生高頻振動(dòng)傳到劈刀，當(dāng)劈刀與引線及被焊件接觸時(shí)，在壓力和高 頻振動(dòng)的作用下，引線和被焊件的金屬表面相互摩擦，氧化膜被破壞，并發(fā)生塑性變形，致 使兩個(gè)純凈的金屬面緊密接觸，達(dá)到原子距離的結(jié)合，最終形成牢固的機(jī)械連接。由于平行
3振動(dòng)架采用上連桿、右連桿、下連桿與固定架構(gòu)成的矩形連桿機(jī)構(gòu)，在矩形的四個(gè)頂點(diǎn)處各 部件之間用彈性連接片連接，起到鉸鏈的作用；施力器件向下施力時(shí)，壓頭能夠使平行振動(dòng) 架沿垂直方向向下微動(dòng)，從而帶動(dòng)劈刀在鉛垂方向微動(dòng)，將壓力垂直施加到引線及被焊件 上，焊接效果好。所述的施力器件采用音圈電機(jī)，在向下施力過程中壓力基本上能夠保持恒定，進(jìn) 一步提高了焊接效果。所述的切刀機(jī)構(gòu)包括電磁線圈，復(fù)位拉簧，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，切刀座滑板，切刀座，切 絲刀，壓刀彈簧；電磁線圈與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)連接；切刀座滑板通過滑軌副與固定座連接；復(fù) 位拉簧的上端與固定座連接，下端與切刀座滑板的上端連接；切刀座滑板浮動(dòng)支撐曲柄搖 桿機(jī)構(gòu)的搖桿的端部；切刀座安裝固定在切刀座滑板上，切絲刀安裝固定在切刀座上；壓 刀彈簧的上端與切刀座固定連接，下端壓靠在切絲刀上，切絲刀依靠壓刀彈簧的彈力壓靠 在劈刀上。完成整線焊接后，電磁線圈通電，使搖桿轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)切刀座滑板下移，帶動(dòng)切刀座 及切絲刀向下移動(dòng)，切斷焊絲。切斷焊絲后，在復(fù)位拉簧的作用下，切刀座滑板帶動(dòng)切刀座 及切絲刀上移至初始位置。然后，進(jìn)行下一焊線的焊接。本發(fā)明的超聲波鋁絲壓焊機(jī)用機(jī)頭還可以包括供絲組件；所述的供絲組件包括供 絲連接座，定位桿，調(diào)整螺桿，彈簧，第一手輪，第二手輪，絲嘴擺桿，供絲嘴；供絲連接座與 固定座固定連接，第二手輪安裝在供絲連接座上，定位桿與供絲連接座螺紋連接；調(diào)整螺桿 的一端與供絲連接座固定連接，另一端穿過絲嘴擺桿與第一手輪螺紋連接，彈簧套裝在調(diào) 整螺桿上；第二手輪內(nèi)側(cè)裝有偏心輪，絲嘴擺桿壓靠該偏心輪的外緣；絲嘴擺桿的下部通 過彈性連接片與固定座連接；絲嘴擺桿的下端與供絲嘴的上端固定連接；供絲嘴的下端對(duì) 準(zhǔn)劈刀的下端，焊絲由絲嘴擺桿和供絲嘴內(nèi)部的孔穿出壓在劈刀的下面。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了精密、高效化要求，具有質(zhì)量輕、慣量小、多功能、高集成、一體化等 方面特點(diǎn)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1為本發(fā)明的超聲波鋁絲壓焊機(jī)用機(jī)頭的主視圖。圖2為圖1的局部放大圖。圖3為本發(fā)明的超聲波鋁絲壓焊機(jī)用機(jī)頭的左視圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的超聲波鋁絲壓焊機(jī)用機(jī)頭包括聯(lián)接架1，固定座2，換能器 309，壓力機(jī)構(gòu)，供絲機(jī)構(gòu)和切刀機(jī)構(gòu)。所述的聯(lián)接架固定于壓焊機(jī)的四維(X、Y、Z、“ θ ”)自動(dòng)位移臺(tái)之上，固定座2安 裝固定在聯(lián)接架1上。所述的壓力機(jī)構(gòu)包括平行振動(dòng)架，平衡子301，施力器件310，劈刀305，換能器固 定架313。平行振動(dòng)架由上連桿302、下連桿307和右連桿314構(gòu)成。上連桿302的一端通 過彈性連接片(圖中未示出)與固定座2固定連接，另一端通過彈性連接片303與右連桿314的上端連接；下連桿307的一端通過彈性連接片306與固定座2連接，另一端通過彈性 連接片308與右連桿314的下端連接。平衡子301的上端與聯(lián)接架1固定連接，下端與上 連桿302固定連接。換能器固定架313與右連桿314固定連接，換能器309安裝固定在換 能器固定架313上，并且換能器309通過變幅桿304與劈刀305連接。施力器件310采用 音圈電機(jī)，音圈電機(jī)的上端與聯(lián)接架1固定連接，音圈電機(jī)下端的彈性觸頭311對(duì)準(zhǔn)固定在 右連桿314上的壓頭312。如圖2所示，供絲組件包括供絲連接座401，定位桿403，調(diào)整螺桿404，彈簧405， 第一手輪406，第二手輪402，絲嘴擺桿407，供絲嘴409 ；供絲連接座401與固定座2固定連 接，第二手輪402安裝在供絲連接座401上，定位桿403與供絲連接座401螺紋連接；調(diào)整 螺桿404的一端與供絲連接座401固定連接，另一端穿過絲嘴擺桿407與第一手輪406螺 紋連接，彈簧405套裝在調(diào)整螺桿404上；第二手輪402內(nèi)側(cè)裝有偏心輪，絲嘴擺桿407壓 靠該偏心輪的外緣；絲嘴擺桿407的下部通過彈性連接片408與固定座2連接；旋轉(zhuǎn)定位 桿403可以調(diào)整絲嘴擺桿407的限位角度；絲嘴擺桿407的下端與供絲嘴409的上端固定 連接；供絲嘴409的下端對(duì)準(zhǔn)劈刀的下端，焊絲410由絲嘴擺桿407和供絲嘴409內(nèi)部的孔 穿出壓在劈刀305的下面。轉(zhuǎn)動(dòng)第二手輪402時(shí)偏心輪能使絲嘴擺桿407繞A點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn) 一個(gè)角度。如圖3所示，切刀機(jī)構(gòu)包括電磁線圈501，復(fù)位拉簧503，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，切刀座滑 板504，切刀座505，切絲刀506，壓刀彈簧507 ；電磁線圈501與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)連接；切刀座 滑板504通過滑軌副與固定座2連接；復(fù)位拉簧503的上端與固定座2連接，下端與切刀座 滑板504的上端連接；切刀座滑板507浮動(dòng)支撐曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的搖桿502的端部；切刀座 505安裝固定在切刀座滑板504上，切絲刀506安裝固定在切刀座505上；壓刀彈簧507的 上端與切刀座505固定連接，下端壓靠在切絲刀506上，切絲刀506依靠壓刀彈簧507的彈 力壓靠在劈刀305上。轉(zhuǎn)動(dòng)第二手輪402時(shí)偏心輪使絲嘴擺桿407繞A點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)一個(gè)角度(A點(diǎn)為絲 嘴擺桿407下部與固定座2之間的連接點(diǎn))，用以調(diào)整供絲嘴409的傾斜角度；旋轉(zhuǎn)定位桿 403可以調(diào)整絲嘴擺桿407的限位角度。轉(zhuǎn)動(dòng)第一手輪406使彈簧405壓縮可以調(diào)整供絲 嘴409與劈刀305之間的夾緊程度；當(dāng)一個(gè)焊點(diǎn)焊接完畢，機(jī)頭整體向上移動(dòng)時(shí)，由于焊絲 410與芯片焊接在一起，會(huì)將焊絲410從供絲嘴409中拉出一定距離，實(shí)現(xiàn)不間斷供絲、保障 連續(xù)焊接。如果焊接強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，或出現(xiàn)虛焊情況，由于供絲嘴409與劈刀305之間的 夾緊程度適度，能夠?qū)⒑附z拉起，重新進(jìn)行焊接。
權(quán)利要求
一種超聲波鋁絲壓焊機(jī)用機(jī)頭，包括換能器，劈刀，壓力機(jī)構(gòu)、切刀機(jī)構(gòu)；其特征在于所述的壓力機(jī)構(gòu)包括聯(lián)接架(1)，固定座(2)，平行振動(dòng)架，平衡子(301)，施力器件(310)，換能器固定架(313)；固定座(2)安裝固定在聯(lián)接架(1)上，聯(lián)接架(1)固定于壓焊機(jī)四維自動(dòng)位移臺(tái)上；平行振動(dòng)架由上連桿(302)、下連桿(307)和右連桿(314)構(gòu)成；上連桿(302)的一端通過彈性連接片與固定座(2)固定連接，另一端通過彈性連接片與右連桿(314)的上端連接；下連桿(307)的一端通過彈性連接片與固定座(2)連接，另一端通過彈性連接片與右連桿(314)的下端連接；平衡子(301)的上端與聯(lián)接架(1)固定連接，下端與上連桿(302)固定連接；換能器固定架(313)與右連桿(314)固定連接，換能器(309)安裝固定在換能器固定架(313)上，換能器(309)通過變幅桿(304)與劈刀(305)固定連接；施力器件(310)的上端與聯(lián)接架(1)固定連接，下端的彈性觸頭(311)對(duì)準(zhǔn)固定在右連桿(314)上的壓頭(312)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波鋁絲壓焊機(jī)用機(jī)頭，其特征在于所述的施力器件 (310)采用音圈電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波鋁絲壓焊機(jī)用機(jī)頭，其特征在于所述的切刀機(jī)構(gòu)包 括電磁線圈(501)，復(fù)位拉簧(503)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，切刀座滑板(504)，切刀座(505)，切絲 刀(506)，壓刀彈簧(507)；電磁線圈(501與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)連接；切刀座滑板(504)通過 滑軌副與固定座(2)連接；復(fù)位拉簧(503)的上端與固定座(2)連接，下端與切刀座滑板(504)的上端連接；切刀座滑板(507)浮動(dòng)支撐曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的搖桿(502)的端部；切刀座(505)安裝固定在切刀座滑板(504)上，切絲刀(506)安裝固定在切刀座(505)上；壓刀彈 簧(507)的上端與切刀座(505)固定連接，下端壓靠在切絲刀(506)上，切絲刀(506)依靠 壓刀彈簧(507)的彈力壓靠在劈刀(305)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、或2所述的超聲波鋁絲壓焊機(jī)用機(jī)頭，其特征在于還包括供絲組 件；所述的供絲組件包括供絲連接座(401)，定位桿(403)，調(diào)整螺桿(404)，彈簧(405)，第 一手輪(406)，第二手輪(402)，絲嘴擺桿(407)，供絲嘴(409)；供絲連接座(401)與固定 座(2)固定連接，第二手輪(402)安裝在供絲連接座(401)上，定位桿(403)與供絲連接 座(401)螺紋連接；調(diào)整螺桿(404)的一端與供絲連接座(401)固定連接，另一端穿過絲嘴 擺桿(407)與第一手輪(406)螺紋連接，彈簧(405)套裝在調(diào)整螺桿(404)上；第二手輪 (402)內(nèi)側(cè)裝有偏心輪，絲嘴擺桿(407)壓靠該偏心輪的外緣；絲嘴擺桿(407)的下部通過 彈性連接片與固定座(2)連接；絲嘴擺桿(407)的下端與供絲嘴(409)的上端固定連接；供 絲嘴(409)的下端對(duì)準(zhǔn)劈刀的下端，焊絲(410)由絲嘴擺桿(407)和供絲嘴(409)內(nèi)部的 孔穿出壓在劈刀(305)的下面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲波鋁絲壓焊機(jī)用機(jī)頭，該機(jī)頭的固定座安裝固定在聯(lián)接架上，聯(lián)接架固定于壓焊機(jī)四維自動(dòng)位移臺(tái)上；平行振動(dòng)架為上連桿、右連桿、下連桿與固定架構(gòu)成的矩形連桿機(jī)構(gòu)，在矩形的四個(gè)頂點(diǎn)處各部件之間用彈性連接片連接；平衡子的上端與聯(lián)接架固定連接，下端與上連桿固定連接；換能器固定架與右連桿固定連接，換能器安裝固定在換能器固定架上，換能器通過變幅桿與劈刀固定連接；施力器件的上端與聯(lián)接架固定連接，下端的彈性觸頭對(duì)準(zhǔn)固定在右連桿上的壓頭。當(dāng)施力器件向下施力時(shí)，壓頭能夠使平行振動(dòng)架沿垂直方向向下微動(dòng)，從而帶動(dòng)劈刀在鉛垂方向微動(dòng)，將壓力垂直施加到引線及被焊件上，焊接效果好。
文檔編號(hào)B23K20/10GK101920395SQ20101027383
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者劉亞忠, 宋志 , 李維, 洪喜, 鄭福志 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所