專利名稱：一種超聲波焊線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及適用于半導(dǎo)體、固體器件或其部件用于傳導(dǎo)電流的引線的焊接方法或設(shè)備，尤其是涉及一種超聲波焊線裝置。
背景技術(shù)：
將集成電路芯片IC或發(fā)光二極管LED焊線在電路板PCB或基板上的芯片直接封裝(Chip on Board，簡(jiǎn)稱COB)，已經(jīng)廣泛用于諸如計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話機(jī)、光學(xué)數(shù)碼產(chǎn)品、智能卡、鐘表、玩具等消費(fèi)類電子信息產(chǎn)品。焊線是COB的基本工藝，需要采用超聲波焊線方法和相應(yīng)設(shè)備。現(xiàn)有專門用于IC芯片或LED與PCB板上對(duì)應(yīng)的焊盤進(jìn)行橋接的自動(dòng)超聲波焊線機(jī)，包括設(shè)有換能器、線夾、焊嘴、焊臂和送扯線部件的焊頭系統(tǒng)，設(shè)有可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的定位用影像光學(xué)系統(tǒng)，可以在水平方向移動(dòng)的工作臺(tái)，設(shè)置在工作臺(tái)上可以在水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)，以及設(shè)置在轉(zhuǎn)臺(tái)上的用于固定待焊線工件的夾具。所述焊頭系統(tǒng)位于工作臺(tái)的中央上方，可以在垂直方向移動(dòng)，所述影像光學(xué)系統(tǒng)也位于工作臺(tái)的中央上方。所述焊線工件是LED或IC芯片與PCB板。由定位用影像光學(xué)系統(tǒng)預(yù)先攝取焊線工件的相對(duì)位置，經(jīng)識(shí)別并控制工作臺(tái)、轉(zhuǎn)臺(tái)移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，以補(bǔ)償誤差，使夾具上焊線工件的焊點(diǎn)先確認(rèn)位置，即準(zhǔn)確定位于焊嘴下方位置，然后焊線。對(duì)于目前的轉(zhuǎn)臺(tái)焊線機(jī)，焊頭系統(tǒng)只在垂直方向上有運(yùn)動(dòng)；在定位并計(jì)算好焊線位置后，通常只能是工作臺(tái)水平移動(dòng)到焊頭系統(tǒng)的下方進(jìn)行焊線，焊線速度受到限制。此外，只有在完成焊線動(dòng)作后，才能通過(guò)影像光學(xué)系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)焊線的位置和焊線的品質(zhì)，不僅浪費(fèi)時(shí)間，而且不能實(shí)時(shí)監(jiān)控與改善焊線質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種可以邊焊線邊檢測(cè)、能實(shí)時(shí)監(jiān)控與改善焊線質(zhì)量、還可以提高焊線速度的超聲波焊線裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)問(wèn)題是這樣加以解決的這種超聲波焊線裝置，包括可以在垂直方向移動(dòng)的焊頭系統(tǒng)、與焊頭系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置的影像光學(xué)系統(tǒng)、水平方向移動(dòng)工作臺(tái)、設(shè)置在工作臺(tái)上的水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)，以及設(shè)置在轉(zhuǎn)臺(tái)上的夾具，所述焊頭系統(tǒng)位于水平方向移動(dòng)工作臺(tái)的中央上方，所述影像光學(xué)系統(tǒng)也位于工作臺(tái)的中央上方，所述焊頭系統(tǒng)設(shè)有換能器、線夾、焊嘴、焊臂和送扯線部件，所述影像光學(xué)系統(tǒng)設(shè)有可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭。這種裝置的特點(diǎn)是所述焊頭系統(tǒng)是可以在水平方向移動(dòng)的焊頭系統(tǒng)；所述影像光學(xué)系統(tǒng)是可以在垂直方向移動(dòng)的檢測(cè)用影像光學(xué)系統(tǒng)。
所述焊頭系統(tǒng)包括與微控制器連接的各自獨(dú)立的垂直、水平定位傳感器、微控制器伺服板、與微控制器伺服板電連接的微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板和與微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板相連的微步馬達(dá)，以及與微步馬達(dá)聯(lián)動(dòng)的滾珠絲桿。所述焊頭系統(tǒng)通過(guò)各自獨(dú)立的垂直、水平定位傳感器反饋的位置信號(hào)，由微控制器伺服板給微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板以動(dòng)作指令，再由微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板依照此指令控制微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿，使焊頭系統(tǒng)沿線性導(dǎo)軌作往復(fù)垂直、水平移動(dòng)，帶動(dòng)焊頭系統(tǒng)上的焊嘴移動(dòng)至精確焊接位置。
所述影像光學(xué)系統(tǒng)通過(guò)獨(dú)立的垂直定位傳感器反饋的位置信號(hào)，由微控制器伺服板給微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板以動(dòng)作指令，再由微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板依照此指令控制微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿，使影像光學(xué)系統(tǒng)沿線性導(dǎo)軌作往復(fù)垂直移動(dòng)，帶動(dòng)影像光學(xué)系統(tǒng)對(duì)剛焊完的焊線始端點(diǎn)的影像進(jìn)行檢測(cè)，修正焊線參數(shù)，改善焊線品質(zhì)。
所述工作臺(tái)通過(guò)各自獨(dú)立的水平定位傳感器反饋的位置信號(hào)，由微控制器伺服板給微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板以動(dòng)作指令，再由微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板依照此指令控制微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿，使工作臺(tái)沿線性導(dǎo)軌作往復(fù)水平移動(dòng)，帶動(dòng)工作臺(tái)水平移動(dòng)至精確焊接位置。
所述轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)獨(dú)立的轉(zhuǎn)角定位傳感器反饋的位置信號(hào)，由微控制器伺服板給微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板以動(dòng)作指令，再由微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板依照此指令控制微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)有向心推力球軸承的齒輪，使轉(zhuǎn)臺(tái)作正反向水平轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)上夾具中的待焊線工件至精確焊接位置。
所述用于裝載和夾緊待焊線工件的夾具是標(biāo)準(zhǔn)型焊線夾具、壓片式夾具和真空夾具。
本實(shí)用新型的超聲波焊線裝置與現(xiàn)有超聲波焊線方法對(duì)比，可以邊焊線邊檢測(cè)，能實(shí)時(shí)監(jiān)控與改善焊線質(zhì)量，還可以提高焊線速度。本超聲波焊線裝置可以廣泛應(yīng)用于諸如計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話機(jī)、光學(xué)數(shù)碼產(chǎn)品、智能卡、鐘表、玩具等電子信息產(chǎn)品中數(shù)碼管、點(diǎn)陣板、集成電路軟封裝、厚膜集成電路、晶體管半導(dǎo)體器件等內(nèi)引線焊接。


下面對(duì)照附圖并結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本實(shí)用新型的超聲波焊線裝置具體實(shí)施方式
的組成部件的立體圖。
圖2是圖具體實(shí)施方式
在邊焊線邊檢測(cè)的焊線模式下相關(guān)組成部件的配置簡(jiǎn)圖。
圖3是圖具體實(shí)施方式
在提高焊線速度的焊線模式下相關(guān)組成部件的配置簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施方式
一種轉(zhuǎn)臺(tái)式自動(dòng)超聲波焊線機(jī)一種轉(zhuǎn)臺(tái)式自動(dòng)超聲波焊線機(jī)如圖1、2、3所示，包括設(shè)有換能器、線夾、焊嘴、焊臂和送扯線部件的焊頭系統(tǒng)2，設(shè)有可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的定位用影像光學(xué)系統(tǒng)1，可以在水平方向移動(dòng)的工作臺(tái)6，設(shè)置在工作臺(tái)6上可以在水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)5，以及設(shè)置在轉(zhuǎn)臺(tái)5上的用于固定待焊線工件3的夾具4。所述焊頭系統(tǒng)2位于工作臺(tái)6的中央上方，可以在垂直方向移動(dòng)，還可以在水平方向移動(dòng)，所述影像光學(xué)系統(tǒng)1還是檢測(cè)用影像光學(xué)系統(tǒng)，也位于工作臺(tái)6的中央上方，可以在垂直方向移動(dòng)。
所述焊頭系統(tǒng)2通過(guò)各自獨(dú)立的垂直、水平定位傳感器反饋的位置信號(hào)，由微控制器伺服板給微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板以動(dòng)作指令，再由微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板依照此指令控制微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿，使焊頭系統(tǒng)2沿線性導(dǎo)軌作往復(fù)垂直、水平移動(dòng)，帶動(dòng)焊頭系統(tǒng)2上的焊嘴移動(dòng)至精確焊接位置。
所述影像光學(xué)系統(tǒng)1通過(guò)獨(dú)立的垂直定位傳感器反饋的位置信號(hào)，由微控制器伺服板給微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板以動(dòng)作指令，再由微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板依照此指令控制微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿，使影像光學(xué)系統(tǒng)1沿線性導(dǎo)軌作往復(fù)垂直移動(dòng)，帶動(dòng)影像光學(xué)系統(tǒng)1對(duì)剛焊完的焊線始端點(diǎn)的影像進(jìn)行檢測(cè)，修正焊線參數(shù)，改善焊線品質(zhì)。
所述工作臺(tái)6通過(guò)各自獨(dú)立的水平定位傳感器反饋的位置信號(hào)，由微控制器伺服板給微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板以動(dòng)作指令，再由微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板依照此指令控制微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿，使工作臺(tái)6沿線性導(dǎo)軌作往復(fù)水平移動(dòng)，帶動(dòng)工作臺(tái)6水平移動(dòng)至精確焊接位置。
所述轉(zhuǎn)臺(tái)5通過(guò)獨(dú)立的轉(zhuǎn)角定位傳感器反饋的位置信號(hào)，由微控制器伺服板給微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板以動(dòng)作指令，再由微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板依照此指令控制微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)有向心推力球軸承的齒輪，使轉(zhuǎn)臺(tái)5作正反向水平轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)5上夾具中的待焊線工件3至精確焊接位置。
所述用于固定待焊線工件3的夾具4是標(biāo)準(zhǔn)型焊線夾具、壓片式夾具和真空夾具。
用于可以邊焊線邊檢測(cè)的焊線模式依次有以下步驟步驟一是初始置料定位將待焊線工件3放置在轉(zhuǎn)臺(tái)5上的夾具4中，在水平方向移動(dòng)焊頭系統(tǒng)2，將焊頭的焊嘴移開，由所述影像光學(xué)系統(tǒng)1對(duì)待焊線工件3進(jìn)行定位，并計(jì)算出焊線位置；步驟二是焊接焊線的始端點(diǎn)在水平方向移動(dòng)焊頭系統(tǒng)2，將焊嘴移動(dòng)到影像光學(xué)系統(tǒng)1下方，同時(shí)由工作臺(tái)6將轉(zhuǎn)臺(tái)5上已定位的待焊線工件3一條焊線的始端點(diǎn)移動(dòng)到影像光學(xué)系統(tǒng)1下方，在垂直方向移動(dòng)焊頭系統(tǒng)2降下焊頭，進(jìn)行焊接；步驟三是移開焊嘴檢測(cè)焊線始端點(diǎn)在垂直方向移動(dòng)焊頭系統(tǒng)2升上焊頭，在水平方向移動(dòng)焊頭系統(tǒng)2，使焊嘴從影像光學(xué)系統(tǒng)1的下方移開，并將焊嘴向待焊線工件3該條焊線的末端點(diǎn)方向移動(dòng)，同時(shí)由影像光學(xué)系統(tǒng)1對(duì)剛焊完的焊線始端點(diǎn)的影像進(jìn)行檢測(cè)，修正焊線參數(shù)，改善焊線品質(zhì)；步驟四是焊接焊線的末端點(diǎn)焊嘴移動(dòng)到待焊線工件3該條焊線的末端點(diǎn)正上方之后，在垂直方向移動(dòng)焊頭系統(tǒng)2降下焊頭，將轉(zhuǎn)臺(tái)5上待焊線工件3該條焊線的末端點(diǎn)進(jìn)行焊接，完成該條焊線的焊接；依次重復(fù)上述步驟二、三、四。
用于可以提高焊線速度的焊線模式依次有以下步驟步驟一、二、四與上述用于可以邊焊線邊檢測(cè)的焊線模式的步驟一、二、四相同；步驟三是同時(shí)移動(dòng)焊嘴和焊線的末端點(diǎn)在垂直方向移動(dòng)焊頭系統(tǒng)2升上焊頭，在水平方向移動(dòng)焊頭系統(tǒng)2，使焊嘴從影像光學(xué)系統(tǒng)1的下方移開，并將焊嘴向待焊線工件3該條焊線的末端點(diǎn)方向移動(dòng)；同時(shí)在水平方向相對(duì)移動(dòng)工作臺(tái)6，將待焊線工件3該條焊線的末端點(diǎn)向焊嘴方向移動(dòng)；依次重復(fù)上述步驟二、三、四。
上述焊線是利用來(lái)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(guò)變幅桿傳遞到焊嘴，當(dāng)劈刀式焊嘴垂直移動(dòng)與位于其正下方的引線及待焊線工件3接觸時(shí)，在壓力、熱力和超聲波振動(dòng)的作用下，致使引線及待焊線工件3的金屬面緊密接觸達(dá)到原子距離的結(jié)合，從而將引線牢固地機(jī)械連接在待焊線工件3上。本具體實(shí)施方式
的方法和裝置可以邊焊線邊檢測(cè)，能實(shí)時(shí)監(jiān)控與改善焊線質(zhì)量，還可以提高焊線速度約20％。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種超聲波焊線裝置，包括可以在垂直方向移動(dòng)的焊頭系統(tǒng)、與焊頭系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置的影像光學(xué)系統(tǒng)、水平方向移動(dòng)工作臺(tái)、設(shè)置在工作臺(tái)上的水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)，以及設(shè)置在轉(zhuǎn)臺(tái)上的夾具，所述焊頭系統(tǒng)位于水平方向移動(dòng)工作臺(tái)的中央上方，所述影像光學(xué)系統(tǒng)也位于工作臺(tái)的中央上方，其特征在于所述焊頭系統(tǒng)是可以在水平方向移動(dòng)的焊頭系統(tǒng)；所述影像光學(xué)系統(tǒng)是可以在垂直方向移動(dòng)的檢測(cè)用影像光學(xué)系統(tǒng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的超聲波焊線裝置，其特征在于所述焊頭系統(tǒng)包括與微控制器連接的各自獨(dú)立的垂直、水平定位傳感器、微控制器伺服板、與微控制器伺服板電連接的微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板和與微步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板相連的微步馬達(dá)，以及與微步馬達(dá)聯(lián)動(dòng)的滾珠絲桿。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的超聲波焊線裝置，其特征在于所述影像光學(xué)系統(tǒng)是沿線性導(dǎo)軌作往復(fù)垂直移動(dòng)對(duì)剛焊完的焊線始端點(diǎn)的影像進(jìn)行檢測(cè)的影像光學(xué)系統(tǒng)。
4.按照權(quán)利要求3所述的超聲波焊線裝置，其特征在于所述用于固定待焊線工件的夾具是標(biāo)準(zhǔn)型焊線夾具、壓片式夾具和真空夾具。
專利摘要本實(shí)用新型公告了一種超聲波焊線裝置，包括設(shè)有換能器、線夾、焊嘴、焊臂和送扯線部件的焊頭系統(tǒng)，設(shè)有可調(diào)焦的光學(xué)鏡片組和攝像頭的定位用影像光學(xué)系統(tǒng)，可以在水平方向移動(dòng)的工作臺(tái)，設(shè)置在工作臺(tái)上可以在水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)，以及設(shè)置在轉(zhuǎn)臺(tái)上的用于固定待焊線工件的夾具，所述焊頭系統(tǒng)位于工作臺(tái)的中央上方，可以在垂直方向移動(dòng)，還可以在水平方向移動(dòng)，所述影像光學(xué)系統(tǒng)還是檢測(cè)用影像光學(xué)系統(tǒng)，也位于工作臺(tái)的中央上方，可以在垂直方向移動(dòng)?？梢赃吅妇€邊檢測(cè)，能實(shí)時(shí)監(jiān)控與改善焊線質(zhì)量，還可以提高焊線速度。本超聲波焊線裝置可以廣泛應(yīng)用于電子信息產(chǎn)品中數(shù)碼管、點(diǎn)陣板、集成電路軟封裝、厚膜集成電路、晶體管半導(dǎo)體器件等內(nèi)引線焊接。
文檔編號(hào)H05K3/34GK2814893SQ20052005889
公開日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月31日
發(fā)明者陳盧坤 申請(qǐng)人:艾逖恩機(jī)電(深圳)有限公司