一种ZR轴驱动结构的制作方法

一种zr轴驱动结构
技术领域
1.本实用新型涉及粗铝线键合机设备，尤其涉及的是一种zr轴驱动结构。


背景技术：

2.粗铝线键合机，主要应用于to-220、to-3p封装大、中功率三极管、可控硅、场效应管、大电流快恢复二极管、肖特基二极管等半导体功率器件的内引线焊接。在焊接过程中，焊接邦头通过z轴驱动模块驱动实现z轴方向上的移动，通过相机视觉模块对焊接邦头的焊接进行监控和定位。现有的z轴驱动模块采用伺服电机、丝杆和空心花键轴(花键轴是机械传动一种，可保持跟轴同步旋转，在旋转的同时，还可以在轴上作纵向滑动)的结构实现，但是，伺服电机和丝杆的结构在变速时的加速度小，一般只能达到20m/s^2，限制了焊接邦头焊接速度的提高；而且因为空心花键轴的内部空间较小，现有的相机视觉模块设置在焊接邦头的侧面，相机视觉模块每次需要来回移动的距离较长，进一步限制了焊接邦头焊接速度的提高，不能满足生产要求。
3.因此，现有技术还有待改进。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种zr轴驱动结构，旨在解决现有技术中的一个或多个问题。
5.本实用新型的技术方案如下：
6.本技术方案提供一种zr轴驱动结构，包括：
7.邦头，用于在芯片上键合引线；
8.z轴驱动模块，用于带动邦头实现z轴方向上的移动；
9.r轴驱动模块，用于带动邦头以自身中线为旋转中心实现旋转；
10.所述z轴驱动模块包括直线电机，所述直线电机包括定子和动子，所述动子与所述r轴驱动模块通过皮带连接，由所述r轴驱动模块带动所述动子实现旋转；所述邦头与所述动子连接，由所述动子带动邦头相对于定子实现上下移动。
11.进一步地，所述r轴驱动模块包括安装板、设置在安装板上的轴承、与所述轴承配合安装的空心转轴、旋转电机、传动皮带、主动皮带轮和从动皮带轮，所述主动皮带轮设置在所述旋转电机的电机轴上，所述从动皮带轮设置在所述空心转轴上，所述传动皮带连接所述主动皮带轮和从动皮带轮；所述动子与空心转轴连接，随空心转轴一起转动。
12.进一步地，所述z轴驱动模块还包括沿z轴方向设置的交叉滚珠导轨，所述动子沿所述交叉滚珠导轨相对于定子实现上下移动。
13.进一步地，所述交叉滚珠导轨设置两个，两个交叉滚珠导轨互相平行，两个所述交叉滚珠导轨分别设置在所述直线电机的对称两侧处。
14.进一步地，所述z轴驱动模块还包括用于防止断电后邦头因重力而自然下掉的保护装置，所述保护装置的一端与所述定子连接，所述保护装置的另一端与所述动子连接。
15.进一步地，述邦头包括劈刀、超声波换能器和切刀，所述劈刀将引线压向芯片的焊接点，所述超声波换能器将超声波脉冲电流变成高频振动并传递到劈刀，当劈刀与引线及芯片接触时，在压力和振动的作用下，使引线与芯片实现焊接；所述切刀在芯片焊接完毕后对引线进行切断；还包括用于对邦头的焊接进行监控和定位的相机视觉模块，所述相机视觉模块固定设置在所述安装板上，置于所述劈刀的上方，所述相机视觉模块在焊接前对待焊接芯片进行拍照定位，同时相机视觉模块还可对所述劈刀的焊点进行监控以及对焊接质量进行监控。
16.进一步地，所述相机视觉模块还包括用于发出光线照射焊接位的视觉光源；所述相机视觉模块还包括固定安装的铰接架，所述视觉光源与所述铰接架连接，通过铰接架调节所述视觉光源的照射角度。
17.进一步地，所述相机视觉模块位于所述动子与空心转轴的上方，相机中心距离空心转轴中心很近(约15mm内)，焊接前拍照移动距离短，速度快，极大提高焊接速度。
18.通过上述可知，本技术方案的z轴驱动模块采用直线电机驱动邦头实现上下升降移动，直线电机在变速时的加速度快，最大能达到8g(g为重力加速度单位，即80m/s^2)以上，而且直线电机直接驱动邦头，摩擦力更小，在移动精度更快，有利于整个芯片焊接速度和精度的提升；其中直线电机本技术方案还通过在直线电机的两侧设置交叉滚珠导轨，代替现有技术中的花键轴，再配合在直线电机中间开孔，使相机视觉模块可以安装在直线电机的中孔位置，缩小相机视觉模块跟劈刀之间的距离(因为超声波键合机在键合前，需要通过相机视觉模块先拍照，让待键合芯片位于相机视觉模块的视野范围内，然后再控制实现键合，让劈刀对准待键合芯片，因此每次需要移动相机视觉模块跟劈刀之间的距离，这个距离的缩小，将有效降低键合前相机视觉模块在拍照时来回移动时间，相机视觉模块和劈刀的间距从30mm以上缩小到15mm以内，降低一半以上)，从而进一步提高焊接速度。
附图说明
19.图1是本实用新型中zr轴驱动结构的示意图。
20.图2是本实用新型中邦头、z轴驱动模块和r轴驱动模块的结构示意图。
21.图3是本实用新型中邦头在不同角度的结构示意图。
22.附图标号：
23.邦头1；劈刀12；超声波换能器13；切刀14；直线电机21；定子22；动子23；交叉滚珠导轨24；拉簧25；安装板3；空心转轴32；旋转电机33；传动皮带34；从动皮带轮35；相机视觉模块41；视觉光源42；铰接架43；
具体实施方式
24.下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
25.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
29.如图1至图2所示，一种zr轴驱动结构，包括：
30.邦头1，用于在芯片上键合引线；
31.z轴驱动模块，用于带动邦头1实现z轴方向上的移动；
32.r轴驱动模块，用于带动邦头1以自身中线为旋转中心实现旋转；
33.所述z轴驱动模块包括直线电机21，所述直线电机21包括定子22和动子23，所述动子23与所述r轴驱动模块连接，由所述r轴驱动模块带动所述动子23实现旋转；所述邦头1与所述动子23连接，由所述动子23带动邦头1相对于定子22实现上下移动。
34.本技术方案中，所述z轴驱动模块采用直线电机21驱动邦头1实现上下升降移动，直线电机21具有加速度快，可以达到8g(g为重力加速度单位，即80m/s^2)以上，而且直线电机21在移动速度上比较理想，有利于整个芯片焊接速度的提升。
35.在某些具体实施例中，所述r轴驱动模块包括安装板31、设置在安装板31上的轴承、与所述轴承配合安装的空心转轴32、旋转电机33、传动皮带34、主动皮带轮和从动皮带轮35，所述主动皮带轮设置在所述旋转电机33的电机轴上，所述从动皮带轮35设置在所述空心转轴32上，所述传动皮带34连接所述主动皮带轮和从动皮带轮35；所述动子23与空心转轴32连接，随空心转轴32一起转动。
36.为了提高所述邦头1在z轴方向上的移动稳定性，所述z轴驱动模块还包括沿z轴方向设置的交叉滚珠导轨24，所述动子23沿所述交叉滚珠导轨24相对于定子22实现上下移动。
37.作为一种优选实施例，所述交叉滚珠导轨24设置两个，两个交叉滚珠导轨24互相平行，两个所述交叉滚珠导轨24分别设置在所述直线电机21的对称两侧处：如其中一个交叉滚珠导轨24位于所述直线电机21的左侧，另一个交叉滚珠导轨24位于所述直线电机21的右侧，也可位于前侧或者后侧或者其他方向，只要是对称的两侧即可。
38.为了避免在直线电机21停电时，所述邦头1发生误移动，所述z轴驱动模块还包括用于防止断电后邦头1因重力而自然下掉的保护装置，所述保护装置的一端与所述定子22连接，所述保护装置的另一端与所述动子23连接。
39.本实施例中，所述保护装置采用拉簧25，所述拉簧25的一端与所述定子22连接，所述拉簧25的另一端与所述动子23连接；在直线电机21启动时，所述直线电机21克服所述拉簧25的拉力进行动作，在直线电机21停电时，所述拉簧25固定所述动子23避免邦头1发生误移动。
40.在某些具体实施例中，如图3所示，所述邦头1包括劈刀12、超声波换能器13和切刀14，所述劈刀12将引线压向芯片的焊接点，所述超声波换能器13将超声波脉冲电流变成高频振动并传递到劈刀12，当劈刀12与引线及芯片接触时，在压力和振动的作用下，待焊接芯片表面相互摩擦，氧化膜被破坏，并发生塑性变形，致使两个纯净的金属面紧密接触，达到原子距离的结合，最终形成牢固的机械连接；所述切刀14在芯片焊接完毕后对引线进行切断。
41.在某些具体实施例中，所述zr轴驱动结构还包括用于对邦头1的焊接进行监控和定位的相机视觉模块41，所述相机视觉模块41固定设置在所述安装板31上，置于所述劈刀12的上方，相机视觉模块41在焊接前对待焊接芯片进行拍照定位，以实现微米级别精度的键合，同时相机视觉模块41还可对所述劈刀12的焊点进行监控以及对焊接质量进行监控。
42.本技术方案中，通过在直线电机21的两侧设置交叉滚珠导轨24，代替现有技术中的花键轴，再配合在直线电机21中间开孔，使相机视觉模块41可以安装在直线电机21的中孔位置，缩小相机视觉模块41跟劈刀12之间的距离(因为超声波键合机在键合前，需要通过相机视觉模块41先拍照，让待键合芯片位于相机视觉模块41的视野范围内，然后再控制实现键合，让劈刀12对准待键合芯片，因此每次需要移动相机视觉模块41跟劈刀12之间的距离，这个距离的缩小，将有效降低键合前相机视觉模块41在拍照时来回移动时间，相机视觉模块41和劈刀12的间距从30mm以上缩小到15mm以内，降低一半以上)，从而进一步提高焊接速度。
43.在某些具体实施例中，所述相机视觉模块41还包括用于发出光线照射焊接位的视觉光源42。
44.为了可以根据实际需要调节所述视觉光源42的照射角度，所述相机视觉模块41还包括固定安装的铰接架43，所述视觉光源42与所述铰接架连接，通过铰接架调节所述视觉光源42的照射角度。
45.在某些具体实施例中，所述相机视觉模块41位于所述动子与空心转轴的上方，相机中心距离空心转轴中心很近(约15mm内)，焊接前拍照移动距离短，速度快，极大提高焊接
速度。
46.其中，所述定子22和动子23为中空结构，便于引线、电路线材等通过，以及视觉光源42的光路通过。
47.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
48.应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。