键合丝连铸炉的制作方法

本发明涉及设备，具体的说是涉及键合丝连铸炉。

背景技术：

键合丝是封装的关键材料之一，它的功能是实现半导体芯片与引脚的电连接，起着芯片与外界的电流导入和导出的作用。

现有技术中，键合丝材料在真空炉熔化，再经模具锻压，由于模具的长度限制，键合丝只能制成固定长度，而且生产出的键合丝缺陷较多，其具体缺陷如下：

1.产品杂质较多，品质不稳定；

2.合金均匀性差；

3.产能低；

4.产品表面易氧化，结晶效果较差；

5.冷凝控制不好，合金排布不均匀；

6.在做超细键合丝过程时容易断裂；

因此，迫切需要一种键合丝连铸炉设备来解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在于提供了键合丝连铸炉，该键合丝连铸炉能够在高真空状态下连铸，不间断铸造键合丝。

为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：键合丝连铸炉，该连铸炉包括集成线路的馈线柜、安装于馈线柜邻侧的安装架，该安装架设有两层，中间是安装板，所述连铸炉还包括：

金属熔料部，所述金属熔料部置于连铸炉的顶部，其设有加热装置、偏心搅拌装置，加热装置用于将金属熔化，偏心搅拌装置还连接有二次加料装置，金属熔化成液态后偏心搅拌装置持续搅拌，液态金属均匀后牵引棒向下运动；

冷却部，所述冷却部与金属熔料部下端连接，其包括冷却铜模及设置于冷却铜模内的水冷却循环管路，冷却铜模中部是导引孔，牵引棒沿该导引孔向下运动，冷却铜模和水冷却循环管路对液态金属冷却固化，形成键合丝；

真空部，所述真空部与所述金属熔料部、冷却部连通，在抽真空后，真空部、金属熔料部、冷却部连通的腔室全部是真空状态，所述真空部置于冷却部的下端、所述安装板的上表面，其外侧壁设有能够打开的观察窗、与真空泵连接的端口，所述真空部内腔底面中部设有导引装置，导引装置设有导引孔，牵引棒沿该导引孔向下，牵拉固化后的键合丝向下运动；

导向部，所述导向部安装于馈线柜的侧部，其包括若干导向机构，导向机构用于夹持引导牵引棒及对键合丝的牵引并导向。

进一步的，所述金属熔料部包括熔料炉、保温层、保温盖、石英玻璃套管、加热装置、偏心搅拌装置、二次加料装置；

所述熔料炉为石墨坩埚，其底面为倒锥面，锥面中心设有下料孔，牵引棒未工作前是将所述下料孔封堵，所述熔料炉置于所述保温层内，其上端盖有保温盖，所述保温层外套有石英玻璃套管，所述保温层和石英玻璃套管下端都置于所述冷却铜模上端，并在冷却铜模连接处设置密封胶垫，所述石英玻璃套管上端设有套管盖，并在其连接处设有密封胶垫，所述保温层、保温盖均为高温棉；

所述套管盖的盖体中部通孔处安装有偏心搅拌装置，所述偏心搅拌装置包括电机安装架、电机、驱动杆、搅拌器、双气缸，所述套管盖中部通孔边缘设置有带通孔的圆柱，圆柱上端设置电机安装架，所述电机安装架水平外延伸一段距离，在电机安装架的外侧端垂直于电机安装架，另一侧套于驱动杆上，并在驱动杆的杆体上设置有被动轮，驱动杆下端连接所述搅拌器，所述搅拌器包括连接杆和圆盘，所述圆盘下端设置有偏心轴杆，所述圆盘及偏心轴杆设于石墨坩埚内腔中；所述电机上设置有主动轮，主动轮通过皮带带动被动轮，所述驱动杆的下端与搅拌器上的连接杆连接，所述连接杆中部为通孔，该通孔与所述石墨坩埚内腔连通，所述驱动杆中部通孔，其通孔与连接杆中部通孔连通；

所述搅拌器还连接有双气缸，所述双气缸用于下降或上升搅拌器；

所述驱动杆上端连接所述二次加料装置，所述二次加料装置包括二次加料抽杆、加料料斗仓，所述加料料斗仓置于偏心搅拌装置的上端，其下端出料口与驱动杆上端口部连通，所述二次加料抽杆置于加料料斗仓的盖体中部，其杆体下端延伸至加料料斗仓的出料口，在不加料时将出料口封堵；

所述石英玻璃套管外侧、石墨坩埚的高度区域内设置有加热装置，所述加热装置包括非金属绕线套筒、电磁线圈，所述电磁线圈绕制于非金属绕线套筒外侧壁上。

进一步的，所述熔料炉底面设有凹圈，在该凹圈内设有温度传感器。

进一步的，所述石墨坩埚下端中部扩孔，其扩孔与保温层下部通孔、冷却铜模的中部通孔内设置有一根石墨棒，所述石墨棒中部设置有导引孔，所述导引孔内插有牵引棒。

进一步的，所述牵引棒包括石墨牵引棒体、不锈钢牵引棒体，所述石墨牵引棒体一端与牵引棒体螺纹连接，连接后侧壁面相平，其另一端设有盲孔，该盲孔用于液态金属灌入，形成金属棒体头端；

所述石墨牵引棒体的盲孔端置于石墨坩埚出料口，在连铸炉初始工作时将石墨坩埚的出料口封堵，所述石墨牵引棒体的直径与不锈钢牵引棒体直径相同，所述石墨牵引棒体的连接端至少要露出于石墨棒下部通孔口，所述不锈钢牵引棒体的长度至少要达到导向部的第一个夹持导向轮。

进一步的，所述冷却铜模为铜材质，其上端边缘设有围坝圈，中部设有通孔，通孔上部较大，下部较小，所述冷却铜模外壁开有进水孔和出水孔；

所述冷却铜模内设置盘绕式凹槽，所述盘绕式凹槽形成水冷却循环管路，水冷却循环管路与进水孔和出水孔连接，进水孔上连接进水管，出水管上连接出水管；

所述冷却铜模安装于一板体上，板体四角设置有四个支撑柱，四个支撑柱上端安装有带中孔的第二安装板，第二安装板上设置有四侧面封闭的盒体，四侧面封闭的盒体上端设有带中孔的板体；

所述冷却铜模的上下端偏心处还设置有连通孔，该连通孔设有带通孔的连通棒，所述连通棒一端与真空腔室连通，另一端穿过保温层，并延伸至石墨坩埚的底部，该连通棒用于真空部的真空腔与石墨坩埚的腔室连通，在抽真空时，可以将两个腔室同时抽成真空状态；

所述连通棒下部的台阶部设有弹簧，该弹簧用于顶紧连通棒；

所述冷却铜模的底部与底板的连接处设置有密封胶垫。

进一步的，所述真空部呈圆柱形锅炉状，其前侧和右侧设置有观察窗，左侧设置有真空泵连接的端口，两个观察窗上设有密封透明玻璃，其右侧部的观察窗上安装有led灯，前侧的观察窗能够打开；

所述真空部内腔底面安装板上的导引装置为铜制品，其具有冷却作用，用于进一步冷却键合丝，所述导引装置于安装板上部区域呈凸形，下部呈柱体状。

进一步的，所述导向部包括导向安装板及安装于导向安装板上的夹持式导向机构、调节式导向机构，所述夹持式导向机构设于调节式导向机构的上方；

所述夹持式导向机构包括左导轮、右导轮、驱动电机、气缸，所述左导轮为定导轮，其中心轴连接有驱动电机，所述右导轮为动导轮，其中心轴连接有伸缩连接块，伸缩连接块连接气缸，所述夹持式导向机构至少设置有两组；

所述调节式导向机构设置有多组，每组调节式导向机构设有并排的导向轮，每组导向轮设置于滑槽上，滑槽从上至下的长度依次增加；

所述导向部还包括调节阀，该调节阀包括把手和调节杆，把手与调节杆连接，调节杆与所述导向安装板侧部固定连接，旋转把手使调节杆前进或后退，调节杆带动导向安装板前进或后退。

进一步的，所述连铸炉还包括收料架，所述收料架通过一l型连接杆连接于安装架外侧；

所述收料架包括一横梁，所述横梁设置于l型连接杆的竖部，并于l型连接杆的竖部交叉成十字型，所述横梁左右两边设置有腰圆孔，在腰圆孔上设置有垂直于横梁的滚轴，所述l型连接杆的竖部上端设置有若干调节孔，在其中的一个调节孔上设置有一垂直于l型连接杆竖部的滚轴。

进一步的，所述真空部上设置有气压表。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明设计了键合丝连铸炉，键合丝连铸炉能够在高真空状态下连铸，铸造的键合丝不间断的绕于收料架上，该连铸炉金属熔料部设置有电机带动的搅拌装置，搅拌装置是偏心搅拌装置，偏心搅拌装置旋转时，会对液态后的金属原材料持续搅拌，以达到均匀的目的。冷却部采用冷却铜模和水冷却循环管路，冷却铜模内设置水冷却循环管路，能够有效的将液态金属固化，冷却效率高，因此，在牵引时，可以加快成棒效率。真空部设置有观察窗、兼具冷却作用的导引装置，真空部抽去空气后形成真空，没有空气的腔室内不会对键合丝氧化，不受氧化的键合丝再次从导引装置冷却，冷却后进入导向部，通过导向部将键合丝导入收料架。

本发明牵引棒包括两个部分，一是石墨牵引棒体，二是与石墨牵引棒体螺纹连接的不锈钢牵引棒体，石墨牵引棒体上设置有盲孔，熔化后的液体金属进入盲孔内形成金属棒体头部，被牵引棒牵引向下运动，然后经冷却部固化。

本发明的石英玻璃套管为石英材质，石英玻璃为优质的耐高温材料，并且不会屏蔽电磁线圈的加热，电磁线圈所绕制的内部均为非金属耐高温材料，如置于石英玻璃套管内部的高温棉，置于高温棉内的石墨坩埚，电磁线圈作用于石墨坩埚上，对石墨坩埚加热。

本发明的键合丝连铸炉采用了新的铸造方法，解决了传统的键合丝铸造工艺的不足之处，同时，生产出的键合丝尺寸可以做到很细，最低可以做到0.006mm的键合丝，并且是连续铸造，导引出的键合丝绕成线圈于收料架上，而现有技术中的键合丝则是一段一段的长度。

本发明键合丝连铸炉能够在高真空状态下连铸，高真空能够达到-6.7*10^-4pa，现有技术中的设备不能对键合丝连铸，并且无法在高真空状态下铸造键合丝。

本发明键合丝连铸炉生产键合丝效率高，现有技术中的生产键合丝设备是无法比拟的。

附图说明

图1为本发明键合丝连铸炉爆炸图；

图2为本发明键合丝连铸炉的立体图；

图3为图2另一侧的立体图；

图4为本发明的键合丝连铸炉正面剖视图；

图5为本发明的金属熔料部放大图；

图6为本发明的牵引棒结构示意图；

图7为本发明的石墨牵引棒体结构示意图；

图8为本发明的偏心搅拌装置结构示意图；

图9为本发明的冷却铜模结构示意图；

图10为本发明的冷却铜模剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参照附图1-10，键合丝连铸炉，该连铸炉包括集成线路的馈线柜4、安装于馈线柜4邻侧的安装架，该安装架设有两层，中间是安装板，其特征在于，所述连铸炉还包括：

金属熔料部1，所述金属熔料部1置于连铸炉的顶部，其设有加热装置、偏心搅拌装置，加热装置用于将金属熔化，偏心搅拌装置还连接有二次加料装置，金属熔化成液态后偏心搅拌装置持续搅拌，液态金属均匀后牵引棒向下运动；

冷却部2，所述冷却部2与金属熔料部1下端连接，其包括冷却铜模201及设置于冷却铜模201内的水冷却循环管路202，冷却铜模201中部是导引孔，牵引棒沿该导引孔向下运动，冷却铜模201和水冷却循环管路202对液态金属冷却固化，形成键合丝；

真空部3，所述真空部3与所述金属熔料部1、冷却部2连通，在抽真空后，真空部3、金属熔料部1、冷却部2连通的腔室全部是真空状态，所述真空部3置于冷却部2的下端、所述安装板的上表面，其外侧壁设有能够打开的观察窗301、与真空泵连接的端口，所述真空部3内腔底面中部设有导引装置，导引装置设有导引孔，牵引棒沿该导引孔向下，牵拉固化后的键合丝向下运动；

导向部6，所述导向部6安装于馈线柜4的侧部，其包括若干导向机构，导向机构用于夹持引导牵引棒及对键合丝的牵引并导向。

所述金属熔料部1包括熔料炉112、保温层111、保温盖118、石英玻璃套管108、加热装置、偏心搅拌装置、二次加料装置；

所述熔料炉112为石墨坩埚，其底面为倒锥面，锥面中心设有下料孔，牵引棒未工作前是将所述下料孔封堵，所述熔料炉112置于所述保温层111内，其上端盖有保温盖118，所述保温层111外套有石英玻璃套管108，所述保温层111和石英玻璃套管108下端都置于所述冷却铜模201上端，并在冷却铜模201连接处设置密封胶垫，所述石英玻璃套管108上端设有套管盖106，并在其连接处设有密封胶垫，所述保温层111、保温盖118均为高温棉；

所述套管盖106的盖体中部通孔处安装有偏心搅拌装置，所述偏心搅拌装置包括电机安装架103、电机116、驱动杆104、搅拌器105、双气缸121，所述套管盖106中部通孔边缘设置有带通孔的圆柱，圆柱上端设置电机安装架103，所述电机安装架103水平外延伸一段距离，在电机安装架103的外侧端垂直于电机安装架103的方向上安装有电机116，另一侧套于驱动杆104上，并在驱动杆104的杆体上设置有被动轮，驱动杆104下端连接所述搅拌器105，所述搅拌器105包括连接杆和圆盘1051，所述圆盘1051下端设置有偏心轴杆，所述圆盘1051及偏心轴杆设于石墨坩埚内腔中；所述电机116上设置有主动轮，主动轮通过皮带117带动被动轮，所述驱动杆104的下端与搅拌器105上的连接杆连接，所述连接杆中部为通孔，该通孔与所述石墨坩埚内腔连通，所述驱动杆104中部通孔，其通孔与连接杆中部通孔连通；

所述搅拌器105还连接有双气缸121，所述双气缸121用于下降或上升搅拌器105；

所述驱动杆104上端连接所述二次加料装置，所述二次加料装置包括二次加料抽杆101、加料料斗仓102，所述加料料斗仓102置于偏心搅拌装置的上端，其下端出料口与驱动杆104上端口部连通，所述二次加料抽杆101置于加料料斗仓102的盖体中部，其杆体下端延伸至加料料斗仓102的出料口，在不加料时将出料口封堵；

所述石英玻璃套管108外侧、石墨坩埚的高度区域内设置有加热装置，所述加热装置包括非金属绕线套筒109、电磁线圈107，所述电磁线圈107绕制于非金属绕线套筒109外侧壁上。

所述熔料炉112底面设有凹圈，在该凹圈内设有温度传感器110。

所述石墨坩埚下端中部扩孔，其扩孔与保温层111下部通孔、冷却铜模201的中部通孔内设置有一根石墨棒113，所述石墨棒113中部设置有导引孔，所述导引孔内插有牵引棒5。

所述牵引棒5包括石墨牵引棒体114、不锈钢牵引棒体501，所述石墨牵引棒体114一端与牵引棒体501螺纹连接，连接后侧壁面相平，其另一端设有盲孔1141，该盲孔1141用于液态金属灌入，形成金属棒体头端；

所述石墨牵引棒体114的盲孔端置于石墨坩埚出料口，在连铸炉初始工作时将石墨坩埚的出料口封堵，所述石墨牵引棒体114的直径与不锈钢牵引棒体501直径相同，所述石墨牵引棒体114的连接端至少要露出于石墨棒113下部通孔口，所述不锈钢牵引棒体501的长度至少要达到导向部6的第一个夹持导向轮。

所述冷却铜模201为铜材质，其上端边缘设有围坝圈，中部设有通孔，通孔上部较大，下部较小，所述冷却铜模201外壁开有进水孔和出水孔；

所述冷却铜模201内设置盘绕式凹槽，所述盘绕式凹槽形成水冷却循环管路202，水冷却循环管路202与进水孔和出水孔连接，进水孔上连接进水管，出水管上连接出水管；

所述冷却铜模201安装于一板体上，板体四角设置有四个支撑柱，四个支撑柱上端安装有带中孔的第二安装板，第二安装板上设置有四侧面封闭的盒体，四侧面封闭的盒体上端设有带中孔的板体；

所述冷却铜模201的上下端偏心处还设置有连通孔，该连通孔设有带通孔的连通棒119，所述连通棒119一端与真空腔室连通，另一端穿过保温层111，并延伸至石墨坩埚的底部，该连通棒119用于真空部的真空腔与石墨坩埚的腔室连通，在抽真空时，可以将两个腔室同时抽成真空状态；

所述连通棒119下部的台阶部设有弹簧120，该弹簧120用于顶紧连通棒119；

所述冷却铜模201的底部与底板的连接处设置有密封胶垫。

所述真空部3呈圆柱形锅炉状，其前侧和右侧设置有观察窗301，左侧设置有真空泵连接的端口，两个观察窗301上设有密封透明玻璃，其右侧部的观察窗上安装有led灯，前侧的观察窗能够打开；

所述真空部3内腔底面安装板上的导引装置为铜制品，其具有冷却作用，用于进一步冷却键合丝，所述导引装置于安装板上部区域呈凸形，下部呈柱体状。

所述导向部6包括导向安装板及安装于导向安装板上的夹持式导向机构、调节式导向机构604，所述夹持式导向机构设于调节式导向机构604的上方；

所述夹持式导向机构包括左导轮603、右导轮601、驱动电机、气缸602，所述左导轮603为定导轮，其中心轴连接有驱动电机，所述右导轮601为动导轮，其中心轴连接有伸缩连接块，伸缩连接块连接气缸602，所述夹持式导向机构至少设置有两组；

所述调节式导向机构604设置有多组，每组调节式导向机构设有并排的导向轮，每组导向轮设置于滑槽上，滑槽从上至下的长度依次增加；

所述导向部6还包括调节阀605，该调节阀605包括把手和调节杆，把手与调节杆连接，调节杆与所述导向安装板侧部固定连接，旋转把手使调节杆前进或后退，调节杆带动导向安装板前进或后退。

所述连铸炉还包括收料架7，所述收料架7通过一l型连接杆连接于安装架外侧；

所述收料架7包括一横梁，所述横梁设置于l型连接杆的竖部，并于l型连接杆的竖部交叉成十字型，所述横梁左右两边设置有腰圆孔，在腰圆孔上设置有垂直于横梁的滚轴，所述l型连接杆的竖部上端设置有若干调节孔，在其中的一个调节孔上设置有一垂直于l型连接杆竖部的滚轴。

所述真空部3上设置有气压表。

实施例：

本发明的键合丝连铸炉的运行步骤如下：

步骤一，将所需金属原料置入石墨坩埚，键合丝一般是合金，是由多种金属制备，由于各金属原料的熔点不同，需要进行二次加料，这时就要用到二次加料装置，但初始时先不加入熔点低的金属原料，因为，如果先加熔点低的原料，如果再加熔点高的原料，会使熔点低的原料在升至高温时气化，因此，首先加入的是高熔点的原料，再加入低熔点的原料，避免低熔点原料气化。加入熔点高的金属原料后，将保温盖118盖上，偏心搅拌装置暂不启动，因为未熔化的熔点高的金属原料是固体，会将偏心搅拌装置碰断裂。将牵引棒的石墨牵引棒体114封堵于石墨坩埚出料口，不锈钢牵引棒体501依次穿过冷却部2、真空部3，其端部延伸至导向部6，并通过导向部6的夹持式导向机构夹持；

步骤二，牵引键合丝的前期准备工作后，启动加热装置，真空部的腔室被真空泵抽取空气，使金属熔料部、冷却部、真空部均形成真空腔，加热装置采用电磁线圈加热，熔点高的金属受热熔化，其液体进入石墨牵引棒体114的盲孔1141，熔点高的金属原料全部熔化后，再打开二次加料装置，加入熔点低的其它金属原料，熔点低的其它金属原料是从二次加料抽杆101下部的加料料斗仓102放入，其它金属原料从驱动杆104的中部通孔进入搅拌器105中部的通孔，然后进入石墨坩埚，其它金属原料一般都采用米粒状原料，便于二次加料，二次加料后，再次抽真空，由于石墨坩埚内的温度已经足够将熔点低的原料熔化，只需要保持恒温即可，因为有温度传感器110，能够随时监控石墨坩埚内的温度，搅拌器105被双气缸下压，并通过电机带动持续旋转搅拌，当将所有的金属原料全部熔化后，搅拌器105将里面的液体金属混合物搅拌均匀，启动夹持式导向机构；

步骤三，夹持式导向机构将牵引棒向下拉扯，使整个棒体向下运动，液体金属混合物沿石墨棒113中部的导引孔向下流，当液体金属到达冷却部后，冷却铜模201和水冷却循环管路202使液体金属逐渐固化，形成键合丝，键合丝进入真空部3，真空部3的观察窗301可以观察键合丝的棒体质量；

步骤四，键合丝持续向下运动，进入真空腔底面的导引装置，导引装置是铜制品，具有冷却作用，因此，键合丝二次冷却，然后被带入夹持式导向机构，键合丝被夹持，并且依下部调节式导向机构的导向轮导向；

步骤五，导向轮将键合丝依次导入收料架7，并通过手动或机械转动形成线圈挂于收料架的滚轴上，取下牵引棒；

步骤六，持续收料，直至液体金属全部流完。

本发明的安装架底部设有滚轮和定位脚柱，移动较为方便。

本发明的控制部可以有多种方式，按键式+旋钮+继电器的控制方式，或者采用最新的触摸屏控制，并在馈线柜内设置变频器，如果采用按键式+旋钮+继电器的控制方式，需要设置按键式键盘，如果是触摸屏控制，参数设置全部在触摸屏内设置，其它的如红色按键为紧急关闭按键，绿色的总开关键还需另行设置。

本发明的键合丝连铸炉，键合丝连铸炉能够在高真空状态下连铸，铸造的键合丝不间断的绕于收料架上，该连铸炉金属熔料部设置有电机带动的搅拌装置，搅拌装置是偏心搅拌装置，偏心搅拌装置旋转时，会对液态后的金属原材料持续搅拌，以达到均匀的目的。冷却部采用冷却铜模和水冷却循环管路，冷却铜模内设置水冷却循环管路，能够有效的将液态金属固化，冷却效率高，因此，在牵引时，可以加快成棒效率。真空部设置有观察窗、兼具冷却作用的导引装置，真空部抽去空气后形成真空，没有空气的腔室内不会对键合丝氧化，不受氧化的键合丝再次从导引装置冷却，冷却后进入导向部，通过导向部将键合丝导入收料架。

本发明牵引棒包括两个部分，一是石墨牵引棒体，二是与石墨牵引棒体螺纹连接的不锈钢牵引棒体，石墨牵引棒体上设置有盲孔，熔化后的液体金属进入盲孔内形成金属棒体头部，被牵引棒牵引向下运动，然后经冷却部固化。

本发明的石英玻璃套管为石英材质，石英玻璃为优质的耐高温材料，并且不会屏蔽电磁线圈的加热，电磁线圈所绕制的内部均为非金属耐高温材料，如置于石英玻璃套管内部的高温棉，置于高温棉内的石墨坩埚，电磁线圈作用于石墨坩埚上，对石墨坩埚加热。

本发明的键合丝连铸炉采用了新的铸造方法，解决了传统的键合丝铸造工艺的不足之处，同时，生产出的键合丝尺寸可以做到很细，最低可以做到0.006mm的键合丝，并且是连续铸造，导引出的键合丝绕成线圈于收料架上，而现有技术中的键合丝则是一段一段的长度。

本发明键合丝连铸炉能够在高真空状态下连铸，高真空能够达到-6.7*10^-4pa，现有技术中的设备不能对键合丝连铸，并且无法在高真空状态下铸造键合丝。本发明的键合丝连铸炉同样适合中低真空的连铸生产键合丝。

本发明键合丝连铸炉生产键合丝效率高，现有技术中的生产键合丝设备是无法比拟的。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。