专利名称：键合机上的力传感器的安装结构及键合机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种专门适用于处理半导体或固体器件的设备，特别是涉及一种键合机上的力传感器的安装结构及键合机。
背景技术：
键合是把电路芯片上已金属化的电路引出端或电极与装配芯片的金属引线框架或外壳引出电极线一一对应连接起来的焊接工艺。作为键合设备的一种，键合机通过陶瓷细管(劈刀)引导金属引线(金线)在三维空间中作复杂高速的运动，形成各种满足不同封装形式需要的线弧。键合机主要包括XY工作平台、键合头、物料夹持台、上下料装置等部件。键合机在工作过程中，由Z向电机驱动的键合头，配合精密XY运动平台，引导金属线在三维空间作 复杂高速的运动，以便形成各种满足不同芯片封装所需的线弧。键合头是其核心部件，键合头上通常安装键合力监测装置来监测、探测键合过程中健合力的大小。键合力监测装置通常包括力传感器。键合头上的力传感器，可以有效检测键合头在运动过程中的受力、加速度，配合运控算法，将会明显消除Z向运动动态误差，并改善速度、加速度跟随特性，降低趋稳时间。当键合头上的劈刀与键合面接触，接触力随着劈刀，超声波杆和一系列固定件将部分压力传到力传感器，力传感器将这一压力转化为电信号返回给控制器，控制器经过运算修正其电流输出值，从而实现对键合头压力输出的闭环控制。这将对减小到位后的过冲，改善焊点的压球质量，提高焊线质量产生明显效果。授权公告号为CN 201364886 Y的中国实用新型专利公开了一种键合头上的安装力传感器的技术方案，上述方案是通过力传感器与夹持座的嵌槽相配合，力传感器固定于键合头的主体及夹持座之间。由于力传感器非常灵敏、易损，上述方案的力传感器在使用中非常容易受到外界干扰，致使测量结果不够精确，影响键合头工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种安装结构紧凑、简单有效、防止力传感器在使用中受到外界干扰的键合头上的键合机上的力传感器的安装结构及键合机。本发明的键合机上的力传感器的安装结构，所述安装结构用于安装力传感器，所述安装结构包括位于键合机的Z向动臂内部的与所述力传感器的相配合的嵌槽。本发明的键合机上的力传感器的安装结构，其中，所述Z向动臂上开有用于安装超声波换能器的安装孔，所述嵌槽位于所述安装孔圆周方向的任意位置。本发明的键合机上的力传感器的安装结构，其中，所述嵌槽还用于安装用于紧压所述力传感器的传感器压块，所述传感器压块是中心具有螺纹孔的圆柱形物体，所述传感器压块设置于所述力传感器的外侧。本发明的键合机上的力传感器的安装结构，其中，还包括螺栓，所述螺栓依次穿过所述Z向动臂、所述力传感器、所述传感器压块，所述螺栓与所述传感器压块中心螺纹孔配合，通过所述力传感器压块将所述力传感器压紧固定于所述Z向动臂上。本发明的键合机上的力传感器的安装结构，其中，所述嵌槽包括一个用于安装所述力传感器的安装平面，所述安装平面平行于所述Z向动臂与所述键合机的换能器夹持座之间的表面所在的平面。本发明的键合机，包括Z向动臂、超声波换能器和换能器夹持座，所述Z向动臂内部设置有形状与力传感器的形状相配合的嵌槽，所述力传感器安装于所述嵌槽内。本发明的键合机，其中，所述Z向动臂上开有用于安装超声波换能器的安装孔，所述嵌槽位于所述安装孔圆周方向的任意位置。本发明的键合机，其中，所述嵌槽内还设置有用于紧压所述力传感器的传感器压块，所述传感器压块是中心具有螺纹孔的圆柱形物体，所述传感器压块设置于所述力传感器的外侧。
本发明的键合机，其中，还包括螺栓，所述螺栓依次穿过所述Z向动臂、所述力传感器、所述传感器压块，所述螺栓与所述传感器压块中心螺纹孔配合，通过所述力传感器压块将所述力传感器压紧固定于所述Z向动臂上。本发明的键合机，其中，所述力传感器的安装面平行于所述Z向动臂与所述换能器夹持座之间的表面所在的平面，所述力传感器的安装方向平行于所述Z向动臂与所述换能器夹持座之间的表面所在的平面，所述力传感器轴线垂直于所述Z向动臂与所述换能器夹持座之间的表面所在的平面。本发明的键合机上的力传感器的安装结构结构简单、易于安装，力传感器安装于Z向动臂的内部，防止力传感器在使用中受到外界干扰，测量结果更为稳定、精确。本发明的键合机，其上的力传感器的安装结构结构简单、易于安装，力传感器安装于Z向动臂的内部，防止力传感器在使用中受到外界干扰，测量结果更为稳定、精确。
图I是本发明的键合机上的力传感器的安装结构的一种实施例的轴测示意图。图2是本发明的键合机上的力传感器的安装结构的一种实施例的主视图。图3是图I的轴测分解图。图4是图I所示实施例的剖视图。
具体实施例方式本发明的键合机上的力传感器的安装结构，安装结构用于安装力传感器，安装结构包括位于键合机的Z向动臂内部的与力传感器的相配合的嵌槽。本发明的键合机，包括Z向动臂、超声波换能器和换能器夹持座，Z向动臂内部设置有形状与力传感器的形状相配合的嵌槽，力传感器安装于所述嵌槽内。如图I、图2所示，包含有本发明的键合机上的力传感器的安装结构的键合机包括键合头，键合头包括Z向动臂I、换能器夹持座2、超声波换能器3及劈刀5。其中，换能器夹持座2通过四个螺钉4紧固于键合头的Z向动臂I上，换能器夹持座2夹持固定超声波换能器3。Z向动臂I上开有用于安装超声波换能器3的安装孔15。超声波换能器3的尾端伸入Z向动臂I的安装孔15内，超声波换能器3的顶端连接向键合面6延伸的劈刀5。
结合图3、图4所示，本发明的键合机上的力传感器的安装结构包括位于键合机的Z向动臂I内部的与力传感器9的相配合的嵌槽11。嵌槽11的位于安装孔15圆周方向的任意位置。嵌槽11靠近安装孔15。嵌槽11还用于安装用于紧压力传感器9的传感器压块7，传感器压块7是中心具有螺纹孔的圆柱形物体。传感器压块7设置于力传感器9的外侦U。嵌槽11包括一个用于安装力传感器9的安装平面，此安装平面平行于XZ平面。力传感器9采用O形环状的压电晶体传感器。嵌槽11形状与力传感器9的形状相配合。为保证力传感器9的灵敏，嵌槽11的位置尽量靠近Z向动臂I的安装孔15。力传感器9与嵌槽11的安装平面紧密接触。嵌槽11内还设置有用于紧压力传感器9的传感器压块7。传感器压块7设置于力传感器9外侧。本发明的键合机上的力传感器的安装结构还包括螺栓10，螺栓10依次穿过Z向动臂I、力传感器9、传感器压块7，螺栓10与传感器压块7的中心螺纹孔配合，通过力传感器压块7将力传感器9压紧固定于Z向动臂I上。由于力传感器9非常灵敏、易损，所以要求位于Z向动臂I上放置力传感器9的嵌槽11底部要有很高的平面度与粗糙度，同时也要求Z向动臂I与换能器夹持座2之间的配 合面同样有很高的平面度、粗糙度、平行度。力传感器9的安装面平行于XZ平面，力传感器9的安装方向平行于XZ平面，力传感器9轴线垂直于XZ平面。XZ平面平行Z向动臂与换能器夹持座2之间的表面所在的平面。当键合头工作时，Z向动臂I在驱动力的作用下绕X轴旋转，由于Z向动臂I与超声波换能器3通过紧固件连接为一体，因此在换能器3顶端也会产生一个绕X轴旋转的运动，这个旋转运动是在一定角度范围内的，在这个角度范围内，劈刀5可以接触到键合面6上的芯片或引线框架。超声波换能器3是一种可以将电能转换为超声波机械能的转换器，金线或者铜线通过劈刀5的中心孔引出。在Z向动臂I的驱动力的作用下，当劈刀5尖接触到芯片或引线框架时，超声波换能器3产生超声波，传递到劈刀5的尖部，同时Z向动臂I施加一定的力在劈刀5与芯片或引线框架之间，实现超声波键合过程。这个在劈刀5与芯片或引线框架之间的作用力传递到力传感器9上，力传感器9就会产生一定的电压，通过比例系数K就能得出在劈刀5与芯片或引线框架之间真实的的力有多少，从而达到本装置的目的。本发明的键合机上的力传感器的安装结构结构简单、易于安装，力传感器安装于Z向动臂的内部，防止力传感器在使用中受到外界干扰，测量结果更为稳定、精确。本发明的键合机，其上的力传感器的安装结构结构简单、易于安装，力传感器安装于Z向动臂的内部，防止力传感器在使用中受到外界干扰，测量结果更为稳定、精确。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种键合机上的力传感器的安装结构，其特征在于，所述安装结构用于安装力传感器，所述安装结构包括位于键合机的Z向动臂内部的与所述力传感器的相配合的嵌槽。
2.如权利要求I所述的键合机上的力传感器的安装结构，其特征在于，所述Z向动臂上开有用于安装超声波换能器的安装孔，所述嵌槽位于所述安装孔圆周方向的任意位置。
3.如权利要求I或2所述的键合机上的力传感器的安装结构，其特征在于，所述嵌槽还用于安装用于紧压所述力传感器的传感器压块，所述传感器压块是中心具有螺纹孔的圆柱形物体，所述传感器压块设置于所述力传感器的外侧。
4.如权利要求3所述的键合机上的力传感器的安装结构，其特征在于，还包括螺栓，所述螺栓依次穿过所述Z向动臂、所述力传感器、所述传感器压块，所述螺栓与所述传感器压块中心螺纹孔配合，通过所述力传感器压块将所述力传感器压紧固定于所述Z向动臂上。
5.如权利要求I所述的键合机上的力传感器的安装结构，其特征在于，所述嵌槽包括 一个用于安装所述力传感器的安装平面，所述安装平面平行于所述Z向动臂与所述键合机的换能器夹持座之间的表面所在的平面。
6.—种键合机，包括Z向动臂、超声波换能器和换能器夹持座,其特征在于,所述Z向动臂内部设置有形状与力传感器的形状相配合的嵌槽，所述力传感器安装于所述嵌槽内。
7.如权利要求6所述的键合机，其特征在于，所述Z向动臂上开有用于安装所述超声波换能器的安装孔，所述嵌槽位于所述安装孔圆周方向的任意位置。
8.如权利要求6或7所述的键合机，其特征在于，所述嵌槽内还设置有用于紧压所述力传感器的传感器压块，所述传感器压块是中心具有螺纹孔的圆柱形物体，所述传感器压块设置于所述力传感器的外侧。
9.如权利要求8所述的键合机，其特征在于，还包括螺栓，所述螺栓依次穿过所述Z向动臂、所述力传感器、所述传感器压块，所述螺栓与所述传感器压块中心螺纹孔配合，通过所述力传感器压块将所述力传感器压紧固定于所述Z向动臂上。
10.如权利要求6所述的键合机，其特征在于，所述力传感器的安装面平行于所述Z向动臂与所述换能器夹持座之间的表面所在的平面，所述力传感器的安装方向平行于所述Z向动臂与所述换能器夹持座之间的表面所在的平面，所述力传感器轴线垂直于所述Z向动臂与所述换能器夹持座之间的表面所在的平面。
全文摘要
本发明提供的键合机上的力传感器的安装结构，用于安装力传感器，安装结构包括位于键合机的Z向动臂内部的与力传感器的相配合的嵌槽。本发明的键合机，包括Z向动臂和超声波换能器，Z向动臂内部设置有形状与力传感器的形状相配合的嵌槽，力传感器安装于嵌槽内。本发明的键合机上的力传感器的安装结构结构简单、易于安装，力传感器安装于Z向动臂的内部，防止力传感器在使用中受到外界干扰，测量结果更为稳定、精确。本发明的键合机，其上的力传感器的安装结构结构简单、易于安装，力传感器安装于Z向动臂的内部，防止力传感器在使用中受到外界干扰，测量结果更为稳定、精确。
文档编号H01L21/607GK102820205SQ20111015479
公开日2012年12月12日 申请日期2011年6月9日 优先权日2011年6月9日
发明者李朝军 申请人:北京中电科电子装备有限公司