专利名称：一种超声波焊线装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及适用于半导体、固体器件或其部件用于传导电流的引线的焊接方法或设备，尤其是涉及一种超声波焊线装置。
背景技术：
将集成电路芯片IC或发光二极管LED焊线在电路板PCB或基板上的芯片直接封装(Chip on Board，简称COB)，已经广泛用于诸如计算机、移动电话机、光学数码产品、智能卡、钟表、玩具等消费类电子信息产品。焊线是COB的基本工艺，需要采用超声波焊线方法和相应设备。现有专门用于IC芯片或LED与PCB板上对应的焊盘进行桥接的自动超声波焊线机，包括设有换能器、线夹、焊嘴、焊臂和送扯线部件的焊头系统，设有可调焦的光学镜片组和摄像头的定位用影像光学系统，可以在水平方向移动的工作台，设置在工作台上可以在水平方向转动的转台，以及设置在转台上的用于固定待焊线工件的夹具。所述焊头系统位于工作台的中央上方，可以在垂直方向移动，所述影像光学系统也位于工作台的中央上方。所述焊线工件是LED或IC芯片与PCB板。由定位用影像光学系统预先摄取焊线工件的相对位置，经识别并控制工作台、转台移动和转动，以补偿误差，使夹具上焊线工件的焊点先确认位置，即准确定位于焊嘴下方位置，然后焊线。对于目前的转台焊线机，焊头系统只在垂直方向上有运动；在定位并计算好焊线位置后，通常只能是工作台水平移动到焊头系统的下方进行焊线，焊线速度受到限制。此外，只有在完成焊线动作后，才能通过影像光学系统来检测焊线的位置和焊线的品质，不仅浪费时间，而且不能实时监控与改善焊线质量。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提出一种可以边焊线边检测、能实时监控与改善焊线质量、还可以提高焊线速度的超声波焊线装置。
本实用新型的技术问题是这样加以解决的这种超声波焊线装置，包括可以在垂直方向移动的焊头系统、与焊头系统独立设置的影像光学系统、水平方向移动工作台、设置在工作台上的水平方向转动的转台，以及设置在转台上的夹具，所述焊头系统位于水平方向移动工作台的中央上方，所述影像光学系统也位于工作台的中央上方，所述焊头系统设有换能器、线夹、焊嘴、焊臂和送扯线部件，所述影像光学系统设有可调焦的光学镜片组和摄像头。这种装置的特点是所述焊头系统是可以在水平方向移动的焊头系统；所述影像光学系统是可以在垂直方向移动的检测用影像光学系统。
所述焊头系统包括与微控制器连接的各自独立的垂直、水平定位传感器、微控制器伺服板、与微控制器伺服板电连接的微步马达驱动板和与微步马达驱动板相连的微步马达，以及与微步马达联动的滚珠丝杆。所述焊头系统通过各自独立的垂直、水平定位传感器反馈的位置信号，由微控制器伺服板给微步马达驱动板以动作指令，再由微步马达驱动板依照此指令控制微步马达驱动滚珠丝杆，使焊头系统沿线性导轨作往复垂直、水平移动，带动焊头系统上的焊嘴移动至精确焊接位置。
所述影像光学系统通过独立的垂直定位传感器反馈的位置信号，由微控制器伺服板给微步马达驱动板以动作指令，再由微步马达驱动板依照此指令控制微步马达驱动滚珠丝杆，使影像光学系统沿线性导轨作往复垂直移动，带动影像光学系统对刚焊完的焊线始端点的影像进行检测，修正焊线参数，改善焊线品质。
所述工作台通过各自独立的水平定位传感器反馈的位置信号，由微控制器伺服板给微步马达驱动板以动作指令，再由微步马达驱动板依照此指令控制微步马达驱动滚珠丝杆，使工作台沿线性导轨作往复水平移动，带动工作台水平移动至精确焊接位置。
所述转台通过独立的转角定位传感器反馈的位置信号，由微控制器伺服板给微步马达驱动板以动作指令，再由微步马达驱动板依照此指令控制微步马达驱动设有向心推力球轴承的齿轮，使转台作正反向水平转动，带动转台上夹具中的待焊线工件至精确焊接位置。
所述用于装载和夹紧待焊线工件的夹具是标准型焊线夹具、压片式夹具和真空夹具。
本实用新型的超声波焊线装置与现有超声波焊线方法对比，可以边焊线边检测，能实时监控与改善焊线质量，还可以提高焊线速度。本超声波焊线装置可以广泛应用于诸如计算机、移动电话机、光学数码产品、智能卡、钟表、玩具等电子信息产品中数码管、点阵板、集成电路软封装、厚膜集成电路、晶体管半导体器件等内引线焊接。
下面对照附图并结合具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的超声波焊线装置具体实施方式
的组成部件的立体图。
图2是图具体实施方式
在边焊线边检测的焊线模式下相关组成部件的配置简图。
图3是图具体实施方式
在提高焊线速度的焊线模式下相关组成部件的配置简图。
具体实施方式
一种转台式自动超声波焊线机一种转台式自动超声波焊线机如图1、2、3所示，包括设有换能器、线夹、焊嘴、焊臂和送扯线部件的焊头系统2，设有可调焦的光学镜片组和摄像头的定位用影像光学系统1，可以在水平方向移动的工作台6，设置在工作台6上可以在水平方向转动的转台5，以及设置在转台5上的用于固定待焊线工件3的夹具4。所述焊头系统2位于工作台6的中央上方，可以在垂直方向移动，还可以在水平方向移动，所述影像光学系统1还是检测用影像光学系统，也位于工作台6的中央上方，可以在垂直方向移动。
所述焊头系统2通过各自独立的垂直、水平定位传感器反馈的位置信号，由微控制器伺服板给微步马达驱动板以动作指令，再由微步马达驱动板依照此指令控制微步马达驱动滚珠丝杆，使焊头系统2沿线性导轨作往复垂直、水平移动，带动焊头系统2上的焊嘴移动至精确焊接位置。
所述影像光学系统1通过独立的垂直定位传感器反馈的位置信号，由微控制器伺服板给微步马达驱动板以动作指令，再由微步马达驱动板依照此指令控制微步马达驱动滚珠丝杆，使影像光学系统1沿线性导轨作往复垂直移动，带动影像光学系统1对刚焊完的焊线始端点的影像进行检测，修正焊线参数，改善焊线品质。
所述工作台6通过各自独立的水平定位传感器反馈的位置信号，由微控制器伺服板给微步马达驱动板以动作指令，再由微步马达驱动板依照此指令控制微步马达驱动滚珠丝杆，使工作台6沿线性导轨作往复水平移动，带动工作台6水平移动至精确焊接位置。
所述转台5通过独立的转角定位传感器反馈的位置信号，由微控制器伺服板给微步马达驱动板以动作指令，再由微步马达驱动板依照此指令控制微步马达驱动设有向心推力球轴承的齿轮，使转台5作正反向水平转动，带动转台5上夹具中的待焊线工件3至精确焊接位置。
所述用于固定待焊线工件3的夹具4是标准型焊线夹具、压片式夹具和真空夹具。
用于可以边焊线边检测的焊线模式依次有以下步骤步骤一是初始置料定位将待焊线工件3放置在转台5上的夹具4中，在水平方向移动焊头系统2，将焊头的焊嘴移开，由所述影像光学系统1对待焊线工件3进行定位，并计算出焊线位置；步骤二是焊接焊线的始端点在水平方向移动焊头系统2，将焊嘴移动到影像光学系统1下方，同时由工作台6将转台5上已定位的待焊线工件3一条焊线的始端点移动到影像光学系统1下方，在垂直方向移动焊头系统2降下焊头，进行焊接；步骤三是移开焊嘴检测焊线始端点在垂直方向移动焊头系统2升上焊头，在水平方向移动焊头系统2，使焊嘴从影像光学系统1的下方移开，并将焊嘴向待焊线工件3该条焊线的末端点方向移动，同时由影像光学系统1对刚焊完的焊线始端点的影像进行检测，修正焊线参数，改善焊线品质；步骤四是焊接焊线的末端点焊嘴移动到待焊线工件3该条焊线的末端点正上方之后，在垂直方向移动焊头系统2降下焊头，将转台5上待焊线工件3该条焊线的末端点进行焊接，完成该条焊线的焊接；依次重复上述步骤二、三、四。
用于可以提高焊线速度的焊线模式依次有以下步骤步骤一、二、四与上述用于可以边焊线边检测的焊线模式的步骤一、二、四相同；步骤三是同时移动焊嘴和焊线的末端点在垂直方向移动焊头系统2升上焊头，在水平方向移动焊头系统2，使焊嘴从影像光学系统1的下方移开，并将焊嘴向待焊线工件3该条焊线的末端点方向移动；同时在水平方向相对移动工作台6，将待焊线工件3该条焊线的末端点向焊嘴方向移动；依次重复上述步骤二、三、四。
上述焊线是利用来自超声波发生器的超声波经换能器产生高频振动，通过变幅杆传递到焊嘴，当劈刀式焊嘴垂直移动与位于其正下方的引线及待焊线工件3接触时，在压力、热力和超声波振动的作用下，致使引线及待焊线工件3的金属面紧密接触达到原子距离的结合，从而将引线牢固地机械连接在待焊线工件3上。本具体实施方式
的方法和装置可以边焊线边检测，能实时监控与改善焊线质量，还可以提高焊线速度约20％。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
权利要求1.一种超声波焊线装置，包括可以在垂直方向移动的焊头系统、与焊头系统独立设置的影像光学系统、水平方向移动工作台、设置在工作台上的水平方向转动的转台，以及设置在转台上的夹具，所述焊头系统位于水平方向移动工作台的中央上方，所述影像光学系统也位于工作台的中央上方，其特征在于所述焊头系统是可以在水平方向移动的焊头系统；所述影像光学系统是可以在垂直方向移动的检测用影像光学系统。
2.按照权利要求1所述的超声波焊线装置，其特征在于所述焊头系统包括与微控制器连接的各自独立的垂直、水平定位传感器、微控制器伺服板、与微控制器伺服板电连接的微步马达驱动板和与微步马达驱动板相连的微步马达，以及与微步马达联动的滚珠丝杆。
3.按照权利要求1或2所述的超声波焊线装置，其特征在于所述影像光学系统是沿线性导轨作往复垂直移动对刚焊完的焊线始端点的影像进行检测的影像光学系统。
4.按照权利要求3所述的超声波焊线装置，其特征在于所述用于固定待焊线工件的夹具是标准型焊线夹具、压片式夹具和真空夹具。
专利摘要本实用新型公告了一种超声波焊线装置，包括设有换能器、线夹、焊嘴、焊臂和送扯线部件的焊头系统，设有可调焦的光学镜片组和摄像头的定位用影像光学系统，可以在水平方向移动的工作台，设置在工作台上可以在水平方向转动的转台，以及设置在转台上的用于固定待焊线工件的夹具，所述焊头系统位于工作台的中央上方，可以在垂直方向移动，还可以在水平方向移动，所述影像光学系统还是检测用影像光学系统，也位于工作台的中央上方，可以在垂直方向移动。可以边焊线边检测，能实时监控与改善焊线质量，还可以提高焊线速度。本超声波焊线装置可以广泛应用于电子信息产品中数码管、点阵板、集成电路软封装、厚膜集成电路、晶体管半导体器件等内引线焊接。
文档编号H05K3/34GK2814893SQ20052005889
公开日2006年9月6日 申请日期2005年5月31日 优先权日2005年5月31日
发明者陈卢坤 申请人:艾逖恩机电(深圳)有限公司