焊接装置制造方法及图纸

本发明专利技术的焊接装置包括：与超声波振子（１３）的振动共振、沿着中心轴（１５）方向纵向振动的超声波模具（１２），安装在超声波模具（１２）的振动波腹的毛细管（１７），设在超声波模具（１２）的振动波节的凸缘（１４），焊接臂（２１），安装在焊接臂（２１）的回转中心（４３）和凸缘安装面（２２）之间的载荷传感器（３１），以及振动载荷检测部（５０），由带通滤波器从载荷传感器（３１）取得的信号，抽出处于超声波振子的振动频率附近的频带的信号，检测施加在毛细管（１７）前端（１７ａ）的超声波模具（１２）的中心轴（１５）方向的振动载荷。由此，在焊接装置中能以简单构成检测施加在焊接工具前端的振动载荷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及焊接装置的结构。
技术介绍
在半导体装置的制造工序中，大多使用以金属细线的引线连接作为半导体芯片电 极的焊接点(pad)和作为引脚框电极的引脚之间的引线焊接装置。引线焊接装置大多设有 由驱动电机驱动回转的焊接臂，安装在焊接臂的超声波模具(horn)，安装在超声波模具前 端的毛细管，以及安装在超声波模具的超声波振子，驱动焊接臂回转，使得毛细管相对焊接 点或引脚沿接离方向移动，将形成在毛细管前端的初始球压焊在焊接点，引线压焊在引脚， 同时，通过超声波振子使得超声波模具共振，将超声波振动赋与毛细管前端，进行焊接。引线焊接装置的控制部分别控制施加到驱动电机的电流值及施加到超声波振子 的电流值，控制在焊接动作时赋与预先设定的所定的焊接载荷、超声波输出。在这种引线焊接装置中，为了进行良好的焊接，在焊接动作中，需要检测从毛细管 赋与焊接点、引脚的焊接载荷、超声波输出等进行反馈。为此，在专利文献1中，提出在超声波模具安装应变仪，用该应变仪检测焊接载荷 和超声波输出，控制驱动电机以及向超声波振子的施加电压。在专利文献2中，提出在毛细管和超声波振子之间的相同面上设置使用压电材料 的载荷检测用传感器以及超声波振动检测用传感器，根据各自输出，检测焊接载荷和超声 波振动的输出。日本特开平10-256320号公报日本专利第3530139号公报另一方面，焊接时，毛细管前端的超声波振动状态，从接合开始到初始球接合中 途、初始球接合结束的各时刻变化，施加到毛细管前端的振动载荷也变化。但是，在专利文 献1及2记载的以往技术中，尽管能检测超声波模具本身的超声波输出变化，但不能检测与 超声波模具整体振动相比为非常微小振动的毛细管前端的振动变化。又，专利文献1及2记载的以往技术哪一个都是将载荷传感器安装在超声波模具 的产生超声波振动振幅的部位，由于安装在超声波模具的传感器会对超声波振动给与影 响，因此，存在因安装传感器对焊接性能产生影响的问题。再有，更换超声波模具时也需要 更换传感器，每当更换超声波模具，需要调整校准等，存在维修保养化费时间问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，在焊接装置中，以简单结构检测施加到焊接工具前端的振动 载荷。为了达到上述目的，本专利技术的焊接装置的特征在于，包括基体部；超声波模具，与超声波振子振动共振，沿着长度方向纵向振动；焊接工具，安装在超声波模具的振动波腹；凸缘，设在超声波模具的振动波节；焊接臂，包含固定超声波模具凸缘的凸缘安装面，安装成基体部回转自如，使得焊 接工具前端相对焊接对象沿着接离方向动作；载荷传感器，安装在焊接臂的回转中心和凸缘安装面之间；振动载荷检测部，由使得处于超声波振子的振动频率附近的频带的信号通过的滤 波器，从载荷传感器取得的信号，抽出处于超声波振子的振动频率附近的频带的信号，根据 所抽出的信号，检测施加在焊接工具前端的超声波模具长度方向的振动载荷。在本专利技术的焊接装置中，较好的是，振动载荷检测部设有接合状态判定装置，根据 所检测到的施加到焊接工具前端的超声波模具长度方向的振动载荷的振幅变化，判定形成 在焊接工具前端的初始球和焊接对象之间的接合状态，输出接合状态信号。又，较好的是， 振动载荷检测部的接合状态判定装置将焊接开始后施加在焊接工具前端的超声波模具长 度方向的振动载荷的振幅增大的振幅增大期间以及振幅增大期间后振幅成为大致一定的 振幅稳定期间，判定为形成在焊接工具前端的初始球压塌、与焊接对象接合的接合中途状 态，输出接合中途状态信号，当振幅比振幅稳定期间的振幅增大后，经过所定时间场合，判 定为接合结束，输出接合结束信号。在本专利技术的焊接装置中，较好的是，包括与振动载荷检测部连接、使得超声波振子 输出变化的控制部；控制部设有超声波振动停止装置，当从振动载荷检测部向控制部输入 接合结束信号场合，该超声波振动停止装置使得超声波振子输出停止。又，较好的是，控制 部设有超声波振动变化装置，当由振动载荷检测部检测出的振幅稳定期间的振幅比所定值 小的场合，使得超声波振子输出比预先设定的输出增大，当振幅稳定期间的振幅比所定值 大的场合，使得超声波振子输出比预先设定的输出减少。下面说明本专利技术效果。本专利技术具有在焊接装置中能以简单构成检测施加在焊接工具前端的振动载荷的 效果。附图说明图1是表示本专利技术实施形态的引线焊接装置结构的说明图。图2(a)是表示本专利技术实施形态的引线焊接装置的焊接臂的上面的平面图，图 2 (b)是表示本专利技术实施形态的弓I线焊接装置的焊接臂的下面的平面图。图3是表示本专利技术实施形态的引线焊接装置的超声波振动的模式图。图4是表示本专利技术实施形态的引线焊接装置的振动载荷检测部的信号处理的说 明图。图5(a)是表示本专利技术实施形态的引线焊接装置的焊接时的初始球状态变化的说 明图，图5(b)是表示本专利技术实施形态的引线焊接装置的焊接时的初始球状态变化的说明 图。图6是表示本专利技术实施形态的引线焊接装置的超声波振子的输出调整的流程图。符号说明如下10 引线焊接装置11焊接头12超声波模具13超声波振子14凸缘15,28中心轴16螺栓17毛细管17a前端18初始球19压焊球21焊接臂21a前端侧部分21b后端侧部分22凸缘安装面23，25缝隙24连接部26槽27螺钉29凹部30回转轴31载荷传感器33焊接台34半导体芯片35基板41焊接面43回转中心45驱动电机50振动载荷检测部51狭带通滤波器60控制部具体实施例方式下面参照附图说明本专利技术的较佳实施形态。如图1所示，本实施形态的引线焊接 装置10包括作为基体部的焊接头11，超声波振子13，超声波模具12，作为焊接工具的毛细 管17，设在超声波模具12的凸缘14，焊接臂21，载荷传感器31，驱动电机45，振动载荷检测 部50，控制部60，吸附固定作为焊接对象的半导体芯片34及基板35的焊接台33。在焊接头11上设有驱动焊接臂21回转的驱动电机45。超声波振子13系叠合多 片压电元件构成，安装在超声波模具12的后端侧。又，在超声波模具12前端安装毛细管 17。凸缘14设在后文说明的成为超声波模具12的振动波节的位置，凸缘14由螺栓16固定在焊接臂21前端的凸缘安装面22上。焊接臂21安装为绕设在焊接头11的回转轴30回转自如。焊接臂21的回转中心 43与吸附在焊接台33上的基板35的表面或安装在基板35的半导体芯片34的表面位于同一面上。焊接臂21沿着超声波模具12的中心轴15的方向延伸，大致呈长方体，包括具有 凸缘安装面22的前端侧部分21a，以及包含回转中心43的后端侧部分21b，薄板状连接部 24设在包含超声波模具12的中心轴15的高度方向位置(Z方向位置)，通过该连接部24 连接前端侧部分21a和后端侧部分21b。在连接部24的焊接面41侧以及焊接面41的相 反侧，在焊接臂21的前端侧部分21a和后端侧部分21b之间，设有细的缝隙23，25。在焊 接臂21的与焊接面41相反侧、即Z方向上侧，设有用于安装载荷传感器31的槽26。槽26 设置为与焊接臂21的前端侧部分21a和后端侧部分21b之间对向。安装在槽26的载荷传 感器31构成为由从焊接臂21的前端侧部分21a向着后端侧部分21b拧入的螺钉27，夹入 前端侧部分21a和后端侧部分21b本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接装置，包括：　　基体部；　　超声波模具，与超声波振子振动共振，沿着长度方向纵向振动；　　焊接工具，安装在超声波模具的振动波腹；　　凸缘，设在超声波模具的振动波节；　　焊接臂，包含固定超声波模具凸缘的凸缘安装面，安装成基体部回转自如，使得焊接工具前端相对焊接对象沿着接离方向动作；　　载荷传感器，安装在焊接臂的回转中心和凸缘安装面之间；　　振动载荷检测部，由使得处于超声波振子的振动频率附近的频带的信号通过的滤波器，从载荷传感器取得的信号，抽出处于超声波振子的振动频率附近的频带的信号，根据所抽出的信号，检测施加在焊接工具前端的超声波模具长度方向的振动载荷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：青柳伸幸，濑山耕平，
申请(专利权)人：株式会社新川，
类型：发明
国别省市：JP[]